本发明涉及将收容有电容器的外壳与散热器一并收容于中空的框体内时的电容器的配置构造。
背景技术：
例如，搭载于机动车的功率控制单元(pcu)通过在中空的框体内收容电容器、电抗器等的元件而构成。在此，各元件伴随着被通电而发热。为了迅速地去除该热量，在框体内收容有散热器。
电容器通常收容于外壳，并以该状态配置在框体内。如专利文献1的图2所示，电容器(外壳)被定位固定在散热器上。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-177872号公报
在如专利文献1所记载那样的配置、即将电容器(外壳)配置在散热器上时，从散热器的底面到外壳的顶面为止的距离必然成为散热器的高度(厚度)和外壳的高度的合计值。因此，不得不增大收容散热器以及外壳的框体的高度。
如上所述，pcu搭载于机动车。尤其是在小型车的情况下，搭载空间存在限制，因此框体难以搭载较大的pcu。另外，还存在包括pcu在内的搭载设备的配置布局的自由度降低这样的不良状况。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够实现框体的小型化的电容器的配置构造。
为了达成上述目的，电容器的配置构造包括外壳、框体和散热器。外壳容纳电容器。外壳包括外壳底部。框体包括底部壁。框体具有自底部壁的一高度，所述底部壁沿所述高度在高度方向上具有内表面和与所述内表面相对的外表面。外壳安装在内表面上，使得外壳底部与内表面中的安装表面相对。散热器包括散热器顶部。散热器设置在底部壁的外表面上，且沿高度方向看时不与外壳重合。外壳底部与安装表面之间沿高度方向的距离小于散热器顶部与安装表面之间沿高度方向的距离。
此外，本发明提供一种电容器的配置构造，其将收容有电容器的外壳收容于中空的框体内，并且在所述框体的与所述外壳分离的位置设置散热器，其特征在于，所述外壳的位于铅垂方向最下位的最下位面比所述散热器的位于铅垂方向最上位的最上位面靠下方。
散热器对从各种元件传递来的热量进行散热。因此，在该散热器的最上位面中，大气为比较低的温度。另一方面，外壳的最下位面通过来自电容器的发热而成为比较高的温度。即，位于高位置(上方)的散热器的最上位面附近的大气为比较低的温度，并且位于低位置(下方)的外壳的最下位面附近的大气为比较高的温度。
因此，在该情况下，比较低的温度的大气产生朝向所述最下位面侧的流动。通过该流动，外壳以及电容器的热量被迅速地去除。换言之，外壳以及电容器过度地产生温度上升的情况得以防止，电容器保持规定的功能。
因此，能够避免使外壳的最下位面与散热器接触。即，无需将外壳定位固定于散热器上，换言之，无需在框体与外壳之间夹装散热器。与之相应，能够减小从框体起包括外壳在内的高度(厚度)。
因此，容易实现包括电容器在内的结构的高度以及框体的小型化。因此，例如，由于能够实现pcu的小型化，因此即便是空间狭小的小型车，也容易搭载pcu。并且，包括pcu在内的搭载设备的配置布局的自由度也提高。
在以上的结构的基础上，优选的是，在框体的内部形成有供冷却介质流通的冷却用通路时，将该冷却用通路设定在比所述外壳的所述最下位面靠上方的位置。在该情况下，由于冷却用通路的周围的大气也成为比较低的温度，因此容易产生从该冷却用通路朝向外壳侧的大气的流动。
即，在该情况下，对来自散热器的流动施加来自冷却用通路的流动。因此，能够更高效地冷却外壳以及电容器。
冷却用通路以围绕外壳的方式设置即可。在该情况下，大气从围绕外壳的冷却用通路附近向外壳流动。即，流动的量增加。并且，外壳的热量也被冷却介质夺取。因此，能够更高效地冷却外壳。
从形成作业的容易度、效率的观点出发，优选的是，冷却用通路形成于框体。
即，在该情况下，能够容易且高效地形成冷却用通路。
发明效果
根据本发明，使散热器的最上位面位于比收容有电容器的外壳的最下位面靠上方的位置(高位置)。因此，该散热器的最上位面附近的、比较低的温度的大气通过来自电容器的发热而容易朝向成为比较高的温度的外壳的最下位面侧流动。产生上述那样的流动的结果是，外壳以及电容器的热量被迅速地去除，这些热量过度地引起温度上升的情况得以防止。因此，电容器保持规定的功能。
因此，能够使外壳的最下位面不与散热器接触而与收容该外壳的框体接触。即，由于无需在框体与外壳之间夹装散热器，因此，与之相应，能够减小从框体起包括外壳在内的高度(厚度)，由此，能够实现框体的小型化。
附图说明
图1是示意性示出应用了本发明的实施方式所涉及的配置构造的功率控制单元(pcu)的主要部位的主要部位概要俯视图。
图2是图1的pcu的主要部位概要纵向剖视图。
图3是构成图1的pcu且收容有电容器的外壳的概要正面局部剖视图。
附图标记说明：
10…pcu
12…框体
14…电容器
16…第一外壳
16a…最下位面
18…散热器
18a…最上位面
20…放热片
60…第二外壳
80…凹部
82…第一收容空间
84…第二收容空间
88…冷却用通路
cw…冷却水
具体实施方式
以下，例示出将本发明所涉及的电容器的配置构造应用于构成为包括电容器的功率控制单元(pcu)的情况，举出优选的实施方式而参照附图进行详细说明。
图1以及图2分别是示意性示出应用了本实施方式所涉及的配置构造的pcu10的主要部位的主要部位概要俯视图、主要部位概要纵向剖视图。该pcu10具有框体12、收容有电容器14的第一外壳16、散热器18。第一外壳16收容于框体12内，散热器18添加设置于框体12。
首先，参照电容器14以及第一外壳16的概要正面局部剖视图即图3进行说明。收容有作为元件的电容器14的第一外壳16经由放热片20设置于框体12的内壁。以下，将第一外壳16中的铅垂下方侧的端面记作“底面”，将其背面即铅垂上方侧的端面记作“顶面”。
在本实施方式中，在第一外壳16内，如虚线所示，十个电容器14呈直线状并列。因此，第一外壳16具有呈长条且大致长方体形状的主体部22、设于该主体部22的一端部的第一端子台24、设于另一端部的第二端子台26。第一端子台24通过沿着铅垂方向延伸的正极端子台28以及与该正极端子台28相比稍长的第一负极端子台30相连而构成。另一方面，第二端子台26仅由第二负极端子台32构成。
在正极端子台28上收容有由金属构成的正极端子34。在第一负极端子台30以及第二负极端子台32也相同地分别收容有由金属构成的第一负极端子36、第二负极端子38。在正极端子34、第一负极端子36以及第二负极端子38分别形成有从顶面朝向底面的螺纹孔40、42。需要说明的是，正极端子34的螺纹孔未图示。
所述电容器14的各个正极经由具有四个正极突片部44的正极用汇流条46而相互电连接。此外，在正极用汇流条46上电连接具有与正极突片部44连结的第一突片部的正极导电板(未图示)。该正极导电板的一端部覆盖正极端子台28的顶面，并且经由与所述螺纹孔螺合的螺钉而定位固定于正极端子34。由此，各电容器14的正极经由正极用汇流条46以及正极导电板而电集中于正极端子34。
各电容器14的负极也同样地经由具有四个负极突片部48的负极用汇流条50、具有四个第二突片部的负极导电板(未图示)而分别与第一负极端子36、第二负极端子38电连接。即，负极导电板的一端部覆盖第一负极端子台30的顶面，并且经由与所述螺纹孔螺合的螺钉而定位固定于第一负极端子36。另一方面，另一端部覆盖第二负极端子台32的顶面，并且经由与所述螺纹孔40、42螺合的螺钉而定位固定于第二负极端子38。其结果是，各电容器14的负极经由负极用汇流条50以及负极导电板而电集中于第一负极端子36以及第二负极端子38。
形成有贯通孔的多个舌片部52从第一外壳16的底面沿着水平方向突出形成。虽省略详细图示，通过使穿过所述贯通孔的螺钉与形成于框体12的螺纹孔螺合，由此定位固定第一外壳16。
在该定位固定时，放热片20被夹入第一外壳16的底面与框体12之间。该放热片20的导热率大，因此，电容器14发出而传递至第一外壳16的热量经由放热片20迅速地传递至框体12。需要说明的是，放热片20由绝缘体构成。
pcu10还具有与所述第一外壳16独立形成的第二外壳60(参照图1)。在该第二外壳60中收容有个数比第一外壳16内的电容器14少的电容器。第一外壳16内的电容器14和第二外壳60内的电容器相互电连接。另外，该电容器14经由构成pcu10的p接触器62而与第一电抗器64a～第四电抗器64d电连接。
在第一外壳16与第一电抗器64a～第四电抗器64d之间的空间内配设有第一智能功率模块(ipm)66a～第四智能功率模块(ipm)66d。正极突片部44(参照图3)以及第一突片部、负极突片部48和第二突片部与第一ipm66a～第四ipm66d电连接，此外，第一ipm66a～第四ipm66d经由电流传感器68a与第一电抗器64a～第四电抗器64d电连接。
pcu10还具有n接触器70。第一外壳16内的电容器14也与n接触器70电连接。
需要说明的是，上述的电连接均经由汇流条来实现，但为了便于理解各构成要素的位置关系，该汇流条未图示。另外，在与第二负极端子38和n接触器70连接的汇流条上夹装有电流传感器68b。
如图2所示，框体12的底面的一部分指向该框体12的顶面侧而被折弯。因此，框体12成为形成有凹部80的形状。而且，在框体12内，在图2中的凹部80的右方形成有第一收容空间82，在凹部80的上方形成有第二收容空间84。向凹部80插入凸状构件86。
第一外壳16配设于第一收容空间82内，如上所述，经由放热片20而定位固定于框体12的底面。即，在第一收容空间82中，散热器18没有绕到框体12的底面。因此，第一外壳16不与散热器18接触，其结果是，第一外壳16与散热器18相互分离。
在框体12上形成有用于供作为冷却介质的冷却水cw流通的冷却用通路88。如图1所示，该冷却用通路88通过第一外壳16的第一端子台24的附近，并绕到第二外壳60、p接触器62、第一电抗器64a～第四电抗器64d的附近。冷却用通路88进一步以朝向第二外壳60的方式弯曲，在第二外壳60的附近折回而在沿着第一ipm66a～第四ipm66d的并列方向、以及第一外壳16的主体部22的长度方向延伸之后，在n接触器70的附近弯曲而接近第二端子台26的侧方。
即，冷却用通路88从第一端子台24侧、主体部22侧、以及第二端子台26侧这三个方向围绕第一外壳16。需要说明的是，冷却用通路88中的接近第一端子台24的部位为冷却水cw的流通方向上游侧，接近第二端子台26的部位为下游侧。
另一方面，散热器18的一部分被夹入凸状构件86与框体12的凹部80之间。由此，散热器18设于框体12。散热器18具有与凸状构件86以及凹部80的形状对应并弯曲的部位，因此，该散热器18的位于铅垂方向最上位的最上位面18a成为比冷却用通路88低的位置。即，该最上位面18a位于比冷却用通路88靠下方的位置。
在第二收容空间84主要配设有第一ipm66a～第四ipm66d。即，第一ipm66a～第四ipm66d与冷却用通路88对置。需要说明的是，图2中的附图标记90表示电路基板。
第一收容空间82中的框体12的底面处于比第二收容空间84中的框体12(凹部80)的底面低的位置。因此，第一外壳16的位于铅垂方向最下位的最下位面16a、换言之底面成为比散热器18的最上位面18a低的位置。即，该最下位面16a位于比散热器18的最上位面18a靠下方的位置。
由此可知，由于冷却用通路88处于比散热器18的最上位面18a低的位置，因此第一外壳16的最下位面16a比冷却用通路88靠下方。需要说明的是，虽未特别图示，但第二外壳60的最下位面(底面)也同样地位于比冷却用通路88、以及散热器18的最上位面18a靠下方的位置。
本实施方式所涉及的配置构造基本上如以上那样构成，接下来对其作用效果进行说明。
包括电容器14以及散热器18而构成的pcu10例如搭载于以内燃机以及马达这两者作为行驶驱动源的所谓的混合动力车，且发挥对用于驱动所述马达的蓄电池的输出进行控制的功能。具体来说，使所述蓄电池的电压上升、或者将从蓄电池得到的直流电压转换为交流电压。
在该控制开始(向各元件的通电开始)之前，在冷却用通路88中流通有冷却水cw。如图1所示，冷却水cw通过第一外壳16的第一端子台24、第二外壳60(电容器)、p接触器62、第一电抗器64a～第四电抗器64d、第一ipm66a～第四ipm66d以及第一外壳16的主体部22、n接触器70、第一外壳16的第二端子台26的附近。因此，伴随着pcu10的控制开始，各元件所产生的热量被冷却水cw带走。
第一电抗器64a～第四电抗器64d以及第一ipm66a～第四ipm66d设置在散热器18上，因此，这些第一电抗器64a～第四电抗器64d以及第一ipm66a～第四ipm66d的热量被迅速地传递至散热器18。与之相对，第一外壳16的最下位面16a经由放热片20与框体12的底面相接，而不与散热器18相接。因此，第一外壳16的热量没有直接传递到散热器18，而是经由放热片20以及框体12间接地传递。
在此，散热器18的最上位面18a以及冷却用通路88如上所述位于比第一外壳16的最下位面16a高的位置(参照图2)。散热器18放热与在散热器18的最上位面18a流通有冷却水cw相互配合，在第二收容空间84中，散热器18的最上位面18a以及冷却用通路88的周围的大气的温度上升得以抑制。另一方面，在第一收容空间82中，第一外壳16的最下位面16a附近的大气伴随着第一外壳16内的电容器14的发热而温度相对上升。
即，在框体12内，高位置(第二收容空间84)的大气成为低温，且低位置(第一收容空间82)的大气容易成为高温。而且，低温的大气呈向低位置移动的趋势，高温的大气呈向高位置移动的趋势。因此，在框体12内，产生从散热器18的最上位面18a以及冷却用通路88朝向第一外壳16的最下位面16a的大气的流动。
通过该流动来冷却第一外壳16。即，第一外壳16的热量被去除而防止内部的电容器14的温度过度上升。因此，各电容器14的功能得以维持。
这样，在本实施方式中，使成为比较高的温度的第一外壳16的最下位面16a处于比成为比较低的温度的散热器18的最上位面18a以及冷却用通路88低的位置。因此，在框体12内产生朝向第一外壳16的大气的流动。并且，由于第一外壳16被冷却用通路88从三个方向围绕，因此相对于第一外壳16的最下位面16a附近，大气从第一端子台24侧、主体部22侧、第二端子台26侧这三个方向流入。
通过上述那样的大气的流动，第一外壳16以及电容器14的热量被迅速地去除。因此，能够使第一外壳16的底面(最下位面16a)如图2所示直接接触于框体12的底面上。在该情况下，也能够充分地抑制第一外壳16(电容器14)的过度的温度上升。
因此，无需使第一外壳16的底面与散热器18接触，换言之，无需特意将第一外壳16设于散热器18上。因此，与散热器18的厚度相应地，能够减小从框体12的底面到第一外壳16的顶面为止的高度(厚度)。虽然没有特别说明，但第二外壳60也是相同的。由此，由于能够使第一收容空间82狭小化，因此能够实现框体12以及pcu10的小型化。
因此，能够使用于设置pcu10的空间狭小化。因此，即便是搭载空间存在限制的小型车，pcu10等搭载设备的配置布局的自由度也得以提高。
本发明并不特别限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够加以各种变更。
例如，也可以将冷却用通路88不形成于框体12而形成于散热器18。
另外，上述的配置构造并非仅适用于pcu10，还能够广泛应用于包括电容器14以及散热器18的结构。