(57)【要約】【課題】発熱器が近傍に配置されパワー素子がケース内に収容されたユニットを冷却するものにおいて、ケース内の各部を効率良く冷却する。【解決手段】表面の２箇所にフィン３４ａ，３４ｂを形成すると共に冷却水用パイプ３２から冷却水を導入してインバータ１２を冷却する冷却器３４を配置すると共に、ケース１８のエンジンとは反対側の面の吸気口４１から吸気し冷却器３４のフィン３４ａに送る吸気用ファン４４と冷却器３４のフィン３４ｂを通過した空気をエンジン側の面の排気口４８から排出する排気用ファン４６とを配置し、吸気口４１からの吸気が吸気用ファン４４，冷却器３４のフィン３４ａ，インバータ１２およびモータＥＣＵ１４，冷却器３４のフィン３４ｂ，排気用ファン４６を介して排気口４８から排出されるようインバータ１２と冷却器３４とをレイアウトする。また、ケース１８の排気口４８が形成されたエンジン側の面に遮蔽板５０を取り付ける。【選択図】図１
2012156157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱器の近傍に配置されパワー素子が実装された回路基板を備えるユニットを冷却する冷却装置において、
表面にフィンが形成されると共に内部に冷却水を導入して該冷却水との熱交換により前記パワー素子を冷却可能な冷却器と、
前記発熱器とは反対側の面に冷却用の空気を吸入するための吸入口が形成されると共に前記発熱器側の面に前記吸入した冷却用の空気を排出するための排出口が形成され、冷却用の空気が前記吸入口から前記冷却器のフィン，前記回路基板を順に通過して前記排出口から排出されるよう前記回路基板と前記冷却器とがレイアウトされたケースと、
前記吸入口から冷却用の空気を吸入させる吸入用ファンと、
前記排出口から冷却用の空気を排出させる排出用ファンと、
前記ケースの前記発熱器側の面に所定の空間を隔てて覆うように取り付けられた遮蔽板と、
を備える冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却装置としては、冷媒空気が流れる冷媒空気用パイプを介してシロッコファンとラジエータとプリント基板に当接するコールドプレートとを接続して循環路を形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、シロッコファンを駆動して冷媒空気用パイプ内の冷媒空気を循環させることにより、ラジエータにより冷却された後にコールドプレートに送られた冷媒空気との熱交換によってプリント基板上に実装されたＬＳＩを冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２７５７６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、ケースに収容された素子を冷却する場合を考えると、ケース内に熱がこもり易いため、ケース内の素子を効率良く冷却することは冷却装置において重要な課題の一つとして考えることができる。また、搭載スペースの都合上、素子を収容するケースの近傍に発熱器が搭載されたシステムでは、こうした発熱器からの熱による影響も十分に考慮しなければならない。
【０００５】
本発明の冷却装置は、発熱器が近傍に配置されパワー素子がケース内に収容されたユニットを冷却する装置において、ケース内の各部を効率良く冷却することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の冷却装置は、
発熱器の近傍に配置されパワー素子が実装された回路基板を備えるユニットを冷却する冷却装置において、
表面にフィンが形成されると共に内部に冷却水を導入して該冷却水との熱交換により前記パワー素子を冷却可能な冷却器と、
前記発熱器とは反対側の面に冷却用の空気を吸入するための吸入口が形成されると共に前記発熱器側の面に前記吸入した冷却用の空気を排出するための排出口が形成され、冷却用の空気が前記吸入口から前記冷却器のフィン，前記回路基板を順に通過して前記排出口から排出されるよう前記回路基板と前記冷却器とがレイアウトされたケースと、
前記吸入口から冷却用の空気を吸入させる吸入用ファンと、
前記排出口から冷却用の空気を排出させる排出用ファンと、
前記ケースの前記発熱器側の面に所定の空間を隔てて覆うように取り付けられた遮蔽板と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の冷却装置では、内部に冷却水を導入して冷却水との熱交換によりパワー素子を冷却可能な冷却器の表面にフィンを形成し、ケースの発熱器とは反対側の面に冷却用の空気を吸入するための吸入口を形成すると共に発熱器側の面に吸入した冷却用の空気を排出するための排出口を形成し、冷却用の空気が吸入口から冷却器のフィン，回路基板を順に通過して排出口から排出されるよう回路基板と冷却器とをレイアウトし、吸入口から冷却用の空気を吸入させる吸入用ファンと排出口から冷却用の空気を排出させる排出用ファンとを設ける。そして、ケースの発熱器側の面に所定の空間を隔てて覆うように遮蔽板を取り付ける。これにより、冷却器内の冷却水によりパワー素子を冷却することができると共に冷却器のフィンを通過した冷却用の空気により回路基板を冷却することができる。また、ケースの面とこの面を覆う遮蔽板とにより囲まれる空間に冷却用の空気を排出するから、この空間内の空気を断熱層として機能させることができ、発熱器からの受熱による温度上昇を抑制することができる。これらの結果、発熱器が近傍に配置されパワー素子がケース内に収容されたユニットを冷却する装置において、ケース内の各部を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての冷却装置２０が組み込まれたパワーコントロールユニット１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】変形例の冷却装置２０Ｂが組み込まれたパワーコントロールユニット１０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての冷却装置２０が組み込まれたパワーコントロールユニット１０の構成の概略を示す構成図である。パワーコントロールユニット１０は、内燃機関としてのエンジン６０と交流電流により駆動する走行用のモータとが搭載されたハイブリッド自動車におけるモータを駆動するためのユニットとして構成されている。このパワーコントロールユニット１０は、図１に示すように、複数のトランジスタ素子（ＩＧＢＴなどのパワートランジスタ素子）１１が基板上に実装されトランジスタ素子１１のスイッチングにより図示しない高圧バッテリからの直流電流を交流電流に変換する電力変換装置としてのインバータ１２と、インバータ１２のトランジスタ素子１１をスイッチング制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）１４と、インバータ１２の母線間に取り付けられた平滑用のコンデンサ１６とを備え、これらは上からモータＥＣＵ１４，インバータ１２，コンデンサ１６の順にレイアウトされた状態でケース１８に収容されている。また、パワーコントロールユニット１０は、エンジンコンパートメント（エンジン６０が搭載される空間）内にエンジン６０と隣接して配置されている。
【００１２】
実施例の冷却装置２０は、図１に示すように、冷却水により冷却する水冷系３０と外気（空気）により冷却する空冷系４０とを併用してパワーコントロールユニット１０の各部を冷却するものとして構成されている。この冷却装置２０は、水冷系３０としては、冷却水の経路をなす冷却水用パイプ３２により循環路を形成するよう図示しないラジエータとウォーターポンプとに接続され、ウォーターポンプを駆動して冷却水を循環させることにより冷却水との熱交換によりトランジスタ素子１１を冷却する冷却器３４を備える。冷却器３４は、ケース１８内における空間をコンデンサ１６が配置された空間とインバータ１２の基板部分とモータＥＣＵ１４とが配置された空間とに区画しており、冷却器３４を通過して両空間を行き来する空気が内部の冷却水との熱交換により冷却されるよう冷却器３４の表面における冷却水の入口に対して手前側（エンジン６０とは反対側）と奥側（エンジン６０側）の２箇所にフィン３４ａ，３４ｂが形成されている。
【００１３】
また、実施例の冷却装置２０は、空冷系４０としては、ケース１８のエンジン６０とは反対側の面で且つ冷却器３４よりも下方に形成された吸気口４１から空気を吸入すると共に吸入した空気を吸気用ダクト４２を介して上方の冷却器３４のフィン３４ａに送る吸気用ファン４４と、冷却器３４のフィン３４ｂを通過した空気を排気用ダクト４５を介してケース１８のエンジン６０側の面で且つ冷却器３４よりも下方に形成された排気口４８から排気する排気用ファン４６と、を備え、図示しない補機用の低圧バッテリからの電力の供給を受けて作動するようになっている。この空冷系４０では、各ファン４４，４６が作動すると、吸気口４１から吸入された空気が、吸気用ダクト４２，吸気用ファン４４を介して冷却器３４のフィン３４ａに送られて冷却され、この冷却された空気がインバータ１２の基板面とモータＥＣＵ１４の基板面とを冷却しながら通過する。そして，インバータ１２の基板面とモータＥＣＵ１４の基板面を通過した空気は、冷却器３４のフィン３４ｂで冷却された後、排気用ダクト４５，排気用ファン４６を介して排気口４８から排出される。
【００１４】
また、実施例の冷却装置２０は、ケース１８の排気口４８が形成されたエンジン６０側の面にこの面を覆うように箱状の遮蔽板５０が取り付けられている。この遮蔽板５０は、内壁面の全面にフィン５２が形成されており、排気口４８から排出された空気はフィン５２を通過して上部の外気口５１に抜けるようになっている。前述したように、排気口４８から排出される空気は冷却器３４のフィン３４ｂで冷却されており、また、遮蔽板５０によって囲まれる空間は空気層による断熱層を形成するから、エンジン６０側からの輻射熱はケース１８内に伝わりにくくなる。なお、遮蔽板５０は、ケース１８に対して別部品として構成されており、ケース１８に組み付け固定されている。
【００１５】
以上説明した実施例の冷却装置２０によれば、水冷系３０として、表面の２箇所にフィン３４ａ，３４ｂを形成すると共に冷却水用パイプ３２から冷却水を導入し冷却水との熱交換によりインバータ１２のトランジスタ素子１１を冷却する冷却器３４を配置し、空冷系４０として、ケース１８のエンジン６０とは反対側の面に形成された吸気口４１から吸気し冷却器３４のフィン３４ａに送る吸気用ファン４４と、冷却器３４のフィン３４ｂを通過した空気をエンジン６０側の面に形成された排気口４８から排出する排気用ファン４６とを配置し、吸気口４１から吸入された空気が吸気用ファン４４，冷却器３４のフィン３４ａ，インバータ１２の基板面およびモータＥＣＵ１４の基板面，冷却器３４のフィン３４ｂ，排気用ファン４６を介して排気口４８から排出されるようインバータ１２と冷却器３４とをレイアウトしたから、水冷系３０によりインバータ１２のトランジスタ素子１１を冷却することができると共に空冷系４０により冷却器３４のフィン３４ａで冷却した空気によりインバータ１２の基板部分やモータＥＣＵ１４を冷却することができる。また、ケース１８の排気口４８が形成されたエンジン６０側の面に遮蔽板５０を取り付けているから、遮蔽板５０によって囲まれる空間に排気口４８から排出される空気による断熱層を形成することができ、エンジン６０側からの輻射熱がケース１８内に伝わりにくくすることができる。これらの結果、発熱器としてのエンジン６０が近傍に配置されトランジスタ素子１１がケース１８内に収容されたユニットを冷却するものにおいて、ケース１８内の各部を効率良く冷却することができる。
【００１６】
また、実施例の冷却装置２０によれば、遮蔽板５０をケース１８に対して別部品として構成しているから、エンジン６０などの発熱器が近傍にないシステムにおいては遮蔽板５０を取り付けない構成とするだけでよく、部品を共通化することができる。
【００１７】
実施例の冷却装置２０では、吸気用ファン４４と排気用ファン４６とが補機用の低圧バッテリからの給電を受けて作動するよう構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、図２の変形例の冷却装置２０Ｂに示すように、遮蔽板５０の外壁面に温度差を電力に変換する熱電変換素子（ゼーベック素子）５４を取り付け、この熱電変換素子５４によりエンジン６０からの輻射熱を電力に変換することにより、その電力を用いて吸気用ファン４４と排気用ファン４６とが作動するよう構成するものとしてもよい。これにより、エンジン６０からの輻射熱をケース１８内に更に伝わりにくくすると共にバッテリからの電力消費を抑制して装置のエネルギー効率を向上させることができる。また、イグニッションオフ直後などバッテリからの給電は遮断されるがケース１８内の冷却が必要な場合であっても、ファン４４，４６を作動させることができる。なお、熱電変換素子５４により変換された電力は、吸気用ファン４４と排気用ファン４６の両方の作動に用いる他、いずれか一方のみの作動に用いるものとしてもよい。
【００１８】
実施例の冷却装置２０では、遮蔽板５０をケース１８に対して別部品として構成するものとしたが、これらを一体の部品として構成するものとしてもよい。
【００１９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例のエンジン６０が「発熱器」に相当し、トランジスタ素子１１が実装されたインバータ１２が「回路基板」に相当し、表面にフィン３４ａ，３４ｂが形成されると共に内部の冷却水との熱交換によりインバータ１２のトランジスタ素子１１を冷却する冷却器３４が「冷却器」に相当し、吸気口４１がエンジン６０とは反対側の面に形成されると共に排気口４８がエンジン６０側の面に形成され、吸気口４１からの吸気が吸気用ファン４４，冷却器３４のフィン３４ａ，インバータ１２およびモータＥＣＵ１４，冷却器３４のフィン３４ｂ，排気用ファン４６を介して排気口４８から排出されるようインバータ１２とモータＥＣＵ１４とコンデンサ１６とがレイアウトされたケース１８が「ケース」に相当し、吸気用ファン４４が「吸入用ファン」に相当し、排気用ファン４６が「排出用ファン」に相当し、ケース１８の排気口４８が形成されたエンジン６０側の面を覆うよう取り付けられた遮蔽板５０が「遮蔽板」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２０】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、冷却装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  パワーコントロールユニット、１１  トランジスタ素子、１２  インバータ、１４  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、１６  コンデンサ、１８  ケース、２０  冷却装置、３０  水冷系、３２  冷却水用パイプ、３４  冷却器、３４ａ，３４ｂ  フィン、４０  空冷系、４１  吸気口、４２  吸気用ダクト、４４  吸気用ファン、４５  排気用ダクト、４６  排気用ファン、４８  排気口、５０  遮蔽板、５１  外気口、５２  フィン、５４  熱電変換素子、６０  エンジン。
【図１】
2012156157.tif 000003
【図２】
2012156157.tif 000004