(57)【要約】【課題】ループ管気柱音響波動冷凍機の原理を活用して、電子制御装置２とアクチュエータ１とを良好に冷却できるアクチュエータ一体電子制御装置を提供する。【解決手段】アクチュエータ一体電子制御装置は、アクチュエータ（１）と、電子制御装置（２）とを有する。アクチュエータ一体電子制御装置は、電子制御装置（２）内の熱源となる電子部品（２０）からの熱が伝達される第１高温側熱交換器（９）を有する。かつ、この第１高温側熱交換器（９）から第１スタック（６１）を介して熱が伝達され外部に熱を放熱する第１低温側熱交換器（１０）を有する。更にアクチュエータ一体電子制御装置は、アクチュエータ（１）が発生する熱を吸熱する第２低温側熱交換器（７）と、この第２低温側熱交換器（７）からの熱が第２スタック（６２）を介して伝達され外部に熱を放熱する第２高温側熱交換器（８）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ（１）と、
前記アクチュエータ（１）と筐体（Ｋ１、Ｋ２）が互いに接触、又は、同一筐体（Ｋ１、Ｋ２）の中に設けられた電子制御装置（２）と、を有し、
前記電子制御装置（２）の中の熱源となる電子部品（２０）からの熱が伝達される第１高温側熱交換器（９）と、
前記第１高温側熱交換器（９）から第１スタック（６１）を介して熱が伝達され外部に熱を放熱する第１低温側熱交換器（１０）と、
前記アクチュエータ（１）が発生する熱を吸熱する第２低温側熱交換器（７）と、
前記第２低温側熱交換器（７）からの熱が第２スタック（６２）を介して伝達され外部に熱を放熱する第２高温側熱交換器（８）と、
前記第２スタック（６２）で発生した音波を前記第１スタック（６１）に伝達するループ管（Ｈ１０）と、を有することを特徴とするアクチュエータ一体電子制御装置。
【請求項２】
前記電子部品（２０）は、放熱ゲル又は放熱シートから構成された熱伝達物質（８０）を介して前記第１高温側熱交換器（９）に熱を伝達することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ一体電子制御装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ（１）と前記電子制御装置（２）との周囲を前記第２スタック（６２）からの音波を前記第１スタック（６１）に伝達する前記ループ管（Ｈ１０）によって巻回していることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ一体電子制御装置。
【請求項４】
前記ループ管（Ｈ１０）は、前記アクチュエータ（１）と前記電子制御装置（２）との周囲を二重に巻回されていることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ一体電子制御装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ（１）の出力軸（１ｊ）の両側を前記ループ管（Ｈ１０）が囲むように二重に巻回されていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ一体電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御信号を生成して出力する電子制御装置と、この電子制御装置の制御信号によって駆動されるアクチュエータとを有するアクチュエータ一体電子制御装置に関するものである。特に、ループ管気柱音響波動冷凍機を応用したアクチュエータ一体電子制御装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車内のアクチュエータは、年々電子化が進んでおり、制御を行う制御装置又は回路基板とも呼ばれる電子制御装置の数も増えてきている。アクチュエータ１と電子制御装置２と接続するワイヤハーネスの短縮あるいは削減のために、アクチュエータ１と電子制御装置２とは図４のように一体化しつつあるが、電子制御装置２とアクチュエータ１とは、ともに発熱するため冷却する必要がある。特に、電子制御装置２の電子部品２０は熱に弱いために、電子制御装置２自身の発熱を周囲に放熱する必要がある。
【０００３】
そのために、従来の構成は、電子制御装置２に放熱フィンを取り付けたり、冷却水を流したりしてアクチュエータ１よりも積極的に冷却するものが多い。一方、アクチュエータ１は、ケースの表面に放熱フィンを取り付けるものや自身が駆動するファンの風を筐体Ｋ１内に流すものがある。図４において、２１はアクチュエータ１への電子制御装置２からの制御信号を供給する配線、２２は車内の通信線である。
【０００４】
また、アクチュエータ１の種類には、モータのほかに圧電素子、電磁ソレノイド等が用いられているが、これらの制御がより複雑化しており、電子制御装置内にリレーのほかに半導体素子を使用することも多い。よって、小型高熱化により狭い領域を一層強力に冷却する必要が生じているという問題がある。
【０００５】
また、図５のようにアクチュエータ１と電子制御装置２とを別体に構成することもできる。これによりアクチュエータ１から電子制御装置２に伝達される熱の影響は軽減されるが、アクチュエータ１と電子制御装置２との間を接続するワイヤハーネス３０又は通信用の電子部品２０ｃが必要となりスペースをとるという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献１に記載のループ管気柱音響波動冷凍機が知られている。この冷凍機は、冷凍が実質的に可能な、圧力振動の大きな定在波及び進行波を発生せしめ得る自励的発振装置と、これらの波を利用した冷凍機である。上記従来のアクチュエータ１及びその電子制御装置２の冷却性能には限界がある。そこで、特許文献１に記載のループ管気柱音響波動冷凍機の応用に発明者は着目した。特許文献１の装置は、低温側熱交換器による熱の汲み上げと高温側熱交換器による熱の放出作用とを助長するヒートポンプを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−８８３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記電子制御装置２とアクチュエータ１との問題点に鑑み、ループ管気柱音響波動冷凍機の原理を活用して、電子制御装置２とアクチュエータ１とを良好に冷却できるアクチュエータ一体電子制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明では、アクチュエータ一体電子制御装置は、アクチュエータ（１）と、アクチュエータ（１）と筐体（Ｋ１、Ｋ２）が互いに接触又は同一筐体（Ｋ１、Ｋ２）に設けられた電子制御装置（２）と、を有する。
【００１１】
アクチュエータ一体電子制御装置は、電子制御装置（２）内の熱源となる電子部品（２０）からの熱が伝達される第１高温側熱交換器（９）を有する。また、アクチュエータ一体電子制御装置は、この第１高温側熱交換器（９）から第１スタック（６１）を介して熱が伝達され外部に熱を放熱する第１低温側熱交換器（１０）を有する。
【００１２】
更にアクチュエータ一体電子制御装置は、アクチュエータ（１）が発生する熱を吸熱する第２低温側熱交換器（７）と、この第２低温側熱交換器（７）からの熱が第２スタック（６２）を介して伝達され外部に熱を放熱する第２高温側熱交換器（８）を有する。かつ、第２スタック（６２）で発生した音波を第１スタック（６１）に伝達するループ管（Ｈ１０）を有する。
【００１３】
この発明においては、アクチュエータ（１）と電子制御装置（２）とが一体であるから、両者の間を結ぶ配線が短くてもよく、全体として小型化できる。
また、アクチュエータ（１）が発生する熱を用いて第２スタック（６２）から音波を発生させ、この音波のエネルギを第１スタック（６１）に伝達している。第１スタック（６１）において、熱エネルギに変換し、第１スタック（６１）に隣接する第１高温側熱交換器（９）から第１低温側熱交換器（１０）への熱移動を助長することができる。
【００１４】
これにより、電子制御装置（２）の中の熱源となる電子部品（２０）からの熱を効率よく外部に放熱させることができる。
【００１５】
なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかわるアクチュエータ一体電子制御装置の正面図である。
【図２】上記実施形態にかかわるアクチュエータ一体電子制御装置の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかわるアクチュエータ一体電子制御装置の外観を示す斜視図である。
【図４】従来のアクチュエータ一体電子制御装置を示す概略図である。
【図５】従来のアクチュエータと電子制御装置とが別体の問題を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００１８】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかわるアクチュエータ一体電子制御装置を示す。
【００２０】
先ず、図１を用いて、上記特許文献１で公知のループ管気柱音響波動冷凍機の部分について説明する。このループ管気柱音響波動冷凍機は、ループ管Ｈ１０を含む回路を有する。回路には所定の作業ガスとして窒素ガス等が封入されている。ループ管Ｈ１０全体の長手方向に延在する互いに平行な長さＬａの一対の直線管部１１、１２と、これら直線管部１１、１２の両端部に連結する略平行な長さＬｂの一対の連結管部１３、１４と、を有している。
【００２１】
更に、直線管部１２の一部分には、管径を太く構成した拡大管部１５が設けられている。この結果、封入気体が自己励起により振動するとき、その周波数は、管径が一様のときに較べて拡大管部１５において低くなる。なお、この管径を太く構成した拡大管部１５は、無くても作動するが拡大管部１５を設けたほうが効率よく作動する。
【００２２】
そして、一方の直線管部１２の所定領域には、作業ガスに圧力変動を生じさせる原動機としての圧力振動発生手段Ｂ１が設けられている。この圧力振動発生手段Ｂ１は、直線管部１２の軸線と平行でループ管Ｈ１０内の直線管部１２より狭い複数の平行通路を形成する所定長さの第２スタック６２を有する。圧力振動発生手段Ｂ１は、この第２スタック６２の一端に隣接して設けられた第２高温側熱交換器８と、第２スタック６２の他端に隣接して設けられた第２低温側熱交換器７とを含んでいる。
【００２３】
ループ管Ｈ１０は全体として略長方形に形成されている。第１スタック６１は、ループ管Ｈ１０及び第１スタック６１を含む作業ガスの回路の対象中心に対し右側に偏って配置されている。第２スタック６２は、ループ管Ｈ１０及び第２スタック６２を含む作業ガスの回路の対象中心に対し左側に偏って配置されている。第２スタック６２及び第１スタック６１は、例えば、多数の平行な平行通路を有するハニカム構造のセラミックからなるもの、あるいは、多数枚のステンレス鋼メッシュ薄板が微小間隔（数百μｍ程度）で配置されたものから成る。又は第２スタック６２は、ステンレス鋼繊維を集合した不織布、あるいは、焼結金属等をケース内に充填して製作した狭い複数の通路を有するものであっても良い。第２高温側熱交換器８と第２低温側熱交換器７とによって第２スタック６２にその内壁面に沿う一定の温度勾配を生じさせる。
【００２４】
第１スタック６１側の第１高温側熱交換器９は、多数枚の薄肉金属板が微小間隔で配設されたものであり、周囲を高温側熱源を構成する電子部品２０で高温に保っている。
【００２５】
また、常温熱交換器である第１低温側熱交換器１０は、空気中に放熱する。この第１低温側熱交換器１０は、例えば多数枚の薄肉金属板が微小間隔で配置されたもの、あるいは第１スタック６１と類似する構造のものであって、その周囲が空気によって冷却される。
【００２６】
直線管部１２には、蓄冷器を構成する第２スタック６２が設けられていて、この第２スタック６２は、熱容量の大きい蓄冷材からなる。蓄冷材としては、例えば、ステンレス鋼、銅、鉛等を用いてメッシュ状、球状、板状、板を丸めた形状、及びエッチング処理された板等多様な物が利用できる。
【００２７】
この第２スタック６２に対し、進行波の進行方向上流側には、第２高温側熱交換器８が隣接して設けられており、第２スタック６２に対し進行波の進行方向下流側には、第２低温側熱交換器７が第２スタック６２に隣接して設けられている。
【００２８】
第１スタック６１は、第２スタック６２からの進行波が伝播され、進行波が進入してきたとき、第１高温側熱交換器９から第１低温側熱交換器１０への熱移送、すなわち、第１高温側熱交換器９による冷却と第１低温側熱交換器１０による放熱を助長する。
【００２９】
アクチュエータ１は作動により熱を発生する。アクチュエータ１の熱を第２低温側熱交換器７にて、第２スタック６２に伝える。第２スタック６２は、一端が第２高温側熱交換器８に接触してり、第２高温側熱交換器８は外気に放熱している。そこで発生した熱差により、第２スタック６２は音波を発生する。第２スタック６２により発生した音波は、ループ管Ｈ１０の中を通り、第１スタック６１に伝わる。音波が第１スタック６１に入ると、音の運動エネルギを熱エネルギに変換し、第１高温側熱交換器９から第１低温側熱交換器１０へ熱移送が助長される。第１高温側熱交換器９は、放熱ゲル又は放熱シートから構成された熱伝達物質８０によって、電子制御装置２の中の電子部品２０と熱的に接続されて、電子部品２０を冷却する。第１低温側熱交換器１０は外気へ熱を放熱する。
【００３０】
第１高温側熱交換器９に対して電子部品２０は、熱伝達物質８０にて接続されることで、第１高温側熱交換器９からの振動や部材間の熱膨張差による応力が緩和される。
【００３１】
第１高温側熱交換器９及び第１低温側熱交換器１０は、銅などの熱伝導率の高い金属を用いる。
【００３２】
ループ管Ｈ１０は、ステンレス（ＳＵＳ）やアルミなどからなる中空管であり、中には窒素、ヘリウム、アルゴン、ヘリウムとアルゴンとの混合物、及び空気のいずれか充填する。
【００３３】
熱差を利用し、第２スタック６２が音波を発生する。音波が第１スタックに入ると、ヒートポンプの役割をすることは特許文献１に記載されている。
【００３４】
図２は上記第１実施形態にかかわるアクチュエータ一体電子制御装置の外観を示す。
【００３５】
図２のように、アクチュエータ１と電子制御装置２とは一体化され、夫々の筐体Ｋ１、Ｋ２は一体化されている。又は、別体であっても筐体Ｋ１、Ｋ２は接合されている。ループ状のループ管Ｈ１０はアクチュエータ１と電子制御装置２とをループ状に取り巻いている。
【００３６】
（第１実施形態の作用効果）
上記のように、アクチュエータ１は作動により熱を発生する。その熱を第２低温側熱交換器７にて、ループ管気柱音響波動冷凍機の第２スタック６２に伝える。第２スタック６２は一端が第２高温側熱交換器８につながっており、第２高温側熱交換器８は外気に放熱している。そこで発生した熱差により、第２スタック６２は音波を発生する。第２スタック６２により発生した音波は、ループ管Ｈ１０を通り、第１スタック６１に伝わる。音波が第１スタック６１に入ると、音の運動エネルギが熱エネルギに変換され、第１高温側熱交換器９から第１低温側熱交換器１０への熱の移送を助長する。冷却された第１高温側熱交換器９は放熱ゲルや放熱シートを含む熱伝達物質８０にて、電子部品２０と接続されて、電子部品２０を冷却する。第１低温側熱交換器１０は外気へ熱を放熱する。
第１高温側熱交換器９と電子部品２０との間には、熱伝達物質８０が介在することで、第１スタック６１からの振動や部材間の熱膨張差による応力が緩和される。
【００３７】
第１スタック６１と第２スタック６２とは、多数の平行通路を有するハニカム構造のセラミックからなるものから構成される。第１スタック６１と第２スタック６２とは、多数枚のステンレス鋼メッシュ薄板が微小間隔（数百μｍ程度）で配置されたものから構成されてもよい。第１スタック６１と第２スタック６２とは、ステンレス鋼繊維を集合させた不織布、及び焼結金属のいずれかをケース内に充填して製作した狭い複数の通路を有するものから構成されてもよい。
【００３８】
ループ管は、ＳＵＳやアルミなどからなる中空管であり、中には窒素、ヘリウム、アルゴン、ヘリウムとアルゴンとの混合物、及び空気のいずれか又はそれらの混合物を充填する。
【００３９】
次に、上記第１実施形態においては、アクチュエータ一体電子制御装置は、アクチュエータ１と、電子制御装置２とを有する。アクチュエータの筐体Ｋ１と、電子制御装置２の筐体Ｋ２とは、筐体同士が互いに接触しているか、又は、同一筐体として構成されている。
【００４０】
更に、アクチュエータ一体電子制御装置は、電子制御装置２の中の熱源となる電子部品２０からの熱が伝達される第１高温側熱交換器９と、第１高温側熱交換器９から第１スタック６１を介して熱が伝達され外部に熱を放熱する第１低温側熱交換器１０とを有する。
【００４１】
更に、アクチュエータ一体電子制御装置は、アクチュエータが発生する熱を吸熱する第２低温側熱交換器７と、第２低温側熱交換器７からの熱が第２スタック６２を介して伝達され外部に熱を放熱する第２高温側熱交換器８と、を有する。
【００４２】
かつアクチュエータ一体電子制御装置は、第２スタック６２で発生した音波を第１スタック６１に伝達するループ管Ｈ１０を有する。
【００４３】
これにおいては、アクチュエータ１と電子制御装置２とが一体であるから、両者の間を結ぶ配線が短くてもよい。よって、図５のようにアクチュエータ１と電子制御装置２とを別体に構成するものに比較すると全体として小型化できる。また、アクチュエータ１が発生する熱を用いて第２スタック６２から音波を発生させる。この音波のエネルギを第１スタック６１に伝達して第１スタック６１において熱エネルギに変換し、第１スタック６１に接触する第１高温側熱交換器９から第１低温側熱交換器１０への熱移動を助長することができる。
【００４４】
従って、アクチュエータ一体電子制御装置の中の熱源となる電子部品２０からの熱を効率よく外部に放熱させることができる。
【００４５】
次に、電子部品２０は、放熱ゲル又は放熱シートから構成された熱伝達物質８０を介して第１高温側熱交換器９に熱を伝達する。これによれば、第１高温側熱交換器９から伝わる振動等の応力を熱伝達物質８０によって緩和することができるから、電子部品２０の耐久性を損なうことがない。
【００４６】
次に、アクチュエータ１と電子制御装置２との周囲を第２スタック６２からの音波を第１スタック６１に伝達するループ管Ｈ１０によって図２のように巻回している。
【００４７】
これによれば、アクチュエータ１と電子制御装置２との周囲を第２スタック６２からの音波を第１スタック６１に伝達するループ管Ｈ１０によって巻回しているから、アクチュエータ１と電子制御装置２との結合をループ管Ｈ１０によって強化することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。図３は、本発明の第２実施形態にかかわるアクチュエータ一体電子制御装置の外観を示す。第１実施形態においてはループ管Ｈ１０は一重巻きであったが第２実施形態においては、図４のように、ループ管Ｈ１０を二重巻きで構成している。特にアクチュエータ１と成るモータの出力軸１ｊの両側をループ管Ｈ１０が取り囲むようにアクチュエータ１の側面でＸ字状にループ管Ｈ１０が交差している。
【００４９】
（第２実施形態の作用効果）
上記第２実施形態においては、図３のように、ループ管Ｈ１０は、二重に巻回されている。これによれば、ループ管Ｈ１０は二重に巻回されているから、アクチュエータ１と電子制御装置２との結合をループ管Ｈ１０によって更に強化することができる。
【００５０】
次に、アクチュエータ１の出力軸１ｊの両側をループ管Ｈ１０が囲むように二重に巻回されている。これによれば、アクチュエータ１の出力軸の両側をループ管Ｈ１０が囲むから、ループ管Ｈ１０とアクチュエータ１との結合が強化され、ループ管Ｈ１０の位置ずれ又は脱落が防止できる。
【００５１】
（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００５２】
上記実施形態のアクチュエータ１は、エンジンを始動するスタータであっても良い。つまり、エンジンを制御する始動電動機で有っても良い。また、電子制御装置はスタータの始動停止を制御するスタータリレー等が搭載された回路基板であっても良い。
【００５３】
また、自動車エンジンの吸気あるいは排気バルブのバルブ開閉タイミングをエンジン回転に応じて変化させ、低回転及び高回転性能の両立を図ろうとする可変バルブタイミング機構が知られている。この可変バルブタイミング機構の電動アクチュエータと電子制御装置とを上記各実施形態のアクチュエータ一体電子制御装置で構成しても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１  アクチュエータ
２  電子制御装置
７  第２低温側熱交換器
９  第１高温側熱交換器
１０  第１低温側熱交換器
２０  電子部品
６１  第１スタック
６２  第２スタック
Ｋ１、Ｋ２  筐体
Ｈ１０  ループ管
【図１】
2015167160.tif 000003
【図２】
2015167160.tif 000004
【図３】
2015167160.tif 000005
【図４】
2015167160.tif 000006
【図５】
2015167160.tif 000007