電力変換装置

【課題】収容ケースの水密性に優れた電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電子部品（半導体モジュール２）と冷却器３と金属製の収容ケース４とを有する電力変換装置１。冷却器は冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２とを有する。収容ケースは、一方の面に開口端４１１を有すると共に切欠部４１２を側壁４５に切り欠いてなるケース本体４１と、ケース本体の開口端を覆う蓋体４２とを、締結部材（ボルト）によって互いに締結固定することにより、電子部品及び冷却器を内部に密閉してなる。切欠部には、冷媒導入管及び冷媒排出管と、ケース本体と、蓋体との間を密封するグロメット５を配設してある。蓋体は、グロメットとの接触面４４４の外側において屈曲された補強部４３を有する。補強部はグロメットから離隔されている。補強部の幅方向の両端は、一対の締結部材の間であり、グロメットの両端よりも幅方向の外側に配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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内部に収容してなる金属製の収容ケースとを有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。かかる電力変換装置は、電力変換回路の一部を構成する電子部品や、該電子部品を冷却する冷却器等を、金属製の収容ケースに収容してなる。
収容ケースは、電力変換装置の構成部品を内側に密閉し、外部からの水分の浸入を防いでいる。
【０００３】
そして、収容ケースからは、電気コネクタを露出させたり、冷却器の冷媒導入管及び冷媒排出管の一部を露出させたりする必要がある。
そのため、これらが収容ケースを貫通する貫通部においては、図７に示すごとく、電気コネクタ９１等と収容ケース９４の壁部との間にグロメット９５を配設して、両者の間の水密性を確保している（特許文献１）。グロメット９５は、電気コネクタ９１の周囲に嵌合するとともに、収容ケース９４のケース本体９４１と蓋体９４２との間に挟持された状態で配設され、さらに、蓋体９４２に設けた変形規制片９４３がグロメット９５に外側から密着している。これにより、グロメット９５と収容ケース９４との密着面積を大きくして、水密性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記変形規制片９４３を設けることによりグロメット９５と蓋体９４２との密着面積を大きくすると、変形規制片９４３とグロメット９５との間に一旦塩水等が浸入した場合、そこに塩水等が留まりやすい。そして、この塩水等によって蓋体９４２が腐食し、その結果、グロメット９５と蓋体９４２との間のシール性が低下し、収容ケース９４内への水の浸入を防止しにくくなるおそれがある。
【０００６】
そこで、蓋体９４２に変形規制片９４３を設けず、蓋体９４２におけるケース本体９４１との固定部分であるフランジ部を平板状とすると、フランジ部の強度が低下する。その結果、グロメット９５との当接部において蓋体９４２が変形し、グロメット９５との間の水密性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、収容ケースの水密性に優れた電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、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内部に収容してなる金属製の収容ケースとを有する電力変換装置であって、
上記冷却器は、冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却媒体を排出する冷媒排出管とを有し、
上記収容ケースは、一方の面に開口端を有すると共に上記冷媒導入管と上記冷媒排出管とをそれぞれ挿通させる切欠部を上記開口端から側壁に切り欠いてなるケース本体と、該ケース本体の上記開口端を覆う蓋体とを、締結部材によって互いに締結固定することにより、上記電子部品及び上記冷却器を内部に密閉してなり、
上記切欠部には、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管と、上記ケース本体と、上記蓋体との間を密封するグロメットを配設してなり、
上記蓋体は、上記グロメットとの接触面の外側において屈曲された補強部を有し、
該補強部は上記グロメットから離隔された状態で形成されており、
上記補強部の幅方向の両端は、上記切欠部の両脇に配設された一対の上記締結部材の間であり、かつ上記グロメットの両端よりも上記幅方向の外側に配置されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
上記電力変換装置においては、上記蓋体が上記補強部を有するため、上記グロメットとの当接部において、蓋体の強度を高めることができる。すなわち、グロメットと蓋体とを大きな圧接力で圧接したときに蓋体が変形することを防ぎ、両者の間の水密性を向上させることができる。
【００１０】
また、上記補強部は、上記グロメットから離隔された状態で形成されているため、補強部とグロメットとの間に塩水等が溜まることを防ぐことができる。その結果、上記グロメット周辺における蓋体の腐食を防ぐことができ、グロメット周辺の水密性を確保することができる。
【００１１】
また、上記蓋体は、上記グロメットとの接触面の外側の部分を屈曲して上記補強部を形成してなるため、蓋体を構成する金属体の端部と、蓋体におけるグロメットとの接触面との間の沿面距離を長くすることができる。すなわち、腐食の起点となりやすい金属体の端部から、蓋体におけるグロメットとの接触面を遠ざけることができる。その結果、蓋体におけるグロメットとの接触面の腐食を抑制し、この部分の水密性の低下を防ぐことができる。
【００１２】
また、上記補強部の幅方向の両端は、上記一対の締結部材の間であり、かつ上記グロメットの両端よりも上記幅方向の外側に配置されている。そのため、上述した上記補強部の役割を効果的に果たせる、必要かつ充分な領域に該補強部を設けることができる。その結果、材料費、加工費の低減、軽量化、省スペース化を図りつつ、収容ケースの水密性を効果的に向上させることができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、収容ケースの水密性に優れた電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例における、電力変換装置の斜視図。
【図２】実施例における、蓋体を取り外した状態の電力変換装置の平面図。
【図３】実施例における、図２のＡ−Ａ線矢視断面相当の電力変換装置の断面説明図。
【図４】実施例における、冷媒導入管もしくは冷媒排出管の突出方向から見たグロメット周辺の正面説明図。
【図５】実施例における、蓋体の平面図。
【図６】実施例における、蓋体の正面図。
【図７】背景技術における、防水構造の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明において、上記補強部の両端の少なくとも一方が上記一対の締結部材の間に存在しない場合には、締結部材の外側にまで補強部が形成されることとなる。この場合、上記蓋体における、グロメットからの反力が殆ど作用しない部分、すなわち補強の必要性の低い部分にまで補強部を形成することとなり、材料費、加工費の低減、及び、軽量化、省スペース化が困難となる。
また、上記補強部の両端の少なくとも一方が上記グロメットの両端の間に存在する場合には、上記蓋体における、グロメットからの反力が作用する部分の全体を充分に補強することが困難となる。
【００１６】
また、上記蓋体は、防錆用皮膜を表面に形成してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記蓋体の金属材料として、種々の金属を用いることができる。そして、この場合、上記防錆皮膜は、特に金属体の端部において膜厚がばらつきやすく、金属体の腐食が起こるとすれば、腐食はその端部から始まりやすい。上記のごとく、上記蓋体は、上記グロメットとの接触面の外側の部分を屈曲して上記補強部を形成してなるため、蓋体を構成する金属体の端部と、蓋体におけるグロメットとの接触面との間の沿面距離を長くすることができる。その結果、蓋体におけるグロメットとの接触面の腐食を抑制し、この部分の水密性の低下を防ぐことができる。それゆえ、防錆用皮膜を表面に形成してなる蓋体を備えた電力変換装置において、特に本発明の効果を発揮することができる。
【００１７】
また、上記補強部は、上記ケース本体と上記蓋体とを接合するためのフランジ部の外側端よりも内側に配設されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記補強部を設けることによる電力変換装置の大型化を防ぐことができる。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例に係る電力変換装置につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１〜図３に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する電子部品としての半導体モジュール２と、該半導体モジュール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を内部に収容してなる金属製の収容ケース４とを有する。
冷却器３は、冷却媒体を導入する冷媒導入管３１１と、冷却媒体を排出する冷媒排出管３１２とを有する。
【００１９】
収容ケース４は、一方の面に開口端４１１を有するケース本体４１と、該ケース本体４１の開口端４１１を覆う蓋体４２とを、締結部材としてのボルト１１によって互いに締結固定することにより、半導体モジュール２及び冷却器３を内部に密閉してなる。ケース本体４１は、冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２とをそれぞれ挿通させる切欠部４１２を、開口端４１から側壁４５に切り欠いてなる。
切欠部４１２には、冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２と、ケース本体４１と、蓋体４２との間を密封するグロメット５が配設されている。
【００２０】
蓋体４２は、グロメット５との接触面４４４の外側において屈曲された補強部４３を有する。
図３に示すごとく、補強部４３はグロメット５から離隔された状態で形成されている。
図４に示すごとく、補強部４３の幅方向の両端４３１は、切欠部４１２の両脇に配設された一対のボルト１１の間であり、かつグロメット５の両端５１よりも幅方向の外側に配置されている。
また、図２に示すごとく、補強部４３は、ケース本体４１と蓋体４２とを接合するためのフランジ部４４の外側端４４１よりも内側に配設されている。
【００２１】
電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２を有する。そして、各半導体モジュール２は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。
冷却器３は内部に冷媒流路を備える複数の冷却管３２を有する。そして、複数の冷却管３２と複数の半導体モジュール２１とは、交互に積層されて積層体１２を構成している。
【００２２】
複数の冷却管３２は、積層方向に直交する方向に長く、その長手方向の両端部において、隣り合う冷却管３２同士が連結管３３によって連結されている。冷却器３は、積層方向の一端に配された冷却管３２における長手方向の両端部に、冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２を設けてなる。
【００２３】
これにより、冷媒導入管３１１から導入された冷却媒体は、連結管３３を適宜通り、各冷却管３２に分配されると共にその長手方向に流通する。そして、各冷却管３２を流れる間に、冷却媒体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却媒体は、下流側の連結管３３を適宜通り、冷媒排出管３１２に導かれ、冷却器３から排出される。
【００２４】
収納ケース４のケース本体４１は、四方にそれぞれ側壁４５を有し、その一つの側壁４５に切欠部４１２が２個形成されている。これら２個の切欠部４１２にそれぞれ冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２とが、グロメット５を介して配置されている。グロメット５は、図３、図４に示すごとく、冷媒導入管３１１又は冷媒排出管３１２を貫通させる貫通孔５３を有する。そして、貫通孔５３の貫通方向から見たときのグロメット５の外形は、ケース本体４１の切欠部４１２に沿ったＵ字状部５２１（図４参照）と、直線状の直線部５２２（図２、図３参照）とからなる。グロメット５は、貫通孔５３において冷媒導入管３１１又は冷媒排出管３１２と密着し、Ｕ字状部５２１においてケース本体４１の切欠部４１２に密着し、直線部５２２において蓋体４２に密着する。
【００２５】
また、図２に示すごとく、ケース本体４１は、開口端４１１における全周にフランジ部４４を設けている。そして、フランジ部４４における所定の位置に、ボルト１１を挿通させるボルト挿通孔４４２を設けた複数の締結部４４３が、他の部位よりも外側へ突出するように形成されている。また、各切欠部４１２の両側には、それぞれ一対のボルト挿通孔４４２が形成されている。
また、フランジ部４４の表面には、蓋体４２との間のシールを実現するためのシール材４６が配設される。
なお、ケース本体４１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り、各部の厚みは蓋体４２の各部の厚みよりも厚い。
【００２６】
一方、蓋体４２も、図５に示すごとく、ケース本体４１のフランジ部４４に接合されるフランジ部４７を、全周に有する。このフランジ部４７にも、ケース本体４１のボルト挿通孔４４２に対応する位置に、複数のボルト挿通孔４７２が設けられ、ボルト挿通孔４７２を設けた複数の締結部４７３が、他の部位よりも外側へ突出するように形成されている。
【００２７】
補強部４３は、図５、図６に示すごとく、隣り合う締結部４７３の間において、蓋体４２のフランジ部４７を、ケース本体４１側へ向かって屈曲することにより、形成されている。
蓋体４２は、鋼板をプレス成形することにより形成されており、その表面に防錆用皮膜を形成してなる。防錆皮膜は、例えば、亜鉛等の耐腐食性金属のメッキ、あるいは防錆塗料の塗装等によって形成することができる。
【００２８】
図４、図６に示すごとく、補強部４３は、その先端部に略円弧状の弧状端面４３２を有する。この弧状端面４３２が冷媒導入管３１１又は冷媒排出管３１２に対向することで、補強部４３が冷媒導入管３１１又は冷媒排出管３１２に干渉することを防ぎつつ、補強部４３の長さを弧状端面４３２の両脇において稼いでいる。つまり、補強部４３の先端部（金属板の端部）を蓋体４２におけるグロメット５との接触面４４４からできるだけ遠ざける構成としている。
【００２９】
本例の電力変換装置１を組み立てるにあたっては、半導体モジュール２及び冷却器３等の電力変換装置１の構成部品を内部に収容した状態（図２）で、ケース本体４１の開口端４１１に蓋体４２（図５、図６）を被せ、互いのフランジ部４４、４７を重ね合わせる。この状態で、各ボルト挿通孔４４２、４７２にボルト１１を挿通するとともに、該ボルト１１とナット１１１との螺合締結により、ケース本体４１のフランジ部４４と蓋体４２のフランジ部４７とを締結する。このとき、シール材４６が弾性変形しつつ両者の間を密封する。また、グロメット５の直線部５２２に蓋体４２のフランジ部４７が押圧される。この押圧力に対する反力がフランジ部４７に作用するが、補強部４３の存在によって、フランジ部４７が変形することを防いでいる。
【００３０】
これにより、グロメット５の配設部位においても、その他の部位においても、ケース本体４１と蓋体４２との間に隙間を生じることを防ぎつつ、すなわち、水密性を確保しつつ、ケース本体４１と蓋体４２とを接合する。
以上により、防水性に優れた電力変換装置１が得られる。
【００３１】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、蓋体４２が補強部４３を有するため、グロメット５との当接部（接触面４４４）において、蓋体４２のフランジ部４４の強度を高めることができる。すなわち、グロメット５と蓋体４２とを大きな圧接力で圧接したときに蓋体４２が変形することを防ぎ、両者の間の水密性を向上させることができる。
【００３２】
また、補強部４３は、グロメット５から離隔された状態で形成されているため、補強部４３とグロメット５との間に塩水等が溜まることを防ぐことができる。その結果、グロメット５周辺における蓋体４２の腐食を防ぐことができ、グロメット５周辺の水密性を確保することができる。
【００３３】
また、蓋体４２は、グロメット５との接触面４４４の外側の部分を屈曲して補強部４３を形成してなるため、蓋体４２を構成する金属体の端部と、蓋体４２におけるグロメット５との接触面４４４との間の沿面距離を長くすることができる。すなわち、腐食の起点となりやすい金属体の端部から、蓋体４２におけるグロメット５との接触面４４４を遠ざけることができる。その結果、接触面４４４の腐食を抑制し、この部分の水密性の低下を防ぐことができる。
【００３４】
また、図４に示すごとく、補強部４３の幅方向の両端４３１は、一対のボルト１１の間であり、かつグロメット５の両端５１よりも幅方向の外側に配置されている。そのため、上述した補強部４３の役割を効果的に果たせる、必要かつ充分な領域に補強部４３を設けることができる。その結果、材料費、加工費の低減、軽量化、省スペース化を図りつつ、収容ケース４の水密性を効果的に向上させることができる。
【００３５】
また、図２、図５に示すごとく、補強部４３は、フランジ部４４、４７の外側端４４１、４７１よりも内側に配設されている。そのため、補強部４３を設けることによる電力変換装置１の大型化を防ぐことができる。すなわち、仮に、補強部４３がフランジ部４４、４７の外側端４４１、４７１から外側へ突出していると、補強部４３の分だけ、例えばエンジンルーム等における電力変換装置１の占有スペースが大きくなってしまうが、補強部４３が外側端４４１、４７１よりも内側に配設されていれば、電力変換装置１の占有スペースの拡大にはならない。
【００３６】
また、蓋体４２は、防錆用皮膜を表面に形成してなるため、蓋体４２の金属材料として、種々の金属を用いることができる。すなわち、特に、錆び難い材料を用いる必要はなく、材料選択の自由度が高くなる。
そして、この場合、防錆皮膜は、特に金属体の端部において膜厚がばらつきやすく、金属体の腐食が起こるとすれば、腐食はその端部から始まりやすい。上記のごとく、蓋体４２は、グロメット５との接触面４４４の外側の部分を屈曲して補強部４３を形成してなるため、蓋体４２を構成する金属体の端部と、蓋体４２におけるグロメット５との接触面４４４との間の沿面距離を長くすることができる。その結果、蓋体４２におけるグロメット５との接触面４４４の腐食を抑制し、この部分の水密性の低下を防ぐことができる。それゆえ、防錆用皮膜を表面に形成してなる蓋体を備えた電力変換装置１において、特に本発明の効果を発揮することができる。
【００３７】
以上のごとく、本発明によれば、収容ケースの水密性に優れた電力変換装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１電力変換装置
１１ボルト（締結部材）
２半導体モジュール（電子部品）
３冷却器
４収容ケース
４１ケース本体
４１２切欠部
４２蓋体
４３補強部
４３１（補強部の）両端
４４４接触部
４５側壁
５グロメット
５１（グロメットの）両端

【特許請求の範囲】
【請求項１】
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内部に収容してなる金属製の収容ケースとを有する電力変換装置であって、
上記冷却器は、冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却媒体を排出する冷媒排出管とを有し、
上記収容ケースは、一方の面に開口端を有すると共に上記冷媒導入管と上記冷媒排出管とをそれぞれ挿通させる切欠部を上記開口端から側壁に切り欠いてなるケース本体と、該ケース本体の上記開口端を覆う蓋体とを、締結部材によって互いに締結固定することにより、上記電子部品及び上記冷却器を内部に密閉してなり、
上記切欠部には、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管と、上記ケース本体と、上記蓋体との間を密封するグロメットを配設してなり、
上記蓋体は、上記グロメットとの接触面の外側において屈曲された補強部を有し、
該補強部は上記グロメットから離隔された状態で形成されており、
上記補強部の幅方向の両端は、上記切欠部の両脇に配設された一対の上記締結部材の間であり、かつ上記グロメットの両端よりも上記幅方向の外側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記蓋体は、防錆用皮膜を表面に形成してなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置において、上記補強部は、上記ケース本体と上記蓋体とを接合するためのフランジ部の外側端よりも内側に配設されていることを特徴とする電力変換装置。

【図１】