JP2003069267A - 電子装置の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却装置に空気を導入する経路を断熱構造と
することにより、周囲からの熱による導入空気の温度上
昇を抑制させ、冷却性能の向上を図れる電子装置の冷却
装置を提供する。 【解決手段】 電子部品を有した電子装置３を収納し、
装置外部の所定箇所から空気を導入する吸入部１１が接
続され、導入された空気を装置外部に排出する排出部１
２が接続され、前記吸入部１１により導入される空気を
用いて、電子装置３を冷却する電子装置の冷却装置１に
おいて、前記冷却装置１の吸入部１１を、断熱構造とし
た構成とされ、さらに、前記吸入部１１の表面に、表面
への熱輻射の被入射量を減少させる熱輻射層を設けた構
成を追加した。

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、電子素子などの
電子部品を用いて構成された電子装置を冷却する装置に
関し、特に空気通路に冷却用空気を通流させるとともに
電子部品の作動熱を冷却用空気に移動させて電子部品を
冷却する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、車室内に配置されていたエンジン
コントロールコンピュータなどの自動車用電子ユニット
が、エンジンルーム内に配置されるようになってきてい
る。これは、車室内にエンジンコントロールコンピュー
タのような比較的に大型の電子ユニットを配置するスペ
ースが無いことからでもあるが、エンジンルーム内に電
子ユニット配置すると、以下の利点があることからであ
る。

【０００３】すなわち、エンジンコントロールコンピュ
ータは、主にエンジンを制御する電子ユニットなので、
その配線対象が、エンジンルーム内に配置されたセンサ
や機器などであることが多く、電子ユニットをエンジン
ルーム内に配置することによって、配線を分配すること
無く束ねて大幅に電線本数が削減できるとともに、電線
の長さを短縮でき、軽量化や低コスト化を図ることがで
きる。また、車両のメインテナンス作業などで、エンジ
ンを着脱する場合には、車室内の電子ユニットに接続さ
れた配線を束ねた太いワイヤーハーネスを車室内から引
き出す作業が必要が無く、この作業に伴うワイヤーハー
ネスの傷つきや、ハーネスの接続部分であるコネクタの
破損を防止することができる。

【０００４】また、上述したように電子ユニットをエン
ジンルーム内に配置する場合には、断熱及び冷却機能を
備えた冷却装置内に電子ユニットを収納することによ
り、エンジンルーム内の高温雰囲気による電子ユニット
の作動不良を防止している。

【０００５】この冷却装置は、電子部品からなる電子装
置を、冷却用空気の通路が区画形成された冷却ボックス
内に、その通路に隣接した別区画に格納した構成とさ
れ、この通路に冷却用空気を通流することにより、電子
装置を間接的に冷却するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記冷却装置に収納さ
れる電子ユニットは、その電子ユニット内部の温度が規
定値（これは、一般的に１０５℃である）以下である場
合に、電子部品の定格動作が保証されており、実際の車
両の搭載された環境において、冷却装置内部に収納され
た電子ユニットが、この条件を満たしている場合に、冷
却装置はシステムとして成立していると言える。

【０００７】この冷却装置内の温度は、冷却装置の周囲
の雰囲気温度、導入される空気の風量及び温度の３つの
要素に依存していると考えられる。実際の冷却装置を用
いて、これらの３要素と冷却装置内の温度との関係を、
各種条件を変化させて実測し、この計測結果をグラフ化
したものを、図５（１）〜（３）に示す。

【０００８】まず、図５（１）には、風量を変化させた
各場合における冷却装置内の温度と、冷却装置の周囲雰
囲気温度との関係を示し、図５（２）には、周囲の温度
を変化させた各場合における冷却装置内の温度と、冷却
装置に導入される空気の風量との関係を示し、図５
（３）には、主に風量を変化させた各場合における冷却
装置内の温度と、冷却装置に導入される空気の温度との
関係を示す。なお、冷却装置内には、電子ユニットを収
納しない状態で、上記計測を行なった。

【０００９】これらの３つのグラフを比較すると、図５
（３）に示される導入される空気温度の変化に対して、
装置内の空気温度が変化する割合いが、これらの中で最
も高いことが明確に解かる。

【００１０】したがって、現実的な温度及び風量の範囲
において、上記３つの要素のうちでは、導入される空気
温度が、冷却装置内の温度、つまり冷却装置の性能に最
も大きな影響を与えていることが理解できる。

【００１１】ところが、導入空気の経路であるダクトが
高温のエンジンルーム内を引き回されているので、この
経路を通過する導入空気が冷却装置に到達するまでの間
に、エンジンルーム内雰囲気温度、エンジンなどの熱
源、ラジファンによる熱風などの経路外からの熱を受け
て加熱され、導入空気の温度が上昇してしまい、冷却装
置の性能が低下するという問題があった。

【００１２】また、エンジンルーム内に配置されること
が多いエンジンコントロールユニットなどは、電子ユニ
ットの中でも最も体積の大きな部類に入り、この電子ユ
ニットを収納する冷却装置も比較的に大きくなるので、
エンジンルーム内に設置できる場所が限られてしまう。
したがって、先に、エンジンルーム内の冷却装置を配置
する場所が決定され、その位置からダクトを伸ばすこと
から、ダクトの全長が長くなる傾向にある。しかし、図
６のグラフに示すように、ダクトの長さが長いほど、周
囲の影響を受けやすくなり、導入空気の温度上昇が大き
くなる傾向にあり、エンジンルーム内のダクト配置によ
っては、冷却装置としての性能を十分に維持できなくな
るという欠点がある。

【００１３】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、冷却装置に空気を導入する経路を
断熱構造とすることにより、周囲からの熱による導入空
気の温度上昇を抑制させ、冷却性能の向上を図れる電子
装置の冷却装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【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、電子部品を有
した電子装置を収納し、装置外部の所定箇所から空気を
導入する吸入部が接続され、導入された空気を装置外部
に排出する排出部が接続され、前記吸入部により導入さ
れる空気を用いて、電子装置を冷却する電子装置の冷却
装置において、前記冷却装置の吸入部を、断熱構造とし
たことを特徴とするものである。

【００１５】したがって、請求項１の発明では、冷却装
置の吸入部が断熱構造とされているので、周囲からの熱
が冷却装置の吸入部内へ伝達されることが低減でき、冷
却装置への導入空気の温度上昇が抑制され、これに伴い
冷却装置内の温度を低下でき、冷却装置の冷却性能を向
上させることができる。

【００１６】また、吸入部への周囲からの熱的な影響を
緩和しているので、従来と同様なダクト配置での冷却装
置の性能向上を図れることに加えて、従来構成では困難
であったエンジン室内の熱的な影響が多い場所にも、従
来構成と同様な冷却装置の冷却性能を維持したまま、吸
入部を通過させて配置することが可能となり、吸入部自
体のレイアウトの自由度を向上できる。すなわち、吸入
部の周囲に機器などの熱源を迂回して吸入部を配置する
必要が緩和され、吸入部の全長を短縮することが可能と
なり、この場合には、吸入部の長さによる周囲から熱の
影響が減少されることになる。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記吸入部の表面に、表面への熱輻射の被入射量を
減少させる熱輻射層を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１８】したがって、請求項２の発明では、請求項
１の発明と同様の作用が生じる他に、吸入部への輻射熱
を低減させる構成を加えているので、さらに冷却装置の
導入空気の温度上昇が抑制され、これに伴い冷却装置の
冷却性能をさらに向上させることができる。

【００１９】

【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及び図２は、本装置１を車両
のエンジン室２Ａに配置し、電子部品を外気を導入して
冷却するように構成した一例を示す図である。ここに示
す例では、電子部品からなる電子装置をケースに格納し
た電子ユニット３を、防水・防塵・耐熱機能を有する冷
却装置１に収容するように構成されている。なお、本発
明の電子ユニット３の冷却装置１を、車両に適用した例
を説明していく。また、この例の電子装置は、エンジン
２Ｂや変速装置２Ｃなどを電子制御する重要部品である
コントロール・ユニットとする。

【００２０】この電子装置（図示せず）は、基本的に、
回路の配線パターンが印刷された回路基板（図示せず）
上に、各種の電気部品（図示せず）や電子部品（図示せ
ず）を所定に配置した構成とされ、これらの電気部品や
電子部品の対電磁波などの保護や耐衝撃性、放熱性を確
保するようにケース（図示せず）に収納されている。す
なわち、これらの電気部品及び電子部品は、その通電動
作時に不可避的に熱を発する部品であり、各部品には、
その定格の動作を保証する温度範囲が定められている。
したがって、電子装置の動作状況によって異なるが、各
部品の動作保証温度の近傍まで、または動作保証温度を
越えて部品を含めたケース内の温度が上昇すると、電気
的な回路動作が不調となったり、機能不全や部品故障を
招く虞がある。

【００２１】なお、電子ユニット３の上部などの所定箇
所には、接続コネクタ（図示せず）が設けられ、この接
続コネクタに電子ユニット３内の電子装置の入出力線が
接続されており、このコネクタに接続される配線を束ね
たワイヤーハーネス（図示せず）を介して、外部の各種
装置に電子ユニット３が電気的に接続されている。すな
わち、このワイヤーハーネスにより、電子ユニット３が
電源であるバッテリ（図示せず）に接続されて動作電流
が供給され、所定箇所に設けた各種のセンサ（図示せ
ず）の出力線に接続されてセンサ信号が入力され、各種
の入力装置（図示せず）に接続されて各種の指示信号が
入力され、各種のアクチュエータ（図示せず）に接続さ
れて指令信号が出力され、表示装置（図示せず）や報知
装置（図示せず）に接続されて表示や報知信号が出力さ
れている。そして、これらのセンサ信号や指示信号に基
づき、電子装置が所定の判断処理を行い、各種のアクチ
ュエータを用いて、判断に応じた制御を実現する動作を
行なっている。また、各種センサなどから得られた情報
や各機器の動作状況を、電子装置が適宜、表示装置や報
知装置を用いて、情報表示して報知したり、異常を警告
したりしている。

【００２２】冷却装置１は、電子ユニット３を、冷却用
空気の空気通路（図示せず）が区画形成された冷却装置
１内に、その空気通路に隣接した別区画に格納した構成
とされ、その外形状が電子ユニット３よりも大きな箱形
状に形成されている。したがって、この冷却装置１内に
形成された空気通路に冷却用空気を通流し、この冷却用
空気より、電子装置が収納された電子ユニット３を間接
的に冷却するようにしている。冷却装置１には、空気通
路に外気を供給する管状の吸入ダクト１１と、空気通路
から供給された外気を排出する管状の排出ダクト１２と
が接続されている。

【００２３】すなわち、冷却装置１は、その外壁に用い
られる素材として、熱伝導性の良好なポリプロピレンや
ポリアミドなどの合成樹脂が用いられ、軽量化や低コス
ト化を図るとともに、必要な耐熱性を確保するようにし
ている。また、汚れや僅かな傷が目立つことがないよう
に、カーボンなどが素材成分に添加され、暗い色に着色
されている。

【００２４】また、冷却装置１は、エンジン室２Ａ内の
車両の前進方向（図１及び図２中に矢印A で示す）のコ
ーナー部に配置され、かつ、エンジン室２Ａ内のほぼ上
側近傍に位置して設けられている。

【００２５】この吸入ダクト１１の一端は、車両の前進
方向先端の車体下部に配設され、外気を導入できるよう
にしている。この吸入ダクト１１は、その中間がエンジ
ン室２Ａの内形状に沿って、または他の機器や配管を回
避するように屈曲されている。この吸入ダクト１１の他
端は、冷却装置の外壁の下部近傍箇所に接続され、吸入
ダクト１１が冷却装置１内の空気通路に連通されてい
る。したがって、下方に位置する吸入ダクト１１の一端
から外気を取り込み、これに対して上方に位置する冷却
装置１に外気を送給しているとともに、吸入ダクト１１
の中間が屈曲されていることにより、ある程度の水分や
埃を冷却装置１に吸い込むことが軽減されている。

【００２６】また、排出ダクト１２の一端は、吸入ダク
ト１１の他端の接続箇所とは、反対側となる冷却装置１
の外壁の上部近傍箇所に接続され、吸入ダクト１１が冷
却装置１内の空気通路に連通されている。排出ダクト１
２の他端は、エンジン室２Ａ内のラジエータ部１３に設
けられたファン１４の吸入側付近の箇所に接続されてい
る。

【００２７】したがって、ラジエータ部１３に設けられ
たファン１４の回転動作に伴い、吸入ダクト１１から冷
却装置１の導入された空気は、冷却装置１内の空気通路
を通過しながら、空気通路に隣接して収納された電子ユ
ニット３の作動熱が伝達され、排出ダクト１２の一端部
からラジエータ部１３側に排出され、この外気からなる
通流空気により、冷却装置１内に収納された電子ユニッ
ト３を十分に冷却するようにしている。

【００２８】さらに、冷却装置１の吸入ダクト１１は、
その周囲温度の影響を低減させる断熱構造とされ、冷却
装置１の導入される空気への外部からの熱の影響を低減
させて、冷却装置の性能を向上させている。

【００２９】この吸入ダクト１１は、管状のダクト本体
１１ａと、その周囲に設けられた断熱性能を備えた断熱
部１１ｂとから構成されている。

【００３０】この断熱部１１ｂは、図３に示すように、
断熱材を所定径を有した円筒状に形成するとともに、そ
の軸方向に沿って切れこみが設けられた構成とされてい
る。

【００３１】したがって、図３中に矢印で示すように、
この切れ込みを吸入ダクト１１を通過させることによ
り、断熱材を吸入ダクト１１の側面から差込んで固定で
き、車両および冷却装置１への組み付け性に配慮して、
容易に吸入ダクト１１ヘ断熱材を固定できるようにして
いる。

【００３２】また、この断熱材の素材としては、低熱伝
導率、難燃性、軽量、加工容易性などの特性要求を満た
すものが用いられ、冷却装置１が車両に搭載されエンジ
ン室に配置される場合には、特に、難燃性や軽量性が重
視され、本実施形態においては、例えばメラミン樹脂発
泡体などを選択して用いている。

【００３３】さらに、断熱部の径方向の厚さは、図４に
示すグラフの結果から、約２０ｍｍ程度に設定されてい
る。すなわち、異なる厚さの断熱材を、所定径の直管状
に形成し、その軸方向の長さを約４０ｃｍに設定したも
のを用意し、この管状の断熱材を通過させる空気温度、
風量、周囲温度を適宜変化させて組み合わせた条件下
で、計測した。そして、図４のグラフの傾向から明らか
なように、管状の断熱材の厚みと、管状の断熱材の入り
口出口の空気の温度差との関係は、断熱材の厚みが約１
５ｍｍ程度まで増加すると、これ以降は断熱材による断
熱効果の効率が低下していることが解かる。このような
結果と、吸入ダクト11を配置する周囲のスペースとの制
約とから、断熱部の径方向の厚さを約２０ｍｍ程度に設
定した。なお、上記グラフの結果を得る測定条件は、実
際の車両が運用されると想定される範囲から、つまり空
気流量が１００〜３００リットル/分、導入空気温度が
４０〜６０℃、エンジンルーム内雰囲気の温度が８０〜
１００℃程度であることを反映した条件に設定されてい
る。

【００３４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、冷却装置１の吸入ダクト１１に断熱構造を設けたこ
とにより、エンジン室内からの熱が冷却装置１の吸入ダ
クト１１内へ伝達されることが低減できるので、冷却装
置１への導入空気の温度上昇が抑制され、これに伴い冷
却装置内の温度を低下でき、電子ユニット３を冷却する
冷却装置１としての性能を向上することができる。

【００３５】また、吸入ダクト１１への周囲からの熱的
な影響を緩和しているので、従来と同様なダクト配置で
の冷却装置１の性能向上を図れることに加えて、従来構
成では困難であったエンジン室内の熱的な影響が多い場
所にも、従来構成と同様な冷却装置１の冷却性能を維持
したまま、吸入ダクト１１を通過させて配置することが
可能となり、吸入ダクト１１自体のレイアウトの自由度
を向上できる。すなわち、ダクトの周囲に機器などの熱
源を迂回して吸入ダクトを配置する必要が緩和され、ダ
クトの全長を短縮することが可能となり、この場合に
は、ダクト長さによる周囲から熱の影響が減少されるこ
とになる。

【００３６】さらに、冷却装置１内の導入空気の温度に
影響を与える冷却装置の周囲の雰囲気温度、導入される
空気の風量及び温度のうち、最も大きな影響を与える導
入空気の温度環境を改善しているので、冷却装置１の周
囲温度の影響を低減させたり、風量の増量させたりして
対処することに比べて、簡潔かつ容易な構成で、効率的
に冷却装置１の冷却性能を向上を図ることが可能とな
る。すなわち、例えば、風量の増量は、送風手段の強化
や、導入空気が通過する経路の断面積を増加するなどの
対応が必要となり、冷却装置の大型化やコスト増加を招
く。また、冷却装置１の周囲温度の影響を低減させるた
めには、冷却装置１の周囲全体を断熱する必要があり、
これも冷却装置の大型化やコスト増加を招く。したがっ
て、これらの場合と比べると冷却装置がコンパクトとに
なり、冷却装置の設置に必要な場所が省スペース化さ
れ、冷却装置およびエンジン・ルーム内の他の機器など
のレイアウト構成が制約されずに済み、レイアウトの自
由度を確保することができる。

【００３７】また、冷却装置１の吸入ダクト１１の表面
に、熱輻射を反射しやすい低輻射率のテープまたはフィ
ルムでカバーして、熱輻射層を形成した構成を追加して
も良い。

【００３８】すなわち、輻射率の低い安価な素材である
アルミニウムを粘着テープの表面に付着させてアルミテ
ープを形成し、このアルミテープを吸入ダクト１１の表
面に固着することにより、熱輻射層を形成したり、アル
ミニウムを薄膜フィルム状に形成し、このアルミフィル
ムを吸入ダクト１１の表面に固着することにより、熱輻
射層を形成したりした構成を追加している。なお、これ
らのテープまたはフィルムは、それ自体に備えられた粘
着力によって壁表面に貼着されたり、押圧力によって吸
入ダクト１１表面に圧着されたりして、吸入ダクト１１
の表面における所定範囲の全域に均等に定着するように
している。

【００３９】すなわち、エンジン作動時にエンジン２Ｂ
などから発生した熱は、その一部がエンジン・ルーム内
に介在する空気やエンジンを固定している支持架を伝達
経路として、エンジン・ルーム内の各機器、ルーム壁面
に対流熱伝達されるとともに、残りの部分であるエンジ
ン２Ｂからの輻射熱の一部が空気を介さずに、直接に、
または、エンジン室内を乱反射して、冷却装置１の吸入
ダクト１１に到達している。

【００４０】そして、冷却装置１の吸入ダクト１１の表
面に、熱輻射を反射しやすい熱輻射率の低いテープまた
はフィルムからなる熱輻射層が形成されているので、冷
却装置１の吸入ダクト１１表面の熱輻射層がエンジン２
Ｂなどから直接的に、または間接的に到達する輻射熱を
より大量に反射して、吸入ダクト１１に入射する輻射熱
を減少することができる。これは、この吸入ダクト１１
の表面が熱輻射を受けると、その熱輻射の一部は吸収さ
れ、一部は表面反射され、一部は透過されるが、吸入ダ
クト１１の表面に輻射率の低い熱輻射層が形成されてい
ることにより、熱輻射層によって熱輻射の大部分が反射
され、吸入ダクト１１への熱輻射の透過と吸収が抑制さ
れるので、吸入ダクト１１が受ける輻射熱量が減少でき
るためである。

【００４１】したがって、上述した冷却装置１の吸入ダ
クト１１の断熱構造に加えて、吸入ダクト１１への輻射
熱を低減させる構成を加えているので、さらに冷却装置
１の導入空気の温度上昇が抑制され、これに伴い冷却装
置１としての冷却性能をさらに向上させることができ
る。

【００４２】また、何らかの理由で、テープまたはフィ
ルムの表面が清浄化できない程度に汚れたり、汚れが固
着して除去できなかったり、さらにはテープまたはフィ
ルムが損傷したりして、その熱輻射層としての性能が低
下しても、その損傷箇所を新たなテープまたはフィルム
に交換したり、損傷箇所の上に新たなテープまたはフィ
ルムを重ねて定着させたりすることのみで、従前の正常
な状態に復帰できるので、修復の利便性を向上できると
ともに、修復に必要な作業時間を短縮できる。

【００４３】なお、上記の具体例では、ラジエータ・フ
ァン１４などの冷却装置１に冷却用の空気を供給する送
風手段を、上側ダクトである排出ダクト１２に接続した
構成としたが、これに限らず、下側ダクトである吸入ダ
クト１１に接続した構成としても良い。

【００４４】上記実施形態の構成と、この発明の構成と
の対応関係を説明する。すなわち、冷却装置１がこの発
明の冷却装置に相当し、エンジン２がこの発明の熱源と
なる装置に相当し、電子ユニット３がこの発明の電子装
置に相当し、吸入ダクト１１がこの発明の吸入部に相当
し、排出ダクト１２がこの発明の排出部に相当する。

【００４５】

【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、冷却装置の吸入部が断熱構造とされているの
で、周囲からの熱が冷却装置の吸入部内へ伝達されるこ
とが低減でき、冷却装置への導入空気の温度上昇が抑制
され、この結果、冷却装置の冷却性能を向上できる。

【００４６】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明と同様の効果を得られる他に、吸入部への輻射熱
を低減させる構成を加えているので、さらに冷却装置の
導入空気の温度上昇が抑制され、冷却装置の冷却性能を
さらに向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一具体例を車両のエンジン室に配置
した状態を示す平面図である。

【図２】 本発明の一具体例を車両のエンジン室に配置
した状態を示す側面図である。

【図３】 本発明の一具体例に係り、吸入ダクトへの断
熱材の組み付け方を説明する図である。

【図４】 複数の条件下で、断熱材の厚さと、管状断熱
材の出入口の温度差との関係を示すグラフである。

【図５】 （１）は、風量を変化させた各場合における
冷却装置内の温度と、冷却装置の周囲雰囲気温度との関
係を示すグラフ、（２）は、周囲の温度を変化させた各
場合における冷却装置内の温度と、冷却装置に導入され
る空気の風量との関係を示すグラフ、（３）は、主に風
量を変化させた各場合における冷却装置内の温度と、冷
却装置に導入される空気の温度との関係を示すグラフで
ある。

【図６】 複数の熱環境におけるダクトの長さと、ダク
ト内を通過する空気の温度との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…冷却装置、 ３…電子ユニット、 １１…吸入ダク
ト １２…排出ダクト。

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月２６日（２００１．１０．
２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八藤後 勇 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 (72)発明者 明石 一弥 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 BA01 EA10 FA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を有した電子装置を収納し、装
   置外部の所定箇所から空気を導入する吸入部が接続さ
   れ、導入された空気を装置外部に排出する排出部が接続
   され、前記吸入部により導入される空気を用いて、電子
   装置を冷却する電子装置の冷却装置において、 前記冷却装置の吸入部を、断熱構造としたことを特徴と
   する電子装置の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記吸入部の表面に、表面への熱輻射の
   被入射量を減少させる熱輻射層を設けたことを特徴とす
   る請求項１に記載の電子装置の冷却装置。