JP2014143232A - 車載用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、空気の流れの方向について筺体内部に導入できる範囲を広くして、空気の筺体内部への導入効率を高め、筐体内部の発熱部品からの放熱性能を高めた車載用制御装置を提供することにある。
【解決手段】
筐体１に、第１の方向に流れる空気流れを取り込む第１の開口部５と、第１の方向に垂直な第２の方向に流れる空気流れを取り込む第２の開口部６と、第１の開口部５に対して第２の方向における上流側に設けられ、第２の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第１の障壁部９と、第２の開口部６に対して第１の方向における上流側に設けられ、第１の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第２の障壁部１０とを設け、第１の開口部５と第２の開口部６との間を連通する連通通路７を設け、連通通路７に回路基板１６が配置された筐体１の内部１７に連通する連通孔８を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車に搭載される車載用制御装置に係わり、その放熱構造に関する。

従来より、車載用制御装置は、内蔵される電子部品の自己発熱を放熱する観点から放熱構造をとることが一般的である。放熱構造は、基板上に実装された発熱部品から直接または基板を介して、金属製のカバーやケースに熱を伝導し、カバーやケースの表面から空気中に放熱する構造が主流である。しかしながら、近年は軽量化、小型化、及び低コスト化のため、樹脂のみで構成される筐体（カバー及びケース）の導入が検討されている。樹脂筐体の場合、従来のような金属筐体への熱伝導による放熱構造を適用できないため、通風による放熱を効率よく実施することが課題となる。

樹脂筐体を用いた従来技術として、特開２００４−２４５１９８号公報（特許文献１）がある。この公報に記載された車載用制御装置は、プラスチック製のケース（筺体）の上面に設けられた空気導入用透孔と、ケースの下面に設けられた空気排出用透孔とを備え、エアクリーナの外部において吸気パイプの上面に取り付けられている。吸気パイプのケースと接触する部分には空気排出用透孔と連通する透孔が設けられている。吸気パイプ内は外気の気圧よりも低くなるため、空気導入用透孔からケース内部に入り、空気排出用透孔、及び吸気パイプの透孔を経て吸気パイプ内に向かう空気の流れが生じる。この空気の流れは、ケース内において、プリント基板上の発熱量の多い電子部品（パワートランジスタ、マイコン、出力トランジスタ等）に当たり、これらの電子部品の発熱による温度上昇を抑止する（段落００１６乃至００２１参照）。

特開2004-245198号公報

特許文献１の車載用制御装置では、エアクリーナの吸気パイプ内が負圧になることを利用して、車載用制御装置のケース（筺体）内に外部の空気を導入している。このため、車載用制御装置の外部の空気の流れを利用することについては、配慮がない。車載用制御装置の外部には空気の流れが生じており、この空気の流れを利用することにより、車載用制御装置の筺体内に外部の空気を導入することができる。しかし、そのためには、空気の流れの方向について、注意する必要がある。すなわち、様々な方向から流れて来る空気を筺体内部に導入できるようにして、空気の導入効率を高めることが望ましい。また、特許文献１のように、エアクリーナの吸気パイプ内が負圧になることを利用して、車載用制御装置の筺体内に外部の空気を導入する場合にも、車載用制御装置外部の空気流れを利用して、筺体内部への空気の導入効率を高めることができる。

本発明の目的は、空気の流れの方向について筺体内部に導入できる範囲を広くして、空気の筺体内部への導入効率を高め、筐体内部の発熱部品からの放熱性能を高めた車載用制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の車載用制御装置は、自動車に搭載される車載用制御装置であって、
電子部品が設けられた回路基板と、前記回路基板収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、
第１の方向に流れる空気流れを取り込む第１の開口部と、
前記第１の方向に垂直な第２の方向に流れる空気流れを取り込む第２の開口部と、
前記第１の開口部に対して前記第２の方向における上流側に設けられ、前記第２の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第１の障壁部と、
前記第２の開口部に対して前記第１の方向における上流側に設けられ、前記第１の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第２の障壁部と、
を備え、
前記第１の開口部と前記第２の開口部との間を連通する連通通路を設け、前記連通通路に前記回路基板が配置された筐体内部に連通する連通孔を設けたものである。

本発明によれば、空気の流れの方向について筺体内部に導入できる範囲を広くすることができ、空気の筺体内部への導入効率を高めることができる。これにより、筐体内部の発熱部品からの放熱性能を高めることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の制御装置の一実施例（実施例１）を示す斜視図。 図１のＡ−Ａ断面をｙ方向（幅方向）から見た断面図、及びＢ−Ｂ断面をｘ方向（長さ方向）から見た断面図。 図１のA−A断面図であり、ｘ方向に流れる空気流れを説明する図。 図１のA−A断面図であり、−ｘ方向（ｘ方向の逆方向）に流れる空気流れを説明する図。 図１のA−A断面図であり、ｚ方向に流れる空気流れを説明する図。 図１のA−A断面図であり、−ｚ方向（ｚ方向の逆方向）に流れる空気流れを説明する図。 図１に対して障壁部の位置を変更した例を示す斜視図。 本発明の制御装置の一実施例（実施例２）を示す斜視図。 図５のA−A断面図。 図５のＢ−Ｂ断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。尚、以下の説明では、ｘ、ｙ、ｚ方向を図１に示すように定義して説明する。

以下、図１乃至図４を参照して本発明に係る車載用制御装置の実施例１を説明する。

図１は本発明の実施例１の構成を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面をｙ方向（幅方向）から見た断面図（紙面右側）、及びＢ−Ｂ断面をｘ方向（長さ方向）から見た断面図（紙面左側）である。図３Ａは、図１のA−A断面図であり、ｘ方向に流れる空気流れを説明する図である。図３Ｂは、図１のA−A断面図であり、−ｘ方向（ｘ方向の逆方向）に流れる空気流れを説明する図である。図３Ｃは、図１のA−A断面図であり、ｚ方向に流れる空気流れを説明する図である。図３Ｄは、図１のA−A断面図であり、−ｚ方向（ｚ方向の逆方向）に流れる空気流れを説明する図である。図４は、図１に対して障壁部の位置を変更した例を示す斜視図である。

本実施例の車載用制御装置１００では、図２に示すように、電子部品２ａ，２ｂ，２ｃを搭載した回路基板１６が樹脂で形成された筐体（ケース）１に収容されている。筐体１は、自動車に固定される側に位置する固定側周壁部１ａ、固定側周壁部１ａに回路基板１６及び回路基板１６が配置された内部空間１７を隔てて対向する反固定側周壁部１ｂ、及び固定側周壁部１ａの周方向両端部１ａ１，１ａ２で固定側周壁部１ａと反固定側周壁部１ｂとの間を接続する２つの側方周壁部１ｃ，１ｄと、周方向に垂直な方向の両端面部に構成される第１の端面壁１ｅ及び第２の端面壁１ｆとを備えている。すなわち、本実施例では、筐体１は、ほぼ六面体の形状を成している。また、固定側周壁部１ａと反固定側周壁部１ｂとは垂直に構成されており、側方周壁部１ｃ，１ｄは固定側周壁部１ａと反固定側周壁部１ｂとに垂直に構成されている。固定側周壁部１ａ、反固定側周壁部１ｂ、側方周壁部１ｃ，１ｄ、第１の端面壁１ｅ、及び第２の端面壁１ｆは筐体（ケース）１を構成する面であり、以下の説明では、筐体面と呼ぶ場合もある。

筐体１の側方周壁部１ｃ，１ｄの内壁面には、回路基板を取り付ける溝１ｇが設けられている。第１の端面壁１ｅには、コネクタ部１８が形成されており、コネクタ部１８の内側に、回路基板１６から引き出された線材が端子１９を形成している。
尚、空間部１７には、全体又は回路基板１６が隠れるくらいの高さまで、樹脂などの充填剤が充填される場合もある。

図１、２、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄを参照して放熱構造を説明する。尚、図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにおいて、矢印は空気の流れを表している。

回路基板１６を内包する樹脂筐体１の一つの面（反固定側周壁部）１ｂとそれに垂直な面（第２の端面壁）１ｆとにそれぞれ開口部５，６が設けられている。開口部５と開口部６との間には、両開口部５，６を結ぶように連通通路７が設けられている。連通通路７には、連通通路７と電子部品２ａとの間に空気を流すための連通孔（通気孔）８を設けている。

開口部５の筐体面１ｆ側（−ｘ方向の上流側）に障壁部（衝立）９、開口部６の筐体面１ｂ側（−ｚ方向の上流側）に障壁部（衝立）１０を設置している。障壁部（衝立）９は、ｘ方向（又は−ｘ方向）の空気の流れに対して障壁となるように、筐体面１ｂから突き出した突状部で構成されている。障壁部（衝立）１０は、ｚ方向（又は−ｚ方向）の空気の流れに対して障壁となるように、筐体面１ｆから突き出した突状部で構成されている。このように構成することで、筐体面１ｂに沿ってx方向に空気が流れる場合は、空気が障壁部９に当たって開口部５に入る（図３Ａ）。また、筐体面１ｂに沿って−x方向に空気が流れる場合は、空気が開口部６に入り、かつ開口部５で負圧が発生する（図３Ｂ）。このため、開口部６に入って連通通路７を通り開口部５に出る空気の流速が増加する。

また、筐体面１ｆに沿ってz方向に空気が流れる場合は空気が障壁部１０に当たって開口部６に入る（図３Ｃ）。また、筐体面１ｆに沿って−z方向に空気が流れる場合は、空気が開口部５に入り、かつ開口部６で負圧が発生する（図３Ｄ）。このため、開口部５に入って連通通路７を通り開口部６に出る空気の流速が増加する。

更に、開口部５の筐体面１ｃと反対側（−ｙ方向の上流側）に障壁部（衝立）１２、開口部６の筐体面１ｃ側（ｙ方向の上流側）に障壁部（衝立）１３を設置している。障壁部（衝立）１２は、ｙ方向（又は−ｙ方向）の空気の流れに対して障壁となるように、筐体面１ｂから突き出した突状部で構成されている。障壁部（衝立）１０は、ｚ方向（又は−ｚ方向）の空気の流れに対して障壁となるように、筐体面１ｆから突き出した突状部で構成されている。このように構成することで、筐体面１ｂおよび１ｆに沿ってy方向に空気が流れる場合は、空気が障壁部１２に当たって開口部５に入り、かつ開口部６で負圧が発生する。このため、開口部５に入って連通通路７を通り開口部６に出る空気の流速が増加する。また、筐体面１ｂおよび１ｆに沿って−y方向に空気が流れる場合は、空気が障壁部１３に当たって開口部６に入り、かつ開口部５で負圧が発生する。このため、開口部６に入って連通通路７を通り開口部５に出る空気の流速が増加する。

本実施例の開口部５，６と障壁部９，１０，１２，１３と流れの方向との関係を、流れの方向を基準にして説明すると、以下のようになる。

筐体１は、
第１の方向（−ｚ方向）に流れる空気流れを取り込む第１の開口部５と、
第１の方向に垂直な第２の方向（−ｘ方向）に流れる空気流れを取り込む第２の開口部６と、
第１の開口部５に対して第２の方向における上流側に設けられ、第２の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第１の障壁部９と、
第２の開口部６に対して第１の方向における上流側に設けられ、第１の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第２の障壁部１０と、
を備える。

さらに、筐体１は、
第１の開口部５に対して、第１の方向と第２の方向とに垂直な第３の方向（−ｙ方向）における上流側に設けられ、第３の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第３の障壁部１２と、
第２の開口部６に対して、第３の方向における下流側に設けられ、第３の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第４の障壁部１３と、
を備える。

そして、第１の開口部５と第２の開口部６との間には、第１の開口部５と第２の開口部６とを連通する連通通路７が設けられている。この連通通路７には、途中に、回路基板１６が配置された筐体１の内部に連通する連通孔８が設けられている。

第１の方向（−ｚ方向）に流れる空気は第１の開口部５から連通通路７に流入する。第１の方向とは逆方向（ｚ方向）に流れる空気は障壁部１０に当たって第２の開口部６から連通通路７に流入する。

第２の方向（−ｘ方向）に流れる空気は第２の開口部６から連通通路７に流入する。第２の方向とは逆方向（ｘ方向）に流れる空気は障壁部９に当たって第１の開口部５から連通通路７に流入する。

第３の方向（−ｙ方向）に流れる空気は障壁部１３に当たって第２の開口部６から連通通路７に流入する。第１の方向とは逆方向（ｙ方向）に流れる空気は障壁部１２に当たって第１の開口部５から連通通路７に流入する。

本実施例では、図２に示すように、回路基板１６が配置された筐体１の内側１７に水が浸入するのを防ぐため、連通孔８に撥水フィルタ２０を設けている。また、発熱量の多い電子部品２ａを発熱量の少ない電子部品２ｂ、２ｃに対して、連通孔８の近くに配置し、電子部品２ａからの放熱を容易にしている。また、連通孔８から回路基板１６側に空気が入り易くするために、適宜通気孔を設けてもよい。この通気孔を設ける場合には、この通気孔にも撥水フィルタを設けると良い。

上記のような構成により、車載用制御装置の周囲を流れる空気に対して、開口部から取り込める空気の流れの方向が一方向に限定されない。すなわち、色々な方向の流れに対応することができる。これにより、車載用制御装置の放熱性能が向上する。また、車載用制御装置の取付け角度に対する自由度が大きくなる。

障壁部１２，１３については、図３に示すように、配置を変更することができる。図３では、開口部５の筐体面１ｃ側に障壁部（衝立）１４を設けている。また、開口部６の筐体面１ｃと反対側（筐体面１ｄ側）に障壁部（衝立）１５を設けている。このように構成することで、筐体面１ｂおよび１ｆに沿ってy方向に空気が流れる場合は、空気が障壁部１５に当たって開口部６に入り、かつ開口部５で負圧が発生する。このため、開口部６に入って貫通通路７を通り開口部５に出る空気の流速が増加する。

また、筐体面１ｂおよび１ｆに沿って−y方向に空気が流れる場合は、空気が障壁部１４に当たって開口部５に入り、かつ開口部６で負圧が発生する。このため、開口部５に入って貫通通路７を通り開口部６に出る空気の流速が増加する。

以下、図５、６Ａ、及び６Ｂを参照して本発明に係る実施例２を説明する。

図５は、本発明の制御装置の一実施例（実施例２）を示す斜視図である。図６Ａは、図５のA−A断面図である。図６Ｂは、図５のＢ−Ｂ断面図である。

実施例１では、連通通路７を筐体１内に１つ設置しているが、連通通路７を筐体１内に２つ以上設置してもよい。２つ以上設置する場合、１つの連通通路７を２つ或いはそれ以上に仕切ってもよい。

本実施例では、図５に示すように、連通通路７を仕切り壁７ｃで２つに仕切っている。連通通路７を仕切り壁７ｃで２つに仕切ることにより、筐体１の内部には、図６Ａ及び６Ｂに示すように、２つの連通通路７ａ，７ｂが構成される。仕切り壁７ｃは開口部５から開口部６まで設けている。このため、開口部５は、仕切り壁７ｃによって、開口部５ａと開口部５ｂとに分割される。また、開口部６は、仕切り壁７ｃによって、開口部６ａと開口部６ｂとに分割される。

一方の連通通路７ａには、連通孔（通気孔）８ａの開口部６ａ側（筐体面１ｆ側）に障壁部（衝立）２１を設ける（図６Ａ）。他方の連通通路７ｂには、連通孔（通気孔）８ｂの開口部６ｂ側（筐体面１ｆと反対側）に障壁部（衝立）２２を設ける（図６Ｂ）。これにより、一方の連通通路（図６Ａ、図６Ｂでは連通通路７ａ）に流入した空気が他方の連通通路（図６Ａ、図６Ｂでは連通通路７ｂ）から流出するようになり、常に新鮮な空気が筐体１の内部を流れるようになる。更に、連通孔（通気孔）８ａ，８ｂに撥水フィルタを設置することにより、通気孔から筐体内部の回路基板１６側に水が入るのを防ぐことができる。

連通通路７を仕切り壁７ｃで２つに仕切った構成及び障壁部２１，２２以外は、実施例１の構成と同様である。

仕切り壁７ｃは、本実施例のように、開口部５から開口部６まで設けてもよいが、仕切り壁７ｃの一端又は両端が開口部よりも連通通路７の奥側に位置するように設けてもよい。仕切り壁７ｃの端部を開口部よりも連通通路７の奥側に設けた側では、１つの開口部が筐体面に開口することになる。

本発明に係る上述の各実施例によれば、空気の流れの方向がどのような方向であっても、空気の流れを利用して樹脂筐体内部の放熱部品からの放熱を可能にすることができる。これにより、樹脂筐体を導入して小型化、低コスト化、軽量化を満足できる車載用制御装置を構成することができる。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

1…樹脂筐体、１ａ…固定側周壁部、１ｂ…反固定側周壁部、１ｃ，１ｄ…側方周壁部、１ｅ…第１の端面壁、１ｆ…第２の端面壁、２ａ，２ｂ，２ｃ…電子部品、５…開口部、６…開口部、７，７ａ，７ｂ…連通通路、８，８ａ，８ｂ…連通孔、９，１０，１２，１３，１４，１５…障壁部、１６…回路基板、２０…撥水フィルタ、２１，２２…障壁部。

Claims (7)

1. 自動車に搭載される車載用制御装置であって、
   電子部品が設けられた回路基板と、前記回路基板収容する筐体と、を備え、
   前記筐体は、
   第１の方向に流れる空気流れを取り込む第１の開口部と、
   前記第１の方向に垂直な第２の方向に流れる空気流れを取り込む第２の開口部と、
   前記第１の開口部に対して前記第２の方向における上流側に設けられ、前記第２の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第１の障壁部と、
   前記第２の開口部に対して前記第１の方向における上流側に設けられ、前記第１の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第２の障壁部と、
   を備え、
   前記第１の開口部と前記第２の開口部との間を連通する連通通路を設け、前記連通通路に前記回路基板が配置された筐体内部に連通する連通孔を設けた車載用制御装置。
2. 請求項１に記載の車載用制御装置において、
   前記第１の開口部に対して、前記第１の方向と前記第２の方向とに垂直な第３の方向における上流側に設けられ、前記第３の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第３の障壁部と、
   前記第２の開口部に対して、前記第３の方向における下流側に設けられ、前記第３の方向に流れる空気流れに対して障壁となる第４の障壁部と、を有する車載用制御装置。
3. 請求項２に記載の車載用制御装置において、
   前記連通通路を前記筐体内に２つ以上設置した車載用制御装置。
4. 請求項３に記載の車載用制御装置において、
   一方の連通通路は、前記連通孔に対して空気の流れ方向の上流側に、空気流れに対して障壁となる障壁部を有し、
   他方の連通通路は、前記連通孔に対して空気の流れ方向の下流側に、空気流れに対して障壁となる障壁部を有する車載用制御装置。
5. 請求項４に記載の車載用制御装置において、
   前記連通通路は、１つの通路を２つ以上に仕切ることにより、前記筐体内に２つ以上設置された車載用制御装置。
6. 請求項１に記載の車載用制御装置において、
   前記連通孔に撥水フィルタが設置された車載用制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車載用制御装置において、
   前記筐体が樹脂で製作された車載用制御装置。

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