(57)【要約】【課題】万が一、カプラと冷却器との間から冷媒が漏れ出した場合であっても、短絡等を防止でき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、半導体モジュール１０と、冷却器２０と、両者を収納するケース３０とを備えるとともに、冷媒導入管及び冷媒排出管と、冷却器２０とを接続するように構成されているカプラ５０を備えている。カプラ５０は、管状の本体部５１と、ケースの外側面３３に当接する当接部５２とを有する。本体部５１はケース３０に形成された開口部３１に対してケース３０の外側から挿入されているとともに、冷却器２０と接続されている。そして、本体部５１は、冷却器２０側から当接部５２に近づくほど、重力方向Ｚ下方に位置するように形成されている徐変部５３を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュール（１０）と、該半導体モジュール（１０）を冷却するための冷却器（２０）と、上記半導体モジュール（１０）及び上記冷却器（２０）を内部に収納するケース（３０）と、を備えた電力変換装置（１）であって、
上記冷却器（２０）に冷媒を導入する冷媒導入管（４１）及び上記冷却器（２０）から冷媒を排出する冷媒排出管（４２）の少なくとも一方と、上記冷却器（２０）とを接続するように構成されているカプラ（５０）を備え、
上記カプラ（５０）は、上記ケース（３０）に形成された開口部（３１）に対して上記ケース（３０）の外側から挿入されているとともに、上記冷却器（２０）と接続されている管状の本体部（５１）と、上記ケース（３０）の外側面（３３）に当接する当接部（５２）とを有し、
上記本体部（５１）は、上記冷却器（２０）側から上記当接部（５２）に近づくほど、重力方向（Ｚ）下方に位置するように形成されている徐変部（５３）を備えていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記徐変部（５３）は上記本体部（５１）の重力方向（Ｚ）下側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置（１）。
【請求項３】
上記徐変部（５３）は、重力方向（Ｚ）下側に突出するリブ状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置（１）。
【請求項４】
上記開口部（３１）における上記ケース（３０）の外側の縁部の少なくとも一部が切り欠かれて形成された切り欠き面（３２）と、上記徐変部（５３）及び上記当接部（５２）とで囲まれた空間部（８０）が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
【請求項５】
上記当接部（５２）は、上記管状の本体部（５１）の径方向に鍔状に形成されており、上記当接部（５２）と上記ケース（３０）の外側面（３３）との間には、ラビリンスシール部材（７０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
【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】
電気自動車やハイブリッド自動車等には、例えば、半導体モジュールと当該半導体モジュールを冷却する冷却器をケース内に収納してなる電力変換装置が使用されている。かかる電力変換装置では、冷却器に設けられた冷媒流路に冷媒を流通させて、発熱部材である半導体モジュールと冷媒との間で熱交換を行い、半導体モジュールを冷却している。当該冷媒は、冷媒導入管を通じてケース内の冷却器に導入され、冷媒排出管を通じて冷却器からケースの外側に排出される。かかる冷媒導入管及び冷媒排出管と冷却器との接続はケースの開口部に取り付けられたカプラを介してなされている。特許文献１には、凹空間を備えたカプラがケース外側から取り付けられた構成が開示されている。そして、当該構成では、凹空間内に冷却器の冷媒導入口が開口しており、当該凹空間内で冷却器の冷媒導入口と冷媒導入管とが接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６４７２４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では、当該凹空間内で冷媒が漏れ出した場合には、漏れ出した冷媒が冷却器の冷媒導入口とカプラとの間からケース内に入り込むおそれがある。ケース内に冷媒が入り込むと、ケース内の半導体モジュールなどの高電圧の電子部品や電流経路に冷媒が接触するなどして短絡等が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、万が一、カプラと冷却器との間から冷媒が漏れ出した場合であっても、短絡等を防止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】
【０００６】
本発明の一態様は、半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却するための冷却器と、上記半導体モジュール及び上記冷却器を内部に収納するケースと、を備えた電力変換装置であって、
上記冷却器に冷媒を導入する冷媒導入管及び上記冷却器から冷媒を排出する冷媒排出管の少なくとも一方と、上記冷却器とを接続するように構成されているカプラを備え、
上記カプラは、上記ケースに形成された開口部に対して上記ケースの外側から挿入されているとともに、上記冷却器と接続されている管状の本体部と、上記ケースの外側面に当接する当接部とを有し、
上記本体部は、上記冷却器側から上記当接部に近づくほど、重力方向下方に位置するように形成されている徐変部を備えていることを特徴とする電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置において、万が一、冷却器とカプラの本体部との間から、冷媒が少しずつ漏れ出した場合には、漏れ出した冷媒は重力方向下方に流れる。そして、カプラの本体部には、冷却器側からケースの外側に位置する当接部に近づくほど、重力方向下方に位置するように形成されている徐変部が備えられている。これにより、漏れ出した冷媒は、当該徐変部に沿って、重力方向に沿って流れるとともに、徐変部を通じてケースの外側に位置する当接部に向かって流れることとなる。その結果、漏れ出した冷媒を、ケース内の半導体モジュール等から遠ざけることができる。これにより、漏れ出した冷媒が半導体モジュール等に接触することを防止でき、漏れ出した冷媒に基づく短絡等を防止できる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、万が一、カプラと冷却器との間から冷媒が漏れ出した場合であっても、短絡等を防止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】
【０００９】
【図１】実施例１における、電力変換装置の上面模式図。
【図２】図１における、II−II断面図。
【図３】図２における、III−III断面図。
【図４】変形例における図２のIII−III相当断面図。
【図５】他の変形例における図２のIII−III相当断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド自動車に使用することができる。
また、本発明の電力変換装置において、徐変部は、冷媒導入管と冷却器とを接続するように構成されているカプラと、冷媒排出管と冷却器とを接続するように構成されているカプラとの一方にのみ形成されていてもよいが、双方に形成されていることが好ましい。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
本例の実施例に係る電力変換装置につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すように、半導体モジュール１０と、半導体モジュール１０を冷却するための冷却器２０と、半導体モジュール１０及び冷却器２０を内部に収納するケース３０と、を備えている。そして、電力変換装置１は、冷媒導入管４１及び冷媒排出管４２の少なくとも一方と、冷却器２０とを接続するように構成されているカプラ５０を備えている。本例では、冷媒導入管４１と冷却器２０とを接続するように構成されているカプラ５０と、冷媒排出管４２と冷却器２０とを接続するように構成されているカプラ５０とを備えている。冷媒導入管４１は冷却器２０に冷媒を導入するように構成されている。また、冷媒排出管４２は冷却器２０から冷媒を排出するように構成されている。
カプラ５０は、図２に示すように、ケース３０に形成された開口部３１に対してケース３０の外側から挿入されているとともに、冷却器２０と接続されている管状の本体部５１と、ケース３０の外側面３３に当接する当接部５２とを有する。
本体部５１は、冷却器２０側から当接部５２に近づくほど、重力方向Ｚ下方に位置するように形成されている徐変部５３を備えている。
【００１２】
以下、本例の電力変換装置１の構成要素について、詳述する。
冷却器２０は、図１に示すように、複数の冷却管２１と複数の連結管２２ａを備える。冷却管２１は、図１、図２に示すように、平板状の部材であって、冷却管２１の内部には、半導体モジュール１０を冷却する冷媒が流れる冷媒流路が形成されている。複数の半導体モジュール１０と複数の冷却管２１とが交互に積層されて、積層体６０を構成している。半導体モジュール１０を挟んで隣り合う冷却管２１は、積層体６０の積層方向Ｘに変形可能な連結管２２ａによって連結されている。積層体６０の一端側に位置する冷却管２１には、入口側連結管２２ｂが接続されており、後述のカプラ５０と接続されている。
【００１３】
カプラ５０は樹脂製の成形品である。図２に示すように、カプラ５０の本体部５１は、管状を有している。当接部５２は、本体部５１の半径方向外側に鍔状に形成されている。ケース３０には、カプラ５０の本体部５１の外径よりも大きく、当接部５２の外径よりも小さい径を有する開口部３１が形成されている。本体部５１は、その軸方向が積層体６０の積層方向Ｘと平行になるように、ケース３０の外側（外側面３３の側）から開口部３１に、挿入されている。そして、当接部５２がケース３０の外側面３３に当接することとなっている。
【００１４】
図２に示すように、カプラ５０の本体部５１は冷却器２０側に開口した開口部５１ａを有している。開口部５１ａには、冷却器２０の入口側連結管２２ｂが挿入されている。本体部５１の内径（開口部５１ａの口径）は、入口側連結管２２ｂの外径よりもわずかに大きく、本体部５１の内側に形成された本体シール部５４により、本体部５１の内側面と入口側連結管２２ｂの外側面との間がシールされている。本体シール部５４は、軸方向（すなわち、積層方向Ｘ）において、本体部５１の開口部５１ａよりも若干当接部５２側に位置している
なお、カプラ５０の本体部５１の開口部５１ａと反対側の開口部５１ｂには、図１に示す冷媒導入管４１又は冷媒排出管４２が接続されている。
【００１５】
図２に示すように、徐変部５３は、本体部５１の重力方向Ｚ下側において、冷却器２０側（開口部５１ａ側）の端部から当接部５２まで形成されている。図３に示すように、本体部５１の重力方向Ｚ下側から膨出するようにリブ状に形成されている。そして、冷却器２０側から当接部５２に近づくほど、重力方向Ｚ下方に位置している。これにより、徐変部５３の下面５３ａは本体部５１の軸方向Ｘに対して重力方向Ｚ下方に傾斜した傾斜面となっている。
【００１６】
ケース３０の開口部３１は、図２に示すように、外側の縁部が切り欠かれて、切り欠き面３２が形成されている。そして、切り欠き面３２、徐変部５３及び当接部５２で囲まれた空間部（冷媒空間部８０）が形成されている。切り欠き面３２は、ケース３０の内側から外側に向かうほど、カプラ５０の本体部５１から離れるように構成されたテーパー面となっている。冷媒空間部８０は、図２に示すように、軸方向Ｘにおける断面形状が三角形となっている。
【００１７】
図２に示すように、当接部５２と外側面３３との間にはラビリンスシール部材７０が介在している。ラビリンスシール部材７０は、図３に示すように、第１Ｏリング７１部と第１Ｏリング７１部よりも若干径の大きい第２Ｏリング７２部とからなる二重シール構造を有している。これにより、第１Ｏリング７１部と第２Ｏリング７２部との間には、ラビリンス通路部７３が形成されている。第１Ｏリング７１部には、重力方向Ｚ下方にリング切り欠き部７１ａが形成されている。リング切り欠き部７１ａは、軸方向Ｘからみると、図３に示すように、徐変部５３の重力方向Ｚ下方に形成されている。一方、第２Ｏリング７２部には、徐変部５３の重力方向Ｚ下方から横方向Ｙへずれた位置にリング切り欠き部７２ａが形成されている。ラビリンス通路部７３は、切り欠き部７１ａによって冷媒空間部８０と連通し、切り欠き部７２ａによって外部と連通している。
【００１８】
次に、本例の電力変換装置における作用効果について、詳述する。
上記電力変換装置１において、万が一、冷却器２０（入口側連結管２２ｂ）とカプラ５０の本体部５１との間から、冷媒が少しずつ漏れ出した場合には、漏れ出した冷媒は重力方向Ｚ下方に流れる。そして、カプラ５０の本体部５１には、冷却器２０側からケース３０の外側に位置する当接部５２に近づくほど、重力方向Ｚ下方に位置するように形成されている徐変部５３が備えられている。これにより、漏れ出した冷媒は、徐変部５３に沿って、重力方向Ｚ下方に流れるとともに、徐変部５３を通じてケース３０の外側に位置する当接部５２に向かって流れることとなる。その結果、漏れ出した冷媒を、ケース３０内の半導体モジュール１０等から遠ざけることができる。これにより、漏れ出した冷媒が、ケース３０内の半導体モジュール１０等に接触することが防止され、漏れ出した冷媒に基づく短絡等を防止できる。
【００１９】
本例では、徐変部５３は本体部５１の重力方向Ｚ下側に形成されている。これにより、万が一、冷却器２０（入口側連結管２２ｂ）とカプラ５０の本体部５１との間から、冷媒が少しずつ漏れ出した場合には、漏れ出した冷媒は、徐変部５３に集まることとなる。これにより、漏れ出した冷媒を一層確実に当接部５２に向かって流すことができる。その結果、漏れ出した冷媒を、ケース３０内の半導体モジュール１０等から遠ざけることができる。これにより、漏れ出した冷媒が半導体モジュール１０等に接触することが一層防止され、漏れ出した冷媒に基づく短絡等を一層防止できる。
【００２０】
また、本例では、徐変部５３は、本体部５１の重力方向Ｚ下側において、冷却器２０側（開口部５１ａ側）の端部から当接部５２まで連続的に形成されている。これにより、万が一、冷却器２０（入口側連結管２２ｂ）とカプラ５０の本体部５１との間から、冷媒が少しずつ漏れ出した場合に、漏れ出した冷媒をより確実に徐変部５３を通じてケース３０の外側の当接部５２まで導くことができる。その結果、漏れ出した冷媒が、ケース３０内の半導体モジュール１０等に接触することが一層防止され、漏れ出した冷媒に基づく短絡等を一層防止できる。
【００２１】
なお、本例では、徐変部５３は、本体部５１の重力方向Ｚ下側において、冷却器２０側（開口部５１ａ側）の端部から当接部５２まで連続的に形成されていることとしたが、これに限定されない。徐変部５３は、本体部５１の少なくとも一部に形成されていれば良い。すなわち、徐変部５３の冷却器２０側の端部が、本体部５１の開口部５１ａの位置よりも当接部５２側に位置していてもよく、徐変部５３の当接部５２側の端部が、当接部５２よりも冷却器２０側に位置していてもよい。例えば、徐変部５３は、徐変部５３の当接部５２側の端部が、軸方向Ｘにおいて、ケース３０の内側面３４（図３）と同じ位置に位置するように構成することができる。この場合には、漏れ出した冷媒を、ケース３０内において、徐変部５３を通じて半導体モジュール１０等からできるだけ遠ざけることができる。また、徐変部５３の当接部５２側の端部が、ケース３０の内側面３４よりも当接部５２に近い側に位置するように構成することができる。この場合には、漏れ出した冷媒を、ケース３０の外側に導くことができるため、漏れ出した冷媒を、ケース３０内の半導体モジュール１０等から確実に遠ざけることができる。
【００２２】
また、本例では、徐変部５３は、本体部５１において重力方向Ｚ下側に突出するリブ状に形成されている。これにより、本体部５１の肉厚を均一化できるため、カプラ５０の成形の際に形成材料の引け等の発生を防止して、カプラ５０の樹脂製形成性を高めることができる。また、カプラ５０の機械的強度を向上することができる。
【００２３】
また、本例では、ケース３０の開口部３１におけるケース３０の外側の縁部が切り欠かれて切り欠き面３２が形成されているとともに、切り欠き面３２、徐変部５３及び当接部５２とで囲まれた空間部（冷媒空間部８０）が形成されている。これにより、万が一、冷却器２０（入口側連結管２２ｂ）とカプラ５０の本体部５１との間から、冷媒が少しずつ漏れ出して、徐変部５３を通じて当接部５２側に流れてきた場合には、当該冷媒を冷媒空間部８０に少なくとも一時的に保持することができる。これにより、当該冷媒が、ケース３０内に飛散するなどして半導体モジュール１０やケース３０内の高電圧回路部に付着することが防止され、漏れ出した冷媒に基づく短絡等を一層防止することができる。
また、切り欠き面３２は開口部３１の外側の縁部の全域に形成されているため、当該切り欠き面３２は開口部３１にカプラ５０の本体部５１を挿入する際のガイドとしても機能する。
【００２４】
また、本例では、当接部５２は、管状の本体部５１の径方向に鍔状に形成されており、当接部５２とケース３０の外側面３３との間には、ラビリンスシール部材７０が設けられている。ラビリンスシール部材７０において、ラビリンス通路部７３は、リング切り欠き部７１ａを通じて冷媒空間部８０と連通しており、リング切り欠き部７２ａを通じて外部と連通している。そのため、図３において符号Ｒで示すように、冷媒空間部８０に保持されている漏れ出した冷媒を、ラビリンスシール部材７０におけるラビリンス通路部７３を通じて、外部に排出することができる。その結果、漏れ出した冷媒に基づく短絡等を一層防止できる。
【００２５】
また、本例では、リング切り欠き部７１ａは、冷媒空間部８０に集まった冷媒の流れる方向である徐変部５３の重力方向Ｚ下方に形成されている。これにより、冷媒空間部８０に集まった冷媒を容易にラビリンス通路部７３に流入させて、外部に排出することができる。また、ラビリンス通路部７３は、第１Ｏリング部７１と、第２Ｏリング部７２との間における湾曲した狭い空間によって形成されているため、ラビリンス通路部７３を通じて外部から異物が入り込むことが抑制されている。その結果、異物の入り込みを防ぎつつ漏れ出した冷媒の排出ができる。
【００２６】
本例では、徐変部５３はリブ状としたが、これに限らず、図４に示すように、本体部５１の軸方向Ｘから見て、徐変部５３の幅が重力方向Ｚ下側に向かうにつれて徐々に小さくなる形状としてもよい。この場合においても、徐変部５３はリブ状としたことによる作用効果を除いて、本例と同等の作用効果を奏する。
【００２７】
本例では、徐変部５３は本体部５１の重力方向Ｚ下側にのみ、１個形成することとしたが、これに限らない。例えば、図５に示すように、本体部５１の軸方向Ｘから見て、本体部５１の重力方向Ｚ下側から幅方向Ｙにずらした両側に、二個のリブ状の徐変部５３１、５３２を形成してもよい。この場合においても、本例と同等の作用効果を奏する。
【００２８】
本例では、徐変部５３はリブ状としたが、これに限らず、本体部５１の全周方向において、冷却器２０側から当接部５２側に近づくほど、本体部５１の半径方向外側に膨出する徐変部としてもよい。
【００２９】
本例では、徐変部５３の下面５３ａを平面状の傾斜面としたが、これに限らず、複数の傾斜面を組み合わせた面としてもよいし、所定の曲率半径の湾曲面や、曲率半径の異なる複数の曲面を組み合わせた湾曲面としてもよし、これらの面を組み合わせた面としてもよい。
【００３０】
また、本例では、ケース３０の開口部３１の外側の縁部の全域を切り欠いて切り欠き面３２を形成したが、これに限らず、開口部３１の外側の縁部の重力方向Ｚ下側にのみ、切り欠き面３２を形成して、冷媒空間部８０を設けることとしてもよい。この場合も、切り欠き面３２が全域に形成されていることによる作用効果を除いて、本例と同等の作用効果を奏する。また、本例では、切り欠き面３２はテーパー面としたが、これに限らず、ケース３０の内側から外側に向かうほど、カプラ５０の本体部５１から離れるように構成された曲面とすることができる。
【００３１】
また、本例では、ラビリンスシール部材７０として、二重のＯリング構造を有することとしたが、これに限らず、公知のラビリンス構造を採用することができる。
【００３２】
以上のごとく、本例によれば、万が一、カプラ５０と冷却器２０との間から冷媒が漏れ出した場合であっても、短絡等を防止できる電力変換装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  電力変換装置
１０  半導体モジュール
２０  冷却器
２１  冷却管
３０  ケース
３１  開口部
５０  カプラ
５１  本体部
５２  当接部
７０  ラビリンスシール部
８０  空間部（冷媒空間部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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