JP2001193456A - エンジンの電子制御装置の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この冷却装置は，エンジンを制御する電子制
御装置をエンジン本体に防振状態に取り付けると共に，
電子制御装置を効率的に冷却する。 【解決手段】 この冷却装置は，エンジン本体１０に設
けられた基台２０，振動を吸収するエアクッション１
４，１５を介して基台２０に支持された電気部品５を配
設された電気部品ボード１２と冷却液を流す冷却通路７
が形成された冷却ボード３，冷却水管２５に設けられた
冷却液を冷却する放熱通路８が形成された放熱ボード
４，冷却通路７と放熱通路８とを連通する冷却液を循環
させる一対の冷却液パイプ１４，１５，並びに冷却液を
循環させる冷却液ポンプ３０から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，エンジンを制御
する電子回路等の電気部品をエンジン本体に取り付け，
熱が発生する電気部品に設けた受熱領域とラジエータか
らの冷却水の流れ通路に設けた放熱領域との間で水，オ
イル等の冷却液を循環させて電気部品を冷却するエンジ
ンの電子制御装置の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，自動車等の移動体，或いはコンパ
クト化を要求される機器類を電子回路等の電気部品で制
御する装置では，電力制御に要する電力ロスが大きくな
り，発熱量が増大し，電子素子類の電気部品が加熱し，
使用できなくなる。そこで，電子素子，トランジスタ等
の電気部品を冷却できるように極めて大きい冷却装置が
設けられている。また，半導体回路等の電気部品におい
て，大電流を制御してサインカーブ等にする高出力イン
バータでは，大抵の場合に，大型サイリスタ又はパワー
トランジスタが用いられている。このような半導体回路
では，サイリスタやトランジスタ等での熱損失が大き
く，作動中に発熱によってサイリスタやトランジスタ等
の電子部品の機能が劣化することが度々発生する。そこ
で，半導体回路での作動中の発熱を阻止するため，半導
体回路を冷却する種々の冷却装置が知られている。イン
バータは，直流を交流に変換したり，電圧と周波数を変
換させて速度等を調節するものであり，例えば，周波数
を１０〜６００サイクルの範囲で変換でき，インバータ
で周波数を変換して発電機や回転軸の回転数を変換でき
る。

【０００３】また，特開平１１−１９０５９５号公報に
は，図５に示すような半導体回路の冷却装置が開示され
ている。該冷却装置４６は，熱伝導率が大きい多孔質金
属部材４７に冷却空気を通すことによって多孔質金属部
材４７自体から熱を奪うという特性を利用し，各種の電
子部品の熱影響による劣化を防止するものである。冷却
装置４６は，セラミックス等の絶縁材から成る一方の面
の取付面４２に電子部品を取り付けられたトランジスタ
基板３５，トランジスタ基板３５の背面４３に固着した
高熱伝導率のアルミニウム製本体３２，アルミニウム製
本体３２に取り付けられた多孔質金属部材４７，多孔質
金属部材４７を覆うケーシング３３，多孔質金属部材４
７内に冷却のためケーシング３３の入口４４から出口４
５へと空気流を形成するファン３７，及びファン３７を
駆動する小型モータ３８から構成されている。多孔質金
属部材３１の空気通路３４の入口４４側には流入する空
気を清浄にするダストフィルタ３６が配置され，空気通
路３４の下流側にはモータ３８で駆動されるファン３７
が配置されている。多孔質金属部材３１に固定されたト
ランジスタ基板３５には，パワートランジスタ４０，サ
イリスタ４１，プリント回路の回路素子３９等の電子部
品が取り付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，基板の
取り付けられた半導体回路は，インバータの作動によっ
て周波数を切り換えるとき，パワートタンジスタ等で熱
が発生し，その熱が半導体の特性を劣化させるので，半
導体回路には冷却装置が設けられている。従来の冷却装
置は，半導体回路を冷却するため，大きなファンを持っ
た極めて冷却効率の悪いフィン型構造であり，大型構造
のものである。半導体回路から成る制御装置等の小型の
機器では，アルミニウム製の大型の冷却フィンを用いる
ことができず，該冷却フィンを用いた場合には制御機器
を小型に構成できない。そこで，半導体回路の冷却装置
について，冷却性能が良く，コンパクトな構造の冷却装
置が望まれているのが現状である。

【０００５】ところで，エンジンは，燃料の噴射タイミ
ング，流量等を極めて複雑に制御しなければならず，電
子回路等の電気部品が多数設けられているが，これらの
電気部品は出来るだけエンジン本体に近づけて配設する
ことが好ましい。しかしながら，エンジン本体は振動が
極めて大きく，例えば，加速度は３０〜５０Ｇに達す
る。このような大きな振動に電気部品が耐えるためには
電子素子を取り付けた基板を防振構造で支持するか，特
殊な樹脂等で制御回路等を固める必要がある。また，電
気部品から発生する熱によって電気部品が過熱すること
を防止する必要がある。自動車のエンジンルームの温度
は，大変高く，夏期等では最高温度は８０〜１００℃に
も達する。このような高温の雰囲気では，トランジス
タ，ＩＣ等のマイクロコンピュータは機能しなくなった
り，破損することになる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，エン
ジンを制御する電気部品をエンジン本体に防振構造の支
持装置を介して取り付け，エンジンを冷却する冷却水路
を利用し，冷却液を冷却水系の放熱体と電気部品を取り
付けた基板間で循環させて電気部品を冷却すると共に，
基板から冷却液への熱伝達，冷却液から放熱体への熱伝
達を良好にするように構成し，電気部品で発生する熱を
迅速に効率的に放熱して電気部品を冷却し，電気部品の
機能を維持すると共に熱で破損すること防止することが
できる冷却液の循環によるエンジンの電子制御装置の冷
却装置を提供することである。

【０００７】この発明は，エンジン本体に直接取り付け
られた基台，振動を吸収するエアクッションを介して前
記基台に支持された電気部品を配設された電気部品ボー
ドと前記電気部品ボードに熱伝導状態が良好になるよう
に密接して配置された冷却液を流す冷却通路が形成され
た冷却ボード，前記エンジンへ冷却水を供給する冷却水
通路に設けられ且つ前記冷却ボードの前記冷却通路を通
過して加熱された前記冷却液を冷却する放熱通路が形成
された放熱ボード，前記冷却通路と前記放熱通路とを連
通する前記冷却液を循環させる一対の冷却液パイプ，並
びに前記冷却液を前記冷却液パイプ，前記放熱通路及び
前記冷却通路に循環させる冷却液ポンプ，から成るエン
ジンの電子制御装置の冷却装置に関する。

【０００８】前記電気部品ボードは前記基台に前記エア
クッションで支持された取付体を介して前記エンジン本
体に取り付けられている。

【０００９】前記エアクッションは，前記取付体に形成
された溝と前記基台に形成された溝とに嵌合された空気
が充填された第１ラバーチューブ，及び前記冷却ボード
に形成された溝と前記基台に形成された溝とに嵌合され
た空気が充填された第２ラバーチューブから構成されて
いる。

【００１０】前記冷却通路は前記冷却ボードに伝熱面積
が大きくなるようにジグザグ通路又は多孔通路に形成さ
れている。

【００１１】前記放熱ボードが取り付けられた前記冷却
水通路は，ラジエータ通過後の前記冷却水を前記エンジ
ンに供給する部分であり，前記放熱通路は，前記放熱ボ
ードに伝熱面積が大きくなるようにジグザグ通路又は多
孔通路に形成され，前記放熱通路に対応する前記冷却水
通路の前記冷却水が流れる前記部分にはフィンが設けら
れている。

【００１２】前記冷却液パイプは，一方が前記冷却通路
の出口と前記放熱通路の入口とを連通した加熱された前
記冷却液を流す第１冷却液パイプであり，他方が前記放
熱通路の出口と前記冷却通路の入口とを連通した冷却さ
れた前記冷却液を流す第２冷却液パイプである。

【００１３】前記第１冷却液パイプと前記第２冷却液パ
イプは，放熱機能を有するフィン等の放熱壁体で構成さ
れている。また，前記冷却ボードと前記放熱ボードは高
熱伝導性の金属材料で形成されている。

【００１４】前記冷却液は，冷却水又は潤滑油等の冷却
オイルである。また，前記電気部品ボードは，半導体回
路等の電子回路，制御回路等が設置されたボードであ
る。

【００１５】このエンジンの電子制御装置の冷却装置
は，上記のように構成されているので，エンジンを制御
する電子回路等の電気部品をエンジン本体に設けてもエ
ンジンの振動が電気部品に伝わることがなく，また，エ
ンジンで発生する熱や電気部品で発生する熱がエンジン
を冷却する冷却水で冷却され，電気部品が熱の影響で機
能しなくなったり，破損することがない。エンジンの振
動は，１００Ｈｚ〜１００００Ｈｚの音の振動と一致し
ており，特に，２０００Ｈｚ付近に大きなピークが存在
する。従って，電気部品から成る電子制御装置をエンジ
ンに取り付けるマウンティング構造を備えた冷却装置
は，エンジンの上記振動を遮断し，強固な保持力を持た
せる必要があるが，ラバーチューブから成るエアクッシ
ョンによって防振が可能になり，エンジン振動はラバー
を伝播するうちにラバーの特性によって波動が干渉し，
消滅し，基板に大きな振動が伝達しない。基板は，ラバ
ーチューブで浮いた状態では，エンジンルーム内の高い
気温と制御装置内の発熱によりＩＣの劣化が発生する
が，基板の底面に設けた冷却液が流れる冷却通路により
発熱熱量が吸収され，その熱を持った冷却液がエンジン
の冷却水の供給部分の冷却水管，言い換えれば，ラジエ
ータから送り込まれた部分に設けられた放熱部に到達
し，放熱し，基板の加熱を防止する。

【００１６】この冷却装置は，上記のように構成したの
で，エンジンの噴射ポンプ，燃料噴射ノズル，バルブタ
イミング，発電機等を制御する電子制御装置をエンジン
本体に設けてライン等を短く，コンパクトに構成するこ
とができ，エンジンやエンジンに設けた発電機で発生す
る熱の問題を効果的に解決すると共に，エンジンで発生
する振動を電子制御装置のラバーチューブによるマウン
ティング構造で遮断し，電子制御装置に悪影響となるノ
イズの問題を解決することができる。即ち，ラバーチュ
ーブの中の空気は，ダンピング機能を有すると共に，遮
熱機能も有し，その上，エンジンの付近にはラジエータ
からエンジンへ供給される冷却水管があることに着眼
し，該冷却水管を利用し，冷却液を冷却水管と電子制御
装置との間で循環させ，電子制御装置の冷却効果を増大
させる。また，ラバーチューブへ供給する圧縮空気は，
タイヤ，吸気或いはエアクッション，エアブレーキ等へ
の供給のものを利用できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるエンジンの電子制御装置の冷却装置の実施例を説
明する。図１はこの発明によるエンジンの電子制御装置
の冷却装置の一実施例の概略を示す説明図，図２はこの
発明によるエンジンの電子制御装置の冷却装置の受熱領
域と放熱領域の詳細をを示す断面図，図３は図２の放熱
領域のＡ−Ａ断面を示す断面図，及び図４は図２の受熱
領域における冷却ボードを示す平面図である。

【００１８】この発明によるエンジンの電子制御装置の
冷却装置は，噴射ポンプ２９，発電機等を備えたエンジ
ンを制御する半導体回路等の電子回路を冷却するのに適
したものであり，例えば，車両に搭載する発電機によっ
て発電される電圧を調整する制御素子等の電気部品５を
冷却するのに使用して好ましいものである。この冷却装
置は，発熱源となる電気部品５が設けられている受熱領
域１，受熱領域１で受熱した熱エネルギを放熱する放熱
領域２，及び受熱領域１と放熱領域２との間で冷却液を
循環させるため受熱領域１と放熱領域２とを連通する冷
却液パイプ１４，１５から構成されている。

【００１９】この冷却装置は，主として，エンジン本体
１０に支持脚１９によって直接支持された基台２０，振
動を吸収するエアクッション９，１１を介して基台２０
に支持された電気部品５を配設された電気部品ボード１
２と電気部品ボード１２に熱伝導状態が良好になるよう
に密接して配置された冷却液を流す冷却通路７が形成さ
れた冷却ボード３，エンジンを冷却するためエンジンへ
冷却水を供給する冷却水管２５の外周に設けられた放熱
通路８が形成されたケーシング２８内に配置された放熱
ボード４，冷却通路７と放熱通路８とを連通する冷却液
を循環させる一対の冷却液パイプ１４，１５，並びに冷
却液を冷却液パイプ１４，１５，放熱通路８及び冷却通
路７に循環させる冷却液ポンプ３０から構成されてい
る。冷却液は，冷却通路７を流れる時に冷却ボード３の
熱を受熱して加熱され，次いで，放熱通路８を流れる時
に放熱ボード４に熱を放熱して冷却される。

【００２０】電気部品ボード１２は，基台２０にエアク
ッション９，１１で支持された取付体６に取り付けられ
ている。エアクッションは，取付体６に形成された溝１
３と基台２０に形成された溝１８とに嵌合された空気が
充填されたラバーチューブ９（第１ラバーチューブ），
及び冷却ボード３に形成された溝１６と基台２０に形成
された溝１７とに嵌合された空気が充填されたラバーチ
ューブ１１（第２ラバーチューブ）から構成されてい
る。また，ラバーチューブ９，１１へ供給する圧縮空気
は，タイヤ，吸気或いはエアクッション，エアブレーキ
等への供給のものを利用できる。

【００２１】冷却通路７は，冷却ボード３に伝熱面積が
大きくなるようにジグザグ通路又は多孔通路に形成され
ている。また，放熱ボード４が取り付けられた冷却水通
路３１は，ラジエータ（図示せず）を通過した後の冷却
水をエンジンに供給する部分である。放熱通路８は，放
熱ボード４に伝熱面積が大きくなるようにフィン２７等
によるジグザグ通路又は多孔通路に形成されている。放
熱通路８は，エンジンを冷却する冷却水が流れる冷却水
通路３１を構成する冷却水管２５の外周に形成されてお
り，放熱通路８に対応する冷却水通路３１の冷却水が流
れる部分にはフィン２６が設けられている。

【００２２】冷却液パイプ１４，１５は，一方が冷却通
路７の出口２１と放熱通路８の入口２４とを連通した加
熱された冷却液を流す冷却液パイプ１４（第１冷却液パ
イプ）であり，他方が放熱通路８の出口２３と冷却通路
７の入口２２とを連通した冷却された冷却液を流す冷却
液パイプ１５（第２冷却液パイプ）である。冷却液パイ
プ１４と冷却液パイプ１５は，放熱機能を有するフィン
等の放熱壁体で構成することができる。また，冷却ボー
ド３と放熱ボード４は，高熱伝導性の金属材料で形成さ
れている。また，冷却液は，冷却水又は潤滑油等の冷却
オイルを使用することができる。更に，電気部品ボード
１２は，半導体回路等の電子回路，制御回路等が設置さ
れたボードである。

【００２３】電気部品ボード１２は，セラミックス等の
絶縁板から成るトランジスタ基板，半導体回路ボード等
の電子回路ボード等であり，電気部品ボード１２に取り
付けられた電気部品５には，パワートランジスタ，サイ
リスタ，ダイオード，プリント回路の回路素子等があ
る。電気部品ボード１２が取り付けられた基板の取付体
６は，電気部品５を取り付けた領域に異物が侵入しない
ようにするためカバーに機能を果たすことができる。例
えば，電気部品５におけるパワートランジスタは，大電
力，大電流用に設計されたものであり，制御機器に適用
されているが，頻繁な切り換え作動等によって熱を発生
する制御素子である。

【００２４】冷却ボード３は，電気部品ボード１２にボ
ルトや接着剤等によって良好に熱伝達できるように全面
が密着状態に固着されている。また，放熱ボード４は，
放熱通路８が形成され，冷却水管２５の外周面にシール
部材，可塑性樹脂材等を介在して密封状態に固着されて
いる。

【００２５】この冷却装置が自動車のエンジンに適用さ
れる場合には，エンジンを冷却するための冷却水をエン
ジンに供給する冷却水管２５が走行風に晒される部分
に，放熱ボード４を取り付けることによって，冷却効果
を上げることができる。また，車両等では，冷却水や潤
滑油を循環させているので，それらの液体を冷却液とし
て利用することもできる。また，車体フレーム等の冷却
水管２５は，必ずしも滑らかな面に形成されていないの
で，放熱ボード４を冷却水管２５に密着させるため，可
塑性樹脂材を介在させて接触面に空気層が形成されない
構造にして良好な熱伝達構造に構成することができる。
同様に，冷却ボード３と電気部品ボード１２との間に，
高熱伝導性の可塑性絶縁材を介在させて接触面に空気層
が形成されない構造に構成されている。

【００２６】冷却液パイプ１４と冷却液パイプ１５は，
放熱機能を有する放熱壁体で構成されている。冷却液パ
イプ１４と冷却液パイプ１５は，例えば，銅，アルミニ
ウム，ＳＵＳ等の高熱伝導性の金属材料で作製されてい
る。場合によっては，冷却液パイプ１４と冷却液パイプ
１５は，パイプ外周面に放熱フィン等を形成した構造に
構成されている。この冷却装置では，冷却液は，冷却水
又は潤滑油等の冷却オイルを使用することができる。ま
た，冷却液ポンプ３０は，加熱された冷却液が排出され
る冷却通路７の入口２２又は出口２１側に設けられたギ
ヤポンプで構成され，モータの回転によって作動され
る。冷却液ポンプ３０は，コントローラ（図示せず）に
よって冷却ボード３の所定温度以上の温度でモータが作
動し，駆動されるように構成することができる。

【００２７】

【発明の効果】この発明によるエンジンの電子制御装置
の冷却装置は，上記のように構成されているので，電気
部品で発熱する受熱領域からエンジンを冷却する冷却水
が通過する冷却水管へパイプによって冷却液（高温液）
を循環させることで効果的に熱を移動させることがで
き，電気部品を適正に冷却することができ，電気部品を
熱影響で劣化させることがない。しかも，受熱領域と放
熱領域とを分離させた構造に構成したので，電子部品そ
のものをコンパクトに構成でき，スペースに限界がある
ような車両等への搭載性を向上させることができ，場合
によっては，電気部品のエンジン本体への取り付け位置
によっては，車両の走行風を利用して冷却効果を向上さ
せることができる。

【００２８】エンジンの振動は，３０〜５０Ｇと極めて
高く，これらの振動を吸収するか，又は防振することは
極めて困難であるが，このエンジンの電子制御装置の冷
却装置は，エンジンを制御する電気部品をエンジン本体
に振動が伝達されないようにラバーチューブのエアクッ
ションを介して取り付けられているので，ラバーチュー
ブが極めて効果的な防振材となり，周波数の大きい，例
えば，１０００Ｈｚ以上の振動は殆ど吸収することがで
きる。従って，この冷却装置を設けたエンジンでは，電
気部品の制御機能や熱による損傷を受けることがなく，
耐久性を向上させることができ，しかも，電気部品を取
り付けた電気機器類は，電気部品を取り付けた冷却装置
の受熱領域の構造そのものがコンパクトで小型に形成で
きるので，設計の自由度をアップさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエンジンの電子制御装置の冷却
装置の一実施例の概略を示す説明図である。

【図２】この発明によるエンジンの電子制御装置の冷却
装置の受熱領域と放熱領域の詳細を示す断面図である。

【図３】図２の放熱領域のＡ−Ａ断面を示す断面図であ
る。

【図４】図２の受熱領域における冷却ボードを示す平面
図である。

【図５】従来の半導体回路の冷却装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 受熱領域 ２ 放熱領域 ３ 冷却ボード ４ 放熱ボード ５ 電気部品 ６ 取付体 ７ 冷却通路 ８ 放熱通路 ９，１１ ラバーチューブ １０ エンジン本体 １２ 電気部品ボード １３，１６，１７，１８ 溝 １４，１５ 冷却液パイプ １９ 支持脚 ２０ 基台 ２１，２３ 出口 ２２，２４ 入口 ２５ 冷却水管 ２６，２７ フィン ２８ 冷却器 ２９ 噴射ポンプ ３０ 冷却液ポンプ ３１ 冷却水通路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体に直接取り付けられた基
   台，振動を吸収するエアクッションを介して前記基台に
   支持された電気部品を配設された電気部品ボードと前記
   電気部品ボードに熱伝導状態が良好になるように密接し
   て配置された冷却液を流す冷却通路が形成された冷却ボ
   ード，前記エンジンへ冷却水を供給する冷却水通路に設
   けられ且つ前記冷却ボードの前記冷却通路を通過して加
   熱された前記冷却液を冷却する放熱通路が形成された放
   熱ボード，前記冷却通路と前記放熱通路とを連通する前
   記冷却液を循環させる一対の冷却液パイプ，並びに前記
   冷却液を前記冷却液パイプ，前記放熱通路及び前記冷却
   通路に循環させる冷却液ポンプ，から成るエンジンの電
   子制御装置の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記電気部品ボードは前記基台に前記エ
   アクッションで支持された取付体を介して前記エンジン
   本体に取り付けられていることから成る請求項１に記載
   のエンジンの電子制御装置の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記エアクッションは，前記取付体に形
   成された溝と前記基台に形成された溝とに嵌合された空
   気が充填された第１ラバーチューブ，及び前記冷却ボー
   ドに形成された溝と前記基台に形成された溝とに嵌合さ
   れた空気が充填された第２ラバーチューブから構成され
   ていることから成る請求項２に記載のエンジンの電子制
   御装置の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記冷却通路は前記冷却ボードに伝熱面
   積が大きくなるようにジグザグ通路又は多孔通路に形成
   されていることから成る請求項１に記載のエンジンの電
   子制御装置の冷却装置。
5. 【請求項５】 前記放熱ボードが取り付けられた前記冷
   却水通路は，ラジエータ通過後の前記冷却水を前記エン
   ジンに供給する部分であり，前記放熱通路は，前記放熱
   ボードに伝熱面積が大きくなるようにジグザグ通路又は
   多孔通路に形成され，前記放熱通路に対応する前記冷却
   水通路の前記冷却水が流れる前記部分にはフィンが設け
   られていることから成る請求項１に記載のエンジンの電
   子制御装置の冷却装置。
6. 【請求項６】 前記冷却液パイプは，一方が前記冷却通
   路の出口と前記放熱通路の入口とを連通した加熱された
   前記冷却液を流す第１冷却液パイプであり，他方が前記
   放熱通路の出口と前記冷却通路の入口とを連通した冷却
   された前記冷却液を流す第２冷却液パイプであることか
   ら成る請求項１に記載のエンジンの電子制御装置の冷却
   装置。
7. 【請求項７】 前記第１冷却液パイプと前記第２冷却液
   パイプは，放熱機能を有するフィン等の放熱壁体で構成
   されていることから成る請求項６に記載のエンジンの電
   子制御装置の冷却装置。
8. 【請求項８】 前記冷却ボードと前記放熱ボードは，高
   熱伝導性の金属材料で形成されていることから成る請求
   項１に記載のエンジンの電子制御装置の冷却装置。
9. 【請求項９】 前記冷却液は，冷却水又は潤滑油等の冷
   却オイルであることから成る請求項１に記載のエンジン
   の電子制御装置の冷却装置。
10. 【請求項１０】 前記電気部品ボードは，半導体回路等
    の電子回路，制御回路等が設置されたボードであること
    から成る請求項１に記載のエンジンの電子制御装置の冷
    却装置。