JPH1027977A - 車載電子部品冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車載電子部品を収納した収納容器の内部雰囲
気温度を降下させるために前記収納容器にファン装置を
設けているが、ファン装置の装着により製品コストが高
くなるとともに、収納容器自体が大型化してしまう。 【解決手段】 排気部２６に形成されたベンチュリ管の
細くくびれた細径部分を外筒３４の朝顔状端部から取り
入れられる車両走行による走行風が通過する時に、該細
径部分が負圧になり、この細径部分と換気筒３０を介し
て連通する収納容器１０内部の空気を吸引排気する。収
納容器１０内部は排気により負圧になり外気導入口から
外気を吸入し、該外気導入口から排気部２６に向かう排
気流が発生し、収納容器１０内部の温熱空気の排気を行
い、電子部品の周囲温度を下げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の冷却装
置、特に車両に搭載された容器内で発熱体の近傍に配置
される電子部品の冷却を行う車載電子部品冷却装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両搭載部品の多量化や複雑化が進む中
で、メンテナンス性等の向上を目的に、関連部品を収納
容器にまとめ入れたユニットボックス化が盛んに行われ
ている。例えば、車両用インバータ収納ボックスの中に
は、ＡＣモータ駆動用インバータの他に電動パワーステ
アリング用ドライバー、補機用バッテリ、演算制御回路
（ＥＣＵ）、ＩＣ基板等が収納されワンユニット化され
ている。

【０００３】上記のようなインバータを有する車両は、
走行開始後まもなく未回収分の熱によりインバータ自身
及びそれを収納する収納容器内部の温度が上昇する。一
般にインバータの熱効率ロスは５％程度あるので、例え
ば、４５ＫＷの出力のインバータの場合３ＫＷ程度の熱
を放出してしまう。前述したように収納ボックスの中に
はインバータの他に各種ＥＣＵやＩＣ基板等が多数収納
されている。前記ＥＣＵやＩＣ基板は一般に熱に弱く、
ＥＣＵやＩＣ基板の周囲温度は８５°Ｃ以下にすること
が好ましい。そのため、収納容器の材料に熱伝導率の高
いアルミニウム等を用いると共に、水冷や空冷式のヒー
トシンク構造等の冷却装置を設け、前記インバータ等の
熱発生源からの熱の放出を行っている。しかし、ヒート
シンク構造等のみでは冷却が不十分であるため、例え
ば、実開昭５７−１７３３９６号公報に示すようなブロ
ワ装置を収納容器に設け、容器内部の温熱空気の強制排
気を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ブロワ装
置を収納容器毎に設けることは収納容器の構造を複雑に
すると共に、製品コストアップの原因になる。

【０００５】また、前記ブロワ装置によって、収納容器
の良好な冷却を実現するためのは、収納容器の容積に対
して大きなブロワ装置が必要になるという問題がある。
例えば、実開昭５７−１７３３９６号公報のブロワ装置
は収納容器の約１／４を占有している。車両等のように
収納スペースが制限されている場合にはブロワ装置の装
着によって収納容器が大型化することは大きな問題であ
る。また、一般にブロワ装置は電動モータによってファ
ンを駆動するためモータ自身が発熱源になり悪循環にな
るという問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、容易かつコンパク
トな構成で効率的に容器内の温熱空気の排気を行うこと
のできる車載電子部品冷却装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、車両に搭載された容器内
に収納される電子部品の冷却を行う車載電子部品冷却装
置において、前記容器内に外気を導入する外気導入口
と、前記容器に形成された空気吸引口に連通した排気部
であって、前記車両の走行による走行風により負圧を発
生し前記容器内の空気を吸引排気するベンチュリ管を有
する排気部と、を含むことを特徴とする。

【０００８】ここで、冷却の対象となる電子部品とは高
温下での使用が好ましくない部品であって、例えば、各
種演算を行う演算制御回路（ＥＣＵ）、ＩＣを搭載した
ＩＣ基板等である。

【０００９】この構成によれば、ベンチュリ管の細くく
びれた細径部分を車両の走行によって発生する走行風が
通過する時に、該細径部分が負圧になり、この細径部分
と連通する容器内部の空気を吸引排気する。その結果、
容器内部に外気導入口から排気部に向かう気流が発生
し、容器内部の温熱空気の排気を行い容器内部の冷却を
行うと共に、電子部品の冷却を行う。

【００１０】上記のような目的を達成するために、本発
明の他の構成は、前記外気導入口と排気部は前記電子部
品を通過する排気流路を形成することを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、高温下での使用に適さ
ない電子部品の周囲の温熱空気を排気部に導くことがで
きるので、効率的な電子部品の冷却を行うことができ
る。

【００１２】上記のような目的を達成するために、本発
明の他の構成は、前記排気部は、自重によりスライドし
て前記容器に形成された空気吸引口を閉口し、走行風に
よって開口するするシャッタを有することを特徴とす
る。

【００１３】ここで、前記シャッタはアルミニウム等の
軽い材料で形成され、走行風を受ける部分は風を受け易
い形状、例えば、朝顔（ラッパ先端）形状を呈すること
が望ましい。

【００１４】この構成によれば、車両停車時には前記シ
ャッタが空気吸引口を閉口し排気部から容器内部に粉塵
や水滴（水分）等が進入することを防止することができ
る。なお、走行時には前述したように容器から内部空気
が吸引されるため粉塵や水滴が容器内部に進入すること
はない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づき説明する。図１は本実施形態の車載電子部
品冷却装置を有する収納容器１０を車両１２のフロント
部分に搭載した状態を示す概略概念図である。前記収納
容器１０は、熱伝導率の良い材質、例えばアルミニウム
等によって形成された略箱型形状を呈し、本体部１０ａ
と、該本体部１０ａに図示しないヒンジ等によって開閉
自在に装着された蓋部１０ｂとから構成されている。

【００１６】本実施形態の場合、本体部１０ａは、実際
に電子部品やインバータ等が収納される収納部１４ａ
と、前記収納部１４ａの放熱を行うために収納部１４ａ
の下部に配置された水冷式ヒートシンク１６のための冷
却水が通過する流水部１４ｂとから構成されている。こ
の流水部１４ｂには例えば、図中矢印Ａ方向に冷却水が
流れ、図示しないラジエタ等の動作によって循環してい
る。また、本体部１０ａの側面には外気を前記収納容器
１０内の導き入れるための外気導入口１８が形成されて
いる。この外気導入口１８には粉塵や水滴等が収納容器
１０内に侵入することを防止するためのフィルタが装着
されることが好ましい。なお、図１の場合、外気導入口
１８は車両１２の進行方向である矢印Ｂに開口している
が外気を収納容器１０に導入できれば、その開口方向は
任意でよいが、後述する排気部との位置関係によって外
気導入口１８と排気部との配置関係は制約を受ける。

【００１７】収納容器１０の収納部１４ａには前述した
ようにＡＣモータ駆動用インバータの他に電動パワース
テアリング用ドライバー、補機用バッテリ、演算制御回
路（ＥＣＵ）、ＩＣ基板等が収納されている。このう
ち、高温下での使用の適さない部品、例えばＥＣＵやＩ
Ｃ基板等は前記外気導入口１８に近い側の部品スペース
２２に配置し、インバータ等発熱源になる部品は後述す
る排気部に近い側、すなわち前記外気導入口１８から遠
い側の部品スペース２４に配置する。このように配置す
ることによって効率的な冷却を行うことができる。その
理由については後述する。

【００１８】一方、前記蓋部１０ｂの内面上部には空冷
式のヒートシンク２０が形成され、容器内部の冷却を行
っている。また、該蓋部１０ｂの一部には収納容器１０
内部の空気を排出するための排気部２６が突出形成され
ている。この排気部２６は前記収納部１０ａに形成され
た外気導入口１８から離れた位置、例えば対角位置に設
けられることが望ましい。配置の理由については後述す
る。

【００１９】図２には、前記排気部２６の拡大断面図が
示されている。前記蓋部１０ｂの一部には前記収納容器
１０内部の空気を吸引排出するための空気吸引口２８が
形成され、該空気吸引口２８を覆うように換気筒３０が
固定されている。この換気筒３０は、例えば円筒パイプ
を略Ｌ字状に折り曲げて形成され、先端には換気孔３０
ａが多数形成されている。前記換気筒３０の換気孔３０
ａが形成されている端面は図２に示すように解放しても
良いし閉じても良い。また、前記換気筒３０には一端を
解放した円筒状の固定部材３２が溶接等の固定手段によ
って固定されている。この固定部材３２の周側面には複
数の空気取入れ口３２ａが形成されている。

【００２０】また、前記固定部材３２には朝顔（ラッ
パ）状に広がった解放端を有する外筒３４が固定されて
いる。この外筒３４はアルミニウム等の軽い材料で形成
され、一方端の朝顔状端部から他方端に向かうにしたが
って内径が小さくなるように設定されている。従って、
図２に示すように、外筒３４に固定部材３２及び換気筒
３０を挿入し、所定位置で固定部材３２と外筒３４とを
固定すると、前記換気筒３０に形成された換気孔３０ａ
近傍で外筒３４の内壁と換気筒３０の外壁との隙間は最
小になる。すなわち、外筒３４の朝顔状端部と固定部材
３２とで形成される最大隙間（大径部）と、外筒３４と
換気筒３０とで形成される最小隙間（細径部）と、外筒
３４の他端のみで形成する大径部とからなるベンチュリ
管を形成する。従って、空気が外筒３４の朝顔状端部か
ら他端方向に流れた場合、細径部すなわち換気孔３０ａ
近傍（図２中位置Ｓ）で流速が最大になり、この位置Ｓ
付近で圧力は負圧状態になり、換気孔３０ａを介して収
納容器１０内の空気を吸引排気することになる。

【００２１】以下、図１及び図２を用いて収納容器１０
内の空気の吸引排気について詳細に説明する。なお、前
記外筒３４の朝顔状端部は車両１２の走行時に走行風を
良好に受け入れられるように車両進行方向に向けられて
いる。

【００２２】車両１２が図１中矢印Ｂ方向に走行を開始
すると、車両１２のボディに設けられた図示しない空気
取入れ口から図中矢印Ｃ方向の走行風が外筒３４の朝顔
状端部から吹き込む。走行風は図２中矢印Ｄで示すよう
に、固定部材３２の空気取入れ口３２ａから固定部材３
２と換気筒３０との間に入り、さらに、細径部である外
筒３４と換気筒３０の間に流れ込み、外筒３４の他端側
から大気に解放される。前述したように、走行風が細径
部（図２中位置Ｓ）を通過する時に負圧を発生するため
換気筒３０の換気孔３０ａから換気筒３０内部の空気を
吸引する。

【００２３】収納容器１０の内部は車両１２の走行開始
と同時にインバータ等による発熱により温熱空気が充満
している。この温熱空気が前記細径部で発生した負圧に
よって強制的に排気される。この強制排気が起こると収
納容器１０の内部が負圧になり、収納容器１０の側面に
形成された外気導入口１８から外気が吸い込まれる。従
って、収納容器１０内部では外気導入口１８から排気部
２６に向かう排気流路Ｅが形成される。この排気流路Ｅ
が高温下での使用に適さない部品、例えばＥＣＵやＩＣ
基板近傍を通過するようにすることによって、所望の電
子部品の冷却を効率的に行うことができる。また、加熱
空気は上昇する傾向があるのでインバータ等の発熱源を
排気部２６側に配置することにより収納容器１０内の温
熱空気の排気を効率的に行うことができる。すなわち、
ＥＣＵやＩＣ基板等を前記外気導入口１８に近い側の部
品スペース２２に配置し、インバータ等発熱源になる部
品を排気部２６に近い側、すなわち前記外気導入口１８
から遠い側の部品スペース２４に配置することによっ
て、電子部品の冷却を効率的に行うことができる。ま
た、外気導入口１８と排気部２６とをある程度隔てた位
置に配置することによって、収納容器１０内の温熱空気
を効率的に排気することができる。

【００２４】なお、本実施形態では水冷や空冷のヒート
シンクと併用し効率的に収納容器の冷却を行う例を示し
たが、インバータ等の発熱源の発熱量が少ない場合に
は、本発明の外気導入口と排気部とからなる冷却装置の
みの冷却でも電子部品の最適使用温度を維持することが
可能である。

【００２５】図３には排気部の他の実施形態の断面図が
示されている。図３に示す排気部３６は、図２に示す排
気部２６の外筒３４が固定であったのに対して、走行風
によって図３中矢印Ｆ方向に移動可能である。

【００２６】収納容器１０の蓋部１０ｂの空気吸引口２
８に接続された換気筒３８は水平より１０°〜２０°程
度上方に傾いて屈曲している。また、前記換気筒３８の
外周に溶接等で固定されている固定部材４０は、換気筒
３８の換気孔３８ａを覆う位置まで該換気筒３８に沿っ
て伸びている。この固定部材４０には、図２の例と同様
に複数の空気取入れ口４０ａが形成されている。また、
この空気取入れ口４０ａを挟んで凸状のストッパ４０
ｂ，４０ｃが形成されている。そして、前記ストッパ４
０ｂ，４０ｃの間に、朝顔状端部４２ａと円筒胴部４２
ｂを有する外筒４２が前記固定部材４０上を軸方向に摺
動自在に装着されてる。

【００２７】図３の排気部３６も図２の排気部２６と同
様に、外筒４２の朝顔状端部４２ａと固定部材４０とで
形成される最大隙間（大径部）と、固定部材４０と換気
筒３８とで形成される最小隙間（細径部）と、固定部材
４０の他端のみで形成する大径部とからなるベンチュリ
管を形成している。従って、空気が外筒４２の朝顔状端
部４２ａから他端方向に流れた場合、細径部すなわち換
気孔３８ａ近傍（図３中位置Ｐ）で流速が最大になり、
位置Ｐ付近で圧力は負圧状態になり、換気孔３８ａを介
して収納容器１０内の空気を吸引排気することになる。

【００２８】ところで、収納容器１０は換気筒３８及び
換気孔３８ａを介して大気と連通しているため車両が停
止している時に、粉塵や水滴が収納容器１０内部に侵入
し、電子部品等の機能を阻害する可能性がある。そこ
で、図３に示す排気部３６は、換気筒３８の換気孔３８
ａ形成側の端部形状を絞り込み粉塵や水滴の侵入を最小
限にすると共に、車両停止時に外筒４２が一点鎖線で示
す位置に移動し、固定部材４０に設けられた空気取入れ
口４０ａを前記外筒４２の円筒胴部４２ｂによって閉口
し固定部材４０内部及び換気筒３８の内部に粉塵や水滴
が侵入しないようにしている。

【００２９】前記外筒４２は軽い材料、例えば厚さ０．
５〜１．０ｍｍ程度のアルミニウムで形成され、走行風
及び自重によって容易に移動可能になっている。そし
て、車両走行時、すなわち収納容器１０内の冷却を必要
とする場合、前記外筒４２が走行風を受け、図３中左斜
め上方に移動し、空気取入れ口４０ａを開口し、前述し
たように収納容器１０内の温熱空気の強制排気を行う。
この時、収納容器１０に連通する換気筒３８の換気孔３
８ａの周囲が負圧になるので、粉塵や水滴が換気筒３８
内部に侵入することはない。

【００３０】一方、車両が停止している場合、外筒４２
は自重により図３中右斜め下方向に移動し、円筒胴部４
２ｂによって空気取入れ口４０ａを閉口し粉塵や水滴の
侵入を防止する。なお、必要に応じて、収納容器１０の
蓋部１０ｂの空気吸引口２８近傍や換気筒３８内部にフ
ィルタを設ければ、粉塵や水滴の侵入を確実に防止する
ことができる。

【００３１】本実施形態において、図１に示す外気導入
口１８から収納容器１０内部に湿った空気が取り込ま
れ、加熱された状態（走行状態）から走行を停止した場
合、例えば寒冷地等では、外気によって収納容器１０内
部が急激に冷却され結露の可能性があるが、前述した実
施形態の場合、外気導入口１８及び排気部２６等大気解
放端があるので、結露は緩和される。また、洗車や暴風
雨等、通常と異なる方向から水滴が排気部２６にかかっ
た場合、換気筒３０の排気端（換気孔３０ａ形成側）か
ら水滴が侵入する可能性がある。この場合、図２に示す
ように、ドレン４４ａを有する水滴トラップ４４を換気
筒３０の経路中に設けることによって、収納容器１０内
に水滴が侵入することを防止できる。なお、同様な構造
を図３の例に適用しても同様の効果をえることができ
る。

【００３２】なお、図１に示す実施形態では、外気導入
口１８を車両１２の進行方向に向けて配置し、排気部２
６を収納容器１０の後方端に配置した例を示したが、外
気導入口１８と排気部２６とによって収納容器内部の電
子部品を冷却する排気流路を形成できれば、両者の配置
は任意の位置でよい。例えば、外気導入口１８を収納容
器１０の後方側面に配置し、排気部２６を収納容器１０
の前方端に配置してもよい。ただし、排気部の２６の外
筒３４の朝顔状端部は車両進行方向に向ける必要があ
る。なお、この場合、収納容器内の排気流路は図１中左
下から右上に向かうので、インバータ等の発熱源とＥＣ
ＵやＩＣ基板等の冷却必要部品の配置は図１の場合と逆
になる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、排気部のベンチュリ管
の細くくびれた細径部分を車両走行によって発生する走
行風が通過する時に、該細径部分が負圧になり、この細
径部分と連通する容器内部の空気を吸引排気する。その
結果、容器内部に外気導入口から排気部に向かう気流が
発生し、容器内部の温熱空気の強制排気を行う。従っ
て、容易かつコンパクトな構成で効率的に容器内の温熱
空気の排気を行い電子部品の冷却を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の車載電子部品冷却装置を
車両に搭載した状態を説明する概略概念図である。

【図２】 本発明の実施形態の車載電子部品冷却装置の
排気部の拡大断面図である。

【図３】 本発明の実施形態の車載電子部品冷却装置の
他の形態の排気部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ 収納容器、１２ 車両、１８ 外気導入口、２
２，２４ 部品スペース ２６，３６ 排気部、２８ 空気吸引口、３０，３８
換気筒、３２，４０ 固定部材、３４，４２ 外筒。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載された容器内に収納される電
   子部品の冷却を行う車載電子部品冷却装置において、 前記容器内に外気を導入する外気導入口と、 前記容器に形成された空気吸引口に連通した排気部であ
   って、前記車両の走行による走行風により負圧を発生し
   前記容器内の空気を吸引排気するベンチュリ管を有する
   排気部と、 を含むことを特徴とする車載電子部品冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記外気導入口と排気部は前記電子部品を通過する排気
   流路を形成することを特徴とする車載電子部品冷却装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１また請求項２記載の装置におい
   て、 前記排気部は、自重によりスライドして前記容器に形成
   された空気吸引口を閉口し、走行風によって開口するす
   るシャッタを有することを特徴とする車載電子部品冷却
   装置。