JP4365338B2 - 電子部品収容構造体 - Google Patents

Description

本発明は、内部に電子部品を収容する構造体に関し、詳細には、電子部品が収容される収容室と、電子部品を冷却するため構造体に形成される冷却通路とを、それぞれシールするための構造に関する。

電子部品や、これを多数収容する電子ユニットには、発熱量の大きい部品がある。例えば、ハイブリッド式原動機を有する自動車や電気自動車に搭載される、インバータ装置やコンバータ装置を構成する電子部品等がある。このような電子部品は、通常、金属製のハウジング等で構成される構造体に収容される。更に、構造体には、発熱した電子部品を冷却するため、冷媒が流れる冷却通路や、放熱フィン等が形成されることが多い。

このような電子部品を収容する構造体が用いられた従来例として、例えば、図５に示すものがある。これは、ハイブリッド式原動機への電力供給及び制御を行なうパワーコントロールユニット１００という装置であり、バッテリから供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ部１０２と、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換してモータに供給する走行用インバータ部１０４との、二段重ねで構成されている。

走行用インバータ部１０４には、インバータ装置を構成する電子部品と、これを収容するインバータハウジング１０６と、を備えており、インバータハウジング１０６には、内部に電子部品を収容する収容室が形成されている。収容室内において、電子部品がボルト等によりハウジング１０６に固定される。一方、昇圧コンバータ部１０２も、インバータ部１０４と同様に、コンバータハウジング１０８の内部に収容室が形成され、電子部品がハウジングに設置される。

これらの収容室は、それぞれハウジング１０６，１０８に形成された連通路１１０により互いに連通している。連通路１１０には、インバータ装置の電子部品とコンバータ装置の電子部品とを接続してコンバータで昇圧された電力をインバータに供給するバスバーやワイヤハーネス等が配線されている。この配線には、６００Ｖといった高電圧が印加されることがある。したがって、連通路１１０は、漏電を防止するため、連通路１１０の外部に対して防水性を有することが必要とされている。

一方、それぞれ収容室に設置された電子部品を冷却するため、パワーコントロールユニットは、冷媒が流れる冷却通路１１２を有している。冷却通路１１２の側壁が、インバータハウジング１０６及びコンバータハウジング１０８にそれぞれ形成されており、これらハウジングを所定の合わせ面１２０で結合することにより冷却通路１１２が構成される。冷却通路１１２に流れる冷媒として、一般的には、車両に設置されたラジエータを循環する冷却液が用いられている。

以上のように、これらハウジング１０６，１０８の合わせ面１２０においては、収容室と連通し防水される必要がある連通路１１０がある連通路領域１１４と、冷却液が流れる冷却通路がある流路領域１１６と、が形成される。ここで、防水性が要求される連通路領域１１４と、冷却液が流れる流路領域１１６は、それぞれ独立してシールされる必要がある。連通路領域１１４は、流路領域１１６から冷却液が浸入しないだけでなく、構造体外部からの水分についても浸入しないようにシールする必要がある。一方、流路領域１１６も、連通路領域１１４に冷却液を浸入させないだけでなく、外部に冷却液を漏らさないようにする必要がある。冷却液を外部に漏らさないことで、所定量の冷却液を循環させて電子部品を冷却するシステムを構成できるためである。

このため、ハウジング１０６，１０８の合わせ面１２０には、連通路領域１１４、及び流路領域１１６を、構造体の外部からそれぞれを独立してシールできるように、図５に一点鎖線で示す部位に、所定の面粗度を有するシール面が形成されている。すなわち、シール面は、連通路領域１１４と流路領域１１６をそれぞれ囲うように、ハウジングの合わせ面１２０に形成されている。

従来、このシール面には、シリコンゴム等の成分を有する液状ガスケット剤、いわゆるＦＩＰＧ（Formed in place gasket）が塗布されてハウジングが結合されている。これにより、連通路領域１１４及び流路領域１１６のシールを確実なものとしている。ＦＩＰＧが、結合される双方のハウジング１０６，１０８のシール面に密着し硬化することにより、流路領域１１６にある冷却液や構造体外部からの水分が連通路領域に浸入することや、冷却液が流路領域１１６から領域外に漏れ出すことを防止している。

しかし、従来例の電子部品収容構造体においては、ＦＩＰＧを用いてシール性を確保しているため、様々な課題があった。製造時において、作業者が、所定の塗布量のＦＩＰＧを、シール面に均一に塗布する必要があった。前述のようなシール面にＦＩＰＧを塗布するには、相当の時間がかかることとなるため、ハウジングを結合させるにあたっての製造リードタイムを増大させる要因となった。また、このようなシール面にＦＩＰＧを塗布することは、作業者への負荷が高く、かつ塗布量を管理することも困難であった。

また、従来例のパワーコントロールユニットのような電子部品収容構造体では、製造後において、結合された２つのハウジングから、内部の電子部品が故障した側のハウジングを分離して交換したいという要望があった。しかし、ハウジングを分離するにあたっては、ハウジングのシール面に密着し硬化したＦＩＰＧを剥がす必要があり、無理に剥がした場合に、シール面が傷ついてしまうという問題があった。密着したハウジングをマイナスドライバ等でこじ開け、スクレッパーによりＦＩＰＧを一旦剥がした後に、再度ＦＩＰＧを塗布してハウジングを再び結合させることは、シール面についた傷から水分が漏れ出す可能性があるため、従来例においては、パワーコントロールユニット、すなわち電子部品収容構造体のアセンブリ形態での交換を余儀なくされた。

また、前述のような電子部品収容構造体の合わせ面のシールに、例えば、特開平１０−２１３３６６号公報等に記載のインバータ装置を構成するＯリングを適用するには問題がある。ハウジングの合わせ面において、連通路領域、及び流路領域を、外部からそれぞれを独立してシールするには、従来例のシール面に、上記のＯリングを３つ配置する必要が生じる。部品点数が増えてコストが高く、また従来例のシール面に３つのＯリングを並べて配置することは、製造時の作業性の観点からも現実的ではない。

そこで本発明は、より製造時の作業性が高く、かつ低コストのシール構造を有する電子部品収容構造体を提供することを目的としている。

本発明に係る電子部品収容構造体は、電子部品を収容する第１及び第２ハウジングが、合わせ面で結合される構造体であって、合わせ面には、冷却液が流れる冷却通路が通る流路領域と、第１及び第２ハウジングの収容室を連通させる連通路が通る連通路領域とが形成されており、更に、流路領域と連通路領域とをそれぞれ独立して囲い、それぞれの領域をシールする、一体成形のシール部材が配置される。これにより、上述のような電子部品収容構造体において、合わせ面に１つのシール部材を配置するだけで、合わせ面における流路領域と連通路領域とを、それぞれ独立してシールすることができる。

ここで、シール部材は、断面略円形のＯリングであることが好ましい。断面が略円形であるため、第１及び第２のハウジングを結合する際に、シール部材とハウジングが接触し、シール部材は楕円形に変形する。断面が略円形であり、圧縮変形し易い形状のため、シール部材とハウジングのシール面をより確実に密着させることができる。

更に、第１及び第２ハウジングのシール面のうち一方には、前記Ｏリングを保持する溝が形成されていることが好ましい。シール面に形成された溝に、Ｏリングを填めて、ハウジングを結合させることができる。これにより、ハウジングを結合する際に、シール面にＯリングを配置することが容易となる。また、シール面に形成された溝の深さ以上に、Ｏリングが変形することが無いため、Ｏリングが潰れすぎて、シール性が損なわれることを防止することができる。

本発明によれば、上述のような電子部品収容構造体を製造するにあたって、第１及び第２のハウジングを合わせ面で結合させる際の作業性がより向上し、且つ、製造にかかるコストがより安価となる。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態の電子部品収容構造体５が適用されるパワーコントロールユニット１０について、図１、図２、及び図３を用いて説明する。図１には、パワーコントロールユニットの分解斜視図を示し、図２には、パワーコントロールユニット１０の縦断面図を示し、図３には、図１に矢印Ａで示す方向から見たコンバータハウジング側の合わせ面を示す。なお、図１は、見易さのため、各部位の外形のみを表示している。

パワーコントロールユニット１０は、ハイブリッド式原動機に電力を供給し、かつ電力供給量を制御する装置であり、図１に示すように、バッテリから供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ部１２と、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換してモータに供給する走行用インバータ部１４から構成される。走行用インバータ部１４と、昇圧コンバータ部１２は、所定の合わせ面で、シール部材であるゴム製のＯリング１６を挟んで、ボルト等（図示せず）により結合される。

昇圧コンバータ部１２は、図２に示すように、コンバータを構成する電子部品１８（以下、コンバータ部品１８と記す）と、これを内部に収容するコンバータハウジング２０とを有している。なお、ここでいう「電子部品」とは、素子が配設された基板や、このような基板をケースに収容したものを含む。コンバータハウジング２０は、アルミダイカスト製であり、その内部にコンバータ部品１８を収容するコンバータ収容室２２が形成されている。このコンバータ収容室２２の内壁に、コンバータ部品１８が、ボルトにより固定されて設置される。同様に、走行用インバータ部１４は、インバータを構成する電子部品２４（以下、インバータ部品２４と記す）と、これを内部に収容するインバータハウジング２６とを有している。インバータハウジング２６には、インバータ収容室２８が形成され、その内部にインバータ部品２４が設置される。以上説明したように、本実施形態の電子部品収容構造体５は、内部に電子部品を収容する第１及び第２のハウジングであるインバータハウジング２６及びコンバータハウジング２０と、この間に挟まれるシール部材であるＯリング１６から構成されている。

コンバータハウジング２０、及びインバータハウジング２６には、図２に示すように、それぞれ、コンバータ収容室２２とインバータ収容室２８とを連通させるための連通路３０ａ，３０ｂが形成されている。ハウジング２０，２６にそれぞれ形成されている連通路３０ａ，３０ｂは、２つのハウジング２０，２６の合わせ面３２において、略同一の形状の開口を有している。これら２つのハウジング２０，２６を結合すると、コンバータ収容室２２とインバータ収容室２８とを接続する１つの連通路３０が形成される。この連通路３０には、収容室２２，２８に設置されたインバータ部品２４とコンバータ部品１８とを接続するバスバー３４が配設される。このような連通路３０を通るバスバー３４を介して、コンバータ部品１８で昇圧された電力が、インバータ部品２４に供給される。なお、このバスバー３４には高電圧が印加されることが多く、連通路３０は、漏電を防止するため、外部から防水される必要がある。なお、連通路３０は、図３に示すように、１つのハウジングに複数設けられることがある。

また、パワーコントロールユニット１０には、上述の収容室２２，２８に設置された電子部品１８，２４を冷却するため、コンバータ部１２とインバータ部１４との合わせ面３２に、冷媒が循環する冷却通路３８を有する。この冷却通路３８は、コンバータハウジング２０に形成された冷却溝４０と、インバータハウジング２６に形成された冷却溝４１から構成されている。コンバータハウジング２０及びインバータハウジング２６には、図２に示すように、断面略Ｕ字形状の冷却溝４０，４１が、それぞれのハウジング２０，２６の合わせ面３２側に掘られて形成されている。冷却溝４０，４１は、それぞれ図２に示すように、収容室２２，２８に設置されたコンバータ部品１８及びインバータ部品２４に対向して形成されている。また、図３に示すように、ハウジング２０，２６の合わせ面３２内を蛇行するように形成されている。コンバータハウジング２０及びインバータハウジング２６を合わせ面３２で結合すると、図２に示すような矩形の断面を有する冷却通路３８が構成される。このように冷却溝４０は、冷却通路３８の側壁を構成している。なお、冷却溝４０に、放熱を促進するためのフィン形状を、一体に設ける構成としても良い。

なお、冷却通路３８に流れる冷媒として、ラジエータ（図示せず）との間を循環する冷却液が用いられる。収容室２２，２８内に設置されたコンバータ部品１８及びインバータ部品２４が発する熱は、それぞれ部品が設置されるハウジング２０，２６を介して、冷却通路３８を流れる冷却液に伝達し吸熱される。冷却液は、パワーコントロールユニット１０での吸熱と、ラジエータでの放熱を繰り返しながら循環する。このようにして、発熱するインバータ部品２４及びコンバータ部品１８は、冷却される。

以上に説明したように、コンバータハウジング２０とインバータハウジング２６との合わせ面３２には、図３に二点鎖線Ｂで囲まれた、冷却通路３８が通る流路領域４４と、二点鎖線Ｃで囲まれた、連通路３０が通る連通路領域４６が形成されている。この流路領域４４と連通路領域４６は、それぞれ独立して合わせ面３２に形成されている。合わせ面３２において、流路領域４４には、電子部品１８，２４を冷却するための冷却液が満たされており、一方、連通路領域４６は、電子部品１８，２４が設置される収容室２２，２８に連通しているため、防水性が要求されている。

また、合わせ面３２において、連通路領域４６、流路領域４４、及びハウジングの外部は、シール面５０によって分け隔てられている。つまりシール面５０は、図３に二点鎖線Ｄで囲われた領域から、二点鎖線Ｂ及びＣで囲う領域を除いた形状となっている。シール面５０は、それぞれハウジングの合わせ面３２上にあって、機械加工により所定の面粗度に整えられた部位であり、流路領域４４と、連通路領域４６を、構造体５の外部からそれぞれ独立して囲うように形成されている。２つのハウジング２０，２６を結合させると、ハウジングのシール面５０同士が接触するよう形成されている。

しかし、２つのハウジング２０，２６のシール面５０には、水分を確実にシールするための部材を、配設する必要がある。シール面５０は、所定の面粗度に整えられていても、流路領域４４及び連通路領域４６を、それぞれ確実にシールするには十分ではない。

本実施形態の電子部品収容構造体５においては、その合わせ面３２において、図３に示す流路領域４４と連通路領域４６とを確実にシールするため、シール面５０には、図４に示す形状のＯリング１６が配置される。このＯリング１６は、合成ゴム製で、断面は略円形を呈し、外形はＹ字形状に分岐した部位５２，５３，５４，５５を４箇所有することで３つの領域５６，５７，５８を囲うよう一体成形されている。本実施形態では、図３に示す合わせ面３２上にある、２つの連通路領域４６と、１つの流路領域４４とを、それぞれ独立して囲う形状に成形されている。

更に、２つのハウジング２０，２６のシール面５０のうち一方、本実施形態においてはコンバータハウジング２０のシール面５０に、図２、図３に示すような、Ｏリング１６の外形に対応した形状に溝６０が形成されている。この溝６０の深さは、Ｏリング１６の断面の直径よりも小さく設定されており、溝６０の幅は、２つのハウジング２０，２６を結合してシール面５０同士が接触したときに、Ｏリング１６が、溝６０の内部を所定の充填率をもって満たすように設定されている。なお、溝６０は、２つのハウジング２０，２６のうち一方のシール面５０に設けられれば良く、インバータハウジング２６側に設けられる構成としても良い。

２つのハウジング２０，２６を、ボルトにより締結して結合すると、Ｏリング１６は、インバータハウジング２６のシール面５０と、コンバータハウジング２０の溝６０に挟まれて、略楕円形に圧縮変形する。Ｏリング１６と、インバータハウジング２６のシール面５０、及びコンバータハウジング２０のシール面５０に形成された溝６０は、所定の面圧をもって密着する。合わせ面３２において、流路領域４４と、連通路領域４６を、それぞれ独立して囲うようにＯリング１６がシール面５０に密着する。このように、合わせ面３２にける流路領域４４と、連通路領域４６は、それぞれ独立して、領域の外部からシールされる。

このようにして、２つのハウジング２０，２６の合わせ面３２において、流路領域４４から連通路領域４６に冷却液が浸入することが防止される。加えて、パワーコントロールユニット１０外部からの水分についても浸入が防止される。合わせ面３２において連通路領域４６の防水性が確保されるため、ハウジング内部にある収容室２２，２８に水分が浸入して電子部品１８，２４が水分に曝されることがない。

また、合わせ面３２において、流路領域４４から冷却液が漏れることが防止される。所定の面粗度をもって接触する２つのハウジング２０，２６の隙間から滲み出た冷却液が、流路領域４４を囲うシール面５０から、連通路領域４６や外部に漏れて、冷却液量を減少させることがない。

以上に説明した本実施形態の電子部品収容構造体においては、２つのハウジング２０，２６を結合する際に、その合わせ面３２に１つのシール部材を配置するだけで、合わせ面３２にある流路領域４４と連通路領域４６とを、それぞれ独立してシールすることができる。したがって、パワーコントロールユニット１０を製造するにあたって、インバータハウジング２６と、コンバータハウジング２０を結合させる作業性がより向上する。加えて、従来技術のように結合作業ごとに、作業者がＦＩＰＧ塗布する必要がないため、ハウジングの合わせ面３２の品質管理がより容易となり、電子部品収容構造体にかかる製造コストがより安価となる。

また、本実施形態の電子部品収容構造体においては、内部の電子部品に不具合が生じた場合に、不具合が生じた電子部品を収容する側のハウジングを、もう一方のハウジングから分離して、容易に交換することができる。従来は２つのハウジングが結合されたアセンブリ形態で交換していたが、本実施形態によれば、電子部品を収容した１つのハウジング
アセンブリを交換するだけで良い。よって、不具合発生時における、部品の交換単位を、従来のパワーコントロールユニットから、電子部品を収容した一方ハウジングにすることができる。

また、本実施形態の電子部品収容構造体５は、シール部材が、ゴム製で断面略円形のＯリング１６で構成されている。断面が略円形であり、圧縮変形し易い形状のため、ハウジングのシール面５０に対して良好に密着させることができる。

また、本実施形態の電子部品収容構造体５は、２つのハウジング２０，２６のシール面５０のうち一方には、Ｏリング１６を保持する溝６０が形成されている。ハウジング２０，２６を結合する際に、シール面５０にＯリング１６を配置することが容易となる。また、シール面５０に形成された溝６０の深さ以上に、Ｏリング１６が変形することが無いため、Ｏリング１６が潰れすぎてシール性が損なわれることを防止することができる。

なお、本実施形態の電子部品収容構造体においては、断面略円形のＯリングによりシールするものとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。ハウジングのシール面に密着し、流路領域と連通路領域とを、それぞれ独立して囲う弾性部材であれば良い。例えば、シール面の形状に形成された、板状のシール部材を用いることも好適である。

本実施形態に係る電子部品収容構造体の概略構成を示す分解斜視図である。 本実施形態に係る電子部品収容構造体の縦断面図である。 本実施形態に係る電子部品収容構造体の合わせ面を示す、コンバータハウジングの上面図である。 本実施形態に係る電子部品収容構造体を構成するＯリングの外形を示す図である。 従来技術に係る電子部品収容構造体の概略構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

５ 電子部品収容構造体、１０ パワーコントロールユニット、１２ コンバータ部、１４ インバータ部、１６ Ｏリング、１８ コンバータ部品、２０ コンバータハウジング、２２ コンバータ収容室、２４ インバータ部品、２６ インバータハウジング、２８ インバータ収容室、３０ 連通路、３２ 合わせ面、３８ 冷却通路、４０ 冷却溝、４４ 流路領域、４６ 連通路領域、５０ シール面、６０ 溝。

Claims (3)

1. 電子部品を収容する収容室がそれぞれ形成された第１及び第２ハウジングが、合わせ面で結合された電子部品収容構造体であって、
   合わせ面には、
   冷却液が流れる冷却通路が通る流路領域と、第１及び第２ハウジングの収容室を連通させる連通路が通る連通路領域とが形成され、
   流路領域と連通路領域とをそれぞれ独立して囲い、それぞれの領域をシールする、一体成形のシール部材が配置される、
   電子部品収容構造体。
2. 請求項１に記載の電子部品収容構造体であって、
   シール部材は、断面略円形のＯリングであることを特徴とする電子部品収容構造体。
3. 請求項２に記載の電子部品収容構造体であって、
   第１及び第２ハウジングのシール面のうち一方には、前記Ｏリングを保持する溝が形成されている、電子部品収容構造体。
   
   

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