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技術 電力変換装置

出願人 本田技研工業株式会社
発明者 采女貴寛萩本隆寛山口浩央谷高真一加藤友子
出願日 2016年8月29日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2016-167140
公開日 2018年3月8日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-038117
状態 特許登録済
技術分野 半導体または固体装置の冷却等 インバータ装置 半導体または固体装置の組立体
主要キーワード 主面板 組立作業工数 長尺ボルト 出口接続 貫通ボルト 変位吸収 各冷媒管 振動吸収性能
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

各構成部に係る寸法等のばらつきの吸収量が十分あり、且つ、振動吸収性能が高く、疲労破壊を予ぐことがきる電力変換装置を提供すること。

解決手段

電子機器を冷却する冷媒流通する冷媒流路体2と、パワーモジュール3と交互に積層配置され且つパワーモジュール3を冷却するための冷媒が流通するとともにパワーモジュール3の主面に接触して熱交換可能な接触面部41を有する扁平状の冷媒管部4とを備え、冷媒管部4の一端側に設けられ冷媒管部4に向けて冷媒が流入する入口管部42と、冷媒管部4の他端側に設けられ冷媒管部4から冷媒が流出する出口管部43と、入口管部42を冷媒流路体2に接続し管状の弾性部材で形成された入口接続部51と、出口管部43を冷媒流路体2に接続し管状の弾性部材で形成された出口接続部52と、を備える電力変換装置。

概要

背景

電気自動車などにおいて、小型で高性能の両面冷却型電力変換装置が搭載されるようになっている。この種の電力変換装置では、高い冷却効率が求められる。このため、電力変換装置における冷却効率を高めるための技術が種々提案されている。
複数並置された両扁平冷却管部の間に電力変換回路を構成する複数の各両面冷却型パワーモジュールを挟むようにした構成の電力変換装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)
特許文献1の電力変換装置では、内部に冷媒循環させる構造の複数の両扁平冷却管部の間にそれぞれ両面冷却型パワーモジュールを挟むようにした積層構造組立体を構成している。この組立体には、各両扁平冷却管部に冷媒を供給する入口側のヘッダ部と、この入口側のヘッダ部に対応する出口側のヘッダ部が設けられる。これらのヘッダ部は、積層構造の組立体をその積層方向締結する長尺ボルトなどによる挟圧により縮む可縮部を有する。挟圧によって可縮部が縮むことにより、各構成部に係る寸法等のばらつきを吸収できるとされている。

概要

各構成部に係る寸法等のばらつきの吸収量が十分あり、且つ、振動吸収性能が高く、疲労破壊を予ぐことがきる電力変換装置を提供すること。電子機器を冷却する冷媒が流通する冷媒流路体2と、パワーモジュール3と交互に積層配置され且つパワーモジュール3を冷却するための冷媒が流通するとともにパワーモジュール3の主面に接触して熱交換可能な接触面部41を有する扁平状の冷媒管部4とを備え、冷媒管部4の一端側に設けられ冷媒管部4に向けて冷媒が流入する入口管部42と、冷媒管部4の他端側に設けられ冷媒管部4から冷媒が流出する出口管部43と、入口管部42を冷媒流路体2に接続し管状の弾性部材で形成された入口接続部51と、出口管部43を冷媒流路体2に接続し管状の弾性部材で形成された出口接続部52と、を備える電力変換装置。

目的

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、各構成部に係る寸法等のばらつきの吸収量が十分あり、且つ、振動吸収性能が高く、疲労破壊を予ぐことがきる電力変換装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

半導体チップ又は半導体モジュールを含み所定の電力変換回路の一部を構成する電子機器と、前記電子機器を冷却する冷媒流通する冷媒流路体と、前記半導体チップ又は半導体モジュールと交互に積層配置され、前記半導体チップ又は半導体モジュールを冷却するための冷媒が流通するとともに前記半導体チップ又は半導体モジュールの主面に接触して熱交換可能な接触面部を有する扁平状の冷媒管部と、を備える電力変換装置であって、前記冷媒管部の一端側に設けられ、前記冷媒管部に向けて冷媒が流入する入口管部と、前記冷媒管部の他端側に設けられ、前記冷媒管部から冷媒が流出する出口管部と、前記入口管部を前記冷媒流路体に接続し、管状の弾性部材で形成された入口接続部と、前記出口管部を前記冷媒流路体に接続し、管状の弾性部材で形成された出口接続部と、を備える電力変換装置。

請求項2

前記入口管部は、その前記冷媒流路体側の一部が前記入口接続部内に挿入され、前記出口管部は、その前記冷媒流路体側の一部が前記出口接続部内に挿入され、前記入口管部との間で前記入口接続部を挟持するとともに、前記出口管部との間で前記出口接続部を挟持する第1固定部材を更に備える請求項1に記載の電力変換装置。

請求項3

前記第1固定部材は、それぞれ締結孔を有する2部材で分割されて構成され、前記2部材は、前記入口管部及び前記出口管部を挟むように互いの締結孔で締結部材により締結されて固定される請求項2に記載の電力変換装置。

請求項4

前記第1固定部材は、隣接する複数の第1固定部材同士が締結部材で一括締結されて固定される請求項3に記載の電力変換装置。

請求項5

前記冷媒流路体は、その表面に形成された孔部を有し、前記入口接続部及び前記出口接続部は、それぞれ前記孔部を塞ぐように配置されるフランジ部を有し、前記フランジ部を前記冷媒流路体の表面とで挟持する第2固定部材を更に備える請求項1から4の何れか一項に記載の電力変換装置。

請求項6

前記入口接続部及び前記出口接続部は、それぞれ蛇腹状に形成された蛇腹部を有する請求項1から5の何れか一項に記載の電力変換装置。

請求項7

前記冷媒管部は、前記積層方向に挟圧される挟圧部と、前記挟圧により積層方向に変形する変形部と、を有する請求項1から6の何れか一項に記載の電力変換装置。

請求項8

前記変形部は、凹部を含んで構成される請求項7に記載の電力変換装置。

請求項9

前記変形部は、前記半導体チップ又は前記半導体モジュールから離間した位置に設けられる請求項7又は8に記載の電力変換装置。

請求項10

前記冷媒管部は、内部に冷却フィンを有し、前記変形部は、前記冷却フィンから離間した位置に設けられる請求項7から9の何れか一項に記載の電力変換装置。

請求項11

前記変形部は、前記半導体チップ又は前記半導体モジュールを囲繞する環形状を有する請求項7から10の何れか一項に記載の電力変換装置。

技術分野

0001

本発明は、車両等に適用される電力変換装置に関する。

背景技術

0002

電気自動車などにおいて、小型で高性能の両面冷却型電力変換装置が搭載されるようになっている。この種の電力変換装置では、高い冷却効率が求められる。このため、電力変換装置における冷却効率を高めるための技術が種々提案されている。
複数並置された両扁平冷却管部の間に電力変換回路を構成する複数の各両面冷却型パワーモジュールを挟むようにした構成の電力変換装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)
特許文献1の電力変換装置では、内部に冷媒循環させる構造の複数の両扁平冷却管部の間にそれぞれ両面冷却型パワーモジュールを挟むようにした積層構造組立体を構成している。この組立体には、各両扁平冷却管部に冷媒を供給する入口側のヘッダ部と、この入口側のヘッダ部に対応する出口側のヘッダ部が設けられる。これらのヘッダ部は、積層構造の組立体をその積層方向締結する長尺ボルトなどによる挟圧により縮む可縮部を有する。挟圧によって可縮部が縮むことにより、各構成部に係る寸法等のばらつきを吸収できるとされている。

先行技術

0003

特許第4089595号公報

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の技術では、各部寸法のばらつきの吸収量が比較的少ない。また、接続部に可縮部があるため、ロウ付け部に応力が掛かってしまい、水漏れが発生してしまうおそれがある。更に、この可縮部では、振動吸収が行えず、軽量化や冷却性能を上げるため、冷却管の板厚を薄くすると振動により疲労破壊が生じるおそれがあった。

0005

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、各構成部に係る寸法等のばらつきの吸収量が十分あり、且つ、振動吸収性能が高く、疲労破壊を予ぐことがきる電力変換装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

(1)半導体チップ又は半導体モジュール(例えば、後述するパワーモジュール3)を含み所定の電力変換回路の一部を構成する電子機器と、前記電子機器を冷却する冷媒が流通する冷媒流路体(例えば、後述する冷媒流路体2)と、前記半導体チップ又は半導体モジュールと交互に積層配置され、前記半導体チップ又は半導体モジュールを冷却するための冷媒が流通するとともに前記半導体チップ又は半導体モジュールの主面に接触して熱交換可能な接触面部(例えば、後述する接触面部41)を有する扁平状の冷媒管部(例えば、後述する冷媒管部4)と、を備える電力変換装置であって、前記冷媒管部の一端側に設けられ、前記冷媒管部に向けて冷媒が流入する入口管部(例えば、後述する入口管部42)と、前記冷媒管部の他端側に設けられ、前記冷媒管部から冷媒が流出する出口管部(例えば、後述する出口管部43)と、前記入口管部を前記冷媒流路体に接続し、管状の弾性部材で形成された入口接続部(例えば、後述する入口接続部51)と、前記出口管部を前記冷媒流路体に接続し、管状の弾性部材で形成された出口接続部(例えば、後述する出口接続部52)と、を備える電力変換装置。

0007

上記(1)の電力変換装置によれば、前記入口管部及び前記出口管部に管状の弾性部材で形成された前記入口接続部及び前記出口接続部設けたことにより、各構成部に係る寸法等のばらつきに対する許容可能量が増加する。また、弾性部材を介して冷媒流路体に接続されるため振動吸収性能が高い。このため、冷媒管部の板厚等を薄くしても疲労破壊を防ぐことができる。

0008

(2)前記入口管部は、その前記冷媒流路体側の一部が前記入口接続部内に挿入され、前記出口管部は、その前記冷媒流路体側の一部が前記出口接続部内に挿入され、前記入口管部との間で前記入口接続部を挟持するとともに、前記出口管部との間で前記出口接続部を挟持する第1固定部材(例えば、後述する第1固定部材6)を更に備える上記(1)の電力変換装置。

0009

上記(2)の電力変換装置によれば、上記(1)の電力変換装置において特に、簡易な構成で冷媒の漏れ(水漏れ)を防ぐことができる。

0010

(3)前記第1固定部材は、それぞれ締結孔を有する2部材(例えば、後述する2部材6a、6b)で分割されて構成され、前記2部材は、前記入口管部及び前記出口管部を挟むように互いの締結孔で締結部材(例えば、後述するボルト62)により締結されて固定される上記(2)の電力変換装置。

0011

上記(3)の電力変換装置によれば、上記(2)の電力変換装置において特に、例えばボルト等の締結部材による締結力により容易に前記入口管部及び前記出口管部を挟持することができる。

0012

(4)前記第1固定部材は、隣接する複数の第1固定部材同士が締結部材で一括締結されて固定される上記(3)の電力変換装置。

0013

上記(4)の電力変換装置によれば、例えばボルト等の締結部材で一括固定することにより、部品点数の削減、組立作業工数の削減が可能である。

0014

(5)前記冷媒流路体は、その表面(例えば、後述する表面2a)に形成された孔部(例えば、後述する孔部23)を有し、前記入口接続部及び前記出口接続部は、それぞれ前記孔部を塞ぐように配置されるフランジ部(例えば、後述するフランジ部53)を有し、前記フランジ部を前記冷媒流路体の表面とで挟持する第2固定部材(例えば、後述する第2固定部材7)を更に備える上記(1)から(4)の何れか一の電力変換装置。

0015

上記(5)の電力変換装置によれば、簡易な構造で冷媒の漏れ(水漏れ)を防ぐことができる。

0016

(6)前記入口接続部及び前記出口接続部は、それぞれ蛇腹状に形成された蛇腹部(例えば、後述する蛇腹部51a、52a)を有する上記(1)から(5)の何れか一の電力変換装置。

0017

上記(6)の電力変換装置によれば、上記(1)から(5)の何れか一の電力変換装置において特に、前記入口接続部及び前記出口接続部は蛇腹部を有するため伸縮性があがる。従って、変位吸収量が大きくなる。また、振動吸収性能が向上する

0018

(7)前記冷媒管部は、前記積層方向に挟圧される挟圧部(例えば、後述する挟圧部431)と、前記挟圧により積層方向に変形する変形部(例えば、後述する変形部432)と、を有する上記(1)から(6)の何れか一の電力変換装置。

0019

上記(7)の電力変換装置によれば、上記(1)から(6)の何れか一の電力変換装置において特に、変形部が挟圧荷重により変形することにより、変位吸収量が大きくなり、前記接触面部における接触圧のばらつきを低減する効果が向上する。

0020

(8)前記変形部は、凹部(例えば、後述する凹部432a)を含んで構成される上記(7)の電力変換装置。

0021

上記(8)の電力変換装置によれば、上記(7)の電力変換装置において特に、凹部に荷重を集中させることでこの部位を変形させ、これにより変形が他部に及ぶことを抑制して、前記挟圧部における前記半導体チップ又は半導体モジュールに対する保持力が向上する。また、凹形状をつけるのみで製造可能であるため、製造が容易であり、低コスト化がはかられる。

0022

(9)前記変形部は、前記半導体チップ又は前記半導体モジュールから離間した位置に設けられる上記(7)又は(8)の電力変換装置。

0023

上記(9)の電力変換装置によれば、上記(7)又は(8)の電力変換装置において特に、前記変形部と他部との間の強度差ができるため、変形部を変形させ易くなる。このため前記挟圧部における前記半導体チップ又は半導体モジュールに対する保持力が向上する。

0024

(10)前記冷却管部は、内部に冷却フィン(例えば、後述する冷却フィン440)を有し、前記変形部は、前記冷却フィンから離間した位置に設けられる上記(7)から(9)の何れか一の電力変換装置。

0025

上記(10)の電力変換装置によれば、上記(7)から(9)の何れか一の電力変換装置において特に、前記冷却フィンの近傍部位と前記変形部との間の強度差ができるため、変形部を変形させ易くなる。このため前記挟圧部における前記半導体チップ又は半導体モジュールに対する保持力が向上する。

0026

(11)前記変形部は、前記半導体チップ又は前記半導体モジュールを囲繞する環形状を有する上記(7)から(10)の何れか一の電力変換装置。

0027

上記(11)の電力変換装置によれば、上記(7)から(10)の何れか一の電力変換装置において特に、各構成部に係る寸法等のばらつきによる応力集中の方向が何れの方向であっても対応できる。このため前記挟圧部における前記半導体チップ又は半導体モジュールに対する保持力が向上する。

発明の効果

0028

本発明によれば、各構成部に係る寸法等のばらつきの吸収量が十分あり、且つ、振動吸収性能が高く、疲労破壊を予ぐことがきる電力変換装置を具現することができる。

図面の簡単な説明

0029

本発明の一実施形態としての電力変換装置を示す部分断面図である。
本発明の一実施形態としての電力変換装置を示す斜視図である。
図2の電力変換装置を示す平面図である。
図2の電力変換装置を示す部分分解斜視図である。
本発明の他の実施形態としての電力変換装置を示す組立斜視図である。
図5の電力変換装置の部分拡大斜視図である。
本発明の更に他の実施形態としての電力変換装置を示す概略構成図である。
図7の電力変換装置の要部拡大図である。
図8の電力変換装置の冷媒管部の内部を示す図である。

実施例

0030

以下に、図面を参照して本発明の実施形態としての電力変換装置について説明することにより、本発明を明らかにする。
先ず、図1から図4を参照して、本発明の一実施形態としての電力変換装置について詳細に説明する。

0031

図1から図4は、本発明の一実施形態としての電力変換装置を示す図であり、図1はこの電力変換装置の部分断面図、図2はこの電力変換装置の斜視図、図3はこの電力変換装置の平面図、図4はこの電力変換装置の部分分解斜視図である。
本発明の一実施形態としての電力変換装置1は、電力変換回路の一部を構成する電子機器と、この電子機器を冷却する冷媒が流通する冷媒流路体2を有する。図1を参照して容易に理解される通り、冷媒流路体2は、電子機器を冷却する冷媒が流通する流路である供給側冷媒流路21及び戻り側冷媒流路22が設けられている。

0032

尚、電力変換回路は、例えば、コンバータとして機能するように構成され、或いはまた、コンバータとインバータとの組み合わせとして機能するように構成される。
また、上述の電子機器は、半導体チップ又は半導体モジュールを主体に構成されるパワーモジュール3を含んで構成される。パワーモジュール3は、上述の電子機器の実質的に全体を成すように構成される場合もあり、また、その一部を成すように構成される場合もある。

0033

図2及び図3を参照して明らかな通り、複数の各個のパワーモジュール3は、複数並設された扁平状の冷媒管部4の間に挟まれるようにして配置される。
即ち、冷媒管部4はパワーモジュール3と交互に積層配置されている。各冷媒管部4は、パワーモジュール3を冷却するための冷媒が内部に流通するとともにパワーモジュール3の主面31に接触して熱交換可能な接触面部41を有する。

0034

各冷媒管部4の一端側には、冷媒管部4の内部に向けて冷媒が流入する入口管部42が設けられている。また、各冷媒管部4の他端側には、冷媒管部4から冷媒が流出する出口管部43が設けられている。

0035

更に、入口管部42を冷媒流路体2(その供給側冷媒流路21)に接続する入口接続部51が設けられている。入口接続部51は管状の弾性部材で形成されている。
同様に、出口管部43を冷媒流路体2(その戻り側冷媒流路22)に接続する出口接続部52が設けられている。出口接続部52は管状の弾性部材で形成されている。
図1及び図4から特に明らかな通り、入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ蛇腹状に形成された蛇腹部51a及び52aを有する。

0036

図1矢線Rにて図示される通り、冷媒は、各個の冷媒管部4について、供給側冷媒流路21→入口接続部51→入口管部42→冷媒管部4→出口管部43→出口接続部52→戻り側冷媒流路22の経路を流れる。これにより、循環する冷媒が、冷媒管部4の接触面部41に主面31が接触しているパワーモジュール3と熱交換し、パワーモジュール3の過熱を防止する。
本実施形態では、図1に示される通り、入口管部42は、その冷媒流路体2側の一部が入口接続部51内に挿入されている。同様に、出口管部43は、その冷媒流路体2側の一部が出口接続部52内に挿入されている。

0037

上述のように入口管部42の一部が入口接続部51内に挿入されている部位、及び、出口管部43の一部が出口接続部52内に挿入されている部位に対し、それらの部位を外周側から挟持する第1固定部材6が設けられている。
即ち、第1固定部材6は、入口管部42と自己との間で入口接続部51を挟持するとともに、出口管部43と自己との間で出口接続部52を挟持する。

0038

本実施形態では、図1図4を併せ参照して容易に理解される通り、第1固定部材6は、それぞれ締結孔を有する2部材で分割されて構成され、これら2部材6a、6bは、入口管部42及び出口管部43を、入口接続部51及び出口接続部52の外周側から挟むように、互いの締結孔61a、61bに適合する締結部材であるボルト62で締結されて固定される。本例では特に、図2及び図3の如く、ボルト62は長尺貫通ボルトであり、隣接する複数の第1固定部材6(6a、6b)同士がこのボルト62で一括締結されて固定される。

0039

図3二点鎖線で囲んで示された部分に注目して特に明らかな通り、複数の第1固定部材6(6a、6b)は、ボルト62の長手方向に、この方向と違う方向には凹凸を生じることなく整列するように、長尺の貫通ボルト62で一括締結されて固定される。

0040

図4を参照して容易に理解される通り、冷媒流路体2は、その表面2aに形成された複数の孔部23、23を有する。また、入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ対応する孔部23、23を塞ぐように配置されるフランジ部53及び54を有する。更にまた、フランジ部53及び54を自己と冷媒流路体2の表面2aとで挟持する第2固定部材7を備える。第2固定部材7は、入口接続部51及び出口接続部52に対応する位置に形成された各開口71、71を有し、これら開口71、71の周辺部位でフランジ部53及び54を表面2aに向けて面的に押圧するようにして挟む。

0041

図4縦方向の一点鎖線にて図示された通り、入口管部42の軸線と、入口接続部51の軸線と、入口管部42及び入口接続部51に対応する孔部23の中心とが一致するように位置決めされて、フランジ部53が冷媒流路体2の表面2a上で第2固定部材7により挟持されて固定される。
同様に、出口管部43の軸線と、出口接続部52の軸線と、出口管部43及び出口接続部52に対応する孔部23の中心とが一致するように位置決めされて、フランジ部54が冷媒流路体2の表面2a上で第2固定部材7により挟持されて固定される。
それぞれ弾性体である入口接続部51及び出口接続部52の各フランジ部53及び54が、第2固定部材7により冷媒流路体2の表面2a上に挟持されて固定される部分は、グロメットとして機能する入口接続部51及び出口接続部52の各該当部位ないしそれらの全体が、上述のように流通する冷媒をシールして冷媒の漏れ(水漏れ)を防いでいる。

0042

図1から図4の実施形態において、第2固定部材7の冷媒流路体2の表面2aへの接合は、例えば、摩擦撹拌接合溶接、或いは、超音波接合などの方法を採ることができる。何れの場合も、既述のように、それぞれ対をなす複数の第1固定部材6(6a、6b)を長尺の貫通ボルト62で一括締結したことと相俟って、ボルトの数を低減することができる。

0043

図1から図4を参照して説明した本発明の一実施形態としての電力変換装置の作用効果について次に説明する。
図1から図4を参照して説明した電力変換装置1では、パワーモジュール3を含んで構成され電力変換回路の一部を構成する電子機器が、冷媒流路体2内の供給側冷媒流路21と戻り側冷媒流路22との間を流通する冷媒によって冷却される。特に、パワーモジュール3の冷却のために、冷媒管部4が複数並設される。即ち、冷媒管部4は、複数の各パワーモジュール3に対しそれらの主面に接触して交互に積層配置され、それらの主面と熱交換可能な接触面部41を有する扁平状のものであり、これらが複数並設される。これらの冷媒管部4との熱交換によってパワーモジュール3が冷却されて過熱が防止される。冷媒管部4における冷媒の流れは、図1の矢線Rにより概念的に示された通り、冷媒流路体2の供給側冷媒流路21から入口管部42を通して冷媒管部4内に入り、出口管部43を通して冷媒流路体2の戻り側冷媒流路22へと戻るようにして循環する形態をとる。

0044

既述のように、冷媒管部4の入口管部42と冷媒流路体2(その供給側冷媒流路21)との間は入口接続部51で接続され、同様に、出口管部43と冷媒流路体2(その戻り側冷媒流路22)との間は出口接続部52で接続される。
この場合特に、入口接続部51及び出口接続部52は、管状の弾性部材で形成されている。
従って、各構成部の寸法等のばらつきに対する許容可能量が増加する。また、弾性部材を介して冷媒流路体2に接続されるため振動吸収性能が高い。このため、冷媒管部の板厚等を薄くしても疲労破壊を防ぐことができる。

0045

また、冷媒管部4の、入口管部42の一部が入口接続部51内に挿入され、出口管部43の一部が出口接続部52内に挿入され、それらの挿入部位を外周側から挟持する第1固定部材6が設けられている。このとき、第1固定部材6は、入口管部42と自己との間で入口接続部51を挟持するとともに、出口管部43と自己との間で出口接続部52を挟持する。
上述のような第1固定部材6を有する構成を採ることにより、部品点数が比較的少ない簡易な構成で冷媒の漏れ(水漏れ)を防ぐことができる。
また、第1固定部材6は、それぞれ締結孔を有する2部材6a、6bで分割されて構成され、これら2部材6a、6bは、入口管部42及び出口管部43を、入口接続部51及び出口接続部52の外周側から挟むように、互いの締結孔61a、61bに適合する締結部材であるボルト62で締結されて固定される。
従って、締結部材であるボルト62の締結力により容易に入口管部42及び出口管部43を挟持することができる。

0046

また、第1固定部材6は、隣接する複数の第1固定部材同士(6a、6b)が締結部材であるボルト62で一括締結されて固定される。
従って、部品点数の削減、組立作業工数の削減が可能である。

0047

一方、冷媒流路体2は、その表面2aに形成された孔部23を有し、入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ孔部23を塞ぐように配置されるフランジ部53を有しフランジ部53を冷媒流路体2の表面2aと自己との間で挟持する第2固定部材7を更に備える。
従って、簡易な構造で冷媒の漏れ(水漏れ)を防ぐことができる。

0048

図1及び図4を参照して既述のとおり、入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ蛇腹状に形成された蛇腹部51a及び52aを有する。
このため、入口接続部51及び出口接続部52は蛇腹部による伸縮性を有する。従って、入口接続部51及び出口接続部52は変位吸収量が大きくなる。また、振動吸収性能が向上する。

0049

次に、図5及び図6を参照して、本発明の他の実施形態としての電力変換装置について説明する。
図5は、本発明の他の実施形態としての電力変換装置を示す組立斜視図である。
図6は、図5の電力変換装置の部分拡大斜視図である。
図5及び図6において、既述の図1から図4との対応部は同一の符号を附して示し、それら各部の説明は適宜省略する。
図5及び図6の実施形態において、既述の図1から図4の実施形態との一つの相違は次の点である。即ち、既述の図1から図4では、複数の第1固定部材6(6a、6b)は、ボルト62の長手方向に、この方向と違う方向には凹凸を生じることなく整列するように、長尺の貫通ボルト62で一括締結されて固定される。
これに対し、図5及び図6の実施形態においては、一対の第1固定部材6a及び6b毎に、長尺の貫通ボルト62のようには長くないボルト63によって第1固定部材の各対(6a、6b)毎に締結されて固定される。
また、図5及び図6の実施形態では、第2固定部材7の冷媒流路体2の表面2aへの接合は、第2固定部材7に形成されたボルト穴72を通してボルト73によりボルト締結している。

0050

以上、図5及び図6を参照して説明した実施形態では、第1固定部材6は、隣接する複数の第1固定部材同士(6a、6b)が締結部材であるボルト62で一括締結されて固定されるのではなく、各対(6a、6b)ごとにボルト63によって締結され、且つ、第2固定部材7の冷媒流路体2の表面2aへの接合にもボルト73によるボルト締結が適用されている。
従って、部品点数の削減、組立作業工数の削減という点では、既述の図1から図4の実施形態に及ばないが、その他の点については同様の作用効果を奏する。また、長尺の貫通ボルト62を用意する必要がないため、適用するボルトについて、同仕様のものに統一することにより、部品管理の簡素化がはかれるという利点もある。

0051

次に、図7から図9を参照して、本発明の更に他の実施形態としての電力変換装置について説明する。
図7は、本発明の更に他の実施形態としての電力変換装置を示す概略構成図である。
図8は、図7の電力変換装置の要部拡大図である。
図9は、図8の電力変換装置の冷媒管部の内部を示す図である。
図7から図9において、対応部は同一の符号を附して示されているが、複数のパワーモジュール3aが既述のパワーモジュール3に対応し、冷媒管部4bが既述の冷媒管部4に相応する。

0052

図7を参照して容易に理解される通り、この実施形態でも、複数並設された冷媒管部4bの間にパワーモジュール3aが挟まれる形で、冷媒管部4bとパワーモジュール3aとが交互に積層配置されている。
図7では図示されていないが、複数の各冷媒管部4bには図1を参照して既述の入口管部42及び出口管部43と同様の入口管部及び出口管部が設けられている。また、これら入口管部及び出口管部が、弾性体の入口接続部及び出口接続部によって冷媒流路体に接続される構成は、これら冷媒流路体との接続に関して上述した構成と同様である。
図7から図9の実施形態における既述の図1から図4との一つの相違点は、冷媒管部4b自体の構成にある。
即ち、この冷媒管部4bは、パワーモジュール3aの主面と冷媒管部4bの接触面部との間で、効率的な熱交換を行わせるために、図示の様な積層配置構造における積層方向に、締結などの適宜の手段(不図示)で外力(積層方向の圧力)を加えて用いられる。
図7から図9の実施形態における冷媒管部4bでは、この積層方向の圧力を高めた時に、冷媒管部4bが部分的に変形して、接触圧の面方向での均一性を保持できる構造が採られている。

0053

冷媒管部4bは、パワーモジュール3aの一方の主面(図7における下側の主面)に接触する第1接触面部411が設定された第1主面板410、及び、パワーモジュール3aの他方の主面(図7における上側の主面)に接触する第2接触面部421が設定された第2主面板420を有する。
第2主面板420は全体的に平板状を成している。この第2主面板420と概略平行な第1主面板410の周縁部が第2主面板420の周縁部に向けて近接するように折り曲げられて容器形状をなしている。このような第1主面板410及び第2主面板420は両者の周縁部近傍で接合されている。

0054

図8に要部を拡大して示す通り、第1主面板410の第1接触面部411は、冷媒管部4bとパワーモジュール3aとが積層配置された積層体にこれを積層方向に挟む圧力が加えられるときに、この圧力を受ける挟圧部431を成している。更に、挟圧部431の外周側に隣接して、上述の積層方向に挟む圧力によって相対的に容易に変形する変形部432が形成されている。
本例における変形部432は、第1主面板410がその中心(図8における右側)から離隔するに伴って第2主面板420から離隔する方向に一旦小さく突出した後、更に上記中心から離隔するに伴って、第2主面板420に近接する方向に凹陥した凹部432aが形成されている。また、変形部432は、第1主面板410における
即ち、本例の冷媒管部4bにおける第1主面板410の変形部432は、その第1主面板410において第1接触面部411とは重畳しないように離隔してその周囲を囲繞する環形状を成している。
換言すれば、変形部432は、パワーモジュール3aの位置とは重畳しないように離隔してその周囲を囲繞する環形状を有する。

0055

図8において、冷媒管部4bの内部の二点鎖線で示す領域には、図9に示す冷却フィン440が配置される。図示の通り、変形部432は、この冷却フィン440が配される位置とは重畳しないように離隔している。
冷却フィン440は、冷媒管部4bの内部を流通する冷媒との接触面積伝熱面積)を増大させて、熱交換の効率を高め、小型化をはかりながら、パワーモジュール3aに対する冷却能力を向上させる。

0056

図7から図9を参照して説明した実施形態によれば、冷媒管部4bの第1主面板410に形成された変形部432が挟圧荷重により他部に優先して変形することにより、変位吸収量が大きくなり、第1接触面部411における接触圧のばらつきを低減する効果が向上する。

0057

また、変形部432は凹部432aを含んで構成されるものであり、凹部432aに荷重を集中させることでこの部位を変形させ、これにより変形が他部に及ぶことを抑制して、挟圧部431におけるパワーモジュール3aに対する保持力が向上する。また、凹形状をつけるのみで製造可能であるため、製造が容易であり、低コスト化がはかられる。

0058

また、変形部432は、パワーモジュール3aの位置とは重畳しないように離隔して形成されている。このため、変形部432と周辺の他部との間の強度差ができるため、変形部432を変形させ易くなる。このため挟圧部431におけるパワーモジュール3aに対する保持力が向上する。

0059

更にまた、変形部432は、冷却フィン440が配される位置とは重畳しないように離隔しているため、冷却フィン440の近傍部位と変形部432との間の強度差ができるため、変形部432を変形させ易くなる。このため挟圧部431におけるパワーモジュール3aに対する保持力が向上する。

0060

また、変形部432は、パワーモジュール3aを囲繞する環形状を有するため、各構成部に係る寸法等のばらつきによる応力集中の方向が何れの方向であっても対応できる。このため挟圧部431におけるパワーモジュール3aに対する保持力が向上する。

0061

以上述べた実施形態の電力変換装置の作用効果を要約する。
(1)パワーモジュール3の主面に接触して熱交換可能な接触面部41を有する扁平状の冷媒管部4が、パワーモジュール3と交互に積層配置されて積層体を成している。各個の冷媒管部4は、冷媒流路体2からの冷媒が循環する。冷媒流路体2は内部に供給側冷媒流路21及び戻り側冷媒流路22を有する。冷媒の循環は、各個の冷媒管部4の入口管部42に冷媒流路体2の供給側冷媒流路21から供給された冷媒が冷媒管部4内を流通し、出口管部43から冷媒流路体2の戻り側冷媒流路22に戻るようにして行われる。冷媒管部4の、入口管部42と冷媒流路体2とは入口接続部51によって接続され、出口管部43と冷媒流路体2とは出口接続部52よって接続される。これら入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ管状の弾性部材で形成されている。
このため、各構成部に係る寸法等のばらつきに対する許容可能量が増加する。また、弾性部材を介して冷媒流路体に接続されるため振動吸収性能が高い。従って、冷媒管部の板厚等を薄くしても疲労破壊を防ぐことができる。

0062

(2)入口管部42は、その冷媒流路体2側の一部が入口接続部51内に挿入され、出口管部43は、その冷媒流路体2側の一部が出口接続部52内に挿入され、入口管部42との間で入口接続部51を挟持するとともに、出口管部43との間で出口接続部52を挟持する第1固定部材6(6a、6b)を備えるため、簡易な構成で冷媒の漏れ(水漏れ)を防ぐことができる。

0063

(3)第1固定部材6は、それぞれ締結孔を有する2部材6a、6bで分割されて構成され、2部材6a、6bは、入口管部42及び出口管部43を挟むように互いの締結孔がボルト62で締結されて固定される。
このため、ボルト62による締結力により容易に入口管部42及び出口管部43を挟持することができる。

0064

(4)第1固定部材6は、隣接する複数の第1固定部材6(6a、6b)同士がボルト62によって一括締結されて固定されるため、部品点数の削減、組立作業工数の削減が可能である。

0065

(5)冷媒流路体2は、その表面2aに形成された孔部23を有し、入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ孔部23を塞ぐように配置されるフランジ部53を有し、フランジ部53を自己と冷媒流路体2の表面2aとで挟持する第2固定部材7を更に備えるため、簡易な構造で冷媒の漏れ(水漏れ)を防ぐことができる。

0066

(6)入口接続部51及び出口接続部52は、それぞれ蛇腹状に形成された51a、52aを有するため、伸縮性に富む蛇腹部によって、変位吸収量が大きくなる。また、振動吸収性能が向上する

0067

(7)冷媒管部4は、パワーモジュール3と冷媒管部4とが交互に積層配置されている積層体の積層方向に挟圧される挟圧部431と、この挟圧により積層方向に変形する変形部432と、を有するため、変形部432が挟圧荷重により変形することにより、変位吸収量が大きくなり、接触面部41における接触圧のばらつきを低減する効果が向上する。

0068

(8)変形部432は、凹部432aを含んで構成されるため、この凹部432aに荷重を集中させることでこの部位を変形させ、これにより変形が他部に及ぶことを抑制して、挟圧部431におけるパワーモジュール3に対する保持力が向上する。また、凹形状をつけるのみで製造可能であるため、製造が容易であり、低コスト化がはかられる。

0069

(9)変形部432は、パワーモジュール3から離間した位置に設けられるため、変形部432と他部との間の強度差ができて、変形部432を変形させ易くなる。このため挟圧部431におけるパワーモジュール3に対する保持力が向上する。

0070

(10)冷媒管部4は、内部に冷却フィン440を有し、変形部432は、冷却フィン440から離間した位置に設けられるため、冷却フィン440の近傍部位と変形部432との間の強度差ができて、変形部432を変形させ易くなる。このため挟圧部431におけるパワーモジュール3に対する保持力が向上する。

0071

(11)変形部432は、パワーモジュール3を囲繞する環形状を有するため、各構成部に係る寸法等のばらつきによる応力集中の方向が何れの方向であっても対応できる。このため挟圧部431におけるパワーモジュール3に対する保持力が向上する。

0072

以上の実施形態のほか、本発明の趣旨を逸脱しない種々の変形例や変更例は本発明の範囲に包摂される。
例えば、上述の本発明の電力変換装置については、入口接続部51及び出口接続部52はそれぞれ管状の弾性部材で形成されている例を挙げて説明したが、入口接続部51及び出口接続部52の形状は必ずしも図示の態様のもに限られず、外観角柱状である場合等であっても、本発明の技術思想が有効に活用され得る。

0073

1電力変換装置
2冷媒流路体
2a 表面
3、3aパワーモジュール(半導体チップ又は半導体モジュール)
4冷媒管部
6(6a、6b) 第1固定部材
23 孔部
41 接触面部
42入口管部
43出口管部
51 入口接続部
51a、52a蛇腹部
52出口接続部
53フランジ部
62、63ボルト(締結部材)
431 挟圧部
432 変形部
432a 凹部
440 冷却フィン

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