電子部品冷却ユニット及び電力変換装置
【課題】冷媒の供給口及び排出口の配置をニーズに応じて容易に変更できるようにする。
【解決手段】冷媒を循環させる流路１１１が内部に形成された筐体１１０と、筐体１１０に備えられ、電子部品が搭載される２つの上面１１２ａ及び下面１１２ｂと、筐体１１０に備えられ、上面１１２ａ及び下面１１２ｂを取り囲む側面１１４〜１１７と、側面１１４〜１１７に設けられ、流路１１１に連通する複数の開口部１１８と、複数の開口部１１８のうち、冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部１１８以外を塞ぐ閉塞部材１２０とを有する。
【解決手段】冷媒を循環させる流路１１１が内部に形成された筐体１１０と、筐体１１０に備えられ、電子部品が搭載される２つの上面１１２ａ及び下面１１２ｂと、筐体１１０に備えられ、上面１１２ａ及び下面１１２ｂを取り囲む側面１１４〜１１７と、側面１１４〜１１７に設けられ、流路１１１に連通する複数の開口部１１８と、複数の開口部１１８のうち、冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部１１８以外を塞ぐ閉塞部材１２０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、電子部品冷却ユニット及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電子部品が収容される収容室と、電子部品を冷却するため構造体に形成される冷却通路とを、それぞれシールするための構造が記載されている。この電子部品冷却ユニット（電子部品収容構造体）においては、電子部品を収容する収容室がそれぞれ形成された第１及び第２ハウジングが合わせ面で結合され、合わせ面には、冷却液が流れる冷却通路が通る流路領域と、第１及び第２ハウジングの収容室を連通させる連通路が通る連通路領域とが形成され、流路領域と連通路領域とをそれぞれ独立して囲い、それぞれの領域をシールする、一体成形のシール部材が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には明記されていないが、一般に電子部品冷却ユニットには、冷却通路に冷媒を循環させるための供給口及び排出口が設けられる。供給口及び排出口には、冷媒の供給管及び排出管が接続される。このため、供給口及び排出口の配置は、電子部品冷却ユニットの使用環境や設置状況等により個々にニーズが異なる。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の構造では、溶融金属を金型に圧入するダイカスト工法で第１及び第２ハウジングを製造するのが一般的であるため、個々のニーズに応じて供給口及び排出口の配置を変更するには、金型を変更する必要がある。したがって、多額のコスト及び製作期間を要することになり、冷媒の供給口及び排出口の配置を容易に変更することができないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、冷媒の供給口及び排出口の配置をニーズに応じて容易に変更することができる電子部品冷却ユニット及び電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、前記筐体に備えられ、電子部品が搭載される少なくとも１つの第１の面と、前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する電子部品冷却ユニットが適用される。
【０００８】
また、本発明の別の観点によれば、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置であって、冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、前記筐体に備えられた少なくとも１つの第１の面に搭載された電子部品と、前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する電力変換装置が適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電子部品冷却ユニット及び電力変換装置によれば、冷媒の供給口及び排出口の配置をニーズに応じて容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】冷媒の供給口及び排出口を前側に配置した第１の電力変換装置の全体構成を表す斜視図である。
【図２】第１の電力変換装置の全体構成を表す上面図である。
【図３】第１の電力変換装置が備える筐体を製造する際に用いられる主型及び中子の構成を表す斜視図である。
【図４】冷媒の供給口及び排出口を前後に配置した第２の電力変換装置の全体構成を表す斜視図である。
【図５】第２の電力変換装置の全体構成を表す上面図である。
【図６】第２の電力変換装置が備える筐体を製造する際に用いられる主型及び中子の構成を表す斜視図である。
【図７】冷媒の供給口及び排出口を左右に配置した第３の電力変換装置の全体構成を表す斜視図である。
【図８】第３の電力変換装置の全体構成を表す上面図である。
【図９】第３の電力変換装置が備える筐体を製造する際に用いられる主型及び中子の構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、電子部品冷却ユニットを、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置に適用した場合を一例として説明する。
【００１２】
＜第１の電力変換装置（供給口及び排出口の両方を前側に配置する場合）＞
図１及び図２を用いて、第１の電力変換装置１００の全体構成について説明する。なお、説明の便宜上、方向を次のように定める。すなわち、図１中左下方向（図２中下方向）を「前」、図１中右上方向（図２中上方向）を「後」、図１中左上方向（図２中左方向）を「左」、図１中右下方向（図２中右方向）を「右」、図１中上方向（図２中紙面手前方向）を「上」、図１中下方向（図２中紙面奥方向）を「下」とする。
【００１３】
第１の電力変換装置１００は、冷媒の供給口及び排出口の両方を装置の前側に配置したものである。図１及び図２に示すように、第１の電力変換装置１００は、電子部品が収容される２つの収容室Ｓ１，Ｓ２を有する略直方体形状の筐体１１０を有している。筐体１１０は、ダイカスト工法などの鋳造法により一体成形されており、収容室Ｓ１と収容室Ｓ２を隔壁１１２によって隔てた構造となっている。隔壁１１２の内部には、後述する中子１０によって、冷媒を循環させる流路１１１が形成されている。隔壁１１２の上面１１２ａ及び下面１１２ｂには、電子部品が搭載される。この例では、上面１１２ａにＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジタ）等の半導体素子で構成された複数のスイッチング素子を有するパワーモジュール１０１が２つ搭載されている。パワーモジュール１０１は、複数のスイッチング素子の導通と遮断とをそれぞれ適宜の順序で繰り返すことにより、直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して出力する。また、下面１１２ｂには、図示しないその他の電子部品（例えば電源基板や制御基板等）が搭載されている。
【００１４】
なお、この例では筐体１１０が２つの収容室を有するようにしたが、収容室は１つでもよい。また、パワーモジュール１０１を２つ搭載するようにしたが、個数を限定するものではなく、１つでもよいし、３つ以上搭載してもよい。なお、隔壁１１２の上面１１２ａ及び下面１１２ｂが、特許請求の範囲に記載の第１の面の一例に相当する。
【００１５】
筐体１１０は、隔壁１１２の上面１１２ａ及び下面１１２ｂの周囲を取り囲む側面１１４〜１１７を備えている。側面１１４〜１１７はそれぞれ、筐体１１０の前側、右側、後側、左側の側面を構成する。なお、側面１１４〜１１７が、特許請求の範囲に記載の第２の面の一例に相当する。これら側面１１４〜１１７には、流路１１１に連通する複数の開口部１１８が設けられている。この例では、開口部１１８は、各側面１１４〜１１７に対し３つずつ設けられており、それぞれ各側面１１４〜１１７の中央部及びその両側に配置されている。各開口部１１８は、各側面１１４〜１１７より突出して設けられている。
【００１６】
第１の電力変換装置１００では、複数の開口部１１８のうち、前側の側面１１４の左側に設けた開口部１１８が冷媒の供給口に対応しており、この開口部１１８に供給管１０２が接続されている。また、前側の側面１１４の右側に設けた開口部１１８が冷媒の排出口に対応しており、この開口部１１８に排出管１０３が接続されている。この例では、供給管１０２の圧入部１０２ａ及び排出管１０３の圧入部１０３ａが開口部１１８に圧入されることで、供給管１０２及び排出管１０３が開口部１１８にそれぞれ固定されている。また、複数の開口部１１８のうち、上記供給口及び排出口に対応する開口部以外には、開口部１１８を塞ぐ閉塞部材１２０が設けられている。この例では、閉塞部材１２０は各開口部１１８に圧入されて固定されている。
【００１７】
なお、供給管１０２及び排出管１０３、閉塞部材１２０の開口部１１８に対する固定方法は、圧入に限らない。例えば、各開口部１１８にめねじを形成すると共に、供給管１０２及び排出管１０３の圧入部１０２ａ，１０３ａ及び閉塞部材１２０におねじを形成し、ねじ作用により締結してもよい。
【００１８】
複数の開口部１１８のうち、前側の側面１１４の中央部に設けた開口部１１８の上側には突起１１９が設けられている。突起１１９は、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を識別するための識別部として機能する。この例では、突起１１９が設けられた側の側面１１４が前側となり、突起１１９の突出方向が上側となるように定められている。この突起１１９によって筐体１１０の前後左右上下の方向が決まることから、突起１１９に係る開口部１１８を基準位置として、当該開口部１１８からの相対位置関係から供給口及び排出口に対応する開口部１１８が特定される。
【００１９】
なお、識別部の態様は上記突起に限らず、例えば凹みを設けてもよいし、開口部１１８の突出形状を変更する（例えば角柱状に突出させる）等でもよい。また、識別部の配置や数は上記に限定されず、例えば２種類の識別部を供給口及び排出口に対応する開口部１１８にそれぞれ設けてもよい。
【００２０】
流路１１１は、隔壁１１２の内部に形成されており、図２に示すように、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を端部とする略Ｕ字状（図２では逆Ｕ字状）の流路となっている。すなわち、前方左側の供給管１０２より供給された冷媒は、隔壁１１２内の左側を後方に向かって流れ、後方を左側より右側に向かって流れ、右側で前方に向かって流れ、前方右側の排出管１０３より排出される。このようにして冷媒が隔壁１１２の全体に亘って循環し、上面１１２ａ及び下面１１２ｂに搭載されたパワーモジュール１０１を含む電子部品が冷却される。
【００２１】
流路１１１の内部には、冷媒の流れを整流する複数（この例では４つ）の整流板１１３が、流れ方向に沿って互いに略平行となるように設けられている。これらの整流板１１３により冷媒を整流できると共に、流路１１１内の放熱面を増大させることができるので、冷却効率を向上できる。なお、整流板１１３は、流路１１１の上側の内壁と下側の内壁との間を隙間無く接続する部材であってもよいし、上側の内壁に設けた上板部と下側の内壁に設けた下板部とが分離され、上側の内壁と下側の内壁との間に隙間のある部材であってもよい。また、整流板１１３を、冷媒の流れ方向の所定位置（例えば隔壁１１２内の後方中央部）で分断した形状としてもよい。
【００２２】
なお、第１の電力変換装置１００では、流路１１１の構造上、冷却効率や圧力損失等を考慮すると、冷媒の供給口及び排出口の配置を図２に示す配置とするのが最も好ましいが、これに限定される訳ではない。例えば、供給口を左側の側面１１７の前側に設けた開口部１１８に変更したり、排出口を右側の側面１１５の前側に設けた開口部１１８に変更する等、冷却効率の低下や圧力損失の増加等を許容できる範囲内において、供給口及び排出口の配置を変更することが可能である。
【００２３】
上記構成である第１の電力変換装置１００のうち、筐体１１０と、上面１１２ａ及び下面１１２ｂと、側面１１４〜１１７と、開口部１１８と、閉塞部材１２０とが、特許請求の範囲に記載の電子部品冷却ユニットの一例に相当する。
【００２４】
次に、図３を用いて、第１の電力変換装置１００が備える筐体１１０を製造する際に用いられる主型５０及び中子１０の構成について説明する。なお、図３において、図３中左下方向を「前」、図３中右上方向を「後」、図３中左上方向を「左」、図３中右下方向を「右」、図３中上方向を「上」、図３中下方向を「下」とする。これらの方向は、前述の図１及び図２に示す電力変換装置１００の各方向に対応している。
【００２５】
主型５０は、ダイカスト工法などの鋳造法で筐体１１０を一体成形する際に用いる金型であり、２つの主型５０Ａ，５０Ｂで構成されている。各主型５０Ａ，５０Ｂには、溶融金属が圧入される空間（キャビティ）となる凹部５１，５２がそれぞれ設けられている。凹部５１には、収容室Ｓ１を形成するためのテーブル状の突出部５３が設けられており、凹部５２には、収容室Ｓ２を形成するためのテーブル状の突出部５４が設けられている。また、凹部５１，５２には、筐体１１０の開口部１１８に対応する位置に開口部用凹部５５がそれぞれ設けられている。各開口部用凹部５５には、中子１０を支持するために、開口部用凹部５５より小径の支持用凹部５６がそれぞれ設けられている。
【００２６】
上側の主型５０Ａには、溶融金属を注入するための複数（この例では４つ）の湯口５７が設けられており、各湯口５７は湯道５８を介して凹部５１にそれぞれ連通している。また、主型５０Ａの前側中央部の開口部用凹部５５には、突起１１９を形成するための突起用凹部５９が上側に設けられている。
【００２７】
中子１０は、流路１１１に対応するように略Ｕ字状に形成されている。中子１０の前後左右の各側には、円柱状の保持部１１が３本ずつ突出して設けられている。これらの保持部１１が、主型５０Ａ，５０Ｂに設けられた支持用凹部５６にそれぞれ嵌合されることで中子１０が保持され、溶融金属の圧入時の中子１０の位置ずれを防止できる。また、中子１０には、整流板１１３を形成するための溝１２が形成されている。この溝１２の形状は、形成しようとする整流板１１３の形状に応じて適宜変更される。例えば、前述したように整流板１１３が流路１１１の上側の内壁と下側の内壁との間を隙間無く接続する部材である場合には、溝１２は中子１０を上下方向に貫通して設けられ、整流板１１３が上側の内壁に設けた上板部と下側の内壁に設けた下板部とが分離された部材である場合には、溝１２は中子１０の上面及び下面に設けた凹部となる。
【００２８】
なお、中子１０は、所定の接合剤を用いて砂を接合して形成された、自己崩壊性の部材である。接合剤は、溶融金属の圧入により高温になると徐々に溶解するようになっており、その結果、中子１０は溶融金属が固まった後に自己崩壊する。こうして砂状となった中子１０は、形成された筐体１１０の開口部１１８より排出することが可能である。なお、砂を接合させて中子１０を形成する結果、筐体１１０の流路１１１の全ての内壁には微細な凹凸が形成される。これにより、流路１１１内の放熱面をさらに増大させることができるので、冷却効率をさらに向上できる。
【００２９】
＜第２の電力変換装置（供給口及び排出口を前後に配置する場合）＞
次に、図４及び図５を用いて、第２の電力変換装置２００の全体構成について説明する。なお、図４及び図５における方向は、前述の図１及び図２と同様である。
【００３０】
第２の電力変換装置２００は、冷媒の供給口及び排出口を装置の前後に配置したものである。図４及び図５に示すように、第２の電力変換装置２００は、筐体２１０を有している。筐体２１０が前述の筐体１１０と異なる点は、排出口に対応する開口部２１８の位置と、流路２１１の形状である。すなわち、第２の電力変換装置２００では、第１の電力変換装置１００と同様に、複数の開口部２１８のうち、前側の側面２１４の左側に設けた開口部２１８が冷媒の供給口に対応しており、この開口部２１８に供給管２０２が接続されている。一方、後側の側面２１６の右側に設けた開口部２１８が冷媒の排出口に対応しており、この開口部２１８に排出管２０３が接続されている。
【００３１】
なお、前側の側面２１４の中央部に設けた開口部２１８の突起２１９によって筐体２１０の前後左右上下の方向が決まり、突起２１９に係る開口部２１８を基準位置として、当該開口部２１８からの相対位置関係から供給口及び排出口に対応する開口部２１８が特定される点は、前述と同様である。
【００３２】
流路２１１は、図５に示すように、供給口及び排出口に対応する開口部２１８を端部とする略Ｓ字状（図５では逆Ｓ字状）の流路となっている。すなわち、前方左側の供給管２０２より供給された冷媒は、隔壁２１２内の左側を後方に向かって流れ、折り返して左右方向中央部を前方に向かって流れ、再度折り返して右側を後方に向かって流れ、後方右側の排出管２０３より排出される。このようにして冷媒が隔壁２１２の全体に亘って循環し、上面２１２ａ及び下面２１２ｂに搭載されたパワーモジュール２０１を含む電子部品が冷却される。
【００３３】
流路２１１の内部には、複数（この例では４つ）の整流板２１３が、流れ方向に沿って互いに略平行となるように設けられている。この例では、整流板２１３は、冷媒の流れ方向の略中央位置（隔壁２１２の略中央部）で分断された形状となっている。なお、分断箇所を複数にしてもよいし、前述の整流板１１３と同様に、途中で分断しない形状としてもよい。上記以外の構成は、前述の第１の電力変換装置１００と同様であるので説明を省略する。
【００３４】
なお、第２の電力変換装置１００では、流路２１１の構造上、冷却効率や圧力損失等を考慮すると、冷媒の供給口及び排出口の配置を図５に示す配置とするのが最も好ましいが、これに限定される訳ではない。例えば、供給口を左側の側面２１７の前側に設けた開口部２１８に変更したり、排出口を右側の側面２１５の後側に設けた開口部２１８に変更する等、冷却効率の低下や圧力損失の増加等を許容できる範囲内において、供給口及び排出口の配置を変更することが可能である。
【００３５】
以上において、隔壁２１２の上面２１２ａ及び下面２１２ｂが、特許請求の範囲に記載の第１の面の一例に相当し、側面２１４〜２１７が、第２の面の一例に相当する。また、第２の電力変換装置２００のうち、筐体２１０と、上面２１２ａ及び下面２１２ｂと、側面２１４〜２１７と、開口部２１８と、閉塞部材２２０とが、特許請求の範囲に記載の電子部品冷却ユニットの一例に相当する。
【００３６】
次に、図６を用いて、第２の電力変換装置２００が備える筐体２１０を製造する際に用いられる主型５０及び中子２０の構成について説明する。なお、図６において、図６中左下方向を「前」、図６中右上方向を「後」、図６中左上方向を「左」、図６中右下方向を「右」、図６中上方向を「上」、図６中下方向を「下」とする。これらの方向は、前述の図４及び図５に示す電力変換装置２００の各方向に対応している。
【００３７】
主型５０は、第１の電力変換装置１００の筐体１１０の製造に用いたものと同じであるので説明を省略する。中子２０は、流路２１１に対応するように略Ｓ字状に形成されている。中子２０の前後左右の各側には、円柱状の保持部２１が３本ずつ突出して設けられている。これらの保持部２１が、主型５０Ａ，５０Ｂに設けられた支持用凹部５６にそれぞれ嵌合されることで中子２０が保持され、溶融金属の圧入時の中子２０の位置ずれを防止できる。また、中子２０には、整流板２１３を形成するための溝２２が形成されている。この溝２２の形状は、形成しようとする整流板２１３の形状に応じて適宜変更される。
【００３８】
＜第３の電力変換装置（供給口及び排出口を左右に配置する場合）＞
次に、図７及び図８を用いて、第３の電力変換装置３００の全体構成について説明する。なお、図７及び図８における方向は、前述の図１及び図２等と同様である。
【００３９】
第３の電力変換装置３００は、冷媒の供給口及び排出口を装置の左右に配置したものである。図７及び図８に示すように、第３の電力変換装置３００は、筐体３１０を有している。筐体３１０が前述の筐体１１０，２１０と異なる点は、供給口及び排出口に対応する開口部３１８の位置と、流路３１１の形状である。すなわち、第３の電力変換装置３００では、複数の開口部３１８のうち、右側の側面３１５の前側に設けた開口部３１８が冷媒の供給口に対応しており、この開口部３１８に供給管３０２が接続されている。一方、左側の側面３１７の後側に設けた開口部３１８が冷媒の排出口に対応しており、この開口部３１８に排出管３０３が接続されている。
【００４０】
なお、前側の側面３１４の中央部に設けた開口部３１８の突起３１９によって筐体３１０の前後左右上下の方向が決まり、突起３１９に係る開口部３１８を基準位置として、当該開口部３１８からの相対位置関係から供給口及び排出口に対応する開口部３１８が特定される点は、前述と同様である。
【００４１】
流路３１１は、図８に示すように、供給口及び排出口に対応する開口部３１８を端部とする略Ｓ字状（図８では逆Ｓ字状）の流路となっている。すなわち、右側前方の供給管３０２より供給された冷媒は、隔壁３１２内の前方を左側に向かって流れ、折り返して前後方向中央部を右側に向かって流れ、再度折り返して後方を左側に向かって流れ、左側後方の排出管３０３より排出される。このようにして冷媒が隔壁３１２の全体に亘って循環し、上面３１２ａ及び下面３１２ｂに搭載されたパワーモジュール３０１を含む電子部品が冷却される。
【００４２】
流路３１１の内部には、複数（この例では３つ）の整流板３１３が、流れ方向に沿って互いに略平行となるように設けられている。この例では、整流板３１３は、冷媒の流れ方向の複数位置（この例では４箇所）で分断された形状となっている。なお、分断位置や数を変更してもよいし、途中で分断しない形状としてもよい。上記以外の構成は、前述の第１及び第２の電力変換装置１００，２００と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
なお、第３の電力変換装置３００では、流路３１１の構造上、冷却効率や圧力損失等を考慮すると、冷媒の供給口及び排出口の配置を図８に示す配置とするのが最も好ましいが、これに限定される訳ではない。例えば、供給口を前側の側面３１４の右側に設けた開口部３１８に変更したり、排出口を後側の側面３１６の左側に設けた開口部３１８に変更する等、冷却効率の低下や圧力損失の増加等を許容できる範囲内において、供給口及び排出口の配置を変更することが可能である。
【００４４】
以上において、隔壁３１２の上面３１２ａ及び下面３１２ｂが、特許請求の範囲に記載の第１の面の一例に相当し、側面３１４〜３１７が、第２の面の一例に相当する。また、第３の電力変換装置３００のうち、筐体３１０と、上面３１２ａ及び下面３１２ｂと、側面３１４〜３１７と、開口部３１８と、閉塞部材３２０とが、特許請求の範囲に記載の電子部品冷却ユニットの一例に相当する。
【００４５】
次に、図９を用いて、第３の電力変換装置３００が備える筐体３１０を製造する際に用いられる主型５０及び中子３０の構成について説明する。なお、図９において、図９中左下方向を「前」、図９中右上方向を「後」、図９中左上方向を「左」、図９中右下方向を「右」、図９中上方向を「上」、図９中下方向を「下」とする。これらの方向は、前述の図７及び図８に示す電力変換装置３００の各方向に対応している。
【００４６】
主型５０は、第１及び第２の電力変換装置１００，２００の筐体１１０，２１０の製造に用いたものと同じであるので説明を省略する。中子３０は、流路３１１に対応するように略Ｓ字状に形成されている。中子３０の前後左右の各側には、円柱状の保持部３１が３本ずつ突出して設けられている。これらの保持部３１が、主型５０Ａ，５０Ｂに設けられた支持用凹部５６にそれぞれ嵌合されることで中子３０が保持され、溶融金属の圧入時の中子３０の位置ずれを防止できる。また、中子３０には、整流板３１３を形成するための溝３２が形成されている。この溝３２の形状は、形成しようとする整流板３１３の形状に応じて適宜変更される。
【００４７】
＜実施形態による効果＞
以上説明した電力変換装置１００によれば、側面１１４〜１１７に複数の開口部１１８を有するので、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を選択して供給管１０２及び排出管１０３を接続し、それ以外の開口部１１８に閉塞部材１２０を設けることで、冷媒の供給口及び排出口の配置を容易に変更することができる。したがって、電力変換装置１００の使用環境や設置状況等により個々に異なる供給口及び排出口の配置のニーズに、柔軟に対応することができる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００４８】
また、本実施形態では特に、主型５０を変更することなく、中子（上記の例では中子１０，２０，３０）のみを変更することで、要求される供給口及び排出口の配置に最適な冷媒流路（上記の例では流路１１１，２１１，３１１）を有する電力変換装置（上記の例では電力変換装置１００，２００，３００）を製造することができる。したがって、供給口及び排出口の配置のニーズに応じて主型を変更する必要がある場合に比べ、多額のコスト及び製作期間を要することなくニーズに対応することができる。
【００４９】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の筐体１１０が一体成形されている。このような構成とすることで、例えば複数の筐体部材を接合してその接合面に流路を形成するような構成に比べ、次のような優位な効果を奏する。すなわち、上記複数の筐体部材を接合する構成では、接合面からの漏水を防止するために、接合面の面積を広くしたり、固定ボルトの数を増やして筐体部材を強固に接合する等が必要となり、装置の小型化及び軽量化を図ることが困難である。また、複数の固定ボルトやシール部材等が必要となるため、部品点数が増え、コストが高くなると共に工数も増大する。これに対し、本実施形態によれば、筐体１１０が１つの部材であるため、漏水を防止することが容易となり、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。また、固定ボルトやシール部材等も不要となるため、部品点数が減り、コストを低くできると共に工数も削減できる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５０】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の開口部１１８を各側面１１４〜１１７より突出して設けることにより、開口部１１８への供給管１０２及び排出管１０３の接続作業性を向上できる。また、本実施形態では供給管１０２及び排出管１０３を開口部１１８に圧入して接続するので、開口部１１８を突出形状とすることでその圧入代を確保することが可能となり、強固に固定できる効果もある。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５１】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の複数の開口部１１８の１つに、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を識別するための突起１１９を設ける。この突起部１１９を設けることにより、供給管１０２及び排出管１０３を対応する開口部１１８に正しく接続することができる。その結果、誤接続による冷却効率の低下や圧力損失の増加等を防止できる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５２】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の側面１１４〜１１７の各面に対し、開口部１１８を３つずつ設ける。これにより、各面において中央部、その一方側及び他方側の３箇所に開口部１１８を配置することが可能となるので、供給口及び排出口の配置のニーズに細かく対応することができる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５３】
＜変形例＞
なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００５４】
例えば電力変換装置１００では、開口部１１８を側面１１４〜１１７の各面に対し３つずつ（計１２箇所）設けるようにしたが、開口部１１８の数はこれに限定されない。開口部１１８の数をさらに増やすことで、供給口及び排出口の配置の自由度が増大し、ニーズにさらに細かく対応することが可能となる。一方、開口部１１８の数はさらに少なくてもよい。開口部１１８の全数が少なくとも３以上であれば、供給口及び排出口のいずれかを別の開口部１１８に変更することが可能となるので、供給口及び排出口の配置を容易に変更できるという主要な効果については得ることができる。なお、開口部１１８の数を側面１１４〜１１７の各面で異ならせてもよい。電力変換装置２００，３００についても同様である。
【００５５】
また、例えば電力変換装置１００では、開口部１１８を各側面１１４〜１１７より突出して設けるようにしたが、必ずしも突出させる必要はない。例えば筐体１１０の各側面１１４〜１１７に供給管１０２及び排出管１０３の圧入代を確保できるだけの厚みがある場合には、開口部１１８を突出形状としなくても強固に固定できる。電力変換装置２００，３００についても同様である。
【００５６】
また、例えば電力変換装置１００では、筐体１１０をダイカスト工法などの鋳造法により一体成形するようにしたが、必ずしも一体成形とする必要はない。例えば筐体１１０を、複数の筐体部材を接合してその接合面に流路１１１を形成する構成とした場合でも、側面１１４〜１１７に複数の開口部１１８を有することにより、供給口及び排出口の配置を容易に変更できるという主要な効果については得ることができる。電力変換装置２００，３００についても同様である。
【００５７】
また以上では、電子部品冷却ユニットを電力変換装置に適用した場合を一例として説明したが、発熱する電子部品を有する装置であれば多種多様な装置に適用することができる。
【００５８】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１００ 第１の電力変換装置
１０１ パワーモジュール（電子部品）
１１０ 筐体
１１１ 流路
１１２ａ 上面（第１の面）
１１２ｂ 下面（第１の面）
１１４〜１１７ 側面（第２の面）
１１８ 開口部
１１９ 突起（識別部）
１２０ 閉塞部材
２００ 第２の電力変換装置
２０１ パワーモジュール（電子部品）
２１０ 筐体
２１１ 流路
２１２ａ 上面（第１の面）
２１２ｂ 下面（第１の面）
２１４〜２１７ 側面（第２の面）
２１８ 開口部
２１９ 突起（識別部）
２２０ 閉塞部材
３００ 第３の電力変換装置
３０１ パワーモジュール（電子部品）
３１０ 筐体
３１１ 流路
３１２ａ 上面（第１の面）
３１２ｂ 下面（第１の面）
３１４〜３１７ 側面（第２の面）
３１８ 開口部
３１９ 突起（識別部）
３２０ 閉塞部材
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、電子部品冷却ユニット及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電子部品が収容される収容室と、電子部品を冷却するため構造体に形成される冷却通路とを、それぞれシールするための構造が記載されている。この電子部品冷却ユニット（電子部品収容構造体）においては、電子部品を収容する収容室がそれぞれ形成された第１及び第２ハウジングが合わせ面で結合され、合わせ面には、冷却液が流れる冷却通路が通る流路領域と、第１及び第２ハウジングの収容室を連通させる連通路が通る連通路領域とが形成され、流路領域と連通路領域とをそれぞれ独立して囲い、それぞれの領域をシールする、一体成形のシール部材が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には明記されていないが、一般に電子部品冷却ユニットには、冷却通路に冷媒を循環させるための供給口及び排出口が設けられる。供給口及び排出口には、冷媒の供給管及び排出管が接続される。このため、供給口及び排出口の配置は、電子部品冷却ユニットの使用環境や設置状況等により個々にニーズが異なる。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の構造では、溶融金属を金型に圧入するダイカスト工法で第１及び第２ハウジングを製造するのが一般的であるため、個々のニーズに応じて供給口及び排出口の配置を変更するには、金型を変更する必要がある。したがって、多額のコスト及び製作期間を要することになり、冷媒の供給口及び排出口の配置を容易に変更することができないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、冷媒の供給口及び排出口の配置をニーズに応じて容易に変更することができる電子部品冷却ユニット及び電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、前記筐体に備えられ、電子部品が搭載される少なくとも１つの第１の面と、前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する電子部品冷却ユニットが適用される。
【０００８】
また、本発明の別の観点によれば、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置であって、冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、前記筐体に備えられた少なくとも１つの第１の面に搭載された電子部品と、前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する電力変換装置が適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電子部品冷却ユニット及び電力変換装置によれば、冷媒の供給口及び排出口の配置をニーズに応じて容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】冷媒の供給口及び排出口を前側に配置した第１の電力変換装置の全体構成を表す斜視図である。
【図２】第１の電力変換装置の全体構成を表す上面図である。
【図３】第１の電力変換装置が備える筐体を製造する際に用いられる主型及び中子の構成を表す斜視図である。
【図４】冷媒の供給口及び排出口を前後に配置した第２の電力変換装置の全体構成を表す斜視図である。
【図５】第２の電力変換装置の全体構成を表す上面図である。
【図６】第２の電力変換装置が備える筐体を製造する際に用いられる主型及び中子の構成を表す斜視図である。
【図７】冷媒の供給口及び排出口を左右に配置した第３の電力変換装置の全体構成を表す斜視図である。
【図８】第３の電力変換装置の全体構成を表す上面図である。
【図９】第３の電力変換装置が備える筐体を製造する際に用いられる主型及び中子の構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、電子部品冷却ユニットを、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置に適用した場合を一例として説明する。
【００１２】
＜第１の電力変換装置（供給口及び排出口の両方を前側に配置する場合）＞
図１及び図２を用いて、第１の電力変換装置１００の全体構成について説明する。なお、説明の便宜上、方向を次のように定める。すなわち、図１中左下方向（図２中下方向）を「前」、図１中右上方向（図２中上方向）を「後」、図１中左上方向（図２中左方向）を「左」、図１中右下方向（図２中右方向）を「右」、図１中上方向（図２中紙面手前方向）を「上」、図１中下方向（図２中紙面奥方向）を「下」とする。
【００１３】
第１の電力変換装置１００は、冷媒の供給口及び排出口の両方を装置の前側に配置したものである。図１及び図２に示すように、第１の電力変換装置１００は、電子部品が収容される２つの収容室Ｓ１，Ｓ２を有する略直方体形状の筐体１１０を有している。筐体１１０は、ダイカスト工法などの鋳造法により一体成形されており、収容室Ｓ１と収容室Ｓ２を隔壁１１２によって隔てた構造となっている。隔壁１１２の内部には、後述する中子１０によって、冷媒を循環させる流路１１１が形成されている。隔壁１１２の上面１１２ａ及び下面１１２ｂには、電子部品が搭載される。この例では、上面１１２ａにＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジタ）等の半導体素子で構成された複数のスイッチング素子を有するパワーモジュール１０１が２つ搭載されている。パワーモジュール１０１は、複数のスイッチング素子の導通と遮断とをそれぞれ適宜の順序で繰り返すことにより、直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して出力する。また、下面１１２ｂには、図示しないその他の電子部品（例えば電源基板や制御基板等）が搭載されている。
【００１４】
なお、この例では筐体１１０が２つの収容室を有するようにしたが、収容室は１つでもよい。また、パワーモジュール１０１を２つ搭載するようにしたが、個数を限定するものではなく、１つでもよいし、３つ以上搭載してもよい。なお、隔壁１１２の上面１１２ａ及び下面１１２ｂが、特許請求の範囲に記載の第１の面の一例に相当する。
【００１５】
筐体１１０は、隔壁１１２の上面１１２ａ及び下面１１２ｂの周囲を取り囲む側面１１４〜１１７を備えている。側面１１４〜１１７はそれぞれ、筐体１１０の前側、右側、後側、左側の側面を構成する。なお、側面１１４〜１１７が、特許請求の範囲に記載の第２の面の一例に相当する。これら側面１１４〜１１７には、流路１１１に連通する複数の開口部１１８が設けられている。この例では、開口部１１８は、各側面１１４〜１１７に対し３つずつ設けられており、それぞれ各側面１１４〜１１７の中央部及びその両側に配置されている。各開口部１１８は、各側面１１４〜１１７より突出して設けられている。
【００１６】
第１の電力変換装置１００では、複数の開口部１１８のうち、前側の側面１１４の左側に設けた開口部１１８が冷媒の供給口に対応しており、この開口部１１８に供給管１０２が接続されている。また、前側の側面１１４の右側に設けた開口部１１８が冷媒の排出口に対応しており、この開口部１１８に排出管１０３が接続されている。この例では、供給管１０２の圧入部１０２ａ及び排出管１０３の圧入部１０３ａが開口部１１８に圧入されることで、供給管１０２及び排出管１０３が開口部１１８にそれぞれ固定されている。また、複数の開口部１１８のうち、上記供給口及び排出口に対応する開口部以外には、開口部１１８を塞ぐ閉塞部材１２０が設けられている。この例では、閉塞部材１２０は各開口部１１８に圧入されて固定されている。
【００１７】
なお、供給管１０２及び排出管１０３、閉塞部材１２０の開口部１１８に対する固定方法は、圧入に限らない。例えば、各開口部１１８にめねじを形成すると共に、供給管１０２及び排出管１０３の圧入部１０２ａ，１０３ａ及び閉塞部材１２０におねじを形成し、ねじ作用により締結してもよい。
【００１８】
複数の開口部１１８のうち、前側の側面１１４の中央部に設けた開口部１１８の上側には突起１１９が設けられている。突起１１９は、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を識別するための識別部として機能する。この例では、突起１１９が設けられた側の側面１１４が前側となり、突起１１９の突出方向が上側となるように定められている。この突起１１９によって筐体１１０の前後左右上下の方向が決まることから、突起１１９に係る開口部１１８を基準位置として、当該開口部１１８からの相対位置関係から供給口及び排出口に対応する開口部１１８が特定される。
【００１９】
なお、識別部の態様は上記突起に限らず、例えば凹みを設けてもよいし、開口部１１８の突出形状を変更する（例えば角柱状に突出させる）等でもよい。また、識別部の配置や数は上記に限定されず、例えば２種類の識別部を供給口及び排出口に対応する開口部１１８にそれぞれ設けてもよい。
【００２０】
流路１１１は、隔壁１１２の内部に形成されており、図２に示すように、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を端部とする略Ｕ字状（図２では逆Ｕ字状）の流路となっている。すなわち、前方左側の供給管１０２より供給された冷媒は、隔壁１１２内の左側を後方に向かって流れ、後方を左側より右側に向かって流れ、右側で前方に向かって流れ、前方右側の排出管１０３より排出される。このようにして冷媒が隔壁１１２の全体に亘って循環し、上面１１２ａ及び下面１１２ｂに搭載されたパワーモジュール１０１を含む電子部品が冷却される。
【００２１】
流路１１１の内部には、冷媒の流れを整流する複数（この例では４つ）の整流板１１３が、流れ方向に沿って互いに略平行となるように設けられている。これらの整流板１１３により冷媒を整流できると共に、流路１１１内の放熱面を増大させることができるので、冷却効率を向上できる。なお、整流板１１３は、流路１１１の上側の内壁と下側の内壁との間を隙間無く接続する部材であってもよいし、上側の内壁に設けた上板部と下側の内壁に設けた下板部とが分離され、上側の内壁と下側の内壁との間に隙間のある部材であってもよい。また、整流板１１３を、冷媒の流れ方向の所定位置（例えば隔壁１１２内の後方中央部）で分断した形状としてもよい。
【００２２】
なお、第１の電力変換装置１００では、流路１１１の構造上、冷却効率や圧力損失等を考慮すると、冷媒の供給口及び排出口の配置を図２に示す配置とするのが最も好ましいが、これに限定される訳ではない。例えば、供給口を左側の側面１１７の前側に設けた開口部１１８に変更したり、排出口を右側の側面１１５の前側に設けた開口部１１８に変更する等、冷却効率の低下や圧力損失の増加等を許容できる範囲内において、供給口及び排出口の配置を変更することが可能である。
【００２３】
上記構成である第１の電力変換装置１００のうち、筐体１１０と、上面１１２ａ及び下面１１２ｂと、側面１１４〜１１７と、開口部１１８と、閉塞部材１２０とが、特許請求の範囲に記載の電子部品冷却ユニットの一例に相当する。
【００２４】
次に、図３を用いて、第１の電力変換装置１００が備える筐体１１０を製造する際に用いられる主型５０及び中子１０の構成について説明する。なお、図３において、図３中左下方向を「前」、図３中右上方向を「後」、図３中左上方向を「左」、図３中右下方向を「右」、図３中上方向を「上」、図３中下方向を「下」とする。これらの方向は、前述の図１及び図２に示す電力変換装置１００の各方向に対応している。
【００２５】
主型５０は、ダイカスト工法などの鋳造法で筐体１１０を一体成形する際に用いる金型であり、２つの主型５０Ａ，５０Ｂで構成されている。各主型５０Ａ，５０Ｂには、溶融金属が圧入される空間（キャビティ）となる凹部５１，５２がそれぞれ設けられている。凹部５１には、収容室Ｓ１を形成するためのテーブル状の突出部５３が設けられており、凹部５２には、収容室Ｓ２を形成するためのテーブル状の突出部５４が設けられている。また、凹部５１，５２には、筐体１１０の開口部１１８に対応する位置に開口部用凹部５５がそれぞれ設けられている。各開口部用凹部５５には、中子１０を支持するために、開口部用凹部５５より小径の支持用凹部５６がそれぞれ設けられている。
【００２６】
上側の主型５０Ａには、溶融金属を注入するための複数（この例では４つ）の湯口５７が設けられており、各湯口５７は湯道５８を介して凹部５１にそれぞれ連通している。また、主型５０Ａの前側中央部の開口部用凹部５５には、突起１１９を形成するための突起用凹部５９が上側に設けられている。
【００２７】
中子１０は、流路１１１に対応するように略Ｕ字状に形成されている。中子１０の前後左右の各側には、円柱状の保持部１１が３本ずつ突出して設けられている。これらの保持部１１が、主型５０Ａ，５０Ｂに設けられた支持用凹部５６にそれぞれ嵌合されることで中子１０が保持され、溶融金属の圧入時の中子１０の位置ずれを防止できる。また、中子１０には、整流板１１３を形成するための溝１２が形成されている。この溝１２の形状は、形成しようとする整流板１１３の形状に応じて適宜変更される。例えば、前述したように整流板１１３が流路１１１の上側の内壁と下側の内壁との間を隙間無く接続する部材である場合には、溝１２は中子１０を上下方向に貫通して設けられ、整流板１１３が上側の内壁に設けた上板部と下側の内壁に設けた下板部とが分離された部材である場合には、溝１２は中子１０の上面及び下面に設けた凹部となる。
【００２８】
なお、中子１０は、所定の接合剤を用いて砂を接合して形成された、自己崩壊性の部材である。接合剤は、溶融金属の圧入により高温になると徐々に溶解するようになっており、その結果、中子１０は溶融金属が固まった後に自己崩壊する。こうして砂状となった中子１０は、形成された筐体１１０の開口部１１８より排出することが可能である。なお、砂を接合させて中子１０を形成する結果、筐体１１０の流路１１１の全ての内壁には微細な凹凸が形成される。これにより、流路１１１内の放熱面をさらに増大させることができるので、冷却効率をさらに向上できる。
【００２９】
＜第２の電力変換装置（供給口及び排出口を前後に配置する場合）＞
次に、図４及び図５を用いて、第２の電力変換装置２００の全体構成について説明する。なお、図４及び図５における方向は、前述の図１及び図２と同様である。
【００３０】
第２の電力変換装置２００は、冷媒の供給口及び排出口を装置の前後に配置したものである。図４及び図５に示すように、第２の電力変換装置２００は、筐体２１０を有している。筐体２１０が前述の筐体１１０と異なる点は、排出口に対応する開口部２１８の位置と、流路２１１の形状である。すなわち、第２の電力変換装置２００では、第１の電力変換装置１００と同様に、複数の開口部２１８のうち、前側の側面２１４の左側に設けた開口部２１８が冷媒の供給口に対応しており、この開口部２１８に供給管２０２が接続されている。一方、後側の側面２１６の右側に設けた開口部２１８が冷媒の排出口に対応しており、この開口部２１８に排出管２０３が接続されている。
【００３１】
なお、前側の側面２１４の中央部に設けた開口部２１８の突起２１９によって筐体２１０の前後左右上下の方向が決まり、突起２１９に係る開口部２１８を基準位置として、当該開口部２１８からの相対位置関係から供給口及び排出口に対応する開口部２１８が特定される点は、前述と同様である。
【００３２】
流路２１１は、図５に示すように、供給口及び排出口に対応する開口部２１８を端部とする略Ｓ字状（図５では逆Ｓ字状）の流路となっている。すなわち、前方左側の供給管２０２より供給された冷媒は、隔壁２１２内の左側を後方に向かって流れ、折り返して左右方向中央部を前方に向かって流れ、再度折り返して右側を後方に向かって流れ、後方右側の排出管２０３より排出される。このようにして冷媒が隔壁２１２の全体に亘って循環し、上面２１２ａ及び下面２１２ｂに搭載されたパワーモジュール２０１を含む電子部品が冷却される。
【００３３】
流路２１１の内部には、複数（この例では４つ）の整流板２１３が、流れ方向に沿って互いに略平行となるように設けられている。この例では、整流板２１３は、冷媒の流れ方向の略中央位置（隔壁２１２の略中央部）で分断された形状となっている。なお、分断箇所を複数にしてもよいし、前述の整流板１１３と同様に、途中で分断しない形状としてもよい。上記以外の構成は、前述の第１の電力変換装置１００と同様であるので説明を省略する。
【００３４】
なお、第２の電力変換装置１００では、流路２１１の構造上、冷却効率や圧力損失等を考慮すると、冷媒の供給口及び排出口の配置を図５に示す配置とするのが最も好ましいが、これに限定される訳ではない。例えば、供給口を左側の側面２１７の前側に設けた開口部２１８に変更したり、排出口を右側の側面２１５の後側に設けた開口部２１８に変更する等、冷却効率の低下や圧力損失の増加等を許容できる範囲内において、供給口及び排出口の配置を変更することが可能である。
【００３５】
以上において、隔壁２１２の上面２１２ａ及び下面２１２ｂが、特許請求の範囲に記載の第１の面の一例に相当し、側面２１４〜２１７が、第２の面の一例に相当する。また、第２の電力変換装置２００のうち、筐体２１０と、上面２１２ａ及び下面２１２ｂと、側面２１４〜２１７と、開口部２１８と、閉塞部材２２０とが、特許請求の範囲に記載の電子部品冷却ユニットの一例に相当する。
【００３６】
次に、図６を用いて、第２の電力変換装置２００が備える筐体２１０を製造する際に用いられる主型５０及び中子２０の構成について説明する。なお、図６において、図６中左下方向を「前」、図６中右上方向を「後」、図６中左上方向を「左」、図６中右下方向を「右」、図６中上方向を「上」、図６中下方向を「下」とする。これらの方向は、前述の図４及び図５に示す電力変換装置２００の各方向に対応している。
【００３７】
主型５０は、第１の電力変換装置１００の筐体１１０の製造に用いたものと同じであるので説明を省略する。中子２０は、流路２１１に対応するように略Ｓ字状に形成されている。中子２０の前後左右の各側には、円柱状の保持部２１が３本ずつ突出して設けられている。これらの保持部２１が、主型５０Ａ，５０Ｂに設けられた支持用凹部５６にそれぞれ嵌合されることで中子２０が保持され、溶融金属の圧入時の中子２０の位置ずれを防止できる。また、中子２０には、整流板２１３を形成するための溝２２が形成されている。この溝２２の形状は、形成しようとする整流板２１３の形状に応じて適宜変更される。
【００３８】
＜第３の電力変換装置（供給口及び排出口を左右に配置する場合）＞
次に、図７及び図８を用いて、第３の電力変換装置３００の全体構成について説明する。なお、図７及び図８における方向は、前述の図１及び図２等と同様である。
【００３９】
第３の電力変換装置３００は、冷媒の供給口及び排出口を装置の左右に配置したものである。図７及び図８に示すように、第３の電力変換装置３００は、筐体３１０を有している。筐体３１０が前述の筐体１１０，２１０と異なる点は、供給口及び排出口に対応する開口部３１８の位置と、流路３１１の形状である。すなわち、第３の電力変換装置３００では、複数の開口部３１８のうち、右側の側面３１５の前側に設けた開口部３１８が冷媒の供給口に対応しており、この開口部３１８に供給管３０２が接続されている。一方、左側の側面３１７の後側に設けた開口部３１８が冷媒の排出口に対応しており、この開口部３１８に排出管３０３が接続されている。
【００４０】
なお、前側の側面３１４の中央部に設けた開口部３１８の突起３１９によって筐体３１０の前後左右上下の方向が決まり、突起３１９に係る開口部３１８を基準位置として、当該開口部３１８からの相対位置関係から供給口及び排出口に対応する開口部３１８が特定される点は、前述と同様である。
【００４１】
流路３１１は、図８に示すように、供給口及び排出口に対応する開口部３１８を端部とする略Ｓ字状（図８では逆Ｓ字状）の流路となっている。すなわち、右側前方の供給管３０２より供給された冷媒は、隔壁３１２内の前方を左側に向かって流れ、折り返して前後方向中央部を右側に向かって流れ、再度折り返して後方を左側に向かって流れ、左側後方の排出管３０３より排出される。このようにして冷媒が隔壁３１２の全体に亘って循環し、上面３１２ａ及び下面３１２ｂに搭載されたパワーモジュール３０１を含む電子部品が冷却される。
【００４２】
流路３１１の内部には、複数（この例では３つ）の整流板３１３が、流れ方向に沿って互いに略平行となるように設けられている。この例では、整流板３１３は、冷媒の流れ方向の複数位置（この例では４箇所）で分断された形状となっている。なお、分断位置や数を変更してもよいし、途中で分断しない形状としてもよい。上記以外の構成は、前述の第１及び第２の電力変換装置１００，２００と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
なお、第３の電力変換装置３００では、流路３１１の構造上、冷却効率や圧力損失等を考慮すると、冷媒の供給口及び排出口の配置を図８に示す配置とするのが最も好ましいが、これに限定される訳ではない。例えば、供給口を前側の側面３１４の右側に設けた開口部３１８に変更したり、排出口を後側の側面３１６の左側に設けた開口部３１８に変更する等、冷却効率の低下や圧力損失の増加等を許容できる範囲内において、供給口及び排出口の配置を変更することが可能である。
【００４４】
以上において、隔壁３１２の上面３１２ａ及び下面３１２ｂが、特許請求の範囲に記載の第１の面の一例に相当し、側面３１４〜３１７が、第２の面の一例に相当する。また、第３の電力変換装置３００のうち、筐体３１０と、上面３１２ａ及び下面３１２ｂと、側面３１４〜３１７と、開口部３１８と、閉塞部材３２０とが、特許請求の範囲に記載の電子部品冷却ユニットの一例に相当する。
【００４５】
次に、図９を用いて、第３の電力変換装置３００が備える筐体３１０を製造する際に用いられる主型５０及び中子３０の構成について説明する。なお、図９において、図９中左下方向を「前」、図９中右上方向を「後」、図９中左上方向を「左」、図９中右下方向を「右」、図９中上方向を「上」、図９中下方向を「下」とする。これらの方向は、前述の図７及び図８に示す電力変換装置３００の各方向に対応している。
【００４６】
主型５０は、第１及び第２の電力変換装置１００，２００の筐体１１０，２１０の製造に用いたものと同じであるので説明を省略する。中子３０は、流路３１１に対応するように略Ｓ字状に形成されている。中子３０の前後左右の各側には、円柱状の保持部３１が３本ずつ突出して設けられている。これらの保持部３１が、主型５０Ａ，５０Ｂに設けられた支持用凹部５６にそれぞれ嵌合されることで中子３０が保持され、溶融金属の圧入時の中子３０の位置ずれを防止できる。また、中子３０には、整流板３１３を形成するための溝３２が形成されている。この溝３２の形状は、形成しようとする整流板３１３の形状に応じて適宜変更される。
【００４７】
＜実施形態による効果＞
以上説明した電力変換装置１００によれば、側面１１４〜１１７に複数の開口部１１８を有するので、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を選択して供給管１０２及び排出管１０３を接続し、それ以外の開口部１１８に閉塞部材１２０を設けることで、冷媒の供給口及び排出口の配置を容易に変更することができる。したがって、電力変換装置１００の使用環境や設置状況等により個々に異なる供給口及び排出口の配置のニーズに、柔軟に対応することができる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００４８】
また、本実施形態では特に、主型５０を変更することなく、中子（上記の例では中子１０，２０，３０）のみを変更することで、要求される供給口及び排出口の配置に最適な冷媒流路（上記の例では流路１１１，２１１，３１１）を有する電力変換装置（上記の例では電力変換装置１００，２００，３００）を製造することができる。したがって、供給口及び排出口の配置のニーズに応じて主型を変更する必要がある場合に比べ、多額のコスト及び製作期間を要することなくニーズに対応することができる。
【００４９】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の筐体１１０が一体成形されている。このような構成とすることで、例えば複数の筐体部材を接合してその接合面に流路を形成するような構成に比べ、次のような優位な効果を奏する。すなわち、上記複数の筐体部材を接合する構成では、接合面からの漏水を防止するために、接合面の面積を広くしたり、固定ボルトの数を増やして筐体部材を強固に接合する等が必要となり、装置の小型化及び軽量化を図ることが困難である。また、複数の固定ボルトやシール部材等が必要となるため、部品点数が増え、コストが高くなると共に工数も増大する。これに対し、本実施形態によれば、筐体１１０が１つの部材であるため、漏水を防止することが容易となり、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。また、固定ボルトやシール部材等も不要となるため、部品点数が減り、コストを低くできると共に工数も削減できる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５０】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の開口部１１８を各側面１１４〜１１７より突出して設けることにより、開口部１１８への供給管１０２及び排出管１０３の接続作業性を向上できる。また、本実施形態では供給管１０２及び排出管１０３を開口部１１８に圧入して接続するので、開口部１１８を突出形状とすることでその圧入代を確保することが可能となり、強固に固定できる効果もある。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５１】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の複数の開口部１１８の１つに、供給口及び排出口に対応する開口部１１８を識別するための突起１１９を設ける。この突起部１１９を設けることにより、供給管１０２及び排出管１０３を対応する開口部１１８に正しく接続することができる。その結果、誤接続による冷却効率の低下や圧力損失の増加等を防止できる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５２】
また、本実施形態では特に、電力変換装置１００の側面１１４〜１１７の各面に対し、開口部１１８を３つずつ設ける。これにより、各面において中央部、その一方側及び他方側の３箇所に開口部１１８を配置することが可能となるので、供給口及び排出口の配置のニーズに細かく対応することができる。電力変換装置２００，３００についても同様の効果を得る。
【００５３】
＜変形例＞
なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００５４】
例えば電力変換装置１００では、開口部１１８を側面１１４〜１１７の各面に対し３つずつ（計１２箇所）設けるようにしたが、開口部１１８の数はこれに限定されない。開口部１１８の数をさらに増やすことで、供給口及び排出口の配置の自由度が増大し、ニーズにさらに細かく対応することが可能となる。一方、開口部１１８の数はさらに少なくてもよい。開口部１１８の全数が少なくとも３以上であれば、供給口及び排出口のいずれかを別の開口部１１８に変更することが可能となるので、供給口及び排出口の配置を容易に変更できるという主要な効果については得ることができる。なお、開口部１１８の数を側面１１４〜１１７の各面で異ならせてもよい。電力変換装置２００，３００についても同様である。
【００５５】
また、例えば電力変換装置１００では、開口部１１８を各側面１１４〜１１７より突出して設けるようにしたが、必ずしも突出させる必要はない。例えば筐体１１０の各側面１１４〜１１７に供給管１０２及び排出管１０３の圧入代を確保できるだけの厚みがある場合には、開口部１１８を突出形状としなくても強固に固定できる。電力変換装置２００，３００についても同様である。
【００５６】
また、例えば電力変換装置１００では、筐体１１０をダイカスト工法などの鋳造法により一体成形するようにしたが、必ずしも一体成形とする必要はない。例えば筐体１１０を、複数の筐体部材を接合してその接合面に流路１１１を形成する構成とした場合でも、側面１１４〜１１７に複数の開口部１１８を有することにより、供給口及び排出口の配置を容易に変更できるという主要な効果については得ることができる。電力変換装置２００，３００についても同様である。
【００５７】
また以上では、電子部品冷却ユニットを電力変換装置に適用した場合を一例として説明したが、発熱する電子部品を有する装置であれば多種多様な装置に適用することができる。
【００５８】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１００ 第１の電力変換装置
１０１ パワーモジュール（電子部品）
１１０ 筐体
１１１ 流路
１１２ａ 上面（第１の面）
１１２ｂ 下面（第１の面）
１１４〜１１７ 側面（第２の面）
１１８ 開口部
１１９ 突起（識別部）
１２０ 閉塞部材
２００ 第２の電力変換装置
２０１ パワーモジュール（電子部品）
２１０ 筐体
２１１ 流路
２１２ａ 上面（第１の面）
２１２ｂ 下面（第１の面）
２１４〜２１７ 側面（第２の面）
２１８ 開口部
２１９ 突起（識別部）
２２０ 閉塞部材
３００ 第３の電力変換装置
３０１ パワーモジュール（電子部品）
３１０ 筐体
３１１ 流路
３１２ａ 上面（第１の面）
３１２ｂ 下面（第１の面）
３１４〜３１７ 側面（第２の面）
３１８ 開口部
３１９ 突起（識別部）
３２０ 閉塞部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、
前記筐体に備えられ、電子部品が搭載される少なくとも１つの第１の面と、
前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、
前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、
前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する
ことを特徴とする電子部品冷却ユニット。
【請求項２】
前記筐体は、一体成形されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項３】
前記開口部は、
前記第２の面より突出して設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項４】
前記複数の開口部の少なくとも１つは、
前記供給口及び前記排出口に対応する前記開口部を識別するための識別部を有している
ことを特徴とする請求項３に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項５】
前記第２の面は、複数の面で構成され、
前記開口部は、前記第２の面の各面に対し少なくとも３つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項６】
交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置であって、
冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、
前記筐体に備えられた少なくとも１つの第１の面に搭載された電子部品と、
前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、
前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、
前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１】
冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、
前記筐体に備えられ、電子部品が搭載される少なくとも１つの第１の面と、
前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、
前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、
前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する
ことを特徴とする電子部品冷却ユニット。
【請求項２】
前記筐体は、一体成形されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項３】
前記開口部は、
前記第２の面より突出して設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項４】
前記複数の開口部の少なくとも１つは、
前記供給口及び前記排出口に対応する前記開口部を識別するための識別部を有している
ことを特徴とする請求項３に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項５】
前記第２の面は、複数の面で構成され、
前記開口部は、前記第２の面の各面に対し少なくとも３つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子部品冷却ユニット。
【請求項６】
交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置であって、
冷媒を循環させる流路が内部に形成された筐体と、
前記筐体に備えられた少なくとも１つの第１の面に搭載された電子部品と、
前記筐体に備えられ、前記第１の面の周囲を取り囲む第２の面と、
前記第２の面に設けられ、前記流路に連通する複数の開口部と、
前記複数の開口部のうち、前記冷媒の供給口及び排出口に対応する開口部以外を塞ぐ閉塞部材と、を有する
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５１３１１（Ｐ２０１３−５１３１１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８５２４（Ｐ２０１１−１８８５２４）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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