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JP6499676B2 - 電子装置 - Google Patents
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Description

本発明は、電子装置に関し、特に、通気孔を有する筐体を備えた電子装置に関する。
一般に、車両に搭載された電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)は、車載装置を制御するための制御回路が実装された回路基板と、該回路基板を内部に収容する筐体とにより構成されている。
また、ECUの筐体には、該筐体の内部空間と外部空間とを連通させる通気孔が設けられる場合があり、これにより、筐体内外の圧力差による筐体の変形が防止される。このような通気孔は、筐体の内部空間への水や塵埃などの異物の侵入経路となり得るため、通常、該通気孔の開口は通気性と防水性とを備えた通気フィルタにより塞がれている。
しかし、エンジンルームなどに配されるECUでは、例えば高圧の洗浄水などに晒される場合があり、該洗浄水の衝撃の程度によっては、筐体に装着された上記通気フィルタが変形または脱落するおそれがある。該通気孔を塞ぐ通気フィルタの取り付けに不具合が生じると、筐体の内部空間への異物の侵入を遮断することができなくなるため、該通気フィルタを保護するための様々な対策が実施されている。
例えば、特許文献1は、筐体の外部に設けた筒状の通気部に、一端が通気フィルタで覆われたインナーパイプを装着すると共に、該通気フィルタの上部が覆われるようにフィルタ保護キャップを設けた電子装置を開示している。このような電子装置によれば、該フィルタ保護キャップにより、該通気フィルタに飛来する高圧の洗浄水を遮断することができるため、該通気フィルタの変形や脱落を未然に防止することができる。
しかし、特許文献1に記載された電子装置では、通気部に装着するためのインナーパイプやフィルタ保護キャップなどの専用の部品が複数必要となり、製造コストが上昇するという問題がある。また、特許文献1の上記通気部は、筐体の表面から筒状に突出しているため、振動や過失などにより該通気部に衝撃が加わる頻度が増え、筒状部と筐体との接続部における機械的強度の劣化を招来しやすい。
さらに、特許文献1の該通気部は、回路基板に搭載される特定の発熱素子の近傍のみに設けられるため、該特定の発熱素子以外の他の発熱素子に対する放熱効果は限定的なものとなり、筐体全体としての放熱効率を十分に高めることはできない。
筐体の放熱効率を向上させるには、例えば筐体に設ける通気孔を複数として、筐体の通気性を高める手法などが考え得るが、小型化された近年のECUの筐体表面には、複数の通気孔や該通気孔を保護する複数の保護部材を設けるためのスペースが十分に確保することができないため、ECUの放熱効率を向上させることが難しくなっている。
特開2002−353675号公報
このような背景から、通気孔が設けられた筐体を備える電子装置において、低コスト且つ簡易な構成で該通気孔を保護すると共に該電子装置の放熱効率を高めることが望まれている。
本発明の一の態様は、筐体と、前記筐体の内部空間に収容された回路基板と、を備える電子装置である。前記筐体は、外部空間に開口する間隙が設けられており、前記間隙は、前記外部空間に開口する開口部が、前記筐体の一の側面から当該一の側面に隣接する他の一の側面まで連続して延在するよう構成され、前記間隙を形成する面の一部に、前記内部空間と前記外部空間とを連通させる貫通孔の開口が設けられている。
本発明の他の態様によると、前記貫通孔の前記開口は、前記間隙を構成する相対向する2つの面の一方に設けられている
本発明の他の態様によると、前記貫通孔の前記開口は、前記間隙を構成する面のうち、相対向する前記2つの面と異なる他の面に設けられている
本発明の他の態様によると、前記間隙は、前記筐体のうち当該間隙が形成された部分の平面視が、前記一の側面及び前記他の一の側面を2辺とする三角形を成すように設けられている
本発明の他の態様によると、前記開口を塞ぐように設けられた通気フィルタを備える。
本発明の第1の実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。 本発明の第2の実施形態の変形例に係る電子装置の断面の構成を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る電子装置として、例えば車両に搭載されて当該車両における少なくとも一の機能制御を行う電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)を示すが、これに限らず、本発明の電子装置の構成は、広く一般の電子装置に適用することができる。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る電子装置10の構成を示す図である。図1(a)は、電子装置10の斜視図であり、図1(b)は、図1(a)のAA線断面図である。本発明の実施形態に係る電子装置10は、筐体101と、当該筐体101に収容された回路基板103と、を有する。
回路基板103は、例えば車両に搭載され該車両のエンジン制御を行う電子装置を構成する回路基板であり、動作時に発熱を伴う半導体素子などの電気部品104a〜104dによって構成された制御回路、及びコネクタ102を実装し、該コネクタ102を介して電気的に接続された外部の制御装置(不図示)を制御する。回路基板103は、例えば、矩形状の平板であり、所定の誘電率を有する複数の絶縁体層が積層された多層基板(例えば多層プリント配線基板)などで構成されている。
筐体101は、カバー101aとベース101bとから構成されている。カバー101a及びベース101bは、例えば金属(例えば、アルミニウム)等の熱伝導率の高い材料で各々構成することができる。ベース101bは、その底面に回路基板103が配されており、また、該底面の上方に矩形状の開口が設けられている。カバー101aは、ベース101bの矩形状の該開口を塞ぐように該ベース101bの上方に配されている。
カバー101aとベース101bとは、ベース101bの上記開口に沿って塗布された防水グリスなどの接着剤を介して互いに接着・固定されて、筐体101を構成する。そして、カバー101a及びベース101bによって構成された筐体101の内部空間120には、回路基板103が収容されている。なお、カバー101aとベース101bとの固定は、接着剤に限らず、例えばネジ等の締結部材を使用することもできる。また、以下の説明では、カバー101aとベース101bとで囲まれた領域である筐体101の内側部分を筐体101の内部空間と称し、該領域の外側を筐体101の外部空間と称する。
ここで、本実施形態に係る電子装置10は、特に、筐体101を構成するカバー101aの外面に、間隙107a、107bと、該間隙107a、107bを図示上方から覆う庇部105a、105bとを備えている。なお、図1(a)において、該庇部105a、105bによって隠れる該間隙内の部分については、破線を用いて示している。
庇部105a、105bは、筐体101の側面(側面110、112、114)に対して垂直方向に突出した平面視が直角三角形状の板状体であって、間隙107a、107bの図示上部に配されている。庇部105aは、筐体101の、上部109の一部、第1側面110の一部、第2側面112の一部、及び、第1側面110と第2側面112とが直交するコーナーの一部を含んでいる。また、庇部105bは、筐体101の上部109の一部、第2側面112の一部、第3側面114の一部、及び、第2側面112と第3側面114とが直交するコーナーの一部を含んでいる。
なお、このような構成を備えるカバー101aは、例えば、直方体状の金属(例えば、アルミニウムなど)において、直方体を構成する側面から間隙107a、107bに相当する直角柱状の凹部を削り出すことによって、上記間隙107a、107bと庇部105a、105bとを一度の加工で一体的に形成することができる。
次に、該庇部105a、105bの直下に形成された間隙107a、107bについて説明する。間隙107aは、筐体101の第1側面110から、該第1側面110に隣接する第2側面112へと通じる間隙であると共に、筐体101の外側表面(筐体101の外部空間122に接する表面)を構成する面の一部である外面111a、111b、111cによって構成される間隙である。また、間隙107bは、上記第1側面110と相対向する第3側面114から、該第3側面114に隣接する第2側面112へと通じる間隙であると共に、筐体101の外側表面を構成する面の一部である外面113a、113b、113cによって構成される間隙である。
間隙107aの一部を構成する外面111aには、内部空間120へと連通する貫通孔で構成される通気孔108a、108cの2つ開口が形成されている。同じく、間隙107bの一部を構成する外面113aの表面には、内部空間120へと連通する貫通孔で構成される通気孔108b、108dの2つ開口が形成されている。各通気孔108a〜108dの各々の開口は、庇部105a、105bの図示下面111c、113cと相対向する位置に形成されており、間隙107a、107bが構成する三角柱状の空間の斜面部分(外面111b、113b)に沿って延在する矩形状である。なお、各通気孔108a〜108dが構成する開口部の形状は、矩形状に限らず、例えば三角形状または楕円形状などの任意の形状を選択することができる。
このように、本実施形態に係る電子装置10では、複数の通気孔が筐体101の表面に設けられているため、通気孔が単一である従来技術の筐体よりも、通気性が向上すると共に、内部空間120の気圧がより安定する。また、回路基板103上に形成された電気部品102a〜102dにより加熱された内部気体は、該複数の通気孔により、内部空間120内に滞留することなく外部空間122へと速やかに放出されると共に、外部空間122の外気を内部空間120内に即座に取り込んで、該外気によって該電気部品104a〜104dを直接的に冷却することができるため、電子装置10の放熱効率を大幅に向上させることができる。
また、該通気孔108a、108b、108c、108dには、内部空間120側から該開口を塞ぐように、通気フィルタ119a、119b、119c、119dが、例えば接着剤等を用いて、カバー101aの内面(内部空間120側の面)に各々取り付けられており、これにより、水や塵埃などの異物が通気孔108a〜108dを介して内部空間120に侵入することが防止される。ここで、各通気フィルタ119a〜119dは、筐体101の内面側(内部空間120側)から取り付けられているため、各通気フィルタと筐体101との接着部が内部空間120内に存在することとなり、例えば、風雨などに筐体101が長時間曝されるような場合でも、該接着部が筐体101により常に保護されることとなるため、各通気フィルタと筐体101との接着強度の低下が防止される。
なお、各通気フィルタ119a〜119dは、空気を通過させる通気性と、水などを通過させない防水性との両方の性質を有する防水透湿性素材で構成されている。また、各通気フィルタは、接着剤等を用いてカバー101aの内面に取り付けるような形態に限らず、例えば、各通気孔に嵌め込むように装着したり、テープ等によりカバー101aに取り付けたり、または、ネジ等の締結部材と平板状の金具とを用いて、各通気フィルタの縁部などを該金具とカバー101aとで挟持するように固定してもよい。
以上のような構成により、本実施形態に係る電子装置10では、筐体101の一部を構成する庇部105a、105bは、通気孔108a〜108d及び通気フィルタ119a〜119dと相対向するように配されているため、各通気孔108a〜108dの開口が、該庇部105a、105bによって常に覆われて保護される構成となる。これにより、例えば、筐体101に高圧洗浄水が飛来したとしても、該庇部105a、105bによって各通気孔108a〜108d及び通気フィルタ119a、119bへの当該洗浄水の直撃から保護されることとなり、各通気孔を通じた浸水、及びまたは、各通気フィルタの変形や筐体101との接着強度の低下が未然に防止されることとなる。
また、本実施形態に係る電子装置10では、従来技術の筐体のように通気孔を専用の保護部材で保護する必要がないため、筐体を構成する部品の個数を大幅に削減することができる。さらに、本実施形態に係る電子装置10では、通気孔は間隙107a、107bを構成する面に設けられるため、例えば従来技術のような小型化された電子装置の筐体であっても、筐体の表面積や空きスペースの程度などに制約されることなく、該間隙内の所定の位置に該通気孔を配置することができる。
また、図1のように、複数の通気孔を筐体の表面に設けるような場合であっても、各通気孔108a〜108dを庇部105a、105bのみで一括して保護することができるため、従来技術のように各通気孔を個別に保護する複数の保護部材を設ける必要がない。このように、本実施形態に係る電子装置10では、部品点数を増加させることなく、複数の通気孔を筐体を構成する一部で一括して保護することができるため、高価な保護部材を設けて通気フィルタを保護する従来技術の電子装置に比べて、大幅なコストダウンを実現することができる。
さらに、通気孔108a〜108dは、筐体101の内部空間120と外部空間122との圧力の均衡を安定的に保持することができるため、筐体内外の圧力差によるカバー101a及びベース101bの変形が防止できるとともに、回路基板103上に大気圧センサなどを配置して精度の高い気圧測定を実行することができる。
また、本実施形態に係る電子装置10の筐体101では、間隙107a、107bが筐体101の各側面に対して傾斜した面(111b、113b)を備えているため、冷却風が淀むことなく斜め方向に通過し、各間隙内に外気が滞留し難くい。この結果、筐体101の外面側から継続して冷却することができ、電子装置10の放熱効率を高い状態で維持することができる。また、間隙107a、107bは、筐体101の角部近傍のみに設けられているため、筐体101の機械的強度を損なうことなく、放熱効率の高い冷却構造を実現することができる。
さらに、本実施形態に係る電子装置10の筐体101では、間隙107a、107bによって筐体101に外面111a〜111c、113a〜113cからなる新たな放熱面を備えることとなるため、放熱面積が大幅に増加し、電子装置10の放熱性能を更に向上させることができる。また、庇部105a、105bは、カバー101aの内面側から伝導する熱を放熱するための大きな放熱フィンとしても機能するため、放熱効果をさらに増大させることができる。
また、本実施形態に係る電子装置10では、間隙107a、107bの幅(例えば間隙107aでは、外面111aと外面111cとの離間距離)が、例えば1mm〜1cm程度の狭小な幅となっているため、該電子装置10のメンテナンス等の際に、過失により通気フィルタ119a、119bなどに指や工具が接触することが阻止され、各通気フィルタの破損や該通気フィルタと筐体101との密着強度の低下が未然に防止される。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係る電子装置20について説明する。本実施形態に係る電子装置20の筐体は、該筐体の外部空間側に形成された間隙を構成する複数の面のうち、庇部と直交する面に通気孔が設けられている。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る電子装置20の構成を示す図である。図2(a)は、電子装置20の斜視図であり、図2(b)は、図2(a)のBB線断面図である。なお、図2に示す電子装置20においては、図1に示す第1の実施形態に係る電子装置10と同じ構成要素については、図1に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図1についての説明を援用する。
本電子装置20の筐体201は、第1の実施形態に係る電子装置10の筐体101に代えて用いることのできる筐体である。筐体201は、第1の実施形態の電子装置10の筐体101と同様に、カバー201aの外面に、間隙207a、207bと、該間隙207a、207bを覆う庇部205a、205bとを備えている。ここで、第2の実施形態の電子装置20に係る筐体201では、特に、内部空間220へと連通する貫通孔で構成される通気孔208a、208b、208c、208dの各々の開口が、該間隙207a、207bを構成する外面のうち、庇部205a、205bの図示下面211c、213cと直交する外面211b、213b(間隙107a、107bが構成する三角柱状の空間を構成する斜面部分)に設けられている。
また、本電子装置20の筐体201は、通気孔208a、208b、208c、208dの内部空間220側において、接続空間240が設けられており、該接続空間240によって、外部空間122と内部空間220を接続する構成を備えている。なお、各通気孔の該開口は、該接続空間240側から通気フィルタ219a、219bによって塞がれている。
このような構成により、本発明の第2の実施形態に係る電子装置20では、通気孔208a〜208dを通じた外気の流出入によって、接続空間240と内部空間220との間に対流を生じさせると共に、該接続空間240と熱的に接続されたカバー201aの上部209及び該上部209と接続されて放熱フィンとして作用する庇部205a、205bを通じて、該接続空間240内の高温気体を効率よく冷却する。そして、該接続空間240において冷却された内部気体は、回路基板103付近へと対流によって戻されて、回路基板103を冷却するため、電子装置20の放熱効率が一段と高められる。
図3は、第2の実施形態に係る電子装置20の変形例であり、筐体201に代えて用いることのできる、筐体301の構成を示している。
図3は、第2の実施形態における変形例である筐体301の構成を示す断面図である。本変形例に係る筐体301は、間隙307a、307bを構成する外面に凸部330a、330b、330c、330d、330e、330fを有する点のみで、第2の実施形態における筐体201と異なっており、その他の構成については、第2の実施形態の該筐体201と同一である。本変形例に係る筐体301の各凸部330a〜330fは、4つの通気孔308a、308bなどの正面方向の一部を遮るように形成された凸部であって、筐体301の側面310、314または該間隙307a、307bを構成する三角柱状の空間の斜面(外面311b、313b)と平行となるように間隙307a、307b内を延在する凸部である。
この構成により、本変形例に係る電子装置30を構成する筐体301では、各凸部330a〜330fが、各通気孔の正面方向の一部を遮るように形成されているため、各間隙に到来した高圧水の直撃などから各通気孔を保護し、各通気孔からの浸水や、各通気孔を塞ぐ各通気フィルタの変形などが未然に防止される。
以上説明したように、第1、2の実施形態及びその変形例に係る電子装置10、20、30は、筐体101、201、301と、該筐体の内部空間120、220、320に収容された回路基板103と、を備える電子装置であって、前記筐体は、該筐体の側面の第1領域110、210、310等から該側面の第2領域112、212、312等へと抜ける間隙107a、107b、207a、207b、307a、307bを外部空間122側に備え、前記間隙を構成する面111a、113a、211b、213b、311b、313bの一部に、前記内部空間と該外部空間とを連通させる貫通孔108a〜108d、208a〜208d、308a〜308dの開口が設けられている。これにより、本発明に係る電子装置では、該間隙を構成する筐体の一部によって、該通気孔を保護することができるため、専用の保護部材を設けなくとも通気孔を保護することができ、筐体を構成する部品の点数が削減できるため、従来技術の電子装置に比べて、大幅なコストダウンを実現することができる。
なお、第1、2の実施形態及びその変形例に係る電子装置10、20、30では、1つの筐体に、2つの間隙及び2つの庇部を左右対称に設けたが、これに限らず、例えば、左右のいずれか一方の間隙及び庇部を設けるような構成(例えば、図1において、間隙107b及び庇部105bを設けない構成)であってもよく、このような場合でも一定の放熱効果を得ることができる。また、さらに放熱効果を高めるために、3つ以上の複数の間隙及び庇部を、筐体の側面110、112、114に多段に積層されるような構成としてもよい。また、通気孔は、間隙を構成する複数の面の各々に設けることができる(例えば、図2(b)において、外面211b、213bに設けられた通気孔208a、208dと共に、外面211a、213aにも追加の通気孔を設けることができる)。
また、第1、2の実施形態及びその変形例に係る電子装置10、20、30では、筐体の内部空間側から各通気孔の開口を塞ぐように各通気フィルタを設けたが、これに限らず、例えば、通気フィルタを筐体の外部空間122側から各通気孔の開口を塞ぐように取り付けることもできる。また、各通気フィルタは、各通気孔の開口を覆うように設ける場合に限らず、例えば、通気孔の内部を通気フィルタで埋めるように設けてもよい。このような構成とすれば、該通気フィルタを安定して固定することができ、また、内部空間への異物の侵入も効果的に抑制することができる。
さらに、第1、2の実施形態及びその変形例に係る電子装置10、20、30において、各通気孔の開口の周囲や貫通孔内の側面を撥水加工(例えば、表面加工または撥水コーティングなど)することにより、該通気孔を通じた内部空間への水の侵入を大幅に低減することが可能となり、筐体の防水効果を更に高めることができる。
また、第1、2の実施形態及びその変形例に係る電子装置10、20、30では、各通気孔の形状を、矩形状やスリット状としたが、このような形状に限らず、内部空間への外気の導入が可能な限りにおいて、任意の形状とすることができる。例えば、各通気孔の形状を、ジグザグ状等とすれば、通気孔の実効的な長さを大きくすることができるため、外気の導入がスムーズに行われて、放熱効果を更に高めることができる。また、各通気孔の形状は、各々異なるように形成することもできる。
また、カバー101a、102a、103aの内部空間側の面のうち、電気部品104a〜104dに対向する内面に、該電気部品からの輻射熱が吸収できる塗料などを塗布することで、電気部品104a〜104dが放出する輻射熱を効果的に吸収することができ、筐体101の放熱効率を更に向上させることができる。
また、第1、2の実施形態及びその変形例に係る電子装置10、20、30では、カバーとベースとを接着剤などにより接着して固定する構成としたが、このような場合に限らず、接着剤に代えて、例えば、カバーの一部をベースの開口に嵌め込んで固定することなどにより、両者を機械的に接続・固定することもできる。このような場合でも、接着剤などを併用すれば、カバーとベースを強固に接続することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
10・・・電子装置、101・・・筐体、101a・・・カバー、101b・・・ベース、102・・・コネクタ、103・・・回路基板、104a、104b、104c、104d・・・電気部品、105a、105b、205a、205b、305a、305b・・・庇部、107a、107b、207a、207b、307a、307b・・・間隙、108a、108b、108c、108d、208a、208b、208c、208d、308a、308b・・・通気孔、110、210・・・第1側面、112、212・・・第2側面、114、214・・・第3側面、111a、111b、111c、113a、113b、113c、211a、211b、211c、213a、213b、213c・・・外面、117・・・接続部、119a、119b、219a、219b、319a、319b・・・通気フィルタ、120・・・内部空間、122・・・外部空間、240、340・・・接続空間。

Claims (5)

  1. 筐体と、前記筐体の内部空間に収容された回路基板と、を備える電子装置であって、
    前記筐体は、外部空間に開口する間隙が設けられており、
    前記間隙は、前記外部空間に開口する開口部が、前記筐体の一の側面から当該一の側面に隣接する他の一の側面まで連続して延在するよう構成され、
    前記間隙を形成する面の一部に、前記内部空間と前記外部空間とを連通させる貫通孔の開口が設けられている、
    電子装置。
  2. 前記貫通孔の前記開口は、前記間隙を構成する相対向する2つの面の一方に設けられている、
    請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記貫通孔の前記開口は、前記間隙を構成する面のうち、相対向する2つの面と異なる他の面に設けられている、
    請求項1に記載の電子装置。
  4. 前記間隙は、前記筐体のうち当該間隙が形成された部分の平面視が、前記一の側面及び前記他の一の側面を2辺とする三角形を成すように設けられている、
    請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電子装置。
  5. 請求項1ないしのいずれか一項に記載の電子装置において、
    前記開口を塞ぐように設けられた通気フィルタを備える、
    電子装置。
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