(57)【要約】【課題】簡単な構成で発熱部品から他の伝部品への熱干渉を低減することができる電子装置を提供する。【解決手段】エンジンＥＣＵ１が振動するのに伴って防水空間５に設けられた板バネ１１が振動（矢印Ａで示す）することにより発熱部品８ａを介してコネクタ９に向かう強制対流（矢印Ｂで示す）を発生させるようにしたので、発熱部品８ａで温められた防水空間５の空気をコネクタ９側へ押し出すことで、発熱部品８ａとコネクタ９との間の熱交換効率を高めることができる。これにより、発熱部品８ａが過度に高温となることを防止して、発熱部品８ａからの熱干渉による影響が低耐熱部品８ｂへ及ぶことを防止することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動環境で使用されるものであって、筐体（２，３）内部の閉鎖空間（５）に収納され、動作により高温となる発熱部品（８ａ）が実装された回路基板（７）と、前記回路基板に実装され、前記筐体外を臨む外部接続端子（９）とを備えた電子装置において、
前記筐体内に配置され、前記筐体の振動に伴って振動することにより前記発熱部品に向かう強制対流を発生させる弾性体（１１）を備えたことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記弾性体は、前記発熱部品を介して前記外部接続端子に向かう強制対流を発生することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
【請求項３】
前記弾性体は、前記発熱部品を介して前記外部接続端子までの距離が最短距離となるように位置決めされていることを特徴とする請求項２記載の電子装置。
【請求項４】
前記弾性体は、前記発熱部品に対して異なる方向から強制対流を発生するように複数設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
前記筐体の底面（３）に天井面（２）に向けて立設され、前記回路基板に形成された孔（７ａ）を貫通する固定部材（３１）を備え、
前記弾性体は、前記固定部材の先端部に取付けられていることを特徴する請求項１から４の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記筐体の天井面に底面に向けて立設された固定部材（４１）を備え、
前記弾性体は、前記固定部材の先端部に取付けられていることを特徴する請求項１から４の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記固定部材は熱伝導率が高い部材から形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の電子装置。
【請求項８】
前記弾性体は、熱伝導率が高い部材から形成されていることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作により高温となる発熱部品が実装された回路基板を筐体内部の閉鎖空間に収納した電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
劣悪環境に搭載する電子装置は、防水もしくは密閉相当の閉鎖構造とする必要がある。そのため、電子装置の筐体内部においては空気の流れが発生しないので、筐体内に配置された回路基板に実装された発熱部品は、対流による放熱効果が期待できない。よって、主な放熱経路は、発熱部品から回路基板及び内部空気、筐体、コネクタを介してハーネス（外気）への伝熱である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発熱部品からの熱は、ほぼ総量が回路基板や周囲の空気へ伝熱され、回路基板及び内部空気の温度が著しく上昇するので、回路基板自体の放熱や近傍の他の部品、特に低耐熱部品への熱干渉を防止する手段を設ける必要がある。このような熱干渉を防止する手段としては、放熱材塗布により回路基板の局所発熱を筐体へ直接伝熱させたり、低耐熱部品は発熱部品の近傍に配置しないことにより実現することができるものの、放熱材使用に伴うコスト増加したり、部品配置自由度や実装密度の低下を招来したりする。
一方、特許文献１のものは、車両の振動により板状部材が振動することにより電子装置の筐体の外面に送風して冷却することから、電子装置の筐体を冷却することが期待できるが、筐体内部に空気の流れを発生させるものではない。そのため、発熱部品から他の部品への熱干渉による影響を低減できないのが実情である。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で発熱部品からの熱干渉による影響が他の部品に及ぶことを低減することができる電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、振動環境に位置する電子装置が振動すると、筐体が振動するので、筐体内に設けられた弾性体が振動し、それに伴って強制対流が発生する。この強制対流は、発熱部品で温められた閉鎖空間の空気をコネクタ側へ押し出すので、発熱部品とコネクタとの間の熱交換効率を高めることができる。ここで、コネクタの端子は金属であり、その端子に接続されているハーネスの芯線は熱伝導率の高い銅線であることから、コネクタの熱はハーネスを介して空気中に放熱される。これにより、発熱部品が高温となることを防止できるので、発熱部品からの熱干渉による影響が他の電子部品へ及ぶことを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態における電子装置を破断して示す平面図
【図２】電子装置の縦断側面図
【図３】弾性体を示す平面図
【図４】弾性体による強制対流を示す図１相当図
【図５】発熱部品による熱干渉範囲を模式的に示す図
【図６】本発明の第２実施形態を示す図２相当図
【図７】本発明の第３実施形態を示す図２相当図
【図８】本発明の第４実施形態を示す図２相当図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１から図５を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、エンジンＥＣＵ１（電子装置に相当）は、筐体である上ケース２（天井面に相当）を下ケース３（底面に相当）にシール材４を介して図示しないネジにより取付けることにより一体化されている。上ケース２は、銅板などをプレス加工することによって箱状に成形されている。下ケース３は、アルミ板や鋼板をプレス加工したり、アルミダイキャストによって形成されており、上ケース２の開放面を閉塞すべく底の浅い箱状に成形されている。上ケース２及び下ケース３により防水空間５（閉鎖空間に相当）が形成されている。
下ケース３にはフランジ部６が折曲形成されており、そのフランジ部６に取付孔６ａが形成されている。下ケース３において防水空間５となる部位には回路基板７が取付けられている。
【０００９】
エンジンＥＣＵ１は、車両の車室外（例えばエンジンルーム内）にフランジ部６の取付孔６ａを介してボルト締めされている。この場合、エンジンＥＣＵ１は、車両に対して縦置きとなるように取付けられており、これにより、回路基板７の面方向は車両の上下方向を指向している。
回路基板７は、図示しない配線パターンを形成してなる回路基板７に、マイコン、抵抗等の電子部品８を実装してなる。電子部品８には、例えばコイル、パワートランジスタといった動作によって高温となる発熱部品８ａと、例えばコンデンサのように耐熱性が問題となる低耐熱部品８ｂが含まれている。
【００１０】
回路基板７の端部にはハーネス接続用コネクタ（以下、コネクタ）９（外部接続端子に相当）が実装されている。つまり、コネクタ９からは端子９ａが突出しており、その端子９ａが回路基板７に形成される配線パターンなどと電気的に接続されることによりコネクタ９が回路基板７に実装されている。コネクタ９は、上ケース２及び下ケース３との間に形成される窓部から外方に露出してハーネス１０が接続される。コネクタ９と上ケース２及び下ケース３との間はシール材４により防水が図られている。
【００１１】
ところで、本実施形態では、ケース２，３内部に形成された防水空間５は完全な密閉空間であり内部空気を換気することができないことから、回路基板７からの熱、特に発熱部品８ａからの熱を換気以外の方法で防水空間５から外部に放熱する必要がある。本実施形態ではコネクタ９が防水空間５と外部空間との両方を臨んでいることから、発熱部品８ａからの熱の主な放熱経路はコネクタ９を介して行われる。この場合、発熱部品８ａからコネクタ９を介する放熱経路は２経路ある。つまり、発熱部品８ａ、防水空間５の空気、コネクタ９、ハーネス１０への放熱経路と、発熱部品８ａ、回路基板７、コネクタ９、ハーネス１０への放熱経路である。この場合、コネクタ９の端子は金属であると共に、コネクタ９の端子に接続されるハーネス１０の芯線は銅線であることから、発熱部品８ａからの熱はコネクタ９の端子を介してハーネス１０の銅線に伝熱し、最終的にハーネス１０から空気中に放熱する。従って、発熱部品８ａは、放熱経路を短縮するためにコネクタ９の近傍となるように回路基板７に実装されている。
【００１２】
一方、低耐熱部品８ｂは発熱部品８ａからの熱干渉による影響を受けないように離して配置するのが望ましいが、設計上の制約から低耐熱部品８ｂを発熱部品８ａの近傍に配置しなければならない場合がある。このような場合、低耐熱部品８ｂは、発熱部品８ａの近傍に配置するにしても、後述するように発熱部品８ａからの熱干渉による影響を受けない位置に配置されている。
【００１３】
上ケース２において防水空間５となる部位には板バネ１１（弾性体に相当）が取付けられている。つまり、上ケース２にはＬ字状の取付金具１２が固定されており、その取付金具１２に板バネ１１が取付けられている。この板バネ１１は板厚が１ｍｍのＳＵＰ６（ばね鋼）から形成されており、図３に示すように、横幅が１０ｍｍの長尺形状の振動部１１ａと、この振動部１１ａの先端に一体形成された横幅が３０ｍｍ、長さが１０ｍｍの矩形状の扇部１１ｂとから構成されている。振動部１１ａの基端部には孔１１ａ１が形成されており、その孔１１ａ１により取付金具１２にネジ止めされている。振動部１１ａには長手方向に沿って長孔１１ａ２が形成されており、その長孔１１ａ２に重錘１３が取付けられている。この重錘１３は、車両の振動により振動部１１ａの振幅を増幅させるためのもので、振動周期が短くなるほど、その振動に追従して大きく振動するように長孔１１ａ２における重錘１３の取付位置が決定されている。
【００１４】
ここで、板バネ１１は、その長手方向に発熱部品８ａの中心が位置すると共に、その長手方向とコネクタ９の長手方向とが直交する関係となるように上ケース２に取付けられている。つまり、板バネ１１は、発熱部品８ａを介してのコネクタ９までの距離（放熱経路）が最短距離となるように位置決めされている。また、板バネ１１は、回路基板７に実装された電子部品８の頭部との間が３ｍｍ以上となるように設定されている。本実施形態では、回路基板７の面方向が車両の上下方向を指向するように設けられていることから、板バネ１１の面方向と直交する方向が車両の上下方向となる。
【００１５】
さて、車両が走行すると、車両が上下方向に振動するので、その振動によりエンジンＥＣＵ１が上下方向に振動するようになる。すると、板バネ１１の面方向と直交する方向に振動による力が作用するようになるので、板バネ１１の振動部１１ａ、ひいては扇部１１ｂが図４中に矢印Ａで示すように振動するようになる。このとき、振動部１１ａの先端側には重錘１３が取付けられているので、小さな振動であっても扇部１１ｂが大きく振動するようになる。これにより、防水空間５の空気が板バネ１１の長手方向に向かって送風され、矢印Ｂで示すような強制対流が発生するようになる。このとき、板バネ１１の長手方向は発熱部品８ａを介してコネクタ９の方向を向いているので、矢印Ｂで示す強制対流は、発熱部品８ａを通過してコネクタ９に向かうことになる。これにより、発熱部品８ａからの熱は、強制対流がコネクタ９を通過する際にコネクタ９に放熱されるようになる。
【００１６】
ここで、コネクタ９の端子は金属であり、その端子に接続されているハーネス１０の芯線は熱伝導率の高い銅線であることから、コネクタ９の熱は矢印Ｃで示すようにハーネス１０を介して空中に放熱される。これにより、発熱部品８ａからの熱をコネクタ９を介して効率良く放熱することができるので、発熱部品８ａが過度に高温になることを防止することができる。
【００１７】
図５は、（ａ）板バネ１１による矢印Ｂで示す強制対流が有る場合（本発明）と、（ｂ）無い場合（従来）とにおける回路基板７における発熱部品８ａからの熱干渉による影響が及ぶ領域（以下、熱干渉領域。図中に斜線で示す領域）を模式的に示している。強制対流が有る場合は、強制対流が無い場合に比較して、コネクタ９の長手方向に沿った方向及びコネクタ９と反対側となる部位の熱干渉領域が小さいことが分る。これは、強制対流により発熱部品８ａとコネクタ９との間に位置する空気による放熱経路が短縮されるので、発熱部品８ａとコネクタ９との間の熱交換効率が高まり、その結果として熱干渉領域が縮小されたことによるものである。尚、発熱部品８ａの周囲においてコネクタ９側となる部位は発熱部品８ａとコネクタ９との間の熱交換が高いことから、発熱部品８ａによる熱干渉領域がもともと小さくなっている。
以上のようにして、発熱部品８ａが過度に高温となることを防止して、発熱部品８ａによる熱干渉領域を縮小することができるので、低耐熱部品８ｂの部品配置自由度や実装密度の低下を防止することができる。
【００１８】
ところで、エンジンＥＣＵ１において、発熱部品８ａの温度が問題となるのはエンジン高回転時である。つまり、車両のアイドリング時における発熱部品８ａの温度は比較的低く、板バネ１１による強制対流は不要である。これに対して、エンジン回転が高い高速走行時においては発熱部品８ａの温度は高く、板バネ１１による強制対流の発生が必要となる。本実施形態の板バネ１１によれば、車速の上昇に伴って振動周期が短くなると、それに追従して振動部１１ａ、ひいては扇部１１ｂが大きく振動するようになるので、発熱部品８ａからの熱をコネクタ９に効率良く伝熱するという強制対流の効果がアイドル時と比較して大きく得られるようになる。
【００１９】
このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
エンジンＥＣＵ１が振動するのに伴って防水空間５に設けられた板バネ１１が振動することにより発熱部品８ａを介してコネクタ９に向かう強制対流を発生させるようにしたので、発熱部品８ａで温められた空気をコネクタ９側へ押し出すことで、発熱部品８ａとコネクタ９との間の熱交換効率を高めることができる。これにより、発熱部品８ａが過度に高温となることを防止して、発熱部品８ａからの熱干渉による影響が低耐熱部品８ｂへ及ぶことを防止することができる。
【００２０】
しかも、板バネ１１は、発熱部品８ａを介してコネクタ９までの距離が最短距離となるように位置決めされているので、強制対流による効果を最大限発揮することができる。
また、発熱部品８ａの近傍に低耐熱部品８ｂが配置するにしても、発熱部品８ａによる熱干渉領域から外れた部位に配置しているので、低耐熱部品８ｂが発熱部品８ａからの熱干渉を受けてしまうことを防止することができる。
【００２１】
また、板バネ１１による強制対流により防水空間５の空気が攪拌されるため、ケース２，３への伝熱効率が向上し、その点でも発熱部品８ａの放熱効果を高めることができる。
また、板バネ１１は金属であることから、防水空間５の空気の熱を板バネ１１を介しても下ケース３に効率よく伝熱することができる。
さらに、電動ファンと違い駆動電力が不要なため、発熱部品８ａの発熱量が増加することなく放熱性能を向上することができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。この第２実施形態は、板バネを複数設けたことを特徴とする。
図６に示すように、第１実施形態と同一の第１の板バネ１１に加えて、上ケース２において発熱部品８ａの図示上下方向となる部位には第２の板バネ２１（弾性体に相当）がそれぞれ取付けられている。この第２の板バネ２１は、寸法は異なるものの第１の板バネ１１と同一形状をなしている。この第２の板バネ２１の場合、その長手方向と車両の上下方向とが一致していることから、車両の上下方向の振動により第２の板バネ２１を振動させる力が発生することはない。しかし、車両には３次元方向への振動が常に発生している。つまり、車両は常にピッチングしているので、そのピッチングにより車両の前後方向の振動が発生している。これにより、第２の板バネ２１にはその面方向と直交する方向に振動による力が作用しているので、第２の板バネ２１が振動して強制対流を発生することができる。
【００２３】
車両の走行により車両が振動し、それに伴ってエンジンＥＣＵ１が振動すると、図６に示すように板バネ１１，２１が矢印Ａで示すように振動するようになる。これにより、発熱部品８ａに向かう複数の強制対流がそれぞれ発生する。この場合、第２の板バネ２１により発熱部品８ａに向かう強制対流は、発熱部品８ａで温められた空気をコネクタ９側に押し出すものではないものの、第１の板バネ１１により発生する強制対流は第２の板バネ２１による強制対流よりも強いので、第２の板バネ２１による強制対流は矢印Ｂで示すように発熱部品８ａからコネクタ９側に向かうようになる。これにより、発熱部品８ａで温められた空気は複数の強制対流によりコネクタ９に押し出されるようになるので、発熱部品８ａとコネクタ９との間の熱交換効率を一層高めることができる。
【００２４】
このような実施形態によれば、車両の振動に伴って複数の板バネ１１，２１が振動することにより発熱部品８ａを介してコネクタ９に向かう複数の強制対流を発生するようにしたので、発熱部品８ａをより効率よく放熱することができ、発熱部品８ａによる熱干渉領域を一層縮小することができる。
【００２５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。この第３実施形態は、板バネ１１の支持構造を工夫したことを特徴とする。
図７に示すように、下ケース３には、例えば円柱形状の固定部材３１が溶接、或いはネジ止めなどにより固定されており、その先端部が回路基板７に形成された孔７ａを貫通して回路基板７の実装面側に突出している。固定部材３１の先端部に板バネ１１の基端部が取付けられている。板バネ１１は、発熱部品８ａを介してのコネクタ９までの距離（放熱経路）が最短距離となるように配置されていることは第１実施形態と同様である。固定部材３１は熱伝導率が高い銅から形成されている。
【００２６】
このような実施形態によれば、板バネ１１の長さ寸法の短縮化を図ることができるので、板バネ１１の振動範囲を避けて配置しなければならない背の高い電子部品８の配置の自由度が高まり、回路基板７の設計の柔軟性を高めることができる。
しかも、固定部材３１は熱伝導率の高い銅であることから、防水空間５の空気の熱を固定部材３１を介して下ケース３に効率よく伝熱することができる。
【００２７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。この第４実施形態は、第３実施形態と同様に、板バネ１１の支持構造を工夫したことを特徴とする。
図８に示すように、上ケース２には、円柱形状の固定部材４１が溶接、或いはネジ止めなどにより下ケース３に向けて立設されており、その固定部材４１の先端部に板バネ１１の基端部が取付けられている。板バネ１１は、発熱部品８ａを介してのコネクタ９までの距離（放熱距離）が最短距離となるように配置されていることは第１実施形態と同様である。固定部材４１は熱伝導率が高い銅から形成されている。
このような実施形態によれば、回路基板７に固定部材４１が貫通する孔を形成することなく第３実施形態と同様な作用効果を得ることができる。この場合、防水空間５の空気の熱を固定部材４１を介して上ケース２に伝熱することができる。
【００２８】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張したり、各変形例を上記実施形態と組合せたり、各変形例を組合せるようにしても良い。
板バネを４個以上設けるようにしても良い。
板バネの形状は図３に示す形状に限定されるものではない。
板バネの材質はＳＵＰ６に限定されることなく、他の金属を用いたり、樹脂を用いたりしても良い。
板バネに代えて、振動により強制対流を発生させることができる構造であれば弾性体として採用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１はエンジンＥＣＵ（電子装置）、２は上ケース（筐体、天井面）、３は下ケース（筐体、底面）、５は防水空間（閉鎖空間）、７は回路基板、７ａは孔、８ａは発熱部品、９はコネクタ（外部接続端子）、１１，２１は板バネ（弾性体）、３１，４１は固定部材である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015035544.tif 000009
【図８】
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