JP3598995B2 - 電子制御ユニットの筐体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両の制御に使用される電子制御装置などを収容した電子制御ユニットの筐体構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の制御を行うために、マイクロコンピュータなどからなる電子制御装置（ＥＣＵ）が使用されている。この電子制御装置は、通常、電子部品を保護する硬質の筐体（容器）内に収容され、箱状の電子制御ユニットとして車室内に配置されている。
【０００３】
また、近年では、前記電子制御ユニットに防水機能を付加し、車室外、例えばエンジンルーム内に配置する方式が採用されつつある。
この防水機能を付与する場合には、電子制御ユニット内の空気の熱膨張あるいは収縮による悪影響を回避するために、筐体に呼吸穴（通気穴）を設けて、電子制御ユニットを半密閉状にする等の工夫がなされている。
【０００４】
例えば特開２０００−１１４７３３号公報には、電子制御ユニットの筐体に複数の呼吸穴を設け、その呼吸穴の内側に撥水フィルタ（呼吸フィルタ）を配置したものが開示されている。また、例えば特開平８−１２５３６４号公報には、呼吸フィルタを使用せずに、筐体に設けた多数の開口を筐体の内側から覆うように、有底筒体を取り付けたものが開示されている。
【０００５】
このうち、上述した呼吸フィルタを用いる技術としては、例えば図７に示す様に、ケースＰ１とカバーＰ２との隙間やケースＰ１とコネクタＰ３との隙間を、シール部材Ｐ４で密閉するとともに、ケースＰ１内の空気が出入りできる様に、呼吸穴Ｐ５を設け、この呼吸穴Ｐ５からの水やほこりの侵入を防ぐために、呼吸穴Ｐ５を覆う様に呼吸フィルタＰ６を配置するものがある。この場合には、ケースＰ１の上面に一体に形成されたフィルタ取付用ボスＰ７に、インナーパイプＰ９を介して呼吸フィルタＰ６を取り付けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記呼吸フィルタＰ６を用いる技術の場合には、電子制御ユニット内の温度が上がったり下がったりするにつれて空気が膨張・収縮した際に、空気の通り道の機能だけに着目しているので、必ずしも十分ではないという問題があった。
【０００７】
つまり、従来では、呼吸フィルタＰ６を取り付ける位置は、例えばケースＰ１においてフィルタ取付用ボスＰ７を形成し易い場所など任意に設定されていただけであるので、特に電子制御ユニット内にパワートランジスタの様な高発熱素子Ｐ８がある場合には、ケースＰ１内の温度が過度に上昇することがあった。
【０００８】
しかも、ケースＰ１内で発熱すると、周囲が壁面等で囲まれた空間であるので、筐体内部に熱がこもり易く、温度が上がり過ぎた場合には、マイコン等の電子部品に悪影響を及ぼす恐れがあった。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品を収容する筐体内の温度が過度に上昇することを防止できる電子制御ユニットの筐体構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、発熱素子（例えばパワートランジスタなどの高発熱素子）を含む電子部品を収容した電子制御ユニットの筐体構造に関するものであり、特に本発明では、発熱素子の上方の筐体の一部を、発熱素子側に凹ませて、発熱素子に近づけた凹部を設けるとともに、凹部の上面側に、筐体の内外を連通する呼吸穴を有し上面から突出するフィルタ取付用ボスと、通気性及び防水性を有し呼吸穴を覆うフィルタ（例えば呼吸フィルタ）と、フィルタをボスを覆うことで保護するキャップと、を備えた呼吸部を設けている。
【００１０】
つまり、本発明では、発熱素子の近傍にフィルタや呼吸穴を配置しているので、発熱素子の温度が上昇して、その周囲の空気の温度が高くなった場合でも、加熱された空気をフィルタや呼吸穴を介して速やかに筐体外に外出することができる。
【００１１】
それにより、筐体内の温度が過度に高くなることがないので、筐体内に収容されたマイクロコンピュータ等の電子部品が熱により損傷することがない。
また、筐体内にて加熱された空気を速やかに筐体外に排出できるので、常に筐体内外の温度差が小さく、よって、筐体内にて結露が発生し難い。そのため、結露による水分によって、各種の電子部品が故障することを防止できる。
【００１２】
また、通常、発熱素子の温度が上昇して周囲の空気の温度が高くなった場合には、その空気は上昇してゆくが、本発明では、発熱素子の上方にフィルタ等が配置されているので、高温の空気はそのフィルタ等を介して、速やかに筐体外に排出される。従って、筐体内の温度上昇を抑制する効果に優れている。
更に、本発明では、筐体を凹ませることにより、呼吸穴（従ってフィルタも）を発熱素子側に近づけて配置することができるので、凹ませない場合と比べて、発熱素子と呼吸穴やフィルタまでの距離が短くなる。これにより、筐体内の高温の空気を速やかに筐体外に排出することができる。
【００１３】
（２）請求項２の発明では、筐体のうち、発熱素子の上方の呼吸部を設ける部分を凹ませて凹部としている。
この発熱素子の上方としては、発熱素子を上方に投影した領域（即ち真上）を採用できる。この場合には、発熱素子の真上にフィルタが配置されているので、加熱された空気は速やかに筐体外に排出され、筐体内の温度上昇を抑制する効果は一層大きなものとなる。
【００１４】
また、発熱素子の上方としては、その発熱素子を上方に投影した領域よりも広めの領域、例えば投影領域を囲む周囲１ｃｍの幅に対応する領域を採用できる。この場合でも、筐体内の温度上昇を抑制する十分な効果が得られる。
【００１６】
（３）請求項３の発明では、筐体の外側に、呼吸穴を覆うフィルタを配置している。
本発明は、フィルタを配置する位置を例示している。フィルタを筐体外に配置する場合には、フィルタを取り付ける作業を容易に行うことができる。
【００１８】
（４）請求項４の発明では、電子制御ユニットは、（例えば車両の制御を行う）マイクロコンピュータを含む電子制御装置を筐体に収容したものである。
本発明は、電子制御ユニットの構成を例示したものである。従って、この様な（防水性を付与された）半密閉状の電子制御ユニットは、エンジンルーム内に配置することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子制御ユニットの筐体構造の好適な実施の形態を、例（実施例）を挙げて図面に基づいて詳細に説明する。
ここでは、電子制御ユニットの筐体構造として、車両の各種の制御を行うマイクロコンピュータを含む電子制御装置を筐体に収容した電子制御ユニットの筐体構造について説明する。
（参考例）
ａ）まず、本実施例のベースとなる参考例の電子制御ユニットの構成について説明する。尚、図１（ａ）は電子制御ユニットの外観を示し、図１（ｂ）は電子制御ユニットを破断して示し、図２は電子制御ユニットの一部を拡大して示している。
【００２０】
図１に示す様に、電子制御ユニット１は、各種の電子部品を略直方体の金属製の筐体３に収容したものであり、この筐体３は、その一主面側（図１（ｂ）の下方）が開放されたケース５と、ケース５の開口側を覆うカバー７とから構成されている。
【００２１】
前記筐体３内には、高発熱素子であるパワートランジスタ９やマイクロコンピュータ（図示せず）等の電子部品が搭載されたプリント基板１１が収容されており、筐体３の一側面側にはコネクタ１３が取り付けられている。
尚、前記ケース５とカバー７とは、ケース５の開口側の端部の外周に塗布された接着剤１０により接合され、カバー７は、その四隅にてネジ（図示せず）によって強固にケース５に固定されている。
【００２２】
また、本参考例では、ケース５の上面側に、電子制御ユニット１の内部と外部との通気（従って筐体３の内と外との通気）を行うために、略円筒形状の呼吸部１５が設けられている。
この呼吸部１５は、図２に示す様に、（ケース５と一体に形成されて）ケース５の上面から上方に突出するフィルタ取付用ボス１７と、フィルタ取付用ボス１７に外嵌するインナーパイプ１９と、インナーパイプ１９の開口端を覆う通気性及び防水性を有する撥水フィルタ（呼吸フィルタ）２１と、呼吸フィルタ２１を覆ってインナーパイプ１９に外嵌するフィルタ保護キャップ２３とから構成されている。
【００２３】
前記フィルタ取付用ボス１７には、その軸中心を貫く様に、筐体３の内と外とを連通する呼吸穴２５が設けられており、前記呼吸フィルタ２１によって、呼吸穴２５の上方の通気路が覆われている。また、フィルタ保護キャップ２３の側面内側には、通気が可能な通気溝２７が形成されている。
【００２４】
これにより、筐体３の内と外とは、呼吸穴２５、呼吸フィルタ２１、及び通気溝２７を介して、通気が可能な状態となっている。
本参考例では、パワートランジスタ９によって加熱された空気の排出が容易な様に、パワートランジスタ９の真上に、前記呼吸穴２５や呼吸フィルタ２１が位置するように構成されている。
【００２５】
ｂ）次に、本参考例による作用効果について説明する。
上述した様に、本参考例では、高発熱素子であるパワートランジスタ９の真上に呼吸穴２５や呼吸フィルタ２１が配置されているので、パワートランジスタ９近傍の加熱された空気は上昇して、図２に矢印に示す様に、呼吸穴２５から、呼吸フィルタ２１及び通気溝２７を介して、筐体３外部に速やかに排出される。
【００２６】
また、パワートランジスタ９などの高発熱素子の発熱により、筐体３内の温度が上昇して筐体３内の空気が膨張し、それによって一時的に筐体３内の圧力が増加するが、その場合にも、呼吸フィルタ２１を介して、加熱された空気が速やかに筐体３外に排出される。つまり、温度上昇による圧力差を利用して、熱気を外部に押し出すことができる。
【００２７】
これにより、筐体３内の温度は過度に上昇することがないので、筐体３内に配置されたマイクロコンピュータなどの電子部品が熱による損傷を受けることがない。
また、本参考例では、加熱された空気が効率よく排出されて冷却性が高いので、筐体３の内部と外部との温度差が小さく、よって、筐体３内の結露の心配も少ないという利点がある。
【００２８】
ｃ）次に、本参考例の筐体構造を用いた場合の実験結果を、図３に示す。この図３は、筐体３内の高発熱素子が瞬間的に発熱した場合の筐体３内の温度変化を示したものである。
図３に示す様に、本参考例の筐体構造を有する電子制御ユニット１の場合（同図の実線で示す）は、筐体３内の温度のピークが低く、温度上昇の程度も低いので、好ましいことが分かる。
【００２９】
それに対して、前記図７に示す従来の構造の電子制御ユニットの場合（図３の破線で示す）では、筐体内の温度のピークが高く、温度上昇の程度も高いので、本参考例に比べて好ましくないことが分かる。
尚、本参考例では、パワートランジスタ９の真上（図１（ａ）の破線で示す範囲内：投影領域）に、呼吸部１５（従って呼吸穴２５や呼吸フィルタ２１）を配置しているが、前記投影範囲外を例えば１ｃｍの幅で囲むより広い領域内（二点鎖線の範囲内）に、呼吸穴２５や呼吸フィルタ２１を配置しても、大きな効果が得られる。
【００３０】
（実施例）
次に、本実施例について説明するが、前記参考例と同様な箇所の説明は省略
する。
本実施例の電子制御ユニットの筐体構造を、図４に示す。尚、図４（ａ）は筐体の外観を示し、図４（ｂ）はその断面を示している。
【００３１】
図４に示す様に、本実施例では、筐体３１を構成するケース３３の上面側に凹部３５が設けられており、この凹部３５に呼吸部３７が構成されている。
つまり、凹部３５の底部３９を構成するケース３３の上面に、呼吸穴４１を有するフィルタ取付用ボス４３が設けられ、このフィルタ取付用ボス４３に呼吸フィルタ４５で覆われたインナーパイプ４７が外嵌し、インナーパイプ４７にフィルタ保護キャップ４９が外嵌している。
【００３２】
特に、本実施例では、高発熱素子であるパワートランジスタ５１の真上に、呼吸穴４１や呼吸フィルタ４５等を有する呼吸部３７を配置するとともに、（ケース３３の）呼吸部３７を設ける部分を凹ませて凹部３５としているので、前記実施例１と比べて、呼吸部３７（従って呼吸穴４１や呼吸フィルタ４５等）をパワートランジスタ５１に近づけることができる。
【００３３】
これによって、本実施例では、パワートランジスタ５１の温度が高くなった場合でも、加熱された空気を速やかに筐体３１の外部に排出することができる。
つまり、呼吸フィルタ４５等の位置を（実施例１より）下げて、熱源であるパワートランジスタ５１に近づけることにより、呼吸フィルタ４５の外側の冷たい空気までの距離を短くして、筐体３１内の対流（熱交換）を促進し、一層効率良く筐体３１内を冷却することができる。
【００３９】
尚、本発明は前記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、種々の態様で実施できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の電子制御ユニットを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその一部を（ａ）のＡ−Ａにて破断して示す断面図である。
【図２】参考例の電子制御ユニットの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】参考例の電子制御ユニットの効果を示す説明図である。
【図４】実施例の電子制御ユニットを示し、（ａ）はその平面の一部を示す平面図、（ｂ）はその一部を（ａ）のＢ−Ｂにて破断して示す断面図である。
【図５】 従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１…電子制御ユニット
３、３１…筐体
５、３３…ケース
９、５１…パワートランジスタ
１５、３７…呼吸部
２１、４５呼吸フィルタ
２５、４１…呼吸穴
３５…凹部

Claims (4)

1. 発熱素子を含む電子部品を収容した電子制御ユニットの筐体構造において、
   前記発熱素子の上方の前記筐体の一部を、前記発熱素子側に凹ませて、前記発熱素子に近づけた凹部を設けるとともに、
   前記凹部の上面側に、前記筐体の内外を連通する呼吸穴を有し前記上面から突出するフィルタ取付用ボスと、通気性及び防水性を有し前記呼吸穴を覆うフィルタと、前記フィルタを前記ボスを覆うことで保護するキャップと、を備えた呼吸部を設けたことを特徴とする電子制御ユニットの筐体構造。
2. 前記筐体のうち、前記発熱素子の上方の前記呼吸部を設ける部分を凹ませて凹部としたことを特徴とする前記請求項１に記載の電子制御ユニットの筐体構造。
3. 前記筐体の外側に、前記呼吸穴を覆う前記フィルタを配置したことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の電子制御ユニットの筐体構造。
4. 前記電子制御ユニットは、マイクロコンピュータを含む電子制御装置を筐体に収容したものであることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載の電子制御ユニットの筐体構造。

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