JP6078167B2 - 通気、暖房および／または空調ユニット用の通気装置 - Google Patents

Description

本発明の技術分野は、自動車の通気、暖房および／または空調ユニット内に空気流の動きを生じさせるための通気装置の分野である。

このような通気、暖房および／または空調ユニットは、従来、空気流が内部で移動するチャネルの範囲を定めるハウジングによって形成される。自動車の乗員室内に送られる空気流を加熱または冷却するために、ハウジング内に熱交換器が配置される。空気流は、通気装置によってハウジング内を循環するようにされ、通気装置は、制御手段によって制御され、インペラを回転駆動する電気モータを収容する支持体からなる。支持体は、ハウジングに取り付けられ、インペラが回転することで、空気流がハウジングの外部から引き込まれ、ハウジングの内部に送り込まれる。このようにして、車両乗員室を熱的に調整するように空気流と熱交換器との間で熱交換が起こる。

通気装置の分野において、インペラを駆動する電気モータに直接隣接して制御手段を設置することが知られている。したがって、このような制御手段は、支持体に取り付けられる。制御装置は、モータ電圧に作用することによってインペラの回転速度を管理する。このタイプの管理システムは、制御手段を構成するプリント回路基板にまとめられた電子コンポーネントを使用する。

これらの電子コンポーネントは、熱を発生する。電子コンポーネントが発生する熱を放散することができる機能を有する放熱器をプリント回路基板に追加することが知られている。この放熱器は、プリント回路基板の面に適用され、プリント回路基板と放熱器との間に良好な熱伝導性を確保するように、放熱器とプリント回路基板の面との間に熱伝導性マスチックが設けられる。

上述した構造にはいくつかの欠点がある。まず、このような放熱器は、通気装置において大きな空間を占める大型の部品であるため、この通気装置を小型化する可能性を抑制してしまうという制約を与える。また、既知の通気装置の重量は、アルミニウム合金製の放熱器が存在することでさらに重くなる。最後に、放熱器は、通気機能に対して無視できないほどのコストがかかる部品である。

以上のことから、本発明の目的は、主に、従来技術の大型の放熱器のサイズを縮小し、または放熱器を完全に無くすように通気装置を設けることによって、上述した欠点を解消することである。このように、インペラによって循環状態にされた空気流は、回路基板の面にわたって、特に、少なくとも１つの孔が作られたゾーンにわたって向けられ、この孔は、例えば、周囲部で金属化され、または熱ドレインを形成するように充填される。

したがって、本発明の目的は、自動車の乗員室の通気ユニットの通気装置であって、空気流を発生し電気モータによって駆動可能なインペラと、熱を発生する少なくとも１つの電子コンポーネントが取り付けられるプリント回路基板とを備え、前記プリント回路基板は、前記プリント回路基板の部分に設けられた少なくとも１つの貫通孔を備え、前記通気装置は、インペラが発生させた空気流が少なくとも１つの孔を備えるプリント回路基板の前記部分にわたって流れるように構成される通気装置である。このような構造により、プリント回路基板と強制空気流との間で直接熱を放散できることで、放熱器への依存が回避される。従って、本発明に係る通気装置は、放熱器を備えない。

プリント回路基板は、電気モータを制御可能な制御装置を形成する。この制御装置は、自動車による要求に応じてインペラの回転速度を決定する手段である。

より正確に言えば、プリント回路基板は、熱を発生しうる少なくとも１つの電子コンポーネントが取り付けられた第１の面と、前記プリント回路基板に対して前記第１の面の反対側にある第２の面とによって範囲が定められ、前記第２の面は、空気流が通過するプリント回路基板の前記少なくとも１つの部分を形成する。空気流は、プリント回路基板にある熱を捕捉するようにこの第２の面と接触状態になることを理解されたい。

好ましくは、熱伝導手段は、孔内に延伸する。この熱伝導手段は、電子コンポーネントが発し第１の面に存在する熱と、第２の面にわたって流れる空気流との間で熱ドレインを形成する。

１つの例示的な実施形態によれば、熱伝導手段は、孔を金属化することによって形成される。このように、孔の範囲を定めるプリント回路基板の壁は、熱経路を形成する金属層によって覆われる。

１つの変形例によれば、熱伝導手段の一端は、空気流が第２の面にわたって流れるように第２の面に開口する。熱伝導手段は、空気流の中心に延伸するように第１の面から第２の面に延伸することを理解されたい。

さらに好ましくは、熱伝導手段は、少なくとも電子コンポーネントまで第１の面にわたって延伸する導電性トラックと接触状態にある。電流を流す他に、導電性トラックは、電子コンポーネントが発した熱を熱伝導手段の方へ排出するように構成される。

さらに正確に言えば、電子コンポーネントの外周部は、第１の面に第１の領域の範囲を定め、孔は、第１の面に第２の領域を定め、第１の領域および第２の領域は、ゼロに等しくない距離だけ分離される。すなわち、電子コンポーネントは、孔の上方に配設されず、この電子コンポーネントと孔との間の熱ドレインは、少なくともこれらの２つのコンポーネント間に伸びる導電性トラックによって与えられる。

あるいは、電子コンポーネントの外周部は、第１の面に第１の領域の範囲を定め、孔は、第１の面に第２の領域の範囲を定め、第１の領域および第２の領域は、少なくとも部分的に重なり合う。

上記２つの状況において上述した領域は、関与する要素の拡張部において測定されたプリント回路基板上の表面に相当する。このように、領域は、プリント回路基板の平面に垂直な電子コンポーネント、１つまたは複数の孔の突出部を形成する。

本発明に係る通気装置は、特に、孔のレベルでプリント回路基板に取り付けられるヒートシンクを備え、前記ヒートシンクは、空気流が第２の面にわたって流れるように第２の面から開口する。

このようなヒートシンクは、第２の面に、有利には、ろう付け（brazing）によって取り付けられる。

好適には、またはさらに、ヒートシンクは、第１の面に取り付けられ、例えば、同様にろう付けによって取り付けられる。

ヒートシンクは、プリント回路基板に対して停止部を形成するヘッドを備える。

好適には、空気流が流れるプリント回路基板の部分は、前記部分にわたって延びる２つの導電性トラックの間の電気接触の危険性を制限するように構成された少なくとも複数の導電性トラックを保持する。このような構成が好適なのは、プリント回路基板にわたって流れる空気流が、短絡を生じうる可能性のある異物（不純物、粒子、水）を含むことがあるためである。これにより、導電性トラック間に水、異物または電圧が存在することに関連するエレクトロケミカルマイグレーション現象が回避される。また、導電性トラックは、この現象による導電性トラック間の電気接触の危険性を制限するように、プリント回路基板の部分上の第２の面に配設される。１つの例示的な実施形態によれば、このような構成により、２つの直接隣接する導電性トラック間の距離は、１．５ｍｍより長いものとなる。

本発明の１つの特性によれば、プリント回路基板を空気流が流れる前記部分と、前記強制空気流が流れないゾーンとに分離する壁が設けられる。このような壁は、例えば、通気装置の部分を構成する支持体の部分を形成するものであってもよい。また、この壁の縁は、空気流を通すようにプリント回路基板の第２の面に載置される。

空気流が流れるプリント回路基板の部分は、好ましくは、電子コンポーネントを保持しない。上述したように、この部分は、第２の面にわたって延びる導電性トラックを備えてもよい。

本発明の１つの特性によれば、少なくとも１つの電子コンポーネントは、前記ゾーン、特に、第２の面上のゾーンに取り付けられる。

最後に、本発明は、上述した特性の任意のものによる通気装置を備える通気ユニットも範囲に含む。

本発明の第１の利点は、自動車分野における使用に適合可能な信頼性を保証するとともに、熱を放散する冷却コンポーネントの機能を確保しながら、従来技術のものより小型かつ低コストの軽量の通気装置を構成できるようにすることである。

本発明のさらなる特性、利点および詳細は、情報に関して与えられる以下の記載を読み、添付の図面を参照しながら、より明確になるであろう。

本発明に係る通気装置の概略図。 本発明に係る通気装置の第１の変形例の詳細を示す断面図。 本発明に係る通気装置の第２の変形実施形態の詳細を示す断面図。 本発明に係る通気装置の第３の変形実施形態の詳細を示す断面図。 本発明に係る通気装置の第４の変形実施形態の詳細を示す断面図。 本発明に係る通知装置の第８の変形実施形態の詳細を示す断面図。

なお、図面は、本発明を実施するために本発明を詳細に示したものであって、同図面は、適用可能である場合、必然的に本発明を良好に規定するためのものであってもよい。

図１は、本発明に係る通気装置１を示す。このような通気装置は、電気モータ３が収容される支持体２を備える。１つの例示的な実施形態によれば、このようなモータは、ブラシタイプまたは整流子タイプのものであるが、本発明は、好ましくは、ブラシレスモータに関する。

電気モータ３は、同図において点線で示すディスク５を備えるインペラ４を回転駆動する。このディスクは、モータのシャフトがディスク５に接続されるため、インペラを駆動する手段を形成する。このようなディスクは、例えば、壁に開口がないという点で固体である。別の代替例によれば、このようなディスク５は、複数のオリフィスを有する。

このようなディスクの周囲部において、複数のベーン６が、モータシャフトの延在方向に平行な方向に延伸する。各ベーンの端部は、バンド７を介して取り付けられる。このようにして、このようなインペラ４は、かご形インペラ、または、ラジアルタービンとして知られているものを形成する。

電気モータ３に対してインペラ４の反対側の端部には、電気モータ３に送られる電圧または電流を制御することによって、インペラ４の回転速度を制御する機能を有する制御装置８がある。前記制御装置８は、インペラ４が発生した空気流にさらされるように支持体３に対して設置され、前記制御装置は、制御装置が設置されている通気装置の部分に侵入する異物を制限するように、カバー９によって覆われる。

支持体２は、インペラ４によって循環状態にされた空気流が循環してもよいリセス１０を備え、このような空気流は、２つの参照番号１１および１２によって概略的に示されている。前記リセス１０は、少なくとも１つの第１の壁１３と、有利には、第２の壁１４とによって横方向に境界が定められる。空気流１１、１２は、支持体３および参照番号１３および１４が付与された側壁の少なくとも一方または他方によってチャネルが形成されることを理解されたい。

このチャネルもまた、制御装置８によって範囲が定められる。より正確に言えば、チャネルは、制御装置８を構成するプリント回路基板１５によって範囲が定められる。このプリント回路基板１５は、導電性トラックが形成された電気絶縁性基板によって形成される。

このプリント回路基板１５は、第１の面１６と、プリント回路基板の本体に対して第１の面と反対側の第２の面１７とを備える。第１の壁１３および第２の壁１４と組み合わせて空気流循環チャネル１１、１２を閉じるプリント回路基板１５の部分は、少なくとも１つの孔１８が配設された前記プリント回路基板の一部を形成し、このような孔は貫通孔であり、すなわち、第１の面１６および第２の面１７において開口している。

プリント回路基板１５の第１の面１６は、電子コンポーネントを保持し、特に、熱を放散するパワーコンポーネント１９であって、自動車分野における使用に適合可能な信頼性のレベルを保証するために冷却が必要なパワーコンポーネント１９を保持する。熱を発生するこれらのコンポーネントは、例えば、トランジスタであり、特に、ＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタであるが、コンデンサや分路であってもよい。第１の面１６は、制御システムの実行や電気モータの保護に関与する他の電子コンポーネント２０を必然的に受け入れてもよい。

プリント回路基板の第２の面１７は、第１に、インペラ４によって循環状態にされた空気流１１、１２が流れるプリント回路基板１５の部分２１と、第２に、インペラ４が発生する空気流にさらされないゾーン２２とに分けられる。１つまたは複数の孔１８は、部分２１に配設され、熱伝導手段を受けるように構成される。

プリント回路基板の部分２１および同基板のゾーン２２への分割は、第１の壁１３および、好適には、第２の壁１４によって達成される。空気流１１、１２が、少なくとも１つの孔１８を備えるプリント回路基板の部分と同一高さの第２の面１７にわたって流れることで、この部分が冷却され、相関的に、熱を発生する電子コンポーネント１９が冷却されることを理解されたい。

プリント回路基板のこのような部分２１は、導電性トラックの支持体を形成する。すなわち、複数の導電性トラックは、空気流が流れる第２の面にわたって延び、前記導電性トラックは、２つの導電性トラック間での短絡の危険性を制限するように配設される。このような配設は、例えば、空気流が流れる部分にわたって延びる導電性トラックを分離する最小距離である。一実施形態によれば、このような距離は、例えば、少なくとも１．５ｍｍである。

本発明によれば、ゾーン２２は、ゾーン２２で第２の面１７に取り付けられた少なくとも１つの電子コンポーネント３４を備えてもよい。このゾーンはまた、複数の導電性トラックを備える。

一実施形態によれば、１つまたは複数の孔１８は、熱伝導手段２３を備える。図１の実施形態によれば、熱伝導手段は、熱伝導材料が充填されてもよい熱経路を備える。すなわち、孔の境界を定めるプリント回路基板の内壁は、プリント回路基板の第１の面１６から第２の面１７へ延伸する熱ドレインを形成するように金属化される。一変形例によれば、金属化部分２４によって取り囲まれた孔の中央ゾーンは、空間を形成し、空いていてもよい。別の代替例によれば、孔の中央ゾーンは、材料、例えば、導電性トラックの１つの銅またはろう付けのために使用する材料が充填されてもよく、またはコーティングによって充填されてもよい。

金属化された孔の一端は、第２の面の平面に延伸し、したがって、空気流１１、１２は、これにわたって流れる。あるいは、孔１８の金属化部分２４は、空気流１１、１２内に延伸するように第２の面１７の平面を越えて突出してもよい。上述したいずれの場合も、１つまたは複数の金属化壁は、電子コンポーネント１９が発した熱を空気流の方へ放散されるように伝導する熱ドレインを形成する。

図２に示す本発明の第１の変形例によれば、熱伝導手段２３は、金属化孔１８によって形成され、好ましくは、熱導電性材料が充填された熱経路のアセンブリである。図２の例において、複数の孔１８が設けられ、これらの孔のすべては、金属化壁を有する。

孔１８の金属化部分２４は、例えば、プリント回路基板１５の厚みに含まれ、第１の面１６の側にて第１の面１６にわたって延びる導電性トラック２５に接続される。この第１の変形例によれば、熱を発生する電子コンポーネントは、孔１８に直接設置されない。逆に、電子コンポーネントは、孔から離れた位置にあり、電気を伝える他に、導電性トラック２５は、電子コンポーネントから孔１８の１つまたは複数の金属化部分２４の方へ熱を排出する。電子コンポーネントの外周部は、第１の面１６の第１の領域（図示せず）の範囲を定めるのに対して、熱伝導手段２３を含む１つまたは複数の孔１８は、第１の面１６に第２の領域２６の範囲を定め、第１の領域および第２の領域２６は、ゼロに等しくない距離だけ分離されている。第１の領域は、プリント回路基板の平面に垂直な電子コンポーネントの突出部によって範囲が定められた第１の面１６の領域である。第２の領域２６は、孔１８が占める第１の面１６の領域である。複数の孔１８の場合に、第２の領域２６は、複数の孔１８を取り囲む周囲部によって範囲が定められる。

導電性トラック２５の反対側で、孔１８の金属化部分２４は、第２の面１７の平面で終端し、熱伝導手段２３の下方の基板にヒートシンク２７が取り付けられ、前記ヒートシンクは、第２の面１７から始まり、空気流が循環するチャネルの範囲を定めるリセス１０において終端する。前記ヒートシンク２７は、熱伝導手段２３のレベルで、すなわち、少なくとも第２の領域２６のレベルで第２の面１７にろう付け接合２９によって固定されたバー２８によって形成される。

図３から図５を単純化するために、金属化部分２４および孔１８は、象徴的に示されている。しかしながら、上述し図２に示す実施形態の技術的内容を、特に、熱伝導手段２３の構造に関して図３から図５に示す実施形態の任意のものに転用してもよいことは明らかである。

図３は、図２に示すものに類似した実施形態の第２の変形例を示す。相違点について以下に記載するが、同一要素については、図２の描写を参照されたい。

１つの相違点は、熱量を発生しうる電子コンポーネント１９が占める位置である。図２では、このようなコンポーネントは、１つまたは複数の孔から間隔を空けて設けられ、ここでは、電子コンポーネント１９は、複数の孔１８のレベルで、好適には、熱伝導手段２３のレベルで第１の面１６に固定され、特に、ろう付けによって固定される。すなわち、電子コンポーネント１９の外周部は、第１の面１６に第１の領域、ここでは、参照番号３０が付与された第１の領域の範囲を定める。この第１の領域３０は、複数の孔１８を取り囲む周囲部の範囲を定める第２の領域２６と重なり合う。本発明は、この図に示す場合において、第１の領域３０が第２の領域２６で完全に重なり合うが、第１の領域３０が第２の領域２６で部分的にのみ重なり合う場合も含む。すなわち、本発明は、電子コンポーネント１９が複数の孔１８の上方に完全に配設される状況を含むが、電子コンポーネント１９が複数の孔１８と部分的のみ重なり合う場合を含む。この図の変形例は、ヒートシンク２７、例えば、図２に示すものと同一のヒートシンク２７を備える。

図４に、本発明の第３の変形例が示されている。プリント回路基板１５の部分２１は、図２および図３のものと同一の熱伝導手段２３を受け入れる。しかしながら、ヒートシンク２７は、異なる形態をとる。実際、ヒートシンクは、熱伝導手段２３のレベルでプリント回路基板１５を、例えば、その中間位置において、一方側から他方側へ貫通する。そして、バー２８は、空気流内に開口する第１の自由端と、好ましくは、バー２８と一体形成されたヘッド３１によって覆いが付けられた第２の端部とを有する。ヘッド３１は、熱伝導手段２３のレベルにてろう付け接合２９によって第１の面１６に固定された平坦な表面を形成する。

図５の変形例は、図４のものに類似している。相違点について以下に記載するが、同一要素については、図４の描写を参照されたい。相違点は、ヒートシンク２７を熱伝導手段２３に固定する方法についてである。

ヒートシンク２７は、図４の変形例と同一のヘッド３１によって覆いが付けられたバー２８を備える。ヘッド３１は、第１の面１６のレベルで熱伝導手段２３にろう付けされていない。そして、ヒートシンク２７は、熱伝導手段２３の第１の端部にヘッド３１が載置され、第２の面１７に設けられたろう付け接合２９を介して第１の端部に取り付けられる。

本発明の第３の変形例（図４）および第４の変形例（図５）は、ヘッド３１を有するヒートシンク２７を使用し、ヘッドは、第１の面１６に取り付けられた電子コンポーネント間の第１の面１６の平面を越えて突出し、または、すなわち、延伸する。ヘッドは、熱伝導手段だけでなく、インペラが動き出したときに空気流が流れるバー２８の方へ熱を排出するために、電子コンポーネントが発する熱を捕捉するのに役立つ。

図６は、本発明の別の変形例を示す。ヒートシンク２７は、ここでは、プリント回路基板１５の第２の面１７に対する停止部を形成するようにされたヘッド３１付きのバー２８を備える。このようなヘッド３１は、バー２８と、孔１８内に力をかけて挿入された固定スタッド３３との間にある。導電性トラック２５とヒートシンク２７との間の熱伝導は、固定スタッド３３と導電性トラック２５との間が、特に、固定スタッド３３の外周部で物理的に接触することで生じる。

上記変形例において上述した通気装置１は、複数の孔１８および／または複数の同一の熱伝導手段２３および／または複数の同一のヒートシンク２７とを備えてもよい。

別の変形例によれば、本発明に係る通気装置１は、上記に提示した少なくとも２つの変形例により作られた熱伝導手段２３および／またはヒートシンク２７の組み合わせを備える。

上記に提示した変形例の任意のものによるヒートシンク２７は、好適には、アルミニウム合金製のものである。

Claims (11)

1. 自動車の乗員室の通気ユニットの通気装置（１）であって、
   空気流（１１、１２）を発生させ電気モータによって駆動可能なインペラ（４）と、
   熱を発生しうる少なくとも１つの電子コンポーネント（１９）が取り付けられたプリント回路基板（１５）と、を備え、
   前記プリント回路基板（１５）は、前記プリント回路基板（１５）の部分（２１）に設けられた少なくとも１つの貫通孔（１８）を備え、
   前記通気装置（１）は、前記インペラ（４）により発生された空気流（１１、１２）が、前記プリント回路基板（１５）の前記部分（２１）にわたって流れるように構成されており、
   前記プリント回路基板（１５）は、熱を発生しうる前記少なくとも１つの電子コンポーネント（１９）が取り付けられた第１の面（１６）と、前記プリント回路基板（１５）に対して前記第１の面（１６）の反対側の第２の面（１７）とによって範囲が定められ、前記第２の面（１７）は、前記空気流（１１、１２）が流れる前記プリント回路基板（１５）の少なくとも１つの前記部分（２１）を形成し、
   前記プリント回路基板（１５）の前記第２の面（１７）を、前記空気流（１１、１２）が流れる前記部分（２１）および空気流がないゾーン（２２）に分離する少なくとも１つの壁（１３、１４）が設けられ、
   前記空気流（１１、１２）が流れる前記プリント回路基板（１５）の前記第２の面（１７）に、電子コンポーネントを保持しておらず、
   前記空気流がないゾーン（２２）の前記プリント回路基板（１５）の前記第２の面（１７）に、少なくとも１つの電子コンポーネント（３４）が保持されることを特徴とする、通気装置。
2. 前記プリント回路基板（１５）は、前記電気モータを制御可能な制御装置を形成する、請求項１に記載の通気装置。
3. 熱伝導手段（２３）が、前記孔（１８）内に延伸する、請求項１に記載の通気装置。
4. 前記熱伝導手段（２３）は、前記孔（１８）の金属化部分（２４）によって形成される、請求項３に記載の通気装置。
5. 前記熱伝導手段（２３）は、少なくとも前記電子コンポーネント（１９）まで前記第１の面（１６）にわたって延伸する導電性トラック（２５）と接触状態にある、請求項４に記載の通気装置。
6. 前記電子コンポーネント（１９）の外周部は、前記第１の面（１６）に第１の領域（３０）の範囲を定め、前記孔（１８）は、前記第１の面（１６）に第２の領域（２６）の範囲を定め、前記第１の領域（３０）および前記第２の領域（２６）は、ゼロに等しくない距離だけ分離されている、請求項３から５のいずれか一項に記載の通気装置。
7. 前記電子コンポーネント（１９）の外周部は、前記第１の面（１６）に第１の領域（３０）の範囲を定め、前記孔（１８）は、前記第１の面（１６）に第２の領域（２６）の範囲を定め、前記第１の領域（３０）および前記第２の領域（２６）は、少なくとも部分的に重なり合う、請求項３から５のいずれか一項に記載の通気装置。
8. 前記孔（１８）のレベルまたは前記孔（１８）内に前記プリント回路基板（１５）にヒートシンク（２７）が取り付けられ、前記ヒートシンク（２７）は、それにわたって空気流（１１、１２）が通過するように前記第２の面（１７）から開口する、請求項３から７のいずれか一項に記載の通気装置。
9. 前記ヒートシンク（２７）は、前記プリント回路基板（１５）に対して支持停止部を形成するヘッド（３１）を備える、請求項８に記載の通気装置。
10. 前記空気流（１１、１２）が流れる前記プリント回路基板（１５）の前記部分（２１）は、短絡の危険性を制限するように構成された少なくとも複数の導電性トラックを保持する、請求項１から９のいずれか一項に記載の通気装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の通気装置（１）を備える通気ユニット。

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