JP6103556B1

JP6103556B1 - 電力変換機器

Info

Publication number: JP6103556B1
Application number: JP2015212552A
Authority: JP
Inventors: 省吾三木; 浩之東野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: JP2017085802A

Abstract

【課題】金型変更を強いられず、コストを削減することができる、電力変換機器の提供。【解決手段】電力変換機器は、電力変換を行う電気部品と、筐体と、電気部品カバーと、流路カバーとを備え、部品収納室が、前記筐体および前記電気部品カバーによって形成され、前記部品収納室には、前記電気部品が収められており、流路が、前記筐体および前記流路カバーによって形成され、前記筐体は、複数の側面を有し、前記複数の側面のそれぞれには、少なくとも一つの突起部が設けられており、複数の前記突起部の何れか一つは、前記流路につながる流入管を有する入口部であり、残りの何れか一つは、前記流路につながる流出管を有する出口部であり、さらに、残りの何れか一つは、前記筐体の固定部である。【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒流路を有する電気部品を搭載した冷媒流路付き電気機器における、流路構造および筺体構造に関するものである。

特許文献１には、電力用半導体チップが、導体、絶縁樹脂シートを介して、冷却器に取り付けられ、冷却器には冷媒の入口部と出口部がそれぞれ１か所ずつ設置されている、インバータ装置が開示されている。

特許文献２には、電子部品冷却ユニットが開示されている。電子部品冷却ユニットにおいては、冷媒を循環させるための供給口および排出口の位置は、電子部品冷却ユニットの使用環境や設置状況等に応じて個々にニーズが異なる。このため、特許文献２に開示の電子部品冷却ユニットでは、あらかじめ筺体に一体成型される流路とつながるように複数の開口部を設け、冷媒の供給口および排出口となる部分以外の開口部は閉塞部材により塞ぐことで、金型から形成された後に冷媒の供給口および排出口を選択できるようにしている。

特許第３６４１２３２号公報特許第５４２３９９８号公報

冷媒流路付き電気機器等を取り付ける対象が、１機種ではなく複数機種である場合に、冷媒の入口および出口の位置が対象の機種ごとに異なることがある。このため、機種ごとに冷媒の入口および出口の設計や成型用の金型が必要となり、製造コストが上がる。

また、あらかじめ流路とつながっている開口部を成型した場合、冷媒の入口および出口にならない部分を閉塞部材で塞ぐために、閉塞部材が増えることと、冷媒が漏れないようにするためのシール材が必要となり、追加部材が増えるため製造コストが上がる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、金型変更を強いられず、コストを削減することができる、電力変換機器を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の電力変換機器は、電力変換を行う電気部品と、筐体と、電気部品カバーと、流路カバーとを備え、部品収納室が、前記筐体および前記電気部品カバーによって形成され、前記部品収納室には、前記電気部品が収められており、流路が、前記筐体および前記流路カバーによって形成され、前記筐体は、複数の側面を有し、前記複数の側面のそれぞれには、少なくとも一つの突起部が設けられており、複数の前記突起部の何れか一つは、前記流路につながる流入管を有する入口部であり、残りの何れか一つは、前記流路につながる流出管を有する出口部であり、さらに、残りの何れか一つは、前記筐体の固定部である。

本発明によれば、金型変更を強いられず、コストを削減することができる。

本発明の実施の形態１に係る電力変換機器の外観を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。本発明の実施の形態２に係る電力変換機器の外観を示す斜視図である。本発明の実施の形態３に係る電力変換機器の外観を示す斜視図である。本発明の実施の形態４に係る電力変換機器の外観を示す斜視図である。本発明の各実施の形態に係る変形例の一例を示す斜視図である。本発明の各実施の形態に係る図５とは異なる変形例の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の冷媒流路付き電気機器である電力変換機器の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換機器の外観を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。

実施の形態１は、電力変換機器１１は、電力変換を行う電気部品１０と、筐体１と、電気部品カバー２と、流路カバー３とを備える。電力変換機器１１には、部品収納室８と、流路９とが設けられている。

図示例では、部品収納室８は、筐体１および電気部品カバー２のみによって形成されている。部品収納室８には、電気部品１０が収められている。また、図示例では、流路９は、筐体１および流路カバー３のみによって形成されている。

筐体１は、複数の側面を有する。複数の側面のそれぞれには、少なくとも一つの突起部５が設けられている。すなわち、筐体１は、６面体のうちの上面および下面のそれぞれに凹部を有し、４つの側面それぞれに、少なくとも一つの突起部５が設けられている。また、上面側の凹部が、部品収納室８であり、下面側の凹部が、流路９である。

複数の突起部５の何れか一つは、流路９につながる流入管６ａを有する入口部７ａであり、残りの何れか一つは、流路９につながる流出管６ｂを有する出口部７ｂであり、さらに、残りの何れか一つは、筐体１の固定部である。電気部品１０を冷却するための冷媒は、流入管６ａより流路９に流入し、流出管６ｂより流路９から流出される。

電気部品１０は、たとえば基板、ダイオードチップ、パワーモジュール、リアクトル、トランス、フィルター回路、バスバー、コネクタ、ハーネスなどにより構成される。

筺体１の上記の４つの側面である筺体側壁１ａは、電気部品カバー２を固定する面と流路カバー３を固定する面との双方に交わる方向に延びる面である。これら筺体側壁１ａには、突起部が設置される。これらの突起部は、電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａ、出口部７ｂ、となる部位であり、筺体側壁１ａの１面毎に１か所以上の突起部が設置される。

これらの突起部のうち、入口部と出口部はそれぞれ１か所ずつ設置され、その他の突起部には、１か所の突起部につき、電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５のいずれか１つが設置されている。

入口部７ａには、流入管６ａが取り付けられており、冷媒を流路４に流入させる。また、出口部７ｂには、流出管６ｂが取り付けられており、冷媒を流路４から流出させる。さらに、流入管が突出する突起部の面の面積、および、流出管が突出する突起部の面の面積はそれぞれ、流入管の断面積および流出管の断面積よりも大きい。つまり、入口部７ａおよび出口部７ｂにおいて、流入管６ａおよび流出管６ｂが取り付けられる面の面積は、流入管６ａおよび流出管６ｂの直径よりも大きい。これにより、流入管６ａと流出管６ｂとは、それぞれ入口部７ａと出口部７ｂとに、圧入、焼き嵌め、ネジ構造など、種々の方法により固定することができる。

同様に、後述する締結部品がねじ込まれる前記突起部の面の面積は、前記締結部品の断面積よりも大きい。つまり、電気部品カバー２の電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー３の流路カバー固定部３ａ、各種機器がありうる固定対象部１２（電力変換機器１１の固定先）のそれぞれにおける電気部品カバー締結部材２ｂ、流路カバー締結部材３ｂ、機器固定締結部材５ａが取り付けられる突起部５の面の面積は、電気部品カバー締結部材２ｂ、流路カバー締結部材３ｂ、機器固定締結部材５ａの直径よりも大きい。

複数の突起部５の何れか一つには、電気部品カバー締結部材２ｂを介して、電気部品カバー２が固定される。複数の突起部５の何れか一つには、流路カバー締結部材３ｂを介して、流路カバー３が固定される。電気部品カバーおよび流路カバーはそれぞれ、複数の締結部品によって、複数の突起部に固定されており、電気部品カバー２が固定される複数の突起部と、流路カバー３が固定される複数の突起部とは、図１に示されるように、すべて異なる。

本発明の電力変換機器は、各種機器（例えば、自動車、加工機など）に、機器固定部である突起部５、および、機器固定締結部材５ａを介して取り付ける。

ここで、筺体側壁１ａに設置された突起部（電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａ、出口部７ｂ）は、ダイカスト製造や鋳造により、筺体１に一体で成形されることが望ましいが、別体で成形して溶接、ろう付けなどにより取り付けてもよい。また、突起部は成型時には、穴が開いていない状態であり、筺体１を成型用の型から取り外した後に、穴開け加工、ネジ穴加工、テーパ加工などにより、電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａ、出口部７ｂとなる。

さらに述べると、複数ある突起部の内の２か所は、流路まで貫通するように突起部と筐体側壁とに穴開け加工を施してその穴に流入管または流出管を取り付けることによって、流路の入口または出口とする。その他の突起部は、流路まで貫通しないように穴開け加工やネジ穴加工を施すことによって、電気部品カバーや流路カバーを筺体に固定するための固定部として使用し、さらに、冷媒流路付き電気機器を各種機器（例えば、自動車、加工機など）に固定するための部位としても使用する。また、流入管および流出管は、圧入などによって取り付けるため、突起部には相応の強度が必要となり、流入管および流出管の径よりも大きい断面積を持つこととしている（ニップル径＋片側５ｍｍ程度の肉付け可能な大きさ）。

このような構造によれば、一つの金型で成形した筺体１の突起部に、後から穴開け加工、ネジ穴加工、テーパ加工などを実施することにより、任意に電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａ、出口部７ｂのいずれかになるように、電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａ、出口部７ｂを設けることができるため、各種機器（例えば、自動車、加工機など）への取り付け方法、流入管、流出管の位置の組み付け自由度が向上する。また、一つの金型で複数機種への適用が可能であるため、製品のコストを下げることができる。すなわち、機種ごとに冷媒の入口や出口の位置を加工成型後に選択できるようするための突起部を筺体側壁に複数個所設け、さらに、この複数の突起部は、電気部品カバーや流路カバーを筺体に固定する固定部、および、冷媒流路付き電気機器を各種機器（例えば、自動車、加工機など）に固定するための部位としても使用することができる。これにより、製品のコストを下げることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る冷却器を示すものである。なお、実施の形態２は突起部の構成のみが実施の形態１と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

実施の形態２は、筺体側壁１ａに設けた突起部において、電気部品カバー固定部２ａと流路カバー固定部３ａとが一部を兼用している。すなわち、電気部品カバーおよび流路カバーはそれぞれ、複数の締結部品によって、複数の突起部に固定されており、電気部品カバーが固定される複数の突起部と、流路カバーが固定される複数の突起部とは、一部、同じである。

このような構造によれば、電気部品カバー固定部２ａと流路カバー固定部３ａとを兼用し突起部を減らすことができるため、筺体１のコストの低減に加えて、軽量化もできる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る冷却器を示すものである。なお、実施の形態３は突起部の構成のみが実施の形態１および２と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

実施の形態３は、筺体側壁１ａに設けた突起部において、電気部品カバー固定部２ａと流路カバー固定部３ａとがすべて兼用されている。すなわち、電気部品カバーおよび流路カバーはそれぞれ、複数の締結部品によって、複数の突起部に固定されており、電気部品カバーが固定される複数の突起部と、流路カバーが固定される複数の突起部とは、すべて同じである。

このような構造によれば、電気部品カバー固定部２ａと流路カバー固定部３ａとを兼用することにより、実施の形態２に対してさらに、突起部を減らすことができるため、筺体１のコストの低減に加えて、軽量化もできる。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る冷却器を示すものである。なお、実施の形態４は突起部の構成のみが実施の形態１〜３と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

実施の形態４は、筺体側壁１ａに設けた突起部において、電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａまたは出口部７ｂのうち、いずれか２個以上が兼用されている。すなわち、流入管６ａ、流出管６ｂおよび締結部品２ｂ、３ｂ、５ａのうちの少なくとも２つは、同じ突起部に設けられている。

このような構造によれば、電気部品カバー固定部２ａ、流路カバー固定部３ａ、機器固定部５、入口部７ａまたは出口部７ｂを兼用することにより、実施の形態２に対してさらに、突起部を減らすことができるため、筺体１のコストの低減に加えて、軽量化もできる。

以上、本発明の形態について説明したが、図は一例を示したものであり、本発明は種々の形態を採り得る。

図１（ａ）において、流路４内には冷却フィンを設けてもよい。冷却フィンの形状は、ストレートフィン、ピンフィン、オフセットフィン、など、種々の形状をとりえる。

図示した電気部品カバーおよび流路カバーは板状であるが、升状のカバーになっていてもよい。

また、筺体は、図１（ｂ）に示した断面において、Ｈ形状となるような筺体としたが、板上に電子部品等を実装し升状のカバーを取り付け、電子部品を取り付けた側の裏面側に升状カバーと合わせて流路を形成してもよい。

図１〜図５の各図において、入口部７ａおよび出口部７ｂは、流入管６ａおよび流出管６ｂとあわせて、同一の筺体側壁１ａに図示したが、図６に示すように、異なる筺体側壁１ａに設置してもよい。また、流入管６ａおよび流出管６ｂは、図７に示すように、様々な方向に向けて取り付けてもよい。

各図においては、流入管６ａと流出管６ｂとが入れ替わった配置構成（逆転した配置構成）にしてもよい。

筺体に設ける各突起部には、成型時に、あらかじめ、電気部品カバー締結部材、流路カバー締結部材、機器固定締結部材、流入管、流出管の内、最も直径の小さい部品の直径に相当する下穴をあけていてもよい。

上記各実施の形態では、冷媒流路付き電気機器として電力変換機器について説明したが、これは一例であり、その他の冷媒流路付き電気機器にもこの発明を適用できる。

１筺体、１ａ側壁、２電気部品カバー、２ａ電気部品カバー固定部、２ｂ電気部品カバー締結部材、３流路カバー、３ａ流路カバー固定部、３ｂ流路カバー締結部材、４流路、５機器固定部、５ａ機器固定締結部材、６ａ流入管、６ｂ流出管、７ａ入口部、７ｂ出口部、１０電気部品、１１電力変換装置、１２各種機器。

Claims

電力変換を行う電気部品と、筐体と、電気部品カバーと、流路カバーとを備え、
部品収納室が、前記筐体および前記電気部品カバーによって形成され、
前記部品収納室には、前記電気部品が収められ、
流路が、前記筐体および前記流路カバーによって形成される電力変換機器であって、
前記筐体は、複数の側面を有し、
前記複数の側面のそれぞれには、少なくとも一つの突起部が設けられており、
複数の前記突起部は、加工前において、それぞれ、前記流路につながる流入管を有する入口部と、前記流路につながる流出管を有する出口部と、前記筐体の固定部の、いずれにも形成することが可能な形状を有する、
電力変換機器。
前記複数の突起部のうち、選択された２つの前記突起部に、それぞれ前記流路まで貫通する穴を加工することにより、それぞれ前記入口部及び前記出口部が形成される、
請求項１の電力変換機器。
前記複数の突起部のうち、選択された１つの前記突起部に、前記流路まで貫通する２つの穴を加工することにより、前記入口部及び前記出口部が形成される、
請求項１の電力変換機器。
前記複数の突起部のうち、選択された少なくとも１つの前記突起部に、前記流路まで貫通しない穴を加工することにより、前記固定部が形成される、
請求項１の電力変換機器。
前記入口部が形成される前記突起部の面の面積、および、前記出口部が形成される前記突起部の面の面積は、それぞれ、前記流入管の断面積および前記流出管の断面積よりも大きい、
請求項１〜４のいずれか一項の電力変換機器。
前記複数の突起部には、それぞれ、締結部品を介して、前記電気部品カバーを固定するための、電気部品カバー固定部が形成可能である、
請求項１〜５のいずれか一項の電力変換機器。
前記複数の突起部には、それぞれ、締結部品を介して、前記流路カバーを固定するための、流路カバー固定部が形成可能である、
請求項１〜６の何れか一項の電力変換機器。
前記複数の突起部には、それぞれ、締結部品を介して前記電気部品カバーを固定するための、電気部品カバー固定部と、締結部品を介して前記流路カバーを固定するための、流路カバー固定部が形成可能であり、
前記電気部品カバーおよび前記流路カバーはそれぞれ、複数の締結部品によって、前記電気部品カバー固定部と、前記流路カバー固定部に固定され、
前記電気部品カバー固定部と、前記流路カバー固定部とは、すべて同じ突起部に形成される、
請求項１〜５のいずれか一項の電力変換機器。
前記複数の突起部には、それぞれ、締結部品を介して前記電気部品カバーを固定するための、電気部品カバー固定部と、締結部品を介して前記流路カバーを固定するための、流路カバー固定部が形成可能であり、
前記電気部品カバーおよび前記流路カバーはそれぞれ、複数の締結部品によって、前記電気部品カバー固定部と、前記流路カバー固定部に固定され、
前記電気部品カバー固定部と、前記流路カバー固定部とは、すべて異なる突起部に形成される、
請求項１〜５のいずれか一項の電力変換機器。
前記複数の突起部には、それぞれ、締結部品を介して前記電気部品カバーを固定するための、電気部品カバー固定部と、締結部品を介して前記流路カバーを固定するための、流路カバー固定部が形成可能であり、
前記電気部品カバーおよび前記流路カバーはそれぞれ、複数の締結部品によって、前記電気部品カバー固定部と、前記流路カバー固定部に固定され、
前記電気部品カバー固定部と、前記流路カバー固定部とは、一部、同じ突起部に形成される、
請求項１〜５のいずれか一項の電力変換機器。
前記締結部品がねじ込まれる前記突起部の面の面積は、前記締結部品の断面積よりも大きい、
請求項６〜１０の何れか一項の電力変換機器。
前記流入管、前記流出管および前記締結部品のうちの少なくとも２つは、同じ前記突起部に設けられる、
請求項６〜１１の何れか一項の電力変換機器。