JP2003069266A - 電子部品の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の放熱性を向上させることのできる
電子部品の冷却装置を提供する。 【解決手段】 電子部品６が配置される電子部品収容室
Ｃ１を備えた収容箱２と、収容箱２の内部に形成され、
かつ、冷却流体が流れる冷却流体通路１４と、電子部品
収容室Ｃ１と冷却流体通路１４とを区画する隔壁１３と
を設けることにより、電子部品６の熱が、隔壁１３を介
して冷却流体通路１４の冷却流体に伝達されるように構
成した冷却装置において、電子部品６の少なくとも上面
７および隔壁１３に接触する伝熱部材２０と、収容箱２
の内部に設けられ、かつ、収容箱２の外部Ａ１の熱が伝
熱部材２０および電子部品６ならびに隔壁１３に伝達さ
れることを抑制する断熱材１５とを備えている。

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、演算素子などの
電子部品、もしくは機能素子同士を組み合わせて構成し
た電子部品を冷却するための装置に関し、特に、密閉構
造の冷却流体通路に冷却流体を流通させるとともに、電
子部品の熱を冷却流体に伝達させて、電子部品を冷却す
る装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】最近では、各種の分野で電子装置が使用
され、その電子装置を構成している電子部品の集積度が
ますます高くなってきており、かつ、電子部品の動作周
波数も高くなっている。そのために、その電子部品の発
熱頻度が多くなって高温になり易く、温度上昇に伴う電
子部品の誤動作を回避するために、より容量の大きい冷
却装置が必要になってきている。 【０００３】電子部品を冷却する方法としては、電子部
品の熱を大気中に放散させる、いわゆる「空冷」と、空
冷ファンにより冷却風を生じさせて電子部品から熱を奪
う、いわゆる「強制空冷」と、自然対流による冷却風で
電子部品から熱を奪う、いわゆる「自然冷却」とが、従
来からおこなわれている。 【０００４】電子部品を空冷する場合、電子部品を冷却
用空気に直接曝すと、電子部品と冷却用空気との間にお
ける熱伝達率が高くなるので、効率の良い空冷をおこな
うことができる。しかしながら、電子部品が塵埃などに
よって汚染されること、さらに、塵埃により電子部品の
回路が短絡されることなどの不都合が生じる。そこで、
冷却用空気を電子部品に直接接触させる場合は、冷却用
空気をフィルタに通すなどの構成により、空気が電子部
品に接触する前に、空気を清浄化する手段が必要であ
る。このように、電子部品を空冷する際に、上記の手段
を用いることなく、上記の不都合を防止することのでき
る装置の一例が、特開平９−２０７６９１号公報に記載
されている。 【０００５】この公報に記載された冷却装置は、車両用
のエンジンルーム内に搭載される電子部品の冷却装置で
ある。すなわち、収容箱の内部に電子部品収容室が形成
されており、この電子部品収容室に電子部品が収容され
ている。また、収容箱の内部には、電子部品を３方向か
ら取り囲むように、ほぼコ字形の冷却流体通路が形成さ
れている。また、冷却流体通路と電子部品収容室とを区
画する隔壁が設けられている。 【０００６】上記構成において、電子部品の熱を、隔壁
を介して冷却流体通路の冷却流体に伝達させることによ
り、電子部品が間接的に空冷される。この公報に記載さ
れている冷却装置であれば、電子部品収容室と冷却流体
通路とが隔壁により区画されているため、電子部品と冷
却流体とが直接接触することがなく、前述した手段を用
いることなく、前述した不都合を防止することができ
る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記の公報に記載され
ている冷却装置においては、電子部品の熱が、空気伝達
により隔壁に伝達されるため、電子部品と隔壁との間の
隙間に存在している空気により、電子部品と隔壁との間
における熱抵抗が高められ、熱伝達率が低下する問題が
あった。また、冷却装置がエンジンルーム内に配置され
ており、エンジンルーム内の温度が、冷却装置側の温度
よりも高い場合は、エンジンルームの熱が収容箱の内部
に伝達される可能性がある。その結果、電子部品の放熱
性が低下する問題があった。このように、上記公報に記
載されている冷却装置においては、電子部品の放熱性を
向上させるという観点において、未だ改善の余地が残さ
れていた。 【０００８】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、電子部品の放熱性を向上させるこ
とのできる電子部品の冷却装置を提供することを目的と
するものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、電子部品が配
置される電子部品収容室を備えた収容箱と、この収容箱
の内部に形成され、かつ、冷却流体が流れる冷却流体通
路と、前記電子部品収容室と前記冷却流体通路とを区画
する隔壁とを設けることにより、前記電子部品の熱が、
前記隔壁を介して前記冷却流体通路の冷却流体に伝達さ
れるように構成した冷却装置において、前記電子部品の
少なくとも上面および前記隔壁に直接接触する伝熱部材
と、前記収容箱の内部に設けられ、かつ、この収容箱の
外部の熱が前記伝熱部材および前記電子部品ならびに前
記隔壁に伝達されることを抑制する断熱材とを備えてい
ることを特徴とするものである。 【００１０】請求項１の発明によれば、電子部品の熱が
伝熱部材を介して隔壁に伝達されるため、電子部品と隔
壁との間における熱抵抗の上昇が抑制される。また、収
容箱の外部の熱が、電子部品および伝熱部材ならびに冷
却流体に伝達されることが抑制される。 【００１１】 【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照してこの発明
の具体例を説明する。図１は、車両のエンジンルームに
配置された電子部品を冷却するように構成した一例を示
す縦断面図である。図１において、車両のエンジンルー
ムＡ１内にはエンジン（図示せず）が配置されている。
このエンジンは、燃料を燃焼させて動力を出力する装置
である。また、エンジンルームＡ１の上方の開口部を開
閉するためのフード１が設けられている。このフード１
は板形状に構成され、かつ、フード１を閉じた状態にお
いてフード１がほぼ水平な状態となる。 【００１２】上記エンジンルームＡ１内に、冷却装置Ｂ
１が設けられている。つまり、フード１の下方に冷却装
置Ｂ１が配置されている。冷却装置Ｂ１は、中空の収容
箱２を有している。収容箱２は、熱伝導性の低い材料、
例えば、プラスチックにより構成されている。この収容
箱２の平面形状は、正方形または長方形に設定されてい
る。収容箱２は、相互に平行に、かつ、ほぼ水平に配置
された天板３および底板４と、天板３の外周縁と底板４
の外周縁とを連続する側板５とを有している。すなわ
ち、フード１と天板３および底板４とがほぼ平行に配置
されている。このように構成された収容箱２の内部、つ
まり、天板３および底板４ならびに側板５により取り囲
まれた空間に、電子部品収容室Ｃ１が形成されている。 【００１３】この電子部品収容室Ｃ１内には電子部品６
が収容されている。この電子部品６は、電界効果トラン
ジスタ、パワートランジスタ、中央演算処理装置などの
半導体素子（図示せず）を、ケーシング（図示せず）内
に収容して構成された、エンジンコントロールユニット
である。この電子部品６の外形状は、板形状、より具体
的には、直方体形状に構成されている。そして、電子部
品６には、その厚さ方向に２つの表面７，８が形成され
ているとともに、この電子部品６は、その厚さ方向の中
心線Ｄ１が、ほぼ水平となる状態で、電子部品収容室Ｃ
１内に配置されている。つまり、一方の表面７が上方に
向けられ、他方の表面８が下方に向けられている。 【００１４】さらに、電子部品収容室Ｃ１内には、伝熱
部材２０が設けられている。この伝熱部材２０は、熱伝
導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、銅などにより構成されている。この伝熱部
材２０の平面形状は、ほぼ正方形または長方形に設定さ
れている。また伝熱部材２０は、プレート形状の上板９
と、上板９の一側縁に側板２１を介して連続された下板
１０とを有している。この上板９，１０は、ほぼ水平に
延ばされており、側板２１は、ほぼ垂直に延ばされてい
る。即ち、伝熱部材２０の側面形状は、ほぼコ字形に構
成されている。そして、伝熱部材２０の上板９と下板１
０との間に、電子部品６が配置されている。 【００１５】具体的に説明すると、上板９の下面１１
と、電子部品６の表面７とが直接接触（固体接触）し、
下板１０の上面１２と、電子部品６の表面８とが直接接
触（固体接触）している。つまり、電子部品６は、上板
９と下板１０とにより、上下から挟み付けられている。 【００１６】一方、収容箱２の側板５には空気流通管１
３が取り付けられている。空気流通管１３は、熱伝導性
に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウ
ム合金、銅などにより構成されている。空気流通管１３
の内部にダクト１４が形成されている。そして、圧縮
機、または送風機などの空気機械（図示せず）が駆動さ
れると、ダクト１４の上流側Ｅ１から下流側Ｆ１に向け
て空気が流れる。この空気流通管１３は側板５を貫通し
て取り付けられており、空気流通管１３の一部がエンジ
ンルームＡ１に位置し、空気流通管１３の一部が電子部
品収容室Ｃ１に配置されている。この実施例では、空気
流通管１３は、ほぼコ字形に屈曲されている。そして、
前記伝熱部材２０の側板２１と、空気流通管１３の外面
とが直接接触（具体的には面接触、言い換えれば密着）
されている。 【００１７】さらに前記電子部品収容室Ｃ１の内部に
は、断熱材１５が配置されている。具体的には、収容箱
２と、電子部品６および伝熱部材２０ならびに空気流通
管１３との間に、断熱材１５が隙間なく、密に埋められ
ている。この断熱材１５は、例えば、発泡スチロールな
どにより構成されている。 【００１８】つぎに、図１に示す冷却装置Ｂ１の作用を
説明する。まず、電子部品６が発熱すると、その熱は、
電子部品６の表面７を介して上板９に伝達され、かつ、
電子部品６の表面８を介して下板１０に伝達される。上
板９の熱および下板１０の熱は側板２１側に伝導される
とともに、その熱が側板２１と空気流通管１３との接触
部分を介して空気流通管１３に伝達される。この実施例
においては、側板２１により熱伝達面積が可及的に拡大
されているため、熱伝達率が向上している。 【００１９】そして、空気流通管１３の温度と、ダクト
１４内の空気の温度との差に基づいて、空気流通管１３
の熱が空気に伝達される。ここで、空気流通管１３の内
部のダクト１４においては、上流側から下流側に向けて
空気が流通しており、いわゆる強制対流が発生し、空気
流通管１３の温度と空気の温度との差が大きく保たれて
いる。 【００２０】この実施例によれば、電子部品６の熱が、
空気を介することなく、伝熱部材２０に直接伝達される
とともに、伝熱部材２０の熱が、空気を介することな
く、空気流通管１３に直接伝達される。したがって、電
子部品６と空気流通管１３との間における熱抵抗の上昇
が抑制され、電子部品６と空気流通管１３との間におけ
る熱伝達率が高められる。 【００２１】一方、エンジンで燃料が燃焼する場合の熱
が、エンジンルームＡ１に伝達されて、エンジンルーム
Ａ１内の温度が上昇する。エンジンルームＡ１内の温度
の方が、収容箱２の温度よりも高ければ、エンジンルー
ムＡ１内の空気中を、例えば、白抜き矢印で示すよう
に、熱Ｑ１が伝導される。その結果、この熱Ｑ１は収容
箱２に伝達される。しかしながら、この実施例において
は、収容箱２と、電子部品６および伝熱部材２０ならび
に空気流通管１３との間に、断熱材１５が隙間なく密に
埋められている。このため、エンジンルームＡ１から収
容箱５に伝達された熱が、電子部品６および伝熱部材２
０ならびに空気流通管１３に伝達されることが抑制され
る。このようにして、冷却装置Ｂ１の冷却性能の低下が
防止される。 【００２２】また、この実施例においては、電子部品６
の上下方向の厚さＴ１が、電子部品６の水平方向の長さ
Ｌ１よりも短く設定されており、中心線Ｄ１がほぼ水平
となるように、電子部品６が配置している。このため、
水平方向における電子部品６の占有スペースよりも、高
さ方向における電子部品６の占有スペースの方が狭くて
済む。したがって、フード１の下側の空間であって、高
さ方向の空間が狭いような車両においても、冷却装置Ｂ
１の搭載性が向上する。 【００２３】なお、上記実施例においては、伝熱部材２
０が、電子部品６の上下面に接触する構成となっている
が、電子部品６の上面のみに接触する伝熱部材を設けて
もよい。その理由は、電子部品６の内部構造として、半
導体素子からケーシングの上面側に伝達される熱量の方
が、半導体素子からケーシング側の下面側に伝達される
熱量よりも多くなる構造が採用されているからである。 【００２４】ここで、実施例の構成とこの発明の構成と
の対応関係を説明すれば、空気がこの発明の「冷却流
体」に相当し、ダクト１４がこの発明の「冷却流体通
路」に相当し、空気流通管１３がこの発明の「隔壁」に
相当し、電子部品収納室Ｃ１がこの発明の「収容箱の内
部」に相当し、電子部品６の表面７が、この発明の「電
子部品の上面」に相当し、エンジンルームＡ１が、この
発明の「収容箱の外部」に相当する。 【００２５】 【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、電子部品の熱が伝熱部材を介して隔壁に伝達さ
れるため、電子部品と隔壁との間における熱抵抗の上昇
が抑制される。また、収容箱の外部の熱が、電子部品お
よび伝熱部材ならびに冷却流体に伝達されることが抑制
される。したがって、冷却装置の放熱性が向上する。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施例を示す断面図である。 【符号の説明】 ６…電子部品、 ２…収容箱、 ２０…伝熱部材、 １
３…空気流通管、 １４…ダクト、 １５…断熱材、
Ａ１…エンジンルーム、 Ｂ１…冷却装置、Ｃ１…電子
部品収容室。

フロントページの続き (72)発明者 勝亦 孝明 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 5E322 BA05 EA10 FA02 FA04

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電子部品が配置される電子部品収容室を
   備えた収容箱と、この収容箱の内部に形成され、かつ、
   冷却流体が流れる冷却流体通路と、前記電子部品収容室
   と前記冷却流体通路とを区画する隔壁とを設けることに
   より、前記電子部品の熱が、前記隔壁を介して前記冷却
   流体通路の冷却流体に伝達されるように構成した冷却装
   置において、 前記電子部品の少なくとも上面および前記隔壁に直接接
   触する伝熱部材と、 前記収容箱の内部に設けられ、かつ、この収容箱の外部
   の熱が前記伝熱部材および前記電子部品ならびに前記隔
   壁に伝達されることを抑制する断熱材とを備えているこ
   とを特徴とする電子部品の冷却装置。