JP6709121B2

JP6709121B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP6709121B2
Application number: JP2016142158A
Authority: JP
Inventors: 祐輔西村; 哲小野寺
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: JP2018014382A

Description

本発明は、電子部品を収容する筐体に設けられた貫通孔を通気可能に覆う通気栓を備える電子制御装置に関する。

例えば、車両に搭載されるパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）やエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）等の電子制御装置は、防水が図られた筐体の内部空間に、温度上昇を伴う電子部品を実装した回路基板等が収容されて構成される。

このような電子制御装置では、筐体に高い防水性が求められるが、防水性を高めるべく筐体の内部空間を密閉状態とすると、電子部品等の温度変化に応じて内部空間に圧力変化が生じ易くなり、ひいては、筐体に過大な応力が発生してしまう懸念がある。内部空間内の気体が温度変化に伴って膨張又は収縮するからである。

そこで、例えば、特許文献１に示すように、筐体の内外の気圧差を調整するための、いわゆる呼吸フィルタ機能を備えた電子制御装置が検討されている。具体的には、この電子制御装置では、内部空間を外部に連通する通気孔を筐体に設けるとともに、該通気孔を、気体の通過を許容し且つ液体の通過を阻止する撥水性の機能性繊維材からなる呼吸フィルタで覆っている。

特開２００７−１４１９５９号公報

ところで、この種の電子制御装置では、筐体の内部空間の湿度が上昇することを回避することが好ましい。内部空間に収容された電子部品におけるバスバー端子等の金属部が腐食することを抑制するためである。しかしながら、気体の通過を許容する上記の呼吸フィルタでは、水蒸気の通過を阻止することが困難であるため、筐体の外部から通気孔を介して侵入する水蒸気によって内部空間の湿度が上昇してしまう懸念がある。

本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、防水性を高めた筐体の内部空間と外部との気圧差を良好に調整できるとともに、該内部空間の湿度上昇を長期的に抑制できる電子制御装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内部空間に電子部品を収容するとともに、前記内部空間を外部に連通する貫通孔が形成された筐体と、前記貫通孔を通気可能に覆う通気栓とを備える電子制御装置であって、前記通気栓は、前記貫通孔に固定され且つ該貫通孔を介して前記内部空間を前記外部に連通する通気孔が設けられたボディと、前記ボディに対して、前記通気孔の前記外部側に設けられるキャップと、前記ボディと前記キャップとの間に配設されるフィルタ部材と、を有し、前記フィルタ部材は、前記通気孔の全体を覆い且つ気体の通過を許容し液体の通過を阻止する撥水フィルタと、前記撥水フィルタで被覆された状態で、前記通気孔の少なくとも一部を覆うように配設され、水分を吸放湿する調湿材と、前記撥水フィルタ及び前記調湿材を支持する支持部材と、を有することを特徴とする。

本発明に係る電子制御装置は、貫通孔が形成された筐体と、該貫通孔を通気可能に覆う通気栓とを備えることで、電子部品を収容する内部空間の通気性を高めることができる。このため、電子部品の温度上昇等に伴い、筐体の内部空間に温度変化が生じても、該内部空間内の気圧が過度に変化することを抑制でき、これによって、筐体等に過大な応力が発生することを回避できる。

また、通気栓のボディに設けられた通気孔は、フィルタ部材を構成する撥水フィルタに覆われているため、筐体の外部から通気孔を介して内部空間に液体の水等が侵入することを回避できる。したがって、上記のようにして内部空間の通気性を高めても、該内部空間の防水性が低下することを回避できる。

さらに、通気孔の少なくとも一部は、撥水フィルタに加えて、調湿材によっても覆われている。このため、筐体の外部から通気孔を介して内部空間に気体が流入する際、該気体に含まれる水蒸気等を調湿材によって吸収することができる。これによって、内部空間に水蒸気が侵入することを抑制できるため、該内部空間の湿度が上昇することを抑制できる。

一方、電子部品の温度上昇等に伴って筐体の内部空間の温度が上昇すると、比較的高温となった気体が、該内部空間から通気孔及び調湿材を通過して外部へと排出される。この際、調湿材に吸収されていた水分も外部へ放出されるため、該調湿材を再び水蒸気を良好に吸収することが可能な状態にすること、つまり、調湿材の吸湿能力を再生することができる。したがって、この通気栓は、長期間にわたって良好に内部空間の湿度が上昇することを抑制できる。

以上から、この電子制御装置によれば、防水性を高めた筐体の内部空間と外部との気圧差を良好に調整できるとともに、該内部空間の湿度上昇を長期的に抑制できる。その結果、電子部品におけるバスバー端子等の金属部に腐食が生じることを回避して、電子制御装置の耐久性を向上させることや長寿命化を図ることが可能になる。

上記の電子制御装置において、前記調湿材には、前記撥水フィルタを介して前記通気孔と前記外部とを連通する切欠部が設けられることが好ましい。この場合、たとえ、経年劣化等により調湿材の通気性が低下した場合であっても、調湿材の切欠部を介して気体を良好に流通させることができる。したがって、筐体の内部空間の通気性を長期的に維持することができ、電子制御装置の一層の長寿命化を図ることが可能になる。

上記の電子制御装置において、前記支持部材は、枠組みから構成される。この場合、フィルタ部材の重量中、支持部材が占める重量を低減して、フィルタ部材の軽量化を図ることができる。また、支持部材によって覆われる面積を低減しつつ撥水フィルタ及び調湿材を支持できるため、フィルタ部材の通気性が低下することを抑制できる。

本発明に係る電子制御装置は、通気栓の通気孔が撥水フィルタで覆われることにより、電子部品を収容する内部空間の防水性を維持しつつ、通気性を高めることができる。また、通気栓の通気孔の少なくとも一部が調湿材でさらに覆われることにより、筐体の外部から内部空間に水蒸気が侵入することを抑制できる。さらに、筐体の内部空間の気体が調湿材を通過して外部へ排出される際に、該調湿材の吸湿能力を再生することができる。

その結果、筐体等に過大な応力が発生することや、電子部品の金属部に腐食が生じること等を長期的に回避でき、これらによって、電子制御装置の耐久性を向上させることや長寿命化を図ることが可能になる。

本発明の実施形態に係る電子制御装置のロアケース側の外観斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線矢視一部断面図である。図３Ａは、図１の電子制御装置が備えるフィルタ部材の外観斜視図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線矢視一部断面図である。図４Ａは、他の実施形態に係る電子制御装置の部分拡大断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの電子制御装置が備えるフィルタ部材の部分外観斜視図である。

以下、本発明に係る電子制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明に係る電子制御装置は、例えば、車両等に搭載されるパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）やエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）のような、防水が図られた筐体と、該筐体内に収容され、温度上昇を伴う電子部品とを備えるものとして好適に適用することができる。そこで、以下では、電子制御装置が、ＰＣＵである場合を例に挙げて説明するが、特にこれに限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態に係る電子制御装置１０は、発電機の発電出力及びバッテリの放電出力の少なくとも一方を用いて、ハイブリッド車両走行用の交流モータを駆動するＰＣＵであり、該車両のエンジンルームに搭載される。なお、発電機、バッテリ、交流モータ、車両等の図示は省略している。

具体的には、電子制御装置１０は、筐体１２と、該筐体１２の内部空間に収容されるＤＣ／ＤＣコンバータ及びインバータ等から構成される電子部品（不図示）と、通気栓１６とを備えている。

筐体１２は、ロアケース２０と、該ロアケース２０とボルト締結されるミドルケース２２と、該ミドルケース２２とボルト締結されるアッパーカバー２４とから構成される。ロアケース２０は、筐体１２の内部空間を外部に連通する貫通孔３０が設けられるとともに、前記発電機に接続される接続コネクタ３２及び前記交流モータに接続される接続コネクタ３４を外部に露呈させる。貫通孔３０は、通気栓１６によって通気可能に覆われる。なお、通気栓１６の詳細については後述する。

ロアケース２０と、ミドルケース２２との間に形成される内部空間には、前記バッテリから供給される電圧を昇圧すること等が可能な前記ＤＣ／ＤＣコンバータが配設される。また、ミドルケース２２とアッパーカバー２４との間に形成される内部空間には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧した直流電圧を交流電圧に変換すること等が可能な前記インバータが配設される。このインバータには、スイッチング素子として、発熱量が大きいＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等が複数実装されている。

このため、ミドルケース２２は、前記インバータを冷却するためのウォータージャケット（不図示）等を構成する。ウォータージャケットの冷却水の流入口及び流出口は、流入用パイプ３８及び流出用パイプ４０を介して、冷却装置のポンプ等の機器類（不図示）とそれぞれ接続されている。

また、筐体１２の内部空間内において、上記の電子部品の各構成要素同士や、該構成要素と接続コネクタ３２、３４の各端子との間等における適宜の箇所は、例えば、銅板等の金属板を打ち抜き加工することで形成されたバスバー（不図示）により電気的に接続されている。

図２に示すように、通気栓１６は、ロアケース２０に設けられた貫通孔３０を通気可能に覆うものであり、ボディ４２と、キャップ４４と、フィルタ部材４６とを有する。ボディ４２は、貫通孔３０の径と略等しい外径であり、内部に通気孔５６が設けられた筒状部５０と、該筒状部５０の一端側から径方向外側に向かって突出するツメ部５２と、筒状部５０の他端側から径方向外側に向かって突出するフランジ部５４とを有する。

ボディ４２の筒状部５０は、例えば、弾性変形可能な材料から形成され、その弾性力に抗して、ツメ部５２側から貫通孔３０に挿通される。これによって、貫通孔３０に対してボディ４２がスナップフィット固定される。その結果、筒状部５０の内部に設けられた通気孔５６は、貫通孔３０を介して筐体１２の内部空間を外部に連通する。

つまり、本実施形態では、通気孔５６の軸方向の一端側が筐体１２の内部空間の内側に配置され、他端側が該内部空間の外側に配置される。また、通気孔５６の軸方向の他端側（外部側）の開口５８はフランジ部５４によって囲繞される。このフランジ部５４と貫通孔３０の縁部との間にはＯリング６０が介在し、これによって、ボディ４２と貫通孔３０との間の気密性が高められている。

キャップ４４は、フランジ部５４のＯリング６０に臨む側と反対側の面から所定の間隔離間するように、該フランジ部５４に取り付けられる。このキャップ４４とフランジ部５４との間にフィルタ部材４６が配設される。この際、フィルタ部材４６とキャップ４４との間には、空気の出入りを可能とする大きさの間隙６２が形成され、且つフィルタ部材４６とフランジ部５４とは密着する。したがって、フィルタ部材４６は、キャップ４４に覆われることで保護されるとともに、間隙６２を介して通気可能に通気孔５６の外部側の開口５８を覆う。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、フィルタ部材４６は、通気孔５６の外部側の開口５８よりも大きい外径の中空円柱形状に形成される撥水フィルタ７０と、該撥水フィルタ７０により被覆される調湿材７２と、撥水フィルタ７０及び調湿材７２を支持する支持部材７４とを有する。なお、図２及び図３Ｂでは、支持部材７４の図示を省略している。

撥水フィルタ７０は、気体の通過を許容し且つ液体の通過を阻止する材料からなり、該材料の好適な例としては、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。調湿材７２は、吸放湿性を示す材料からなり、該材料の好適な例としては、シリカゲルや、アクリル系微粒子（例えば、東洋紡製の商品名「タフチックＲＨＵシリーズ」）等が挙げられる。

支持部材７４は、撥水フィルタ７０及び調湿材７２を取り囲む枠組みからなり、環状の一組の縁部７６と、縁部７６同士を連結する４本の支柱部７８と、一方の縁部７６内の径方向に沿って延在し、支柱部７８同士を互いに交差するように連結する２本の梁部８０とを有する。このように支持部材７４を枠組みから構成することによって、フィルタ部材４６の重量中、支持部材７４が占める重量を低減して、フィルタ部材４６の軽量化を図ることができる。また、撥水フィルタ７０及び調湿材７２が支持部材７４によって覆われる面積を低減できる分、フィルタ部材４６の通気性が低下することを抑制できる。

なお、本実施形態では、図３Ｂに示すように、撥水フィルタ７０の内部の円柱形状の空間全体に調湿材７２が収容されている。このため、支持部材７４で支持された撥水フィルタ７０及び調湿材７２を、キャップ４４とフランジ部５４との間の空間に配設することで、通気孔５６の他端側の開口５８全体が、撥水フィルタ７０で覆われるとともに、該撥水フィルタ７０を介して調湿材７２で覆われる。

基本的には上記のように構成される本実施形態に係る電子制御装置１０によれば、貫通孔３０が形成された筐体１２と、該貫通孔３０を通気可能に覆う通気栓１６とを備えることで、筐体１２の内部空間の通気性を高めることができる。このため、電子部品の温度上昇等に伴い、筐体１２の内部空間に温度変化が生じても、該内部空間内の気圧が過度に変化することを抑制でき、これによって、筐体１２等に過大な応力が発生することを回避できる。

また、このようにして内部空間の通気性を高めても、通気孔５６が撥水フィルタ７０に覆われることで、筐体１２の外部から通気孔５６を介して内部空間に液体の水等が侵入することを回避できるため、該内部空間の防水性が低下することを回避できる。

さらに、この電子制御装置１０によれば、長期間にわたって良好に内部空間の湿度が上昇することを抑制できる。すなわち、例えば、筐体１２の内部空間の温度が降下する等して、該内部空間の内圧が外圧に比して小さくなるような場合、筐体１２の外側の空気が通気栓１６を介して内部空間に流入する。具体的には、先ず、筐体１２の外側から、フィルタ部材４６とキャップ４４との間に形成された間隙６２を介して、フィルタ部材４６に空気が流入する。

フィルタ部材４６の撥水フィルタ７０は、液体の通過を阻止するため、たとえ、空気とともに液体の水が前記間隙６２を介してフィルタ部材４６に到達したとしても、該液体の水が撥水フィルタ７０を通過することは阻止される。これによって、筐体１２の内部空間に液体の水が侵入することを回避できる。

一方、フィルタ部材４６の撥水フィルタ７０は、気体が通過することを許容する。このため、フィルタ部材４６に流入した空気は、撥水フィルタ７０を通過して、その内部に収容された調湿材７２に到達する。そして、空気が調湿材７２を通過する過程で、該空気中の水蒸気成分が吸収される。したがって、筐体１２の内部空間に対し、水蒸気の侵入を抑制しつつ、空気を流入させることができるため、該内部空間の湿度が上昇することを抑制できる。

また、例えば、電子部品の温度上昇等により、筐体１２の内部空間の温度が上昇する等して、該内部空間の内圧が外圧に比して大きくなるような場合、内部空間の空気が通気栓１６を介して筐体１２の外側に排出される。この際、内部空間で加温されることで比較的高温となった空気が、通気孔５６を介してフィルタ部材４６に到達し、調湿材７２を通過する。これによって、調湿材７２に吸収されていた水分が放出される。

この調湿材７２から放出された水分は、空気とともに撥水フィルタ７０を通過して、フィルタ部材４６とキャップ４４との間に形成された間隙６２を介して、筐体１２の外部へと排出される。その結果、調湿材７２を再び水蒸気を良好に吸収することが可能な状態にすること、つまり、調湿材７２の吸湿能力を再生することができる。このため、フィルタ部材４６に対して、特別なメンテナンス等を施すことなく、長期間にわたって良好に内部空間の湿度が上昇することを抑制できる。

以上から、この電子制御装置１０によれば、防水性を高めた筐体１２の内部空間と外部との気圧差を良好に調整できるとともに、該内部空間の湿度上昇を長期的に抑制できる。その結果、電子部品におけるバスバー端子等の金属部に腐食が生じることを回避して、電子制御装置１０の耐久性を向上させることや長寿命化を図ることが可能になる。

次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照しつつ、他の実施形態に係る電子制御装置９０について説明する。図４Ａは、電子制御装置９０の部分拡大断面図であり、図４Ｂは、電子制御装置９０が備えるフィルタ部材９２の部分外観斜視図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂに示す構成要素のうち、図１〜図３Ｂに示す構成要素と同一又は同様の機能及び効果を奏するものに対しては、同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。また、図４Ａ及び図４Ｂでは、支持部材７４の図示を省略している。

電子制御装置９０は、フィルタ部材４６に代えて、フィルタ部材９２を備えることを除いて、上記の電子制御装置１０と同様に構成されている。このフィルタ部材９２は、撥水フィルタ９４と、調湿材９６と、上記のフィルタ部材４６と同様の支持部材７４とを有している。そこで、以下では、主に、フィルタ部材９２の撥水フィルタ９４及び調湿材９６について、具体的に説明する。

撥水フィルタ９４は、溝部９８が設けられた中空円柱形状であり、該溝部９８を除く部分の内部に調湿材９６を収容する。具体的には、撥水フィルタ９４は、前記中空円柱形状の軸方向の一端側に、通気孔５６の他端側の開口５８を覆う円形状の壁部１００が設けられる。

溝部９８は、フィルタ部材９２及びキャップ４４の間に形成された間隙６２と、壁部１００との間に設けられ、これによって、壁部１００を介して通気孔５６と間隙６２とを連通する。すなわち、この撥水フィルタ９４の内部に収容される調湿材９６にも、溝部９８に対応する部位に、壁部１００を介して通気孔５６と間隙６２とを連通する切欠部１０４が形成される。

これらのように構成された撥水フィルタ９４及び調湿材９６は、上記の撥水フィルタ７０及び調湿材７２と同様に、支持部材７４で支持された状態で、キャップ４４とフランジ部５４との間に配設される。したがって、撥水フィルタ９４の壁部１００によって、通気孔５６の外部側の開口５８全体が覆われ、これによって、筐体１２の外部から液体の水が通気孔５６を介して内部空間に侵入することを回避できる。

また、調湿材９６の切欠部１０４を除く部分によって、前記開口５８が部分的に覆われているため、筐体１２の外部の空気が通気孔５６を介して内部空間に流入する際、該空気に含まれる水蒸気が調湿材９６に吸収される。すなわち、内部空間の湿度が上昇することを抑制できる。一方、内部空間で加温されることで比較的高温となった空気が、筐体１２の外部へ排出される際、該空気が調湿材９６を通過するため、調湿材９６の吸湿能力を再生することができる。

さらに、たとえ、経年劣化等により調湿材９６の通気性が低下した場合であっても、調湿材９６の切欠部１０４を介して空気を良好に流通させることができるため、筐体１２の内部空間の通気性を長期的に維持することができ、ひいては、電子制御装置９０の一層の長寿命化を図ることが可能になる。

なお、本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、上記の実施形態では、略円柱形状の撥水フィルタ７０、９４等を備えることでフィルタ部材４６、９２を略円柱形状としたが、特にこれに限定されるものではない。

また、上記の実施形態では、支持部材７４が枠組みから構成されることとしたが、特にこれに限定されず、支持部材７４は、フランジ部５４とキャップ４４との間において、フィルタ部材４６、９２の通気性を過度に低下させることなく、撥水フィルタ７０、９４及び調湿材７２、９６を支持することが可能な構成であればよい。

１０、９０…電子制御装置１２…筐体
１６…通気栓２０…ロアケース
２２…ミドルケース２４…アッパーカバー
３０…貫通孔４２…ボディ
４４…キャップ４６、９２…フィルタ部材
５０…筒状部５２…ツメ部
５４…フランジ部５６…通気孔
５８…開口６０…Ｏリング
６２…間隙７０、９４…撥水フィルタ
７２、９６…調湿材７４…支持部材
７６…縁部７８…支柱部
８０…梁部９８…溝部
１００…壁部１０４…切欠部

Claims

内部空間に電子部品を収容するとともに、前記内部空間を外部に連通する貫通孔が形成された筐体と、前記貫通孔を通気可能に覆う通気栓とを備える電子制御装置であって、
前記通気栓は、
前記貫通孔に固定され且つ該貫通孔を介して前記内部空間を前記外部に連通する通気孔が設けられたボディと、
前記ボディに対して、前記通気孔の前記外部側に設けられるキャップと、
前記ボディと前記キャップとの間に配設されるフィルタ部材と、
を有し、
前記フィルタ部材は、
前記通気孔の全体を覆い且つ気体の通過を許容し液体の通過を阻止する撥水フィルタと、
前記撥水フィルタで被覆された状態で、前記通気孔の少なくとも一部を覆うように配設され、水分を吸放湿する調湿材と、
前記撥水フィルタ及び前記調湿材を支持する支持部材と、
を有し、
前記支持部材は、枠組みから構成されることを特徴とする電子制御装置。
請求項１記載の電子制御装置において、
前記調湿材には、前記撥水フィルタを介して前記通気孔と前記外部とを連通する切欠部が設けられることを特徴とする電子制御装置。
内部空間に電子部品を収容するとともに、前記内部空間を外部に連通する貫通孔が形成された筐体と、前記貫通孔を通気可能に覆う通気栓とを備える電子制御装置であって、
前記通気栓は、
前記貫通孔に固定され且つ該貫通孔を介して前記内部空間を前記外部に連通する通気孔が設けられたボディと、
前記ボディに対して、前記通気孔の前記外部側に設けられるキャップと、
前記ボディと前記キャップとの間に配設されるフィルタ部材と、
を有し、
前記フィルタ部材は、
前記通気孔の全体を覆い且つ気体の通過を許容し液体の通過を阻止する撥水フィルタと、
前記撥水フィルタで被覆された状態で、前記通気孔の少なくとも一部を覆うように配設され、水分を吸放湿する調湿材と、
前記撥水フィルタ及び前記調湿材を支持する支持部材と、
を有し、
前記調湿材には、前記撥水フィルタを介して前記通気孔と前記外部とを連通する切欠部が設けられることを特徴とする電子制御装置。