JP2008277364A - 電気回路装置の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的はケース内の温度に斑がある場合でも、発熱部品を効果的に冷却し得る電気回路装置の冷却構造を提供することにある。
【解決手段】 本発明は電気回路における発熱部品を冷却すべく、当該発熱部品を収容するケースの底に冷却水のための水路が形成されて成る電気回路装置の冷却構造において、発熱部品が載置される前記ケースの断面において上下に離間する複数の水路が設けられており、該各水路は平面において交差するように配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気回路装置の冷却構造に関し、特に電気回路における発熱部品を冷却すべく、当該発熱部品を収容するケースに冷却水のための水路が形成されて成る電気回路装置における冷却構造に関するものである。

電気的な部品を接続することによって電気回路が構成されており、該電気回路はケースに収容されて電気回路装置が形成される。電気回路を収容するケースには、電気回路を構成する部品に流れる電流によって生じる発熱を放熱すべく、冷却用の水路が形成されている。

例えば特許文献１の図４には、複数の水路が形成された電気回路装置における冷却構造が、冷却装置として開示されている。
特許文献１に開示された冷却装置は、水路がＵ字状に形成されており、該各水路が互いに対向するように配置されている。これにより、ケースが全体に亘って冷却される。
特開平８−１７２２８５号

しかしながら従来の冷却構造では、ケース内に配置される部品の発熱温度に斑がある場合、具体的には発熱の大きさが異なる発熱部品が水路上に混在して配置されている場合、水路の入り口付近に配置された発熱部品は良く冷却されるが、当該冷却によって熱を吸収して暖められた冷却水では水路の出口付近に配置された発熱部品を効果的に冷却することができない（図３参照）。

例えば水路の入り口付近に発熱の大きな部品および水路の出口付近に発熱の小さな部品を配置する場合、水路の入り口付近の発熱の大きな部品は流入する冷却水によって良く冷却されるが、当該冷却によって暖められた冷却水では出口付近に配置された部品が発熱が小さくても、効果的に冷却することができない。

また、その逆も同様であり、水路の入り口付近に発熱の小さな部品および水路の出口付近に発熱の大きな部品を配置する場合であっても、水路の出口付近に配置された発熱の大きな部品を効果的に冷却することはできない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ケース内の温度に斑がある場合でも、発熱部品を効果的に冷却し得る電気回路装置の冷却構造を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、電気回路における発熱部品を冷却すべく、当該発熱部品を収容するケースの底に冷却水のための水路が形成されて成る電気回路装置の冷却構造において、発熱部品が載置される前記ケースの断面において上下に離間する複数の水路が設けられており、該各水路は平面において交差するように配置されていることを特徴とする。

複数の水路は、平面においてＸ字状に交差することを特徴とする。
複数の水路は、断面においてＸ字状に交差することを特徴とする。
各水路は、Ｕ字状に形成されており、該各Ｕ字状水路が平面において重複するように交差することを特徴とする。

各水路は、Ｕ字状に形成されており、該各水路が平面において左右対称となるように交差することを特徴とする。
各水路にそれぞれ供給される冷却水は、水流方向が互いに同じであることを特徴とする。
各水路にそれぞれ供給される冷却水は、水流方向が互いに対向することを特徴とする。

本発明の電気回路装置の冷却構造によれば、発熱部品が載置されるケースの断面に、上下に離間する複数の水路が設けられており、該各水路は平面において交差するように配置されている。これにより、一方の水路の冷却水と、他方の水路の冷却水との水温差を交差によって低減することができ、もってケース内の温度斑を低減するようケース内を一様に冷却することができる。従って本発明の電気回路装置の冷却構造によれば、ケース内において発熱部品における温度斑がある場合でも、発熱部品を効果的に冷却することができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明するが、以下の説明では、実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。

電気回路装置は、複数の電気的な部品によって構成される電気回路と、該電気回路を収容するケースとによって構成されており、電気回路を構成する部品に電流が流れて生じる熱を、ケースに設けた水路に冷却水を供給することによって放熱している。

ところで、本発明の電気回路装置の冷却構造は、電気回路を収容するケースに特徴がある。すなわち電気回路を収容するケースは、電気回路を構成する部品の種類や配置によって温度斑を有しており、このような場合でも発熱部品を効果的に冷却すべくケースに工夫が施されている。

本発明の電気回路装置の冷却構造は、電気回路を凹所の底面に配置して収容するために凹の字形状のケースを備えている。ケース１０は、熱導電性を有する金属で形成されており、図１に示すように所定の肉厚寸法を有している。尚、図１（ａ）には凹の字形状のケースを伏せた状態の斜視図が示されており、図１（ｂ）にはケースを伏せた状態であって、該ケースの底に配設された複数の水路１１および１２の状態が示されている。

各水路１１および１２は、図１（ｂ）に示すように、冷却水が供給される入水口と冷却水を排出する排水口とを有している。各水路１１および１２は、断面において上下に離間しており、図２（ａ）〜図２（ｄ）の透過的な模式図に示すように、互いの水路が平面においてＸ字状に交差するように配設されている。

ケース１０は、図１（ｂ）に示すように、基台１３と、該基台１３と組み合わせる中蓋１４と、該中蓋１４と組み合わせる上蓋１５と、を従来から知られた技術によって接合することにより形成されており、各パーツの接合によってケース１０の底に水路１１および１２が配設されることとなる。

すなわち、基台１３および中蓋１４間にＳ字状に屈曲する水路１１が配設されるよう、基台１３および中蓋１４が互いに対向する各面にＳ字状の溝が設けられている。更に、中蓋１４および上蓋１５間にＳ字状に屈曲する水路１２が配設されるよう、中蓋１４および上蓋１５が互いに対向する各面に、前記Ｓ字と線対称なＳ字状の溝が設けられている。

ところで、各水路１１および１２をそれぞれ流れる冷却水は、図２（ａ）の透過平面模式図および図２（ｂ）の透過断面模式図に示すように、水流方向が互いに同じになるように供給されるか、若しくは図２（ｃ）の透過平面模式図および図２（ｄ）の透過断面模式図に示すように、水流方向が互いに対向するように供給される。

水路１１および１２が配設されるケース内は、図２（ａ）および図２（ｃ）において矩形状の破線で示すように複数の部品が配置されており、該各部品において丸１は発熱の高い部品、丸２は発熱の低い部品を示している。このように、発熱の高さが異なる部品がケース内に配置されると、ケース内において温度斑が生じる。

ところで、温度斑がある場合でも効果的に冷却できないかと考えた発明者は、水路が交差することによって、一方の水路の水温と他方の水路の水温との間で熱交換を行なうことができ、各冷却水における温度差を低減してケース内における温度斑を低減できるのではないかと考え、実験を行なった。

発明者は、図３（ａ）および図３（ｃ）の透過的な模式図に示すように発熱量の異なる複数の部品を配置した従来のケースにおける放熱効果と、図２（ａ）および図２（ｂ）並びに図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように発熱量の異なる複数の部品を配置した本発明のケースにおける放熱効果とを求め、その結果を図４に示す表および図７のサーモグラフィに纏めた。尚、本発明の放熱効果と従来の放熱効果とを求める際、従来の１本の水路における冷却水の流量と、本発明の複数の水路の合計流量は同じとなるように設定されており、該設定条件でもって放熱効果が比較されている。

前記した比較結果から明らかなように、水路が交差するよう配設した本発明の方が従来のケースよりも放熱効果が高いこといが確認された。特に図２の（ｃ）および図２（ｄ）に示されている冷却水の水流方向が互いに対向するように水流を制御する方が、より放熱効果が高いことも確認された。

以上説明したように、実施例１の電気回路装置の冷却構造によれば、ケース１０の断面において上下に離間する複数の水路１１および１２が設けられており、該各水路は平面においてＸ字状に交差するように配置されている。これにより、一方の水路１１の冷却水と、他方の水路１２の冷却水との水温差を交差によって低減することができ、もってケース内の発熱部品を効果的に放熱することができる。従って本発明の電気回路装置の冷却構造によれば、ケース内の温度に斑がある場合でも、効果的に冷却することができる。

前記した実施例１では、ケースの底に配設した複数の水路が平面においてＸ字状に交差する例で説明を行なったが、これに代えてＵ字状に形成された水路が断面において離間し、かつ平面において左右対称に配置されて、交差する例を説明する。

実施例２のケース２０は、図５に示すように、当該ケースの底に複数のＵ字状の水路が配設されている。Ｕ字状の水路は断面において上下に離間しており、平面において左右対称となるように配設されている。

ケース２０は、図５（ｂ）に示すように、基台２３と、該基台２３と組み合わせる中蓋２４と、該中蓋と組み合わせる上蓋２５と、を従来から知られた技術によって接合することにより形成されており、各パーツの接合によってケース２０の底に水路２１および２２が配設されることとなる。

基台２３および中蓋２４間にＵ字状の水路２１が配設されるよう、基台２３および中蓋２４が互いに対向する各面にＵ字状の溝が設けられている。更に、中蓋２４および上蓋２５間にＵ字状の水路２２が配設されるよう、中蓋２４および上蓋２５が互いに対向する各面に、前記Ｕ字と左右対称なＵ字状の溝が設けられている。

Ｕ字状の各水路２１および２２を流れる冷却水は、図２（ｅ）の透過平面模式図に示すように、水流方向が互いに同じになるように供給されるか、若しくは図２（ｆ）の透過平面模式図に示すように、水流方向が互いに対向するように供給される。

ところで、発明者は、図２（e）に示すように発熱量の異なる複数の部品を配置した本発明のケースにおける放熱効果を求め、その結果を図４に示す表および図７のサーモグラフィに纏めた。

これらから明らかなように、水路が交差するよう配設した本発明の方が従来のケースよりも、ケース内を一様に冷却することができ、また放熱効果が高いこといが確認された。

以上説明したように、実施例２の電気回路装置の冷却構造によれば、ケース２０の断面において上下に離間するＵ字形状の複数の水路２１および２２が設けられており、該各水路は平面において左右に交差するように配置されている。これにより、一方の水路２１の冷却水と、他方の水路２２の冷却水との水温差を交差によって低減することができ、もってケース内の発熱部品を効果的に放熱することができる。従って本発明の電気回路装置の冷却構造によれば、ケース内の温度に斑がある場合でも、効果的に冷却することができる。

実施例２では、Ｕ字状に形成された水路が断面において離間し、かつ平面において左右対称に配置されて交差する例を説明したが、これに代えてＵ字状の各水路が平面において重複するように交差する構造を説明する。
する。

実施例３のケース３０は、前記した実施例と同様に基台と、該基台と組み合わせる中蓋と、該中蓋と組み合わせる上蓋とを従来から知られた技術によって接合することにより形成されており、各パーツの接合によってケース３０の底に水路３１および３２が配設されている。

ケース３０の底に配設される水路は、図２（ｇ）に示すように、Ｕ字状を有しており、断面において上下に離間し、平面において重複している。

尚、本発明における重複とは、水路のダブりを意味しており、具体的には図２（ｇ）に示すように各水路が平面において所定の間隔を置いて並行に離間するように配置されている状態や、各水路が平面において重なるように配置されている状態を示す。

Ｕ字状の各水路を流れる冷却水は、図２（ｇ）に示すように示すように、水流方向が互いに対向するように供給される。

発明者は、図２（ｇ）に示すように前記したケースに発熱量の異なる複数の部品を配置し、当該ケースにおける放熱効果を求め、その結果を図４に示す表および図７のサーモグラフィに纏めた。

これらから明らかなように、本発明の方が従来のケースよりも放熱効果が高いことが確認されている。

以上説明したように、実施例３の電気回路装置の冷却構造によれば、前記した実施例と同様に、一方の水路３１の冷却水と、他方の水路３２の冷却水との水温差を交差によって低減することができ、もってケース内の温度斑を低減するようケース内を一様に冷却することができ、これによりケース内において発熱部品における温度斑がある場合でも、発熱部品を効果的に冷却することができる。

前記した実施例１では、平面においてＸ字状に離間交差する例で説明を行なったが、これに限る必要は無く例えば断面においてＸ字状に離間交差するようにしてもよい。

前記した実施例２では、Ｕ字状に形成された各水路が断面において離間し、平面において、左右対称に配設された例で説明を行なったが、これに代えて例えば図６に示すように、一方の水路４１と他方の水路４２とが、左右対称に配置され、かつ一方の水路４１のＵ字内に他方の水路４２のＵ字が配置されるように、各水路４１および４２を形成してもよい。

ところで、前記した実施例では、ケースを冷却するための冷却水について特に言及しなかったが、例えば電気回路装置が車載に供される場合、内燃機関を冷却するためのラジエター水（ＬＬＣ）を冷却水として活用してもよい。

実施例１の電気回路装置の冷却構造におけるケースの構造を示す図である。 本発明の電気回路装置の冷却構造におけるケースの断面模式図および透過的な平面模式図である。 従来の電気回路装置の冷却構造におけるケースの断面模式図および透過的な平面模式図である。 従来と本発明の電気回路装置の冷却構造の冷却効果を纏めた表である。 実施例２の電気回路装置の冷却構造におけるケースの構造を示す図である。 実施例２の電気回路装置の冷却構造におけるケースの変形例を示す図である。 従来の電気回路装置の冷却構造におけるサーモグラフィと、本発明の電気回路装置の冷却構造におけるサーモグラフィとを纏めた図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０ ケース
１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２ 水路
１３、２３、３３、４３ 基台
１４、２４、３４、４４ 中蓋
１５、２５、３５、４５ 上蓋

Claims (7)

1. 電気回路における発熱部品を冷却すべく、当該発熱部品を収容するケースの底に冷却水のための水路が形成されて成る電気回路装置の冷却構造において、
   発熱部品が載置される前記ケースの断面において上下に離間する複数の水路が設けられており、該各水路は平面において交差するように配置されていることを特徴とする電気回路装置の冷却構造。
2. 前記複数の水路は、平面においてＸ字状に交差することを特徴とする請求項１記載の電気回路装置の冷却構造。
3. 前記複数の水路は、断面においてＸ字状に交差することを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の電気回路装置の冷却構造。
4. 前記各水路は、Ｕ字状に形成されており、該各Ｕ字状水路が平面において重複するように交差することを特徴とする請求項１記載の電気回路装置の冷却構造。
5. 前記各水路は、Ｕ字状に形成されており、該各水路が平面において左右対称となるように交差することを特徴とする請求項１記載の電気回路装置の冷却構造。
6. 前記各水路にそれぞれ供給される冷却水は、水流方向が互いに同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の電気回路装置の冷却構造。
7. 前記各水路にそれぞれ供給される冷却水は、水流方向が互いに対向することを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の電気回路装置の冷却構造。