JP6447480B2 - Sealing structure - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、ケースに設けられている貫通孔と当該貫通孔を通過するパイプとの間の封止構造に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a sealing structure between a through hole provided in a case and a pipe passing through the through hole.
ケースに設けられる貫通孔と当該貫通孔を通過するパイプとの間からケース内部に水が侵入しないように、貫通孔とパイプとの間を封止することが望まれる。例えば、電子機器のケースの内部に電子部品を冷却するための冷却器を備える場合、冷却器に冷媒を供給/排出するためのパイプをケースに設けられている貫通孔に通す必要がある。例えば、特許文献1に、電子機器のケースの貫通孔とパイプとの間を封止する封止構造が開示されている。 It is desirable to seal between the through hole and the pipe so that water does not enter the case from between the through hole provided in the case and the pipe passing through the through hole. For example, when a cooler for cooling electronic components is provided inside the case of the electronic device, it is necessary to pass a pipe for supplying / discharging the coolant to / from the cooler through a through hole provided in the case. For example, Patent Document 1 discloses a sealing structure that seals between a through hole of a case of an electronic device and a pipe.
特許文献1には、インバータのケースに設けられている貫通孔とケースの内側の積層冷却ユニット(冷却器に相当)から冷媒を排出するためのパイプとの間を連結管により封止する構造が開示されている。連結管は、ケースの貫通孔に挿入される筒部と、筒部の一方の端部に設けられ、ケースの外側面に接するフランジを備える。パイプは筒部の内側に挿入される。筒部とパイプとの間及びケースの外側面とフランジとの間がOリングにより封止される。筒部の内面とフランジの双方にOリングを配置するための溝が設けられる。 Patent Document 1 discloses a structure in which a through-hole provided in a case of an inverter and a pipe for discharging a refrigerant from a laminated cooling unit (corresponding to a cooler) inside the case are sealed by a connecting pipe. It is disclosed. The connecting pipe includes a cylindrical portion that is inserted into the through hole of the case, and a flange that is provided at one end of the cylindrical portion and that contacts the outer surface of the case. The pipe is inserted inside the cylinder portion. The O-ring seals the space between the cylindrical portion and the pipe and between the outer surface of the case and the flange. A groove for arranging an O-ring is provided on both the inner surface of the cylindrical portion and the flange.
特許文献1の構造では、連結管にOリングを配置するための溝を設ける必要がある。本明細書では、Oリングを配置するための溝を設けることなく、簡易な構造で貫通孔とパイプとの間を封止するための技術を提供する。 In the structure of Patent Document 1, it is necessary to provide a groove for arranging the O-ring in the connecting pipe. The present specification provides a technique for sealing between a through hole and a pipe with a simple structure without providing a groove for arranging an O-ring.
本明細書が開示する封止構造は、ケースに設けられている第1貫通孔と当該第1貫通孔を通過するパイプとの間の封止構造である。封止構造は、ケースに固定されており、前記パイプが内側を通過しているリング部材と、リング部材とケースとの間に挟まれており、パイプが通過する第2貫通孔が設けられている板状の第1シール部材を備えている。リング部材のリング内周に、段差が設けられている。段差は、ケースに近い側のリング内周の径がケースから遠い側のリング内周の径より大きくなるように設けられている。第2貫通孔は、ケースに近い側のリング内周の径よりも小さい。段差と第1シール部材とパイプの外周面とで囲まれる空間に第2シール部材が配置されている。 The sealing structure disclosed in the present specification is a sealing structure between a first through hole provided in a case and a pipe passing through the first through hole. The sealing structure is fixed to the case, the ring member through which the pipe passes is sandwiched between the ring member and the case, and a second through-hole through which the pipe passes is provided. A plate-like first seal member is provided. A step is provided on the inner periphery of the ring of the ring member. The step is provided such that the diameter of the ring inner periphery on the side closer to the case is larger than the diameter of the ring inner periphery on the side far from the case. A 2nd through-hole is smaller than the diameter of the ring inner periphery near the case. The second seal member is disposed in a space surrounded by the step, the first seal member, and the outer peripheral surface of the pipe.
この構成によれば、リング部材とケースとの間は、板状の第1シール部材により封止される。そして、第1シール部材とリング部材に設けられる段差とパイプの外周面とで囲まれる空間に第2シール部材が配置され、パイプとリング部材の間は、第2シール部材により封止される。板状の第1シール部材が、溝に代わって第2シール部材のパイプ軸方向の一方の移動を規制する。即ち、この構成により貫通孔とパイプとの間が封止され、リング部材には、第1シール部材及び第2シール部材を配置するための溝を設ける必要が無い。よって、簡易な構造で貫通孔とパイプとの間を封止することができる。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。 According to this configuration, the ring member and the case are sealed by the plate-like first seal member. The second seal member is disposed in a space surrounded by the step provided on the first seal member and the ring member and the outer peripheral surface of the pipe, and the space between the pipe and the ring member is sealed by the second seal member. The plate-like first seal member regulates one movement of the second seal member in the pipe axial direction instead of the groove. That is, with this configuration, the gap between the through hole and the pipe is sealed, and the ring member does not need to be provided with a groove for arranging the first seal member and the second seal member. Therefore, it is possible to seal between the through hole and the pipe with a simple structure. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例の封止構造を備えるインバータ2を説明する。インバータ2は、電気自動車に搭載される。インバータ2は、バッテリの直流電力を走行用モータの駆動に適した交流電力に変換する電力変換器である。図1に、インバータ2の分解斜視図を示す。図2に、インバータ2の斜視図を示す。また、図3に、図2のIII−III線における断面図を示す。図面には、XYZ座標系が示されており、以下の説明では、当該座標系を適宜に利用する。なお、図3で示すインバータ2のカバー59は、理解を助けるために図1、2ではその図示を省略している。
An
インバータ2は、ケース6、冷却器7、複数のパワーカード22と複数の冷却プレート21を含む積層ユニット20、コンデンサ51、リアクトル52、回路基板(不図示)を備えている。パワーカードは、インバータ2の機能を実現するための電圧コンバータ回路とインバータ回路を構成するスイッチング素子と、当該スイッチング素子を封止する樹脂モールドを備える。スイッチング素子としては、IGBTなどのトランジスタが用いられる。複数のパワーカード22のスイッチング素子とコンデンサ51とリアクトル52が、バッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータ回路とその昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する。
The
回路基板は、スイッチング素子に供給する駆動信号を生成する。なお、回路基板は積層ユニット20の上方に配置されるが、その図示は省略している。また、複数のパワーカード22、コンデンサ51、リアクトル52は、金属製のバスバにより互いに電気的に接続されているが、その図示は省略している。
The circuit board generates a drive signal to be supplied to the switching element. Although the circuit board is disposed above the laminated
ケース6は、積層ユニット20、コンデンサ51、リアクトル52を収容する。冷却器7は、ケース6の底面に固定される。冷却器7は、リアクトル52及びコンデンサ51を冷却する。
The
積層ユニット20は、複数のパワーカード22と複数の冷却プレート21を交互に積層し、複数のパワーカード22を冷却するためのデバイスである。冷却プレートは、内部を冷媒が通る平板型の冷却器である。図1に示すように、各パワーカードが2つの冷却プレートに挟まれる。各パワーカードのスイッチング素子は、この2つの冷却プレートにより冷却される。
The stacked
また、積層ユニット20は、ケース6の内壁と支柱53に挟まれる。積層ユニット20の積層方向(複数の冷却プレート21が積層する方向、即ち、X軸方向)の一方の端に位置する冷却プレートと支柱53との間には、絶縁板55と板バネ54が挿入されている。積層ユニット20は、板バネ54により、積層方向に荷重を加えられつつケース6に支持される。板バネ54の荷重により、パワーカードと冷却プレートの密着性が高まり、パワーカードから冷却プレートへ熱が効率よく伝達する。
Further, the stacked
複数の冷却プレート21は、積層方向に平行に延びる2本の連結管23、24で連結されている。各連結管は、積層方向から見て積層ユニット20の長手方向の両端(図中のY軸方向における両端)のそれぞれに配置されている。各冷却プレートの内部は冷媒が通る空洞である。各冷却プレートの内部の空洞は、連結管23、24の内側の空間と連通している。図1に示すように、連結管23、24は、積層方向の一方の端に位置する冷却プレートから突出している。連結管23、24の突出している端部は開口しており、他方の端部は、閉口している。積層ユニット20がケース6に収納されると、連結管23、24の突出している端部は、ケース6の側面に設けられている貫通孔4、56を通過し、ケース6の外側へ延びる。
The plurality of
ケース6の貫通孔4と連結管23との間は、封止構造10により封止される。封止構造10は、リング部材12と、Oリング13と、メタルガスケット14を備える。リング部材12とメタルガスケット14には、ボルト締結用の孔が設けられている。リング部材12は、Oリング13とメタルガスケット14をケース6の側面との間に挟んで、当該ボルト締結用の孔を貫通するボルト17によりケース6の側面に固定される。封止構造10の詳細は、後述する。なお、貫通孔56と連結管24との間も、例えば、封止構造10と同様の構造により封止されるが、図1、2では図示を省略している。
The space between the through
連結管24の突出している端部は、供給管61と接続している。連結管23の突出している端部は、U字管3の一方の端部と接続している。U字管3の他方の端部は、冷却器7に設けられている2つの開口5、57のうちの開口5と接続している。なお、冷却器7の開口57は、排出管62と接続している。2つの開口5、57は、冷却器7の内側に設けられている冷媒の流路9(図3を参照)と連通している。
The protruding end of the connecting
冷媒の流れを説明する。なお、冷媒は、液体であり、例えば、水、あるいは、LLC(Long Life Coolant)である。即ち、積層ユニット20と冷却器7は液冷式の冷却器である。
The flow of the refrigerant will be described. The refrigerant is a liquid, for example, water or LLC (Long Life Coolant). That is, the stacked
冷媒は、供給管61を通じてインバータ2の外から連結管24へ供給され、連結管24から複数の冷却プレート21に分配される。各冷却プレートに分配された冷媒は、各冷却プレートの内部を長手方向(Y軸方向)に通過し、連結管23に集約される。冷媒は、各冷却プレートの内部を通過する間に、各冷却プレートに隣接するパワーカードから熱を吸収する。連結管23に集約された冷媒は、U字管3を通じて、冷却器7の開口5へ流れる。冷媒は、開口5から流路9を通じて開口57へ流れる。開口57へ流れた冷媒は、排出管62を通じてインバータ2の外へ排出される。冷媒は、流路9を通過する間に、コンデンサ51、リアクトル52から熱を吸収する。
The refrigerant is supplied from the outside of the
図4を参照して、封止構造10を説明する。図4は、図3の封止構造10を囲む破線領域IVにおける拡大図である。先に述べたように、リング部材12はボルト17によりケース6に固定されている。リング部材12は、リング内周15がケース6の貫通孔4と同軸となるように配置され、連結管23は、リング内周15を通過している。リング内周15には、リング部材12のケース6側の側面に続く段差16が設けられている。具体的には、ケース6に近い側のリング内周15bの直径R2が、ケース6から遠い側のリング内周15aの直径R1より大きくなるように段差16が設けられている。即ち、ケース6に近い側のリング内周15bと、ケース6から遠い側のリング内周15aと、リング内周15aとリング内周15bとを接続する接続面によって段差が形成されている。なお、図4に示すように、連結管23の径は、リング部材12より内側に位置する部位とリング部材12より外側に位置する部位とで異なる。外側に位置する部位の径は、内側に位置する部位の径より小さい。U字管3は、連結管23のリング部材12より外側に位置する小径な部位に嵌合する。
The sealing
メタルガスケット14は、金属で作られている板状のガスケットである。メタルガスケット14は、リング部材12とケース6の間に挟まれている。上述したように、リング部材12はボルト17によりケース6に固定されており、メタルガスケット14は、ボルト17の締結力により、ケース6及びリング部材12に密着している。メタルガスケット14には、連結管23が通過する貫通孔14aが設けられている。貫通孔14aの直径R3は、ケース6に近い側のリング内周15bの直径R2より小さい。なお、リング内周15及び貫通孔14aの直径は、ケース6の貫通孔4より小さい。
The
Oリング13はゴム製のガスケットである。Oリング13は、リング部材12の段差16とメタルガスケット14と連結管23の外周面とで囲まれる空間に配置されている。Oリング13は、少なくともリング部材12と連結管23に接している。段差16は、Oリング13の軸方向(即ち、X軸方向)における一方の方向の移動を規制する。そして、メタルガスケット14が、Oリング13の他方の方向の移動を規制する。
The O-
本実施例の効果を説明する。上記の構成によれば、リング部材12とケース6との間は、メタルガスケット14により封止される。メタルガスケット14は、リング部材12とケース6との間にいわゆる面シール構造を構成する。そして、リング部材12と連結管23との間は、Oリングにより封止される。Oリングは、リング部材12と連結管23との間にいわゆる軸シール構造を構成する。即ち、メタルガスケット14とOリング13により、ケース6の貫通孔4と連結管23との間が封止される。ここで、Oリング13は、段差16とメタルガスケット14と連結管23の外周面とで囲まれる空間に配置される。これにより、リング部材12及び連結管23にOリング13を配置するための溝を設ける必要が無い。よって、簡易な構造で貫通孔4と連結管23との間を封止することができる。
The effect of the present embodiment will be described. According to the above configuration, the
また、メタルガスケット14は、面シール構造を構成する機能とともにOリング13の軸方向の移動を規制する機能も実現する。これは、封止構造10の小型化に寄与する。
Moreover, the
また、例えば、インバータ2が電気自動車のフロントコンパートメント内に配置される場合、インバータ2は、電気自動車が走行する環境からの影響を受けやすい。環境からの影響は、例えば、塩害である。この塩害により、インバータ2のケース6、特にケース6のガスケットに接触する部分が腐食し得る。発明者は、腐食する現象を観察する中で、ガスケットに加わる面圧が高くなるほど、腐食の進行が抑えられることを見出した。本実施例では、メタルガスケット14を採用することにより、Oリングを採用するよりも高い面圧でリング部材12とケース6との間を封止することができる。即ち、メタルガスケット14により、塩害によるケース6の腐食を抑制することができる。
For example, when the
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。封止構造10は、ケースの貫通孔と当該貫通孔を通過するパイプとの間を封止する如何なる構造にも採用可能である。即ち、貫通孔4、連結管23のそれぞれが、「第1貫通孔」、「パイプ」の一例である。
Hereinafter, points to be noted regarding the technology shown in the embodiments will be described. The sealing
メタルガスケット14の代わりに、例えば、板状のゴム製のガスケットを採用してもよい。即ち、メタルガスケット14、貫通孔14aのそれぞれが、「第1シール部材」、「第2貫通孔」の一例である。
Instead of the
Oリング13の代わりに、例えば、断面が円形以外の形状となる環状のガスケットを採用してもよい。即ち、Oリング13が、「第2シール部材」の一例である。
Instead of the O-
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。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:インバータ
3:U字管
4:貫通孔
6:ケース
7:冷却器
10:封止構造
12:リング部材
13:Oリング
14:メタルガスケット
14a:貫通孔
15(15a、15b):リング内周
16:段差
17:ボルト
20:積層ユニット
21:冷却プレート
22:パワーカード
23、24:連結管
51:コンデンサ
52:リアクトル
53:支柱
54:板バネ
59:カバー
61:供給管
62:排出管
2: Inverter 3: U-shaped tube 4: Through hole 6: Case 7: Cooler 10: Sealing structure 12: Ring member 13: O ring 14:
Claims (1)
前記ケースに固定されており、前記パイプが内側を通過しているリング部材と、
前記リング部材と前記ケースとの間に挟まれており、前記パイプが通過する第2貫通孔が設けられている板状の第1シール部材と、
を備えており、
前記リング部材のリング内周に、前記ケースに近い側のリング内周の径が前記ケースから遠い側のリング内周の径より大きくなるように段差が設けられており、
前記第2貫通孔は、前記ケースに近い側のリング内周の径よりも小さく、
前記段差と前記第1シール部材と前記パイプの外周面とで囲まれる空間に第2シール部材が配置されている、
ことを特徴とする封止構造。 A sealing structure between a first through hole provided in the case and a pipe passing through the first through hole;
A ring member that is fixed to the case and through which the pipe passes;
A plate-like first seal member sandwiched between the ring member and the case and provided with a second through hole through which the pipe passes;
With
A step is provided on the ring inner periphery of the ring member so that the diameter of the ring inner periphery near the case is larger than the diameter of the ring inner periphery far from the case,
The second through hole is smaller than the diameter of the ring inner periphery on the side close to the case,
A second seal member is disposed in a space surrounded by the step, the first seal member, and the outer peripheral surface of the pipe;
A sealing structure characterized by that.
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