JP2014101823A - ヒートシンクを有する機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回路収納部内の自然対流によって回路素子を効率的に冷却すること。
【解決手段】電動圧縮機１は、モータ１０およびスクロール圧縮機構１１と、ハウジング１２と、回路部４０と、回路部４０を収納するとともにハウジング１２に一体化される回路収納部３０とを備えている。鉛直方向に沿って起立してハウジング１２内と回路収納部３０とを隔てる隔壁３２の回路部４０側には、隔壁３２に対向するパワー基板４１の半導体素子４３に接触されるヒートシンク３６が突出して形成されている。ヒートシンク３６の上端部および下端部の幅が次第に狭められながら先端部Ｔに到達するよう、ヒートシンク３６には円筒面状とされる下面３６Ｌおよび上面３６Ｈが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路部の素子を放熱させるために、ヒートシンクを有する機器に関する。

近年、電気自動車、ハイブリッド車、および燃料電池自動車といった車両の空気調和機に用いるために、モータにより駆動される電動圧縮機が開発されている。モータの回転数は一般に、半導体スイッチング素子を用いるモータ駆動回路部により制御される。その半導体素子は発熱量が大きいため、適切に放熱する必要がある。そのために、以下に挙げるような種々の提案がなされている。
特許文献１には、モータおよび圧縮機構の軸線が水平に設定される車両の空気調和機用の電動圧縮機が記載されており、そのハウジングの上面に一体化されるボックス状のインバータ収納部の底面に、半導体素子の配列に応じて分割されたブロック状のヒートシンクが形成されている。インバータ収納部底面に設けられたボスに、半導体素子が設けられた回廊基板と一体化される金属プレートを水平に配置して固定すると、半導体素子がヒートシンクに接触する。半導体素子から発せられる熱は、ヒートシンクを介して、ハウジング内に吸入される低温の冷媒に放熱される。ヒートシンクが分割されていることで、各半導体素子の冷却の均一化が図られる。

特許文献２の電動圧縮機でも、半導体素子をハウジング内に吸入される冷媒に放熱させている。この特許文献２では、水平に設定されるモータおよび圧縮機構の軸線に対して、回路基板が垂直に配置されており、その回路基板の一面側をハウジングの壁に密着させている。加えて、回路基板を収納する収納部には、内部の空気と外気の空気とを換気するための吸気口および排気口が設けられており、収納部内部の温められた空気が排気口から排出されることにより、収納部内部で熱がこもるのが抑制される。
さらに、特許文献２では、回路基板の他面側に対向するサーモモジュールが補助冷却装置として設けられている。そのサーモモジュールは、ペルチェ素子と放熱フィンとを備え、ペルチェ素子への通電により吸熱された熱が放熱フィンを介してハウジングの外部に放出される。

特許第５０３０５５１号 特開２００８−１６３７６５号公報

車両用の電動圧縮機は、搭載スペース、走行距離の増加などの観点から、小型軽量化の要求が大きい。そのため、モータ駆動回路部は、特許文献１および特許文献２のように、モータおよび圧縮機構を収容するハウジングと一体化された収納部に収納されるのが一般的である。そうした小型の圧縮機では、回路収納部の容積が最小限に抑えられており、収納部内の熱密度が高い。そのため、半導体素子の熱を素子に接触する部材に伝導させて放熱させるだけでは不十分で、半導体素子の熱をより積極的に放熱させるのが望まれる。
しかし、特許文献１の構造では、半導体素子の冷却の均一化を図っているものの、回路基板が水平に配置され、インバータ収納部の開口を覆うカバーに対向するので、半導体素子の発熱により温度が上昇した空気が回路基板の上面とカバーとの間に滞留し易い。そのため、半導体素子の放熱が妨げられるおそれがある。
一方、特許文献２の構造によれば、換気構造を採るため熱気の滞留が抑制されるものの、換気のための開口を通じて水や塵埃等が回路収納部に浸入し易い。しかも、電気を用いる強制冷却手段を採用しているために消費電力が増大するので、電気を動力源とする車両の航続距離の減少を招くおそれがある。

そこで、本発明は、回路収納部の内部と外部との換気や動力を用いる強制冷却手段を必要とすることなく、回路収納部内の自然対流によって回路素子を効率的に冷却することを目的とする。

本発明の機器は、機器本体と、機器本体を収納する本体収納部と、機器本体を駆動制御する回路基板を含む回路部と、回路部を収納するとともに本体収納部に一体化される回路収納部と、を備えている。
本発明は、鉛直方向または略鉛直方向に沿って起立して本体収納部内と回路収納部内とを隔てる隔壁の回路部側には、隔壁に対向する回路基板の素子に接触されるヒートシンクが形成され、ヒートシンクの上端部および下端部の少なくとも一方は、幅が次第に狭められながら先端部（先端）まで到達することを特徴とする。
本発明において「鉛直方向」は、機器が設置された状態（使用状態）での方向と定義する。ここで、組付公差や、設置対象（例えば車両）の姿勢などに応じて、鉛直方向から若干ずれていても許容される。以下、「鉛直方向」には鉛直方向から若干ずれた略鉛直方向も含まれるものとして説明する。

本体収納部内と回路収納部内とを隔てる隔壁は、本体収納部の熱容量、および回路収納部内よりも低温の本体収納部内流体による冷却に基づいて、ヒートシンクよりは低温とされているので、この隔壁からの熱伝導、あるいは隔壁からの輻射により低温とされるヒートシンク周辺の空気との熱交換により、ヒートシンクは放熱される。
ここで、ヒートシンク周辺の空気を低温に維持してヒートシンクの放熱を促進するのに、本発明では自然対流を活用している。鉛直方向に沿って起立する隔壁に対向する回路基板も鉛直方向に沿って起立しており、素子の発熱により温度上昇した空気が回路基板に沿って、ヒートシンクの側方を通り、上方に移動する。その上昇気流とそれよりも低温の下降気流との密度差に基づく自然対流により、ヒートシンク周辺の空気を低温に維持したい。

しかし、回路基板と隔壁との間でヒートシンクに沿って流れる気流の鉛直方向に沿った区間では自然対流がスムーズに効率良く行われるが、鉛直方向に交差するヒートシンクの上下端部では空気が滞留し易く、熱気がこもってヒートシンクの放熱が妨げられてしまう。
それを避けるため、ヒートシンクの上端部および下端部の少なくとも一方の幅が次第に狭められながら先端部に到達する構成としている。このようにヒートシンクに高さの勾配を付けることにより、密度差に基づく自然対流をヒートシンクの上端部または下端部においても確保できる。これにより、自然対流によるヒートシンクと周辺空気との間の熱伝達率がヒートシンクの上下端部で低下するのを避け、ヒートシンクの上下全体に亘り自然対流による冷却効果を発揮させて、ヒートシンク周辺の空気を低温に維持することができる。したがって、ヒートシンク周辺の低温空気にヒートシンクの熱を移行させながら素子の熱をヒートシンクに効率良く放熱させることができる。

本発明によれば、回路基板の素子が効率的に冷却されるので、素子をより高密度で配置することができる。それによって機器の小型化を促進できる。
また、本発明によれば、自然対流による冷却効果が十分に発揮されることで回路収納部の内外の換気や強制冷却手段などの他の冷却手段がなくても十分な冷却効果が得られるので、素子の冷却に要するコストを抑えられる。

本発明の機器では、ヒートシンクは、鉛直方向の寸法が、鉛直方向に交差する寸法の幅よりも長いことが好ましい。
それにより、自然対流により熱伝達率が高い鉛直方向に沿った区間の長さに対して、それよりも熱伝達率が劣る区間を短く抑えることができるので、自然対流による冷却効果をより向上させることができる。

本発明の機器では、素子は、回路基板上で複数が少なくとも水平方向に配列され、素子が配列される領域が鉛直方向に沿って区切られた区画毎に、ヒートシンクが設けられていることが好ましい。
素子が配列される領域を複数のヒートシンクで分担するように、ヒートシンクが分割されていると、周辺空気と接触する伝熱面積増大によってヒートシンクの放熱性が向上する。それに加えて、分割の方向が鉛直方向であることにより、隣り合うヒートシンクの間で対流がスムーズに行われるので、ヒートシンクの放熱性をより向上させることができる。
鉛直方向に沿って分割された個々のヒートシンクは、一体のヒートシンクよりも幅が狭くなるので、縦横比が大となる。それにより、縦方向（鉛直方向）の区間の長さに対して熱伝達率が劣る区間を上記構成よりも一層短く抑えることができる点でも、ヒートシンクの放熱性向上に寄与できる。

本発明の機器では、隔壁には、ヒートシンクよりも上方で回路部側に突出する突出部が形成されていることが好ましい。
そうすると、ヒートシンクに沿って上昇する気流に突出部が対向するため、上昇気流が突出部により冷却されて下降に転じる。このように下降する気流が促進されることで対流も促進される。したがって、ヒートシンクおよび素子の放熱性をより向上させることができる。

本発明の機器では、本体収納部内に連通する凹部を内包するように突出部を形成することもできる。
凹部内に流入する本体収納部内の流体によって突出部が冷却されることにより、突出部を隔壁と同等の温度に維持できる。その突出部により、下降気流をより多く生じさせて、対流を促進させることができる。
また、凹部内には、回路基板と機器本体とを接続する端子を収納することもできる。このように凹部が端子収納用の開口を兼ねることで、回路収納部の内部を占有する部材が減るので、回路収納部内を空気がスムーズに循環する。それにより、冷却効果を高めることができる。

本発明の機器では、ヒートシンクおよび突出部の少なくとも一方には、回路基板を隔壁に固定するための固定部が一体に形成されていることが好ましい。
それにより、回路収納部の内部を占める部材をより減らせる。その上、固定部がヒートシンクや突出部に熱的に結合されて熱容量が増すので、ヒートシンクや突出部の放熱性が向上する。さらに、固定部を通じた回路基板からの熱移動が期待できるので、素子の放熱性向上に寄与できる。

本発明の機器は、電動圧縮機とされるのが好ましい。その機器本体は、モータと、モータを介して駆動制御されるとともに、本体収納部内に吸入される冷媒を圧縮する圧縮機構と、を備えている。
本体収納部内に吸入される低温低圧の冷媒ガスにより、隔壁が冷却されて低温に維持される。その隔壁により冷却される低温空気との対流に基づいて、ヒートシンクおよび素子が放熱されるので、冷却効果を高めることができる。

本発明の機器によれば、回路収納部内の自然対流によって回路素子を効率的に冷却することができる。

第１実施形態に係る電動圧縮機の縦断面図である。 第１実施形態における冷却構造を模式的に示す図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。 （ａ）および（ｂ）共に、第１実施形態の変形例を示す図である。 （ａ）は、第２実施形態における冷却構造を模式的に示す平面図である。（ｂ）は第２実施形態の変形例を模式的に示す平面図である。 第３実施形態における冷却構造を模式的に示す図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。 第３実施形態の変形例における冷却構造を模式的に示す断面図である。 第４実施形態における冷却構造を模式的に示す図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線断面図である。 （ａ）は、第４実施形態の変形例における冷却構造を模式的に示す平面図である。

以下、添付図面に示す実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す電動圧縮機１は、車両に搭載される空気調和機を構成する。電動圧縮機１は、モータ１０と、モータ１０の出力により回転されるスクロール圧縮機構１１と、それらを収容するハウジング（本体収納部）１２と、モータ１０を駆動制御する回路部４０を収納するとともにハウジング１２に一体化される回路収納部３０とを備えている。
電動圧縮機１は、モータ１０により回転される回転軸１５を水平方向に向けて、車両に設置されている。

モータ１０は、ロータ１３およびステータ１４を備えている。ロータ１３の回転は、回転軸１５に出力される。なお、本実施形態ではモータ１０として交流誘導モータを採用しているが、それに限らず、例えば直流ブラシレスモータや、スイッチトリラクタンスモータなども採用できる。
スクロール圧縮機構１１は、ハウジング１２に固定される固定スクロール１６と、回転軸１５に固着された偏心ピン１８にブッシュ１９を介して設けられる旋回スクロール１７とを備えている。回転軸１５の回転に伴って旋回スクロール１７が固定スクロール１６に対して公転旋回運動される。

ハウジング１２は、モータ１０およびスクロール圧縮機構１１を包囲する略円筒状に、アルミニウム合金等でダイカストにより形成されている。ハウジング１２には、車両に設けられる図示しない支持体に締結される複数の固定部２４が形成されている。
モータ１０が位置するハウジング１２の一端側には、空気調和機の冷媒回路からハウジング１２内に冷媒を吸入するための吸入管２１が設けられている。ハウジング１２の一端側に設けられてハウジング１２内と回路収納部３０内とを隔てる隔壁３２と、ハウジング１２の他端側に設けられるカバー部材２２により、ハウジング１２の内部が封止されている。

吸入管２１からハウジング１２内に吸入される冷媒は、モータ１０の周辺、およびステータ１４に形成される図示しない通気路を通ってハウジング１２内全体に流通し、スクロール圧縮機構１１に吸入される。そして、スクロール圧縮機構１１により圧縮され、固定スクロール１６の端板とカバー部材２２との間に形成されるチャンバ内に吐出された冷媒は、カバー部材２２に設けられた吐出管２３から、冷媒回路に向けて吐出される。

回路部４０を構成する回路基板および回路素子を収納する回路収納部３０は、ハウジング１２の水平方向の一端側に位置する隔壁３２と、隔壁３２の外周縁から立ち上がる側壁３３とを備えてボックス状をなし、ハウジング１２に締結されることにより一体化されている。回路収納部３０も、アルミニウム合金等でダイカストにより形成されている。
隔壁３２は、回転軸１５に対して垂直に設けられている。電動圧縮機１が車両に設置されると、隔壁３２は鉛直方向に沿って起立する。この隔壁３２は、モータ１０に対向する面（裏面３２Ｂ）から突出する円環状の嵌合部３２１がシールリング３２２を介してハウジング１２の端部内周に嵌合されている。
隔壁３２は、嵌合部３２１の外周部に沿って概略で円形に形成されるが、その一部が嵌合部３２１よりも外周側に突出している。
また、隔壁３２の裏面３２Ｂ側の中央部には、回転軸１５の端部を支持する軸受３２３が設けられている。

そして、隔壁３２には、ハウジング１２内のモータ１０の端子に接続されるモータ用端子（ガラス端子）３８（図２（ａ））が挿入される端子収納開口３９が厚み方向に貫通して形成されている。モータ用端子３８は、ハウジング１２の内部を封止しながら、３つのリードピン３８１によりモータ１０の三相の端子に導通をとれるように構成されている。各リードピン３８１は、パワー基板４１の端子部に接続されている。リードピン３８１を包囲する胴部３８２は、隔壁３２の表面３２Ａから所定の高さで突出している。

隔壁３２の表面３２Ａ（回路部４０に対向する側の面）には、回路部４０に設けられた複数の半導体素子が熱伝導可能に接触されるヒートシンク３６と、回路部４０の回路基板を固定するための複数のボス３７とが形成されている。ボス３７には回路基板を貫通するボルトが締結される。ボス３７の数および位置は任意である。
側壁３３は、回路部４０を構成する複数の回路基板を収納可能な高さに形成されている。側壁３３には、回路部４０を覆う回路カバー３４がボルトで固定される。

回路部４０は、電力系の回路が実装されるパワー基板４１と、パワー基板４１の動作を制御する制御基板４２と、配線を担う図示しないバスバーとを備えている。その他、回路部４０は、パワー基板４１および制御基板４２の脇に配置されるキャパシタ、インダクタ等（図示せず）、およびバッテリに接続される電源端子（図示せず）なども備えている。
なお、回路部４０が、一つの回路基板だけ、あるいは３つ以上の回路基板を備えていてもよい。回路部４０の回路基板の構成は任意とされる。

パワー基板４１は、インバータ回路を構成する６個の電力用半導体スイッチング素子（以下、半導体素子）４３（図２）を備えている。このパワー基板４１は、隔壁３２と同様、略円筒状のハウジング１２に合わせて概略で円形の平板状に形成されている。制御基板４２も同様である。なお、パワー基板４１や制御基板４２は、必ずしもハウジング１２の形状に対応した形状とされていなくてもよく、矩形状に形成することもできる。
パワー基板４１の回路は、モータ１０に供給される駆動電流の波形を出力する回路を構成している。その回路が制御基板４２からの指令に基づいて半導体素子４３のオンオフを切替えることにより、電源端子を通じて供給される直流から三相交流が生成される。生成された三相交流は、モータ１０のコイルに供給される。

半導体素子４３は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor；ＩＧＢＴ）等とされていて、矩形状の素子本体４３Ａと、パワー基板４１に埋め込まれて素子本体４３Ａの直下に配置される銅の放熱部材４３Ｂ（図２（ｂ））とを有している。放熱部材４３Ｂは、基板に埋め込まれるいわゆる銅インレイであり、パワー基板４１の裏面側に僅かに突出している（図２（ｂ））。
インバータ回路は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の相毎に一対が設けられる合計６個の半導体素子４３を必要とし、それらの半導体素子４３は、２列で、三相に対応する３行に配列されている。半導体素子４３が配列されるパワー基板４１の領域４１０は、列の方向（パワー基板４１上で水平方向）の寸法よりも行の方向（鉛直方向）の寸法が長い矩形状に形成されている。

制御基板４２には、図示を省略するが、制御ＩＣ（Integrated Circuit）が設けられている。制御ＩＣは、検出されるハウジング１２内の冷媒圧力や温度、車両の室内温度、外気温度等に基づいてパワー基板４１に指令を送り、それによって適切なモータ１０の駆動波形を生成する。

以下、図２を参照し、半導体素子４３の冷却構造を構成するヒートシンク３６について説明する。なお、図２ではパワー基板４１を矩形状に模式的に示している。
ヒートシンク３６は、上述のように、鉛直方向に沿って起立する隔壁３２の表面３２Ａから水平方向に突出して形成されている。
隔壁３２のボス３７にパワー基板４１（二点鎖線で図示）の四隅を固定すると、パワー基板４１も鉛直方向に沿って起立する。このときヒートシンク３６は、６個の半導体素子４３が配列された領域４１０の全体と重なる。ヒートシンク３６は、パワー基板４１が固定されるボス３７の高さと同じだけ隔壁３２から突出しているので、半導体素子４３の各々の放熱部材４３Ｂが、ヒートシンク３６の表面に熱伝導可能に接触される。
制御基板４２も、ボス３７に固定されると鉛直方向に沿って起立し、パワー基板４１に対向する。

本実施形態のヒートシンク３６は、鉛直方向の長さが幅よりも長く形成されている。ヒートシンク３６の幅（図２（ａ）にＤで図示）は、半導体素子４３が配列される領域４１０の幅（列の方向の寸法）と同等以上とされ、ヒートシンク３６の長さは、領域４１０の長さと同等以上とされている。
ヒートシンク３６は、平面視で長円のブロック状に形成されており、ヒートシンク３６の側方に位置する一対の側面３６１および側面３６２と、側面３６１と側面３６２とをヒートシンク３６の下端で繋ぐ下面３６Ｌと、側面３６１と側面３６２とをヒートシンク３６の上端で繋ぐ上面３６Ｈとを有している。
下面３６Ｌは、それよりも下方に向けて円弧状に突出しており、円筒面とされている。上面３６Ｈは、より上方に向けて円弧状に突出し、円筒面とされている。これらの下面３６Ｌおよび上面３６Ｈは各々、ヒートシンク３６の幅中心に位置する先端部Ｔに向けてヒートシンク３６の幅Ｄが次第に狭くなるように形成されている。

さて、回路部４０により生成した駆動電流をモータ１０に供給すると、電動圧縮機１が起動され、吸入管２１を通じてハウジング１２内に吸入される冷媒がスクロール圧縮機構１１で圧縮される。電動圧縮機１の運転中、半導体素子４３はスイッチング制御されることで継続して発熱する。
素子本体４３Ａから発せられる熱は、放熱部材４３Ｂを介してヒートシンク３６に伝導されることで放熱される。

吸入冷媒が接触する隔壁３２からの熱伝導、あるいは隔壁３２からの輻射により低温とされるヒートシンク３６周辺の空気との熱交換により、ヒートシンク３６は放熱される。
ここで、ヒートシンク３６周辺の空気を低温に維持してヒートシンク３６の放熱を促進するのに、自然対流を活用している。
本実施形態ではパワー基板４１が鉛直方向に沿って起立しており、パワー基板４１に沿って自然対流が生じる。その自然対流に基づいて、パワー基板４１と隔壁３２との間においてヒートシンク３６の一方の側面３６１に沿って上昇する気流Ｆ１と、ヒートシンク３６の他方の側面３６２に沿って上昇する気流Ｆ２が形成される。また、パワー基板４１と制御基板４２との間にも、上昇する気流Ｆ３が形成される。
そして、パワー基板４１の周囲には、下降する気流が形成される。
気流Ｆ１〜Ｆ３と、下降する気流とによって回路収納部３０内の空気が循環することにより、ヒートシンク３６および半導体素子４３が放熱される。

ここで、熱せられた空気とその下側に隣接する冷たい空気との密度差に基づいて生じる自然対流は、それらが水平面に沿って共に存在する状態では生じない。仮に、ヒートシンク３６が側面３６１，３６２に直交する下辺および上辺を有する矩形状に形成されるとすれば、鉛直方向に沿った側面３６１，３６２では自然対流がスムーズに行われるが、下辺および上辺では高さの勾配がゼロであるために空気の滞留が生じる。そこでは、ヒートシンク３６と空気との間の熱伝達率が低下してしまう。
したがって、ヒートシンク３６に円弧状の下面３６Ｌおよび上面３６Ｈを形成することにより、ヒートシンク３６の上下両端に高さの勾配を付けている。そうすると、ヒートシンク３６の下面３６Ｌおよび上面３６Ｈでも自然対流が行われる。

それにより、ヒートシンク３６の上下端部で熱伝達率が低下するのを避け、気流Ｆ１，Ｆ２が流れるヒートシンク３６の全体に亘り自然対流による冷却効果を発揮させて、ヒートシンク３６周辺の空気を低温に維持することができる。そして、ヒートシンク３６周辺の低温空気にヒートシンク３６の熱を移行させながら半導体素子４３の熱をヒートシンク３６に効率良く放熱させることができる。
以上のように半導体素子４３が効率的に冷却されるので、半導体素子４３や他の回路素子をより高密度で配置することもできる。それによる回路収納部３０の小型化によって電動圧縮機１の小型化にも繋げることができる。

さらに、ヒートシンク３６において自然対流により熱伝達率が高い鉛直方向の区間を長く確保するため、半導体素子４３が配列される領域４１０を鉛直方向に長くとるとともに、それに対応してヒートシンク３６の鉛直方向の寸法を幅Ｄよりも長くしている。それにより、自然対流による冷却効果をより向上させることができる。

ヒートシンク３６の下端部および上端部の形状は、幅Ｄが次第に狭められて先端部Ｔに到達する限り、任意の形態とすることができる。
例えば、図３（ａ）に示すように、ヒートシンク３６の下端部３６３および上端部３６４をクサビ状とすることができる。下端部３６３および上端部３６４は各々、側面３６１に交差する平面と、側面３６２に交差する平面とによって形成され、先端部Ｔに向けて山形に突出している。
あるいは、図３（ｂ）に示すように、幅方向のいずれか一端側に位置する先端部Ｔに向けて幅が次第に狭まるように、下端部３６３および上端部３６４を形成することもできる。
以上で示した先端部Ｔは、互いに交差する２つの平面がなす角部を構成するが、その角は、平面的または曲面的に面取りされていてもよい。
ヒートシンク３６の上下端部共に、先端部Ｔに向けて幅が次第に狭められているのがより好ましいが、本発明は、下端部および上端部の一方だけが先端部Ｔに向けて次第に幅が狭められ、他方が側面３６１，３６２に交差する方向に沿って直線状に形成されている構成をも許容する。

モータ１０の種類により、半導体素子４３の数や配列は任意に構成できる。
ヒートシンク３６は、半導体素子４３に重ねられる任意の形状とすることができる。ヒートシンク３６の鉛直方向の寸法は、必ずしも幅より長くなくてもよく、本発明は、鉛直方向の寸法が幅よりも短いヒートシンクをも許容する。
また、本実施形態では半導体素子４３の素子本体４３Ａが放熱部材４３Ｂを介してヒートシンク３６に接触されているが、放熱部材４３Ｂが設けられていない半導体素子４３は、ヒートシンク３６に直接接触される。
なお、本実施形態ではスクロール圧縮機構１１を例示したが、ロータリ式などの他の種類の圧縮機構も採用することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態の圧縮機について説明する。
なお、以下の説明では、第１実施形態と相違する構成を中心に説明し、既に説明した構成と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
図４（ａ）に示すように、第２実施形態では２つのヒートシンク５１，５２が用いられている。ヒートシンク５１，５２は、大略、第１実施形態のヒートシンク３６を鉛直方向に沿って二等分して形成されている。それにより、ヒートシンク５１，５２は、半導体素子４３の放熱を１列ずつ受け持つ、ヒートシンク５１は、一方の列をなす半導体素子４３が配置される区画に対応し、ヒートシンク５２には、他方の列をなす半導体素子４３が配置される区画に対応する。

ヒートシンク５１，５２のいずれにも、上述のヒートシンク３６と同様に、下面３６Ｌおよび上面３６Ｈが形成されている。また、ヒートシンク５１，５２の間には間隔があいており、そこには、気流Ｆ１，Ｆ２と同様、鉛直方向に沿った気流Ｆ４が形成される。下面３６Ｌおよび上面３６Ｈの形成により、ヒートシンク５１，５２の各々の幅が次第に狭められていることで、ヒートシンク５１，５２の間の流路が拡幅されているため、その流路の下端側および上端側で空気がスムーズに出入りする。
上述した下面３６Ｌおよび上面３６Ｈによる作用により、ヒートシンク５１，５２の間の流路の全体に亘り自然対流が行われる。

本実施形態のように複数のヒートシンク５１，５２に分割することにより、周辺空気と接触するヒートシンクの伝熱面積増大によって放熱性が向上する。
しかも、分割の方向が鉛直方向であることにより、隣り合うヒートシンク５１，５２の間で対流がスムーズに行われるので、ヒートシンクの放熱性をより向上させることができる。
鉛直方向に沿って分割された個々のヒートシンク５１，５２は、一体のヒートシンク３６よりも幅Ｄが狭くなるので、縦横比が大となる。それにより、縦方向（鉛直方向）の区間の長さに対して熱伝達率が劣る区間を一体のヒートシンク３６よりも一層短く抑えることができる点でも、ヒートシンクの放熱性向上に寄与できる。
なお、ヒートシンク５１，５２の各々が受け持つ半導体素子４３の幅と同等にヒートシンク５１，５２の幅Ｄを狭くすれば、熱伝達率が劣る区間を最小限に抑えられる。

ヒートシンクは、半導体素子４３の配列構成に応じて適宜の形態に分割することができる。６個の半導体素子４３に個別に重なるように、隔壁３２上で鉛直方向および水平方向の双方に沿って分割された６個のヒートシンクを形成することもできる。下面３６Ｌあるいは上面３６Ｈは、ヒートシンクの全数に形成されていなくてもよく、１つ以上のヒートシンクに、下面３６Ｌまたは上面３６Ｈが形成される。例えば、上、中、下の３行に配置されるヒートシンクのうち、下の行に配置されるヒートシンクに下面３６Ｌが形成され、上の行に配置されるヒートシンクに上面３６Ｈが形成される。

本実施形態のヒートシンク５１，５２の各々の下端部および上端部についても、図３（ａ）に示すクサビ状や、図３（ｂ）に示す片勾配の形状を採用することができる。
なお、図４（ｂ）は、ヒートシンク５１，５２を平面視矩形状とした例を示している。ヒートシンク５１，５２の各々は、側面３６１，３６２に対して直交する下面３６５および上面３６６を有している。下面３６５および上面３６６は、隔壁３２上の水平方向に沿って直線状に形成されている。この構成によれば、隔壁３２およびパワー基板４１が鉛直方向に沿って起立するために側面３６１，３６２に沿って自然対流が行われて回路収納部３０内の空気が循環するのと、ヒートシンクの分割による放熱性向上により、半導体素子４３を効率良く冷却できる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図５に示すように、第３実施形態では、ヒートシンク５１，５２よりも上方に、隔壁３２から突出する突出部６１を設置している。
突出部６１は、図５（ａ）に示すように、隔壁３２の表面３２Ａ上で水平方向に延在している。突出部６１の水平方向の寸法は、概ね、ヒートシンク５１の先端部Ｔからヒートシンク５２の先端部Ｔまでとされている。
突出部６１の高さは、本実施形態ではパワー基板４１が固定されるボス３７と同等の高さとされている。
突出部６１は、図５（ｂ）に示すように、隔壁３２の裏面３２Ｂから掘り込まれた形態とされる凹部６１０を内包している。ハウジング１２内に連通する凹部６１０に流入する吸入冷媒により、突出部６１は隔壁３２と同等に低温に維持される。

本実施形態によれば、上昇気流に突出部６１が対向するため、突出部６１により上昇気流が冷却されて下降に転じる。このように下降する気流（Ｆｄ）を促進すると、回路収納部３０内の空気の循環が促進される。
その上、突出部６１がその内部空間である凹部６１０内に取り込まれる吸入冷媒によって冷却されるので、下降気流をより多く生じさせて、空気の循環をより促進させることができる。
以上により、ヒートシンク５１，５２および半導体素子４３の放熱性をより一層向上させることができる。
なお、突出部６１と同様に、ヒートシンク５１，５２を隔壁３２の裏面３２Ｂから掘り込まれた形態とすることもできる。それにより、ヒートシンク５１，５２がハウジング１２内の吸入冷媒によって冷却されるので、半導体素子４３をより効率的に冷却できる。

中空の突出部６１に代えて、図６に示す中実の突出部６２を隔壁３２に形成することもできる。ここでは、薄い板状に形成される２つの突出部６２が鉛直方向に並んでいる。これらの突出部６２に上昇気流が接触すると、冷却されて下降する。突出部６２は、隔壁３２からの熱伝導、および自身の放熱により低温に維持される。
上述の突出部６１および突出部６２の高さは任意であり、パワー基板４１を超える位置までそれらが突出していてもよい。また、突出部６１および突出部６２の水平方向の寸法や鉛直方向の寸法も任意に決められる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、回路収納部３０の内部に設けられる部材の配置を工夫している。
図７に示す構成では、上述した突出部６１の凹部６１０に、モータ用端子３８を収納している。モータ用端子３８のリードピン３８１は突出部６１の上面を貫通する孔から取り出されている。
この凹部６１０が端子収納開口３９を兼ねることで、回路収納部３０の内部を占有する部材が減るので、回路収納部３０内を気流がスムーズに循環する。それにより、冷却効果を高めることができる。

さらに、図８に示す構成では、パワー基板４１を固定するためのボス３７（固定部）の配置を工夫している。それには二案あり、まず、ヒートシンク５１，５２の上端部および下端部にボス部３７´（雌ねじ部）を一体に形成している。次に、ボス３７を突出部６１に隣接させて、それらを一体に形成している。
なお、ボス３７およびボス部３７´の一方のみを設けることもできる。
上記のようにヒートシンク５１，５２または突出部６１にボス３７およびボス部３７´が一体化されることにより、回路収納部３０の内部を占める部材をより減らせる。その上、ボス３７やボス部３７´がヒートシンク５１，５２や突出部６１に熱的に結合されて熱容量が増すので、ヒートシンク５１，５２や突出部６１の放熱性が向上する。さらに、ボス３７およびボス部３７´を通じてパワー基板４１からの熱移動が期待できるので、半導体素子４３の放熱性向上に寄与できる。

上記の各実施形態では、冷媒を圧縮する電動圧縮機を示したが、その他、空気を圧縮する電動圧縮機、電動ポンプなどの種々の機器に本発明を広く適用することができる。
本発明の主旨を逸脱しない限り、上記で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１ 電動圧縮機
１０ モータ
１１ スクロール圧縮機構
１２ ハウジング
１３ ロータ
１４ ステータ
１５ 回転軸
１６ 固定スクロール
１７ 旋回スクロール
１８ 偏心ピン
１９ ブッシュ
２１ 吸入管
２２ カバー部材
２３ 吐出管
３０ 回路収納部
３２ 隔壁
３２Ａ 表面
３２Ｂ 裏面
３３ 側壁
３４ 回路カバー
３６ ヒートシンク
３６Ｈ 上面
３６Ｌ 下面
３７ ボス
３８ モータ用端子
３９ 端子収納開口
４０ 回路部
４１ パワー基板
４２ 制御基板
４３ 半導体素子
４３Ａ 素子本体
４３Ｂ 放熱部材
５１，５２ ヒートシンク
６１，６２ 突出部
３６１，３６２ 側面
３６３ 下端部
３６４ 上端部
４１０ 領域
６１０ 凹部
Ｆ１〜Ｆ４ 気流
Ｄ 幅
Ｔ 先端部

Claims (8)

1. 機器本体と、
   機器本体を収納する本体収納部と、
   前記機器本体を駆動制御する回路基板を含む回路部と、
   前記回路部を収納するとともに前記本体収納部に一体化される回路収納部と、を備え、
   鉛直方向または略鉛直方向に沿って起立して前記本体収納部内と前記回路収納部内とを隔てる隔壁の前記回路部側には、前記隔壁に対向する前記回路基板の素子に接触されるヒートシンクが形成され、
   前記ヒートシンクの上端部および下端部の少なくとも一方は、幅が次第に狭められながら先端部まで到達する、
   ことを特徴とする機器。
2. 前記ヒートシンクは、鉛直方向の寸法が、鉛直方向に交差する方向の寸法よりも長い、
   請求項１に記載の機器。
3. 前記素子は、前記回路基板上で複数が少なくとも水平方向に配列され、
   前記素子が配列される領域が鉛直方向に沿って区切られた区画毎に、前記ヒートシンクが設けられている、
   請求項１または２に記載の機器。
4. 前記隔壁には、前記ヒートシンクよりも上方で前記回路部側に突出する突出部が形成されている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の機器。
5. 前記突出部は、前記本体収納部内に連通する凹部を内包する、
   請求項４に記載の機器。
6. 前記凹部内には、前記回路基板と前記機器本体とを接続する端子が収納されている、
   請求項５に記載の機器。
7. 前記ヒートシンクおよび前記突出部の少なくとも一方には、前記回路基板を前記隔壁に固定するための固定部が一体に形成されている、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の機器。
8. 前記機器本体は、
   モータと、
   前記モータを介して駆動制御されるとともに、前記本体収納部内に吸入される冷媒を圧縮する圧縮機構と、を備える、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の機器。

Images