JP7314748B2

JP7314748B2 - Condenser cooling structure

Info

Publication number: JP7314748B2
Application number: JP2019178473A
Authority: JP
Inventors: 真介青柳
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021057970A

Description

この発明は、コンデンサ冷却構造に関する。 The present invention relates to condenser cooling structures.

例えば、特許文献１には、コンデンサの放熱構造が開示されている。このコンデンサの放熱構造では、コンデンサ本体から突出したコンデンサ電極板が、放熱部を備えた外部機器に接続されている。そのうえで、コンデンサ本体と外部機器との間に位置するコンデンサ電極板の中間部が、放熱部と直接的又は間接的に接触している。このような放熱構造により、コンデンサ電極板の熱が放熱部に逃がされるようになっている。 For example, Patent Literature 1 discloses a heat dissipation structure for a capacitor. In this capacitor heat dissipation structure, a capacitor electrode plate protruding from a capacitor body is connected to an external device having a heat dissipation portion. In addition, the middle portion of the capacitor electrode plate positioned between the capacitor body and the external device is in direct or indirect contact with the heat radiating portion. With such a heat dissipation structure, the heat of the capacitor electrode plates is dissipated to the heat dissipation portion.

特開２００７－１２３５７２号公報JP 2007-123572 A

特許文献１に記載の放熱構造では、コンデンサ電極板（正極バスバと負極バスバ）は、通電機能を確保できるようにコンデンサ本体の電極に接続されている。このため、両者が接している部位の面積は限られたものとなる。したがって、この放熱構造によれば、コンデンサ電極板を利用してコンデンサ本体（その内部のコンデンサ素子）の放熱効果を十分に高めることは難しいと考えられる。 In the heat dissipation structure described in Patent Literature 1, the capacitor electrode plates (the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar) are connected to the electrodes of the capacitor body so as to ensure the current-carrying function. Therefore, the area of the portion where both are in contact is limited. Therefore, according to this heat dissipation structure, it is considered difficult to sufficiently enhance the heat dissipation effect of the capacitor body (capacitor element therein) by using the capacitor electrode plate.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、正極バスバ及び負極バスバを利用したコンデンサ素子の放熱効果を良好に向上させることができるコンデンサ冷却構造を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a capacitor cooling structure capable of satisfactorily improving the heat radiation effect of a capacitor element using positive and negative bus bars.

本発明に係るコンデンサ冷却構造は、コンデンサと、正極バスバと、負極バスバと、冷却器とを備える。コンデンサは、コンデンサ素子を含み、外表面として、正極面及び負極面と、正極面及び負極面以外の外表面である複数の非電極面とを有する。正極バスバは、正極面に接する。負極バスバは、負極面に接する。冷却器は、正極バスバ及び負極バスバを直接的又は間接的に冷却する。正極面と負極面とは、第１方向において互いに対向している。複数の非電極面のそれぞれが、正極バスバ及び負極バスバの少なくとも一方と接している。複数の非電極面のうちの複数において正極バスバ及び負極バスバの少なくとも一方と接している部位は、第１方向の中央部を含む。
A condenser cooling structure according to the present invention includes a condenser, a positive electrode bus bar, a negative electrode bus bar, and a cooler. A capacitor includes a capacitor element and has, as outer surfaces, a positive electrode surface, a negative electrode surface, and a plurality of non-electrode surfaces that are external surfaces other than the positive electrode surface and the negative electrode surface. The positive bus bar is in contact with the positive surface. The negative bus bar is in contact with the negative surface. A cooler directly or indirectly cools the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar. The positive electrode surface and the negative electrode surface face each other in the first direction. Each of the plurality of non-electrode surfaces is in contact with at least one of the positive bus bar and the negative bus bar. A portion of the plurality of non-electrode surfaces that are in contact with at least one of the positive bus bar and the negative bus bar includes a central portion in the first direction.

本発明に係るコンデンサ構造によれば、電極面以外のコンデンサの外表面である複数の非電極面のそれぞれが、正極バスバ及び負極バスバの少なくとも一方と接している。これにより、コンデンサと正極バスバ及び負極バスバとの間の伝熱面積を増やすことができるので、正極バスバ及び負極バスバを利用したコンデンサ素子の放熱効果を良好に向上させることができる。 According to the capacitor structure of the present invention, each of the plurality of non-electrode surfaces, which are the outer surfaces of the capacitor other than the electrode surfaces, is in contact with at least one of the positive bus bar and the negative bus bar. As a result, the heat transfer area between the capacitor and the positive and negative busbars can be increased, so that the heat dissipation effect of the capacitor element using the positive and negative busbars can be improved.

実施の形態に係るコンデンサ及びその周りの構成を表した斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of a capacitor and its surroundings according to an embodiment; FIG. 図１に示すコンデンサを含むコンデンサモジュールの外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a capacitor module including the capacitor shown in FIG. 1; 図２に示すコンデンサケースの内部及びその周囲の構成を説明するための図である。3 is a diagram for explaining the configuration of the inside and surroundings of the capacitor case shown in FIG. 2; FIG. 比較例に係る通電機能のみを備えるコンデンサモジュールを説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a capacitor module having only a current-carrying function according to a comparative example; 図４に示すコンデンサモジュール（比較例）の内部の温度分布を表した図である。5 is a diagram showing the temperature distribution inside the capacitor module (comparative example) shown in FIG. 4; FIG. 実施の形態に係るコンデンサモジュールにおけるコンデンサからの熱伝導経路１、２を説明するための図である。4 is a diagram for explaining heat conduction paths 1 and 2 from the capacitor in the capacitor module according to the embodiment; FIG. 実施の形態に係るコンデンサモジュールの内部の温度分布を表した図である。4 is a diagram showing temperature distribution inside the capacitor module according to the embodiment; FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, elements common to each figure are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted or simplified. When referring to numbers such as the number, quantity, amount, range, etc. of each element in the embodiments shown below, the present invention is not limited to the numbers mentioned, unless otherwise specified or clearly specified in principle. Also, the structures and the like described in the embodiments shown below are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

１．実施の形態に係るコンデンサ冷却構造
まず、図１～図３を参照して、実施の形態に係るコンデンサ構造について説明する。図１は、実施の形態に係るコンデンサ１０及びその周りの構成を表した斜視図である。図２は、コンデンサ１０を含むコンデンサモジュール１の外観を示す斜視図である。図３は、コンデンサケース１２の内部及びその周囲の構成を説明するための図である。なお、図２及び３では、Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８の一部、並びにパワーカード２０及び冷却器２４の図示が省略されている。 1. Condenser Cooling Structure According to Embodiment First, a condenser structure according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a capacitor 10 and its surroundings according to an embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the capacitor module 1 including the capacitor 10. As shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the inside of the capacitor case 12 and its surroundings. 2 and 3, illustration of a part of the P busbar 16 and the N busbar 18, as well as the power card 20 and the cooler 24 is omitted.

１－１．基本構成（前提構成）の例
コンデンサモジュール１は、コンデンサ１０を備えている。ここでいう「コンデンサ」とは、１つ以上のコンデンサ素子の組み合わせのことである。図１～３に示す例では、コンデンサ１０は、３つのコンデンサ素子を並列接続して構成されている。コンデンサ素子は、例えばフィルムコンデンサである。 1-1. Example of Basic Configuration (Prerequisite Configuration) A capacitor module 1 includes a capacitor 10 . As used herein, the term "capacitor" refers to a combination of one or more capacitor elements. In the example shown in FIGS. 1-3, the capacitor 10 is configured by connecting three capacitor elements in parallel. A capacitor element is, for example, a film capacitor.

コンデンサ１０は、コンデンサケース１２内に収容されている。コンデンサケース１２は、例えば樹脂製である。より詳細には、コンデンサ１０は、コンデンサケース１２内に充填された樹脂等の封止部材１４（後述の図７参照）によって、コンデンサケース１２内に封止されている。 Capacitor 10 is housed in capacitor case 12 . The capacitor case 12 is made of resin, for example. More specifically, the capacitor 10 is sealed inside the capacitor case 12 by a sealing member 14 (see FIG. 7 described later) such as resin filled inside the capacitor case 12 .

コンデンサ１０は、その外表面として、一対の電極面とそれ以外の外表面である４つの非電極面とを備えている。具体的には、図３に示すように、一対の電極面は正極面１０ａ及び負極面１０ｂである。４つの非電極面は、図３の紙面上下方向におけるコンデンサ１０の上面１０ｃ、下面１０ｄ、側面１０ｅ、及び側面１０ｅの反対側の側面（図１～図３では見えていないが、以下の説明の便宜上、「側面Ｆ」と称する）である。 The capacitor 10 has, as its outer surface, a pair of electrode surfaces and four non-electrode surfaces which are other outer surfaces. Specifically, as shown in FIG. 3, the pair of electrode surfaces are a positive electrode surface 10a and a negative electrode surface 10b. The four non-electrode surfaces are the upper surface 10c, the lower surface 10d, the side surface 10e, and the side surface opposite to the side surface 10e of the capacitor 10 in the vertical direction of the page of FIG.

コンデンサモジュール１は、さらに、正極バスバ（「Ｐバスバ」とも称する）１６及び負極バスバ（「Ｎバスバ」とも称する）１８を備えている。具体的には、Ｐバスバ１６は正極面１０ａと接しており、Ｎバスバ１８は負極面１０ｂと接している。Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８は、図２に示すように、コンデンサケース１２の開口部から外部に向けて突出している。 The capacitor module 1 further includes a positive bus bar (also called “P bus bar”) 16 and a negative bus bar (also called “N bus bar”) 18 . Specifically, the P bus bar 16 is in contact with the positive electrode surface 10a, and the N bus bar 18 is in contact with the negative electrode surface 10b. The P bus bar 16 and the N bus bar 18 protrude outward from the opening of the capacitor case 12, as shown in FIG.

本実施形態に係るコンデンサ構造が適用された図１～図３に示す装置の例では、Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８は、コンデンサ１０とパワーカード２０との間で直流電力を伝達する。パワーカード２０は、電力スイッチング用の複数の半導体素子（図示省略）を樹脂モールドして構成されたカード状のパワー半導体モジュールであり、コンデンサ１０からの直流電力を交流電力に変換する。なお、本発明に係るコンデンサ冷却構造は、カード状のパワーカード２０として形成されたパワー半導体モジュールだけでなく、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）と呼ばれるもの等の他のパワー半導体モジュールにも適用可能である。 1 to 3 to which the capacitor structure according to the present embodiment is applied, the P busbar 16 and the N busbar 18 transmit DC power between the capacitor 10 and the power card 20. FIG. The power card 20 is a card-shaped power semiconductor module configured by resin-molding a plurality of semiconductor elements (not shown) for power switching, and converts DC power from the capacitor 10 into AC power. The condenser cooling structure according to the present invention can be applied not only to the power semiconductor module formed as the card-shaped power card 20 but also to other power semiconductor modules such as IPMs (Intelligent Power Modules).

図１に示す例では、複数（一例として６枚）のパワーカード２０が積層して配置されている。個々のパワーカード２０は、パワー端子２２を備えている。パワー端子２２は、直流電圧が印加される正極端子２２ａ及び負極端子２２ｂと、交流電力を出力する交流端子２２ｃとを有する。上述したＰバスバ１６及びＮバスバ１８は、それぞれ、正極端子２２ａ及び負極端子２２ｂに溶接されている。また、交流端子２２ｃには、交流バスバ（図示省略）が溶接される。 In the example shown in FIG. 1, a plurality of (six as an example) power cards 20 are stacked and arranged. Each power card 20 has power terminals 22 . The power terminal 22 has a positive terminal 22a and a negative terminal 22b to which a DC voltage is applied, and an AC terminal 22c for outputting AC power. The P bus bar 16 and the N bus bar 18 described above are welded to the positive terminal 22a and the negative terminal 22b, respectively. An AC bus bar (not shown) is welded to the AC terminal 22c.

パワーカード２０に収容された半導体素子は、冷却器２４によって冷却される。一例として、冷却器２４は、水冷式であり、図１に示すように、各パワーカード２０の両面とグリス及び絶縁板２６を介して接する冷却プレート２４ａを備えている。このような冷却器２４によるパワーカード２０の冷却は次の通りである。すなわち、ある冷却プレート２４ａは、グリスを介して絶縁板２６と接しており、この絶縁板２６は、グリスを介してパワーカード２０の一方の面に接している。このパワーカード２０の他方の面は、グリス、絶縁板２６及びグリスを介して、反対側の冷却プレート２４ａに接している。その結果、各パワーカード２０は、その両面から冷却される。 A semiconductor device housed in the power card 20 is cooled by a cooler 24 . As an example, the cooler 24 is of a water-cooled type, and includes a cooling plate 24a in contact with both sides of each power card 20 via grease and an insulating plate 26, as shown in FIG. Cooling of the power card 20 by the cooler 24 is as follows. That is, one cooling plate 24a is in contact with an insulating plate 26 through grease, and this insulating plate 26 is in contact with one surface of the power card 20 through grease. The other surface of the power card 20 is in contact with the cooling plate 24a on the opposite side via the grease, the insulating plate 26 and the grease. As a result, each power card 20 is cooled from both sides thereof.

そして、上述のような冷却器２４によってパワーカード２０が冷却されることに伴い、パワーカード２０の正極端子２２ａ及び負極端子２２ｂにそれぞれ接続されたＰバスバ１６及びＮバスバ１８は、冷却器２４によって間接的に冷却される。なお、本発明に係るコンデンサ構造の他の例では、正極（Ｐ）バスバ及び負極（Ｎ）バスバは、任意の冷却器によって直接的に冷却されてもよい。 As the power card 20 is cooled by the cooler 24 as described above, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 respectively connected to the positive terminal 22a and the negative terminal 22b of the power card 20 are indirectly cooled by the cooler 24. It should be noted that in other examples of capacitor structures according to the present invention, the positive (P) and negative (N) busbars may be cooled directly by any cooler.

以上説明した図１～３に示す例では、コンデンサ１０は、インバータ等の電力変換装置を構成するために用いられている。より詳細には、コンデンサ１０は、一例として平滑コンデンサであり、図示省略するバッテリ（直流電源）からの直流電力を平滑化したり、パワーカード２０の半導体素子のスイッチングによる電圧変動を抑制したりするために用いられる。 In the examples shown in FIGS. 1 to 3 described above, the capacitor 10 is used to configure a power converter such as an inverter. More specifically, the capacitor 10 is a smoothing capacitor as an example, and is used to smooth DC power from a battery (DC power supply) not shown and to suppress voltage fluctuations due to switching of semiconductor elements of the power card 20.

付け加えると、コンデンサモジュール１、パワーカード２０及び冷却器２４は、一例として、インバータケース（図示省略）内に収容されている。そして、コンデンサケース１２は、図３に示すように、熱伝導率の高い高熱伝導シート２８を介して、このインバータケースの壁部３０に搭載されている。なお、コンデンサケース１２は、取り付け部１２ａを利用して、インバータケースの所定の支持部（図示省略）に取り付けられている。 In addition, the capacitor module 1, the power card 20 and the cooler 24 are housed in an inverter case (not shown) as an example. Then, as shown in FIG. 3, the capacitor case 12 is mounted on the wall portion 30 of the inverter case via a high thermal conductive sheet 28 having a high thermal conductivity. The capacitor case 12 is attached to a predetermined support portion (not shown) of the inverter case using the attachment portion 12a.

１－２．コンデンサ冷却構造の例
正極（Ｐ）バスバ及び負極（Ｎ）バスバは、一般的には通電機能を確保できるようにコンデンサの電極に接続される。これに対し、本実施形態では、Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８は、通電機能だけでなく、コンデンサ１０を冷却する機能をも備えるように構成されている。 1-2. Example of Capacitor Cooling Structure A positive (P) busbar and a negative (N) busbar are generally connected to the electrodes of the capacitor so as to ensure the current carrying function. On the other hand, in this embodiment, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 are configured to have not only the function of conducting electricity but also the function of cooling the capacitor 10 .

すなわち、本実施形態に係るコンデンサ冷却構造では、一対の電極面である正極面１０ａ及び負極面１０ｂだけでなく、残りの４つの非電極面である上面１０ｃ、下面１０ｄ、側面１０ｅ、及び側面Ｆのそれぞれについても、Ｐバスバ１６又はＮバスバ１８と接している。 That is, in the condenser cooling structure according to the present embodiment, not only the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b, which are the pair of electrode surfaces, but also the remaining four non-electrode surfaces, the upper surface 10c, the lower surface 10d, the side surface 10e, and the side surface F, are in contact with the P bus bar 16 or the N bus bar 18, respectively.

具体的には、まず、コンデンサ１０の上面１０ｃは、一例として、図３に示すように、Ｐバスバ１６によって覆われており、このＰバスバ１６と接している。より詳細には、Ｐバスバ１６は、上面１０ｃに沿って正極面１０ａからコンデンサケース１２の外部にまで延びる過程で上面１０ｃと接している。好ましい一例として、Ｐバスバ１６は、上面１０ｃを全体的に覆うように形成されており、極力広い範囲で上面１０ｃと接している。 Specifically, first, as an example, the upper surface 10c of the capacitor 10 is covered with the P bus bar 16 and is in contact with the P bus bar 16, as shown in FIG. More specifically, P bus bar 16 is in contact with upper surface 10c in the process of extending from positive electrode surface 10a to the outside of capacitor case 12 along upper surface 10c. As a preferred example, the P bus bar 16 is formed so as to entirely cover the upper surface 10c and is in contact with the upper surface 10c over the widest possible range.

次に、下面１０ｄは、一例として、図３に示すように、Ｎバスバ１８によって覆われており、このＮバスバ１８と接している。より詳細には、Ｎバスバ１８は、負極面１０ｂに沿って下面１０ｄにまで延びたうえで下面１０ｄを覆うように形成されており、下面１０ｄがＮバスバ１８と接している。好ましい一例として、Ｎバスバ１８は、下面１０ｄを全体的に覆うように形成されており、極力広い範囲で下面１０ｄと接している。 Next, as an example, the lower surface 10d is covered with an N busbar 18 and is in contact with the N busbar 18, as shown in FIG. More specifically, N bus bar 18 is formed to extend to lower surface 10 d along negative electrode surface 10 b and cover lower surface 10 d, and lower surface 10 d is in contact with N bus bar 18 . As a preferable example, the N bus bar 18 is formed so as to entirely cover the lower surface 10d and is in contact with the lower surface 10d over the widest possible range.

次に、側面１０ｅは、一例として、図３に示すように、Ｐバスバ１６によって覆われており、このＰバスバ１６と接している。より詳細には、側面１０ｅは、上面１０ｃに接しているＰバスバ１６の部位から分岐したＰバスバ１６の分岐部１６ａによって覆われており、この分岐部１６ａと接している。 Next, the side surface 10e is covered with a P busbar 16 and is in contact with the P busbar 16 as shown in FIG. 3 as an example. More specifically, the side surface 10e is covered with a branched portion 16a of the P busbar 16 branched from the portion of the P busbar 16 in contact with the upper surface 10c, and is in contact with the branched portion 16a.

次に、図３では見えていない側面Ｆは、一例として、Ｎバスバ１８によって覆われており、このＮバスバ１８と接している。より詳細には、側面Ｆは、下面１０ｄに接しているＮバスバ１８の部位から分岐したＮバスバ１８の分岐部によって覆われており、この分岐部と接している。 Next, the side F not visible in FIG. 3 is covered with the N busbar 18 as an example, and is in contact with this N busbar 18 . More specifically, the side face F is covered with a branched portion of the N busbar 18 branched from the portion of the N busbar 18 in contact with the lower surface 10d, and is in contact with this branched portion.

付け加えると、図３に示す例では、Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８は、それぞれ、通電機能の確保に必要な範囲を超える広範囲において正極面１０ａ及び負極面１０ｂと接している。具体的には、Ｐバスバ１６は、正極面１０ａの下端付近まで延びることで、正極面１０ａと全体的に接している。Ｎバスバ１８は、下面１０ｄにまで延びる過程で負極面１０ｂと全体的に接している。 In addition, in the example shown in FIG. 3, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 are in contact with the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b over a wide range exceeding the range necessary to ensure the current-carrying function. Specifically, the P bus bar 16 is in contact with the positive electrode surface 10a as a whole by extending to the vicinity of the lower end of the positive electrode surface 10a. The N bus bar 18 is in contact with the negative surface 10b as a whole while extending to the lower surface 10d.

２．効果
次に、図４に示す比較例と対比しつつ、本実施形態に係るコンデンサ構造の効果について説明する。 2. Effect Next, the effect of the capacitor structure according to the present embodiment will be described in comparison with the comparative example shown in FIG.

図４は、比較例に係る通電機能のみを備えるコンデンサモジュール１００を説明するための斜視図である。この比較例に係るコンデンサモジュール１００は、Ｐバスバ１０２及びＮバスバ１０４の構成において、実施の形態に係るコンデンサモジュール１と相違している。具体的には、通電機能のみを持たせるのであれば、Ｐバスバ及びＮバスバは電極面の一部と接していれば足りる。このため、比較例では、図４に示すように、Ｐバスバ１０２は正極面１０ａの一部と接し、Ｎバスバ１０４は負極面１０ｂの一部と接している。換言すると、比較例では、通電機能のために必要な範囲内でしか、ＰＮバスバ１０２、１０４と電極面１０ａ、１０ｂと接していない。 FIG. 4 is a perspective view for explaining a capacitor module 100 having only a current-carrying function according to a comparative example. A capacitor module 100 according to this comparative example differs from the capacitor module 1 according to the embodiment in the configuration of the P bus bar 102 and the N bus bar 104 . Specifically, if only the current-carrying function is provided, the P bus bar and the N bus bar need only be in contact with part of the electrode surface. Therefore, in the comparative example, as shown in FIG. 4, the P bus bar 102 is in contact with part of the positive electrode surface 10a, and the N bus bar 104 is in contact with part of the negative electrode surface 10b. In other words, in the comparative example, the PN busbars 102 and 104 are in contact with the electrode surfaces 10a and 10b only within a range necessary for the energization function.

コンデンサモジュールにおいて高温となる部位は、コンデンサ素子である。図５は、図４に示すコンデンサモジュール１００（比較例）の内部の温度分布を表した図である。図５に示す比較例においても、コンデンサ１０（コンデンサ素子の集まり）は、本実施形態と同様に、封止部材１４と同様の封止部材が充填されたコンデンサケース１２内に配置されている。 A portion of the capacitor module that reaches a high temperature is the capacitor element. FIG. 5 is a diagram showing the temperature distribution inside the capacitor module 100 (comparative example) shown in FIG. Also in the comparative example shown in FIG. 5, a capacitor 10 (collection of capacitor elements) is arranged in a capacitor case 12 filled with a sealing member similar to the sealing member 14, as in the present embodiment.

ＰＮバスバを利用してコンデンサ１０を冷却することに着目していない本比較例では、既述したように、Ｐバスバ１０２及びＮバスバ１０４は、それぞれ、通電機能の確保に必要な範囲でしか、正極面１０ａ及び負極面１０ｂと接していない。その結果、本比較例に係る構造では、図５に示すように、コンデンサ１０（コンデンサ素子）の中心部において高い温度値Ｔ１を示し、かつ、その周囲の広い領域内においてコンデンサ１０が高温となっている。つまり、この構造では、コンデンサ１０（コンデンサ素子）の熱（特に、その中心部の熱）を効率良く外部に放出できていない。 In this comparative example that does not focus on cooling the capacitor 10 using the PN bus bar, as described above, the P bus bar 102 and the N bus bar 104 are in contact with the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b only to the extent necessary to ensure the current-carrying function. As a result, in the structure according to this comparative example, as shown in FIG. 5, the temperature value T1 is high at the center of the capacitor 10 (capacitor element), and the temperature of the capacitor 10 is high in the wide area around it. That is, in this structure, the heat of the capacitor 10 (capacitor element) (in particular, the heat of the central portion) cannot be efficiently released to the outside.

図６は、実施の形態に係るコンデンサモジュール１におけるコンデンサ１０からの熱伝導経路１、２を説明するための図である。コンデンサモジュール１の構造では、その内側から外側に向かって、コンデンサ１０（コンデンサ素子）、ＰＮバスバ１６、１８、封止部材１４（例えば、樹脂）及びコンデンサケース１２（例えば、樹脂）の順となっている。コンデンサ１０から外部への伝熱の経路は、次の熱伝導経路１と熱伝導経路２の２つである。 FIG. 6 is a diagram for explaining heat conduction paths 1 and 2 from capacitor 10 in capacitor module 1 according to the embodiment. In the structure of the capacitor module 1, the capacitor 10 (capacitor element), the PN busbars 16 and 18, the sealing member 14 (for example, resin), and the capacitor case 12 (for example, resin) are arranged in this order from the inside to the outside. There are two paths for heat transfer from the capacitor 10 to the outside, namely, a heat conduction path 1 and a heat conduction path 2 below.

具体的には、熱伝導経路１は、本実施形態に係るＰバスバ１６及びＮバスバ１８の構成によってコンデンサ１０の放熱効果が促進される経路に相当する。熱伝導経路１では、コンデンサ１０（コンデンサ素子）の熱は、図６中に矢印で示すように、まず、Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８のそれぞれに伝えられる。Ｐバスバ１６に伝えられた熱は、各正極端子２２ａを介して各パワーカード２０に伝えられる。Ｎバスバ１８に伝えられた熱は、各負極端子２２ｂを介して各パワーカード２０に伝えられる。各パワーカード２０に伝わった熱は、グリス、絶縁板２６及びグリスを介して冷却器２４（冷却プレート２４ａ）に伝えられる。冷却器２４に伝わった熱は、最終的には冷却器２４内を流れる冷却水に伝達される。 Specifically, the heat conduction path 1 corresponds to a path in which the heat dissipation effect of the capacitor 10 is promoted by the configuration of the P busbar 16 and the N busbar 18 according to this embodiment. In the heat conduction path 1, the heat of the capacitor 10 (capacitor element) is first transmitted to the P busbar 16 and the N busbar 18 as indicated by arrows in FIG. The heat transferred to the P busbar 16 is transferred to each power card 20 via each positive electrode terminal 22a. The heat transferred to the N busbar 18 is transferred to each power card 20 via each negative terminal 22b. The heat transmitted to each power card 20 is transmitted to the cooler 24 (cooling plate 24a) via the grease, the insulating plate 26 and the grease. The heat transferred to the cooler 24 is finally transferred to the cooling water flowing through the cooler 24 .

本実施形態に係るコンデンサ冷却構造によれば、一対の電極面である正極面１０ａ及び負極面１０ｂだけでなく、残りの４つの非電極面である上面１０ｃ、下面１０ｄ、側面１０ｅ、及び側面Ｆのそれぞれ（図１～図３に示す例では、すべての非電極面）についても、Ｐバスバ１６又はＮバスバ１８と接している。つまり、本コンデンサ冷却構造によれば、通電に利用されない非電極面のそれぞれに対してもＰバスバ１６又はＮバスバ１８が接している。このため、コンデンサ１０とＰＮバスバ１６、１８との間の伝熱面積を増やすことができ、コンデンサ１０からＰＮバスバ１６、１８への放熱効果を効果的に向上できる。このように、Ｐバスバ１６及びＮバスバ１８は、通電機能だけでなく、コンデンサ１０を冷却する機能をも備えている。 According to the condenser cooling structure according to the present embodiment, not only the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b, which are the pair of electrode surfaces, but also the remaining four non-electrode surfaces, namely the upper surface 10c, the lower surface 10d, the side surface 10e, and the side surface F (in the example shown in FIGS. 1 to 3, all the non-electrode surfaces) are in contact with the P bus bar 16 or the N bus bar 18. That is, according to this condenser cooling structure, the P bus bar 16 or the N bus bar 18 is also in contact with each of the non-electrode surfaces that are not used for energization. Therefore, the heat transfer area between the capacitor 10 and the PN busbars 16, 18 can be increased, and the heat dissipation effect from the capacitor 10 to the PN busbars 16, 18 can be effectively improved. Thus, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 have not only the function of conducting electricity but also the function of cooling the capacitor 10 .

図７は、実施の形態に係るコンデンサモジュール１の内部の温度分布を表した図である。より詳細には、図７は、図５と同一のコンデンサ１０の使用条件での温度分布を示している。 FIG. 7 is a diagram showing the temperature distribution inside the capacitor module 1 according to the embodiment. More specifically, FIG. 7 shows the temperature distribution under the same usage conditions of the capacitor 10 as in FIG.

本実施形態に係るコンデンサ冷却構造によれば、上述のように、コンデンサ１０からＰＮバスバ１６、１８への放熱効果が効果的に高められている。このため、熱伝導経路１によるＰＮバスバ１６、１８を介したコンデンサ１０から冷却器２４への熱伝導（放熱）を効果的に行うことができる。 According to the condenser cooling structure according to this embodiment, as described above, the heat radiation effect from the condenser 10 to the PN busbars 16 and 18 is effectively enhanced. Therefore, heat conduction (heat dissipation) from the capacitor 10 to the cooler 24 via the PN busbars 16 and 18 by the heat conduction path 1 can be effectively performed.

その結果、図７に示すように、コンデンサ１０の内部の温度分布が、図５に示す比較例と比べて改善している。より詳細には、本実施形態では、最も高温となるコンデンサ１０の中心部の温度は、比較例の温度値Ｔ１よりも低い温度値Ｔ２に低下している。また、当該中心部の周囲の領域の温度についても、比較例と比べて良好に低下している。 As a result, as shown in FIG. 7, the temperature distribution inside the capacitor 10 is improved compared to the comparative example shown in FIG. More specifically, in this embodiment, the temperature at the center of the capacitor 10, which is the highest temperature, is lowered to a temperature value T2 lower than the temperature value T1 in the comparative example. Also, the temperature of the region around the central portion is well lowered as compared with the comparative example.

以上のように、本実施形態に係るコンデンサ冷却構造によれば、通電機能だけでなくコンデンサ１０を冷却する機能をも備えるＰＮバスバ１６、１８の利用により、バスバを利用したコンデンサ素子の放熱効果を良好に向上させることができる。 As described above, according to the capacitor cooling structure according to the present embodiment, by using the PN busbars 16 and 18 that have not only the function of conducting electricity but also the function of cooling the capacitor 10, the heat radiation effect of the capacitor element using the busbars can be improved satisfactorily.

付け加えると、熱伝導経路２では、コンデンサ１０（コンデンサ素子）の熱は、Ｐバスバ１６又はＮバスバ１８を介して、封止部材１４及びコンデンサケース１２に順に伝えられる。コンデンサケース１２に伝えられた熱は、図６中に矢印で示すように、高熱伝導シート２８を介してインバータケースの壁部３０に伝えられる。壁部３０に伝わった熱は、最終的には外気に放出される。本実施形態の構造例によれば、このような熱伝導経路２をも利用して、コンデンサ素子の放熱効果を高めることができる。 In addition, in the heat conduction path 2 , the heat of the capacitor 10 (capacitor element) is sequentially transmitted to the sealing member 14 and the capacitor case 12 via the P busbar 16 or the N busbar 18 . The heat transferred to the capacitor case 12 is transferred to the wall portion 30 of the inverter case through the high thermal conductive sheet 28, as indicated by the arrows in FIG. The heat transmitted to the wall portion 30 is finally released to the outside air. According to the structural example of the present embodiment, it is possible to enhance the heat dissipation effect of the capacitor element by utilizing such heat conducting path 2 as well.

３．変形例（ＰＮバスバの他の形成例）
上述した実施の形態においては、図３に示すように、４つの非電極面のうち、上面１０ｃ及び側面１０ｅはＰバスバ１６と接し、下面１０ｄ及び側面ＦはＮバスバ１８と接している。このようなＰＮバスバの形成例によれば、個々のＰＮバスバの形状の複雑化を抑制しつつ、ＰＮバスバに通電機能とともにコンデンサ１０の冷却機能を持たせられる。しかしながら、これら４つの非電極面のそれぞれに接するバスバは、必ずしも上記の例に限られない。すなわち、ＰＮバスバは、上記の例とは異なる組み合わせで、４つの非電極面のそれぞれとＰバスバ又はＮバスバとが接するように形成されてもよい。さらには、コンデンサが備える複数の非電極面のうちの少なくとも１つの非電極面は、当該非電極面上においてＰバスバとＮバスバ同士が接触しないことを条件として、Ｐバスバ及びＮバスバの双方と接してもよい。 3. Modified example (another example of formation of PN bus bar)
In the embodiment described above, among the four non-electrode surfaces, the upper surface 10c and the side surface 10e are in contact with the P bus bar 16, and the lower surface 10d and the side surface F are in contact with the N bus bar 18, as shown in FIG. According to the example of forming such a PN bus bar, the PN bus bar can be provided with a cooling function of the capacitor 10 as well as an energization function while suppressing complication of the shape of each PN bus bar. However, the busbars in contact with each of these four non-electrode surfaces are not necessarily limited to the above example. That is, the PN bus bar may be formed in a combination different from the above example so that each of the four non-electrode surfaces is in contact with the P bus bar or the N bus bar. Furthermore, at least one non-electrode surface among the plurality of non-electrode surfaces of the capacitor may be in contact with both the P bus bar and the N bus bar on the condition that the P bus bar and the N bus bar do not contact each other on the non-electrode surface.

以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。 The examples and other modifications described in each embodiment described above may be appropriately combined within a possible range other than the explicitly described combinations, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

１、１００コンデンサモジュール
１０コンデンサ
１０ａコンデンサの正極面
１０ｂコンデンサの負極面
１０ｃコンデンサの上面
１０ｄコンデンサの下面
１０ｅコンデンサの側面
１２コンデンサケース
１４封止部材
１６、１０２正極バスバ（Ｐバスバ）
１８、１０４負極バスバ（Ｎバスバ）
２０パワーカード
２２ａパワーカードの正極端子
２２ｂパワーカードの負極端子
２４冷却器
２６絶縁板
２８高熱伝導シート
３０インバータケースの壁部 1, 100 capacitor module 10 capacitor 10a positive electrode surface 10b of capacitor negative electrode surface 10c capacitor upper surface 10d capacitor lower surface 10e capacitor side surface 12 capacitor case 14 sealing member 16, 102 positive electrode bus bar (P bus bar)
18, 104 negative bus bar (N bus bar)
20 Power card 22a Power card positive terminal 22b Power card negative terminal 24 Cooler 26 Insulating plate 28 High thermal conductivity sheet 30 Inverter case wall

Claims

コンデンサ素子を含み、外表面として、正極面及び負極面と、前記正極面及び前記負極面以外の外表面である複数の非電極面とを有するコンデンサと、
前記正極面に接する正極バスバと、
前記負極面に接する負極バスバと、
前記正極バスバ及び前記負極バスバを直接的又は間接的に冷却する冷却器と、
を備えるコンデンサ冷却構造であって、
前記正極面と前記負極面とは、第１方向において互いに対向しており、
前記複数の非電極面のそれぞれが、前記正極バスバ及び前記負極バスバの少なくとも一方と接しており、
前記複数の非電極面のうちの複数において前記正極バスバ及び前記負極バスバの少なくとも一方と接している部位は、前記第１方向の中央部を含む
ことを特徴とするコンデンサ冷却構造。 a capacitor including a capacitor element and having, as external surfaces, a positive electrode surface, a negative electrode surface, and a plurality of non-electrode surfaces which are external surfaces other than the positive electrode surface and the negative electrode surface;
a positive electrode bus bar in contact with the positive electrode surface;
a negative electrode bus bar in contact with the negative electrode surface;
a cooler that directly or indirectly cools the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar;
A condenser cooling structure comprising:
The positive electrode surface and the negative electrode surface are opposed to each other in a first direction,
each of the plurality of non-electrode surfaces is in contact with at least one of the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar;
A plurality of the plurality of non-electrode surfaces are in contact with at least one of the positive bus bar and the negative bus bar, including the central portion in the first direction.
A condenser cooling structure characterized by: