電力変換装置
【課題】容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐことができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３とを積層した積層体１０と、該積層体１０が固定される被固定部４とを備える。個々の冷却管３は、Ｘ方向に対向配置された一対の外殻部材３１と、一対の外殻部材３１の間に介在する環状のガスケット３２とを有する。積層体１０における複数の外殻部材３１の貫通孔３５にボルト５を挿入し、被固定部４材に形成した雌螺子部４０にボルト５を螺合することにより、積層体１０を積層方向に押圧しつつ被固定部４に固定している。複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位ほど、ガスケット３２の積層方向における厚さが厚くなるよう構成されている。
【解決手段】電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３とを積層した積層体１０と、該積層体１０が固定される被固定部４とを備える。個々の冷却管３は、Ｘ方向に対向配置された一対の外殻部材３１と、一対の外殻部材３１の間に介在する環状のガスケット３２とを有する。積層体１０における複数の外殻部材３１の貫通孔３５にボルト５を挿入し、被固定部４材に形成した雌螺子部４０にボルト５を螺合することにより、積層体１０を積層方向に押圧しつつ被固定部４に固定している。複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位ほど、ガスケット３２の積層方向における厚さが厚くなるよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷却管とを積層した積層体を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、図１３に示すごとく、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール９１と、該半導体モジュール９１を冷却する複数の冷却管９２とを積層した積層体９１０を備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
電力変換装置９０は、積層体９１０を内側に保持するためのフレーム９３０を備える。フレームの内面９３１と積層体９１０との間には、板ばね９８０が設けられている。この板ばね９８０の弾性力を使って積層体９１０をＸ方向に押圧し、フレーム９３０の他の内面９３２に積層体９１０を押し付けている。これにより、半導体モジュール９１と冷却管９２との間の接触圧を確保しつつ積層体９１０をフレーム９３０内に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７３３７２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、従来の電力変換装置９０は、ばね部材９８０の押圧力Ｆに製造ばらつきがあり、一定に保ちにくいという問題があった。押圧力Ｆが弱すぎると積層体９１０を充分に固定できなくなり、押圧力Ｆが強すぎると冷却管９２が凹む等の問題が生じるため、押圧力Ｆは一定の範囲内にする必要がある。しかし、ばね部材９８０は、押圧力Ｆを容易に調節できないため、従来の電力変換装置９０は、組み立てにくいという問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、図１４に示すごとく、ボルト９５を使って積層体９１０を被固定部９６に固定する構造が考えられる。この電力変換装置９０ａは、図１３に示す従来の電力変換装置９０と同様に、複数の半導体モジュール９１と複数の冷却管９２とを積層した積層体９１０を備える。そして、冷却管９２の両端に形成した貫通孔９９０にボルト９５を挿入し、被固定部９６に形成した雌螺子部９７にボルト９５を螺合することにより、積層体９１０をＸ方向に押圧しつつ固定している。このようにすると、ボルト９５の締結トルクを調節するだけで、積層体９１０の押圧力Ｆを簡単に調節できるようになる。そのため、上記電力変換装置９０ａを容易に組み立てることが可能になる。
【０００７】
また、このようにボルト９５によって積層体９１０を組み立てる構成にすると、冷却管９２を、積層体９１０の積層方向（Ｘ方向）に対向配置された一対の外殻部材９３をロウ付け等によって接合せずに、構成することが可能となる。すなわち、一対の外殻部材９３の間にガスケット９４を介在させて一対の外殻部材９３を組み合わせることにより、冷却管９２を構成できる。
【０００８】
このようにすれば、外殻部材９３と半導体モジュール９１とが、接着剤等によって接着されていても、電力変換装置１が故障した場合に、容易に修理することができる。例えば、複数の半導体モジュール９１のうち特定の半導体モジュール９１ａのみが故障した場合、ボルト９５を緩め、冷却管９２を分解して、故障した半導体モジュール９１ａを、該半導体モジュール９１ａに接着した外殻部材９３ａ，９３ｂと共に取り外し、交換できる。
【０００９】
しかしながら、上記電力変換装置９０ａは、ボルト９５を使って積層体９１０を締結するため、冷却管９２が反りやすいという問題がある。上述したように、一対の外殻部材９３はロウ付け等されていないため、冷却管９２が反ると一対の外殻部材９３間の隙間が広がり、冷却管９２内を流れる冷媒９８が漏れやすくなる。
【００１０】
特に、冷却管９２のうちボルト９５から離れた部位は、ボルト９５の締結力が加わりにくいため、一対の外殻部材９３間の隙間が広がりやすい。例えば図１４に示すごとく、冷却管９２の両端部をボルト９５によって固定すると、冷却管９２の中央部９２０が湾曲し、この中央部９２０において、一対の外殻部材９３間の隙間が広がって、冷媒９８が漏れやすくなる。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐ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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、半導体素子を封止した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷却管とを積層した積層体と、
該積層体の積層方向の一端において該積層体が固定される被固定部とを備え、
個々の上記冷却管は、上記積層方向に対向配置された一対の外殻部材と、該一対の外殻部材の間に介在する環状のガスケットとを有し、
上記一対の外殻部材は、互いの間に上記ガスケットを挟持して重ね合わされるフランジ部と、該フランジ部の内側から上記積層方向に向って互いに反対側に膨出した膨出部とを有し、対向配置された上記一対の外殻部材の上記膨出部の間に、上記冷媒が流れる冷媒流路が形成されており、上記一対の外殻部材は、上記ガスケットを介して圧接され、
上記冷却管の上記フランジ部には、上記積層方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、上記積層体における複数の上記外殻部材の上記貫通孔にボルトを挿入し、上記被固定部材に形成した雌螺子部に上記ボルトを螺合することにより、上記積層体を上記積層方向に押圧しつつ上記被固定部に固定しており、
上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成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】
【００１３】
上記電力変換装置においては、複数のボルトを使って積層体を固定しているため、ボルトの締結トルクを調節するだけで、積層体を被固定部に押圧する力を簡単に調節することができる。そのため、電力変換装置を容易に組み立てることが可能になる。
【００１４】
また、複数のボルトのうち最も近いボルトから離れた部位ほど、ガスケットの厚さが厚くなるか、又はフランジ部のガスケットに接触する面がガスケット側に突出するよう構成されている。そのため、ボルトから離れた部位における、冷媒のシール性を高めることができる。
ボルトを使って積層体を固定すると、冷却管のうちボルトから離れた部位は、ボルトの締結力が加わりにくくなり、上記一対の外殻部材の隙間が広がりやすくなる。そこで、複数のボルトのうち最も近いボルトから離れた部位ほど、ガスケットの厚さが厚くなるか、又はフランジ部のガスケットに接触する面がガスケット側に突出するよう構成した。これにより、ボルトから離れた部位における冷媒のシール性を高めることが可能になる。その結果、ボルトからの距離によってフランジ部とガスケットとの間の圧接力にばらつきが生じにくくなり、ボルトに近い部位においても、遠い部位においても、冷媒の漏出を防ぐことができる。
【００１５】
以上のごとく、本発明によれば、容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐことができる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】
【００１６】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図３の要部拡大図。
【図５】実施例１における、ガスケットの平面図。
【図６】実施例１における、冷却管の分解平面図。
【図７】実施例１における、冷却管の平面図。
【図８】実施例１における、ガスケットの中央部のみ厚くした冷却管の分解平面図。
【図９】実施例２における、冷却管の分解平面図。
【図１０】実施例２における、冷却管の平面図。
【図１１】実施例３における、電力変換装置の断面図。
【図１２】実施例３における、冷却管の分解平面図。
【図１３】従来例における、電力変換装置の平面図。
【図１４】比較例における、電力変換装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明の電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載する車載用電力変換装置とすることができる。被固定部としては、例えば、電力変換装置の収納ケースの一部を用いることができる。また、ガスケットとしては、弾性樹脂からなるガスケットや、金属材料からなるガスケットを用いることができる。
【００１８】
また、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の両端部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における両端部から中央部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記中央部から冷媒が漏れることを防止できる。すなわち、単に、上記幅方向における冷却管の両端部に貫通孔を形成し、この貫通孔にボルトを挿入して積層体を固定しただけでは、ボルトから離れた部位、すなわち中央部においてボルトの締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材の隙間が広がって冷媒が漏れやすくなるが、上記構造にすると、冷却管の中央部における冷媒のシール性を高めることが可能になる。そのため、中央部から冷媒が漏れることを防止できる。また、冷却管を両端部においてボルト固定することにより、積層体をより安定して被固定部に固定することが可能になる。
【００１９】
また、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の中央部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における中央部から両端部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記両端部から冷媒が漏れることを防止できる。すなわち、単に、上記幅方向における冷却管の中央部に貫通孔を形成し、この貫通孔にボルトを挿入して積層体を固定しただけでは、ボルトから離れた部位、すなわち上記両端部においてボルトの締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材の隙間が広がって冷媒が漏れやすくなるが、上記構造にすると、冷却管の両端部における冷媒のシール性を高めることが可能になる。そのため、該両端部から冷媒が漏れることを防止できる。
【００２０】
また、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、フランジ部の厚さを均一にした場合でも、冷媒のシール性を高めることができる。そのため、例えば、平らな金属板にプレス加工等を施すことによって外殻部材を形成できる。これにより、冷却管の製造コストを低減することが可能になる。
【００２１】
また、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていてもよい（請求項５）。
この場合には、ガスケットの厚さを均一にした場合でも、冷媒のシール性を高めることができる。そのため、ガスケットの製造コストを低減することが可能になる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図８を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３とを積層した積層体１０と、該積層体１０が固定される被固定部４とを備える。
半導体モジュール２は、半導体素子を封止した本体部２０を有し、該本体部２０からパワー端子２１（図２参照）が突出している。冷却管３は、半導体モジュール２を冷却する冷媒１１が流れる冷媒流路３０（図３参照）を内部に備える。積層体１０は、積層体１０の積層方向（Ｘ方向）の一端において、被固定部４に固定されている。
【００２３】
個々の冷却管３は、積層方向（Ｘ方向）に対向配置された一対の外殻部材３１と、一対の外殻部材３１の間に介在する環状のガスケット３２とを有する。
図３、図４に示すごとく、一対の外殻部材３１は、互いの間にガスケット３２を挟持して重ね合わされるフランジ部３３と、フランジ部３３の内側からＸ方向に向って互いに反対側に膨出した膨出部３４とを有する。対向配置された一対の外殻部材３１の膨出部３４の間に、冷媒１１が流れる冷媒流路３０が形成されている。一対の外殻部材３１は、ガスケット３２を介して圧接されている。
【００２４】
図１に示すごとく、冷却管３のフランジ部３３には、積層方向に貫通する複数の貫通孔３５が形成されている。積層体１０における複数の外殻部材３１の貫通孔３５にボルト５を挿入し、被固定部４材に形成した雌螺子部４０にボルト５を螺合することにより、積層体１０を積層方向に押圧しつつ被固定部４に固定している。
そして、複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位ほど、ガスケット３２の積層方向における厚さが厚くなるよう構成されている。
【００２５】
図２に示すごとく、半導体モジュール２は、上記本体部２０から突出した複数のパワー端子２１と、該パワー端子２１とは反対側に突出した制御端子２２とを備える。パワー端子２１には、直流電源（図示しない）の正電極に接続した正極端子２１ａと、直流電源の負電極に接続した負極端子２１ｂと、交流負荷に接続した交流端子２１ｃとがある。また、制御端子２２には、図示しない制御回路基板が接続される。この制御回路基板が複数の半導体モジュール２のスイッチング動作を制御することにより、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとの間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子２１２ｃから出力している。
【００２６】
図１、図２に示すごとく、パワー端子２１の突出方向（Ｚ方向）とＸ方向との双方に直交する幅方向（Ｙ方向）における、冷却管３の両端部３７に一対の貫通孔３５が形成されている。そして、Ｙ方向における両端部３７から中央部３８に向かうほど、ガスケット３２のＸ方向における厚さが厚くなるよう構成されている。
【００２７】
図１に示すごとく、隣り合う２個の冷却管３の貫通孔３５の間には、環状部材１５が介在している。そして、１本のボルト５が、複数の冷却管３の貫通孔３５と、複数の環状部材１５とを貫通している。ボルト５の先端は、上述したように、被固定部４に形成した雌螺子部４０に螺合している。これにより、積層体１０をＸ方向に締結し、被固定部４に固定している。
【００２８】
また、隣り合う２個の冷却管３の間は、Ｙ方向における膨出部３４の両端にて、一対の連結管１４によって連結されている。複数の冷却管３のうち、Ｘ方向における被固定部４とは反対側に位置する冷却管３ａには、冷媒流路３０に冷媒１１を導入するための導入パイプ１２と、冷媒流路３０から冷媒１１が導出する導出パイプ１３とが接続している。導入パイプ１２から冷媒１１を導入すると、冷媒１１は冷媒流路３０内を分配されて流れ、導出パイプ１３から導出する。これにより、半導体モジュール２を冷却するようになっている。
【００２９】
図４に示すごとく、一対のフランジ部３３，３３の間にガスケット３２が介在している。一対の外殻部材３１は、ガスケット３２を介してＸ方向に圧接されており、ロウ付けや溶接等はされていない。そのため、ボルト５を緩めた状態では、一対の外殻部材３１は互いに分離可能になっている。
【００３０】
また、膨出部３４の外面３４０は平坦面になっている。Ｘ方向に対向配置された一対の膨出部３４，３４の間に、冷媒１１が流れる冷媒流路３０が形成されている。この冷媒流路３０には、平板状の中板３６１と、一対の波板３６２とからなる冷却フィン３６が設けられている。中板３６１と、波板３６２と、外殻部材３１とは、アルミニウムからなる。冷媒流路３０内に冷却フィン３６を設けることにより、冷媒１１との接触面積を増やし、半導体モジュール２の冷却性能を高めている。
【００３１】
図２に示すごとく、フランジ部３３は、Ｙ方向に延びる一対の直線状部分３３ａ，３３ｂと、該直線状部分３３ａ，３３ｂの両端を繋ぐ円弧状部分３３ｃ，３３ｄとを備えた環状に形成されている。円弧状部分３３ｃ，３３ｄは、半円状の外縁部３３０と内縁部３３１とを有する。外縁部３３０の直径は、冷却管３のＺ方向における長さと略等しい。また、内縁部３３１の直径は、膨出部３４のＺ方向における長さと略等しい。そして、円弧状部分３３ｃ，３３ｄに貫通孔３５がそれぞれ形成されている。
【００３２】
また、フランジ部３３の内側に、膨出部３４が形成されている。膨出部３４のＹ方向における両端には、上記連結管１４又は導入パイプ１２、導出パイプ１３を接続するための接続用貫通穴１４０が形成されている。この接続用貫通穴１４０の直径は、円弧状部分３３ｃ，３３ｄの内縁部３３１の直径よりも小さい。
【００３３】
図３に示すごとく、半導体モジュール２の本体部２０には、ＩＧＢＴ素子等の半導体素子２３と、金属製の一対の放熱板２４とが封止されている。放熱板２４の表面は、本体部２０から露出している。放熱板２４は、図示しない接着剤（絶縁部材）を介して、冷却管３と熱的に接触している。半導体素子２３と放熱板２４とは、はんだ２５によって電気的に接続されている。また、図示しないが、パワー端子２１は放熱板２４に接続している。このように、放熱板２４を介して、半導体素子２３とパワー端子２１とを電気的に接続している。
【００３４】
図５に示すごとく、ガスケット３２は、Ｘ方向から見た形状が、冷却管３のフランジ部３３（図２参照）と略同一である。ガスケット３２は、Ｙ方向に延びる一対の直線状部分３２ａ，３２ｂと、該直線状部分３２ａ，３２ｂの両端を繋ぐ円弧状部分３２ｃ，３２ｄとを備える。ガスケット３２の内側には、膨出部３４に対応する形状の穴部３２０が形成されている。また、円弧状部分３２ｃ，３２ｄには、貫通孔３５に対応する位置に、ボルト５を挿通するためのボルト挿入孔３２１が形成されている。
【００３５】
ガスケット３２の２個の直線状部分３２ａ，３２ｂは、図６に示すごとく、Ｙ方向における中央部３８が最も厚くなっている。冷却管３を形成する際には、図６、図７に示すごとく、２個の外殻部材３１をＸ方向に対向配置して、フランジ部３３においてガスケット３２を挟持し、フランジ部３３同士を重ね合わせる。そして、２個の外殻部材３１をＸ方向に押圧し、圧接する。２個の外殻部材を押圧すると、ガスケット３２は弾性変形し、押圧前と比べて中央部３８が若干薄くなる。
【００３６】
なお、本例では図６に示すごとく、ガスケット３２の厚さは、両端部３７から中央部３８に近づくほど次第に厚くなっているが、図８に示すごとく、ガスケット３２の両端部３７に厚さが一定な平板状部３９を形成し、中央部３８付近のみ厚くしてもよい。
【００３７】
本例の作用効果について説明する。本例では図１に示すごとく、ボルト５を使って積層体１０を固定した。そのため、ボルト５の締め付けトルクを調整することにより、積層体１０のＸ方向における押圧力Ｆを簡単に調節することが可能になる。そのため、電力変換装置１を容易に組み立てることができる。
【００３８】
また、本例では、複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位（中央部３８）ほど、ガスケット３２の厚さが厚くなっている。そのため、ボルト５から離れた部位における、冷媒１１のシール性を高めることができる。
ボルト５を使って積層体１０を固定すると、冷却管３のうちボルト５から離れた部位は、ボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１の隙間が広がりやすくなる。そこで、本例では、複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位ほど、ガスケット３２の厚さが厚くなるよう構成した。これにより、ボルト５から離れた部位における冷媒１１のシール性を高めることができる。その結果、ボルト５に近い部位においても、遠い部位においても、冷媒１１が漏出しにくくなる。
【００３９】
また、本例では、積層体１０のＹ方向における両端部３７を、ボルト５を使って締結することにより、積層体１０を被固定部４に固定した。そして、両端部３７から中央部３８に向うほどガスケット３２の厚さが厚くなるようにした。
このようにすると、中央部３８における冷媒１１のシール性を高めることが可能になる。ボルト５を用いて積層体１０を固定すると、ボルト５から離れた部位（中央部）においてボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１の隙間が広がりやすくなるが、本例では、この中央部のシール性を高めることができるため、中央部３８から冷媒１１が漏れる不具合を防止できる。また、本例では、積層体１０の長手方向（Ｙ方向）の両端部３７において積層体１０を固定できるため、積層体１０をしっかりと固定することができ、耐振性を向上させることができる。
【００４０】
また、本例では、フランジ部３３の厚さを均一にし、ガスケット３２の厚さを、両端部３７から中央部３８に向うほど厚くなるようにした。このようにすると、フランジ部３３の厚さを均一にできるため、例えば、平らな金属板にプレス加工等を施すことによって外殻部材３１を形成できる。これにより、冷却管３の製造コストを低減することが可能になる。
【００４１】
また、本例では、半導体モジュール２と外殻部材３１とは接着剤によって接着されている。そして、一対の外殻部材３１はロウ付けや溶接等されていない。このようにすると、電力変換装置１を容易に修理することが可能になる。例えば、複数の半導体モジュール２のうち特定の半導体モジュール２ａが故障した場合、ボルト５を緩め、冷却管３を分解して、故障した半導体モジュール２ａを、該半導体モジュール２ａに接着された外殻部材３１と共に取り外し、交換することができる。
【００４２】
また、本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車に搭載される車載用電力変換装置である。本例の電力変換装置１は、一対のボルト５を使って積層体１０を固定しているため、積層体１０の耐振性が高い。そのため、振動が生じやすい車載用電力変換装置として好適に用いることができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐことができる電力変換装置を提供することができる。
【００４４】
（実施例２）
本例は、冷却管３の構造を変更した例である。図９、図１０に示すごとく、本例では、ガスケット３２の厚さを均一にし、Ｙ方向における両端部３７から中央部３８に向うほど、フランジ部３３のガスケット３２に接触する面３３５がガスケット３２側に突出するようにしてある。また、本例では、フランジ部３３の厚さを、中央部３８において厚くすることにより、上記面３３５がガスケット３２側に突出するようにした。
【００４５】
図１０に示すごとく、冷却管３の両端部３７に一対の貫通孔３５が形成されている。この貫通孔３５にボルト５を挿通することにより、積層体１０（図１参照）を被固定部４に固定している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４６】
本例の作用効果について説明する。本例では、冷却管３の中央部３８において、冷媒１１のシール性を高めることができる。ボルト５を使って積層体１０を固定すると、中央部３８においてボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１間の隙間が広がりやすくなるが、本例では中央部３８における冷媒１１のシール性が高いため、中央部３８から冷媒が漏出することを防止できる。
【００４７】
また、本例では、中央部３８においてフランジ部３３が厚くなっているため、フランジ部３３の厚さが均一である場合と比較して、外殻部材３１の剛性を高めることが可能になる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４８】
なお、本例では、フランジ部３３の厚さを、中央部３８において厚くすることにより、上記面３３５がガスケット３２側に突出するよう構成したが、フランジ部３３の厚さを均一にし、かつ湾曲させることにより、フランジ部３３の上記面３３５がガスケット３２側に突出するようにしてもよい。また、本例では、２個の外殻部材３１ａ，３１ｂのうち、一方の外殻部材３１ａのみ、上記面３３５が中央部３８においてガスケット３２側に突出しているが、２個の外殻部材３１ａ，３１ｂを両方とも、このような構造にしてもよい。
【００４９】
（実施例３）
本例は、冷却管３の構造を変更した例である。図１１に示すごとく、本例では２個の半導体モジュール２を、Ｙ方向に所定の間隔をあけて配置した。そして、これら２個の半導体モジュール２の間、すなわち、Ｙ方向における冷却管３の中央部３８に、一対の貫通孔３５を形成した。この貫通孔３８にボルト５（図１参照）を挿入することにより、積層体１０を被固定部４に固定した。一対の貫通孔３５は、外殻部材３１のフランジ部３３において、膨出部３４をＺ方向から挟む位置に形成されている。そして、図１２に示すごとく、Ｙ方向における中央部３８から両端部３７に向かうほど、ガスケット３２のＸ方向における厚さが厚くなるようにした。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００５０】
本例の作用効果について説明する。本例では、Ｙ方向における中央部３８から両端部３７に向うほど、ガスケットの厚さが厚くなっているため、この両端部３７における、冷媒１１のシール性を高めることができる。冷却管３の中央部３８において積層体１０をボルト固定すると、ボルト５から離れた部位（両端部３７）は、ボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１間の隙間が広がりやすくなるが、本例では両端部３７のシール性を高めることができるため、この両端部３７から冷媒１１が漏出する不具合を防止できる。
【００５１】
また、冷却管３の中央部３８において積層体１０をボルト固定すると、両端部３７をボルト固定した場合（図２参照）と比べて、冷却管３のＹ方向における長さを短くすることができる。そのため、電力変換装置１を小型化しやすくなる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 電力変換装置
１０ 積層体
２ 半導体モジュール
３ 冷却管
３０ 冷媒流路
３１ 外殻部材
３３ フランジ部
３４ 膨出部
３５ 貫通孔
４ 被固定部
５ ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷却管とを積層した積層体を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、図１３に示すごとく、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール９１と、該半導体モジュール９１を冷却する複数の冷却管９２とを積層した積層体９１０を備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
電力変換装置９０は、積層体９１０を内側に保持するためのフレーム９３０を備える。フレームの内面９３１と積層体９１０との間には、板ばね９８０が設けられている。この板ばね９８０の弾性力を使って積層体９１０をＸ方向に押圧し、フレーム９３０の他の内面９３２に積層体９１０を押し付けている。これにより、半導体モジュール９１と冷却管９２との間の接触圧を確保しつつ積層体９１０をフレーム９３０内に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７３３７２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、従来の電力変換装置９０は、ばね部材９８０の押圧力Ｆに製造ばらつきがあり、一定に保ちにくいという問題があった。押圧力Ｆが弱すぎると積層体９１０を充分に固定できなくなり、押圧力Ｆが強すぎると冷却管９２が凹む等の問題が生じるため、押圧力Ｆは一定の範囲内にする必要がある。しかし、ばね部材９８０は、押圧力Ｆを容易に調節できないため、従来の電力変換装置９０は、組み立てにくいという問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、図１４に示すごとく、ボルト９５を使って積層体９１０を被固定部９６に固定する構造が考えられる。この電力変換装置９０ａは、図１３に示す従来の電力変換装置９０と同様に、複数の半導体モジュール９１と複数の冷却管９２とを積層した積層体９１０を備える。そして、冷却管９２の両端に形成した貫通孔９９０にボルト９５を挿入し、被固定部９６に形成した雌螺子部９７にボルト９５を螺合することにより、積層体９１０をＸ方向に押圧しつつ固定している。このようにすると、ボルト９５の締結トルクを調節するだけで、積層体９１０の押圧力Ｆを簡単に調節できるようになる。そのため、上記電力変換装置９０ａを容易に組み立てることが可能になる。
【０００７】
また、このようにボルト９５によって積層体９１０を組み立てる構成にすると、冷却管９２を、積層体９１０の積層方向（Ｘ方向）に対向配置された一対の外殻部材９３をロウ付け等によって接合せずに、構成することが可能となる。すなわち、一対の外殻部材９３の間にガスケット９４を介在させて一対の外殻部材９３を組み合わせることにより、冷却管９２を構成できる。
【０００８】
このようにすれば、外殻部材９３と半導体モジュール９１とが、接着剤等によって接着されていても、電力変換装置１が故障した場合に、容易に修理することができる。例えば、複数の半導体モジュール９１のうち特定の半導体モジュール９１ａのみが故障した場合、ボルト９５を緩め、冷却管９２を分解して、故障した半導体モジュール９１ａを、該半導体モジュール９１ａに接着した外殻部材９３ａ，９３ｂと共に取り外し、交換できる。
【０００９】
しかしながら、上記電力変換装置９０ａは、ボルト９５を使って積層体９１０を締結するため、冷却管９２が反りやすいという問題がある。上述したように、一対の外殻部材９３はロウ付け等されていないため、冷却管９２が反ると一対の外殻部材９３間の隙間が広がり、冷却管９２内を流れる冷媒９８が漏れやすくなる。
【００１０】
特に、冷却管９２のうちボルト９５から離れた部位は、ボルト９５の締結力が加わりにくいため、一対の外殻部材９３間の隙間が広がりやすい。例えば図１４に示すごとく、冷却管９２の両端部をボルト９５によって固定すると、冷却管９２の中央部９２０が湾曲し、この中央部９２０において、一対の外殻部材９３間の隙間が広がって、冷媒９８が漏れやすくなる。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐ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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、半導体素子を封止した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷却管とを積層した積層体と、
該積層体の積層方向の一端において該積層体が固定される被固定部とを備え、
個々の上記冷却管は、上記積層方向に対向配置された一対の外殻部材と、該一対の外殻部材の間に介在する環状のガスケットとを有し、
上記一対の外殻部材は、互いの間に上記ガスケットを挟持して重ね合わされるフランジ部と、該フランジ部の内側から上記積層方向に向って互いに反対側に膨出した膨出部とを有し、対向配置された上記一対の外殻部材の上記膨出部の間に、上記冷媒が流れる冷媒流路が形成されており、上記一対の外殻部材は、上記ガスケットを介して圧接され、
上記冷却管の上記フランジ部には、上記積層方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、上記積層体における複数の上記外殻部材の上記貫通孔にボルトを挿入し、上記被固定部材に形成した雌螺子部に上記ボルトを螺合することにより、上記積層体を上記積層方向に押圧しつつ上記被固定部に固定しており、
上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成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】
【００１３】
上記電力変換装置においては、複数のボルトを使って積層体を固定しているため、ボルトの締結トルクを調節するだけで、積層体を被固定部に押圧する力を簡単に調節することができる。そのため、電力変換装置を容易に組み立てることが可能になる。
【００１４】
また、複数のボルトのうち最も近いボルトから離れた部位ほど、ガスケットの厚さが厚くなるか、又はフランジ部のガスケットに接触する面がガスケット側に突出するよう構成されている。そのため、ボルトから離れた部位における、冷媒のシール性を高めることができる。
ボルトを使って積層体を固定すると、冷却管のうちボルトから離れた部位は、ボルトの締結力が加わりにくくなり、上記一対の外殻部材の隙間が広がりやすくなる。そこで、複数のボルトのうち最も近いボルトから離れた部位ほど、ガスケットの厚さが厚くなるか、又はフランジ部のガスケットに接触する面がガスケット側に突出するよう構成した。これにより、ボルトから離れた部位における冷媒のシール性を高めることが可能になる。その結果、ボルトからの距離によってフランジ部とガスケットとの間の圧接力にばらつきが生じにくくなり、ボルトに近い部位においても、遠い部位においても、冷媒の漏出を防ぐことができる。
【００１５】
以上のごとく、本発明によれば、容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐことができる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】
【００１６】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図３の要部拡大図。
【図５】実施例１における、ガスケットの平面図。
【図６】実施例１における、冷却管の分解平面図。
【図７】実施例１における、冷却管の平面図。
【図８】実施例１における、ガスケットの中央部のみ厚くした冷却管の分解平面図。
【図９】実施例２における、冷却管の分解平面図。
【図１０】実施例２における、冷却管の平面図。
【図１１】実施例３における、電力変換装置の断面図。
【図１２】実施例３における、冷却管の分解平面図。
【図１３】従来例における、電力変換装置の平面図。
【図１４】比較例における、電力変換装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明の電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載する車載用電力変換装置とすることができる。被固定部としては、例えば、電力変換装置の収納ケースの一部を用いることができる。また、ガスケットとしては、弾性樹脂からなるガスケットや、金属材料からなるガスケットを用いることができる。
【００１８】
また、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の両端部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における両端部から中央部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記中央部から冷媒が漏れることを防止できる。すなわち、単に、上記幅方向における冷却管の両端部に貫通孔を形成し、この貫通孔にボルトを挿入して積層体を固定しただけでは、ボルトから離れた部位、すなわち中央部においてボルトの締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材の隙間が広がって冷媒が漏れやすくなるが、上記構造にすると、冷却管の中央部における冷媒のシール性を高めることが可能になる。そのため、中央部から冷媒が漏れることを防止できる。また、冷却管を両端部においてボルト固定することにより、積層体をより安定して被固定部に固定することが可能になる。
【００１９】
また、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の中央部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における中央部から両端部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記両端部から冷媒が漏れることを防止できる。すなわち、単に、上記幅方向における冷却管の中央部に貫通孔を形成し、この貫通孔にボルトを挿入して積層体を固定しただけでは、ボルトから離れた部位、すなわち上記両端部においてボルトの締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材の隙間が広がって冷媒が漏れやすくなるが、上記構造にすると、冷却管の両端部における冷媒のシール性を高めることが可能になる。そのため、該両端部から冷媒が漏れることを防止できる。
【００２０】
また、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、フランジ部の厚さを均一にした場合でも、冷媒のシール性を高めることができる。そのため、例えば、平らな金属板にプレス加工等を施すことによって外殻部材を形成できる。これにより、冷却管の製造コストを低減することが可能になる。
【００２１】
また、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていてもよい（請求項５）。
この場合には、ガスケットの厚さを均一にした場合でも、冷媒のシール性を高めることができる。そのため、ガスケットの製造コストを低減することが可能になる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図８を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３とを積層した積層体１０と、該積層体１０が固定される被固定部４とを備える。
半導体モジュール２は、半導体素子を封止した本体部２０を有し、該本体部２０からパワー端子２１（図２参照）が突出している。冷却管３は、半導体モジュール２を冷却する冷媒１１が流れる冷媒流路３０（図３参照）を内部に備える。積層体１０は、積層体１０の積層方向（Ｘ方向）の一端において、被固定部４に固定されている。
【００２３】
個々の冷却管３は、積層方向（Ｘ方向）に対向配置された一対の外殻部材３１と、一対の外殻部材３１の間に介在する環状のガスケット３２とを有する。
図３、図４に示すごとく、一対の外殻部材３１は、互いの間にガスケット３２を挟持して重ね合わされるフランジ部３３と、フランジ部３３の内側からＸ方向に向って互いに反対側に膨出した膨出部３４とを有する。対向配置された一対の外殻部材３１の膨出部３４の間に、冷媒１１が流れる冷媒流路３０が形成されている。一対の外殻部材３１は、ガスケット３２を介して圧接されている。
【００２４】
図１に示すごとく、冷却管３のフランジ部３３には、積層方向に貫通する複数の貫通孔３５が形成されている。積層体１０における複数の外殻部材３１の貫通孔３５にボルト５を挿入し、被固定部４材に形成した雌螺子部４０にボルト５を螺合することにより、積層体１０を積層方向に押圧しつつ被固定部４に固定している。
そして、複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位ほど、ガスケット３２の積層方向における厚さが厚くなるよう構成されている。
【００２５】
図２に示すごとく、半導体モジュール２は、上記本体部２０から突出した複数のパワー端子２１と、該パワー端子２１とは反対側に突出した制御端子２２とを備える。パワー端子２１には、直流電源（図示しない）の正電極に接続した正極端子２１ａと、直流電源の負電極に接続した負極端子２１ｂと、交流負荷に接続した交流端子２１ｃとがある。また、制御端子２２には、図示しない制御回路基板が接続される。この制御回路基板が複数の半導体モジュール２のスイッチング動作を制御することにより、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとの間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子２１２ｃから出力している。
【００２６】
図１、図２に示すごとく、パワー端子２１の突出方向（Ｚ方向）とＸ方向との双方に直交する幅方向（Ｙ方向）における、冷却管３の両端部３７に一対の貫通孔３５が形成されている。そして、Ｙ方向における両端部３７から中央部３８に向かうほど、ガスケット３２のＸ方向における厚さが厚くなるよう構成されている。
【００２７】
図１に示すごとく、隣り合う２個の冷却管３の貫通孔３５の間には、環状部材１５が介在している。そして、１本のボルト５が、複数の冷却管３の貫通孔３５と、複数の環状部材１５とを貫通している。ボルト５の先端は、上述したように、被固定部４に形成した雌螺子部４０に螺合している。これにより、積層体１０をＸ方向に締結し、被固定部４に固定している。
【００２８】
また、隣り合う２個の冷却管３の間は、Ｙ方向における膨出部３４の両端にて、一対の連結管１４によって連結されている。複数の冷却管３のうち、Ｘ方向における被固定部４とは反対側に位置する冷却管３ａには、冷媒流路３０に冷媒１１を導入するための導入パイプ１２と、冷媒流路３０から冷媒１１が導出する導出パイプ１３とが接続している。導入パイプ１２から冷媒１１を導入すると、冷媒１１は冷媒流路３０内を分配されて流れ、導出パイプ１３から導出する。これにより、半導体モジュール２を冷却するようになっている。
【００２９】
図４に示すごとく、一対のフランジ部３３，３３の間にガスケット３２が介在している。一対の外殻部材３１は、ガスケット３２を介してＸ方向に圧接されており、ロウ付けや溶接等はされていない。そのため、ボルト５を緩めた状態では、一対の外殻部材３１は互いに分離可能になっている。
【００３０】
また、膨出部３４の外面３４０は平坦面になっている。Ｘ方向に対向配置された一対の膨出部３４，３４の間に、冷媒１１が流れる冷媒流路３０が形成されている。この冷媒流路３０には、平板状の中板３６１と、一対の波板３６２とからなる冷却フィン３６が設けられている。中板３６１と、波板３６２と、外殻部材３１とは、アルミニウムからなる。冷媒流路３０内に冷却フィン３６を設けることにより、冷媒１１との接触面積を増やし、半導体モジュール２の冷却性能を高めている。
【００３１】
図２に示すごとく、フランジ部３３は、Ｙ方向に延びる一対の直線状部分３３ａ，３３ｂと、該直線状部分３３ａ，３３ｂの両端を繋ぐ円弧状部分３３ｃ，３３ｄとを備えた環状に形成されている。円弧状部分３３ｃ，３３ｄは、半円状の外縁部３３０と内縁部３３１とを有する。外縁部３３０の直径は、冷却管３のＺ方向における長さと略等しい。また、内縁部３３１の直径は、膨出部３４のＺ方向における長さと略等しい。そして、円弧状部分３３ｃ，３３ｄに貫通孔３５がそれぞれ形成されている。
【００３２】
また、フランジ部３３の内側に、膨出部３４が形成されている。膨出部３４のＹ方向における両端には、上記連結管１４又は導入パイプ１２、導出パイプ１３を接続するための接続用貫通穴１４０が形成されている。この接続用貫通穴１４０の直径は、円弧状部分３３ｃ，３３ｄの内縁部３３１の直径よりも小さい。
【００３３】
図３に示すごとく、半導体モジュール２の本体部２０には、ＩＧＢＴ素子等の半導体素子２３と、金属製の一対の放熱板２４とが封止されている。放熱板２４の表面は、本体部２０から露出している。放熱板２４は、図示しない接着剤（絶縁部材）を介して、冷却管３と熱的に接触している。半導体素子２３と放熱板２４とは、はんだ２５によって電気的に接続されている。また、図示しないが、パワー端子２１は放熱板２４に接続している。このように、放熱板２４を介して、半導体素子２３とパワー端子２１とを電気的に接続している。
【００３４】
図５に示すごとく、ガスケット３２は、Ｘ方向から見た形状が、冷却管３のフランジ部３３（図２参照）と略同一である。ガスケット３２は、Ｙ方向に延びる一対の直線状部分３２ａ，３２ｂと、該直線状部分３２ａ，３２ｂの両端を繋ぐ円弧状部分３２ｃ，３２ｄとを備える。ガスケット３２の内側には、膨出部３４に対応する形状の穴部３２０が形成されている。また、円弧状部分３２ｃ，３２ｄには、貫通孔３５に対応する位置に、ボルト５を挿通するためのボルト挿入孔３２１が形成されている。
【００３５】
ガスケット３２の２個の直線状部分３２ａ，３２ｂは、図６に示すごとく、Ｙ方向における中央部３８が最も厚くなっている。冷却管３を形成する際には、図６、図７に示すごとく、２個の外殻部材３１をＸ方向に対向配置して、フランジ部３３においてガスケット３２を挟持し、フランジ部３３同士を重ね合わせる。そして、２個の外殻部材３１をＸ方向に押圧し、圧接する。２個の外殻部材を押圧すると、ガスケット３２は弾性変形し、押圧前と比べて中央部３８が若干薄くなる。
【００３６】
なお、本例では図６に示すごとく、ガスケット３２の厚さは、両端部３７から中央部３８に近づくほど次第に厚くなっているが、図８に示すごとく、ガスケット３２の両端部３７に厚さが一定な平板状部３９を形成し、中央部３８付近のみ厚くしてもよい。
【００３７】
本例の作用効果について説明する。本例では図１に示すごとく、ボルト５を使って積層体１０を固定した。そのため、ボルト５の締め付けトルクを調整することにより、積層体１０のＸ方向における押圧力Ｆを簡単に調節することが可能になる。そのため、電力変換装置１を容易に組み立てることができる。
【００３８】
また、本例では、複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位（中央部３８）ほど、ガスケット３２の厚さが厚くなっている。そのため、ボルト５から離れた部位における、冷媒１１のシール性を高めることができる。
ボルト５を使って積層体１０を固定すると、冷却管３のうちボルト５から離れた部位は、ボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１の隙間が広がりやすくなる。そこで、本例では、複数のボルト５のうち最も近いボルト５から離れた部位ほど、ガスケット３２の厚さが厚くなるよう構成した。これにより、ボルト５から離れた部位における冷媒１１のシール性を高めることができる。その結果、ボルト５に近い部位においても、遠い部位においても、冷媒１１が漏出しにくくなる。
【００３９】
また、本例では、積層体１０のＹ方向における両端部３７を、ボルト５を使って締結することにより、積層体１０を被固定部４に固定した。そして、両端部３７から中央部３８に向うほどガスケット３２の厚さが厚くなるようにした。
このようにすると、中央部３８における冷媒１１のシール性を高めることが可能になる。ボルト５を用いて積層体１０を固定すると、ボルト５から離れた部位（中央部）においてボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１の隙間が広がりやすくなるが、本例では、この中央部のシール性を高めることができるため、中央部３８から冷媒１１が漏れる不具合を防止できる。また、本例では、積層体１０の長手方向（Ｙ方向）の両端部３７において積層体１０を固定できるため、積層体１０をしっかりと固定することができ、耐振性を向上させることができる。
【００４０】
また、本例では、フランジ部３３の厚さを均一にし、ガスケット３２の厚さを、両端部３７から中央部３８に向うほど厚くなるようにした。このようにすると、フランジ部３３の厚さを均一にできるため、例えば、平らな金属板にプレス加工等を施すことによって外殻部材３１を形成できる。これにより、冷却管３の製造コストを低減することが可能になる。
【００４１】
また、本例では、半導体モジュール２と外殻部材３１とは接着剤によって接着されている。そして、一対の外殻部材３１はロウ付けや溶接等されていない。このようにすると、電力変換装置１を容易に修理することが可能になる。例えば、複数の半導体モジュール２のうち特定の半導体モジュール２ａが故障した場合、ボルト５を緩め、冷却管３を分解して、故障した半導体モジュール２ａを、該半導体モジュール２ａに接着された外殻部材３１と共に取り外し、交換することができる。
【００４２】
また、本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車に搭載される車載用電力変換装置である。本例の電力変換装置１は、一対のボルト５を使って積層体１０を固定しているため、積層体１０の耐振性が高い。そのため、振動が生じやすい車載用電力変換装置として好適に用いることができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、容易に組み立てることができ、かつ冷媒の漏出を防ぐことができる電力変換装置を提供することができる。
【００４４】
（実施例２）
本例は、冷却管３の構造を変更した例である。図９、図１０に示すごとく、本例では、ガスケット３２の厚さを均一にし、Ｙ方向における両端部３７から中央部３８に向うほど、フランジ部３３のガスケット３２に接触する面３３５がガスケット３２側に突出するようにしてある。また、本例では、フランジ部３３の厚さを、中央部３８において厚くすることにより、上記面３３５がガスケット３２側に突出するようにした。
【００４５】
図１０に示すごとく、冷却管３の両端部３７に一対の貫通孔３５が形成されている。この貫通孔３５にボルト５を挿通することにより、積層体１０（図１参照）を被固定部４に固定している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４６】
本例の作用効果について説明する。本例では、冷却管３の中央部３８において、冷媒１１のシール性を高めることができる。ボルト５を使って積層体１０を固定すると、中央部３８においてボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１間の隙間が広がりやすくなるが、本例では中央部３８における冷媒１１のシール性が高いため、中央部３８から冷媒が漏出することを防止できる。
【００４７】
また、本例では、中央部３８においてフランジ部３３が厚くなっているため、フランジ部３３の厚さが均一である場合と比較して、外殻部材３１の剛性を高めることが可能になる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４８】
なお、本例では、フランジ部３３の厚さを、中央部３８において厚くすることにより、上記面３３５がガスケット３２側に突出するよう構成したが、フランジ部３３の厚さを均一にし、かつ湾曲させることにより、フランジ部３３の上記面３３５がガスケット３２側に突出するようにしてもよい。また、本例では、２個の外殻部材３１ａ，３１ｂのうち、一方の外殻部材３１ａのみ、上記面３３５が中央部３８においてガスケット３２側に突出しているが、２個の外殻部材３１ａ，３１ｂを両方とも、このような構造にしてもよい。
【００４９】
（実施例３）
本例は、冷却管３の構造を変更した例である。図１１に示すごとく、本例では２個の半導体モジュール２を、Ｙ方向に所定の間隔をあけて配置した。そして、これら２個の半導体モジュール２の間、すなわち、Ｙ方向における冷却管３の中央部３８に、一対の貫通孔３５を形成した。この貫通孔３８にボルト５（図１参照）を挿入することにより、積層体１０を被固定部４に固定した。一対の貫通孔３５は、外殻部材３１のフランジ部３３において、膨出部３４をＺ方向から挟む位置に形成されている。そして、図１２に示すごとく、Ｙ方向における中央部３８から両端部３７に向かうほど、ガスケット３２のＸ方向における厚さが厚くなるようにした。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００５０】
本例の作用効果について説明する。本例では、Ｙ方向における中央部３８から両端部３７に向うほど、ガスケットの厚さが厚くなっているため、この両端部３７における、冷媒１１のシール性を高めることができる。冷却管３の中央部３８において積層体１０をボルト固定すると、ボルト５から離れた部位（両端部３７）は、ボルト５の締結力が加わりにくくなり、一対の外殻部材３１間の隙間が広がりやすくなるが、本例では両端部３７のシール性を高めることができるため、この両端部３７から冷媒１１が漏出する不具合を防止できる。
【００５１】
また、冷却管３の中央部３８において積層体１０をボルト固定すると、両端部３７をボルト固定した場合（図２参照）と比べて、冷却管３のＹ方向における長さを短くすることができる。そのため、電力変換装置１を小型化しやすくなる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 電力変換装置
１０ 積層体
２ 半導体モジュール
３ 冷却管
３０ 冷媒流路
３１ 外殻部材
３３ フランジ部
３４ 膨出部
３５ 貫通孔
４ 被固定部
５ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を封止した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷却管とを積層した積層体と、
該積層体の積層方向の一端において該積層体が固定される被固定部とを備え、
個々の上記冷却管は、上記積層方向に対向配置された一対の外殻部材と、該一対の外殻部材の間に介在する環状のガスケットとを有し、
上記一対の外殻部材は、互いの間に上記ガスケットを挟持して重ね合わされるフランジ部と、該フランジ部の内側から上記積層方向に向って互いに反対側に膨出した膨出部とを有し、対向配置された上記一対の外殻部材の上記膨出部の間に、上記冷媒が流れる冷媒流路が形成されており、上記一対の外殻部材は、上記ガスケットを介して圧接され、
上記冷却管の上記フランジ部には、上記積層方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、上記積層体における複数の上記外殻部材の上記貫通孔にボルトを挿入し、上記被固定部材に形成した雌螺子部に上記ボルトを螺合することにより、上記積層体を上記積層方向に押圧しつつ上記被固定部に固定しており、
上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成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、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の両端部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における両端部から中央部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の中央部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における中央部から両端部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１】
半導体素子を封止した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷却管とを積層した積層体と、
該積層体の積層方向の一端において該積層体が固定される被固定部とを備え、
個々の上記冷却管は、上記積層方向に対向配置された一対の外殻部材と、該一対の外殻部材の間に介在する環状のガスケットとを有し、
上記一対の外殻部材は、互いの間に上記ガスケットを挟持して重ね合わされるフランジ部と、該フランジ部の内側から上記積層方向に向って互いに反対側に膨出した膨出部とを有し、対向配置された上記一対の外殻部材の上記膨出部の間に、上記冷媒が流れる冷媒流路が形成されており、上記一対の外殻部材は、上記ガスケットを介して圧接され、
上記冷却管の上記フランジ部には、上記積層方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、上記積層体における複数の上記外殻部材の上記貫通孔にボルトを挿入し、上記被固定部材に形成した雌螺子部に上記ボルトを螺合することにより、上記積層体を上記積層方向に押圧しつつ上記被固定部に固定しており、
上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成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、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の両端部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における両端部から中央部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記パワー端子の突出方向と上記積層方向との双方に直交する幅方向における、上記冷却管の中央部に一対の上記貫通孔が形成され、上記幅方向における中央部から両端部に向かうほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるか、又は上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記ガスケットの上記積層方向における厚さが厚くなるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記複数のボルトのうち最も近い上記ボルトから離れた部位ほど、上記フランジ部の上記ガスケットに接触する面が該ガスケット側に突出するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２３８６８１（Ｐ２０１２−２３８６８１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５８１１（Ｐ２０１１−１０５８１１）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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