JP2009131005A - 負荷駆動素子冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷を通電制御する駆動素子をリターン風により冷却する構成において、リターン風の風速を高めることにより対応できる負荷容量を高めることができる負荷駆動素子冷却装置を提供する。
【解決手段】ブロアモータユニット１のブロアモータ３は、駆動装置７により回転制御される。ブロアモータ３により送風ファン４が回転すると、車室内に送風される。送風の一部は通風路５を通じてブロアモータ３に戻る。通風路５には放熱フィン１７が位置しており、その裏面に、駆動素子１０が搭載されたセラミック基板１８が固着されている。通風路５において放熱フィン１７が位置する領域は絞り込まれたベンチュリ形状をなしており、放熱フィン１７を通過する風速が高くなる。これにより、駆動素子１０を効果的に放熱することができるので、ブロアモータ３の容量を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リターン風を利用して負荷を通電制御する駆動素子を冷却する負荷駆動素子冷却装置に関する。

例えばモータのリターン風を利用してモータを駆動する駆動素子を冷却するものが各種提案されている（特許文献１，２参照）。
特開２００２−３３５６４７号公報 特開２００６−２５４６７４号公報

特許文献１のものは、コストを抑える構造として、リターン風の空気流路内に駆動素子の発熱を放熱する放熱板（フィン）を配置することを提案している。また、特許文献２のものは、組付け自由度を高めるため、通風路を通過するリターン風を利用して駆動素子の発熱を放熱する構造を提案している。

しかしながら、これらのものは、リターン風の風速が低いために、対応できる負荷容量（モータ電力）が低いという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、負荷を通電制御する駆動素子をリターン風により冷却する構成において、リターン風の風速を高めることにより対応できる負荷容量を高めることができる負荷駆動素子冷却装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、通風路における前記放熱フィンが位置する領域は、ベンチュリ効果を呈する形状に構成されていることから、放熱フィンを通過するリターン風の風速を高めることができる。これにより、駆動素子からの発熱の放熱効率を高めることができるので、対応できる負荷容量を高めることができる

請求項２の発明によれば、通風路の形状をベンチュリ形状、またはベンチュリ形状と同等に作用する形状とすることで、容易に実施することができる。
請求項３の発明によれば、放熱フィンの形状をベンチュリ形状、またはベンチュリ形状と同等に作用する形状とすることで、容易に実施することができる。

（第１実施例）
以下、本発明を車両空調装置のブロアモータに適用した第１実施例について図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、ブロアモータユニットを示す概略的に示す断面図である。ブロアモータユニット（負荷駆動素子冷却装置に相当）１は、本体ケース２に、ブロアモータ（負荷及び送風手段に相当）３を一体に組付けて構成されている。ブロアモータ３のシャフト３ａには送風ファン４が取り付けられる。
本体ケース２には、送風ファン４からの送風の一部がリターン風としてブロアモータ３に戻るように案内する通風路５を備えたハウジング６が組付けられている。ハウジング６において通風路５の裏側となる部位にブロアモータ３の駆動装置７が取付けられている。

図２は、駆動装置７の電気的構成を示す機能ブロック図である。駆動装置７は、入力信号処理部８、駆動回路９、駆動素子１０、抵抗１１、電圧モニタ部１２、電流モニタ部１３、保護機能電流制限部１４から構成されている。ブロアモータ３は、車両のバッテリ１５とヒューズ１６を介して接続されていると共に、駆動装置７を構成する駆動素子１０及び抵抗１１を介して０Ｖと接続されている。つまり、ブロアモータ３は、駆動装置７に対してローサイド接続されている。駆動回路９は、空調制御装置からの駆動信号を入力信号処理部８を通じて入力し、ＭＯＳＦＥＴからなる駆動素子１０の通電電流をアナログ的に制御（リニア駆動）する。

電圧モニタ部１２は、ブロアモータ３の印加電圧を測定して保護機能電流制限部１４に通知する。電流モニタ部１３は、抵抗１１の両端電圧からブロアモータ３に流れる電流を測定して保護機能電流制限部１４に通知する。保護機能電流制限部１４は、ブロアモータ３の通電電流が規定値から外れた場合は、駆動回路９に対して異常を通知する。駆動回路９は、保護機能電流制限部１４から異常の通知を受けた場合は駆動素子１０への通電電流を制限する。
駆動装置７としては、図３に示すようにブロアモータ３をハイサイド接続するように構成されたものを用いるようにしてもよい。

図１に戻って、駆動装置７は、駆動に伴う発熱量の大きいＭＯＳＦＥＴからなる駆動素子１０を通電制御することによりブロアモータ３を駆動するものであるため、駆動素子１０にて発生する熱を放熱フィン１７により外部に放熱するようにしている。つまり、駆動素子１０は伝熱性の高いセラミック基板１８に実装されており、そのセラミック基板１８が放熱フィン１７の裏面に絶縁性の接着剤により伝熱的に固着されている。

放熱フィン１７は、両端面が開口した容器１９の一方の開口部を閉鎖するように装着されており、駆動素子１０及びセラミック基板１８が容器１９内に位置している。容器１９の内部にシリコーンゲル２０が充填された状態で、他方の開口部が蓋２１により閉鎖されており、駆動素子１０及びセラミック基板１８がシリコーンゲル２０に埋没した形態となっている。

図４は通風路５を模式的に示す側断面図、図５は通風路５を模式的に示す側断面図である。本実施例の放熱フィン１７の幅方向の寸法は、通風路５の幅方向の寸法よりも僅かに小さく設定されている。放熱フィン１７のフィン１７ａは通風路５内に位置しており、放熱フィン１７をリターン風が通過することにより、駆動素子１０の駆動に伴って発生する熱が外部に放熱されるようになっている。

ここで、通風路５において放熱フィン１７が位置する領域は、放熱フィン１７に向かって高さ方向が傾斜面部５ａで絞り込まれたベンチュリ形状をなしている。このようなベンチュリ形状としたのは、放熱フィン１７を通過するリターン風の風速を高めるためであり、放熱フィン１７による放熱効果を高めることができる。

さて、駆動装置７によりブロアモータ３が回転すると、送風ファン４から送風された空気が空調装置により空調された状態で車内に送風されるようになる。このとき、空調装置に送風される空気の一部が通風路５を通過し、リターン風として送風ファン４に戻って再び送風される。この場合、通風路５において放熱フィン１７が位置する領域はベンチュリ形状をなしていることから、放熱フィン１７を通過するリターン風の風速を他の領域よりも高めることができる。これにより、放熱フィン１７が伝熱的に接している駆動素子１０からの発熱を効果的に放熱することができる。

このような実施例によれば、通風路５において放熱フィン１７が位置する領域を、放熱フィン１７に向かって絞り込んだベンチュリ形状とすることにより、放熱フィン１７を通過するリターン風の風速を高めるようにしたので、放熱フィン１７により駆動素子１０からの発熱を効果的に放熱することができ、その結果としてブロアモータ３の容量を高めることができる。

（第２実施例）
本発明の第２実施例について図６及び図７を参照して説明するに、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この第２実施例は、通風路５の幅方向を絞る込むことにより通風路５をベンチュリ形状に構成したものである。尚、図６及び図７は、通風路内部の構成のみを示している。

図６は通風路５を模式的に示す横断面図、図７は通風路５を模式的に示す側断面図である。本実施例の放熱フィン１７の高さ方向の寸法は、通風路５の高さ方向の寸法よりも僅かに小さく設定されている。通風路５は、放熱フィン１７に向かって幅方向を絞り込んだベンチュリ形状をなしている。

通風路５をリターン風が通過すると、ベンチュリ効果により放熱フィン１７を通過するリターン風の風速が高められる。尚、放熱フィン１７による送風抵抗を低減するためにフィン１７ａの前後端を流線型としたが、平面としてもよい。

このような実施例によれば、通風路５において放熱フィン１７が位置する領域の幅方向を絞り込むことにより通風路５をベンチュリ形状としたので、第１実施例と同一の作用効果を得ることができる。

（第３実施例）
本発明の第３実施例について図８及び図９を参照して説明する。この第３実施例は、通風路５の内側面にベンチュリ効果を呈する突条部を設けたことを特徴とする。
図８は通風路５を模式的に示す横断面図、図９は通風路５を模式的に示す側断面図である。通風路５の両側の内側面において放熱フィン１７の前後となる部位には断面三角形状の突条部３１が内方に突出するように一体に設けられている。通風路５の上流側に位置する突条部３１は、上流側となる面が放熱フィン１７側に傾斜した傾斜面３１ａを有している。通風路５の下流側に位置する突条部３１は、下流側となる面が放熱フィン１７側に傾斜した傾斜面３１ａを有している。

通風路５をリターン風が通過すると、上流側に位置する突条部３１の傾斜面３１ａによりリターン風が絞り込まれるので、放熱フィン１７を通過するリターン風の風速を高めることができる。また、放熱フィン１７を通過したリターン風は、放熱フィン１７の下流側に位置する突条部３１の傾斜面３１ａに沿って円滑に拡がるようになる。

このような実施例によれば、通風路５に突条部３１を設けることによりベンチュリ効果を呈するようにしたので、通風路５をベンチュリ形状に改造することなく容易に実施することができる。
尚、放熱フィン１７の下流側に位置する突条部３１を省略するようにしてもよい。この場合、放熱フィン１７の上流側に位置する突条部３１のみによりベンチュリ効果を呈することになる。

（第４実施例）
本発明の第４実施例について図１０及び図１１を参照して説明する。この第４実施例は、放熱フィン１７自身によりベンチュリ効果を呈するようにしたことを特徴とする。

図１０は通風路５を模式的に示す横断面図、図１１は通風路５を模式的に示す側断面図である。放熱フィン１７の複数のフィンの内、両端部に位置するフィン１７ａ1，１７ａ2は、前後端が放熱フィン１７の中心に向かって傾斜した傾斜面を有した形状をなしている。また、放熱フィン１７の複数のフィンの内、中央部に位置する複数のフィン１７ａ3は小形のものが用いられている。
通風路５をリターン風が通過すると、リターン風は放熱フィン１７のフィン１７ａ，１７ｂにより放熱フィン１７の中心に向かうように絞り込まれるので、ベンチュリ効果により放熱フィン１７を通過するリターン風の風速を高めることができる。

このような実施例によれば、放熱フィン１７自身でベンチュリ効果を呈することができるので、通風路５を全く改造することなく容易に実施することができる。
尚、放熱フィン１７においてフィン１７ａ，１７ｂを設けるのに代えて、放熱フィン１７の両端部にリターン風を放熱フィン１７の中心部に絞り込む部材を設けるようにしてもよい。

（第５実施例）
本発明の第５実施例について図１２及び図１３を参照して説明する。この第５実施例は、放熱フィンとしてコルゲートフィンを使用したことを特徴とする。
図１２は通風路５を模式的に示す横断面図、図１３は通風路５を模式的に示す側断面図である。放熱フィンとしてコルゲートフィン４１が使用されている。このコルゲートフィン４１は、フィン４１ａを本体４１ｂにろう付けして形成されている。

このような実施例によれば、放熱フィンとして表面面積の極めて大きなコルゲートフィン４１を用いるようにしたので、ベンチュリ効果との相乗効果でもってコルゲートフィン４１の放熱効率を一層高めることができる。

（第６実施例）
本発明の第６実施例について図１４を参照して説明する、この第６実施例は、通風路５をベンチュリ形状となるように絞り込みながら、その通風抵抗が小さくなるように工夫したことである。

図１４は通風路５を模式的に示す断面図である。通風路５において放熱フィン１７の上流側となる部位は第１実施例と同様に放熱フィン１７に向かって高さ方向が絞り込まれている。これに対して、通風路５において放熱フィン１７の下流側となる部位は図示下方に拡げられた形状をなしている。

このような実施例によれば、通風路５を放熱フィン１７の領域でベンチュリ形状に絞り込むにしても、リターン風は直線的に放熱フィン１７を通過するようになるので、リターン風の流れを円滑とすることができる。従って、リターン風の風速を一層高めることができるので、放熱フィン１７により駆動素子１０からの発熱をさらに効果的に放熱することができる。

（第７実施例）
本発明の第７実施例について図１５ないし図１７を参照して説明する。この第７実施例は、駆動素子を放熱フィンに内蔵したことを特徴とする。
図１５は通風路５を模式的に示す断面図、図１６は通風路５を模式的に示す横断面図、図１７は通風路５を模式的に示す側断面図である。放熱フィン５１は、本体５２の両側面に複数のフィン５３を前後方向に沿って設けて形成されている。本体５２及びフィン５３の前端及び後端は流線形状に形成されている。

本体５２の内部には収容部５４が形成されており、その収容部５４に駆動素子１０が高熱伝導接着剤５５により固定されている。放熱フィン５１の図示下側にはコネクタ５６がハウジング６に装着されており、駆動素子１０のターミナル５７がコネクタ５６内に突出している。
通風路５をリターン風が通過すると、通風路５は放熱フィン１７の本体５２で絞られた形態となっているので、放熱フィン５１を通過するリターン風の風速を高めることができる。

このような実施例によれば、放熱フィン５１内に駆動素子１０を内蔵し、放熱フィン５１の両面から放熱するようにしたので、駆動素子１０と放熱フィン５１とを近接させることができると共に放熱フィン５１の両側で放熱することができ、ベンチュリ効果との相乗効果でもって放熱フィン５１により駆動素子１０の発熱を効率よく放熱することができる。

本発明は、上記各実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
上記各実施例では、駆動素子１０の負荷としてブロアモータ３とした例を説明したが、駆動素子１０の負荷としてはブロアモータ３に限定されることはなく、各種アクチュエータを用いるようにしてもよい。
上記各実施例では、車両用のブロアモータユニットについて示したが、車両用に限定されることなく、本発明を適用することができる。
通風路と放熱フィンの両方の形状を変更するようにしてもよい。
駆動装置７として、駆動素子１０をスイッチング制御する構成のものを用いるようにしてもよい。

本発明の第１実施例におけるブロアモータユニットを示す概略的に示す断面図 駆動装置の電気的構成を示す機能ブロック図 異なる電気的構成を示す図２相当図 通風路を模式的に示す断面図 通風路を模式的に示す側断面図 本発明の第２実施例における通風路を模式的に示す横断面図 図５相当図 本発明の第３実施例を示す図６相当図 図５相当図 本発明の第４実施例を示す図６相当図 図５相当図 本発明の第５実施例を示す図４相当図 図５相当図 本発明の第６実施例を示す図４相当図 本発明の第７実施例を示す図１相当図 図６相当図 図５相当図

符号の説明

図面中、１はブロアモータユニット（負荷駆動素子冷却装置）、３はブロアモータ（負荷、送風手段）、４は送風ファン、５は通風路、１０は駆動素子、１７は放熱フィンである。

Claims (3)

1. 駆動素子により通電制御される負荷と、送風手段により送風された空気の一部をリターン風として前記送風手段に戻す通風路と、前記駆動素子と伝熱的に設けられ、前記通風路に位置する放熱フィンとを備え、前記放熱フィンをリターン風により冷却する負荷駆動素子冷却装置において、
   前記通風路における前記放熱フィンが位置する領域は、ベンチュリ効果を呈する形状に構成されていることを特徴とする負荷駆動素子冷却装置。
2. 前記通風路は、通過するリターン風が前記放熱フィンに向かうように絞り込んだベンチュリ形状、またはベンチュリ形状と同等に作用する形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の負荷駆動素子冷却装置。
3. 前記放熱フィンは、通過するリターン風が中心に向かうように絞り込んだベンチュリ形状、またはベンチュリ形状と同等に作用する形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の負荷駆動素子冷却装置。

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