WO2021205641A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2021205641A1
WO2021205641A1 PCT/JP2020/016098 JP2020016098W WO2021205641A1 WO 2021205641 A1 WO2021205641 A1 WO 2021205641A1 JP 2020016098 W JP2020016098 W JP 2020016098W WO 2021205641 A1 WO2021205641 A1 WO 2021205641A1
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WO
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cooling medium
power conversion
holding member
heat conductive
conductive member
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PCT/JP2020/016098
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French (fr)
Inventor
育篤 宇田川
重幸 中林
友章 田辺
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
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Priority to JP2020539866A priority patent/JP6875606B1/ja
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    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
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    • H05K7/1427Housings
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M3/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
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    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • This disclosure relates to a power conversion device.
  • a water cooling method in which cooling water is flowed in a pipe is adopted in order to cool a power device such as a thyristor element used in a converter or an inverter main circuit. ing.
  • Patent Document 1 In the power conversion device described in JP-A-2006-32515 (Patent Document 1), piping is arranged so as to penetrate the housing in which the power device is housed, and a refrigerant such as cooling water is used. The power device is cooled by flowing through the pipe.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a power conversion device capable of suppressing damage to the cooling medium flow path.
  • the power conversion device based on the present disclosure is arranged to face the power conversion module, the power conversion module including at least one heat generating device, the cooling medium path through which the cooling medium for cooling the at least one heat generating device flows, and the power conversion module. It is provided with a cooling medium recovery unit for recovering the cooling medium that has cooled the at least one heat generating device.
  • the power conversion module includes a first heat conductive member in which a first flow path forming a part of the cooling medium path is provided inside.
  • the cooling medium path includes a first connection pipe that connects the first flow path provided in the first heat conductive member and the cooling medium recovery unit.
  • a first support that is provided on at least one of the cooling medium recovery unit and the power conversion module and supports the first connection pipe is further provided.
  • the first support may be provided inside the power conversion module.
  • the power conversion module preferably includes a holding member for holding the first heat conductive member, and the first support is placed on the holding member so as to sandwich the holding member. It is preferably fixed.
  • the first heat conductive member extends along the first direction in which the power conversion module and the cooling medium recovery unit are aligned, and the cooling medium recovery unit extends. May have a first end on one side in the first direction in which the is located.
  • the holding member may extend in a second direction intersecting the first direction.
  • the first connection pipe may be arranged so as to go from the first end side to the cooling medium recovery part.
  • the first support has the holding member sandwiched from the outside of the first heat conductive member in the second direction, and the first support is located on the side where the cooling medium recovery portion is located from the sandwiched portion. 1
  • a support portion that supports the connection pipe and a connection portion that connects the support portion and the sandwiching portion may be included.
  • the connecting portion has an inclined portion that inclines toward the first heat conductive member side in the second direction and approaches the cooling medium recovery portion in the first direction. ..
  • the power conversion module includes a second heat conductive member in which a second flow path forming a part of the cooling medium path is provided inside, and the cooling medium. It may further include a unit provided with a third flow path that forms part of the path.
  • the second heat conductive member is held by the holding member so as to intersect the holding member, and is attached to one end located on the side where the cooling medium recovery unit is located with respect to the holding member and the holding member. On the other hand, it may have the other end located on the side opposite to the side where the cooling medium recovery unit is located.
  • the unit may be fixed to the second heat conductive member so as to be located on the other end side of the second heat conductive member with respect to the holding member.
  • the cooling medium path preferably includes a second connection pipe connecting the second flow path and the third flow path.
  • the second connecting pipe preferably connects the unit and the one end side of the second heat conductive member so as to cross the holding member, and the cooling medium path so as to cross the holding member. It is preferable to connect the unit and the one end side of the second heat conductive member. Further, in this case, it is preferable to further include a second support tool that is fixed to the holding member so as to sandwich the holding member and supports the second connecting pipe.
  • the second support has a first rod-shaped portion and a second rod-shaped portion that sandwich the holding member from the one end side and the other end side of the second heat conductive member. It may have a part. In this case, it is preferable that the second connecting pipe is supported by at least one of the first rod-shaped portion and the second rod-shaped portion.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. It is an exploded perspective view of the 1st support which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2nd support which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2nd support which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view which shows the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • the DR1 direction is the vertical direction
  • the DR2 direction is the front-rear direction orthogonal to the vertical direction
  • the DR3 direction is the horizontal direction orthogonal to the vertical direction and the front-rear direction.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal configuration of the power conversion module according to the first embodiment and the cooling medium recovery unit.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. The power conversion device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • a plurality of power conversion devices 1 include a plurality of power conversion modules 20, a cooling medium supply pipe 2 as a cooling medium supply unit for supplying a cooling medium to the plurality of power conversion modules 20.
  • the cooling medium recovery pipe 3 as a cooling medium recovery unit for recovering the cooling medium discharged from the power conversion module 20 and the cooling medium path 10 are included.
  • the cooling medium supply pipe 2 and the cooling medium recovery pipe 3 are arranged outside the power conversion module 20. Specifically, the cooling medium supply pipe 2 is located on the front side of the power conversion module 20 and is arranged below the power conversion module 20.
  • the cooling medium recovery pipe 3 is located on the rear side of the power conversion module 20 and is arranged above the power conversion module 20.
  • the cooling medium path 10 is provided so as to penetrate the housing 20a of the power conversion module 20, and connects the cooling medium supply pipe 2 and the cooling medium recovery pipe 3.
  • the cooling medium path 10 includes, for example, four paths 11, 12, 13, and 14.
  • a cooling medium such as cooling water flows through the cooling medium path 10, so that the heat generating device described later housed inside the housing 20a is cooled.
  • the power conversion module 20 includes a first unit 21, a second unit 22, a plurality of first supports 60A and 60B, and a second support 70.
  • the first unit 21 and the second unit 22 form a main circuit portion of the power conversion module.
  • the first unit 21 includes a plurality of heat conductive members 31A to 33A, a holding member 35A, a first heat generating device 40, and a plurality of units 50A as a second heat generating device.
  • the second unit 22 includes a plurality of heat conductive members 31B to 33B, a holding member 35B, a first heat generating device (not shown), and a plurality of units 50B as the second heat generating device.
  • the second unit 22 is arranged so as to be symmetrical with the first unit 21 with respect to the virtual plane VP parallel to the DR1 direction and the DR2 direction.
  • the second unit 22 has almost the same configuration as the first unit 21. Therefore, the detailed configuration of the first unit 21 will be described, and the description of the second unit 22 will be omitted.
  • the plurality of thermally conductive members 31A to 33A have a plate-like shape.
  • the plurality of heat conductive members 31A to 33A extend along the direction in which the power conversion module 20 and the cooling medium recovery pipe 3 are lined up. More specifically, the plurality of thermally conductive members 31A to 33A extend along the DR1 direction.
  • the heat conductive members 31A to 33A are arranged side by side in the DR2 direction.
  • the heat conductive member 31A (first heat conductive member) and the heat conductive member 33A are arranged so as to be adjacent to each other in the DR2 direction.
  • the heat conductive member 32A is arranged away from the heat conductive member 33A on one side (front side) in the DR2 direction.
  • the thermally conductive members 31A to 33A are held by the holding member 35A.
  • the holding member 35A extends along the direction in which the power conversion module 20 and the cooling medium recovery pipe 3 intersect in the line-up direction. Specifically, the holding member 35A extends along the DR2 direction.
  • the holding member 35A has a plate-like shape.
  • the holding member 35A has a first surface 35a and a second surface 35b that are in a front-to-back relationship in the DR3 direction.
  • the heat conductive members 31A and 33A have a first end portion on one side (upper side) in the DR1 direction, and the first end portion side is fixed to the holding member 35A. Specifically, the heat conductive members 31A and 33A are fixed to the first surface 35a of the holding member 35A by a fastening member or the like.
  • the first heat generating device 40 is installed in the heat conductive member 31A (first heat conductive member).
  • the first heat generating device 40 includes, for example, any of a semiconductor element, a resistor, a reactor, a circuit board, and the like.
  • a first flow path R1 through which a cooling medium flows is provided inside the heat conductive member 31A.
  • the first flow path R1 constitutes a part of the cooling medium path 10 (more specifically, the path 11).
  • the first flow path R1 is connected to the cooling medium recovery pipe 3 by the first connection pipe 15 included in the cooling medium path 10.
  • the first heat generating device 40 is cooled by the cooling medium flowing through the first flow path R1.
  • the outlet portion of the first flow path R1 is provided at the first end portion (upper end) of the heat conductive member 31A.
  • the first end portion of the heat conductive member 31A is located below the cooling medium recovery pipe 3. Therefore, the first connection pipe 15 is provided so as to face upward.
  • a fourth flow path R4 through which the cooling medium flows is provided.
  • the fourth flow path R4 constitutes a part of the same path 11 as described above, and is located on the upstream side of the first flow path R1.
  • the fourth flow path R4 is connected to the fifth flow path R5 (see FIG. 3) of the unit 50A described later by the third connection pipe 17 included in the cooling medium path 10.
  • the inlet of the fourth flow path R4 is provided at the first end (upper end) of the heat conductive member 33A.
  • the unit 50A is located below the first end of the heat conductive member 33A. Therefore, the third connection pipe 17 includes a portion extending upward.
  • the heat conductive member 32A (second heat conductive member) is fixed to the second surface 35b of the holding member 35A by a fastening member or the like.
  • the heat conductive member 32A is held by the holding member 35A so as to intersect the holding member 35A.
  • the heat conductive member 32A is held so as to be orthogonal to the holding member 35A.
  • the heat conductive member 32A has one end 32c located closer to the cooling medium recovery pipe 3 than the holding member 35A and the other end 32d located opposite to the holding member 35A where the cooling medium recovery pipe 3 is located. Has. Further, the heat conductive member 32A has a first surface 32a and a second surface 32b which are in a front-to-back relationship in the DR3 direction.
  • the second flow path R2 through which the cooling medium flows is provided inside the heat conductive member 32A.
  • the second flow path R2 constitutes a part of the cooling medium path 10 (more specifically, the path 13).
  • the second flow path R2 has an inlet portion and an outlet portion on one end 32c side of the heat conductive member 32A.
  • the outlet of the second flow path R2 is connected to the cooling medium recovery pipe 3.
  • the inlet of the second flow path R2 is connected to the third flow path R3 (see FIG. 3) of the unit 50A by the second connection pipe 16 included in the cooling medium path 10.
  • the unit 50A is located below one end 32c of the heat conductive member 32A. Therefore, the second connection pipe 16 is mainly provided so as to face upward.
  • a plurality of units 50A are fixed to the heat conductive member 32A.
  • the plurality of units 50A are arranged side by side in the vertical direction.
  • the plurality of units 50A are fixed to the heat conductive member 32A on the side opposite to the side where the second unit 22 is located. That is, the plurality of units 50A are arranged below the holding member 35A.
  • the unit 50A is sandwiched and fixed to the heat conductive member 32A by the plate 91 and the plate 92.
  • the plate 91 is arranged on the first surface 32a side of the heat conductive member 32A.
  • the plate 92 is arranged on the second surface 32b side of the heat conductive member 32A.
  • the plate 91 and the plate 92 are fastened by a fastening member with the unit 50A arranged so as to be in contact with the first surface 32a and the heat conductive member 32A sandwiched between them.
  • the plate 91 and the plate 92 preferably have heat dissipation.
  • Unit 50A is, for example, a reactor unit.
  • the unit 50A includes a heat generating portion 51, a first outer member 52, a second outer member 53, and a base portion 54.
  • the heat generating portion 51 is, for example, a coil.
  • the heat generating portion 51 is arranged between the first outer member 52 and the second outer member 53.
  • the first outer member 52 and the second outer member 53 are arranged on both sides of the heat generating portion 51 in the DR2 direction.
  • the second outer member 53 is formed with a fifth flow path R5 through which a cooling medium for cooling the unit 50A flows.
  • the fifth flow path R5 constitutes a part of the path 11 of the cooling medium path 10, and is located on the upstream side of the fourth flow path R4.
  • the base portion 54 is arranged between the second outer member 53 and the heat conductive member 32A.
  • the base portion 54 functions as a pedestal for fixing the second outer member 53.
  • a third flow path R3 through which a cooling medium for cooling the unit 50A flows is formed inside the base portion 54.
  • the third flow path R3 constitutes a part of the path 13 of the cooling medium paths 10.
  • the unit 50A is not limited to this, and may be a semiconductor element, a resistor, a circuit board, or the like.
  • the first support 60A is provided in the power conversion module 20.
  • the first support tool 60A supports the first connection pipe 15 described above.
  • the first support 60A is fixed to the holding member 35A so as to sandwich the holding member 35A. This eliminates the need to separately provide a structure for attaching the first support 60A to the holding member 35A. Therefore, the configuration of the holding member 35A can be simplified, and the first support 60A can be easily attached to the holding member 35A. The detailed structure of the first support 60A will be described later with reference to FIG.
  • the second support 70 is provided in the power conversion module 20.
  • the second support 70 supports the second connection pipe 16 and the third connection pipe 17.
  • the second support 70 is fixed to the holding member 35A so as to sandwich the holding member 35A. This eliminates the need to separately provide a structure for attaching the second support 70 to the holding member 35A. Therefore, the configuration of the holding member 35A can be simplified, and the second support 70 can be easily attached to the holding member 35A. The detailed structure of the second support 70 will be described later with reference to FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the first support according to the first embodiment. Although both the first support 60A on the first unit 21 side and the first support 60B on the second unit 22 side are shown in FIG. 4, the configuration of the first support 60B is the first. The configuration is almost the same as that of the support 60A. Therefore, only the configuration of the first support 60A will be described, and the description of the first support 60B will be omitted.
  • the first support 60A has a sandwiching portion 61, a supporting portion 62, and a connecting portion 63.
  • the sandwiching portion 61 is a portion for sandwiching the holding member 35A.
  • the sandwiching portion 61 includes a first member 611 and a second member 612.
  • the first member 611 and the second member 612 are provided so as to extend in the DR1 direction, and are arranged side by side in the DR3 direction.
  • the first member 611 and the second member 612 are fastened by the fastening member with the holding member 35A sandwiched in the DR3 direction.
  • the first support 60A is fixed to the holding member 35A so as to sandwich the holding member 35A.
  • the first member 611 and the second member 612 sandwich the holding member 35A on the outside (rear side) of the heat conductive member 31A in the DR2 direction. As a result, only the holding member 35A can be held without overlapping the heat conductive member 31A. Therefore, the installation space of the sandwiching portion 61 can be reduced.
  • the support portion 62 is a portion for supporting the first connection pipe 15.
  • the support portion 62 is arranged at a position closer to the first connection pipe 15 than the sandwiching portion 61. More specifically, the support portion 62 is arranged on one side (front side) in the DR2 direction with respect to the sandwiching portion 61.
  • the support portion 62 has an installation surface 62a for supporting the first connection pipe 15.
  • the installation surface 62a faces the first connecting pipe 15 from a direction orthogonal to the axial direction of the first connecting pipe 15.
  • a pair of holes 62h is provided on the installation surface 62a.
  • the pair of holes 62h are provided so that the first connecting pipe 15 is located between them.
  • a binding member such as a cable tie is inserted into the 62h and bound, so that the first connection pipe 15 is supported by the installation surface 62a.
  • the installation surface 62a faces the other side (rear side) of the power conversion module 20 in the DR2 direction. As a result, access to the installation surface 62a from the rear side becomes easy, and the operator can easily fix the first connection pipe 15 to the installation surface 62a.
  • the connecting portion 63 is a portion that connects the sandwiching portion 61 and the supporting portion 62.
  • the connecting portion 63 has an inclined portion 631 that inclines toward the heat conductive member 31A side in the DR2 direction and approaches the cooling medium recovery pipe 3 in the DR1 direction. As a result, the connection portion 63 can be made smaller, and the space inside the power conversion module 20 can be effectively used.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the second support according to the first embodiment.
  • the second support 70 will be described with reference to FIG.
  • the second support 70 has a first rod-shaped portion 71 and a second rod-shaped portion 72 that sandwich the holding member 35A from one end side and the other end side of the heat conductive member 32A. That is, the first rod-shaped portion 71 and the second rod-shaped portion 72 sandwich the holding member 35A in the DR1 direction.
  • the first rod-shaped portion 71 and the second rod-shaped portion 72 extend along the DR3 direction.
  • the first rod-shaped portion 71 is located on one side (upper side) in the DR1 direction
  • the second rod-shaped portion 72 is located on the other side (lower side) in the DR1 direction.
  • the second rod-shaped portion 72 has a protruding portion 721 protruding from the holding member 35A in the DR3 direction.
  • the protrusion 721 is provided with two sets of a pair of holes 73h and 74h. Each of the pair of hole portions 73h and the pair of hole portions 74h are arranged side by side at intervals in the DR3 direction.
  • the pair of holes 73h are provided so that the third connecting pipe 17 is located between them.
  • a binding member such as a cable tie is inserted into the pair of holes 73h and bound, so that the third connecting pipe 17 is supported by the second rod-shaped portion 72.
  • the pair of holes 74h are provided so that the second connecting pipe 16 is located between them.
  • the second connecting pipe 16 is supported by the second rod-shaped portion 72 by inserting and binding a binding member such as a cable tie into the pair of holes 74h.
  • a pair of hole portions 73h and a pair of hole portions 74h are provided in the second rod-shaped portion 72, and the third connecting pipe 17 and the second connecting pipe 16 are supported by the second rod-shaped portion 72.
  • a pair of hole portions 73h and a pair of hole portions 74h may be provided in the first rod-shaped portion 71, and the third connecting pipe 17 and the second connecting pipe 16 may be supported by the first rod-shaped portion 71.
  • the first connection pipe 15 connecting the heat conductive member 31A and the cooling medium recovery pipe 3 is supported by the first support 60A. There is. Therefore, even when the cooling medium flows through the first connection pipe 15, it is possible to suppress the vibration of the first connection pipe 15. As a result, in the power conversion device 1 according to the first embodiment, damage to the cooling medium path 10 can be suppressed.
  • the second connection pipe 16 and the third connection pipe 17 are also supported by the second support 70. Therefore, even when the cooling medium flows through the second connection pipe 16 and the third connection pipe 17, it is possible to suppress the vibration of the first connection pipe 15. This also makes it possible to suppress damage to the cooling medium path 10 in the power conversion device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing the power conversion device according to the second embodiment.
  • the power conversion device 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the first support 60C is the cooling medium recovery pipe 3 when compared with the power conversion device 1 according to the first embodiment. It differs in that it is provided in.
  • the first support 60C supports the cooling medium path 10 of the portion extending from the housing 20a of the power conversion module 20 toward the cooling medium recovery pipe 3.
  • the cooling medium path 10 of the portion extending from the housing 20a toward the cooling medium recovery pipe 3 comprises a first flow path provided in the first heat conductive member and the cooling medium recovery pipe 3 as in the first embodiment.
  • the first connection pipe 15 to be connected is included.
  • the first support 60C is provided so as to support at least the first connection pipe 15.
  • the power conversion device 1A according to the second embodiment has substantially the same effect as the power conversion device 1 according to the first embodiment.
  • 1,1A power converter 2 cooling medium supply piping, 3 cooling medium recovery piping, 10 cooling medium path, 11, 12, 13, 14 path, 15 1st connection piping, 16 2nd connection piping, 17 3rd connection piping , 20 power conversion module, 20a housing, 21 1st unit, 22 2nd unit, 31A, 31B, 32A, 33A, 33B thermal conductive member, 32a 1st surface, 32b 2nd surface, 32c one end, 32d other end , 35A holding member, 35a first surface, 35b second surface, 40 first heat generating device, 50A, 50B unit, 51 heat generating part, 52 first outer member, 53 second outer member, 54 base part, 60A, 60B, 60C 1st support, 61 sandwich, 62 support, 62a installation surface, 62h hole, 63 connection, 70 2nd support, 71 1st rod, 72 2nd rod, 73h, 74h hole , 91, 92 plate, 611 first member, 612 second member, 631 inclined part, 721 pro

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Abstract

電力変換装置(1)は、発熱機器を含む電力変換モジュール(20)と、発熱機器を冷却するための冷却媒体が流れる冷却媒体経路(10)と、電力変換モジュール(20)に対向して配置され、発熱機器を冷却した冷却媒体が回収される冷却媒体回収部(3)と、を備える。電力変換モジュール(20)は、冷却媒体経路の一部を構成する第1流路(R1)が内部に設けられた第1熱伝導性部材(31A)を含む。冷却媒体経路(10)は、第1熱伝導性部材(31A)に設けられた第1流路(R1)と冷却媒体回収部(3)とを接続する第1接続配管(15)を含む。冷却媒体回収部(3)および電力変換モジュール(20)の少なくとも一方に設けられ、第1接続配管(15)を支持する第1支持具(60A)をさらに備える。

Description

電力変換装置
 本開示は、電力変換装置に関する。
 従来、電力変換モジュールを複数台備えた電力変換装置においては、コンバータあるいはインバータの主回路に使用されるサイリスタ素子等のパワーデバイスを冷却するため、配管内に冷却水を流動させる水冷方式が採用されている。
 特開2006-32515号公報(特許文献1)に記載の電力変換装置にあっては、パワーデバイスが収容された筐体を貫通するように配管が配策されており、冷却水等の冷媒が当該配管を流れることによって、パワーデバイスが冷却される。
特開2006-32515号公報
 特許文献1に記載のように、配管を配策する場合においては、相当程度長く引き回される部分がある。当該部分を冷媒が流れる場合には、冷媒によって配管が振動する。このよな振動によって配管に亀裂が入った場合には、配管から冷媒が漏出することが懸念される。
 本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、冷却媒体流路の破損を抑制できる電力変換装置を提供することにある。
 本開示に基づく電力変換装置は、少なくとも1つの発熱機器を含む電力変換モジュールと、上記少なくとも1つの発熱機器を冷却するための冷却媒体が流れる冷却媒体経路と、上記電力変換モジュールに対向して配置され、上記少なくとも1つの発熱機器を冷却した冷却媒体が回収される冷却媒体回収部と、を備える。上記電力変換モジュールは、上記冷却媒体経路の一部を構成する第1流路が内部に設けられた第1熱伝導性部材を含む。上記冷却媒体経路は、上記第1熱伝導性部材に設けられた上記第1流路と上記冷却媒体回収部とを接続する第1接続配管を含む。上記冷却媒体回収部および上記電力変換モジュールの少なくとも一方に設けられ、上記第1接続配管を支持する第1支持具をさらに備える。
 上記本開示に基づく電力変換装置にあっては、上記第1支持具は、上記電力変換モジュールの内部に設けられていてもよい。この場合には、上記電力変換モジュールは、上記第1熱伝導性部材を保持する保持部材を含んでいることが好ましく、上記第1支持具は、上記保持部材を挟み込むようにして上記保持部材に固定されていることが好ましい。
 上記本開示に基づく電力変換装置にあっては、上記第1熱伝導性部材は、上記電力変換モジュールと上記冷却媒体回収部とが並ぶ第1方向に沿って延在し、上記冷却媒体回収部が位置する上記第1方向における一方側に第1端部を有していてもよい。上記保持部材は、上記第1方向と交差する第2方向に延在していてもよい。さらに、上記第1接続配管は、上記第1端部側から上記冷却媒体回収部に向かうように配策されていてもよい。上記第1支持具は、上記第2方向において上記第1熱伝導性部材の外側から上記保持部材を挟み込み挟込部と、上記挟込部よりも上記冷却媒体回収部が位置する側で上記第1接続配管を支持する支持部と、上記支持部と上記挟込部とを接続する接続部とを含んでいてもよい。この場合には、上記接続部は、上記第2方向において上記第1熱伝導性部材側に向かうにつれて、上記第1方向において上記冷却媒体回収部に近づくように傾斜する傾斜部を有することが好ましい。
 上記本開示に基づく電力変換装置にあっては、上記電力変換モジュールは、上記冷却媒体経路の一部を構成する第2流路が内部に設けられた第2熱伝導性部材と、上記冷却媒体経路の一部を構成する第3流路が設けられたユニットをさらに含んでいてもよい。上記第2熱伝導性部材は、上記保持部材に交差するように上記保持部材に保持されており、上記保持部材よりも上記冷却媒体回収部が位置する側に位置する一端と、上記保持部材に対して上記冷却媒体回収部が位置する側とは反対側に位置する他端とを有していてもよい。上記ユニットは、上記保持部材に対して上記第2熱伝導性部材の上記他端側に位置するように上記第2熱伝導性部材に固定されていてもよい。この場合には、前記冷却媒体経路は、前記第2流路と前記第3流路とを接続する第2接続配管を含むことが好ましい。前記第2接続配管は、前記保持部材を横切るように前記ユニットと前記第2熱伝導性部材の前記一端側とを接続していることが好ましく、上記冷却媒体経路は、上記保持部材を横切るように上記ユニットと上記第2熱伝導性部材の上記一端側とを接続することが好ましい。さらにこの場合には、上記保持部材を挟み込むように上記保持部材に固定され、上記第2接続配管を支持する第2支持具をさらに備えることが好ましい。
 上記本開示に基づく電力変換装置にあっては、上記第2支持具は、上記第2熱伝導性部材の上記一端側および上記他端側から上記保持部材を挟み込む第1棒状部および第2棒状部を有していてもよい。この場合には、上記第2接続配管は、上記第1棒状部および上記第2棒状部の少なくとも一方に支持されていることが好ましい。
 本開示によれば、冷却媒体流路の破損を抑制できる電力変換装置を提供することができる。
実施の形態1に係る電力変換装置を示す概略斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換モジュールの内部構成および冷却媒体回収部を示す概略斜視図である。 図2に示すIII-III線に沿った断面図である。 実施の形態1に係る第1支持具の分解斜視図である。 実施の形態1に係る第2支持具の分解斜視図である。 実施の形態2に係る電力変換装置を示す概略斜視図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
 なお、図中におけるDR1方向は、上下方向であり、DR2方向は、上下方向に直交する前後方向であり、DR3方向は、上下方向および前後方向に直交する左右方向である。
 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態1に係る電力変換装置を示す概略斜視図である。図2は、実施の形態1に係る電力変換モジュールの内部構成および冷却媒体回収部を示す概略斜視図である。図3は、図2に示すIII-III線に沿った断面図である。図1を参照して、実施の形態1に係る電力変換装置1について説明する。
 図1に示すように、電力変換装置1は、複数の電力変換モジュール20と、当該複数の電力変換モジュール20に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給部としての冷却媒体供給配管2と、複数の電力変換モジュール20から排出された冷却媒体が回収される冷却媒体回収部としての冷却媒体回収配管3と、冷却媒体経路10とを含む。
 冷却媒体供給配管2および冷却媒体回収配管3は、電力変換モジュール20の外部に配置されている。具体的には、冷却媒体供給配管2は、電力変換モジュール20の前方側に位置し、電力変換モジュール20の下方に配置されている。冷却媒体回収配管3は、電力変換モジュール20の後方側に位置し、電力変換モジュール20の上方に配置されている。
 冷却媒体経路10は、電力変換モジュール20が有する筐体20aを貫通するように設けられており、冷却媒体供給配管2と冷却媒体回収配管3とを接続する。冷却媒体経路10は、たとえば4つの経路11,12,13,14を含んでいる。冷却媒体経路10に、冷却水等の冷却媒体が流れることにより、筐体20a内部に収容された後述の発熱機器が冷却される。
 図2に示すように、電力変換モジュール20は、第1ユニット21、第2ユニット22、複数の第1支持具60A,60B、および第2支持具70とを含む。第1ユニット21および第2ユニット22は、電力変換モジュールの主回路部を構成している。
 第1ユニット21は、複数の熱伝導性部材31A~33A、保持部材35A、第1発熱機器40、第2発熱機器としての複数のユニット50Aを含む。
 第2ユニット22は、複数の熱伝導性部材31B~33B、保持部材35B、第1発熱機器(不図示)、および第2発熱機器としての複数のユニット50Bを含む。第2ユニット22は、DR1方向およびDR2方向に平行な仮想平面VPに対して第1ユニット21と対称となるように配置されている。
 第2ユニット22は、第1ユニット21とほぼ同様の構成である。このため、第1ユニット21の詳細な構成について説明し、第2ユニット22についての説明については省略する。
 複数の熱伝導性部材31A~33Aは、板状形状を有する。複数の熱伝導性部材31A~33Aは、電力変換モジュール20と冷却媒体回収配管3とが並ぶ方向に沿って延在する。より具体的には、複数の熱伝導性部材31A~33Aは、DR1方向に沿って延在する。
 熱伝導性部材31A~33Aは、DR2方向に並んで配置されている。熱伝導性部材31A(第1熱伝導性部材)、および熱伝導性部材33Aは、DR2方向に互いに隣り合うように配置されている。熱伝導性部材32Aは、熱伝導性部材33AからDR2方向の一方側(前方側)に離れて配置されている。熱伝導性部材31A~33Aは、保持部材35Aに保持されている。
 保持部材35Aは、電力変換モジュール20と冷却媒体回収配管3とが並ぶ方向に交差する方向に沿って延在する。具体的には、保持部材35Aは、DR2方向に沿って延在する。保持部材35Aは、板状形状を有する。保持部材35Aは、DR3方向において表裏関係にある第1面35aおよび第2面35bを有する。
 熱伝導性部材31A、33Aは、DR1方向の一方側(上方側)に第1端部を有し、当該第1端部側が保持部材35Aに固定されている。具体的には、熱伝導性部材31A、33Aは、締結部材等によって保持部材35Aの第1面35aに固定されている。
 熱伝導性部材31A(第1熱伝導性部材)には、第1発熱機器40が設置されている。第1発熱機器40は、たとえば、半導体素子、抵抗、リアクトル、回路基板等のいずれかを含んでいる。熱伝導性部材31Aの内部には、冷却媒体が流れる第1流路R1が設けられている。
 第1流路R1は、冷却媒体経路10(より詳細には経路11)の一部を構成する。第1流路R1は、冷却媒体経路10に含まれる第1接続配管15によって、冷却媒体回収配管3に接続されている。第1流路R1に冷却媒体が流れることにより、第1発熱機器40が冷却される。
 第1流路R1の出口部は、熱伝導性部材31Aの第1端部(上端)に設けられている。一方で、当該熱伝導性部材31Aの第1端部は、冷却媒体回収配管3の下方に位置する。このため、第1接続配管15は、上方に向かうように設けられている。
 熱伝導性部材33Aの内部には、冷却媒体が流れる第4流路R4が設けられている。当該第4流路R4は、上述同様の経路11をの一部を構成し、上記第1流路R1の上流側に位置する。第4流路R4は、冷却媒体経路10に含まれる第3接続配管17によって後述するユニット50Aの第5流路R5(図3参照)に接続されている。
 第4流路R4の入口部は、熱伝導性部材33Aの第1端部(上端)に設けられている。一方でユニット50Aは、熱伝導性部材33Aの第1端部よりも下方に位置する。このため、第3接続配管17は、上方に向けて延在する部分を含む。
 熱伝導性部材32A(第2熱伝導性部材)は、締結部材等によって保持部材35Aの第2面35bに固定されている。熱伝導性部材32Aは、保持部材35Aに交差するように当該保持部材35Aに保持されている。具体的には、熱伝導性部材32Aは、保持部材35Aに直交するように保持されている。
 熱伝導性部材32Aは、保持部材35Aよりも冷却媒体回収配管3側に位置する一端32cと、保持部材35Aに対して冷却媒体回収配管3が位置する側とは反対側に位置する他端32dを有する。また、熱伝導性部材32Aは、DR3方向において表裏関係にある第1面32aおよび第2面32bを有する。
 熱伝導性部材32Aの内部には、冷却媒体が流れる第2流路R2が設けられている。第2流路R2は、冷却媒体経路10(より詳細には経路13)の一部を構成する。第2流路R2は、上記熱伝導性部材32Aの一端32c側に入口部と出口部を有する。
 第2流路R2の出口部は、冷却媒体回収配管3に接続されている。第2流路R2の入口部は、冷却媒体経路10に含まれる第2接続配管16によって、ユニット50Aの第3流路R3(図3参照)に接続されている。ユニット50Aは、熱伝導性部材32Aの一端32cよりも下方に位置する。このため、第2接続配管16は、主として上方に向かうように設けられている。
 熱伝導性部材32Aには、複数のユニット50Aが固定されている。複数のユニット50Aは、上下方向に並んで配置されている。複数のユニット50Aは、第2ユニット22が位置する側とは反対側で熱伝導性部材32Aに固定されている。すなわち、複数のユニット50Aは、保持部材35Aよりも下方側に配置されている。
 図2および図3に示すように、ユニット50Aは、プレート91およびプレート92によって熱伝導性部材32Aに挟み込み固定されている。具体的には、プレート91は、熱伝導性部材32Aの第1面32a側に配置されている。プレート92は、熱伝導性部材32Aの第2面32b側に配置されている。プレート91およびプレート92は、第1面32aに接するように配置されたユニット50Aと熱伝導性部材32Aとを挟みこんだ状態で締結部材で締結されている。プレート91およびプレート92は、放熱性を有することが好ましい。
 ユニット50Aは、たとえば、リアクトルユニットである。ユニット50Aは、発熱部51、第1外側部材52、第2外側部材53、およびベース部54を含む。
 発熱部51は、たとえばコイルである。発熱部51は、第1外側部材52と第2外側部材53との間に配置されている。第1外側部材52、第2外側部材53は、DR2方向における発熱部51の両側に配置されている。
 第2外側部材53には、ユニット50Aを冷却するための冷却媒体が流動する第5流路R5が形成されている。第5流路R5は、冷却媒体経路10のうち経路11の一部を構成するものであり、第4流路R4の上流側に位置する。
 ベース部54は、第2外側部材53と熱伝導性部材32Aとの間に配置されている。ベース部54は、第2外側部材53を固定する台座として機能する。ベース部54の内部には、ユニット50Aを冷却するための冷却媒体が流動する第3流路R3が形成されている。第3流路R3は、冷却媒体経路10のうち経路13の一部を構成する。
 なお、ユニット50Aは、リアクトルである場合を例示したがこれに限定されず、半導体素子、抵抗、回路基板等であってもよい。
 第1支持具60Aは、電力変換モジュール20内に設けられている。第1支持具60Aは、上記の第1接続配管15を支持する。
 第1支持具60Aは、保持部材35Aを挟み込むようにして保持部材35Aに固定されている。これにより、保持部材35Aに第1支持具60Aを取り付ける構造を別途設ける必要がなくなる。このため、保持部材35Aの構成を簡素化できるとともに、保持部材35Aへの第1支持具60Aの取付けが容易となる。なお、第1支持具60Aの詳細な構造については、図4を用いて後述する。
 第2支持具70は、電力変換モジュール20内に設けられている。第2支持具70は、上記第2接続配管16、および第3接続配管17を支持する。
 第2支持具70は、保持部材35Aを挟み込むようにして保持部材35Aに固定されている。これにより、保持部材35Aに第2支持具70を取り付ける構造を別途設ける必要がなくなる。このため、保持部材35Aの構成を簡素化できるとともに、保持部材35Aへの第2支持具70の取付けが容易となる。なお、第2支持具70の詳細な構造については、図5を用いて後述する。
 図4は、実施の形態1に係る第1支持具の分解斜視図である。なお、図4においては、第1ユニット21側の第1支持具60Aおよび第2ユニット22側の第1支持具60Bの双方を図示しているが、第1支持具60Bの構成は、第1支持具60Aの構成とほぼ同様である。このため、第1支持具60Aの構成についてのみ説明して、第1支持具60Bについての説明は省略する。
 図4に示すように、第1支持具60Aは、挟込部61、支持部62、および接続部63を有する。
 挟込部61は、保持部材35Aを挟み込むための部分である。挟込部61は、第1部材611と第2部材612とを含む。第1部材611および第2部材612は、DR1方向に延在するように設けられており、DR3方向に並んで配置される。
 図2および図4に示すように、第1部材611および第2部材612は、DR3方向に保持部材35Aを挟み込んだ状態で、締結部材によって締結される。これにより、第1支持具60Aが、保持部材35Aを挟み込むように当該保持部材35Aに固定される。
 第1部材611および第2部材612は、DR2方向において熱伝導性部材31Aの外側(後方側)で保持部材35Aを挟みこんでいる。これにより、熱伝導性部材31Aに重なることなく、保持部材35Aのみを保持することができる。このため、挟込部61の設置スペースを小さくすることができる。
 支持部62は、第1接続配管15を支持するための部分である。支持部62は、上記挟込部61よりも第1接続配管15に近づいた位置に配置されている。より具体的には、支持部62は、挟込部61よりもDR2方向の一方側(前方側)に配置されている。
 支持部62は、第1接続配管15を支持するための設置面62aを有する。設置面62aは、第1接続配管15の軸方向に直交する方向から当該第1接続配管15に対面する。
 設置面62aには、一対の孔部62hが設けられている。一対の孔部62hは、それらの間に第1接続配管15が位置するように設けられている。当該62hにインシュロック等の結束部材が挿入されて結束されることで、第1接続配管15が設置面62aに支持される。
 また、設置面62aは、電力変換モジュール20のDR2方向の他方側(後方側)を向く。これにより、後方側から設置面62aへのアクセスが容易となり、作業者が、第1接続配管15を設置面62aに容易に固定することが可能となる。
 接続部63は、挟込部61と支持部62とを接続する部分である。接続部63は、DR2方向において熱伝導性部材31A側に向かうにつれて、DR1方向において冷却媒体回収配管3に近づくように傾斜する傾斜部631を有する。これにより、接続部63の小さくすることができ、電力変換モジュール20内の空間を有効に使用することができる。
 図5は、実施の形態1に係る第2支持具の分解斜視図である。図5を参照して、第2支持具70について説明する。
 図2および図5に示すように、第2支持具70は、熱伝導性部材32Aの一端側および他端側から保持部材35Aを挟み込む第1棒状部71および第2棒状部72を有する。すなわち、第1棒状部71および第2棒状部72は、DR1方向に保持部材35Aを挟み込む。
 第1棒状部71および第2棒状部72は、DR3方向に沿って延在する。第1棒状部71は、DR1方向の一方側(上方側)に位置し、第2棒状部72は、DR1方向の他方側(下方側)に位置する。
 第2棒状部72は、DR3方向において、保持部材35Aから突出する突出部721を有する。突出部721には、2組の一対の孔部73h、74hが設けられている。一対の孔部73h、および一対の孔部74hのそれぞれは、DR3方向に間隔をあけて並んで配置されている。
 一対の孔部73hは、それらの間に第3接続配管17が位置するように設けられている。当該一対の孔部73hにインシュロック等の結束部材が挿入されて結束されることで、第3接続配管17が、第2棒状部72に支持される。
 一対の孔部74hは、それらの間に第2接続配管16が位置するように設けられている。当該一対の孔部74hにインシュロック等の結束部材が挿入されて結束されることで、第2接続配管16が、第2棒状部72に支持される。
 なお、一対の孔部73hおよび一対の孔部74hが第2棒状部72に設けられ、第3接続配管17および第2接続配管16が第2棒状部72に支持される場合を例示して説明したが、これに限定されない。一対の孔部73hおよび一対の孔部74hが第1棒状部71に設けられ、第3接続配管17および第2接続配管16が第1棒状部71に支持されてもよい。
 以上のように、実施の形態1に係る電力変換装置にあっては、熱伝導性部材31Aと冷却媒体回収配管3とを接続する第1接続配管15が、第1支持具60Aによって支持されている。このため、第1接続配管15に冷却媒体が流れた場合であっても、第1接続配管15が振動することを抑制することができる。これにより、実施の形態1に係る電力変換装置1にあっては、冷却媒体経路10の破損を抑制できる。
 同様に、第2接続配管16および第3接続配管17も第2支持具70によって支持されている。このため、第2接続配管16および第3接続配管17に冷却媒体が流れた場合であっても、第1接続配管15が振動することを抑制することができる。このことによっても、実施の形態1に係る電力変換装置1にあっては、冷却媒体経路10の破損を抑制できる。
 (実施の形態2)
 図6は、実施の形態2に係る電力変換装置を示す概略斜視図である。図6を参照して、実施の形態2に係る電力変換装置1Aについて説明する。
 図6に示すように、実施の形態2に係る電力変換装置1Aにあっては、実施の形態1に係る電力変換装置1と比較した場合に、第1支持具60Cが、冷却媒体回収配管3に設けられている点において相違する。
 第1支持具60Cは、電力変換モジュール20の筐体20aから冷却媒体回収配管3に向けて延びる部分の冷却媒体経路10を支持する。筐体20aから冷却媒体回収配管3に向けて延びる部分の冷却媒体経路10は、実施の形態1同様に、第1熱伝導性部材に設けられた第1流路と冷却媒体回収配管3とを接続する第1接続配管15を含む。第1支持具60Cは、少なくとも第1接続配管15を支持するように設けられている。
 このように構成される場合であっても、実施の形態2に係る電力変換装置1Aは、実施の形態1に係る電力変換装置1とほぼ同様の効果を有する。
 以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
 1,1A 電力変換装置、2 冷却媒体供給配管、3 冷却媒体回収配管、10 冷却媒体経路、11,12,13,14 経路、15 第1接続配管、16 第2接続配管、17 第3接続配管、20 電力変換モジュール、20a 筐体、21 第1ユニット、22 第2ユニット、31A,31B,32A,33A,33B 熱伝導性部材、32a 第1面、32b 第2面、32c 一端、32d 他端、35A 保持部材、35a 第1面、35b 第2面、40 第1発熱機器、50A,50B ユニット、51 発熱部、52 第1外側部材、53 第2外側部材、54 ベース部、60A,60B,60C 第1支持具、61 挟込部、62 支持部、62a 設置面、62h 孔部、63 接続部、70 第2支持具、71 第1棒状部、72 第2棒状部、73h,74h 孔部、91,92 プレート、611 第1部材、612 第2部材、631 傾斜部、721 突出部。

Claims (5)

  1.  少なくとも1つの発熱機器を含む電力変換モジュールと、
     前記少なくとも1つの発熱機器を冷却するための冷却媒体が流れる冷却媒体経路と、
     前記電力変換モジュールの外部に配置され、前記少なくとも1つの発熱機器を冷却した冷却媒体が回収される冷却媒体回収部と、を備え、
     前記電力変換モジュールは、前記冷却媒体経路の一部を構成する第1流路が内部に設けられた第1熱伝導性部材を含み、
     前記冷却媒体経路は、前記第1熱伝導性部材に設けられた前記第1流路と前記冷却媒体回収部とを接続する第1接続配管を含み、
     前記冷却媒体回収部および前記電力変換モジュールの少なくとも一方に設けられ、前記第1接続配管を支持する第1支持具をさらに備えた、電力変換装置。
  2.  前記第1支持具は、前記電力変換モジュールの内部に設けられており、
     前記電力変換モジュールは、前記第1熱伝導性部材を保持する保持部材を含み、
     前記第1支持具は、前記保持部材を挟み込むようにして前記保持部材に固定されている、請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記第1熱伝導性部材は、前記電力変換モジュールと前記冷却媒体回収部とが並ぶ第1方向に沿って延在し、前記冷却媒体回収部が位置する前記第1方向における一方側に第1端部を有し、
     前記保持部材は、前記第1方向と交差する第2方向に延在し、
     前記第1接続配管は、前記第1端部側から前記冷却媒体回収部に向かうように配策されており、
     前記第1支持具は、前記第2方向において前記第1熱伝導性部材の外側で前記保持部材を挟み込み挟込部と、前記挟込部よりも前記冷却媒体回収部が位置する側で前記第1接続配管を支持する支持部と、前記支持部と前記挟込部とを接続する接続部とを含み、
     前記接続部は、前記第2方向において前記第1熱伝導性部材側に向かうにつれて、前記第1方向において前記冷却媒体回収部に近づくように傾斜する傾斜部を有する、請求項2に記載の電力変換装置。
  4.  前記電力変換モジュールは、前記冷却媒体経路の一部を構成する第2流路が内部に設けられた第2熱伝導性部材を含み、
     前記少なくとも1つの発熱機器は、発熱部を有し前記冷却媒体経路の一部を構成する第3流路が設けられたユニットを含み、
     前記第2熱伝導性部材は、前記保持部材に交差するように前記保持部材に保持されており、前記保持部材よりも前記冷却媒体回収部が位置する側に位置する一端と、前記保持部材に対して前記冷却媒体回収部が位置する側とは反対側に位置する他端とを有し、
     前記ユニットは、前記保持部材に対して前記第2熱伝導性部材の前記他端側に位置するように前記第2熱伝導性部材に固定されており、
     前記冷却媒体経路は、前記第2流路と前記第3流路とを接続する第2接続配管を含み、
     前記第2接続配管は、前記保持部材を横切るように前記ユニットと前記第2熱伝導性部材の前記一端側とを接続しており、
     前記保持部材を挟み込むように前記保持部材に固定され、前記第2接続配管を支持する第2支持具をさらに備えた、請求項2または3に記載の電力変換装置。
  5.  前記第2支持具は、前記第2熱伝導性部材の前記一端側および前記他端側から前記保持部材を挟み込む第1棒状部および第2棒状部を有し、
     前記第2接続配管は、前記第1棒状部および前記第2棒状部の少なくとも一方に支持されている、請求項4に記載の電力変換装置。
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