(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温熱源もしくは前記高温熱源の近傍に配置され、電子部品を実装する回路基板を収容する筐体を備え、
前記筺体を、金属材料から形成し、
前記高温熱源がある側の前記筺体の外側表面には、赤外線吸収率を低くする表面状態を形成するとともに、前記高温熱源から遠ざかる側の前記筺体の外側表面には、放射率を高める表面処理を施した表面状態を形成する構成とし、
前記高温熱源がある側の前記筺体の内側表面を含み前記筺体の内側表面には、赤外線吸収率を高める表面処理が施されていることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記高温熱源は、運転条件によって熱負荷が変わる内燃機関であることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記筐体の前記両外側表面のうち、前記高温熱源がある側の前記筺体の外側表面の表面状態は前記筐体を形成する材料の素地もしくは低赤外線吸収率で高放射率となる白色の塗装処理による表面処理を施した表面状態からなり、前記高温熱源から遠ざかる側の外側表面の表面状態は放射率を高める黒色の塗装処理による表面処理が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記高温熱源がある側の前記筐体の表面のうち、他の部材と面接触する接触部には、熱伝導を阻害する表面状態を形成し、前記高温熱源から遠ざかる側の前記筺体の表面のうち、他の部材と面接触する接触部には、熱伝導を高める表面状態を形成していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記筺体は第１収容部と第２収容部から構成され、前記高温熱源がある側とは反対側の第１収容部において車両のボディ部に固定される搭載固定部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記筺体は第１収容部と第２収容部から構成され、前記高温熱源がある側の第１収容部において前記高温熱源に固定される搭載固定部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御機器に関し、特に例えば内燃機関等の高温熱源またはその近傍に配置される電子制御機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御機器としては、例えば自動車用内燃機関の制御装置としての電子制御機器において、アルミニウム合金等の金属材料からなる筐体の内部に、半導体スイッチング素子等の発熱素子が実装された回路基板を配置し、この回路基板の動作によって生じる発熱素子の熱を基板内および筐体内へ熱移動させることによって、発熱素子の温度を所定設定温度以下に抑えるものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成では、筐体を構成する金属部材の表面が金属地肌のままであるため、回路基板に実装された発熱素子から筐体への熱移動量が小さい。
【０００４】
また、近年、省資源の観点等からエンジンルームを高密度化して小型化する社会的要請があり、電子制御機器においても、高温熱源である内燃機関等への搭載環境に係わらず、放熱性向上と小型化が望まれている。発熱素子に生じる熱の筐体への移動を、例えば基板等を介して熱伝導により放熱する構造では、部材の複雑化、取付けスペースの確保が必要であり、電子制御機器の小型化の障害となっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、高温熱源またはその近傍に搭載されるものであって、その搭載環境に応じた放熱性向上が図れる電子制御機器を提供することにある。
【０００６】
本発明の請求項１によると、高温熱源もしくは高温熱源の近傍に配置され、電子部品を実装する回路基板を収容する筺体を備え、高温熱源がある側の筺体の外側表面には、赤外線吸収率を低くする表面状態を形成するとともに、高温熱源から遠ざかる側の筺体の外側表面には、放射率を高める表面処理を施した表面状態を形成する構成とし、筺体の内側表面には、赤外線吸収率を高める表面処理が施されている。
このような高温熱源がある側の筺体の外側表面には、赤外線吸収率を低くする表面状態を形成するとともに、高温熱源から遠ざかる側の筺体の外側表面には、放射率を高める表面状態を形成する構成により、例えば内燃機関等の高温熱源からの筺体への熱輻射による熱移動量を低く抑えるとともに、筺体の高温熱源から遠ざかる側への放熱による熱移動量を増加させることができる。したがって、外部の高温熱源つまり高温物体からの熱移動量の抑制と、高温物体がない側への筺体の熱移動量の増加とによって、筺体の放熱性向上が図れる。例えば電子制御機器の回路基板に実装される半導体スイッチング素子等の発熱性を有する電子部品の温度を低減することができる。
さらに、上記外側表面に対して内側表面は、赤外線吸収率を高める表面処理が施されているため、電子制御機器の回路基板に実装される半導体スイッチング素子等の発熱性を有する電子部品は、輻射熱によって筺体への熱移動量を高めることができるので、発熱温度を低減することが可能である。
【０００８】
本発明の請求項２によると、高温熱源は、運転条件によって熱負荷が変わる内燃機関である。
【０００９】
すなわち、回路基板の動作に伴う発熱を電子制御機器の外部へ効率的に放出する筐体構造として、高温熱源との配置関係を考慮した筐体の構成を提供するので、例えば車両の登坂走行あるいは高速走行後アイドリング放置する等の熱負荷の急激な変化を伴う内燃機関に好適である。
【００１０】
本発明の請求項３によると、筺体の両外側表面のうち、高温熱源がある側の筐体の外側表面の表面状態は筺体を形成する材料の素地、もしくは低赤外線吸収率で高放射率となる白色の塗装処理による表面処理を施した表面状態からなり、高温熱源から遠ざかる側の外側表面の表面状態は放射率を高める黒色の塗装処理による表面処理が施されている。
【００１１】
これにより、上記の高温物体からの熱移動量の抑制と、高温物体がない側への筐体の熱移動量の増加とを行なう筐体機能が安価に提供可能である。
【００１６】
本発明の請求項４によれば、高温熱源がある側の表面のうち、他の部材と面接触する接触部には、熱伝導を阻害する表面状態を形成し、高温熱源から遠ざかる側の筺体の表面のうち、他の部材と面接触する接触部には、熱伝導を高める表面状態を形成している。
【００１７】
これにより、高温熱源から筐体へ熱移動する際に、高温熱源から筐体へ熱伝導される熱移動量を低く抑え、筐体から、高温熱源から遠ざかる側へ熱伝導される熱移動量を増加させることができる。例えば筐体の部位を複数に区画して、区画された筐体内を効率的に放熱することができる。
【００１８】
本発明の請求項５及び請求項６によれば、筺体が、回路基板を保持する第１収容部材と、第１収容部材と組合わせて回路基板を収容する第２収容部材とを備え、第１収容部材には、車両のボディ部または高温熱源に固定される搭載固定部が設けられている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子制御機器を、車両のエンジンルームまたはエンジンに搭載され、車両の駆動装置であるエンジンを制御する電子制御機器に適用し、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態の電子制御機器の構成を表す断面図である。図２は、図１中の電子制御機器の分解斜視図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、電子制御機器１は、ＩＣや半導体素子等の電子部品１１が実装された回路基板１０と、これら電子部品１１が実装された回路基板１０を保持する第１収容部材２０と、第１収容部材２０と組合わせて回路基板１０を収容する第２収容部材３０とを含んで構成されている。なお、電子制御機器は、内燃機関等を制御する制御装置であって、内燃機関の回転数、負荷状態等に応じて内燃機関へ燃料を噴射供給する周知の燃料噴射手段（図示せず）や内燃機関に供給された燃料に点火させる周知の点火手段（図示せず）をＰＷＭ制御またはＰＦＭ制御等するため、回路基板１０に実装される電子部品１１には、半導体スイッチング素子等の発熱性を有する電子部品が含まれている。ここで、電子制御機器１は、内燃機関を制御する制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）に限らず、電気自動車の電動駆動モータを制御するもの、あるいは内燃機関を搭載する車両であっても、発電機等の回転電機を制御するものであっても、電子制御機器１が内燃機関、電動駆動モータ等の高温熱源（高温物体）１００もしくは高温熱源１００の近傍に配置されるものであればいずれでもよい。
【００２２】
なお、本実施形態で説明する電子制御機器１は、以下内燃機関１００を制御するＥＣＵとし、第１の実施形態では、内燃機関１００の近傍に配置されているものとする（なお、内燃機関１００に配置される場合は、後述の他の実施形態で説明する）。
【００２３】
回路基板（以下、プリント基板と呼ぶ）１０は、半導体スイッチング素子等の発熱性を有する素子を含む電子部品１１と、この電子部品１１を実装する基板１２とを含んで構成されている。基板１２は、絶縁基材１２ａと、絶縁基材１２ａの表面もしくは内部に配設された回路配線（図示せず）とを含んで構成され、この回路配線は電子部品１１と電気的に接続している。なお、プリント基板１０には、回路配線を介して電子部品１１を作動させるように、外部接続部であるコネクタ部１３が設けられている。
【００２４】
電子制御機器の筐体である第１収容部材（以下、カバーと呼ぶ）２０と第２収容部材（以下、ケースと呼ぶ）３０は、それぞれ、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料を鋳造して形成されたものであり、ケース３０は底面が開口し、一方のカバー２０はケース３０の底面開口部３１（図１参照）を閉鎖するように略平板状に形成され、コネクタ１３を搭載したプリント基板１０を挟み込んで組付けられている。なお、カバー２０とケース３０は、鋳造成形に限らずプレス成形等であってもよい。なお、ここで、カバー２０とケース３０とは、電子制御機器１の筐体Ｒを構成している。なお、ケース３０には、コネクタ部１３を介して回路基板１０が外部から給電、もしくは外部装置との入、出力信号の授受が行なえるように、コネクタ部用窓３９が設けられている。
【００２５】
なお、高温熱源である内燃機関１００の近傍の搭載環境において、放熱性を向上させる筐体Ｒの構造の詳細については、後述する。
【００２６】
また、ケース３０の四隅には、図２に示すように、プリント基板１０の座面となる台座部３２が形成されており、この台座部３２はケース３０とカバー２０との間にプリント基板１０を挟み込むため、例えばねじ５０等によりプリント基板１０を介してカバーと螺合固定される。なお、カバー２０とケース３０とを組合せ固定する構成としては、ねじ５０等により螺合固定する構成に限らず、例えばカバーに立設する起立部に設けた組付孔（図示せず）と、ケース３０に設けた突起部（図示せず）とを嵌合固定する構成、あるいは接着固定する構成等であってもよい。
【００２７】
なお、本実施形態で説明するカバー２０とケース３０は、以下螺合固定されるものとして説明する。なお、ケース３０の底面開口部３１を形成する底部３１ａは、カバー２０とケース３０とが当接するように配置されていてもよい（図１参照）。
【００２８】
カバー２０には、図２に示すように、電子制御機器１の筐体Ｒとしてのケース３０およびカバー２０を搭載対象である内燃機関１００もしくは車両のボディ部２００に搭載（図２では、車両ボディ部に搭載）するため、カバー２０の外周側に延びる搭載固定部２１が設けられ、この搭載固定部２１は、内燃機関１００等の搭載対象と螺合固定等により固定されるようになっている。このカバー２０の中央部には、プリント基板１０が配置される側の表面に段差部２２が設けられており、段差部２２の底面は、プリント基板１０に実装される電子部品が干渉しない溝深さに形成されている。一方、図１に示すように、ボディ部２００側に固定される側の表面にも段差部（以下、逃し部と呼ぶ）２３が形成されている。この逃し部２３によって、平面状よりは寧ろ曲面状に形成される場合が多い内燃機関１００、車両のボディ２００に搭載される際、カバー２０の全面で搭載固定するのに比べて、カバー２０の外周部２４（特に、搭載固定部２１）で確実に搭載対象に当接し、かつ搭載固定できる。すなわち、逃し部２３を設けたカバー２０は、外周部２４を介して当接固定できる。
【００２９】
ここで、本発明の特徴である高温熱源である内燃機関１００の近傍の搭載環境において、放熱性を向上させる筐体Ｒ（詳しくは、ケース３０およびカバー２０）構造について、以下説明する。
【００３０】
筐体Ｒの外側表面（詳しくは、ケース３０の外側表面３０ａおよびカバー２０の外側表面２０ａ）のうち、図１に示すように、内燃機関１００がある側の外側表面３０ａには、筐体Ｒを形成するアルミニウム合金等の金属材料の地肌（金属色）のままの表面状態、すなわち赤外線吸収率を低くする表面状態が形成されている。一方、内燃機関１００から遠ざかる側の外側表面２０ａには、放射率を高める表面状態、例えば黒色等の塗装処理を施した表面状態が形成されている。
【００３１】
これにより、高温熱源としての内燃機関１００からの筐体Ｒへの熱輻射による熱移動量を、赤外線吸収率が低い金属地肌のままの表面状態によって、低く抑えるとともに、筐体Ｒ（詳しくは、カバー２０の外表面２０ａ）の内燃機関１００から遠ざかる側への放熱による熱移動の熱移動量を、放射率が高い塗装処理を施した表面状態によって、増加させることができる。
【００３２】
したがって、外部の高温熱源（高温物体）１００からの熱移動量の抑制と、高温物体１００がない側への筐体Ｒ内の熱移動量の増加とによって、筐体Ｒの放熱性向上が図れる。電子制御機器の回路基板に実装される半導体スイッチング素子等の発熱性を有する電子部品の温度を低減することができる。
【００３３】
さらに、筐体Ｒの外側表面２０ａ、３０ａのうち、一方の表面３０ａの状態は筐体Ｒを形成する材料すなわち金属材料の素地のままからなり、所定の表面処理（図１および図２では、黒色の塗装処理）が施されるのが他方の表面２０ａに限定されているので、高温熱源（高温物体）１００からの熱移動量の抑制と、高温物体１００がない側への筐体Ｒ内の熱移動量の増加とを行なう筐体Ｒ機能とが安価に提供できる。
【００３４】
なお、上記塗装処理は、黒色塗装に限らず、白色等の塗装であってもよく、また、塗装処理として粉体塗装あるいは電着塗装等のいずれであってもよい。この塗装処理に代えて、黒色アルマイト、黒色クロメート等のメッキ処理であってもよい。
【００３５】
また、筐体Ｒの内側表面（詳しくは、ケース３０の内側表面３０ｂおよびカバー２０の内側表面２０ｂ）には、赤外線吸収率を高める表面状態、例えば黒色の塗装等の表面処理を施した表面状態が形成されている。
【００３６】
これにより、電子制御機器１の回路基板１０に実装される半導体スイッチング素子等の発熱性を有する電子部品１１は、筐体Ｒの内側表面の赤外線吸収率を高める表面状態によって、輻射熱による筐体Ｒへの熱移動量を高めることができるので、発熱温度を低減することが可能である。
【００３７】
なお、上記黒色の表面処理は、黒色の塗装に限らず、黒色アルマイト、黒色クロメート等のメッキ処理であってもよい。
【００３８】
さらにまた、カバー２０の外側、内側の両表面２０ａ、２０ｂに施す表面処理として、黒色塗装処理を採用すれば、高放射率、高赤外線吸収率とが両立でき、かつ塗装処理の際にカバー２０のマスキング処理が不要であるため、安価な表面処理を行なうことができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態としては、第１の実施形態で説明した内燃機関１００がある側の筐体Ｒの外側表面３０ａを、図３に示すように、金属材料の地肌（金属色）のままの表面状態に代えて、塗装処理を施した表面状態とする構成としてもよい。図３は、第２の実施形態の電子制御機器の構成を表わす分解斜視図である。
【００４０】
すなわち、筐体Ｒを形成する金属材料の素地による低赤外線吸収率の表面状態に代えて、白色塗装等の表面処理による低吸収率、高放射率の表面状態とすることで、筐体Ｒから外部への熱移動量の増加を図ることができる。これにより、上記の高温物体からの熱移動量の抑制と高温物体がない側への筐体の熱移動量の増加させる筐体Ｒ機能に加えて、さらに、筐体Ｒから外部へ熱移動させる機能の強化を図ることが可能である。したがって、筐体Ｒの放熱性をさらに向上することができる。
【００４１】
なお、ここで、図３に示すように、塗装による表面処理を施す筐体Ｒの表面（詳しくは、ケース３０の外側表面３０ａおよび内側表面３０ｂと、カバー２０の外側表面２０ａおよび内側表面２０ｂ）のうち、内側表面３０ｂ、カバー２０の両表面２０ａ、２０ｂにおいて、プリント基板１０を配置する領域、特に発熱性を有する電子部品の実装領域のみをそれぞれ黒色塗装した構成にしてもよい。これにより、表面処理をするための塗装使用量の低減を図ることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態としては、第１の実施形態で説明した筐体Ｒを搭載する搭載対象を、車両のボディ部２００に代えて、図４に示すように、内燃機関１００に搭載する構成としてもよい。図４は、第３の実施形態の電子制御機器の構成を表す断面図である。
【００４３】
筐体Ｒの外側表面（詳しくは、ケース３０の外側表面３０ａおよびカバー２０の外側表面２０ａ）のうち、図４に示すように、内燃機関１００がある側の外側表面２０ａには、白色塗装等の表面処理による低吸収率、高放射率の表面状態が形成されている。一方、内燃機関１００から遠ざかる側の外側表面３０ａには、黒色等の塗装処理による高放射率の表面状態が形成されている。これにより、第１の実施形態と同様に、高温熱源（高温物体）１００からの熱移動量の抑制と、高温物体１００がない側への筐体Ｒ内の熱移動量の増加とを行なう筐体Ｒ機能を有する電子制御機器１が提供でき、従って、筐体Ｒの放熱性向上が図れる。
【００４４】
また、筐体Ｒの内側表面（詳しくは、ケース３０の内側表面３０ｂおよびカバー２０の内側表面２０ｂ）には、黒色等の塗装処理による赤外線吸収率を高める表面状態が形成されている。これにより、第１の実施形態と同様に、電子制御機器１の回路基板１０に実装される発熱性を有する電子部品１１は、輻射熱による筐体Ｒへの熱移動量を高めることができるので、発熱温度を低減することが可能である。
【００４５】
さらにまた、図４に示すように、ケース３０の外側、内側の両表面３０ａ、３０ｂに施す表面処理として、黒色塗装処理を採用するので、高放射率、高赤外線吸収率とが両立でき、かつ塗装処理の際にカバー２０のマスキング処理が不要であるため、安価な表面処理を行なうことができる。
【００４６】
さらにまた、カバー２０の外側、内側の両表面２０ａ、２０ｂに施す表面処理範囲として、図４に示すように、プリント基板１０を配置する領域のみを黒色塗装（内側表面２０ｂ）処理をする構成にしてもよい。これにより、表面処理をするための塗装使用量の低減を図ることができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態としては、第１実施形態で説明した筐体Ｒ（詳しくは、カバー２０およびケース３０）の表面のうち、他の部材と面接触する接触部において、図５に示すように、例えば、内燃機関１００から遠ざかる側のカバー２０の他の部材と面接触する接触部２０ｃ１、２０ｃ２には表面処理を施さず、互いに接触する部材間の熱伝導を高める表面状態とする構成にしてもよい。
【００４８】
また、図６の変形例に示すように、例えば、内燃機関１００がある側のカバー２０の他の部材と面接触する接触部２０ｃ３、２０ｃ４にも表面処理を施し、互いに接触する部材間の熱伝導を阻害する表面状態とする構成にしてもよい。
【００４９】
また、図７の他の変形例に示すように、プリント基板１０に実装された発熱性を有する電子部品１１の熱を直接カバー２０へ熱伝導させる放熱部材４０を使用した場合において、カバー２０の放熱部材４０と面接触する接触部２０ｃ５には表面処理を施さず、放熱部材４０とカバー２０の間の熱伝導を高める表面状態とする構成にしてもよい。
【００５０】
これにより、電子制御機器１の搭載環境に応じて、高温熱源１００から筐体Ｒへ熱移動する際に、高温熱源１００から筐体Ｒへ熱伝導される熱移動量を低く抑え、筐体Ｒから、高温熱源１００から遠ざかる側へ熱伝導される熱移動量を増加させることができる。例えば筐体Ｒの部位を複数に区画して、区画された筐体Ｒ内を効率的に放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の電子制御機器の構成を表す断面図である。
【図２】図１中の電子制御機器の分解斜視図である。
【図３】第２の実施形態の電子制御機器の構成を表わす分解斜視図である。
【図４】第３の実施形態の電子制御機器の構成を表す断面図である。
【図５】第４の実施形態の電子制御機器の構成を表す断面図である。
【図６】変形例の電子制御機器の構成を表す断面図である。
【図７】他の変形例の電子制御機器の構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１    電子制御機器
１０    プリント基板（回路基板）
１１    電子部品
１２    基板
１３    コネクタ部
２０    カバー（第１収容部材）
２０ａ、２０ｂ    外側表面、内側表面
２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３、２０ｃ４、２０ｃ５    （他の部材との）接触部
２１    搭載固定部（外周部２４の一部）
２２    段差部
２３    逃し部
２４    外周部
３０    ケース（第２収容部材）
３０ａ、３０ｂ    外側表面、内側表面
３１    底面開口部
３２    台座部
４０    放熱部材
１００    内燃機関（高温熱源）
２００    車両のボディ部
Ｒ    筐体
【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】
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