JP2009059649A - 放熱性に優れたコネクタ付き電線 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ電極の熱を速やかにコネクタ外部へ放熱でき、温度上昇を抑制できるコネクタ付き電線を提供すること。
【解決手段】コネクタ外装部分（および必要に応じてコネクタ内部にも）に電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を使用してなるコネクタ付き電線。前記樹脂組成物が、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ＥＰＤＭ、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選ばれる少なくとも１つの樹脂と、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チッ化硼素、タルクから選択される少なくとも１種のフィラーとを含有する樹脂組成物であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、コネクタ付き電線に関する。特に、コネクタ部分の熱をこもらないように表面に伝熱させ、表面から大気に伝熱することにより放熱できるコネクタ付き電線に関する。

近年、外出先から自宅の電子機器を操作できるようになっているユビキタス対応装置が増加している。このような電子機器はコネクタが常時接続され、リモート電源のためのアイドリング電流が流れ続ける状況で使用されるため、電極部分で常に発熱が起こる。外出中に電子機器が操作され稼動状態になると、さらに大きな消費電流が流れる。こういった場合にも、コネクタの発熱で過大な加熱現象が発生しないように対策をしておかなければならない。

また、近年の電子機器は、高機能化および高性能化に伴って内部に実装される電子部品の消費電力が増加し、その結果、機器の温度上昇が問題となっている。特に、携帯電話機に代表される携帯電子機器は、更なる小型化、薄型化そして高機能化が求められていることから、スペース的な制約で、パソコンなどで用いられている金属製ヒートシンクやファンのような放熱構造を設けることは難しくなっている。携帯電子機器の筐体の表面積は小さく、十分な放熱効率が得られないために、電子部品の発熱量が大きいと筐体の温度が上昇してしまう。ユーザが携帯電子機器を使用中に筐体の温度が上昇すると不快感を感じたり低温火傷する可能性がある。この問題に対して、例えば携帯電話を充電する際の発熱を電源プラグを利用して放熱する技術として、コネクタカバー表面に熱伝導部材を設けた携帯電子機器（特許文献１）や、熱吸収手段を備えるコネクタ付きケーブル（特許文献２）が提案されている。しかしながら、特許文献１の技術は携帯電子機器のコネクタカバーを放熱手段として利用するものであり、電源プラグ単体での放熱性は改良されていない。特許文献２の技術は携帯電子機器内部で発生した熱を効率よく外部へ放熱することを課題としており、その熱がコネクタ内部にこもるとコネクタが加熱され傷みやすくなるという問題点については特に考慮されていない。
特開２００６−１３５５５９ 特開２００６−３２４２０７

コネクタ付き電線は、電極や電線を電気絶縁するため樹脂で被覆した構造にすることが多い。樹脂は一般的に熱伝導率が低いため、電流が流れる際に電極部分の温度が局所的に上昇したり、電極で発生した熱が内部にこもってコネクタ全体の温度が上がったりしやすい。接続された電子機器内部からの高熱がコネクタに伝えられる場合は、コネクタはさらに加熱されることになる。このような熱のために、長期的には、コネクタを構成している樹脂が劣化して、変色したりぼろぼろになったりする。場合によっては、この熱により、端子電極の金属が酸化劣化したり、接触不良を起こす場合もある。コネクタ内部にヒートシンクや熱伝導性板などの温度上昇を抑制するための機構を設置すると、コストアップにつながる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、簡便な機構でコネクタ電極の熱を速やかにコネクタ外部へ放熱でき、温度上昇を抑制できるコネクタ付き電線を提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究の結果、発熱を伴うコネクタにおいて、該コネクタの内部及び外装部に熱伝導率0.8m/mK以上の熱伝導性樹脂組成物を用い、該樹脂組成物によって発生した熱をコネクタ外装部に速やかに拡散させ、最終的に外部に拡散させる方法を見出した。

すなわち本発明は、コネクタ外装部分に電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を使用してなるコネクタ付き電線に関する（請求項１）。

好ましい実施態様は、さらにコネクタ内部にも電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を使用してなる請求項１に記載のコネクタ付き電線。に関する（請求項２）。

好ましい実施態様は、前記樹脂組成物が、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ＥＰＤＭ、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選ばれる少なくとも１つの樹脂１００重量部と、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チッ化硼素、タルクから選択される少なくとも１種の粉体フィラーから選ばれる少なくとも１つのフィラー５〜８００重量部とを含有する樹脂組成物であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のコネクタ付き電線に関する（請求項３）。

好ましい実施態様は、コネクタ外装部分に、フィン様のひだを設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の伝熱構造を有するコネクタ付き電線に関する（請求項４）。

好ましい実施態様は、前記フィン様のひだの内部に、銅、アルミニウム、ステンレス、カーボン繊維、グラファイトからなる群より選ばれる少なくとも１つの熱伝導体からなる熱伝導性板を、電極と直接接触するように配設した、請求項４に記載のコネクタ付き電線に関する（請求項５）。

本発明のコネクタ付き電線によれば、大幅なコストアップなしに、接続された電子機器から伝えられる熱によるコネクタ部分の温度上昇を抑制するとともに、コネクタ電極自体の発熱による局所的な温度上昇を抑制することができる。これにより、常時接続時の信頼性を高めることができ、また電極の酸化劣化と樹脂の劣化を抑制してコネクタの寿命を向上させることができる。

本発明のコネクタ付き電線は、電子機器に接続可能なコネクタと、電子機器に電力を供給するための電線とを備えるものである。コネクタは、電線に接続された電極と、電線と電極を支持するための樹脂構造体と、前記樹脂構造体を収容し前記電極と熱伝導的に接続された外装部分とを備える。コネクタ外装部分には、電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物が使用される。本発明はこの外装部分を通じて電極の熱が速やかに伝えられるので、電極部分の局所的な温度上昇を抑制でき、極度な加熱という問題を解決している。

電極から外装部へ熱を伝えやすくなるという点からは、外装部に加えて、コネクタ内部の電極を支持している樹脂構造体部分にも、電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を用いることが好ましい。外装部と内部の両方に電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を用いる場合は、双方に同じ樹脂組成物を使用してもよく、異なる組成のものを適宜使い分けてもよい。さらに、電線の被覆部にも電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を用いることができる。

コネクタ電極の形状は特に限定されず、接続する電子機器に合わせて任意の形状を選べばよい。コネクタ電極は、その一部が外装部分の一部と直接接触するように配置してもよく、熱伝導性の部材を介して外装部分と熱伝導的に接続されるように配置してもよい。

コネクタの形状は特に限定されず、任意の形状を選べばよい。熱を大気中へ放熱しやすいという点からは、コネクタ外装部にフィン様のひだを設けることが好ましい。

本発明はコネクタ外装部分に電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を使用することにより十分に効果が得られるが、放熱性をさらに高めるために、コネクタ内部に熱伝導性板などの温度上昇を抑制するための機構を設置しても良い。外装部にフィンを設ける場合は、前記フィン様のひだの内部に、銅、アルミニウム、ステンレス、カーボン繊維、グラファイトからなる群より選ばれる少なくとも１つの良熱伝導体からなる熱伝導性板を、電極と直接接触するように配設することが好ましい。

本発明においては、電気絶縁性で高い熱伝導率を有する樹脂組成物を使用する。電気絶縁性とは具体的には、電気抵抗率１０^５Ω・ｃｍ以上のものを示すこととするが、好ましくは１０⁸Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０^１0Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０^１2Ω・ｃｍ以上のものを用いるのが好ましい。電気抵抗率の上限には特に制限は無いが、一般的には１０^１８Ω・ｃｍ以下である。樹脂組成物の熱伝導率は、0.8W/mK以上であることが必須であるが、好ましくは1.0W/mK以上、より好ましくは1.3W/mK以上、特に好ましくは1.5W/mK以上である。熱伝導率の上限には特に制限は無いが、一般的には30W/mK以下である。

このような樹脂組成物は、例えばポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ＥＰＤＭ、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂に高い熱伝導率を有するフィラーを配合して得ることができる。フィラーとしては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化銅、亜酸化銅、等の金属酸化物、窒化ホウ素、窒化ケイ素、等の金属窒化物、炭化ケイ素等の金属炭化物、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ダイヤモンド、等の絶縁性炭素材料、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、等の金属水酸化物、を例示することができる。中でも電気絶縁性に優れることから、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チッ化硼素、タルクから選択される少なくとも１種の粉体フィラーが好ましく、チッ化硼素が特に好ましい。これらは単独あるいは複数種類を組み合わせて用いることができる。通常、樹脂単体の熱伝導率は0.2〜0.4w/mk程度であるが、樹脂に上記のフィラーを配合すると、電気絶縁性で0.8W/mK以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を得ることができる。

樹脂／フィラーの使用比率は、体積比で５／９５〜９５／５となるよう含有することが好ましい。溶融混練時の樹脂との混練が容易になり、得られる成形品の耐衝撃性、表面性、成形加工性が向上するという観点からは、体積比の下限は好ましくは１０／９０以上、より好ましくは１５／８５以上、最も好ましくは２０／８０以上である。また熱伝導率が向上するという観点からは、体積比の上限は好ましくは８０／２０以下、より好ましくは７５／２５以下、さらに好ましくは７０／３０以下、最も好ましくは６５／３５以下である。

樹脂組成物の成形方法はとくに限定されず、例えば、射出成形、ブロー成形、押出成形、真空成形、プレス成形、カレンダー成形等が利用できる。電極とより接触を高めるため、一体成形を行っても良い。

本発明のコネクタ付き電線は、各種電子機器に接続して用いることができる。電子機器の具体例として、ノートパソコンなどの携帯型コンピューター、ＰＤＡ、携帯電話、携帯ゲーム機、携帯型音楽プレーヤー、携帯型ＴＶ／ビデオ機器、携帯型ビデオカメラ、等の小型あるいは携帯型電子機器類が挙げられる。また、家電、ＯＡ機器、ＡＶ機器、自動車用電子機器などに用いることもできる。

本発明の好ましい実施形態の一例について、実施例を挙げてさらに詳細に説明する。

（実施例１）
本発明の実施例１に係るコネクタ及び放熱方法について、図１を元に説明する。この第１図にあって、コネクタ電極から熱を導く良熱伝導体は、電極と直接接触又は粘着層を介して取り付けられている。より熱的接触を強固にするため、良熱伝導性グリースなどを介して取り付けられても良い。発熱部からの熱は、この電極に伝わり、その後この良熱伝導体に導かれ、空気に放熱される。この第２図にあっては、コネクタ電極からの熱は、内部の絶縁性熱伝導高分子体に伝わり、更にコネクタケースに伝わり、最終的にはその外装である絶縁性熱伝送高分子体に達し、空気に放熱される。

（実施例２）
本発明の実施例１に係るコネクタ及び放熱方法について、図１を元に説明する。この第２図にあっては、コネクタ電極からの熱は、内部の絶縁性熱伝導高分子体に伝わり、更にコネクタケースに伝わり、最終的にはその外装である絶縁性熱伝送高分子体に達し、空気に放熱される。

（実施例３）
次に、本発明の第２の実施例に係る携帯電子機器及び放熱方法について、図３を元に説明する。この第３図では、コネクタ電極からの熱は、内部の絶縁性熱伝導高分子体に伝わり、更にコネクタケースに伝わり、最終的にはその外装である絶縁性熱伝送高分子体に達し、空気に放熱される。しかし、その過程で、更に放熱をより効果的に行うことができるように、フィン状体を電極に接触するよう配置させ、熱をこのフィンに誘導する。そして、このフィンに導いた熱を外装に用いた絶縁性熱伝送高分子体に達し、空気に放熱される。

（比較例１）
この第４図では、一般的なコネクタ付き電線について説明する。この第４図では、コネクタ電極からの熱は、外装の絶縁性高分子体に導かれ、空気中に放熱される。この場合でも、熱の伝わる経路としては、同じであるが、外装部分が単なる絶縁性高分子体であるので、電極からの熱は、電極が高温になって初めて外装に伝わる傾向にあり、すなわち、電極に熱がこもる傾向にある。従って、この熱を容易に空気中に放出する事が出来ないため、絶縁性高分子体が高温度となり、この絶縁性高分子体が変色、樹脂劣化などで、寿命が短くなる問題が発生していた。

（比較例２）
この第５図では、一般的なコネクタ付き電線について説明する。この第５図では、コネクタ電極からの熱は、内部の絶縁性高分子体に伝わり、コネクタケースに伝えられる。更にその熱は外装の絶縁性高分子体に伝わり、最終的に空気中に放出される。この伝熱経路は第２図と同じである。しかし、その電極の熱は、これを順調に外部に導かれないため、コネクタ自身に溜め込まれ、高温になった状態で外装部に導かれ、空気中に放熱される。内部の絶縁性高分子体と外装の絶縁性高分子体が使用されているので、電極の熱は、容易に外部に導かれるのではなく、電極が高温になって始めて外部に熱が伝わっていくことになり、熱がこもる。この絶縁性高分子体の変色や樹脂劣化での寿命として問題になる事があった。

本発明の実施例１のコネクタ付き電線の斜視図と電線の断面図を示す。 本発明の実施例２のコネクタ付き電線の斜視図と電線の断面図を示す。 本発明の実施例３のコネクタ付き電線の斜視図と電線の断面図を示す。 本発明の比較例１のコネクタ付き電線の斜視図と電線の断面図を示す。 本発明の比較例２のコネクタ付き電線の斜視図と電線の断面図を示す。

符号の説明

１ コネクタ電極
２ コネクタケース
３ 絶縁性高分子体
４ 良熱伝導体
５ 絶縁性良熱伝導高分子体
６ 電線

Claims (5)

1. コネクタ外装部分に電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を使用してなるコネクタ付き電線。
2. さらにコネクタ内部にも電気絶縁性で0.8w/mk以上の熱伝導率を有する樹脂組成物を使用してなる請求項１に記載のコネクタ付き電線。
3. 前記樹脂組成物が、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ＥＰＤＭ、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選ばれる少なくとも１つの樹脂と、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チッ化硼素、タルクから選択される少なくとも１種のフィラーとを含有する樹脂組成物であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のコネクタ付き電線。
4. コネクタ外装部分に、フィン様のひだを設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の伝熱構造を有するコネクタ付き電線。
5. 前記フィン様のひだの内部に、銅、アルミニウム、ステンレス、カーボン繊維、グラファイトからなる群より選ばれる少なくとも１つの良熱伝導体からなる熱伝導性板を、電極と直接接触するように配設した、請求項４に記載のコネクタ付き電線。