JP5991345B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却管とを積層してなる半導体積層ユニット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には、三相交流回転電機を駆動させるために、バッテリーからの直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。このような電力変換装置としては、例えば特許文献１に示されたものがある。

特許文献１の電力変換装置は、半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器と、半導体モジュール及び冷却器を内包するケースとを有している。冷却器は、内部に冷媒を流通する冷媒流路を備え、半導体モジュールと交互に積層された複数の冷却管を連結管によって連結して形成されている。また冷却器は、冷媒流路へ冷媒を供給する供給管と、冷媒流路内の冷媒を排出する排出管とを有している。供給管及び排出管は、ケースとの間の隙間を埋めるための一対のシール部材にそれぞれ挿通配置される。

また、ケースは、半導体モジュール及び冷却器の下方に配置される底部と、底部の外周縁から上方に向かって立設した壁部とを備えたケース本体と、ケース本体の上方端に形成された開口部を覆う蓋体とを備えている。壁部には、冷却器の供給管及び排出管をケースの外へと突出させるための凹部が形成されている。この凹部に、供給管及び排出管が挿通配置されたシール部材を嵌合すると共に、ケース本体に蓋体を固定することで、ケース本体、蓋体、供給管及び排出管との間の隙間をシール部材によって封止している。

特開２０１１−１７１４４９号公報

しかしながら、特許文献１に示された電力変換装置には、以下の課題がある。
特許文献１の電力変換装置においては、ケース本体、蓋体及び供給管又は排出管を１つのシール部材によって封止している。そのため、ケース本体と蓋体との間の位置ずれ、及びケースと供給管又は排出管との間の位置ずれが一方に偏って生じると、部分的に隙間が増大する。このような場合、シール部材の大きさに対して、隙間が大きくなり、シール部材によって密閉性を保つことが難しい。

また、供給管と排出管との先端に、その軸方向と交差する方向に荷重がかかった際に、シール部材は、供給管及び排出管に押されて容易に変形する。そのため、シール部材によって、供給管及び排出管の変形を抑制することができず、供給管及び排出管の根元に応力が生じる。したがって、供給管及び排出管の位置ずれを規制するためのクランプを設ける必要があり、電力変換装置の部品点数が増大していた。

また、近年、電力変換装置の小型化が要望されている。電力変換装置を小型化する一つの手段として、冷却器の小型化がある。冷却器の小型化は、冷却管における外形の小型化、及び連結管の小径化によって行われる。このとき、供給管及び排出管においても冷却管の外形に合わせて小径化を行う必要がある。一方で、供給管及び排出管の先端側に接続される外部配管の直径は、従来用いられる配管径と同一となるため、供給管及び排出管に小径部と、小径部よりも径の大きい大径部とを形成する必要があった。供給管及び排出管に小径部と大径部とを設ける場合、両者の間で直径を変化させる変化部が必要となるため、供給管及び排出管の長さが大きくする必要があった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、部品点数の削減及び小型化が可能で、かつ容易に密閉性を向上することのできる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷却器とを備える半導体構造ユニットと、
該半導体構造ユニットを内側に収納するケースとを備えており、
該ケースは、開口孔を備えた後方壁部と、該後方壁部の前方側に対向して配置された前方壁部と、上記後方壁部及び上記前方壁部における横方向の両端を互いに連結する一対の側方壁部とを有しており、
上記開口孔は、上記後方壁部と上記前方壁部とが並んだ前後方向から見たとき、上記冷却器の外形が内側に収まる外形により形成されており、
上記半導体構造ユニットは、上記前後方向における後方側に配設された後方冷却管に接合され上記開口孔を塞ぐ閉塞部材と、該閉塞部材から後方に延出され上記冷却器の内部へ冷媒を導入するための冷媒導入管と、上記閉塞部材から後方に延出され上記冷却器の内部から冷媒を排出するための冷媒排出管とを有しており、
上記閉塞部材と上記ケースとは、上記閉塞部材と上記後方壁部との間に形成されたシール部によって密着していることを特徴とする電力変換装置にある。

上記電力変換装置において、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記閉塞部材から延設されると共に、互いに密着して接続されている。このように、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管を上記閉塞部材に直接接続することにより、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管と上記閉塞部材との密閉性を確保しながら両者の間の位置決めを容易に行うことができる。これにより、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管と上記閉塞部材との間における寸法精度を向上し、従来、必要であった上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の位置を規制するための部品を用いる必要がなくなる。これにより、上記電力変換装置における部品点数を削減し、構造を簡略化することができる。

また、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管を上記閉塞部材から延設させているため、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の外周面とケースとの間のシールは不要となる。上記ケースと上記閉塞部材との間のシールは必要とであるが、これらの間の上記シール部は、２つの部品間の密着により形成される。そのため上記ケースの密閉性を容易に確保することができる。また、上記ケースに対して上記閉塞部材を固定することにより、両者の位置決めを容易に行うことができ、位置ずれによる密閉性の低下を防止することができる。

また、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記閉塞部材を介して、上記冷却器と接続されている。そのため、上記冷却器に直接、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管を接続する場合に比べて、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の長さを短くすることができる。これにより、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の先端側に荷重がかかった際に、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の根本に生じる応力を緩和することができる。

また、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記閉塞部材から後方に延設されており、上記後方冷却管に直接接合する必要がない。それゆえ、上記冷却器の大きさに関わらず、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の直径を設計することができる。したがって、小型の冷却器を採用しても、それに合わせて、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管における上記後方冷却管との接合側部分を縮径する必要がない。これにより、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の形状を複雑にすることなく、上記電力変換装置を小型化することができる。

以上のごとく、上記電力変換装置によれば、部品点数の削減及び小型化が可能で、かつ容易に密閉性を向上することができる。

実施例１における、電力変換装置の平面図。 図１における、II−II矢視断面図。 図２における、III−III矢視断面図。 図１における、IV矢視図。 実施例１における、電力変換装置の組付工程を示す説明図。 実施例１における、電力変換装置の一例を示す断面図。 実施例２における、電力変換装置の平面図。 実施例３における、電力変換装置の平面図。 図８における、IX−IX矢視断面図。 実施例４における、電力変換装置を示す説明図。 図１０における、XI−XI矢視断面図。

本明細書において、横方向とは、上記前後方向と直交する方向であり、一対の側方壁部が互いに対向する方向をいう。

上記電力変換装置において、上記冷却器は、複数の冷却管を有しており、上記半導体構造ユニットは、上記半導体モジュールと上記複数の冷却管とを上記前後方向において積層した半導体積層ユニットからなることが好ましい。この場合には、上記閉塞部材を上記ケースへと固定する際に生じる力によって、上記半導体積層ユニットを、上記前後方向つまり積層方向に圧縮することができる。これにより、上記半導体積層ユニットを、容易に圧縮し、上記冷却管と上記半導体モジュールとを密着させることができる。

また、上記シール部は、上記閉塞部材における上記後方壁部に上記前後方向に対向して形成された対向シール部であり、該対向シール部によって、上記閉塞部と上記後方壁部との間を密着させることが好ましい。上記後方壁部に上記閉塞部材を固定する際に、上記閉塞部材が上記後方壁部を押圧するように配設される。そのため、上記対向シール部を上記後方壁部に容易に密着させることができる。これにより、上記ケースと上記閉塞部材との間の密閉性を向上することができる。

また、上記閉塞部材は、上記開口孔の内側に突出した閉塞突部を有しており、上記シール部は、上記閉塞突部における上記前後方向と直交する方向において上記閉塞突部と上記開口孔の内周面とが対向して形成された外周シール部からなり、該外周シール部によって、上記後方壁部と上記閉塞部材との間を密着させる構成としてもよい。この場合には、上記閉塞突部が上記開口孔の内側に挿入配置されることにより、上記外周シール部によって上記後方壁部と上記閉塞部材との間を密着させることができる。したがって、万が一、上記閉塞部材と上記ケースとの固定に緩みが生じたとしても、上記外周シール部が上記開口孔から抜け出ない限り、上記ケースにおける密閉性を確保することができる。

また、上記閉塞部材は、一対の貫通孔を有しており、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は上記一対の貫通孔に嵌合固定されていることが好ましい。この場合には、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管と、上記閉塞部材とを別の部材によって形成することで、各部材を容易に製造することができる。また、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管と上記閉塞部材とを容易に接続することができる。これにより、上記電力変換装置における生産性を向上することができる。

（実施例１）
上記電力変換装置にかかる実施例について、図１〜図６を用いて説明する。
図１及び図２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半導体モジュール２１と半導体モジュール２１を冷却する冷却器３が有する複数の冷却管３１とを積層した半導体構造ユニット２としての半導体積層ユニット２０と、半導体積層ユニット２０を内側に収納するケース６とを備えている。ケース６は、半導体積層ユニット２０に対して前後方向Ｘの両側に配設される後方壁部６１及び前方壁部６２と、後方壁部６１及び前方壁部６２における横方向Ｙの両端を互いに連結する一対の側方壁部６３とを有している。
後方壁部６１には、前後方向Ｘから見たとき、冷却器３の外形が内側に収まる外形に形成された開口孔６１１を有している。

半導体積層ユニット２０は、前後方向Ｘにおける後方側に配設された後方冷却管３１１に接合され開口孔６１１を塞ぐ閉塞部材４と、閉塞部材４から後方に延出され冷却器３の内部へ冷媒を導入するための冷媒導入管５１と、閉塞部材４から後方に延出され冷却器３の内部から冷媒を排出するための冷媒排出管５２とを有している。
閉塞部材４とケース６とは、閉塞部材４と後方壁部６１との間に形成された対向シール部４１によって密着している。

以下、さらに詳細に説明する。
本例における電力変換装置１は、ハイブリッドカー等の車両に搭載されるものである。電力変換装置１は、バッテリーから供給される直流電力を、三相交流回転電機を駆動させるための三相交流電力に変換することができる。

図１及び図２に示すごとく、ケース６は、高さ方向Ｚから見たとき略長方形状をなす底部６５と、底部６５の外周縁から上方に向かって立設した４つの壁部６１〜６３と、４つの壁部６１〜６３の上端に形成された開口を覆う蓋部６６とを有している。また、４つの壁部６１〜６３の内側には、高さ方向Ｚと直交するように配設された内側壁部６４と、電子部品を配置するためのスペースを形成する隔壁部６７とを有している。

４つの壁部６１〜６３は、底部６５の前端から上方に立設する前方壁部６２と、底部６５の後端から上方に立設する後方壁部６１と、前方壁部６２及び後方壁部６１における横方向Ｙの端部同士をつなぐ一対の側方壁部６３とを備えている。４つの壁部６１〜６３は、四角筒状をなしており、高さ方向Ｚの上下にそれぞれ配された開口は、蓋部６６及び底部６５によって塞がれている。本例において、蓋部６６及び底部６５は、４つの壁部６１〜６３と別部材として形成されている。また、蓋部６６と４つの壁部６１〜６３の間及び底部６５と４つの壁部６１〜６３の間には、図示しないシール部材が設けられている。

図１、図２及び図４に示すごとく、後方壁部６１は、前後方向に貫通形成された開口孔６１１と、開口孔６１１の周囲に形成された４つのネジ穴６１４とを備えている。
図４に示すごとく、開口孔６１１は、前後方向から見たとき、冷却器３の外形が内側に納まる外形で形成されている。本例において、開口孔６１１は、横方向Ｙに長い略長円形状をなしている。また、冷却器３の最大外形は、冷却管３１の外形であり、冷却器３を後方から開口孔６１１の内側に挿入することができる。
ネジ穴６１４は、後方壁部６１に合計４個形成されている。ネジ穴６１４の内周面には、固定ネジ７４と螺合可能な雌ネジが形成されている。

図２及び図３に示すごとく、内側壁部６４は、ケース６の内側において高さ方向Ｚの上方側の位置に、４つの壁部６１〜６３と直交するように形成されている。また、内側壁部６４には、半導体積層ユニット２０における冷却管３１の間に形成されたモジュール配置空間３４と対向する位置に挿入開口部６４１が貫通形成されている。挿入開口部６４１は、横方向Ｙにおいては、冷媒導入管５１と冷媒排出管５２との間隔よりも小さい幅で形成されており、前後方向Ｘにおいては、半導体積層ユニット２０における全長よりも小さい長さで形成されている。また、挿入開口部６４１は、高さ方向Ｚから見たとき、半導体モジュール２１の外形が内側に納まる外形によって形成されている。

図１及び図２に示すごとく、隔壁部６７は、後方壁部６１と平行に形成された第１隔壁６７１と、第１隔壁６７１の横方向Ｙにおける一端から前方側に向かって延びるように形成された第２隔壁６７２とによって形成されている。横方向Ｙにおいて、第１隔壁６７１の一方の端部は、一方の側方壁部６３と繋がっており、他方の端部は、他方の側方壁部６３から離れた位置に配置されている。第１隔壁６７１は、半導体積層ユニット２０を圧縮固定する加圧部材７３からの加圧力を受ける役割も備えるものである。第２隔壁６７２は、一対の側方壁部６３と平行に配置されており、第１隔壁６７１における他方の側方壁部６３から離れた位置に配置された端部と前方壁部６２とを繋ぐように配設されている。

隔壁部６７、前方壁部６２、及び隔壁部６７に繋がった側方壁部６３によって囲まれた空間には、半導体モジュール２１と共に電力変換回路を構成する電子部品としてのリアクトル７１が配置される。
また、隔壁部６７と、隔壁部６７から離れて配された側方壁部６３との間には、半導体モジュール２１の主電極端子２１２と電気的に接続された接続端子を備えた端子台７２が配置されている。

図１及び図２に示すごとく、隔壁部６７と後方壁部６１との間には、半導体積層ユニット２０が配設されている。半導体積層ユニット２０は、複数の半導体モジュール２１と、複数の冷却管３１とを交互に積層してなる。
半導体モジュール２１は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子やＦＷＤ（フリーホイールダイオード）等のダイオードを内蔵した本体部２１１と、高さ方向Ｚの一方に突出した主電極端子２１２と、高さ方向Ｚの他方に突出した制御端子２１３とを有する。主電極端子２１２は、図示しないバスバーと電気的に接続されている。また、制御端子２１３は、制御回路基板７５と電気的に接続されている。

複数の冷却管３１は、横方向Ｙに長く形成されており、隣り合う冷却管３１同士は、横方向Ｙの両端部において、変形可能な連結管３２によって連結されることで冷却器３を構成している。つまり、隣り合う冷却管３１の間には、連結管３２の長さ分のモジュール配置空間３４が形成されており、モジュール配置空間３４に半導体モジュール２１を配置した後、連結管３２の長さが短くなるように連結管３２を変形させることにより、冷却管３１によって半導体モジュール２１が挟持される。

図２に示すごとく、冷却器３における前後方向Ｘの後端に配設された後方冷却管３１１の後側面３１４の両端側には、冷却器３内に形成された冷媒を流通する冷媒流路３３と連通する導入開口部３１２及び排出開口部３１３がそれぞれ開口している。また、後方冷却管３１１の後側面３１４には、半導体積層ユニット２０をケース６に固定するための閉塞部材４が接合されている。

図４に示すごとく、閉塞部材４の外形は、前後方向Ｘから見たとき、開口孔６１１の外形が内側に納まる大きさの長方形状をなしており、前方側に向かって突出した閉塞突部４２と、後方側に突出した一対の突出部４３と、後方壁部６１のネジ穴６１４と対応する位置に貫通形成されたネジ挿通孔４４とを有している。
閉塞部材４と後方壁部６１との間には、対向シール部４１が形成されている。この対向シール部４１は、閉塞部材４における後方壁部６１との対向面と、後方壁部６１における閉塞部材４との対向面と、閉塞部材４と後方壁部６１との間に設けられたシール部材４５によって形成されている。シール部材４５は、環状に形成されており、開口孔６１１の周囲を囲うように配設される。閉塞部材４を、開口孔６１１を塞ぐように、後方壁部６１に固定することにより、閉塞部材４とケース６との間をシール部材４５によって密着することができる。これにより、開口孔６１１からケース６の内側に水分等の異物が浸入することを防止できる。尚、シール部材４５の他にも、ペースト状のシール剤や、ガスケット等を用いてもよい。

図４に示すごとく、閉塞突部４２は、前後方向Ｘから見たとき、開口孔６１１の内側に納まる大きさの外形で形成されており、その前端面は、後方冷却管３１１の後側面３１４に密着して接合されている。閉塞突部４２と後方冷却管３１１とは、ろう付けや溶接等によって接合することができる。

図１、図２及び図４に示すごとく、一対の突出部４３は、後方側に向かって延びる円柱状をなしており、前後方向Ｘから見たとき、後方冷却管３１１の導入開口部３１２及び排出開口部３１３と同軸となるように設けてある。
閉塞部材４には、一対の突出部４３と閉塞突部４２とを前後方向Ｘにおいて貫通する一対の貫通孔４３１が形成されている。一対の貫通孔４３１は、後方側に配された大径部４３２と前方側に配された大径部４３２よりも内径の小さい小径部４３３とを有しており、導入開口部３１２及び排出開口部３１３とそれぞれ連通している。

図２に示すごとく、冷却器３に冷媒を導入する冷媒導入管５１と、冷却器３から冷媒を排出する冷媒排出管５２とは、後方側に突出するように一対の貫通孔４３１に接続されている。冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、連結管３２の直径に比べて大きい直径で円筒状に形成されており、一対の貫通孔４３１の内側に嵌合されている。尚、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、一対の貫通孔４３１に打ち込まれることで、貫通孔４３１の内周面に密着している。尚、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と貫通孔４３１の内周面との間にシール部材やシール剤等を設けてもよいし、ろう付け、溶接等によって接合されていてもよい。また、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と閉塞部材４とを、一体に形成してもよい。

冷却器３において、冷媒導入管５１から導入された冷媒は、導入開口部３１２から後方冷却管３１１へと流入した後、連結管３２を適宜通り、各冷却管３１に分配される。そして、各冷却管３１を流れる間に、冷媒は半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、下流側の連結管３２を適宜通り、排出開口部３１３から冷媒排出管５２に導かれ、冷却器３から排出される。

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（登録商標）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を用いることができる。

半導体積層ユニット２０は、次のようにケース６内に収納される。
図５に示すごとく、蓋部６６を取り付ける前の状態のケース６の内側に、加圧部材７３を隔壁部６７における第１隔壁６７１の後側に配設する。そして、閉塞部材４が接合された冷却器３を、その前端側から開口孔６１１の内側に挿入する。このとき、閉塞部材４のネジ挿通孔４４に固定ネジ７４を挿通すると共に、連結管３２が変形しない程度に固定ネジ７４をネジ穴６１４に螺合し、ケース６に半導体積層ユニット２０を仮固定する。

次に、冷却器３において隣り合う冷却管３１の間に形成されたモジュール配置空間３４に半導体モジュール２１を配置する。半導体モジュール２１は、内側壁部６４における挿入開口部６４１から、モジュール配置空間３４へと挿入する。
次に、固定ネジ７４を後方壁部６１のネジ穴６１４に螺号することにより、閉塞部材４をケース６に固定する。閉塞部材４を後方壁部６１に固定すると、冷却器３が閉塞部材４によって前方に押圧される。これにより、連結管３２が軸方向において短くなるように変形し、隣り合う冷却管３１同士の距離が小さくなり、半導体モジュール２１が冷却管３１によって挟持される。尚、冷却器３によって加圧部材７３が押圧されることにより、加圧部材７３に加圧力が生じ、半導体積層ユニット２０が前後方向Ｘに押圧された状態が維持される。尚、加圧部材７３は、例えばコイルバネ、板バネ、ゴム等の弾性部材によって構成することができる。

次に、本例の作用効果について説明する。
電力変換装置１において、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、閉塞部材４から延設されると共に、互いに密着して接続されている。このように、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２を閉塞部材４に直接接続することにより、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と閉塞部材４との密閉性を確保しながら両者の間の位置決めを容易に行うことができる。これにより、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と閉塞部材４との間における寸法精度を向上し、従来は必要であった冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の位置を規制するための部品を用いる必要がなくなる。これにより、電力変換装置１における部品点数を削減し、構造を簡略化することができる。

また、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２を閉塞部材４から延設させているため、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の外周面とケース６との間のシールは不要となる。ケース６と閉塞部材４との間のシールは必要であるが、これらの間のシール部は２つの部品間の密着により形成される。そのため、ケース６の密閉性を容易に確保することができる。ケース６に対して閉塞部材４を固定することにより、両者の位置決めを容易に行うことができ、位置ずれによる密閉性の低下を防止することができる。

また、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、閉塞部材４を介して、冷却器３と接続されている。そのため、冷却器３に直接、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２を接続する場合に比べて、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の長さを短くすることができる。これにより、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の先端側に荷重がかかった際に、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の根本に生じる応力を緩和することができる。

また、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、閉塞部材４から後方に延設されており、後方冷却管３１１に直接接合する必要がない。それゆえ、冷却器３の大きさに関わらず、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の直径を設計することができる。したがって、小型の冷却器３を採用しても、それに合わせて、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２における後方冷却管３１１との接合側部分を縮径する必要がない。これにより、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２の形状を複雑にすることなく、電力変換装置１を小型化することができる。

また、冷却器３は、複数の冷却管３１を有しており、半導体構造ユニット２は、半導体モジュール２１と複数の冷却管３１とを前後方向Ｘにおいて積層した半導体積層ユニット２０からなる。そのため、閉塞部材４をケース６へと固定する際に生じる力によって、半導体積層ユニット２０を、前後方向Ｘつまり半導体積層ユニット２０の積層方向に圧縮することができる。これにより、半導体積層ユニット２０を、容易に圧縮し、冷却管３１と半導体モジュール２１とを容易に密着させることができる。

また、シール部は、閉塞部材４における後方壁部６１の後側面に前後方向に対向して形成された対向シール部４１であり、対向シール部４１において、閉塞部材４と後方壁部６１とを密着させている。後方壁部６１に閉塞部材４を固定する際に、閉塞部材４が後方壁部６１に向かって押圧する力がかかる。そのため、対向シール部４１を閉塞部材４及び後方壁部６１に容易に密着させることができる。これにより、ケース６と閉塞部材４との間の密閉性を向上することができる。

また、閉塞部材４は、一対の貫通孔４３１を有しており、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は一対の貫通孔４３１に嵌合固定されている。そのため、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と、閉塞部材４とを別の部材によって形成することで、各部材を容易に製造することができる。また、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と閉塞部材４とを容易に接続することができる。これにより、電力変換装置１における生産性を向上することができる。

また、ケース６は、後方壁部６１と直交するように形成された内側壁部６４を有しており、内側壁部６４は、半導体積層ユニット２０における冷却管３１の間に形成されたモジュール配置空間３４と対向する位置に、モジュール配置空間３４へと半導体モジュール２１を挿入するための挿入開口部６４１を備えている。そのため、内側壁部６４を設けることによって、ケース６の剛性が向上する。これにより、半導体積層ユニット２０を加圧部材７３等の加圧力によって圧縮固定する際に、ケース６が加圧部材７３の加圧力によって変形するのを防止できる。また、内側壁部６４により、電力変換装置１の高さ方向Ｚにおける電磁シールド性を向上することができる。さらに、内側壁部６４には、挿入開口部６４１が形成されているため、挿入開口部６４１からモジュール配置空間３４へ、半導体モジュール２１を容易に挿入配置することができる。

本例においては、内側壁部６４を、ケース６の上方側に１つ配設した。これ以外にも図６に示すごとく、ケース６の下方側に内側壁部６４を配設することもできる。この場合には、ケース６の剛性及び電磁シールド性をより向上することができる。

また、挿入開口部６４１は、横方向Ｙにおいては、冷媒導入管５１と冷媒排出管５２との間隔よりも小さい幅で形成され、前後方向Ｘにおいては、半導体積層ユニット２０における全長よりも小さい長さで形成されており、かつ高さ方向Ｚから見たとき、半導体モジュール２１の外形が内側に納まる外形に形成されている。そのため、挿入開口部６４１からモジュール配置空間３４へ半導体モジュール２１を組み付けするために、必要な挿入開口部６４１の大きさを確保することができる。また、挿入開口部６４１を設けることによる内側壁部６４による電磁気のシールド効果の低下を抑制することができる。

以上のごとく、本例の電力変換装置１によれば、部品点数の削減及び小型化が可能で、かつ容易に密閉性を向上することができる。

（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、実施例１の電力変換装置１における構成を一部変更した例を示すものである。
本例の電力変換装置１において、閉塞部材４のケース６との間におけるシール部は、閉塞突部４２における前後方向Ｘと直交する方向に配された外周側面４２２と、外周側面４２２と対向する開口孔６１１の内周面６１２と、外周側面４２２と内周面６１２の間に設けられたシール部材４５とによって形成された外周シール部４２１である。閉塞突部４２は、環状のシール部材４５の内側に挿通配置されている。シール部材４５を設けた閉塞突部４２を開口孔６１１の内側に挿入することにより、閉塞突部４２の外周側面４４２と開口孔６１１の内周面６１２とにシール部材４５が密着し密閉される。
尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例の電力変換装置１においては、閉塞突部４２が開口孔６１１の内側に挿入配置されることにより、外周シール部４２１によって、後方壁部６１と閉塞部材４との間が密着する。したがって、万が一、閉塞部材４とケース６との固定に緩みが生じたとしても、外周シール部４２１が開口孔６１１から抜け出ない限り、閉塞部材４とケース６との間における密閉性を確保することができる。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例３）
本例は、図８及び図９に示すごとく、実施例１における電力変換装置の構造を一部変更したものである。
本例の半導体構造ユニット２は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）からなる半導体モジュール２１０と、半導体モジュール２１０を冷却する冷却器３０とを備えている。

半導体モジュール２１０は、冷却器３０側に配置されるヒートシンク２２と、ヒートシンク２２上に配置された６つの半導体素子２３と図示しない保護回路とを有している。半導体素子２３と保護回路とは、ヒートシンク２２上に樹脂モールドされることで一体に固定されている。半導体素子２３は、制御回路基板７５と接続される制御端子２３１を有している。制御端子２３１は、上方に向かうように樹脂層２４から立設している。

冷却器３０は、略直方体形状をなしており、冷却器３０の後方面には、閉塞部材４が接合されている。冷却器３０の内部には、上方から見たとき、略Ｕ字形状をなす冷媒流路３０１が形成されており、冷却器３０の後方面には、冷媒導入口３０２及び冷媒排出口３０３が開口している。冷媒導入口３０２及び冷媒排出口３０３は、それぞれ冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２と連通している。

ケース６における内側壁部６４に形成された挿入開口部６４１は、上方から見たとき、半導体モジュール２１０の外形が納まる大きさの外形に形成されている。
尚、ケース６への半導体構造ユニット２の組み付けは、次の手順によって行われる。
まず、後方壁部６１の開口孔６１１から、閉塞部材４と接合された冷却器３０を挿入し、閉塞部材４を後方壁部６１に固定する。
そして、半導体モジュール２１０を、内側壁部６４の挿入開口部６４１からケース６の内側へと挿入すると共に、冷却器３０に固定する。
その他の構成は実施例１と同様である。

本例の電力変換装置１においては、一体にモールド固定されたＩＰＭからなる半導体モジュール２１０を用いている。そのため、電力変換装置１の構造をシンプルとし、組み付け作業を容易に行うことができる。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例４）
本例は、図１０及び図１１に示すごとく、実施例１における電力変換装置の閉塞部材に補強部材を取り付けたものである。
電力変換装置１が有する補強部材４６は、閉塞部材４における後側面に当接する補強本体部４６１と、補強本体部４６１の上端及び下端から後方側に延設された補強リブ４６２とを有している。後方から見たとき、補強部材４６の外形は、閉塞部材４の外形と略同一の大きさに形成されている。補強本体部４６１には、閉塞部材４における一対の突出部４３を挿通する一対の貫通孔４６３と、閉塞部材４のネジ挿通孔４４と対応した位置に形成された補強ネジ挿通孔４６４とが形成されている。補強部材４６は、補強ネジ挿通孔４６４に固定ネジ７４を挿通し、閉塞部材４と共に後方壁部６１に固定される。
その他の構成は、実施例１と同様である。

本例の電力変換装置１において、閉塞部材４には補強部材４６を取り付けてある。そのため、閉塞部材４の強度及び剛性を容易に向上することができる。特に、半導体構造ユニット２が積層構造を有する半導体積層ユニット２０である場合に補強部材４６を設けることが有効である。つまり、半導体積層ユニット２０においては、加圧部材７３から加圧力を受け、圧縮した状態でケース６内に固定される。このとき、加圧部材７３の加圧力は、半導体積層ユニット２０を介して、閉塞部材４へと伝達されるため、閉塞部材４には強度及び剛性が要求される。したがって、閉塞部材４に補強部材４６を設けることにより、閉塞部材４に加圧力に耐える強度及び剛性を容易に付与することができる。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
尚、本例に示した補強部材４６の形状は、形状例の一つであり、これ以外にも種々の形状とすることができる。

１ 電力変換装置
２ 半導体構造ユニット
２１、２１０ 半導体モジュール
３、３０ 冷却器
３１ 冷却管
３１１ 後方冷却管
４ 閉塞部材
４１ 対向シール部（シール部）
４２１ 外周シール部（シール部）
５１ 冷媒導入管
５２ 冷媒排出管
６ ケース
６１ 後方壁部
６１１ 開口孔
６２ 前方壁部
６３ 側方壁部

Claims (8)

1. 電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール（２１）と該半導体モジュール（２１）を冷却する冷却器（３）とを備える半導体構造ユニット（２）と、
   該半導体構造ユニット（２）を内側に収納するケース（６）とを備えており、
   該ケース（６）は、開口孔（６１１）を備えた後方壁部（６１）と、該後方壁部（６１）の前方側に対向して配置された前方壁部（６２）と、上記後方壁部（６１）及び上記前方壁部（６２）における横方向の両端を互いに連結する一対の側方壁部（６３）とを有しており、
   上記開口孔（６１１）は、上記後方壁部（６１）と上記前方壁部（６２）とが並んだ前後方向から見たとき、上記冷却器（３）の外形が内側に収まる外形により形成されており、
   上記半導体構造ユニット（２）は、上記前後方向における後方側に配設された後方冷却管（３１１）に接合され上記開口孔（６１１）を塞ぐ閉塞部材（４）と、該閉塞部材（４）から後方に延出され上記冷却器（３）の内部へ冷媒を導入するための冷媒導入管（５１）と、上記閉塞部材（４）から後方に延出され上記冷却器（３）の内部から冷媒を排出するための冷媒排出管（５２）とを有しており、
   上記閉塞部材（４）と上記ケース（６）とは、上記閉塞部材（４）と上記後方壁部（６１）との間に形成されたシール部（４１、４２１）によって密着していることを特徴とする電力変換装置（１）。
2. 上記冷却器（３）は、複数の冷却管（３１）を有しており、上記半導体構造ユニット（２）は、上記半導体モジュール（２１）と上記複数の冷却管（３１）とを積層した半導体積層ユニット（２０）からなることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置（１）。
3. 上記シール部は、上記閉塞部材（４）における上記後方壁部（６１）に、上記前後方向に対向して形成された対向シール部（４１）であり、該対向シール部（４１）によって、上記閉塞部材（４）と上記後方壁部（６１）との間を密着させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）。
4. 上記閉塞部材（４）は、上記開口孔（６１１）の内側に突出した閉塞突部（４２）を有しており、上記シール部は、上記閉塞突部（４２）における上記前後方向と直交する方向において上記閉塞突部（４２）と上記開口孔（６１１）の内周面（６１２）に形成された外周シール部（４２１）であり、該外周シール部（４２１）によって、上記後方壁部（６１）と上記閉塞部材（４）の間を密着させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）。
5. 上記閉塞部材（４）は、一対の貫通孔（４３１）を有しており、上記冷媒導入管（５１）及び上記冷媒排出管（５２）は上記一対の貫通孔（４３１）に嵌合固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
6. 上記ケース（６）は、上記後方壁部（６１）、上記前方壁部（６２）及び上記一対の側方壁部（６３）と直交するように形成された内側壁部（６４）を有しており、該内側壁部（６４）は、上記半導体構造ユニット（２）におけるモジュール配置空間（３４）と対応する位置に、該モジュール配置空間（３４）へと上記半導体モジュール（２１）を挿入するための挿入開口部（６４１）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
7. 上記挿入開口部（６４１）は、上記横方向においては、上記冷媒導入管（５１）と上記冷媒排出管（５２）との間隔よりも小さい幅で形成され、上記前後方向においては、上記半導体構造ユニット（２）における全長よりも小さい長さで形成されており、高さ方向から見たとき、上記半導体モジュール（２１）の外形が内側に納まる外形に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置（１）。
8. 上記閉塞部材（４）には、該閉塞部材（４）の強度を向上させるための補強部材（４６）が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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