(57)【要約】【課題】装着占有面積が小さくとも耐振動性及び冷却性能の高い車両用空調装置の制御装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置の制御装置を、パワートランジスタを実装したパワー基板と発熱素子を実装した制御基板とを含む複数の基板を多層に備え、冷却プレート上にパワー基板を密着して配設するとともに、冷却プレートに密着して立設したアルミブロックによって各基板の一端縁部を互いにそれぞれ所定間隔で支持し、各基板の他端縁部を、パワー基板に電気接続され且つ基板外コンデンサに電気接続されたバスバーによって、互いにそれぞれ所定間隔で支持してなるように構成して、小型化され、高い剛性と耐振動強度を有する、また、良好な冷却性能を有する車両用空調装置の制御装置とした。【選択図】　　　　　　図１
2004140114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートランジスタを実装したパワー基板と発熱素子を実装した制御基板とを含む複数の基板を多層に備え、冷却プレート上に前記パワー基板を密着して配設するとともに、前記冷却プレートに密着して立設したアルミブロックによって前記各基板の一端縁部を互いにそれぞれ所定間隔で支持し、同各基板の他端縁部を、前記パワー基板に電気接続され且つ基板外コンデンサに電気接続されたバスバーによって、互いにそれぞれ所定間隔で支持してなることを特徴とする車両用空調装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置の制御装置において、前記各基板を同各基板を貫通する支柱で固定してなることを特徴とする車両用空調装置の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用空調装置の制御装置において、前記冷却プレート上に密着配設されたパワー基板を金属基板としてなることを特徴とする車両用空調装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置の駆動電源制御等を行う制御装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３、図４に基づき、従来の車両用空調装置の制御装置を説明する。図３は一般的な複数枚の基板を装備した従来の車両用空調装置の制御装置の概要図であり、図４は従来の他の構造の車両用空調装置の制御装置の概要図である。
【０００３】
図３において、１は車両用空調装置の制御装置（以下、単に「制御装置」という）であり、制御装置１において２は制御装置１の電力変換機能部を構成するパワー基板、３はパワー基板２下方に平行に配置され動作制御部を構成する制御基板、４はパワー基板２に実装された発熱素子等を冷却するためパワー基板２上方に平行に配置され冷媒或いは水等の冷却液の流路を内装した冷却プレート、５ａ、５ｂは冷却プレート４に密着固定された冷却ブロック、６はパワー基板２に実装されたバスバー、７及び８は上下層状に配置されたパワー基板２、制御基板３及び冷却プレート４を相互に固定するための組付けビス、９ａ、９ｂはパワートランジスタ、１０はコンデンサ、１１はトランジスタ等の発熱素子、そして１２は制御装置１のケーシングである。なお、パワー基板２、制御基板３は通常、ＡＢＳ樹脂等の樹脂製基板である。
【０００４】
以上のように制御装置１は、高温環境下で、かつ狭いスペースしか許容されない車両のエンジンルーム等に設置されるため、パワートランジスタ９ａ、９ｂ等の発熱素子を冷却して制御装置１の性能を維持すると共に、複数枚の基板を多層化する等により小型化を図る必要があった。
【０００５】
図３に示す従来の制御装置１においては、パワー基板２のパワートランジスタ９ａ及び９ｂは、パワー基板２に装備され冷却プレート４に密着固定された冷却ブロック５ａ及び５ｂに取付けられ、コンデンサ１０等はパワー基板２に実装されている。
【０００６】
冷却ブロック５ａ及び５ｂが密着固定された冷却プレート４には、一端に配設された冷却液の入り口４ａと他端に配設された同出口４ｂとを連通する図示を省略した冷却液通路が内装されており、この冷却液通路に冷媒、水等の冷却液を流通させることによって冷却プレート４が冷却される。
【０００７】
冷却プレート４が冷却されると、冷却プレート４に密着固定された冷却ブロック５ａ及び５ｂ、これらに取付けられたパワートランジスタ９ａ及び９ｂ、そしてパワー基板２の熱はそれぞれ熱伝導によって冷却プレート４側に吸収され、各発熱素子及びパワー基板２の冷却が行われる。
【０００８】
そして、制御基板３のトランジスタ１１等の発熱素子は、制御基板３に装備された冷却ブロック５ｃに取付けられており、周囲を流通する空気によって冷却される。
【０００９】
また、制御装置１の電力変換機能部を構成するパワー基板２、動作制御部を構成する制御基板３、及び冷却プレート４は多層化して配置され、組付けビス７及び８によって一体に固定されて小型化されている。
【００１０】
しかしながら、従来の制御装置１は、それを構成しているパワー基板２及び制御基板３が間隔を保って配置され、冷却プレート４はパワー基板２に近接して配置され、組付けビス７及び８のみによって一体に固定される構造となっているため、剛性が小さく、耐振動性が低いと言う問題があった。
【００１１】
一方、図４に示す他の構造の車両用空調装置の制御装置（以下、単に「制御装置」という）２１のように、耐振動性及び冷却性能を高めた基板実装インバータ装置とした制御装置の例（例えば、特許文献１参照）がある。
【００１２】
図４において、制御装置２１において、熱伝導性の良い金属基板２２の一方面にセラミック系基板２３を介してインバータを構成する半導体チップ２４が実装されている。半導体チップ２４の両側には、これを動作制御する制御部２５とフィルタコンデンサ２６が実装されている。更に、金属基板２２の裏面には金属基板２２と一体に、冷却手段２７が取り付けられ、冷却液の入り口２７ａ及び出口２７ｂが設けられている。
【００１３】
以上によって、図４の制御装置２２は、耐振動性及び冷却性能を高めた構造となっているが、一枚の金属基板２１の上に半導体チップ２４、制御部２５、フィルタコンデンサ２６等が並列的に配置された平板形状となっているので、制御装置２１の占有面積が大きくなり、装着占有面積が小さいことが要求される車両用空調装置の制御装置としては適用が不利となる欠点がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２８６１５６（第１頁、図３）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の車両用空調装置の制御装置の問題を解消し、装着占有面積が小さくとも耐振動性及び冷却性能の高い車両用空調装置の制御装置を提供することを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その第１の手段として、パワートランジスタを実装したパワー基板と発熱素子を実装した制御基板とを含む複数の基板を多層に備え、冷却プレート上に前記パワー基板を密着して配設するとともに、前記冷却プレートに密着して立設したアルミブロックによって前記各基板の一端縁部を互いにそれぞれ所定間隔で支持し、同各基板の他端縁部を、前記パワー基板に電気接続され且つ基板外コンデンサに電気接続されたバスバーによって、互いにそれぞれ所定間隔で支持してなることを特徴とする車両用空調装置の制御装置を提供する。
【００１７】
上記の構成により、第１の手段のよれば、パワー基板と制御基板を含む複数の基板それぞれを適当な所定間隔を保って多層化した基板配置とし、各基板の一端縁側は冷却プレートに密着して立設されたアルミブロックによって所定間隔になるように支持固定し、各基板の他端縁側はバスバーによって所定間隔になるように支持する構造としているため、車両用空調装置の制御装置として適用上小型化し、高い剛性と耐振動強度を有する。
【００１８】
また、冷却プレートに密着して配置されたパワー基板や実装されたパワートランジスタ等は冷却プレートにより直接冷却され、また、アルミブロックは冷却プレートと密着して立設されて冷却されるので、アルミブロックに支持されたパワー基板、制御基板と実装されたトランジスタ等の発熱素子の冷却が良好となる。
【００１９】
（２）第２の手段としては、第１の手段の車両用空調装置の制御装置において、前記各基板を同各基板を貫通する支柱で固定してなることを特徴とする車両用空調装置の制御装置を提供する。
【００２０】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、各基板が支柱によっても固定されるので、より高い剛性と耐振動強度を有する。
【００２１】
（３）また、第３の手段として、第１の手段の車両用空調装置の制御装置において、前記冷却プレート上に密着配設されたパワー基板を金属基板としてなることを特徴とする車両用空調装置の制御装置を提供する。
【００２２】
第３の手段によれば、第１の手段の作用に加え、冷却プレートに密着して配置されるパワー基板が金属基板なので、パワー基板及び実装されたパワートランジスタ等の冷却性能が更に向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に基づき、本発明の実施の一形態に係る車両用空調装置の制御装置を説明する。図１は本実施の形態の車両用空調装置の制御装置の概要斜視図、図２は図１の車両用空調装置の制御装置の正面図である。
【００２４】
図１及び図２において、本実施の形態の車両用空調装置の制御装置（以下、単に「制御装置」という）３１は、冷却プレート３２上に、下側のパワー基板Ａ３４ａ、上側のパワー基板Ｂ３４ｂ、下側の制御基板Ｂ３５ｂ及び上側の制御基板Ａ３５ａが順次適当な間隔を保って多層化した基板配置となっている。下側のパワー基板Ａ３４ａは樹脂製基板としてもよいが、後述のように、アルミ等金属板に絶縁層を介して樹脂ボードを積層して形成される金属基板を適用すると冷却上好ましく、上側のパワー基板Ｂ３４ｂ、下側の制御基板Ｂ３５ｂ及び上側の制御基板Ａ３５ａは、パワー基板Ａ３４ａと同様な金属基板でもよいが樹脂製基板でもよい。
【００２５】
また、下側のパワー基板Ａ３４ａは、冷却プレート３２上に密着して設けられるとともに、上側のパワー基板Ｂ３４ｂ、下側の制御基板Ｂ３５ｂ及び上側の制御基板Ａ３５ａは、それぞれその一端縁部（図１、２において左端側）が、冷却プレート３２上に密着して立設されたアルミブロック３３に、所定間隔で支持固定されている。
【００２６】
アルミブロック３３としては、パワー基板Ｂ３４ｂ及び制御基板Ｂ３５ｂの一端縁部を差し込み支持する溝支持部３３ａとパワー基板Ａ３４ａの一端縁部を載置支持する載置部３３ｂとを一体に成形したアルミ押出し成形部材を所定長さに切断して用いることができる。
【００２７】
一方、パワー基板Ａ３４ａ及びパワー基板Ｂ３４ｂに電気接続されているバスバー３６ａ及び３６ｂは共に、電気的短絡は生じない状態でパワー基板Ａ３４ａ、パワー基板Ｂ３４ｂ、制御基板Ｂ３５ｂ及び制御基板Ａ３５ａの他端縁部（図１、２において右端側）を所定間隔で構造的に支持すると共に、基板外コンデンサ３７ａ及び３７ｂにそれぞれ電気接続している。
【００２８】
なお、バスバー３６ａ及び３６ｂには、パワー基板Ａ３４ａ、パワー基板Ｂ３４ｂ、制御基板Ｂ３５ｂ及び制御基板Ａ３５ａの他端縁部を載置して構造的に支持する支持部３６ｃが一体に設けられている。
【００２９】
上記アルミブロック３３が密着して立設されている冷却プレート３２は、パワー基板Ａ３４ａの裏面（下面）に密着して配置されており、冷却プレート３２には、一端に配設された冷却液の入り口３２ａと他端に配設された出口３２ｂとを連通する図示を省略した冷却液通路が内装されており、この冷却液通路に冷媒、水等の冷却液を流通させることによって冷却プレート３２の冷却が行われる。
【００３０】
下側のパワー基板Ａ３４ａは、上述のように冷却プレート３２上に密着配置されており、主にパワートランジスタ３９が実装されている。上側のパワー基板Ｂ３４ｂの上方に順次多層に配置される制御基板Ｂ３５ｂ及び制御基板Ａ３５ａのトランジスタ３８等の発熱素子は、冷却プレート３２上にに密着立設されたアルミブロック３３に密着して取付けられている。
【００３１】
多層化して配置された上記各基板３４ａ、３４ｂ、３５ｂ、３５ａの一端縁部は上記のようにアルミブロック３３に一体成形された溝支持部３３ａ、載置部３３ｂにより構造的に所定間隔に支持固定され、他端縁部はバスバー３６ａ及び３６ｂに一体に設けられた支持部３６ｃによって構造的に所定間隔に支持されるとともに、他端縁側において各基板を貫通する支柱４０ａ及び４０ｂにより固定されている。支柱４０ａ及び４０ｂは各基板を所定間隔に固定するもので、スペーサ部とネジ等の連結固定部とを備える適宜のものである。
【００３２】
以上のような本実施の形態の制御装置３１においては、制御装置３１の電力変換機能部を分離してパワー基板Ａ３４ａ及びパワー基板Ｂ３４ｂとし、動作制御部を分離して制御基板Ａ３５ａ及び制御基板Ｂ３５ｂとして、それぞれを適当な所定間隔を保って多層化した基板配置とすると共に、各基板の一端縁部は冷却プレート１４０に密着して立設されたアルミブロック１５０によって所定間隔になるように支持固定し、各基板のこれに対向する他端縁部は、パワー基板Ａ３５ａ及びパワー基板Ｂ３５ｂと電気接続し基板外コンデンサ３７ａ及び３７ｂに電気接続するバスバー３６ａ及び３６ｂによって所定間隔になるように支持する構造としているため、制御装置３１は、車両用空調装置の制御装置として適用上、小型化され、装着時の占有面積が小さい、そして高い剛性と耐振動強度を持った制御装置となる。
【００３３】
そして、各基板をその他端縁側に貫通して設置された支柱４０ａ及び４０ｂによって固定した場合は、制御装置３１はより強固に固定され、より高い剛性と耐振動強度を有するものとなる。
【００３４】
更に、パワートランジスタ３９を実装したパワー基板Ａ３５ａの裏面（下面）には、冷却プレート３２が密着して配置され、冷却プレート３２は入り口３２ａから出口３２ｂに流通する冷却液によって冷却される。また、冷却プレート３２と密着して立設されることで熱伝導によって冷却されるアルミブロック３３には、パワー基板Ｂ３４ｂ、制御基板Ｂ３５ｂ及び制御基板Ａ３５ａが接続支持されると共に、各制御基板３５ａ、３５ｂのトランジスタ３８等の発熱素子が密着して取付けられている。
【００３５】
そのため、パワー基板Ａ３４ａ及びこれに実装されたパワートランジスタ３９等は冷却プレート３２により直接冷却され、冷却プレート３２から離れて配置された上側のパワー基板Ｂ３４ｂ、ならびに制御基板Ｂ３５ｂ、制御基板Ａ３５ａとトランジスタ３８等の発熱素子はアルミブロック３３により冷却が可能となり、良好な冷却性能を有する制御装置３１を得ることができる。
【００３６】
なお本実施の形態においては、冷却プレート３２が密着して配置されるパワー基板Ａ３４ａに、通常の樹脂製基板に代えて、アルミ等金属板に絶縁層を介して樹脂ボードを積層して形成される金属基板を適用することにより、その他の機能を何ら損なうことなくパワー基板Ａ３４ａ及びパワートランジスタ３９の冷却性能を樹脂製基板を用いた場合より更に向上させることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、車両用空調装置の制御装置を、パワートランジスタを実装したパワー基板と発熱素子を実装した制御基板とを含む複数の基板を多層に備え、冷却プレート上に前記パワー基板を密着して配設するとともに、前記冷却プレートに密着して立設したアルミブロックによって前記各基板の一端縁部を互いにそれぞれ所定間隔で支持し、同各基板の他端縁部を、前記パワー基板に電気接続され且つ基板外コンデンサに電気接続されたバスバーによって、互いにそれぞれ所定間隔で支持してなるように構成したので、パワー基板と制御基板を含む複数の基板それぞれを適当な所定間隔を保って多層化した基板配置とし、各基板の一端縁部は冷却プレートに密着して立設されたアルミブロックによって所定間隔になるように支持固定し、各基板の他端縁部はバスバーによって所定間隔になるように支持する構造としているため、車両用空調装置の制御装置として適用上、小型化され、装着時の占有面積が小さい、高い剛性と耐振動強度を持った車両用空調装置の制御装置となる。
【００３９】
また、冷却プレートに密着して配置されたパワー基板や実装されたパワートランジスタ等は冷却プレートにより直接冷却され、また、アルミブロックは冷却プレートと密着して立設されて冷却されるので、アルミブロックに支持されたパワー基板、制御基板と実装されたトランジスタ等の発熱素子の冷却が可能となり、良好な冷却性能を有する車両用空調装置の制御装置となる。
【００４０】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の車両用空調装置の制御装置において、前記各基板を同各基板を貫通する支柱で固定してなるように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、各基板が支柱によっても固定されるため、より高い剛性と耐振動強度を有する車両用空調装置の制御装置となる。
【００４１】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１に記載の車両用空調装置の制御装置において、前記冷却プレート上に密着配設されたパワー基板を金属基板としてなるように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、冷却プレートに密着して配置されるパワー基板が金属基板であるため、パワー基板及び実装されたパワートランジスタ等の冷却性能を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車両用空調装置の制御装置の概要斜視図である。
【図２】図１の車両用空調装置の制御装置の正面図である。
【図３】従来の一般的な複数枚の基板を装備した車両用空調装置の制御装置の概要図である。
【図４】従来の他の構造の車両用空調装置の制御装置の概要図である。
【符号の説明】
３１　　　　　　　　制御装置
３２　　　　　　　　冷却プレート
３３　　　　　　　　アルミブロック
３３ａ　　　　　　　溝支持部
３３ｂ　　　　　　　載置部
３４ａ　　　　　　　パワー基板Ａ
３４ｂ　　　　　　　パワー基板Ｂ
３５ａ　　　　　　　制御基板Ａ
３５ｂ　　　　　　　制御基板Ｂ
３６ａ、３６ｂ　　　バスバー
３６ｃ　　　　　　　支持部
３７ａ、３７ｂ　　　基板外コンデンサ
３８　　　　　　　　トランジスタ
３９　　　　　　　　パワートランジスタ
４０ａ、４０ｂ　　　支柱
【図１】
2004140114.tif 000003
【図２】
2004140114.tif 000004
【図３】
2004140114.tif 000005
【図４】
2004140114.tif 000006