JP5747869B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュール等の電子部品を備えた電力変換装置に関する。
電気自動車やハイブリッド自動車等の車両等には、インバータやDC−DCコンバータ等の電力変換装置が搭載されている。
電力変換装置としては、例えば、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール等の電子部品、該電子部品を冷却する冷却器、電子部品及び冷却器を収容する収容ケース等を備えたものがある。
冷却器は、冷媒を導入する導入管と、冷媒を排出する排出管とを有する。また、収容ケースには、冷却器の導入管と排出管とをそれぞれ挿通させる切欠部が設けられている。そして、該切欠部には、導入管及び排出管と収容ケースとの間を密封(シール)する弾性部材からなるグロメットが配設されている。このようにして、収容ケース外部からの水の浸入を防いでいる。
例えば、特許文献1には、グロメット(シール材)の外周面に複数の突起部を設けた電力変換装置が開示されている。これによれば、突起部は、グロメットの外周全体に渡って環状に形成されている。そして、グロメットは、突起部を収容ケースの切欠部の内壁面に押圧接触させた状態で切欠部内に配設され、冷却器の導入管及び排出管と収容ケースとの間を密封(シール)している。
特開2011−86761号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された電力変換装置において、弾性部材からなるグロメットは、収容ケースの切欠部の開口側(切欠側)から切欠部内に挿入配置される。このとき、例えば、切欠部内に挿入配置したグロメットを切欠部の開口側から見た場合、グロメットの突起部全体を目視で確認することはできない。そのため、グロメットを切欠部内に挿入配置した状態において、グロメットの突起部が切欠部内に確実に配置されているか、突起部が切欠部の内壁面に押圧接触して密封(シール)できる状態にあるかを判断することが難しい場合がある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、収容ケースに配設されるグロメットの組付作業性を向上させることができる電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明の一の態様は、電力変換回路の一部を構成する電子部品と、
該電子部品を冷却する冷却器と、
上記電子部品及び上記冷却器を収容する収容ケースとを備え、
上記冷却器は、冷媒を導入する導入管と、冷媒を排出する排出管とを有し、
上記収容ケースは、少なくとも一方を開口してなると共に、その開口端から側壁を切り欠いて形成され、上記導入管と上記排出管とをそれぞれ挿通させる切欠部を有し、
該切欠部には、上記収容ケースと上記導入管及び上記排出管との間を密封するグロメットが配設されており、
該グロメットは、上記切欠部に対して上記導入管及び上記排出管の挿通方向に挿入配置されていると共に、上記導入管及び上記排出管を挿通させる挿通孔を設けた本体部と、該本体部の外周面から突出し、上記切欠部の内壁面に押圧接触する突起部とを有し、
上記本体部の反挿入側端部には、上記グロメットの上記挿通方向の位置決めをするための位置決め部が設けられており、
上記本体部の挿入側端部は、上記グロメットが上記位置決め部によって位置決めされた状態において、上記収容ケースの上記側壁よりも突出しており、
上記突起部は、上記収容ケースの上記切欠部の上記内壁面に押圧接触することにより、上記グロメットと上記内壁面との間を密封しており、
上記グロメットが上記位置決め部によって位置決めされた状態において、上記グロメットの上記本体部の上記挿入側端部は、その先端から上記突起部までの部分の少なくとも一部が上記収容ケースの上記側壁よりも突出していることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
上記電力変換装置において、収容ケースと冷却器の導入管及び排出管との間を密封するグロメットは、収容ケースの切欠部に対して導入管及び排出管の挿通方向に挿入配置されている。また、グロメットの本体部の反挿入側端部には、グロメットの上記挿通方向の位置決めをするための位置決め部が設けられている。そして、本体部の挿入側端部は、グロメットが位置決め部によって位置決めされた状態において、収容ケースの側壁よりも突出している。
そのため、グロメットを収容ケースの切欠部内に挿入配置する際、グロメットが位置決め部によって位置決めされた状態において、本体部の挿入側端部が収容ケースの側壁よりも突出しているかどうかを目視で確認することにより、グロメットが収容ケースの切欠部に確実に組み付けられているかどうかを確認することができる。すなわち、グロメットの突起部が切欠部内に確実に配置されているか、突起部が切欠部の内壁面に押圧接触して密封(シール)できる状態にあるかを目視で容易に確認することができる。これにより、グロメットを収容ケースの切欠部に確実に組み付けることができ、グロメットの組付作業性を向上させることができる。
このように、収容ケースに配設されるグロメットの組付作業性を向上させることができる電力変換装置を提供することができる。
実施例1における、電力変換装置を示す平面図。 実施例1における、切欠部にグロメットを配設した状態の収容ケース及びケース蓋部を示す説明図。 実施例1における、切欠部を設けた収容ケースの側壁を示す側面図。 実施例1における、グロメットを反挿入側から見た正面図 実施例1における、グロメットを挿入側から見た正面図。 実施例1における、収容ケースの切欠部に挿入配置したグロメットを示す平面図。 実施例1における、収容ケースの切欠部に挿入配置したグロメットを示す側面説明図。 実施例1における、収容ケースの切欠部にグロメットを挿入配置する手順を示す平面説明図。 実施例1における、収容ケースの切欠部にグロメットを挿入配置する手順を示す平面説明図。 実施例2における、収容ケースの切欠部に挿入配置したグロメットを示す平面図。 実施例2における、収容ケースの切欠部に挿入配置したグロメットを示す側面説明図。 実施例2における、収容ケースの切欠部に挿入配置したグロメットを示す平面図。 実施例2における、収容ケースの切欠部に挿入配置したグロメットを示す側面説明図。
上記電力変換装置において、上記グロメットには、上述したとおり、上記本体部の外周面から突出し、上記切欠部の内壁面に押圧接触する突起部が設けられている。すなわち、この突起部は、収容ケースの切欠部の内壁面に押圧接触することにより、収容ケースとの間を密封(シール)している。また、突起部は、グロメットに1つ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。
また、上記グロメットの上記本体部において、上記挿入側端部とは、収容ケースの切欠部に対して挿入される側の端部のことをいう。また、上記反挿入側端部とは、収容ケースの切欠部に対して挿入される側とは反対側の端部のことをいう。
また、上記グロメットは、収容ケースの切欠部に対して、収容ケースの外側から挿入してもよいし、収容ケースの内側から挿入してもよい。
また、上記グロメットの上記本体部の上記挿入側端部は、その先端から上記突起部までの部分の少なくとも一部が上記収容ケースの上記側壁よりも突出している。
これにより、グロメットが位置決め部によって位置決めされ、本体部の挿入側端部が収容ケースの側壁よりも突出している状態において、突起部が収容ケースの切欠部内に確実に配置されているように、突起部が切欠部の内壁面に押圧接触して密封(シール)できる状態となるようにすることができる。これにより、グロメットの組付作業性をさらに向上させることができる。
なお、グロメットに複数の突起部が設けられている場合、本体部の挿入側端部の先端から突起部までの部分とは、挿入側端部の先端からその先端に最も近い突起部までの部分のことをいう。
また、上記グロメットの上記本体部の上記位置決め部は、上記本体部の上記外周面から突出して形成され、上記収容ケースの上記側壁に対して上記挿通方向に当接する当接部を有する構成とすることができる(請求項)。
この場合には、グロメットを収容ケースの切欠部に対して上記挿通方向に挿入する際に、グロメットの当接部を収容ケースの側壁に当接させることにより、グロメットの上記挿通方向の位置決めを容易かつ確実に行うことができる。これにより、グロメットの組付作業性をさらに向上させることができる。
また、上記切欠部を設けた上記収容ケースの上記側壁における上記グロメットを挿入する側の表面と、上記切欠部の上記内壁面との間には、面取部が設けられている構成とすることができる(請求項)。
この場合には、グロメットを収容ケースの切欠部に対して上記挿通方向に挿入しやすくなる。これにより、グロメットの組付作業性をさらに向上させることができる。
なお、面取部は、テーパ状や曲面状等、種々の形状とすることができる。
(実施例1)
上記電力変換装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1〜図7に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール(電子部品)2と、半導体モジュール2を冷却する冷却器3と、半導体モジュール2及び冷却器3を収容する収容ケース5とを備えている。冷却器3は、冷媒を導入する導入管33と、冷媒を排出する排出管34とを有する。収容ケース5は、少なくとも一方を開口してなると共に、その開口端50から側壁52を切り欠いて形成され、導入管33と排出管34とをそれぞれ挿通させる切欠部53を有する。切欠部53には、収容ケース5と導入管33及び排出管34との間を密封するグロメット6が配設されている。
同図に示すごとく、グロメット6は、切欠部53に対して導入管33及び排出管34の挿通方向Xに挿入配置されていると共に、導入管33及び排出管34を挿通させる挿通孔619を設けた本体部61と、本体部61の外周面610から突出し、切欠部53の内壁面531に押圧接触する突起部62とを有する。本体部61の反挿入側端部612には、グロメット6の挿通方向Xの位置決めをするための位置決め部63が設けられている。本体部61の挿入側端部611は、グロメット6が位置決め部63によって位置決めされた状態において、収容ケース5の側壁52よりも突出している。
以下、これを詳説する。
図1に示すごとく、電力変換装置1は、電力変換回路の一部を構成する電子部品である半導体モジュール2を複数備えている。各半導体モジュール2には、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子が内蔵されている。
冷却器3は、内部に冷媒流路を形成した複数の冷却管31を有する。複数の冷却管31と複数の半導体モジュール2とは、交互に積層されて積層体11を構成している。
同図に示すごとく、冷却器3において、隣接する冷却管31同士は、その両端部において変形可能な連結管32によって連結されている。また、複数の冷却管31のうち、積層方向(半導体モジュール2と冷却器3の冷却管31とが積層されている方向)の一端に配置された冷却管31の両端部には、収容ケース5の外部から冷媒を導入する導入管33と、収容ケース5の外部に冷媒を排出する排出管34とが連結されている。
これにより、収容ケース5の外部から導入管33に導入された冷媒は、導入管33側の連結管32を適宜通り、各冷却管31に分配されると共にその長手方向に流通する。各冷却管31を流通する冷媒は、半導体モジュール2との間で熱交換を行う。熱交換後の冷媒は、排出管34側の連結管32を適宜通り、排出管34から収容ケース5の外部に排出される。
なお、冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。
同図に示すごとく、複数の半導体モジュール2及び冷却器3は、これらを四方から囲むフレーム4に保持された状態で収容ケース5内に収容されている。フレーム4における上記積層方向の一方側の壁部401には、冷却器3の導入管33及び排出管34を支承する支承凹部41が設けられている。
また、複数の半導体モジュール2と複数の冷却管31とにより構成された積層体11は、上記積層方向の一方側において、フレーム4の壁部401に当接している。また、積層体11とフレーム4における上記積層方向の他方側の壁部402との間には、バネ部材42が配置されている。そして、積層体11は、当接板43を介して、上記積層方向の他方側からバネ部材42によって押圧されている。
同図に示すごとく、収容ケース5は、四角形板状の底部51と、その底部51から立設された4つの側壁52とを有しており、一方を開口してなる箱型形状である。また、収容ケース5は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属の鋳造品からなる。
収容ケース5の4つの側壁52のうち、冷却器3の導入管33及び排出管34を挿通させる側壁52aには、2つの切欠部53が設けられている。
図3に示すごとく、切欠部53は、収容ケース5の開口端50から側壁52aを略半楕円形状に切り欠いて形成され、側壁52aを厚み方向に貫通してなる。切欠部53の内壁面531は、側壁52aを貫通する方向から見た場合にU字形状となっている。
図6、図7に示すごとく、収容ケース5の側壁52aの外表面(グロメット6を挿入する側の表面)522と、切欠部53の内壁面531との間には、テーパ状の面取部54が設けられている。
図4、図5に示すごとく、グロメット6は、略半楕円柱状の本体部61と、本体部61の外周面610から径方向に突出した2つの突起部62とを有する。突起部62は、本体部61の外周全体に渡って環状に設けられている。
本体部61には、本体部61を挿通方向Xに貫通して形成された挿通孔619が設けられている。また、本体部61の反挿入側端部612には、グロメット6の挿通方向Xの位置決めをするための位置決め部63が設けられている。位置決め部63は、収容ケース5の側壁52aに対して挿通方向Xに当接する当接部631を有する。当接部631は、本体部61の外周面610から径方向に突出して形成されている。
図6、図7に示すごとく、グロメット6は、収容ケース5の切欠部53に対して、収容ケース5の外側から導入管33及び排出管34の挿通方向Xに挿入して配置されている。また、本体部61の挿通孔619には、冷却器3の導入管33及び排出管34が挿通配置されている。また、突起部62は、収容ケース5の切欠部53の内壁面531及び後述するケース蓋部59(図2)に押圧接触しており、収容ケース5及びケース蓋部59との間を密封(シール)している。
同図に示すごとく、本体部61の位置決め部63(当接部631)は、収容ケース5の側壁52aの外表面522に対して挿通方向Xに当接している。また、本体部61の挿入側端部611は、グロメット6が位置決め部63によって位置決めされた状態において、収容ケース5の側壁52aよりも突出している。具体的には、本体部61の挿入側端部611の先端からその先端に最も近い突起部62までの部分の一部が収容ケース5の側壁52aの内表面521よりも突出している。
図2に示すごとく、収容ケース5の開口端50(図1)には、その開口端50を覆うケース蓋部59が配設されている。ケース蓋部59は、鋼板をプレス成形することにより形成されている。また、ケース蓋部59は、収容ケース5の側壁52との間にシール材等を介在させ、ボルト等を用いて収容ケース5に締結固定されている。
次に、収容ケース5の切欠部53にグロメット6を組み付ける手順を説明する。
まず、図8に示すごとく、収容ケース5の切欠部53に挿通配置された冷却器3の導入管33(排出管34)にグロメット6を外嵌させ、グロメット6の本体部61の挿通孔619に冷却器3の導入管33(排出管34)を挿通させる。
次いで、図9に示すごとく、冷却器3の導入管33(排出管34)にグロメット6を外嵌させた状態で、グロメット6を収容ケース5の切欠部53に向かって挿通方向Xに移動させる。そして、グロメット6の位置決め部63(当接部631)を収容ケース5の側壁52aの外表面522に当接させ、グロメット6の挿通方向Xの位置決めをする。
これにより、図6、図7に示すごとく、収容ケース5の切欠部53内にグロメット6が挿入配置される。このとき、グロメット6の本体部61の挿入側端部611は、収容ケース5の側壁52aの内表面521よりも突出している。このことを目視で確認することにより、グロメット6が収容ケース5の切欠部53に確実に組み付けられていることを確認する。
以上により、収容ケース5の切欠部53にグロメット6を組み付ける。
また、収容ケース5の切欠部53にグロメット6を組み付けた後、図2に示すごとく、収容ケース5の開口端50を覆うようにケース蓋部59を配置する。そして、グロメット6は、突起部62を収容ケース5の切欠部53の内壁面531(図6、図7)及びケース蓋部59に押圧接触させた状態で、収容ケース5及びケース蓋部59との間を密封(シール)する。
次に、本例の電力変換装置1における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1において、収容ケース5と冷却器3の導入管33及び排出管34との間を密封するグロメット6は、収容ケース5の切欠部53に対して導入管33及び排出管34の挿通方向Xに挿入配置されている。また、グロメット6の本体部61の反挿入側端部612には、グロメット6の挿通方向Xの位置決めをするための位置決め部63が設けられている。そして、本体部61の挿入側端部611は、グロメット6が位置決め部63によって位置決めされた状態において、収容ケース5の側壁52(52a)よりも突出している。
そのため、グロメット6を収容ケース5の切欠部53内に挿入配置する際、グロメット6が位置決め部63によって位置決めされた状態において、本体部61の挿入側端部611が収容ケース5の側壁52(52a)よりも突出しているかどうかを目視で確認することにより、グロメット6が収容ケース5の切欠部53に確実に組み付けられているかどうかを確認することができる。すなわち、グロメット6の突起部62が切欠部53内に確実に配置されているか、突起部62が切欠部53の内壁面531に押圧接触して密封(シール)できる状態にあるかを目視で容易に確認することができる。これにより、グロメット6を収容ケース5の切欠部53に確実に組み付けることができ、グロメット6の組付作業性を向上させることができる。
また、本例において、グロメット6の本体部61の挿入側端部611は、その先端から突起部62までの部分の少なくとも一部が収容ケース5の側壁52(52a)よりも突出している。そのため、グロメット6が位置決め部63によって位置決めされ、本体部61の挿入側端部611が収容ケース5の側壁52(52a)よりも突出している状態において、突起部62が収容ケース5の切欠部53内に確実に配置されているように、突起部62が切欠部53の内壁面531に押圧接触して密封(シール)できる状態となるようにすることができる。これにより、グロメット6の組付作業性をさらに向上させることができる。
また、グロメット6の本体部61の位置決め部63は、本体部61の外周面610から突出して形成され、収容ケース5の側壁52(52a)に対して挿通方向Xに当接する当接部631を有する。そのため、グロメット6を収容ケース5の切欠部53に対して挿通方向Xに挿入する際に、グロメット6の当接部631を収容ケース5の側壁52(52a)に当接させることにより、グロメット6の挿通方向Xの位置決めを容易かつ確実に行うことができる。これにより、グロメット6の組付作業性をさらに向上させることができる。
また、切欠部53を設けた収容ケース5の側壁52(52a)におけるグロメット6を挿入する側の表面(外表面522)と、切欠部53の内壁面531との間には、面取部54が設けられている。そのため、グロメット6を収容ケース5の切欠部53に対して挿通方向Xに挿入しやすくなる。これにより、グロメット6の組付作業性をさらに向上させることができる。
このように、本例によれば、収容ケース5に配設されるグロメット6の組付作業性を向上させることができる電力変換装置1を提供することができる。
なお、本例では、図1に示すごとく、冷却器3の冷媒流路を冷却管31内に設け、その冷却管31を半導体モジュール2に接触させる構成としたが、例えば、半導体モジュール2に直接冷媒が接触するように冷却器3の冷媒流路を設ける構成とすることもできる。
また、本例では、同図に示すごとく、バネ部材42を積層体11の上記積層方向の他方側に配置し、積層体11を上記積層方向の他方側からバネ部材42によって押圧する構成としたが、例えば、バネ部材42を積層体11の上記積層方向の一方側に配置し、積層体11を上記積層方向の一方側からバネ部材42によって押圧する構成とすることもできる。
(実施例2)
本例は、図10〜図13に示すごとく、グロメット6の形状を変更した例である。
図10、図11に示す例では、グロメット6の本体部61には、挿入側端部611の先端面613から挿通方向Xに突出する突出部614が設けられている。突出部614は、挿入側端部611の先端面613における切欠部53の反開口側(切欠部53の開口側とは反対側)の端部に設けられている。
その他の基本的な構成は、実施例1と同様である。
図12、図13に示す例では、グロメット6の本体部61は、挿入側端部611の先端面613が傾斜している。そして、挿入側端部611の先端面613は、上記反開口側へ行くほど挿通方向Xに突出している。
その他の基本的な構成は、実施例1と同様である。
本例の場合における作用効果について説明する。
グロメット6の本体部61において、挿入側端部611における切欠部53の反開口側部分は、収容ケース5の側壁52(52a)よりも突出していることを他の部分に比べて目視で確認しにくい場合がある。このような部分を他の部分よりも挿通方向Xに突出させておくことにより、グロメット6が収容ケース5の切欠部53に確実に組み付けられているかを確認する作業がさらに容易となる。これにより、グロメット6の組付作業性をより一層向上させることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例1と同様である。
1 電力変換装置
2 半導体モジュール(電子部品)
3 冷却器
33 導入管
34 排出管
5 収容ケース
50 開口端
52 側壁
53 切欠部
531 内壁面
6 グロメット
61 本体部
610 外周面(本体部の外周面)
611 挿入側端部
612 反挿入側端部
619 挿通孔
62 突起部
63 位置決め部
X 挿通方向

Claims (3)

  1. 電力変換回路の一部を構成する電子部品(2)と、
    該電子部品(2)を冷却する冷却器(3)と、
    上記電子部品(2)及び上記冷却器(3)を収容する収容ケース(5)とを備え、
    上記冷却器(3)は、冷媒を導入する導入管(33)と、冷媒を排出する排出管(34)とを有し、
    上記収容ケース(5)は、少なくとも一方を開口してなると共に、その開口端(50)から側壁(52、52a)を切り欠いて形成され、上記導入管(33)と上記排出管(34)とをそれぞれ挿通させる切欠部(53)を有し、
    該切欠部(53)には、上記収容ケース(5)と上記導入管(33)及び上記排出管(34)との間を密封するグロメット(6)が配設されており、
    該グロメット(6)は、上記切欠部(53)に対して上記導入管(33)及び上記排出管(34)の挿通方向(X)に挿入配置されていると共に、上記導入管(33)及び上記排出管(34)を挿通させる挿通孔(619)を設けた本体部(61)と、該本体部(61)の外周面(610)から突出し、上記切欠部(53)の内壁面(531)に押圧接触する突起部(62)とを有し、
    上記本体部(61)の反挿入側端部(612)には、上記グロメット(6)の上記挿通方向(X)の位置決めをするための位置決め部(63)が設けられており、
    上記本体部(61)の挿入側端部(611)は、上記グロメット(6)が上記位置決め部(63)によって位置決めされた状態において、上記収容ケース(5)の上記側壁(52、52a)よりも突出しており、
    上記突起部(62)は、上記収容ケース(5)の上記切欠部(53)の上記内壁面(531)に押圧接触することにより、上記グロメット(6)と上記内壁面(531)との間を密封しており、
    上記グロメット(6)が上記位置決め部(63)によって位置決めされた状態において、上記グロメット(6)の上記本体部(61)の上記挿入側端部(611)は、その先端から上記突起部(62)までの部分の少なくとも一部が上記収容ケース(5)の上記側壁(52、52a)よりも突出していることを特徴とする電力変換装置(1)。
  2. 請求項1に記載の電力変換装置(1)において、上記グロメット(6)の上記本体部(61)の上記位置決め部(63)は、上記本体部(61)の上記外周面(610)から突出して形成され、上記収容ケース(5)の上記側壁(52、52a)に対して上記挿通方向(X)に当接する当接部(631)を有することを特徴とする電力変換装置(1)。
  3. 請求項2に記載の電力変換装置(1)において、上記切欠部(53)を設けた上記収容ケース(5)の上記側壁(52、52a)における上記グロメット(6)を挿入する側の表面(522)と、上記切欠部(53)の上記内壁面(531)との間には、面取部(54)が設けられていることを特徴とする電力変換装置(1)。
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