JP6071830B2

JP6071830B2 - 筺体

Info

Publication number: JP6071830B2
Application number: JP2013198442A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015065307A

Description

本発明は、筺体に関し、特に、内部に電子部品を収納した筺体に関する。

内部に電子部品を収納した筺体として、電子部品が実装された基板を収納し、基板全体を密閉した筺体がある。電子部品は発熱するので、筺体の外部に放熱するために放熱フィンを設けた構成の筺体が知られている（特許文献１参照）。
しかし、放熱フィンを設けることにより筺体外形が大きくなる。基板に実装される電子部品の集積度が高くなると共に、小型化が求められており、電子部品が発生する熱を、さらに効果的に放出する筺体が求められている。

特開２００５−３４０６９８号公報

上記背景より、本発明は、内部に収納した電子部品が発生する熱を、効率よく外部に放出する筺体を実現することを目的とする。

本発明は、内部に空間部を有し、空間部に電子部品を収容する略直方体の筺体であって、使用される状態で重力方向と逆方向となる方向を上とした場合、筺体を形成する上面は第１外壁部と第１内壁部とで形成され、第１外壁部と第１内壁部との間に、上下方向に対して垂直に広がる空間をなすように第１中空部を形成し、空間部と第１中空部とを連結する第１連結部を有するよう構成されている。

本発明の一の態様によると、筺体は、第１中空部の両端部に第１連結部を有する。
本発明の他の態様によると、直方体の少なくとも１つの側面は第２外壁部と第２内壁部とを有し、第２外壁部と第２内壁部との間に、上下方向に広がり、第１中空部と連結される第２中空部を設け、第２中空部と空間部とを連結する第２連結部をさらに有する。

本発明の他の態様によると、第１外壁部と第１内壁部とを有する上面、及び、第２外壁部と第２内壁部とを有する側面の、少なくともいずれか一方は、第１外壁部と第１内壁部と第２外壁部と第２内壁部のいずれも有しない、筺体を形成する他の一面と、略同一の厚さである。
本発明の他の態様によると、第１外壁部は第１内壁部よりも厚さが薄い、及び、第２外壁部は第２内壁部よりも厚さが薄い、の少なくともいずれか一方である。

本発明の他の態様によると、筺体は、第１ケースと、使用される状態で外気との接触面積が第１ケースより小さい第２ケースと、を備え、第１中空部は第１ケースに形成される。
本発明の他の態様によると、筺体を形成する上面は傾斜を有し、第１中空部は傾斜に沿って形成される。

本発明の第１実施形態に係る筺体の概略斜視図である。本発明の第１実施形態に係る筺体内部の概略図である。本発明の第１実施形態に係る筺体の中空部を説明する概略図である。本発明の第１実施形態に係る筺体の中空部を説明する側面概略図である。本発明の第１実施形態に係る筺体を内部から上方を見た概略図である。本発明の第２実施形態に係る筺体の中空部を説明する概略図である。本発明の第３実施形態に係る筺体の中空部を説明する概略図である。本発明の第４実施形態に係る筺体の中空部を説明する側面概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
以下に示す各実施形態に係る筺体は、内部に車両用電子制御装置を備えるものとして説明するが、車両用に限るものではない。また、内部に収納するのは電子制御装置に限らず、発熱する電子部品があればよい。

≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る筺体の概略斜視図である。
筺体１０は略直方体の形状である。筺体１０の大きさは、例えば長辺１５ｃｍ、短辺１０ｃｍ、高さ４ｃｍ程度である。

本実施形態で筺体１０は、図１の矢印Ｄ１で示す向きを上として、矢印Ｄ２で示す向きで車両へ装着される。矢印Ｄ１で示す向きは、重力方向とは逆の向きである。
以下、図１の矢印Ｄ１で示す向きを上として上下方向を規定して説明する。また、上下方向に対して垂直の方向を水平方向と規定して説明する。また、矢印Ｄ２で示す方向から見た場合で左右を規定して説明する。

このように筺体１０は、車両で使用される状態では矢印Ｄ１で示す向きを上として使用される。略直方体の筺体１０の短辺が水平方向の内の幅方向となり、筺体１０の高さが水平方向の内の奥行き方向となる。矢印Ｄ３は筺体１０を側面方向から見る向きである。
筺体１０の外面に、コネクタ２０が露出している。コネクタ２０には、筺体１０外に存在する他の電子装置と電子制御装置との、電気的な接続のための複数の端子が備えられている。

図２は、本発明の第１実施形態に係る筺体内部の概略図である。図２は図１で矢印Ｄ２の方向からの図である。筺体１０の内部空間に電子部品を搭載した電子制御装置の基板３０を収納している。基板３０にはコネクタ２０が装着されている。

次に、筺体１０について説明する。
図３は、本発明の第１実施形態に係る筺体の中空部を説明する概略図である。図３は、図１で矢印Ｄ２の方向からの仮想図である。矢印Ｄ１の方向が上である。

筺体１０は箱状に構成されており、内部に基板３０を収納するための空間部である内部空間１００を備える。筺体１０を形成する上面は外壁部１１０と内壁部１２０とで形成される。外壁部１１０と内壁部１２０との間には、上下方向に対して垂直に広がる空間をなすように中空部１３０を有する。また筺体１０は、中空部１３０と、内部空間１００とを連結するための連結部１４０を有する。
中空部１３０は、筺体１０の上面を放熱面としてできるだけ利用するために、上下方向に対して垂直に広がる筺体１０の幅方向において、内部空間１００の幅より長く構成される。

筺体１０は厚みを有するが、中空部１３０を設けた上面の外壁部１１０の厚みＴ１は、中空部１３０を設けていない下面などの厚みＴ２、Ｔ３より薄く構成される。たとえば厚みＴ１が１．５ｍｍ、厚みＴ２、Ｔ３が５ｍｍ程度である。これにより、中空部１３０を備える上面からの放熱性が、中空部がない他の面からの放熱性に比べて向上する。また、中空部１３０と内部空間１００との間の内壁部１２０の厚みＴ４は２．５ｍｍ程度である。中空部１３０の上下方向の長さＬ１は１ｍｍ程度である。

上面の厚みＴ５は、外壁部１１０の厚みＴ１と、内壁部１２０の厚みＴ４と、中空部１３０の上下方向の長さＬ１との合計の５ｍｍとなり、外壁部や内壁部がない他の筺体面の厚みと同じとなる。筺体１０の上面の厚みＴ５を、外壁部や内壁部がない他の面の厚みＴ２、Ｔ３と略同一とすることにより、強度を保ちつつ、放熱性を向上させることができる。
また、外壁部１１０の厚みＴ１を内壁部１２０の厚みＴ４より薄くすることで、放熱性を向上させることができる。

以上のように、外壁部１１０と内壁部１２０とで一面を構成することで、筺体１０の外部と接する筺体１０の厚さを薄くすることができる。これにより内部空間１００の熱を効率的に放熱することができる。

図４は、本発明の第１実施形態に係る筺体の中空部を説明する側面概略図である。図４は図１で筺体１０の上下方向の断面で、矢印Ｄ３の方向からの図である。

筺体１０は第１ケース１５０と、第２ケース１６０とで構成される。
第２ケース１６０は筺体１０が装着される車両の装着部側であり、第１ケース１５０が主に外気と接触する側である。筺体１０が車両に装着された状態で見ると、第２ケース１６０が内側で、第１ケース１５０が外側という関係になる。第２ケース１６０に基板３０が固定され、コネクタ２０は第２ケース１６０から筺体１０の外へ露出する。

第１ケース１５０は、基板３０に実装された発熱する電子部品を覆うように構成される。そのため、筺体１０の側面に沿う高さ方向では第１ケース１５０は第２ケースより高い大きさに構成される。また、第２ケース１６０は、一面が車両に装着される側となり、使用される状態で外気との接触面積が第１ケース１５０より小さい。

発熱する電子部品を覆う内部空間１００は、第１ケース１５０の内部で主に構成される。中空部１３０は第１ケース１５０に設けられている。これにより、内部空間１００が広く、使用される状態で外気との接触面積が大きい第１ケース１５０から、効率的に熱を筺体１０の外へ放出することができる。第２ケース１６０に中空部を設けないことにより筺体１０全体として機械的強度を確保する。

なお、第２ケース１６０にさらに中空部を設けると、中空部全体の容積が増えるので、放熱効果がさらに増す。第２ケース１６０に第１ケース１５０と同様に中空部を設けてもよい。

図５は、本発明の第１実施形態に係る筺体を内部から上方を見た概略図である。
図５において斜線でハッチングされた部分が中空部１３０である。中空部１３０の中央に内部空間１００と空気を導通させるための連結部１４０がある。中空部１３０は筺体１０の上部全体に広がっている。

連結部１４０の大きさや形状は任意であるが、狭すぎると内部空間１００から中空部１３０への空気の導通が悪くなり、逆に広すぎると中空部１３０を内部空間１００と別途に設ける意味がない上に、筺体１０の強度が低下するので、適当な大きさが望ましい。
水平方向の断面積においては、中空部１３０は直下の内部空間１００よりも広く構成する。これにより、筺体１０上部からの放熱効果を増大させる。

筺体１０は、例としてアルミニウムを使用し、アルミニウム鋼板を組み合わせて製造されるが、これに限定されるものではない。筺体１０はダイキャストで製造してもよい。筺体１０の材料は他の金属であってもよいし、熱伝導性のよい樹脂など他の材質であってもよい。

本実施形態でアルミニウムを使用するのは、軽量であること、熱伝導性が他の金属より良いこと、耐食性に優れていること、加工性が良いこと、電気伝導性がよいので内蔵する電子制御回路のグランド電位と接続すれば同電位となりシールド性が良いこと、という理由による。
また、鋼板で製造するのはプレス加工により簡易に製造できるからである。

次に筺体１０の内部の熱伝導を説明する。
基板３０に装着された電子部品が放出する熱は周囲の空気の温度を上昇させる。温度が高い空気は温度が低い空気と比較して軽いので内部空間１００を上昇し、連結部１４０を通って中空部１３０に達する。このように中空部１３０には温度が高い空気が集められる。
中空部１３０を設け、内部空間１００と分離することにより、集めた熱い空気が振動などで内部空間１００内を循環または分散してしまうことが低減される。

温度が高い空気の熱は、中空部１３０から外壁部１１０を伝導して筺体１０の外部の空気へ伝導される。外壁部１１０の厚みは、筺体１０の下面など他の部分での厚みより薄く構成されているので、熱が効率よく、速く外気へ伝導する。
また中空部１３０は、上下方向に対して垂直に広がる空間、すなわち筺体の水平方向に広がる空間であるので、温度が高い空気を蓄積する容量が十分に確保される。中空部１３０の広さは、外壁部１１０の厚みの薄さとの相乗効果で、さらに熱が効率よく、速く外気へ伝導することに寄与する。

放熱により温度が低下した中空部１３０の空気は、連結部１４０から上昇してくる温度が高い空気より温度が低くなれば、下降するので、上昇してきた空気と入れ替わる。その結果、中空部１３０には内部空間１００で温度の最も高い空気が集められる。

このように、筺体１０内部で発生した熱が効率よく筺体１０の外へ放出される結果、筺体１０は従来よりも小型でありながら目的の温度内に内部空間１００の温度上昇を抑えることができる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態に係る筺体について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る筺体の中空部を説明する概略図である。なお、図３に示す第１の実施形態に係る筺体１０と同じ構成要素については、図３と同じ符号を用いるものとする。また、図３と同じ符号を用いた構成要素については、上述した図３についての説明を援用するものとする。

第２実施形態では、筺体２００の上部に中空部２１０を設け、連結部２２０、２２１を中空部２１０の幅方向の両端部に設ける。
連結部２２０、２２１は中空部２１０に対する空気の入口と出口として機能する。たとえば、温度が高い空気が連結部２２１より連結部２２０に近い内部空間１００から上昇してきた場合、連結部２２０から温度が高い空気が中空部２１０に流入し、中空部２１０から熱伝導により冷却された空気が連結部２２１から内部空間１００へ流出する。

連結部２２０、２２１が中空部２１０の両端部に位置することにより、中空部２１０への温度が高い空気が、効率的に集められる。また、連結部２２０、２２１を中空部２１０の２か所に設けることにより、空気の流れができるので、中空部２１０で蓄積される空気が効率的に循環される。その結果、筺体２００内部で発生した熱を効率よく筺体２００の外へ放出することができる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３の実施形態に係る筺体について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る筺体の中空部を説明する概略図である。なお、図３に示す第１の実施形態に係る筺体１０と同じ構成要素については、図３と同じ符号を用いるものとする。また、図３と同じ符号を用いた構成要素については、上述した図３についての説明を援用するものとする。

第３実施形態では、筺体３００の左右に位置する側面の一部は、外壁部３１０と内壁部３２０とを有する。外壁部３１０と内壁部３２０との間に、上下方向に広がり、中空部１３０と連結される中空部３３０、３３１が形成される。また、中空部３３０、３３１と内部空間１００とを連結する連結部３４０、３４１を形成する。

筺体３００の外壁部３１０、内壁部３２０の厚みや中空部３３０、３３１の幅方向の長さは、第１実施形態と同様とする。すなわち外壁部３１０の厚みは１．５ｍｍ、内壁部３２０の厚みは２．５ｍｍ程度とする。中空部３３０、３３１の幅方向の長さは１ｍｍ程度とする。
これにより、外壁部３１０、内壁部３２０を備える側面の厚みは、外壁部、内壁部を有しない他の面と同一の厚みとなる。

第３実施形態では、温度の高い空気が集められる部分が、中空部１３０だけではなく、中空部３３０、３３１も加わるで、容積が増え、蓄積できる空気の量が増大する。また、外壁部３１０の厚みが、外壁部、内壁部を有しない他の面より薄いので、放熱効果が上がる。

さらに、筺体３００の左右に位置する中空部３３０、３３１から、内部空間１００へ連結部３４０、３４１で連結され、連結部３４０、３４１は連結部１４０より下に位置するので、中空部１３０、３３０、３３１で冷却された空気は連結部３４０、３４１を通過してスムーズに内部空間１００へ戻る。

すなわち、内部空間１００を上昇してきた温度の高い空気は、最も上に位置する連結部１４０から中空部１３０へ流入し、熱が放出され冷却されるとともに中空部３３０、３３１へ広がり、中空部３３０、３３１でさらに熱が放出されて連結部３４０、３４１から内部空間１００へ空気が戻る。このように空気が循環して、冷却効率が良くなる。

また、中空部３３０、３３１の上下方向の広がりは、筺体３００の上部近辺に留め、下端方向の中間付近までは延ばさない構成としている。
筺体３００を車両に固定するための取付部を筺体３００の４隅に設ける構成が多く実施されるが、取付部の存在のために、取付部に近い部分は機械的強度が強い。さらに取付部に近い部分は、接着剤を取付部に塗布できるから、防水性を確保しやすい。
中空部３３０、３３１を取付部に近い上部付近に設ける構造により、筺体３００の機械的強度や防水性は確保される構造となる。

≪第４実施形態≫
次に、本発明の第４の実施形態に係る筺体について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る筺体の中空部を説明する側面概略図である。図８は、第１実施形態の図４に対応する概略図である。

第４実施形態では、筺体４００の上面がほぼ平らな形状ではなく、一部に傾斜を持つ形状である。中空部４１０は筺体４００の上部であり、上面の斜面に沿って形成する。内部空間４２０と中空部４１０とは連結部４３０、４３１で連結される。筺体４００の外壁部４４０、内壁部４５０の厚みや中空部４１０の上下方向の長さは第１実施形態と同様である。

内部空間４２０を上昇してきた温度の高い空気は、連結部４３１より上に位置する連結部４３０から中空部４１０へ流入し、外壁部４４０から熱が放出され冷却される。熱が放出された空気は、中空部４１０の斜面に沿って下へ移動し、下部の位置に構成される連結部４３１から内部空間４２０へ戻る。このように空気が循環することで効率よく冷却される。

以上説明したように、第１ないし第４の実施形態に係る筺体によれば、筺体を形成する上面に中空部を形成し、筺体の内部空間と中空部とを連結する連結部を有する。筺体内部に収納された電子部品から放出された、熱を帯びた空気が内部空間を上昇し、連結部から中空部に集められ、中空部から筺体上面の外壁部を介して筺体外へ熱を放出される。熱を放出した空気は下降して連結部で高熱の空気を入れ替わることで循環し、内部空間の冷却効果が向上する。
その結果、発熱する電子部品が多くなっても、小型の形状で筺体を構成することができる。

なお本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
たとえば、実施の形態では筺体の外形を略直方体としたが、厳密な意味での直方体ではなく、適度な丸みを有しているのが通常であり、他の装置に装着されるための取付部や筺体を構成する各部を係合するための鍔部などがあったり、各面に多少の凹凸などがあっても、本技術の要旨は逸脱しない。

１０、２００、３００、４００・・・筺体、２０・・・コネクタ、３０・・・基板、１００、４２０・・・内部空間、１１０、３１０、４４０・・・外壁部、１２０、３２０、４５０・・・内壁部、１３０、２１０、３３０、３３１、４１０・・・中空部、１４０、２２０、２２１、３４０、３４１、４３０、４３１・・・連結部、１５０・・・第１ケース、１６０・・・第２ケース。

Claims

内部に空間部を有し、前記空間部に電子部品を収容する略直方体の筺体であって、
使用される状態で重力方向と逆方向となる方向を上とした場合、
前記筺体の上面側は所定の厚みを有する板状体で構成され、
前記板状体の内部には、上下方向の長さが前記所定の厚みよりも小さい空間であって、且つ、上下方向に対して垂直に広がる幅方向において、前記空間部の幅よりも大きい空間である第１中空部が形成されており、
前記空間部と前記第１中空部とは、前記板状体の前記空間部と接する側に設けられた第１連結部によって連結されている、
筺体。
前記第１中空部の両端部に前記第１連結部を有する、
請求項１記載の筺体。
前記筺体の側面側を構成する板状体の少なくとも１つは、その内部に上下方向に広がる空間であって、前記第１中空部と連結される空間である第２中空部を有すると共に、前記空間部と接する側に前記第２中空部と前記空間部とを連結する第２連結部をさらに有する、
請求項１または２記載の筺体。
前記板状体は、前記筐体の他の面を構成する他の板状体であって、内部に前記空間を有しない他の板状体と略同一の厚さである、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の筺体。
前記板状体は、前記筐体の外部と接する外壁部と、前記空間部に接する内壁部とを有し、前記外壁部は前記内壁部よりも厚さが薄い、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の筺体。
前記筺体は、第１ケースと、使用される状態で外気との接触面積が前記第１ケースより小さい第２ケースと、を備え、
前記第１中空部は前記第１ケースに形成される、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の筺体。
前記筺体の上面を構成する前記板状体は、その一部に傾斜を有し、前記第１中空部は前記傾斜に沿って形成される、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の筺体。