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JP5492638B2 - Power converter - Google Patents
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Description

本発明は、冷媒を使って半導体モジュールを冷却する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that cools a semiconductor module using a refrigerant.

例えば、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、図10に示すごとく、電力変換回路を構成する半導体素子95を封止した半導体モジュール94と、該半導体モジュール94を冷却する冷媒96が流れる冷却ケース91とを備えたものが知られている(下記特許文献1参照)。この電力変換装置90では、冷却ケース91は上方に開口する開口部99を有し、該開口部99を塞ぐように金属製の上壁板97および半導体モジュール94が取り付けられている。   For example, as a power conversion device that performs power conversion between DC power and AC power, as shown in FIG. 10, a semiconductor module 94 in which a semiconductor element 95 constituting a power conversion circuit is sealed, and the semiconductor module 94 is cooled. The thing provided with the cooling case 91 through which the refrigerant | coolant 96 which flows is known (refer the following patent document 1). In this power conversion device 90, the cooling case 91 has an opening 99 that opens upward, and a metal upper wall plate 97 and a semiconductor module 94 are attached so as to close the opening 99.

また、冷却ケース91には冷媒導入管92と冷媒導出管93が設けられている。冷媒導入管92から冷媒96を冷却ケース91内に導入し、冷媒導出管93から導出する。これにより、冷却ケース91内に冷媒96を流し、半導体モジュール94を冷却している。   The cooling case 91 is provided with a refrigerant introduction pipe 92 and a refrigerant outlet pipe 93. A refrigerant 96 is introduced into the cooling case 91 from the refrigerant introduction pipe 92 and led out from the refrigerant outlet pipe 93. Thereby, the refrigerant 96 is caused to flow in the cooling case 91 to cool the semiconductor module 94.

特開2006−166604号公報JP 2006-166604 A

しかしながら、冷却ケース91には、気泡98が冷媒96と共に流入することがあり、従来の電力変換装置90には、この気泡98が冷却ケース91内に溜まりやすいという問題があった。すなわち、従来の電力変換装置90は、冷媒96の導入口920および導出口930よりも上方に上壁板97が存在するため、導入口920から冷媒96と共に冷却ケース91内に入った気泡98が浮き上がり、上壁板97の下側に溜まってしまう。空気は水等の冷媒96よりも熱伝導率が低いため、気泡98が上壁板97の下側に溜まると、冷媒96と上壁板97との間の熱交換が起こりにくくなり、半導体モジュール94の冷却効率が低下しやすくなる。   However, the bubbles 98 may flow into the cooling case 91 together with the refrigerant 96, and the conventional power converter 90 has a problem that the bubbles 98 are likely to accumulate in the cooling case 91. That is, in the conventional power converter 90, the upper wall plate 97 exists above the inlet 920 and outlet 930 of the refrigerant 96, so that the bubbles 98 that have entered the cooling case 91 together with the refrigerant 96 from the inlet 920. It floats and accumulates below the upper wall plate 97. Since air has a lower thermal conductivity than the refrigerant 96 such as water, heat exchange between the refrigerant 96 and the upper wall plate 97 is less likely to occur when the bubbles 98 accumulate below the upper wall plate 97, and the semiconductor module. The cooling efficiency of 94 tends to decrease.

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、冷媒に含まれる気泡が冷却ケース内に溜まりにくい電力変換装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a power conversion device in which bubbles contained in a refrigerant are less likely to accumulate in a cooling case.

本発明は、底壁と、該底壁の周縁部から上方に立設した側壁と、該側壁の上端に取り付けられた金属製の上壁板とを備えた冷却ケースと、
電力変換回路を構成する半導体素子と、該半導体素子を封止した封止部とを有し、上記上壁板の上面に配置された半導体モジュールと、
上記側壁に設けられた冷媒導入管および冷媒導出管とを備え、
上記底壁と上記側壁と上記上壁板とに囲まれたケース内空間に上記冷媒導入管から冷媒を導入し、上記冷媒導出管から該冷媒を導出することにより、上記上壁板に配置された上記半導体モジュールを上記冷媒で冷却するよう構成されており、
上記冷媒導出管の、上記ケース内空間に開口した端部である導出側開口端部は、その上端縁が、上記上壁板の下面よりも上方に位置しており、
上記上壁板の上記下面に、上方に凹んだエア逃がし溝が形成されていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
The present invention includes a cooling case including a bottom wall, a side wall standing upward from a peripheral edge of the bottom wall, and a metal upper wall plate attached to the upper end of the side wall.
A semiconductor module comprising a power conversion circuit and a sealing portion that seals the semiconductor element, and is disposed on the upper surface of the upper wall plate; and
A refrigerant inlet pipe and a refrigerant outlet pipe provided on the side wall,
The refrigerant is introduced from the refrigerant introduction pipe into the space in the case surrounded by the bottom wall, the side wall, and the upper wall board, and the refrigerant is led out from the refrigerant outlet pipe to be arranged on the upper wall board. The semiconductor module is configured to be cooled with the refrigerant,
The outlet opening end of the refrigerant outlet pipe, which is the end opened to the space in the case, has an upper end edge located above the lower surface of the upper wall plate ,
In the power conversion device , an air escape groove recessed upward is formed in the lower surface of the upper wall plate .

本発明の作用効果について説明する。本発明では、上記導出側開口端部の上端縁が、上壁板の下面よりも上方に位置している。
このようにすると、冷却ケース内に気泡が溜まりにくくなる。すなわち、冷媒導入管から冷却ケース内に導入した冷媒に気泡が含まれていた場合、気泡は冷媒よりも軽いため浮き上がって上壁板の下面に接触する。そして、冷媒の流れに伴って、気泡は上壁板の下面に沿って下流に移動し、導出側開口端部付近に達する。本発明では、導出側開口端部の上端縁が上壁板の下面よりも上方に位置しているため、気泡はそのまま浮き上がりながら冷媒導出管に入ることができる。
ここで仮に、導出側開口端部の上端縁が上壁板の下面よりも下方に位置していたとすると、気泡は下方に移動できないため、容易に気泡を排出できなくなる。そのため、上壁板の下面に気泡が溜まりやすくなる。これに対して本発明では、導出側開口端部の上端縁が上壁板の下面よりも上方に位置しているため、気泡は冷媒導出管に容易に入ることができる。そのため、冷却ケース内に気泡が溜まりにくくなる。これにより、半導体モジュールの冷却効率の低下を抑制できる。
The function and effect of the present invention will be described. In the present invention, the upper end edge of the lead-out opening end is located above the lower surface of the upper wall plate.
This makes it difficult for bubbles to accumulate in the cooling case. That is, when air bubbles are included in the refrigerant introduced into the cooling case from the refrigerant introduction pipe, the air bubbles are lighter than the refrigerant, so that the air bubbles rise and come into contact with the lower surface of the upper wall plate. As the refrigerant flows, the bubbles move downstream along the lower surface of the upper wall plate and reach the vicinity of the outlet opening end. In the present invention, since the upper end edge of the outlet side opening end is positioned above the lower surface of the upper wall plate, the bubbles can enter the refrigerant outlet pipe while floating as they are.
If the upper end edge of the lead-out opening end is positioned below the lower surface of the upper wall plate, the bubbles cannot be easily discharged because the bubbles cannot move downward. Therefore, it becomes easy for bubbles to collect on the lower surface of the upper wall plate. On the other hand, in the present invention, since the upper end edge of the outlet opening end is located above the lower surface of the upper wall plate, bubbles can easily enter the refrigerant outlet tube. Therefore, it is difficult for bubbles to accumulate in the cooling case. Thereby, the fall of the cooling efficiency of a semiconductor module can be suppressed.

以上のごとく、本発明によれば、冷媒に含まれる気泡が冷却ケース内に溜まりにくい電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power conversion device in which bubbles contained in the refrigerant are less likely to accumulate in the cooling case.

参考例1における、冷却ケースの分解斜視図。The disassembled perspective view of the cooling case in Reference Example 1. 図1のA−A断面図であって、半導体モジュールおよび冷却フィンと共に描いたもの。It is AA sectional drawing of FIG. 1, Comprising: The thing drawn with the semiconductor module and the cooling fin. 図1のB−B断面図であって、半導体モジュールおよび冷却フィンと共に描いたもの。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 1 together with a semiconductor module and cooling fins. 参考例1における、電力変換装置の分解断面図。The disassembled sectional view of the power converter in Reference Example 1. 参考例2における、冷却ケースの分解斜視図。The disassembled perspective view of the cooling case in Reference Example 2. 図5のC−C断面図であって、半導体モジュールおよび冷却フィンと共に描いたもの。It is CC sectional drawing of FIG. 5, Comprising: The thing drawn with the semiconductor module and the cooling fin. 実施例における、電力変換装置の断面図。Sectional drawing of the power converter device in Example 1. FIG. 図7のD−D断面図。DD sectional drawing of FIG. 参考例3における、電力変換装置の断面図。Sectional drawing of the power converter device in the reference example 3. FIG. 従来例における、電力変換装置の断面図。Sectional drawing of the power converter device in a prior art example.

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記上壁板の上記下面に、上方に凹んだエア逃がし溝が形成されている。
そのため、冷媒に含まれる気泡が冷却ケース内に溜まりにくいという本発明の作用効果を効果的に発揮できる。すなわち、冷却フィンの周囲に上記エア逃がし溝を形成することにより、冷媒導入管から冷媒と共にケース内に入った気泡を、エア逃がし溝へ導くことが可能となる。そのため、例えば冷却フィンが存在する場合、冷却フィンと上壁板との隙間に気泡が付着しにくくなり、半導体モジュールの冷却効率が低下することを抑制できる。また、エア逃がし溝に入った気泡は、冷媒の流れに伴って下流に移動するため、冷媒導出管から容易にケース外へ排出することができる。
A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention, the above lower surface of the upper wall plate, the air escape groove recessed upwardly that have been formed.
Therefore , the effect of this invention that the bubble contained in a refrigerant | coolant cannot collect easily in a cooling case can be exhibited effectively. That is, by forming the air escape groove around the cooling fin, it is possible to guide the bubbles that have entered the case together with the refrigerant from the refrigerant introduction pipe to the air escape groove. Therefore, for example, when a cooling fin exists, it becomes difficult for bubbles to adhere to the gap between the cooling fin and the upper wall plate, and it is possible to suppress a decrease in the cooling efficiency of the semiconductor module. Further, since the air bubbles entering the air escape groove move downstream with the flow of the refrigerant, they can be easily discharged out of the case from the refrigerant outlet pipe.

また、上記封止部が上記上壁板と密着することにより、上記半導体モジュールと上記上壁板とが一体に構成されていることが好ましい(請求項)。
このようにすると、半導体モジュールと上壁板とを一体にできるため、部品点数を減らすことができ、電力変換装置の製造コストを削減することが可能になる。
Moreover, it is preferable that the said semiconductor module and the said upper wall board are comprised integrally by the said sealing part being closely_contact | adhered with the said upper wall board (Claim 2 ).
If it does in this way, since a semiconductor module and an upper wall board can be united, the number of parts can be reduced and it becomes possible to reduce the manufacturing cost of a power converter.

また、上記冷媒導入管の、上記ケース内空間に開口した端部である導入側開口端部は、その上端縁が、上記上壁板の下面よりも上方に位置していることが好ましい(請求項)。
この場合には、冷媒導入管から導入される冷媒に気泡が含まれていたとしても、導入側開口端部の上端縁よりも下方に上壁板の下面が位置しているため、気泡がケース内空間に入りにくくなる。これにより、冷却ケース内に気泡が溜まることを防止しやすくなる。
Moreover, it is preferable that the upper end edge of the inlet side opening end portion, which is the end portion opened to the space in the case, of the refrigerant introduction pipe is located above the lower surface of the upper wall plate (claim). Item 3 ).
In this case, even if the refrigerant introduced from the refrigerant introduction pipe contains bubbles, the lower surface of the upper wall plate is positioned below the upper end edge of the inlet side opening end, so that the bubbles are in the case. It becomes difficult to enter the interior space. Thereby, it becomes easy to prevent air bubbles from accumulating in the cooling case.

また、上記冷媒導入管を取り付けた上記側壁の上端部に、上記ケース内空間へ気泡が流入することを防止するエア流入防止部が設けられ、該エア流入防止部は、上記側壁の上端部から上記ケース内空間へ向かって斜め下方に延びるとともに、その下端が、上記冷媒導入管の、上記ケース内空間に開口した端部である導入側開口端部の上端縁よりも下方に位置していることが好ましい(請求項)。
このようにすると、導入側開口端部とエア流入防止部の下端との間に気泡が溜まるため、エア流入防止部よりも下流側に気泡が進入することを防止できる。これにより、冷却ケース内に気泡が溜まることを一層、防止しやすくなる。
In addition, an air inflow prevention portion for preventing air bubbles from flowing into the space in the case is provided at an upper end portion of the side wall to which the refrigerant introduction pipe is attached, and the air inflow prevention portion is provided from the upper end portion of the side wall. While extending obliquely downward toward the inner space of the case, the lower end thereof is positioned below the upper end edge of the inlet side opening end that is the end of the refrigerant introduction pipe that opens into the inner space of the case. (Claim 4 ).
If it does in this way, since a bubble accumulates between the opening end part of an introduction side, and the lower end of an air inflow prevention part, it can prevent that a bubble enters into the downstream rather than an air inflow prevention part. This makes it easier to prevent bubbles from accumulating in the cooling case.

参考例1)
本発明の参考例にかかる電力変換装置につき、図1〜図4を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1〜図3に示すごとく、冷却ケース2と、半導体モジュール3と、冷媒導入管4と、冷媒導出管5とを備える。
冷却ケース2は、底壁20と、該底壁20の周縁部から上方に立設した側壁21と、該側壁21の上端に取り付けられた金属製の上壁板22とを有する。側壁21には、冷媒導入管4および冷媒導出管5が設けられている。
また、図2、図3に示すごとく、半導体モジュール3は、電力変換回路を構成する半導体素子30と、該半導体素子30を封止した封止部31とを有し、上壁板22の上面221に配置されている。
( Reference Example 1)
A power converter according to a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, the power conversion apparatus 1 of this example includes a cooling case 2, a semiconductor module 3, a refrigerant introduction pipe 4, and a refrigerant outlet pipe 5.
The cooling case 2 includes a bottom wall 20, a side wall 21 erected upward from the peripheral edge of the bottom wall 20, and a metal upper wall plate 22 attached to the upper end of the side wall 21. The side wall 21 is provided with a refrigerant introduction pipe 4 and a refrigerant outlet pipe 5.
As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor module 3 includes a semiconductor element 30 constituting a power conversion circuit and a sealing portion 31 that seals the semiconductor element 30, and the upper surface of the upper wall plate 22. 221 is arranged.

図3に示すごとく、電力変換装置1は、底壁20と側壁21と上壁板22とに囲まれたケース内空間Sに冷媒導入管4から冷媒10を導入し、冷媒導出管5から冷媒10を導出することにより、上壁板22に配置された半導体モジュール3を冷媒10で冷却するよう構成されている。
そして、冷媒導出管5の、ケース内空間Sに開口した端部である導出側開口端部50は、その上端縁51が、上壁板22の下面220よりも上方に位置している。
以下、詳説する。
As shown in FIG. 3, the power conversion device 1 introduces the refrigerant 10 from the refrigerant introduction pipe 4 into the space S in the case surrounded by the bottom wall 20, the side wall 21, and the upper wall plate 22, and the refrigerant from the refrigerant outlet pipe 5. By deriving 10, the semiconductor module 3 disposed on the upper wall plate 22 is cooled by the refrigerant 10.
The outlet side opening end 50, which is the end of the refrigerant outlet pipe 5 that opens into the case internal space S, has an upper end edge 51 positioned above the lower surface 220 of the upper wall plate 22.
The details will be described below.

図1に示すごとく、底壁20は四辺形板状に形成されており、その周縁部から4個の側壁21が立設している。側壁21には、冷媒導入管4を設けた第1側壁21aと、冷媒導出管5を設けた第2側壁21bと、これら第1側壁21a,第2側壁21bよりも高さが低い第3側壁21cおよび第4側壁21dがある。この第3側壁21c、第4側壁21dの上端面210に上壁板22が載置されている。また、上壁板22にはボルト挿通孔222が形成され、第3側壁21c、第4側壁21dにはボルト12(図2参照)を螺合するための締結孔223が形成されている。ボルト挿通孔222にボルト12を挿通すると共に、締結孔223にボルト12を螺合することにより、上壁板22を第3側壁21c、第4側壁21dに固定している。上壁板22と第1側壁21aの間および、上壁板22と第2側壁21bの間には、冷媒10の漏洩を防止するためのシール部材11が取り付けられている。また、図3に示すごとく、第1側壁21aおよび第2側壁21bの上端面211と、上壁板22の上面221は略面一になっている。   As shown in FIG. 1, the bottom wall 20 is formed in a quadrilateral plate shape, and four side walls 21 are erected from the peripheral edge portion. The side wall 21 includes a first side wall 21a provided with the refrigerant introduction pipe 4, a second side wall 21b provided with the refrigerant outlet pipe 5, and a third side wall having a height lower than those of the first side wall 21a and the second side wall 21b. 21c and a fourth side wall 21d. The upper wall plate 22 is placed on the upper end surface 210 of the third side wall 21c and the fourth side wall 21d. Further, a bolt insertion hole 222 is formed in the upper wall plate 22, and a fastening hole 223 for screwing the bolt 12 (see FIG. 2) is formed in the third side wall 21c and the fourth side wall 21d. While the bolt 12 is inserted into the bolt insertion hole 222 and the bolt 12 is screwed into the fastening hole 223, the upper wall plate 22 is fixed to the third side wall 21c and the fourth side wall 21d. Seal members 11 for preventing leakage of the refrigerant 10 are attached between the upper wall plate 22 and the first side wall 21a and between the upper wall plate 22 and the second side wall 21b. Further, as shown in FIG. 3, the upper end surfaces 211 of the first side wall 21a and the second side wall 21b and the upper surface 221 of the upper wall plate 22 are substantially flush with each other.

図2に示すごとく、半導体モジュール3は、半導体素子30に接続された信号端子33、パワー端子34,35、金属製の放熱板32、絶縁部材37を備える。パワー端子34は、はんだ36aを介して半導体素子30に接続されている。また、パワー端子35は放熱板32及びはんだ36bを介して半導体素子30に接続されている。信号端子33は、図示しない制御回路基板に接続されている。制御回路基板が半導体素子30の動作制御を行うことにより、パワー端子34,35間に流れる電流の量やタイミングを制御している。
また、放熱板32はパワー端子35と接続しているが、放熱板32と上壁板22との間に絶縁部材37が介在するため、上壁板22はパワー端子35と絶縁されている。
As shown in FIG. 2, the semiconductor module 3 includes a signal terminal 33, power terminals 34 and 35, a metal heat radiating plate 32, and an insulating member 37 connected to the semiconductor element 30. The power terminal 34 is connected to the semiconductor element 30 via the solder 36a. Further, the power terminal 35 is connected to the semiconductor element 30 through the heat sink 32 and the solder 36b. The signal terminal 33 is connected to a control circuit board (not shown). The control circuit board controls the operation of the semiconductor element 30 to control the amount and timing of the current flowing between the power terminals 34 and 35.
Further, although the heat radiating plate 32 is connected to the power terminal 35, since the insulating member 37 is interposed between the heat radiating plate 32 and the upper wall plate 22, the upper wall plate 22 is insulated from the power terminal 35.

図4に示すごとく、半導体モジュール3は、信号端子33、パワー端子34,35の一部を突出させた状態で、放熱板32、信号端子33、パワー端子34,35、絶縁部材37を封止部31によって封止してなる。そして、本例では、絶縁部材37の主面を上壁板22に面接触させると共に、封止部31を上壁板22に密着させることにより、半導体モジュール3と上壁板22とを一体化している。
また、上壁板22の下面220に、波型の冷却フィン6が取り付けられている。冷却フィン6の上端部60は、上壁板22の下面220に溶接されている。図3に示すごとく、冷却フィン6内に冷媒10が導入する側の端部6aが冷媒導入管4側を向き、冷媒10が冷却フィン6から導出する側の端部6bが冷媒導出管5側を向くように、冷却フィン6が冷却ケース2内に配置されている。
As shown in FIG. 4, the semiconductor module 3 seals the heat radiating plate 32, the signal terminal 33, the power terminals 34 and 35, and the insulating member 37 with a part of the signal terminal 33 and the power terminals 34 and 35 protruding. It is sealed by the part 31. In this example, the semiconductor module 3 and the upper wall plate 22 are integrated by bringing the main surface of the insulating member 37 into surface contact with the upper wall plate 22 and bringing the sealing portion 31 into close contact with the upper wall plate 22. ing.
A wave-shaped cooling fin 6 is attached to the lower surface 220 of the upper wall plate 22. The upper end portion 60 of the cooling fin 6 is welded to the lower surface 220 of the upper wall plate 22. As shown in FIG. 3, the end 6a on the side where the refrigerant 10 is introduced into the cooling fin 6 faces the refrigerant introduction pipe 4 side, and the end 6b on the side where the refrigerant 10 is led out from the cooling fin 6 is on the refrigerant outlet pipe 5 side. The cooling fins 6 are arranged in the cooling case 2 so as to face.

一方、図3に示すごとく、冷媒導入管4の、ケース内空間Sに開口した端部である導入側開口端部40は、その上端縁41が、上壁板22の下面220よりも上方に位置している。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the inlet side opening end 40, which is the end of the refrigerant introduction pipe 4 that opens into the space S in the case, has an upper edge 41 that is higher than the lower surface 220 of the upper wall plate 22. positioned.

本例の作用効果について説明する。図3に示すごとく、本例では、導出側開口端部50の上端縁51が、上壁板22の下面220よりも上方に位置している。
このようにすると、冷却ケース2内に気泡8が溜まりにくくなる。すなわち、冷媒導入管4から冷却ケース2内に導入した冷媒10に気泡8が含まれていた場合、気泡8は冷媒10よりも軽いため浮き上がって上壁板22の下面220に接触する。そして、冷媒10の流れに伴って、気泡8は上壁板22の下面220に沿って下流に移動し、導出側開口端部50付近に達する。本例では、導出側開口端部50の上端縁51が上壁板22の下面220よりも上方に位置しているため、気泡8はそのまま浮き上がりながら冷媒導出管5に入ることができる。
ここで仮に、図10に示すごとく、導出側開口端部930の上端縁931が上壁板97の下面970よりも下方に位置していたとすると、気泡98は下方に移動できないため、容易に気泡98を排出できなくなる。そのため、上壁板97の下面970に気泡98が溜まりやすくなる。これに対して本例では、図3に示すごとく、導出側開口端部50の上端縁51が上壁板22の下面220よりも上方に位置しているため、気泡8は冷媒導出管5に容易に入ることができる。そのため、冷却ケース2内に気泡8が溜まりにくくなる。これにより、半導体モジュール3の冷却効率の低下を抑制できる。
The effect of this example will be described. As shown in FIG. 3, in this example, the upper end edge 51 of the lead-out opening end 50 is located above the lower surface 220 of the upper wall plate 22.
If it does in this way, it will become difficult for the bubble 8 to accumulate in the cooling case 2. That is, when the bubbles 10 are contained in the refrigerant 10 introduced into the cooling case 2 from the refrigerant introduction pipe 4, the bubbles 8 are lighter than the refrigerant 10, so that they rise and come into contact with the lower surface 220 of the upper wall plate 22. As the refrigerant 10 flows, the bubbles 8 move downstream along the lower surface 220 of the upper wall plate 22 and reach the vicinity of the outlet-side opening end 50. In this example, since the upper end edge 51 of the outlet side opening end portion 50 is located above the lower surface 220 of the upper wall plate 22, the bubbles 8 can enter the refrigerant outlet tube 5 while floating as they are.
Here, as shown in FIG. 10, if the upper end edge 931 of the outlet-side opening end 930 is positioned below the lower surface 970 of the upper wall plate 97, the bubble 98 cannot easily move downward. 98 cannot be discharged. Therefore, the bubbles 98 are likely to accumulate on the lower surface 970 of the upper wall plate 97. On the other hand, in this example, as shown in FIG. 3, the upper end edge 51 of the outlet-side opening end 50 is positioned above the lower surface 220 of the upper wall plate 22, so that the bubbles 8 enter the refrigerant outlet pipe 5. You can enter easily. For this reason, the bubbles 8 are less likely to accumulate in the cooling case 2. Thereby, the fall of the cooling efficiency of the semiconductor module 3 can be suppressed.

また、図3に示すごとく、冷媒導入管4の、ケース内空間Sに開口した端部である導入側開口端部40は、その上端縁41が、上壁板22の下面220よりも上方に位置している。
このようにすると、冷媒導入管4から導入される冷媒10に気泡8が含まれていたとしても、導入側開口端部40の上端縁41よりも下方に上壁板22の下面220が位置しているため、気泡8がケース内空間Sに入りにくくなる。これにより、冷却ケース2内に気泡8が溜まることを防止しやすくなる。
Further, as shown in FIG. 3, the inlet side opening end portion 40 that is the end portion of the refrigerant introduction pipe 4 that opens to the case internal space S has an upper end edge 41 that is higher than the lower surface 220 of the upper wall plate 22. positioned.
In this way, even if the bubbles 10 are included in the refrigerant 10 introduced from the refrigerant introduction pipe 4, the lower surface 220 of the upper wall plate 22 is positioned below the upper end edge 41 of the introduction side opening end 40. Therefore, the bubbles 8 are less likely to enter the space S in the case. This makes it easier to prevent bubbles 8 from accumulating in the cooling case 2.

また、図4に示すごとく、本例では、封止部31が上壁板22に密着することにより、半導体モジュール3と上壁板22とが一体化している。
このようにすると、半導体モジュール3と上壁板22とを一体にできるため、部品点数を減らすことができ、電力変換装置1の製造コストを削減することが可能になる。
As shown in FIG. 4, in this example, the sealing module 31 is in close contact with the upper wall plate 22, so that the semiconductor module 3 and the upper wall plate 22 are integrated.
If it does in this way, since the semiconductor module 3 and the upper wall board 22 can be united, a number of parts can be reduced and it becomes possible to reduce the manufacturing cost of the power converter device 1. FIG.

以上のごとく、本例によれば、冷媒10に含まれる気泡8が冷却ケース2内に溜まりにくい電力変換装置1を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide the power conversion device 1 in which the bubbles 8 included in the refrigerant 10 are less likely to accumulate in the cooling case 2.

参考例2)
本例は、冷却ケース2の形状を変更した例である。図5、図6に示すごとく、本例の電力変換装置1は、冷媒導入管4を取り付けた側壁21aの上端部に、ケース内空間Sへ気泡8が流入することを防止するエア流入防止部7が設けられている。このエア流入防止部7は、側壁21の上端部からケース内空間Sへ向かって斜め下方に延びるとともに、その下端70が、冷媒導入管4の、ケース内空間Sに開口した端部である導入側開口端部40の上端縁41よりも下方に位置している。
( Reference Example 2)
In this example, the shape of the cooling case 2 is changed. As shown in FIGS. 5 and 6, the power conversion device 1 of the present example includes an air inflow prevention unit that prevents the bubbles 8 from flowing into the case inner space S at the upper end of the side wall 21 a to which the refrigerant introduction pipe 4 is attached. 7 is provided. The air inflow prevention portion 7 extends obliquely downward from the upper end portion of the side wall 21 toward the case inner space S, and its lower end 70 is an end portion of the refrigerant introduction pipe 4 that is open to the case inner space S. It is located below the upper edge 41 of the side opening end 40.

図5に示すごとく、エア流入防止部7は、側壁21aの長手方向Xの全体にわたって形成されている。また、図6に示すごとく、エア流入防止部7は、側壁21aの上端部からケース内空間Sへ向かって斜め下方に延びるテーパ部72と、該テーパ部72から側壁21bへ向かって延びる水平部73とを有する。この水平部73上に、上壁板22が載置されている。
その他、参考例1と同様の構成を備える。
As shown in FIG. 5, the air inflow prevention part 7 is formed over the entire longitudinal direction X of the side wall 21a. Further, as shown in FIG. 6, the air inflow prevention portion 7 includes a tapered portion 72 extending obliquely downward from the upper end portion of the side wall 21a toward the case internal space S, and a horizontal portion extending from the tapered portion 72 toward the side wall 21b. 73. On the horizontal portion 73, the upper wall plate 22 is placed.
In addition, the same configuration as the reference example 1 is provided.

本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、導入側開口端部40とエア流入防止部7の下端70との間に気泡8が溜まるため、エア流入防止部7よりも下流側に気泡8が進入することを防止できる。これにより、冷却ケース2内に気泡8が溜まることを一層、防止しやすくなる。
その他、参考例1と同様の作用効果を備える。
The effect of this example will be described. With the above configuration, the bubbles 8 accumulate between the introduction side opening end portion 40 and the lower end 70 of the air inflow prevention portion 7, so that the bubbles 8 can be prevented from entering downstream from the air inflow prevention portion 7. This makes it easier to prevent the bubbles 8 from accumulating in the cooling case 2.
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are provided.

(実施例
本例は、上壁板22の形状を変更した例である。図7に示すごとく、本例では、上壁板22の下面220に、上方に凹んだエア逃がし溝25が形成されている。
すなわち、図7に示すごとく、上壁板22は、下面220が下方に突出した中央部23と、該中央部23の周辺に形成された薄肉の周縁部24とからなり、中央部23と周縁部24と側壁21とに囲まれる隙間が、エア逃がし溝25になっている。
また、図7、図8に示すごとく、中央部23の下面220に冷却フィン6が接続されている。エア逃がし溝25は、中央部23の四辺を囲むように形成されている。
その他、参考例1と同様の構成を備える。
(Example 1 )
In this example, the shape of the upper wall plate 22 is changed. As shown in FIG. 7, in this example, an air escape groove 25 that is recessed upward is formed on the lower surface 220 of the upper wall plate 22.
That is, as shown in FIG. 7, the upper wall plate 22 includes a central portion 23 having a lower surface 220 projecting downward, and a thin peripheral portion 24 formed around the central portion 23. A gap surrounded by the portion 24 and the side wall 21 serves as an air escape groove 25.
In addition, as shown in FIGS. 7 and 8, the cooling fin 6 is connected to the lower surface 220 of the central portion 23. The air escape groove 25 is formed so as to surround the four sides of the central portion 23.
In addition, the same configuration as the reference example 1 is provided.

本例の作用効果について説明する。
上記構成にすると、冷媒10に含まれる気泡8が冷却ケース2内に溜まりにくいという本発明の作用効果を効果的に発揮できる。すなわち、エア逃がし溝25を形成することにより、図8に示すごとく、冷媒導入管4から冷媒10と共にケース内に入った気泡8を、エア逃がし溝25へ導くことが可能となる。そのため、冷却フィン6が存在する場合、冷却フィン6と上壁板22との隙間に気泡8が付着しにくくなり、半導体モジュール3の冷却効率が低下することを抑制できる。また、エア逃がし溝25に入った気泡8は、冷媒10の流れに伴って下流に移動するため、冷媒導出管5から容易にケース外へ排出することができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を備える。
The effect of this example will be described.
With the above configuration, the effect of the present invention that the bubbles 8 contained in the refrigerant 10 are less likely to accumulate in the cooling case 2 can be effectively exhibited. That is, by forming the air escape groove 25, as shown in FIG. 8, the bubbles 8 that have entered the case together with the refrigerant 10 from the refrigerant introduction pipe 4 can be guided to the air escape groove 25. Therefore, when the cooling fin 6 exists, it becomes difficult for the bubble 8 to adhere to the clearance gap between the cooling fin 6 and the upper wall board 22, and it can suppress that the cooling efficiency of the semiconductor module 3 falls. Further, since the bubbles 8 entering the air escape groove 25 move downstream with the flow of the refrigerant 10, they can be easily discharged out of the case from the refrigerant outlet pipe 5.
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are provided.

参考例3
本例は、冷却ケース2の構造を変更した例である。図9に示すごとく、本例では、冷却ケース2内に冷却フィン6を設けていない。
その他、参考例1と同様の構成を備える。
( Reference Example 3 )
In this example, the structure of the cooling case 2 is changed. As shown in FIG. 9, in this example, the cooling fins 6 are not provided in the cooling case 2.
In addition, the same configuration as the reference example 1 is provided.

本例の場合には、冷却ケース2内に冷却フィン6が存在しないため、冷却フィン6と上壁板22との隙間に気泡8が付着して半導体モジュール3の冷却効率が低下する問題を解決できる。また、上壁板22の下面220に気泡8が接触した場合でも、下面220は凹凸がなく平坦であるため、冷媒10の流れに伴って気泡8が下流へ移動しやすい。そのため、気泡8をケース外へ容易に排出することができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を備える。
In the case of this example, since the cooling fin 6 does not exist in the cooling case 2, the problem that the cooling efficiency of the semiconductor module 3 is lowered due to the bubbles 8 adhering to the gap between the cooling fin 6 and the upper wall plate 22 is solved. it can. Further, even when the bubbles 8 come into contact with the lower surface 220 of the upper wall plate 22, the lower surface 220 is flat without any irregularities, so that the bubbles 8 easily move downstream with the flow of the refrigerant 10. Therefore, the bubbles 8 can be easily discharged out of the case.
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are provided.

1 電力変換装置
10 冷媒
20 底壁
21 側壁
22 上壁板
3 半導体モジュール
4 冷媒導入管
5 冷媒導出管
50 導出側開口端部
51 (導出側開口端部の)上端縁
S ケース内空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 10 Refrigerant 20 Bottom wall 21 Side wall 22 Upper wall board 3 Semiconductor module 4 Refrigerant inlet pipe 5 Refrigerant outlet pipe 50 Outlet opening end 51 (upper outlet opening end) upper edge S Case inner space

Claims (4)

底壁と、該底壁の周縁部から上方に立設した側壁と、該側壁の上端に取り付けられた金属製の上壁板とを備えた冷却ケースと、
電力変換回路を構成する半導体素子と、該半導体素子を封止した封止部とを有し、上記上壁板の上面に配置された半導体モジュールと、
上記側壁に設けられた冷媒導入管および冷媒導出管とを備え、
上記底壁と上記側壁と上記上壁板とに囲まれたケース内空間に上記冷媒導入管から冷媒を導入し、上記冷媒導出管から該冷媒を導出することにより、上記上壁板に配置された上記半導体モジュールを上記冷媒で冷却するよう構成されており、
上記冷媒導出管の、上記ケース内空間に開口した端部である導出側開口端部は、その上端縁が、上記上壁板の下面よりも上方に位置しており、
上記上壁板の上記下面に、上方に凹んだエア逃がし溝が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
A cooling case comprising a bottom wall, a side wall erected upward from the peripheral edge of the bottom wall, and a metal upper wall plate attached to the upper end of the side wall;
A semiconductor module comprising a power conversion circuit and a sealing portion that seals the semiconductor element, and is disposed on the upper surface of the upper wall plate; and
A refrigerant inlet pipe and a refrigerant outlet pipe provided on the side wall,
The refrigerant is introduced from the refrigerant introduction pipe into the space in the case surrounded by the bottom wall, the side wall, and the upper wall board, and the refrigerant is led out from the refrigerant outlet pipe to be arranged on the upper wall board. The semiconductor module is configured to be cooled with the refrigerant,
The outlet opening end of the refrigerant outlet pipe, which is the end opened to the space in the case, has an upper end edge located above the lower surface of the upper wall plate ,
A power conversion device, wherein an air escape groove recessed upward is formed in the lower surface of the upper wall plate.
請求項1において、上記封止部が上記上壁板と密着することにより、上記半導体モジュールと上記上壁板とが一体に構成されていることを特徴とする電力変換装置。 Oite to claim 1, by which the sealing portion is in close contact with the upper wall panel, the power converter in which the semiconductor module and the upper wall plate and is characterized in that it is integral. 請求項1または請求項2において、上記冷媒導入管の、上記ケース内空間に開口した端部である導入側開口端部は、その上端縁が、上記上壁板の下面よりも上方に位置していることを特徴とする電力変換装置。 3. The introduction side opening end of the refrigerant introduction pipe, which is the end of the refrigerant introduction pipe that opens into the space in the case, has an upper end edge positioned above the lower surface of the upper wall plate. A power conversion device characterized by that. 請求項1〜請求項のいずれか1項において、上記冷媒導入管を取り付けた上記側壁の上端部に、上記ケース内空間へ気泡が流入することを防止するエア流入防止部が設けられ、該エア流入防止部は、上記側壁の上端部から上記ケース内空間へ向かって斜め下方に延びるとともに、その下端が、上記冷媒導入管の、上記ケース内空間に開口した端部である導入側開口端部の上端縁よりも下方に位置していることを特徴とする電力変換装置。 In any one of Claims 1-3 , the air inflow prevention part which prevents that a bubble flows in into the space in the said case is provided in the upper end part of the said side wall which attached the said refrigerant | coolant inlet tube, The air inflow prevention portion extends obliquely downward from the upper end portion of the side wall toward the case inner space, and the lower end of the air inflow prevention portion is an introduction side opening end that is an end portion of the refrigerant introduction pipe that opens into the case inner space. The power converter device is located below the upper end edge of the unit.
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