(57)【要約】【課題】ドレーン通路に逆流防止対策を講じた電力変換装置を提供することを課題とする。【解決手段】図１（ａ）に示すように、ドレーン通路３０は、開口から略鉛直に下へ延びる縦通路３１と、この縦通路３１の下端を始点にしてミドルケース１３の中央１３Ｍから離れる方向へ略水平に延びる第１横通路３２と、この第１横通路３２の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第１排出路３３とを有している。図１（ｃ）に示すように、第１横通路３２から第２横通路３６が分岐している。第１横通路３２に侵入した水は、縦通路３１に向かうが、第２横通路３６を介して排出される。結果、第１横通路３２に侵入した水が、縦通路３１を逆流する心配はない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を制御するパワーモジュールと、このパワーモジュールの底面に接触するように配置され前記パワーモジュールを冷却する冷却器と、この冷却器の下に配置されるケースとを備え、
前記冷却器に、冷媒を導入する又は排出する冷媒口が設けられ、前記ケースに、前記冷媒を流す冷媒通路が設けられており、
前記冷媒口と前記冷媒通路との接続部位に、前記冷媒が外部へ漏れることを防止する第１シール部材が設けられると共にこの第１シール部材を囲うように第２シール部材が設けられ、
前記ケースに、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間で一端が開口し、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間に溜まった冷媒を外部へ排出するドレーン通路が設けられている電力変換装置において、
このドレーン通路は、前記開口から略鉛直に下へ延びる縦通路と、この縦通路の下端を始点にして前記ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びる第１横通路と、この第１横通路の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第１排出路と、前記第１横通路から分岐して前記ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びる又は前記縦通路の下端を始点にして前記ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びる第２横通路と、この第２横通路の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第２排出路とを備えていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を制御するパワーモジュールと、このパワーモジュールの底面に接触するように配置される冷却器と、この冷却器の下に配置されるケースとを備えている電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、電力を制御するパワーモジュールを主要素とする。パワーモジュールは、内蔵するチップが発熱するため、冷却器を必要とする。水などの冷媒を熱媒体とする冷却器が広く普及している。
【０００３】
冷媒を使用する場合、電力変換装置から冷媒が外部に漏れることは避けなければならない。そこで、冷媒の漏れ対策を講じた電力変換装置が、各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図３（ｃ））参照）。
【０００４】
特許文献１の図３（ｃ）に示されるように、冷却器（４０）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）にクーラント流路（４６）が設けられ、クーラント流路（４６）に冷媒が流される。冷却器（４０）の下に配置されるミドル底壁（３０）に下へ延びるクーラント排出孔（３２）が設けられ、暖まった冷媒はクーラント排出孔（３２）を介して排出される。
【０００５】
このときに、冷媒が漏れて電力変換装置内に溜まらないように、冷却器（４０）とミドル底壁（３０）との間に、クーラント排出孔（３２）を囲うように内シール部（６１）が配置される。内シール部（６１）がシール性能を喪失した場合に備え、内シール部（６１）を囲うように外シール部（６２）が配置される。加えて、内シール部（６１）と外シール部（６２）との間からドレーン孔（３５）が下に延びている。
【０００６】
内シール部（６１）から漏れて、内シール部（６１）と外シール部（６２）との間に溜まった冷媒は、ドレーン孔（３５）を介して外部へ排出される。よって、万一、内シール部（６１）が破損しても、冷媒は排出され、電力変換装置内に溜まることはない。
【０００７】
このような構造の電力変換装置は、いわゆるハイブリッド車やＥＶ（電気自動車）に搭載される。車両は、水溜まりがある路面を走行することがある。
ドレーン孔（３５）が下へ延びて下方へ開口しているため、車体下から被水した場合に、被水がドレーン孔（３５）を逆流（上昇）し、電力変換装置内に侵入することが懸念される。電力変換装置内には水に弱い電子部品が内蔵されているため、対策が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−６７０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ドレーン通路に逆流防止対策を講じた電力変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、電力を制御するパワーモジュールと、このパワーモジュールの底面に接触するように配置され前記パワーモジュールを冷却する冷却器と、この冷却器の下に配置されるケースとを備え、
前記冷却器に、冷媒を導入する又は排出する冷媒口が設けられ、前記ケースに、前記冷媒を流す冷媒通路が設けられており、
前記冷媒口と前記冷媒通路との接続部位に、前記冷媒が外部へ漏れることを防止する第１シール部材が設けられると共にこの第１シール部材を囲うように第２シール部材が設けられ、
前記ケースに、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間で一端が開口し、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間に溜まった冷媒を外部へ排出するドレーン通路が設けられている電力変換装置において、
このドレーン通路は、前記開口から略鉛直に下へ延びる縦通路と、この縦通路の下端を始点にして前記ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びる第１横通路と、この第１横通路の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第１排出路と、前記第１横通路から分岐して前記ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びる又は前記縦通路の下端を始点にして前記ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びる第２横通路と、この第２横通路の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第２排出路とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、従来のドレーン通路を構成する縦通路及び第１横通路に、別途第２横通路を付設した。
第１横通路の出口と第２横通路の出口は位置的に異なるため、同時に被水する心配はない。
よって、第１横通路に侵入した水は、縦通路を逆流する前に、第２横通路から排出される。同様に、第２横通路に侵入した水は、縦通路を逆流する前に、第１横通路から排出される。
【００１２】
また、縦通路と第１横通路と第１排出路とは、クランク状に折れ曲がっている。いわゆる、ラビリンス（迷路）構造になっている。そのため、浸水は進みにくくなり、被水の影響を軽減することができる。第２横通路と第２排出路についても同様である。
【００１３】
また、第１・第２横通路が、ケースの中央から離れる方向へ略水平に延びるため、縦通路の下方に、周辺機器を置くスペースが確保できる。結果、収納スペースの有効利用が図れると共に、電力変換装置の小型化が可能となる。
【００１４】
また、逆流防止対策は、既存のケースに、第２横通路及び第２排出路を設けるだけで済むため、対策コストが僅かで済み、電力変換装置の製造コストアップを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電力変換装置の構成を説明する図であり、（ａ）電力変換装置の要部断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。
【図２】変更例を説明する図であり、（ａ）は第１変更例を説明する電力変換装置の要部断面図、（ｂ）は第２変更例を説明する電力変換装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１（ａ）に示すように、電力変換装置１０は、電力を制御するパワーモジュール１１と、このパワーモジュール１１の底面に接触するように配置されパワーモジュール１１を冷却する冷却器１２と、この冷却器１２の下に配置されるケースとしてのミドルケース１３と、このミドルケース１３に下から取付けられるロアケース１４と、パワーモジュール１１及び冷却器１２を覆うようにしてミドルケース１３に上から取付けられるカバー１５とを備えている。
【００１８】
冷却器１２は、アルミニウム合金など熱伝導率の高い材料で形成された平たいボックスであり、冷媒を導入する又は排出する冷媒口１７を有する。冷媒は水の他、クーラントと称する液体であればよく、種類は問わない。
ミドルケース１３は、冷媒口１７に繋がって冷媒を流す冷媒通路１８を有する。この例では、冷媒通路１８の一端（冷媒口１７から遠い方の端部）に冷媒管１９が取付けられている。
【００１９】
冷媒口１７と冷媒通路１８との接続部位で且つ冷却器１２とミドルケース１３との接合面に、冷媒が外部へ漏れることを防止する第１シール部材２１が設けられると共にこの第１シール部材２１を囲うように第２シール部材２２が設けられている。第１・第２シール部材２１、２２はＯリングが好適であるが、その他のパッキン、ガスケットであっても良く、形状や材質は任意である。
【００２０】
ミドルケース１３に、第１シール部材２１と第２シール部材２２との間で一端が開口し、第１シール部材２１と第２シール部材２２との間に溜まった冷媒を外部へ排出するドレーン通路３０が設けられている。
【００２１】
このドレーン通路３０は、上部開口から略鉛直に下へ延びる縦通路３１と、この縦通路３１の下端を始点にしてミドルケース１３の中央１３Ｍから離れる方向へ略水平に延びる第１横通路３２と、この第１横通路３２の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第１排出路３３とを有している。
好ましくは、ミドルケース１３とロアケース１４の間に、隙間状の第３横通路３４を形成し、この第３横通路３４に第１排出路３３の下端を臨ませる。
【００２２】
３５はボールプラグと呼ばれる鋼球である。ミドルケース１３に、ロングドリルで第１横通路３２を穿孔する。次に、第１横通路３２に鋼球３５を圧入することで、開口端を塞ぐ。これで、ミドルケース１３に第１横通路３２を容易に形成することができる。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、冷媒通路１８を第１シール部材２１が囲い、この第１シール部材２１を第２シール部材２２が囲い、第１シール部材２１と第２シール部材２２との間にドレーン通路３０を開口させる。
【００２４】
図１（ｃ）に示すように、第１横通路３２から分岐してミドルケース１３の中央１３Ｍから離れる方向へ略水平に延びる又は縦通路３１の下端を始点にしてミドルケース１３の中央１３Ｍから離れる方向へ略水平に延びる第２横通路３６と、この第２横通路３６の先端から略鉛直に下へ延びて外部へ開口する第２排出路３７とを更に備えている。第２横通路３６は、縦通路３１の下端から分岐させてもよい。
【００２５】
以上の構成からなるドレーン通路３０の作用を、次に説明する。
図１（ａ）において、第１シール部材２１が健全な場合には、冷媒は冷媒管１９、冷媒通路１８、冷媒口１７の順に流れて冷却器１２に導入される。又は、冷媒は、冷媒口１７、冷媒通路１８、冷媒管１９の順に流れて冷却器１２から排出される。このときには、冷媒が第１シール部材２１と第２シール部材２２の間に侵入することはない。
【００２６】
何らかの理由によって、第１シール部材２１のシール性能が低下すると、図１（ｂ）において、冷媒が第１シール部材２１と第２シール部材２２の間に侵入する。しかし、侵入した冷媒は、ドレーン通路３０により速やかに外部へ排出される。よって、図１（ａ）に示すパワーモジュール１１等へ冷媒が到達する心配はない。
【００２７】
次に、外部の水がドレーン通路３０に侵入（逆流）する場合を説明する。
外部の水は、図１（ａ）にて、第３横通路３４、第１排出路３３、第１横通路３２の順で流れ（逆流し）、縦通路３１の下部に到達する。
侵入した水は、図１（ｃ）にて、第２横通路３６、第２排出路３７の順で流れて外部へ排出される。
よって、浸水が縦通路３１を逆流する心配はない。
【００２８】
第２排出路３７に外部の水が侵入する場合も同様である。すなわち、図１（ｃ）に示すように、第１横通路３２の出口と第２横通路３６の出口は位置的に異なるため、同時に浸水する心配はない。よって、第１横通路３２（又は第２横通路３６）を逆流する冷媒は縦通路３１を逆流する前に、第２横通路３６（又は第１横通路３２）から排出される。
【００２９】
また、図１（ａ）に示すように、縦通路３１と第１横通路３２と第１排出路３３と第３横通路３４とは、クランク状に折れ曲がっている。いわゆる、ラビリンス（迷路）構造になっている。そのため、浸水は進みにくくなり、被水の影響を軽減することができる。第２横通路３６と第２排出路３７についても同様である。
【００３０】
また、第１・第２横通路３２、３６が、ミドルケース１３の中央１３Ｍから離れる方向へ略水平に延びるため、図１（ａ）に示すように縦通路３１の下方のスペース２４が確保でき、このスペース２４に、機器を置くことができる。結果、収納スペースの有効利用が図れると共に、電力変換装置の小型化が可能となる。
【００３１】
また、逆流防止対策は、図１（ｃ）に示すように、既存のミドルケース１３に、第２横通路３６及び第２排出路３７を設けるだけで済むため、対策コストが僅かで済み、電力変換装置１０の製造コストのアップを抑えることができる。
【００３２】
次に、変更例を図２（ａ）に基づいて説明する。
図２（ａ）に示すように、縦通路３１は、上部開口の孔経Ｄを大きく、下部開口の孔経ｄを小さくする。すなわち、孔経ｄより孔経Ｄが大きくなるようなテーパー通路にする。
【００３３】
孔経Ｄが大きいため、冷媒が縦通路３１に流入しやすくなり、冷媒の排出性を高めることができる。
また、孔経ｄが小さいため、浸水が縦通路３１に、より入りにくくなる。よって、浸水対策を強化することができる。
【００３４】
次に、さらなる変更例を図２（ｂ）に基づいて説明する。
図２（ｂ）に示すように、縦通路３１の下端を第１横通路３２よりも下へ延ばすことにより、縦通路３１の下端に下へ膨らむポケット部３８を設けてもよい。ポケット部３８は液溜まりとなり、浸水の際に縦通路３１への逆流を遅らせる役割を果たす。よって、浸水対策を強化することができる。
【００３５】
なお、ポケット部３８を設けることで、図１（ｃ）に示す第２横通路３６及び第２排出路３７を省くこともできる。ただし、第２横通路３６及び第２排出路３７を設けつつ、ポケット部３８を設けることにより、浸水対策をより一層強化することができる。
【００３６】
尚、実施例で述べた第３横通路３４は、省いてもよい。しかし、第３横通路３４を追加することで、ドレーン通路３０の逆流防止対策がより強化できるため、第３横通路３４を設けることが推奨される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、パワーモジュールと冷却器とを備える電力変換装置に好適である。
【符号の説明】
【００３８】
１０...電力変換装置、１１...パワーモジュール、１２...冷却器、１３...ケース（ミドルケース）、１３Ｍ...ケースの中央、１７...冷媒口、１８...冷媒通路、２１...第１シール部材、２２...第２シール部材、３０...ドレーン通路、３１...縦通路、３２...第１横通路、３３...第１排出路、３６...第２横通路、３７...第２排出路。
【図１】
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【図２】
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