(57)【要約】【課題】本明細書は、電力変換器のケースカバーの裏面に付着した水がケース内に無秩序に落下することを防止する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電力変換器は、上面が開口しているケースと、その開口を覆っているケースカバー２を備えている。ケースカバー２の裏面２２は水平面より傾斜している。裏面２２の低い側の縁２２ｄには、水が落下する位置を制御する滴下ガイド２３ａ、２３ｂが設けられている。そして、裏面２２には、裏面２２の高い側の縁２２ｃから滴下ガイド２３ａ、２３ｂに向かって先細りになる面領域２４ａ、２４ｂが存在している。その面領域２４ａ、２４ｂは、他の面領域２５より親水性が高くなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開口しているケースと、
前記開口を覆っているケースカバーであって裏面が水平面より傾斜しているケースカバーと、
を備えており、
前記裏面の低い側の縁に、前記裏面に付着した水が落下する位置を制御する滴下ガイドが設けられており、
前記裏面の高い側から前記滴下ガイドに向かって先細りとなる領域であって他の領域よりも親水性が高い高親水性領域が形成されていることを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換器はケース内部に様々な電子部品を収容する。ケース内部の電子部品に水滴が付着することは好ましくない。特許文献１に開示された電力変換器は、電力変換器のケースカバーの裏面に結露した水が無秩序にケース内に落下することを防止する。特許文献１の電力変換器のケースカバーは、ケースの開口部の周縁に向かって下方に傾斜する傾斜部と開口部の周縁より外側でケースと接触する接触部を有している。ケースカバーの裏面に発生した結露水は傾斜部によりケースの開口部の周縁より外側の接触部へと案内される。
【０００３】
特許文献１の電力変換器は、ケースカバーの裏面が水平方向に対して傾斜している。ケースカバーが特殊な形状をしていなくとも、電力変換器自体が傾斜面上に固定されていると、ケースカバーの裏面は水平方向に対して傾斜することになる。例えば、特許文献２の電力変換器は、電動車両のドライブトレインの傾斜した上面に固定される。傾斜した面に固定されることで電力変換器のケースカバーの裏面も水平方向に対して傾斜する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０８３５１号公報
【特許文献２】特開２０１３−０５１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、ケースカバーの裏面を傾斜させることにより、裏面に結露した水を鉛直方向で低い特定の箇所へと誘導する。本明細書が開示する技術は、電力変換器のケースの裏面に付着した水（結露した水）を特許文献１の電力変換器よりも積極的に誘導し、水滴が無秩序にケース内へ落下することを防止する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する電力変換器は、上面が開口しているケースと、その開口を覆うケースカバーを備えている。ケースカバーの裏面は水平面に対して傾斜している。裏面の低い側の縁には、裏面に付着した水が落下する位置を制御する滴下ガイドが設けられている。そして、裏面には裏面の高い側から滴下ガイドに向かって先細りになる高親水性領域が設けられている。その高親水性領域は、裏面の他の領域よりも親水性が高くなっている。
【０００７】
このような構成によれば、ケースカバーの傾斜した裏面で発生した結露水は、高親水性領域上を鉛直方向の高い側から低い側に向かって移動する。その高親水性領域は、低い側に位置する滴下ガイドに向かって先細りになっているので、結露水は滴下ガイドに集まる。滴下ガイドを水が落下しても安全な場所に配置することで、滴下ガイドに到達した結露水を安全に落下させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書が開示する技術によれば、電力変換器のケースカバーの裏面に付着した水を積極的に安全な場所まで誘導し落下させることができる。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】
【０００９】
【図１】実施例のインバータの車載構造を示す模式図である。
【図２】インバータの分解斜視図である。
【図３】インバータのケースカーバを裏側から見た斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面図である。
【図５】図２のV−V線における断面図である。
【図６】変形例のインバータのケースカーバを裏側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して実施例の電力変換器を説明する。実施例の電力変換器は車載されるインバータである。図１を参照して実施例のインバータ２００の車載構造を説明する。図１は、電気自動車（不図示）に搭載されたトランスアクスル９１と、その上面に固定されたインバータ２００を模式的に表した側面図である。図中のＦＨＶ座標系においてＦ軸正方向が車両前方に相当し、Ｈ軸方向が車両の横方向（車幅方向）に相当し、Ｖ軸方向が車両上方に相当する。なお、電気自動車は水平な地面に置かれているものとする。即ち、図中の座標系のＦＨ平面が水平面に相当する。
【００１１】
トランスアクスル９１は、複軸横置きタイプであり、３本のシャフトＴ１〜Ｔ３が車幅方向（Ｈ方向）に伸びている。３本のシャフトを有するため、車幅方向（Ｈ軸方向）からみると、その上面が、車両前方へ向かうにつれて低くなるように傾斜している。トランスアクスル９１は、走行用のモータ（不図示）も内蔵している。インバータ２００は、バッテリ（不図示）の直流電力を交流電力に変換してモータ（不図示）に供給する。インバータ２００とモータとの間のパワーケーブルは短い方がよい。そのため、インバータ２００は、モータを内蔵するトランスアクスル９１の上面に固定される。前述したようにトランスアクスル９１の上面が傾斜しているので、インバータ２００も傾斜している。なお、図中の符号Ｅが示す矢印が水平方向を表している。符号Ｓが示す矢印はトランスアクスル９１の上面に平行であり、矢印Ｓはその上面の低い側を向いている。以後、矢印Ｓが示す方向を「傾斜方向」と称する。符号Ｃは、水平方向とトランスアクスル上面とがなす角度（傾斜角度）を示している。傾斜角度は、例えば２０度である。インバータ２００はトランスアクスル９１の上面に固定されるため、その傾斜角度はトランスアクスル９１の上面と同じ傾斜角度となる。
【００１２】
インバータ２００のケース４０は外形が概ね直方体である。インバータ２００が傾斜したトランスアクスル９１の上面に固定されることでケース４０の後述するケースカバー２も、トランスアクスル９１の上面の傾斜角度に応じて傾斜する。図１におけるＸＹＺ座標系は、そのＸＹ平面が傾斜したインバータ２００のケースカバー２の上面と平行になるように設定される。Ｚ軸は、傾斜したケースカバー２の上面の法線方向に相当する。Ｙ軸は、トランスアクスル９１の上面と平行な傾斜方向Ｓに相当する。以後の図中にも、このＸＹＺ座標系が描かれる。
【００１３】
図２を参照してインバータ２００の説明をする。図２はインバータ２００を分解した斜視図である。図２に示すように、インバータ２００は、直方体の箱であるケース本体４とケースカバー２により構成されたケース４０に、基板５とパワーユニット６が取り付けられた取付台３が収容されることで構成される。ケース本体４の上面には開口４ａが設けられており、取付台３をケース本体４に収容した後に、ケースカバー２により開口４ａを覆うことでインバータ２００が組立られる。取付台３は、横方向（Ｘ軸方向）から見ると、Ｈ字の形状をしている。取付台３のＨ字形状の上側の凹部には、基板５が収容されており、取付台３のＨ字形状の下側の凹部にはパワーユニット６が収容されている。インバータ２００を高さ方向（Ｚ軸方向）から見たときに、基板５及びパワーユニット６はケース４０の中央に位置している。また、取付台３の低い側の側壁３ｂには、水受け３１ａ、３１ｂが設けられている。水受け３１ａ、３１ｂは低い側（Ｙ軸正方向）へと下がるように傾斜している斜面を有しており、その斜面は側壁３ｂの低い側の側面へと繋がっている。水受け３１ａ、３１ｂのその斜面は夫々インバータ２００の高さ方向（Ｚ軸方向）から見たときに後述するケースカバー２の突起２３ａ、２３ｂと重なるように配置されている。また、ケース本体４の低い側の側壁の下端には、排水口４１ａ、４１ｂが設けられている。排水口４１ａ、４１ｂは夫々水受け３１ａ、３１ｂの下に位置している。図中では、基板５は模式的に平板で描かれており、パワーユニット６は模式的に直方体で描かれている。なお、図２では、ＸＹ平面が水平になるようにインバータ２００を描いている。上述したように、インバータ２００はＹ軸の正方向がＹ軸の負方向より低くなるように傾斜して固定されている。図中には、参考にインバータ２００が固定されているトランスアクスル９１の傾斜した上面に平行な傾斜方向Ｓも図示されている。以後の図（図５を除く）も、ＸＹ平面が水平になるように描かれていることに留意されたい。
【００１４】
パワーユニット６は、インバータ２００のインバータ回路に用いられるパワー素子（半導体素子）とコンデンサが一つにまとめられたユニット部品である。パワー素子とコンデンサはインバータ回路を構成するようにバスバにより接続されている。パワー素子及びコンデンサにはバッテリから高圧の電力が供給される。なお、図中では、パワーユニット６とバッテリ及び走行用モータを接続するパワーケーブル及びコネクタが省略されている。
【００１５】
基板５は、パワーユニット６を制御するための制御基板である。基板５は取付台３の平板３ａの上面に固定されている。基板５の下面からは複数の信号線がパワーユニット６に向かって伸びている。その信号線は、平板３ａを貫通してパワーユニット６に接続されている。また、基板５は、基板５に信号を送るためのケーブル９と基板５を接続するための基板側コネクタ７を備えている。基板側コネクタ７は基板５の傾斜方向の高い側（Ｙ軸負方向）における縁に配置されている。基板側コネクタ７は高さ方向（Ｚ軸方向）に伸びている。基板側コネクタ７の先端は、ケースカバー２に設けられた筒部２１の内側を貫通してケースカバー２の外側に露出する。一方、ケーブル９の先端にはケーブル側コネクタ９ａが備えられている。ケースカバー２から露出した基板側コネクタ７にケーブル側コネクタ９ａが接続される。ケースカバー２の筒部２１と基板側コネクタ７の間の隙間はシール部材８により封止される。
【００１６】
図では基板５を単純な板で描いてあるが、基板５の上には様々な電子部品が実装されている。基板５の上には、電子部品の電極や、電子部品同士を導通させる配線が露出している。基板５の上に水滴が落下することは好ましくない。電力変換器２００のケースカバー２は、基板５の上に水滴が落下することを防止する構造を備えている。
【００１７】
ケースカバー２は、図２に示すように薄い平板である。ケースカバー２は、インバータ２００が傾斜して固定されることで水平面から傾斜して固定される。即ち、ケースカバー２の上面及び裏面は水平面に対して傾斜している。図３は、ケースカバー２を裏側（ケース本体４が位置する側）から見た斜視図である。ケースカバー２の裏面２２の低い側の縁２２ｄには、２個の突起２３ａ、２３ｂが設けられている。１個の突起２３ａはケースカバー２の横方向（Ｘ軸方向）の一方の縁２２ａに片寄って配置されており、もう１個の突起２３ｂはケースカバー２の横方向（Ｘ軸方向）の他方の縁２２ｂに片寄って配置されている。図４は、図３のIV−IV線における断面図を示す。図４に示すように、突起２３ａ、２３ｂはＺ軸負方向（ケース本体４が位置する側）に突き出ている半円球状の突起である。突起２３ａ、２３ｂはプレス加工により成形される。なお、図４では、突起２３ａ、２３ｂを拡大して描いており、２個の突起２３ａ、２３ｂの間を省略して描いていることに留意されたい。
【００１８】
また、裏面２２には親水性塗料が塗布された塗布領域２４が存在している。親水性塗料とは、水との親和性が高い化学物質を含んだ塗料である。親水性塗料が塗布された表面に付着した水滴は平らに拡がり易く、水滴はその表面とよく親和する。図３においてハッチングされている領域が塗布領域２４となる。塗布領域２４は、２つの部分領域２４ａ、２４ｂを合わせた領域である。一方の部分領域２４ａは裏面２２の横方向（Ｘ軸方向）における一方の縁２２ａに沿って存在している。そして、部分領域２４ａは裏面２２の高い側（Ｙ軸負方向）の縁２２ｃから一方の縁２２ａに片寄って位置している突起２３ａに向かって先細りになっている。別言すれば、部分領域２４ａの横方向（Ｘ軸方向）の幅は、裏面２２の高い側の縁２２ｃから突起２３ａに向かうにつれて狭くなっている。部分領域２４ａの高い側（Ｙ軸負方向）の端辺は、裏面２２の高い側の縁２２ｃと重なっている。部分領域２４ｂの低い側（Ｙ軸正方向）の端辺は、突起２３ａと重なっている。部分領域２４ａの低い側の端辺と突起２３ａは横幅が同じであり、横方向の位置が一致している。もう一方の部分領域２４ｂは裏面２２の横方向（Ｘ軸方向）における他方の縁２２ｂに沿って存在している。そして、部分領域２４ｂは裏面２２の高い側（Ｙ軸負方向）の縁２２ｃから他方の縁２２ｂに片寄って位置している突起２３ｂに向かって先細りになっている。他方の部分領域２４ｂも部分領域２４ａと同様に、高い側の端辺は高い側の縁２２ｃと重なっており、低い側の端辺は突起２３ｂと重なっている。部分領域２４ｂの低い側の端辺と突起２３ｂは横幅が同じであり、横方向の位置が一致している。部分領域２４ａ、２４ｂは裏面２２の高い側で共通した領域を有している。その共通した領域は、裏面２２の高い側において、裏面２２の高い側の縁２２ｃと横方向の縁２２ａ、２２ｂまで拡がる領域である。図３に示すように、塗布領域２４は、裏面の高い側の縁２２ｃから２つの突起２３ａ、２３ｂ夫々に向かって枝分かれするような領域となる。
【００１９】
実施例のインバータ２００の効果について説明する。インバータ２００のパワーユニット６は高圧の電力により発熱する。パワーユニット６からの熱はケース４０の高い側に集まる。インバータ２００は水平面に対して傾斜して固定されている。従って、ケース４０の上面を覆うケースカバー２の裏面２２の高い側（Ｙ軸負方向）が外気温との差により結露しやすい。図３に示されているように、裏面２２の長手方向に沿って高い側の約１／３の領域の全体に親水性塗料が塗布されている。結露は、この親水性塗料が塗布された領域で発生する。発生した結露水は、重力の作用により傾斜した裏面２２の高い側から低い側へと移動する。ケースカバー２の裏面２２には、親水性塗料が裏面２２の高い側の縁２２ｃから突起２３ａ、２３ｂに向かって先細りになるように塗布されている。よって、裏面２２の高い側で発生した結露水は突起２３ａ、２３ｂへと集められる。集められた結露水は突起２３ａ、２３ｂにより滴下が促され、突起２３ａ、２３ｂの直下に位置する安全な水受け３１ａ、３１ｂに落下する。こうして、基板５の上に無秩序に水が落下することが防止される。
【００２０】
親水性塗料を塗布することで結露水は塗布領域２４によく親和する。即ち、結露水は塗布領域２４によく付着する。インバータ２００はトランスアクスル９１の上面に固定されているため、インバータ２００にはトランスアクスル９１からの振動が伝わる。親水性塗料が塗布されていることにより、結露水が突起２３ａ、２３ｂに到達する前に振動により基板５に落下することが抑制される。
【００２１】
また、突起２３ａ、２３ｂは滴下を促すことで、結露水が落下する位置を制御している。突起２３ａ、２３ｂの直下に水受け３１ａ、３１ｂを配置することで基板５を結露水から保護することができる。さらに、突起２３ａ（２３ｂ）は裏面２２の低い側の縁２２ｄで横方向の縁２２ａ（２２ｂ）に片寄って設けられる。即ち、突起２３ａ、２３ｂは裏面２２の四隅の内、低い側に位置する２つの隅に夫々配置される。裏面２２の四隅の直下は、ケース４０の四隅に相当する。ケース４０の四隅は基板５から遠い場所となる。よって、結露水を基板５から遠い位置でケース４０内に落下させることができる。
【００２２】
図５を参照して結露水の流れを説明する。図５は、図２のV−V線における断面図である。V−V線における断面は、突起２３ｂを通るＹＺ平面に平行な面である。図５では、図１と同様にインバータ２００を傾斜角度Ｃで傾斜して描いている。ケースカバー２の裏面２２の高い側、即ち筒部２１が位置する側で発生した結露水は、裏面２２の塗布領域２４上を移動して突起２３ｂに集められる。突起２３ｂに集められた結露水は、突起２３ｂにより滴下が促される。突起２３ｂの直下には水受け３１ｂが位置している。水受け３１ｂに落下した結露水は水受け３１ｂの斜面から取付台３の側壁３ｂの低い側（Ｙ軸正方向）の側面へと流れ、ケース本体４の低い側の側壁へと落下する。そして、結露水はケース本体４の低い側の側壁の下端に設けられた排水口４１ｂからケース４０の外へと排出される。このように、ケースカバー２の裏面２２に発生した結露水は安全にケース４０の外へと排出される。突起２３ａの側についても同様である。
【００２３】
実施例の電力変換器のケースカバーは以下のように表現することもできる。ケースカバーの裏面は水平面より傾斜している。裏面の低い側の縁には、下方に向かって突出する２つの突起が設けられている。一つの突起は、裏面の横方向の一方の縁に片寄って配置されており、もう一つの突起は、裏面の横方向の他方の縁に片寄って配置されている。裏面の高い側から一つの突起に向かって先細りになるように裏面上に存在する第１面領域と裏面の高い側からもう一つの突起に向かって先細りになるように裏面上に存在する第２面領域とが合わさる面領域は、裏面からこの面領域を除いた他の面領域より親水性が高い。ここで面領域は塗布領域２４に相当し、他の面領域は図３の裏面２２においてハッチングがされていない面領域２５に相当する。結露水は、親水性の高い面領域上を移動する。別言すれば、結露水は親水性の高い面領域から他の面領域上にはほとんど移動しない。ここで、固体表面（裏面は固体表面の一例である）の親水性は、固体表面に付着した水滴の接触角により定量化される。接触角は、固体表面と平行な方向からみたときに、水滴の固体表面上の縁における水滴の接線と固体表面との間の角度である。本実施例において、親水性が高いとは、裏面に付着した水滴の接触角が２０度以下であることを示す。
【００２４】
変形例のインバータについて説明する。変形例のインバータは、ケースカバーが異なる以外は実施例のインバータ２００と同じ構成である。図６に変形例のインバータのケースカバーの斜視図を示す。図６を参照して実施例と構成が異なる変形例のケースカバー１０２について説明する。ケースカバー１０２の裏面１２２の低い側の縁１２２ｄに一つの突起１２３が設けられている。突起１２３の形状は実施例の突起２３ａ、２３ｂと同じである。突起１２３は低い側の縁１２２ｄの横方向（Ｘ軸方向）における中央に配置されている。また、親水性塗料が塗布される塗布領域１２４は、裏面１２２の高い側の縁１２２ｃから突起１２３に向かって先細りになるように存在している。別言すれば、図６に示すように塗布領域１２４は、突起１２３にＶ字の先が位置するような境界を有する面領域となる。塗布領域１２４の高い側（Ｙ軸負方向）の端辺は、裏面１２２の高い側の縁１２２ｃと重なっている。塗布領域１２４の低い側（Ｙ軸正方向）の端辺は、突起１２３と重なっている。塗布領域１２４の低い側の端辺と突起１２３は横幅が同じであり、横方向の位置が一致している。塗布領域１２４の高い側に位置する領域は、裏面１２２の高い側の縁１２２ｃと横方向の縁１２２ａ、１２２ｂまで拡がる領域である。図６においてハッチングされている領域が塗布領域１２４となる。塗布領域１２４は、図６の裏面１２２においてハッチングがされていない面領域１２５より親水性が高い面領域となる。水受けは突起１２３の直下に配置される。このような構成でも、実施例と同様に、結露水を突起１２３に集めて、安全にインバータのケース内に落下させることができる。
【００２５】
本明細書において、「インバータ２００」が「電力変換器」の一例に相当する。また、「突起２３ａ、２３ｂ」が「滴下ガイド」の一例に相当する。また、「部分領域２４ａ、２４ｂ、塗布領域１２４」が「高親水性領域」の一例に相当する。
【００２６】
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。インバータが傾斜していなくても、ケースカバーの裏面が傾斜していれば実施例と同様の効果が得られる。
【００２７】
親水性塗料は、例えば、シリカ（二酸化ケイ素）や二酸化チタンを含んだ塗料である。
【００２８】
塗布領域（部分領域）の低い側の端辺の横幅は、突起の横幅より大きくてもよい。そして、その端辺の横幅が突起の直下に位置する水受けの横幅より小さければよい。
【００２９】
突起の形状は、円錐や角錐等であってもよい。また、滴下ガイドとして突起以外の構造を採用しても良い。滴下ガイドは滴下を促すことができる構造であればよく、例えば、窪みや穴でもよい。
【００３０】
本明細書で裏面において「縁」と表現する場合、縁だけでなく縁の近傍に位置する裏面上の面領域も含んだ表現である。即ち、突起は縁の近傍に位置する裏面上の面領域に設けられていればよい。また、塗布領域の高い側の端辺は裏面の高い側の縁と重なってなくてもよい。少なくとも塗布領域の高い側の端辺が、結露水が発生し易い裏面の高い側に位置していればよい。
【００３１】
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】
【００３２】
２、１０２：ケースカバー
３：取付台
４：ケース本体
４ａ：開口
５：基板
６：パワーユニット
７：基板側コネクタ
８：シール部材
９：ケーブル
９ａ：ケーブル側コネクタ
２１：筒部
２２、１２２：裏面
２３ａ、２３ｂ、１２３：突起
２４、１２４：塗布領域
２４ａ、２４ｂ：部分領域
４０：ケース
４１ａ、４１ｂ：排水口
９１：トランスミッション
２００：インバータ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：シャフト
【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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【図６】
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