(57)【要約】【課題】電気部品の寸法ばらつきを吸収しつつ、高い冷却効果が得られる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は、電気部品１０、筐体２０及び流路形成部３０を備える。電気部品１０は、電力変換回路の少なくとも一部を構成している。筐体２０は、電気部品１０を収納するとともに、電気部品１０が固定されている。流路形成部３０は、冷媒が流通される冷媒流路３１を形成しているとともに、電気部品１０に熱的に接続されている。そして、流路形成部３０は筐体２０とは別部材からなるとともに、流路形成部３０と筐体２０との間には弾性変形可能なスペーサ４０が設けられている。【選択図】図１
2019033624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路の少なくとも一部を構成する電気部品（１０）と、
上記電気部品を収納するとともに、上記電気部品が固定されている筐体（２０）と、
冷媒が流通される冷媒流路（３１）を形成するとともに、上記電気部品に熱的に接続されている流路形成部（３０）と、
を備え、
上記流路形成部は上記筐体とは別部材からなるとともに、上記流路形成部と上記筐体との間には弾性変形可能なスペーサ（４０）が設けられている、電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記電気部品と上記流路形成部との間に放熱材（６０）が介在している、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記スペーサは、上記筐体と上記流路形成部との間をシールしている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記電気部品（１０）はコンデンサであって、コンデンサ素子（１１）と該コンデンサ素子に設けられた電極（１３）とを含んでおり、該電極には接合部材（１４）によってバスバ（５０）が接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
上記電気部品（１００）は電流センサであって、センサ素子（１０１）と該センサ素子が搭載された基板（１０２）とを含んでおり、上記センサ素子にはバスバ（５０）が接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置において、電力変換回路を構成するコンデンサなどの電気部品とこれを収納する筐体と備え、該筐体には、上記電気部品等を冷却する冷媒が流通する冷媒流路が該筐体と一体的に形成されたものがある。例えば、特許文献１に開示の電力変換装置では、電力変換回路を構成するコンデンサが筐体に一体的に形成された冷媒流路の外壁面に押し付けられて両者が密着された状態で筐体に固定されている。これにより、コンデンサの冷却を促進して、放熱性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２７２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示の構成では、上述の如く、コンデンサは筐体に一体的に形成された冷媒流路に押し付けられているため、コンデンサの寸法ばらつきが大きいと、冷媒流路の外壁面や筐体から大きな反力を受けてコンデンサに大きな応力が生じる。かかる応力の発生を抑制するために、コンデンサと冷媒流路の外壁面との間に弾性変形可能なスペーサを介在させて、コンデンサの寸法ばらつきを吸収することが考えられる。そして、コンデンサの寸法ばらつきを確実に吸収するために、スペーサの厚さを十分大きく確保する必要がある。しかしながら、スペーサの厚さが大きくなると、コンデンサと冷媒流路の外壁面との間の熱伝導性が低下してコンデンサの冷却効率が低下することとなる。従って、特許文献１に開示の構成では電気部品の冷却効果を向上するには改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、電気部品の寸法ばらつきを吸収しつつ、高い冷却効果が得られ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】
【０００６】
本発明の一態様は、電力変換回路の少なくとも一部を構成する電気部品（１０）と、
上記電気部品を収納するとともに、上記電気部品が固定されている筐体（２０）と、
冷媒が流通される冷媒流路（３１）を形成するとともに、上記電気部品に熱的に接続されている流路形成部（３０）と、
を備え、
上記流路形成部は上記筐体とは別部材からなるとともに、上記流路形成部と上記筐体との間には弾性変形可能なスペーサ（４０）が設けられている、電力変換装置（１）にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置においては、電気部品が熱的に接続された流路形成部は、筐体と別体で形成されている、そして、筐体と流路形成部との間に弾性変形可能なスペーサが設けられている。従って、スペーサを弾性変形させることにより筐体と流路形成部との相対位置を容易に変更することができる。そして、電気部品の寸法ばらつきに合わせて筐体と流路形成部の相対位置を調整することにより、電気部品の寸法ばらつきを吸収することができる。そのため、電気部品に生じる応力を抑制しつつ、電気部品の冷却効果を向上することができる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、電気部品の寸法ばらつきを吸収しつつ、高い冷却効果が得られる電力変換装置を提供することができる。
【０００９】
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における、電力変換装置の断面概念図。
【図２】実施形態２における、電力変換装置の断面概念図。
【図３】実施形態３における、電力変換装置の断面概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
電力変換装置の実施形態について、図１を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図１に示すように、電気部品１０、筐体２０及び流路形成部３０を備える。
電気部品１０は、電力変換回路の少なくとも一部を構成している。
筐体２０は、電気部品１０を収納するとともに、電気部品１０が固定されている。
流路形成部３０は、冷媒が流通される冷媒流路３１を形成しているとともに、電気部品１０に熱的に接続されている。
そして、流路形成部３０は筐体２０とは別部材からなるとともに、流路形成部３０と筐体２０との間には弾性変形可能なスペーサ４０が設けられている。
【００１２】
以下、本実施形態の電力変換装置１について、詳述する。
本実施形態の電力変換装置１は、インバータやコンバータなどの電力変換機能を有する。電力変換装置１は、電気自動車等に搭載することができる。なお、図１において、筐体２０に対して流路形成部３０が設けられる側を下側Ｘ１とし、反対側を上側Ｘ２とし、上下方向Ｘとする。
【００１３】
図１に示す電気部品１０は、図示しない電力変換回路の一部を構成している。なお、電気部品１０は複数備えられていてもよい。電気部品１０は、例えば、コンデンサ、電流センサ、リアクトル、パワーモジュールなどとすることができ、本実施形態ではコンデンサである。電気部品１０は、コンデンサ素子１１とケース１２とを備える。コンデンサ素子１１は電極１３を備える。本実施形態では電極１３はメタリコンにより溶融した金属を吹き付けて形成されたメタリコン電極である。電極１３には、はんだからなる接合部材１４によりバスバ５０が接続されている。なお、バスバ５０は図示しない半導体素子を有するパワーモジュール等の電気部品に接続されている。
【００１４】
電気部品１０はケース１２は、限定されないが樹脂製とすることができ、本実施形態ではＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）樹脂製である。図１に示すように、ケース１２は、コンデンサ素子１１を内包しており、筐体２０に固定するための筐体固定用リブ１５を有する。また、本実施形態ではバスバ５０の一部もケース１２内に位置している。なお、ケース１２の下面１６は平面状となっている。
【００１５】
図１に示すように、筐体２０は、４つの側壁２１を有し、下側Ｘ１及び上側Ｘ２が開口した略筒状をなしている。筐体２０の内側には、電気部品１０が収納されている。筐体２０の側壁２１の内側面には突出部２２が設けられており、該突出部２２に電気部品１０の筐体固定用リブ１５が締結部材１７により固定されている。これにより、電気部品１０が筐体２０に取り付けられる。筐体２０の上端部には図示しない上蓋部材が設けられ、上蓋部材により筐体２０の上側Ｘ２の開口部が覆われる。筐体２０の下側端部には後述の流路形成部３０を取り付けるためのフランジ２３が形成されている。
【００１６】
図１に示すように、流路形成部３０は筐体２０と別体で形成されている。流路形成部３０の内部には冷媒流路３１が設けられている。冷媒流路３１は、図示しないが、冷媒流路３１に冷媒を供給するための冷媒導入口と、冷媒流路３１から冷媒を排出するための冷媒導出口とを有する。流路形成部３０の外縁には外方に突出する流路形成部固定用リブ３２が設けられている。流路形成部固定用ブ３２が筐体２０のフランジ２３に締結部材４４を介して固定されている。本実施形態では、流路形成部３０は筐体２０の下端部に取り付けられて筐体２０の下側Ｘ１の開口部を覆っている。これにより、流路形成部３０は筐体２０における下側Ｘ１の蓋としても機能している。
【００１７】
図１に示すように、流路形成部３０と筐体２０との間にはスペーサ４０が介在している。スペーサ４０は弾性変形可能な材質からなり、本実施形態では、流路形成部３０と筐体２０との間をシール可能な材質からなっている。そして、スペーサ４０は、筐体２０の下端部の全周に沿って設けられて、筐体２０と流路形成部３０との間をシールして、外部から筐体２０内に水等が浸入することが防止されている。
【００１８】
本実施形態では、図１に示すように、電気部品１０の下面１６と流路形成部３０の上面３３との間に放熱材６０が設けられている。これにより、放熱材６０を介して、電気部品１０と流路形成部３０とが熱的に接続されている。本実施形態では、電気部品１０の下面１６と流路形成部３０の上面３３とはそれぞれ平面状であって、互いに平行となっている。そして、放熱材６０はシート状を成している。放熱材６０の形状は特に限定されないが、本実施形態では、平面視で電気部品１０の下面１６と略同一の形状となっている。放熱材６０の厚さは特に限定されないが、１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、本実施形態では０．１ｍｍ程度としている。放熱材６０の材質は、流路形成部３０の形成材料よりも熱伝導率が高いものとすることができる。放熱材６０は弾性変形可能な材料からなることが好ましい。
【００１９】
次に、本実施形態の電力変換装置１における作用効果について、詳述する。
電力変換装置１によれば、電気部品１０が熱的に接続された流路形成部３０は、筐体２０と別体で形成されている、そして、筐体２０と流路形成部３０との間に弾性変形可能なスペーサ４０が介在している。従って、スペーサ４０を弾性変形させることにより筐体２０と流路形成部３０との相対位置を容易に変更することができる。そして、電気部品１０の寸法ばらつきに合わせて筐体２０と流路形成部３０との相対位置を調整することにより、電気部品１０の寸法ばらつきを吸収することができる。そのため、電気部品１０に生じる応力を抑制しつつ、電気部品１０の冷却効果を向上することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、電気部品１０と流路形成部３０との間に放熱材６０が介在している。これにより、電気部品１０の冷却効果を一層向上することができる。さらに、本実施形態では、放熱材６０が弾性変形可能となっている。これにより、スペーサ４０と放熱材６０との両方で、電気部品１０の寸法ばらつきの吸収が可能となるため、電気部品１０の寸法ばらつきを確実に吸収して、電気部品１０における応力の発生を一層抑制することができる。また、スペーサ４０が弾性変形可能であることから、放熱材６０の厚さを十分小さくすることができるため、電気部品１０の冷却効果を向上することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、スペーサ４０は、筐体２０と流路形成部３０との間をシールしている。これにより、スペーサ４０は、電気部品１０の寸法ばらつきの吸収の機能と筐体２０と流路形成部３０との間のシールの機能とを合わせ持つこととなるため、別途シール材を用いる必要がなく、部品点数の削減に寄与する。
【００２２】
また、本実施形態では、電気部品１０はコンデンサであって、コンデンサ素子１１とコンデンサ素子１１に設けられた電極１３とを含んでおり、電極１３には接合部材１４によってバスバ５０が接続されている。かかる構成を有する場合であっても、筐体２０と流路形成部３０との間のスペーサ４０が弾性変形することにより、バスバ５０、接合部材１４、電極１３及びコンデンサ素子１１の間のおける応力の発生を抑制できる。これにより、クラックの発生を防止してコンデンサの容量低下を防止することができる。
【００２３】
なお、流路形成部３０の下側Ｘ１に他の電気部品や装置が設けられていてもよい。この場合は、冷媒流路３１を流通する冷媒によって、流路形成部３０の下側Ｘ１に設けられた他の電気部品や装置も冷却することができる。
【００２４】
以上のように、本実施形態によれば、電気部品１０の寸法ばらつきを吸収しつつ、高い冷却効果が得られる電力変換装置１を提供することができる。
【００２５】
（実施形態２）
本実施形態の電力変換装置１は、実施形態１における電気部品１０としてのコンデンサ（図１）に替えて、図２に示す電気部品１００としての電流センサを備える。その他の構成要素は実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００２６】
図２に示すように、電気部品１００は電流センサであって、センサ素子１０１と、センサ素子１０１が搭載された基板１０２と、これらを保持するケース１２とからなる。そして、センサ素子１０１がバスバ５０に接続されている。本実施形態では、基板１０２及びバスバ５０は、電気部品１００において流路形成部３０と接する下面１６と平行に設けられている。なお、基板１０２には、図２に示すセンサ素子１０１の他に図示しない電気部品が実装されている。
【００２７】
本実施形態の電力変換装置１においても、実施形態１の場合と同様に、筐体２０と流路形成部３０との間のスペーサ４０が弾性変形することにより、基板１０２や基板１０２に搭載されたセンサ素子１０１等の電気部品における応力の発生を抑制することができる。これにより、センサ素子１０１等の電気部品が基板１０２から脱落することを防止できる。なお、本実施形態においても、実施形態１と同等の作用効果を奏する。
【００２８】
（実施形態３）
本実施形態の電力変換装置１は、図３に示すように、電気部品１００として、図２に示す実施形態２における電流センサとは異なる形態の電流センサを備える。その他の構成要素は実施形態１及び２の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１及び２の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００２９】
図３に示すように、電気部品１００は電流センサであって、基板１０２及びバスバ５０は、電気部品１００において流路形成部３０と接する下面１６と垂直に設けられている。本実施形態においても実施形態２の場合と同等の作用効果を奏する。さらに、本実施形態では、基板１０２及びバスバ５０が下面１６と垂直に設けられており、上下方向Ｘの振動によってセンサ素子１０１とバスバ５０との間に位置ずれが生じやすい。しかしながら、筐体２０と流路形成部３０との間のスペーサ４０が弾性変形することにより、上述のセンサ素子１０１とバスバ５０との間に位置ずれの発生を防止することができ、センサ素子１０１における検出精度の低下を防止することができる。
【００３０】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。なお、冷媒流路３１が不要な場合には、流路形成部３０を冷媒流路３１を有さない蓋部材に交換することにより、流路形成部３０以外の構成の共通化を図りつつ、冷媒流路３１の無い構成を容易に実現できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  電力変換装置
１０、１００  電気部品
１１  コンデンサ素子
１３  電極
１４  接合部材
１０１  センサ素子
１０２  基板
２０  筐体
３０  流路形成部
３１  冷媒流路
４０  スペーサ
５０  バスバ
６０  放熱材
【図１】
2019033624.tif 000003
【図２】
2019033624.tif 000004
【図３】
2019033624.tif 000005