(57)【要約】【課題】ガスケットのシール性能を向上するとともに、ガスケットの厚みの管理を容易にする技術を提供する。【解決手段】流路形成体とガスケットと伝熱封止部材と電子部品がその順序で配置されている。流路形成体は、伝熱封止部材の側の面に開口が形成されており、開口を伝熱封止部材で塞ぐと冷媒流路を形成する。開口２ｂは、コーナー部と直線部を交互につなげた輪郭を備えている。ガスケット３は、開口２ｂの輪郭の外側を延びている。ガスケット３は、その厚みが一様であり、直線部Ｓ１に屈曲部Ｂ１が形成されている。【選択図】図３
2018067691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも流路形成体とガスケットと伝熱封止部材と電子部品がその順序で配置されており、
前記流路形成体は、前記伝熱封止部材に対向する側の面に開口が形成されており、その開口を前記伝熱封止部材で塞ぐと冷媒流路を形成し、
前記開口は、コーナー部と直線部を交互につなげた輪郭を備えており、
前記ガスケットは、前記輪郭の外側を延びており、
前記伝熱封止部材は、前記ガスケットを押圧するとともに前記開口を塞ぐ内面と前記電子部品に対向する外面を有する板状部を備えており、
前記ガスケットは、その厚みが一様であり、前記直線部に沿って延びる範囲に屈曲部が形成されている、冷却機構を備えた電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電子部品を冷却する機構を備えた電子装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に冷却機構を備えた電子装置（電力変換装置）が開示されている。この電子装置では、半割したケースを組み立てて冷却器を形成する。すなわち、一対の半割ケースを対向させた状態で固定することによって、内部を冷媒が通過する冷却器を形成する。半割ケースの対向面には、冷媒通路に連通する開口が形成されており、相互に対向させて固定することで、閉じたケースを形成する。一対の半割ケース間の隙間から冷媒が漏れ出るのを防止するために、一対の半割ケースの間にガスケットを介在させる。ガスケットは開口の外側を延びている。この装置では、ガスケットの外側に位置する複数個所に、一対の半割ケースを貫通するボルトを設け、それらのボルトを締めつけることによって、一対の半割ケース間に配置されたガスケットを圧縮する。
【０００３】
特許文献１の技術では、ボルトに近い位置ではガスケットが強く圧縮されるのに対し、ボルトから遠い位置ではガスケットの圧縮力が不足し、ボルトから遠い位置で冷媒が漏れ出るという問題に対処する。そのために、ボルトに近い位置と遠い位置とでガスケットの厚みを変化させる。すなわち、ボルトに近い位置では薄く、遠い位置では厚いガスケットを用いる。これによって、ボルトから遠い位置でガスケットの圧縮力が不足する問題に対処する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３８６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書で開示する電子装置では、側面に開口が形成されている冷媒流路ケースの側面に伝熱封止板を対向させることによって、開口を塞ぐ。両者間の隙間から冷媒が漏れ出るのを防止するために、両者間にガスケットを配置する。電子部品の熱は、伝熱封止板を介して冷媒に伝熱する。冷媒流路ケースとガスケットと伝熱封止板と電子部品は、前記順序で積層されており、積層方向の両側から圧縮力が加えられる。
【０００６】
この場合も、ガスケットの圧縮力が一定にならない。ガスケットに作用する面圧は場所によって変化する。研究の結果、面圧に関して下記が判明した。
冷媒流路ケースの側面に形成されている開口の形状は円形でなく、コーナー部と直線部を交互につなげた輪郭を備えている。この場合、コーナー部では面圧が高くなり、直線部では面圧が低くなる。直線部内でも面圧は変化し、コーナー部から離れるにつれて面圧が低下する。すなわち直線部の中央位置で面圧が最も低下する。
【０００７】
面圧を一様化するために、特許文献１の技術を流用することが想定される。すなわち、面圧が低下する位置で厚くなっているガスケットの利用が想定される。しかしながら、場所によって厚みが変化するガスケットの寸法公差を管理しながらガスケットを量産するのは甚だ困難であり、面圧の一様化が不十分な場合が発生してしまう。
【０００８】
本明細書では、より確実に冷媒漏れを防止できる技術を開示する。
なお前記した冷媒流路ケースの両側面に開口が形成されている場合がある。この場合、冷媒流路ケースの両側面を伝熱封止板で塞ぐとケースとなるが、塞ぐ以前、すなわち、冷媒流路ケースが単体で存在する状態ではケースと言えない。そこで、本明細書では、前記した冷媒流路ケースを流路形成体という。また、伝熱封止板は、単なる板に限られず、開口を封止する板状部に冷却フィン等を付加したものでもよい。すなわち、単なる板でないことがある。そこで、本明細書では前記した伝熱封止板を伝熱封止部材という。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書が開示する冷却機構を備えた電子装置は、少なくとも流路形成体とガスケットと伝熱封止部材と電子部品を備えており、流路形成体とガスケットと伝熱封止部材と電子部品がその順序で配置されている。流路形成体は、伝熱封止部材に対向する側の面に開口が形成されており、その開口を伝熱封止部材で塞ぐと冷媒流路を形成する。開口は、コーナー部と直線部を交互につなげた輪郭を備えている。ガスケットは、開口の輪郭の外側を延びている。伝熱封止部材は、ガスケットを押圧するとともに開口を塞ぐ内面と、電子部品に対向する外面を有する板状部を備えている。ガスケットは、その厚みが一様であり、開口の直線部に沿って延びる範囲に屈曲部が形成されている。屈曲部は、ガスケットの直線部の一部を、前記輪郭の内側又は外側に向けてコーナー状に屈曲させた部位である。
【００１０】
この構成によれば、ガスケットの直線部内に屈曲部が形成されている。すなわち、直線部内にコーナー状の部位が形成されている。これにより、屈曲部における面圧が、ガスケットのコーナー部における面圧と同等程度に高められ、ガスケットのシール性能が向上する。また、ガスケットの厚みは一様であるので、公差管理が容易となる。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施例の冷却機構を備えた電子装置の斜視図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】第１実施例のガスケットの断面図である。
【図４】比較例と第１実施例の漏れ抵抗を比較するグラフである。
【図５】第２実施例のガスケットの断面図である。
【図６】第３実施例のガスケットの断面図である。
【図７】変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施例）
図面を参照して、第１実施例の冷却機構を備えた電子装置１０を説明する。図１は、電子装置１０の斜視図であり、図２は、図１のII−II線の断面図である。電子装置１０は、流路形成体２と、ガスケット３と、伝熱封止部材４と、絶縁板５と、電子部品６が、その順序で配置されている。なお、図１では、流路形成体２と伝熱封止部材４の間に挟まれているガスケット３が見えないので、図示を省略する。ガスケット３は、図２と図３に図示されている。電子部品６は、４個のボルト７により、流路形成体２に締結されている。電子部品６は、扁平な直方体の形状を有し、ボルト７は、その上面の四隅に配置されている。伝熱封止部材４と絶縁板５の間、並びに、絶縁板５と電子部品６の間には、グリス（図示省略）が塗布されている。なお、図中には、ＸＹＺ座標が示されており、以下では、ＸＹＺ座標を適宜に利用して、電子装置１０の構成を説明する。
【００１３】
流路形成体２は樹脂製の部材である。流路形成体２の伝熱封止部材４の側の面（即ち、Ｚ軸正方向に位置する上面）には、長方形の開口２ｂが設けられている。流路形成体２の内部には、Ｙ軸方向に延びる通路２ａが設けられている。開口２ｂは、通路２ａと連通している。
【００１４】
ガスケット３は、ゴム製の部材である。図２に示すように、ガスケット３は、流路形成体２と伝熱封止部材４の間に挟まれている。流路形成体２と伝熱封止部材４の間は、ガスケット３により封止されている。ガスケット３の厚みは、一様である。ガスケット３は、流路形成体２の上面に埋設されている。例えば、流路形成体２を射出成型により製造する際に、ガスケット３は、流路形成体２に埋め込まれる。なお、ガスケット３は、流路形成体２と分離して配置されてもよい。
【００１５】
伝熱封止部材４は、金属製の部材である。伝熱封止部材４は、流路形成体２の開口２ｂを塞ぐ内面４ａと、電子部品６と対向する外面４ｂを有する板状部４１を備える。伝熱封止部材４は、内面４ａに設けられているフィン４２も備える。フィン４２は、開口２ｂを通過して、流路形成体２内の通路２ａの内側まで延びている。
【００１６】
ボルト７は、電子部品６と共に伝熱封止部材４を、その締結力で流路形成体２に向かって押圧する。伝熱封止部材４の内面４ａは、ガスケット３を流路形成体２に向かって押圧する。これにより、ガスケット３は、伝熱封止部材４の内面４ａに密着する。
【００１７】
電子部品６は、半導体素子６１を樹脂でモールドした部品である。半導体素子６１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistorの略）等のトランジスタである。電子部品６の伝熱封止部材４の側の面（即ち、Ｚ軸負方向側の下面）には、放熱板６２が露出している。半導体素子６１は、放熱板６２に接続されている。なお、電子部品６は、他の電子素子、例えば、トランジスタ、コンデンサ等を樹脂でモールドした部品でもよい。
【００１８】
絶縁板５は、絶縁性の材料（例えば、セラミック）で製造された部材である。絶縁板５は、伝熱封止部材４と電子部品６の間に挟まれており、伝熱封止部材４と放熱板６２の間を絶縁する。
【００１９】
伝熱封止部材４の内面４ａが流路形成体２の開口２ｂを塞ぐと、当該内面４ａと通路２ａによりＹ軸方向に延びる冷媒流路が形成される。冷媒流路を通過する冷媒は、伝熱封止部材４のフィン４２に接触する。フィン４２には、半導体素子６１の熱が、放熱板６２と絶縁板５を介して、伝達する。当該熱は、フィン４２を介して、冷媒流路内の冷媒に伝達する。これにより、半導体素子６１が冷却される。
【００２０】
図３を参照して、ガスケット３について説明する。図３は、図２のIII−III線におけるガスケット３の断面図である。図３では、フィン４２の図示を省略する。図３では、流路形成体２の開口２ｂが仮想線で描かれており、流路形成体２の他の部分の図示を省略する。
【００２１】
図３に示すように、開口２ｂは、長方形である。別言すれば、開口２ｂは、コーナー部と直線部を交互につなげた輪郭を備える。ガスケット３は、開口２ｂの輪郭の外側を延びている。即ち、ガスケット３は、４箇所のコーナー部Ｃ１からＣ４と、一対の直線部Ｓ１、Ｓ３と、一対の直線部Ｓ２、Ｓ４と、を備える。直線部Ｓ１からＳ４は、開口２ｂの直線部に沿って延びる範囲である。一対の直線部Ｓ１、Ｓ３は、一対の直線部Ｓ２、Ｓ４より長い。直線部Ｓ１の中央には、屈曲部Ｂ１が形成されている。屈曲部Ｂ１は、直線部Ｓ１の中央を、ガスケット３の外側に向けて突出するようにコーナー状に屈曲させた部位である。屈曲部Ｂ１は、開口２ｂから離れるように突出している。屈曲部Ｂ１のコーナーは、円形である。なお、屈曲部Ｂ１のコーナーは、エッジ形状でもよい。直線部Ｓ３の中央にも、屈曲部Ｂ１と同様の屈曲部Ｂ２が形成されている。
【００２２】
発明者は、屈曲部Ｂ１、Ｂ２を有さないガスケットで実験を行った。この実験では、２枚の平板の間でガスケットを挟み、平板を均一に押圧し、ガスケットと平板の間に作用する面圧を測定する。この結果、ガスケットが平板に接している全領域のうち、コーナー部が接している領域の面圧が、直線部が接している領域の面圧より大きいことが判明した。この事実から、発明者は、コーナー部に面圧を増加させる性質があると推測した。
【００２３】
第１実施例の構成によれば、ガスケット３の直線部Ｓ１の中央には、屈曲部Ｂ１が形成されている。即ち、直線部Ｓ１にコーナー状の部位が形成される。これにより、屈曲部Ｂ１における面圧が、ガスケット３のコーナー部Ｃ１等における面圧と同等程度に高められ、ガスケット３のシール性能が向上する。
【００２４】
また、図３には、ボルト７が仮想線で描かれている。図３に示すように、屈曲部Ｂ１は、ボルト７とボルト７の間における中央に配置されている。即ち、屈曲部Ｂ１は、ボルト７から遠い位置に配置されている。直線部Ｓ１の中央における面圧は、ボルト７から近いコーナー部Ｃ１からＣ４における面圧と比較して低くなる。直線部Ｓ１の中央に屈曲部Ｂ１を形成することにより、当該中央の面圧が高められ、ガスケット３のシール性能が向上する。
【００２５】
図４を参照して、本実施例の効果を説明する。図４は、比較例と第１実施例の漏れ抵抗を比較するグラフである。比較例は、ガスケット３に代えて、屈曲部Ｂ１、Ｂ２を有さないガスケットを備える電子装置である。漏れ抵抗は、ガスケットの内側（即ち、冷媒流路）から外側に冷媒が漏れる際の圧力損失を示す。漏れ抵抗が高いほど、ガスケットのシール性能が高いことを示す。図４に示すように、第１実施例の電子装置１０の漏れ抵抗は、比較例の漏れ抵抗より高い。即ち、ガスケット３のシール性能は、比較例のガスケットと比較して向上している。
【００２６】
本実施例の他の効果を説明する。ガスケット３の厚みは一様である。このため、ガスケットの公差管理を容易にすることができる。
【００２７】
（第２実施例）
図５を参照して、第２実施例の電子装置１０を説明する。第２実施例の電子装置１０は、ガスケット３に代えてガスケット１３を備える点を除いて、第１実施例と同様である。以下では、ガスケット１３を説明する。図５は、図３と同様な、ガスケット１３の断面図である。
【００２８】
ガスケット１３の直線部Ｓ１の中央には、屈曲部Ｂ１１が形成されている。屈曲部Ｂ１１は、直線部Ｓ１の中央を、ガスケット１３の内側に突出するようにコーナー状に屈曲させた部位である。屈曲部Ｂ１１は、開口２ｂに近づくように突出している。直線部Ｓ３の中央にも、屈曲部Ｂ１１と同様の屈曲部Ｂ１２が形成されている。本実施例でも、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
（第３実施例）
図６を参照して、第３実施例の電子装置１０を説明する。第３実施例の電子装置１０は、ガスケット３に代えてガスケット２３を備える点を除いて、第１実施例と同様である。以下では、ガスケット２３を説明する。図６は、図３と同様な、ガスケット２３の断面図である。
【００３０】
ガスケット２３の直線部Ｓ１の中央には、複数個の屈曲部Ｂ２１、Ｂ２３が形成されている。屈曲部Ｂ２１は、第１実施例の屈曲部Ｂ１と同様に、開口２ｂから離れるように突出している。２個の屈曲部Ｂ２３は、屈曲部Ｂ２１を挟んだ両側に形成されている。屈曲部Ｂ２３は、第２実施例の屈曲部Ｂ１１と同様に、開口２ｂに近づくように突出している。即ち、直線部Ｓ１の中央には、複数個の屈曲部Ｂ２１、Ｂ２３により構成された波状部が形成されている。直線部Ｓ３の中央にも、複数個の屈曲部Ｂ２１、Ｂ２３と同様の複数個の屈曲部Ｂ２２、Ｂ２４が形成されている。本実施例でも、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。図７は、変形例の電子装置１００を示す図である。図７に示すように、流路形成体２０のＸ軸方向における両側に、ガスケット３と、伝熱封止部材４と、絶縁板５と、電子部品６とがその順序で配置されてもよい。本変形例では、流路形成体２のＸ軸方向における両面には、開口２ｂ、２ｃが設けられている。２個の伝熱封止部材４のそれぞれは、フィン４２を備える。一方の伝熱封止部材４のフィン４２は、開口２ｂを通過し、他方の伝熱封止部材４のフィン４２は、開口２ｃを通過する。各フィン４２は、流路形成体２の通路２ａの内側まで延びている。一般的に言えば、「電子装置」は、少なくとも流路形成体とガスケットと伝熱封止部材と電子部品がその順序で配置されていればよい。例えば、絶縁板８はあってもなくてもよい。
【００３２】
また、ボルト７は、電子部品６の四隅に配置されなくてもよい。例えば、Ｙ軸方向における両端の２点に配置されてもよい。また、ガスケット３は、ボルト７の締結力により押圧される代わりに、電子部品６と流路形成体２をＺ軸方向に圧縮する板バネにより押圧されてもよい。本変形例でも、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
屈曲部Ｂ１は、一対の直線部Ｓ２、Ｓ４に形成されてもよい。例えば、直線部Ｓ１からＳ４の全てに屈曲部が形成されてもよい。また、屈曲部は、ガスケットの直線部の中央に配置されなくてもよい。ガスケットの面圧が低い箇所に屈曲部を形成することにより、当該箇所の面圧を高めることができ、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３５】
２、２０：流路形成体
２ａ：通路
２ｂ、２ｃ：開口
３、１３、２３：ガスケット
４：伝熱封止部材
４ａ：内面
４ｂ：外面
５：絶縁板
６：電子部品
７：ボルト
１０、１００：電子装置
４１：板状部
４２：フィン
６１：半導体素子
６２：放熱板
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４：屈曲部
Ｃ１〜Ｃ４：コーナー部
Ｓ１〜Ｓ４：直線部
【図１】
2018067691.tif 000003
【図２】
2018067691.tif 000004
【図３】
2018067691.tif 000005
【図４】
2018067691.tif 000006
【図５】
2018067691.tif 000007
【図６】
2018067691.tif 000008
【図７】
2018067691.tif 000009