JP3219373U - ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタの発熱を効率よく伝導させてブレーカを作動させ、コネクタの過度の発熱の検出精度を向上できるケーブルを提供する。
【解決手段】ケーブルは、外部装置との接続端子が形成されたコネクタ１と、コネクタに接続されるプリント基板２と、プリント基板に接続される導電ワイヤーと、プリント基板の周囲を囲うシールドケース４と、プリント基板に搭載され熱が印加されることにより接続端子から導電ワイヤーへの電流を制限する保護素子（ブレーカ３）と、を備える。コネクタ１とシールドケース４は、熱伝導部材にて形成され相互に連結しており、シールドケースは、保護素子に対して複数の凸部により直接及び／又は他の部材（熱伝導シート４３、４４）を介して熱を伝導する。
【選択図】図２

Description

本考案は、保護素子を搭載したケーブルに関する。

携帯電話機などの電子端末において、充電やデータ伝送のために様々な規格のコネクタを装備したケーブルが利用されている。例えば、近年では、ＵＳＢ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒｓ Ｆｏｒｕｍにて企画されているＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃといった規格のコネクタを装備したケーブルが広く利用されている。ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタは、リバーシブル構造であり、ケーブルの表裏どちらの面に接続しても動作するコネクタとなっている。そして、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタは、データ伝送機能に加えて、高電流電源供給ができるため、高出力で急速充電が可能である。

一方で、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタは、上述したように高電流電源供給可能であるため、先端が異物混入など種々の原因で過度に発熱することがある。また、かかる問題は、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタに限らず、あらゆるコネクタでも生じうる。

上述した過度の発熱に対する問題に対する技術として、特許文献１に開示のものがある。特許文献１では、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタに接続されるプリント基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）にリセッタブルヒューズを設け、さらに、コネクタからの熱をリセッタブルヒューズに伝導する熱伝導金属板を設けている。これにより、コネクタの発熱によってリセッタブルヒューズが作動して電流を遮断することで、コネクタの過度の発熱からケーブル自体や接続される機器を保護している。

登実３２０４０２７号公報

しかしながら、上述した技術では、コネクタの発熱をリセッタブルヒューズに伝導する熱伝導金属板がプリント基板の一方の面側のみに設けられているため、コネクタの熱の伝導効率が低く、過度の発熱の検出精度が低い、という問題が生じる。

このため、本考案の目的は、上述した課題である、コネクタの過度の発熱の検出精度が低い、という問題を解決することにある。

本考案の一形態であるケーブルは、
外部装置との接続端子が形成されたコネクタと、当該コネクタに接続されるプリント基板と、当該プリント基板に接続される導電ワイヤーと、前記プリント基板の周囲を囲うシールドケースと、前記プリント基板に搭載され熱が印加されることにより前記接続端子から前記導電ワイヤーへの電流を制限するよう作動する保護素子と、を備え、
前記コネクタと前記シールドケースとは、熱伝導部材にて形成され相互に連結しており、
前記シールドケースは、前記保護素子に対して直接及び／又は他の部材を介して熱を伝導するよう構成されている、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記保護素子は、前記プリント基板の一方の面に搭載されており、
前記シールドケースは、前記プリント基板の両面側から、それぞれ前記保護素子に対して直接及び／又は他の部材を介して熱を伝導するよう構成されている、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記プリント基板は、他方の面から一方の面に向かって貫通して形成されたスルーホールに熱伝導性の充填部材を備えており、
前記シールドケースは、前記プリント基板の他方の面から前記充填部材を介して前記保護素子に対して熱を伝導するよう構成されている、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記シールドケースと前記保護素子との間と、前記シールドケースと前記プリント基板の前記充填部材の装備箇所との間とに、それぞれ熱伝導シートを配置した、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記熱伝導シートは、弾性部材にて形成されている、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記シールドケースは、前記保護素子と対向する内面箇所に、当該保護素子に向かって突出する一方の複数の凸部を有すると共に、前記プリント基板の前記保護素子が搭載されている面とは反対側である裏面と対向する内面箇所に、前記プリント基板の前記保護素子が搭載されている箇所の裏面に向かって突出する他方の複数の凸部を有する、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記シールドケースの前記一方の複数の凸部の形成箇所と前記保護素子との間に、弾性部材にて形成された熱伝導シートを配置し、
前記シールドケースの前記他方の複数の凸部の形成箇所と前記プリント基板の前記保護素子が搭載されている箇所の裏面との間に、弾性部材にて形成された熱伝導シートを配置した、
という構成をとる。

また、上記ケーブルでは、
前記導電ワイヤー側に位置する前記コネクタの端部付近の外周に、環状突起が形成されており、
前記環状突起が前記シールドケースの内面に嵌合して、前記コネクタと前記シールドケースとが相互に連結している、
という構成をとる。

本考案は、以上のように構成されるため、ケーブルに設けられたコネクタの過度の発熱の検出精度の向上を図ることができる。

ケーブルに設けられたコネクタ付近の構成の概略を示す図である。 コネクタ付近の熱伝導の様子を示す図である。 コネクタに連結されるプリント基板に搭載されるブレーカの構成と動作を示す図である。

＜実施形態１＞
本考案の第１の実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図２は、コネクタの構成及び熱伝導の様子を説明するための図であり、図３は、ブレーカの構成及び動作を説明するための図である。

［構成］
本発明の一形態であるケーブルは、電源装置や情報処理装置などの外部装置に接続される接続端子（図示せず）が形成されたコネクタ１と、当該コネクタ１に他の構成要素を介して接続され導電する導電ワイヤー（図示せず）と、を備えて構成されている。そして、本発明では、コネクタ１付近の構成、つまり、コネクタ１と導電ワイヤーとを接続する構成に特徴を有する。なお、本実施形態では、ＵＳＢ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒｓ Ｆｏｒｕｍにて規格されているＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃといった規格のコネクタを有するケーブルを一例に挙げて説明するが、本発明のケーブルは、いかなる規格のコネクタを有するケーブルであってもよい。

そして、本実施形態におけるケーブルは、図１に示すように、コネクタ１に接続されるプリント基板２と、当該プリント基板２の周囲を囲うシールドケース４と、さらにシールドケース４の外周を囲う絶縁部材からなるカバー５と、を備えている。なお、プリント基板２は、一端側がプリント配線などの配線１２を介してコネクタ１に接続され、他端側が配線を介して導電ワイヤーに接続される。以下、各構成について詳述する。

上記コネクタ１は、端面が略長方形又は略楕円形状である所定の長さを有する柱状に形成されており、先端側に接続端子（図示せず）を備える。また、コネクタ１の後端付近の外周には、外表面からさらに外側に向かって突出する環状突起１１が形成されている。なお、コネクタ１は、熱伝導部材にて形成されており、例えば、その外表面のみが熱伝導率のよい金属部材で形成されている。

上記プリント基板２は、一方の面と他方の面とを有する平板形状に形成されている。そして、プリント基板２の一方の面には、所定値以上の熱が印加されることにより接続端子から導電ワイヤーへの電流を制限するよう作動するブレーカ３（保護素子）が搭載されている。なお、ブレーカ３の構成については後述する。

また、プリント基板２には、基板の一方の面と他方の面とを貫通する、つまり、厚さ方向に貫通する、複数のスルーホールが形成されている。そして、各スルーホールには、熱伝導性の充填部材２１が充填されている。なお、複数のスルーホールは、特に、上述したブレーカ３の載置箇所に形成されている。

上記シールドケース４は、金属製であり、上述したプリント基板２の全周囲を囲うよう略筒状に形成されている。このとき、シールドケース４は、板状であるプリント基板２の形状に対応して、当該プリント基板２の一方の面と他方の面とにそれぞれ対向する内面を有し、端面が略長方形形状又は略楕円形状の筒状に形成されている。なお、シールドケース４の端面付近の中空部は、上記コネクタ１が挿入可能なよう当該コネクタ１の外形よりもやや大きい形状に形成されている。

そして、シールドケース４のコネクタ１側の端部付近の内面には、上記コネクタ１の後端付近の外周に形成された環状突起１１が収容される環状凹部が形成されている。これにより、コネクタ１の後端側がシールドケース４の一端に挿入され、コネクタ１の環状突起１１がシールドケース４の一端付近の内面に形成された環状凹部に嵌合することで、コネクタ１とシールドケース４とが相互に連結した状態となる。なお、シールドケース４は、例えば、プリント基板２の厚さ方向における中央部分で２つに分割された分割片が相互に組み付けられて構成される。

また、シールドケース４の内面のうち、上述したプリント基板２に搭載されたブレーカ３との対向箇所には、当該ブレーカ３に向かって突出する複数の凸部４１（一方の複数の凸部）が形成されている。このブレーカ３側の複数の凸部４１は、ブレーカ３に当接するよう突出していてもよく、当接しないよう突出していてもよい。

さらに、シールドケース４のブレーカ３側の複数の凸部４１の形成箇所とブレーカ３との間には、弾性部材にて形成された熱伝導シート４３が配置されている。このとき、熱伝導シート４３にブレーカ３側の複数の凸部４１が食い込むことで、当該熱伝導シート４３の配置位置が安定することとなる。なお、ブレーカ３側の複数の凸部４１の突出高さによっては、当該凸部４１が熱伝導シート４３を貫通してブレーカ３に当接してもよい。

また、シールドケース４の内面のうち、上述したプリント基板２のブレーカ３が搭載されている箇所の裏面側との対向箇所には、当該プリント基板２のブレーカ３搭載箇所の裏面に向かって突出する複数の凸部４２（他方の複数の凸部）が形成されている。この裏面側の複数の凸部４２は、プリント基板２に当接するよう突出していてもよく、当接しないよう突出していてもよい。

さらに、シールドケース４の裏面側の複数の凸部４２の形成箇所とプリント基板２の充填部材２１が装備された箇所との間には、弾性部材にて形成された熱伝導シート４４が配置されている。このとき、熱伝導シート４４に裏面側の複数の凸部４２が食い込むことで、当該熱伝導シート４４の配置位置が安定することとなる。なお、裏面側の複数の凸部４２の突出高さによっては、当該凸部４２が熱伝導シート４４を貫通してプリント基板２や充填部材２１に当接するよう突出していてもよく、当接しないよう突出していてもよい。

なお、上述した熱伝導シート４３，４４は、弾性部材にて形成されていることで、外部からの圧力や衝撃に対してコネクタ１周辺の構成を保護することができる。但し、熱伝導シート４３，４４は必ずしも弾性部材にて形成されていることに限定されない。

ここで、上述したプリント基板２の一方の面に搭載されているブレーカ３の構成について、図３を参照して説明する。図３（Ａ）の左図に示すように、ブレーカ３は、接続端子側に接続される一方の端子３１と、導電ワイヤー側に接続される他方の端子３２と、を備えている。そして、一方の端子３１には、所定の長さのアーム３３が連結しており、後述するようにブレーカ３自体に過度の熱が印加されていない状態では、当該アーム３３の先端の接点が他方の端子３２に接触した状態となる。これにより、図３（Ａ）の右図の点線矢印に示すように、ブレーカ３の一方の端子３１から他方の端子３２に、アーム３３のみを通過して電流が流れることとなり、かかる電流は、金属導体による極微小抵抗（例えば、約３ｍΩ）のみを通過することとなる。その結果、図３（Ａ）の状態では、高電流が流れることとなる。

また、ブレーカ３には、他方の端子３２の接続端子側に、ＰＴＣサーミスタ３５が接触して装備されている。ＰＴＣサーミスタ３５は、温度上昇に対して急激に抵抗が増大するサーミスタである。さらに、ＰＴＣサーミスタ３５の上方であって、アーム３３との間には、温度変化によって変形するバイメタル３４が配置されている。バイメタル３４は、通常の温度状態では、図３の（Ａ）の左図に示すように上方に向かって凸状となるよう湾曲した形状となり、アーム３３には接触しない。一方、バイメタル３４は、後述するようにコネクタ１から過度の熱が印加されて所定値を超えると、図３の（Ｂ）の左図に示すように下方に向かって凸状となるよう湾曲した形状となる。かかる形状となったバイメタル３４は、アーム３３に接触して上方に押し上げ、当該アーム３３の接点を他方の端子３２から離間させ、さらに、ＰＴＣサーミスタ３５と接触した状態となる。これにより、図３（Ｂ）の右図の点線矢印に示すように、ブレーカ３の一方の端子３１からＰＴＣサーミスタ３５を経由して他方の端子３２に電流が流れることとなる。その結果、電流は大きな抵抗を通過するため、例えば２００ｍＡ以下の低電流となる。

［動作］
以上のように構成されたケーブルは、コネクタ１に過度の発熱が生じると、以下のように作動することとなる。まず、コネクタ１に生じた熱は、コネクタ１から後端付近の環状突起１１を介してシールドケース４に伝導される。そして、シールドケース４では、図２の矢印Ｙ１に示すように、ブレーカ３側の複数の凸部４１やブレーカ３側の熱伝導シート４３を介して、ブレーカ３に熱が伝導される。つまり、プリント基板２のブレーカ３の搭載面側では、ブレーカ３側の複数の凸部４１から直接、及び／又は、熱伝導シート４３を介して、コネクタ１の熱がブレーカ３に伝導されることとなる。

また、シールドケース４では、図２の矢印Ｙ２に示すように、裏面側の複数の凸部４２や裏面側の熱伝導シート４４を介して、プリント基板２のブレーカ３搭載箇所の裏面側に熱が伝導され、さらに、かかる熱は、プリント基板２の充填部材２１を介してブレーカ３に伝導される。つまり、プリント基板２のブレーカ３の搭載されていない裏面側からも、裏面側の複数の凸部４２や熱伝導シート４４及びプリント基板の充填部材２１を介して、コネクタ１の熱がブレーカ３に伝導されることとなる。

上述したようにコネクタ１からブレーカ３に熱が伝導されるが、伝導された熱が所定値を超えない場合、つまり、ブレーカ３に搭載されたバイメタル３４が図３（Ａ）の左図に示すように変形しない場合には、ブレーカ３の一方の端子３１と他方の端子３２とがアーム３３を介して接続された状態となる。これにより、図３（Ａ）の右図の点線矢印に示すように、ブレーカ３の一方の端子３１から他方の端子３２に、高電流が流れることとなる。

一方、コネクタ１からブレーカ３に伝導された熱が所定値を超える場合、つまり、ブレーカ３に搭載されたバイメタル３４が図３（Ｂ）の左図に示すように変形した場合には、ブレーカ３の一方の端子３１と他方の端子３２とがＰＴＣサーミスタ３５を介して接続された状態となる。これにより、図３（Ｂ）の右図の点線矢印に示すように、ブレーカ３の一方の端子３１からＰＴＣサーミスタ３５を経由して他方の端子３２に電流が流れることとなり、その結果、電流は大きな抵抗を通過するため、例えば２００ｍＡ以下の低電流となる。

以上のように、本発明におけるケーブルは、コネクタ１で生じた熱をプリント基板２の一方の面に搭載されたブレーカ３に対して、シールドケース４がプリント基板２の両面側からそれぞれ伝導させるよう構成されている。このため、コネクタ１の発熱を効率よくブレーカ３に伝導させて当該ブレーカ３を作動させることができ、コネクタ１の過度の発熱の検出精度を向上させることができる。

以上、上記実施形態等を参照して本願考案を説明したが、本願考案は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願考案の構成や詳細には、本願考案の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１ コネクタ
１１ 環状突起
１２ 配線
２ プリント基板
２１充填部材
３ ブレーカ
３１ 一方の端子
３２ 他方の端子
３３ アーム
３４ バイメタル
３５ ＰＴＣサーミスタ
４ シールドケース
４１，４２ 凸部
４３，４４ 熱伝導シート
５ カバー

Claims (8)

1. 外部装置との接続端子が形成されたコネクタと、当該コネクタに接続されるプリント基板と、当該プリント基板に接続される導電ワイヤーと、前記プリント基板の周囲を囲うシールドケースと、前記プリント基板に搭載され熱が印加されることにより前記接続端子から前記導電ワイヤーへの電流を制限するよう作動する保護素子と、を備え、
   前記コネクタと前記シールドケースとは、熱伝導部材にて形成され相互に連結しており、
   前記シールドケースは、前記保護素子に対して直接及び／又は他の部材を介して熱を伝導するよう構成されている、
   ケーブル。
2. 請求項１に記載のケーブルであって、
   前記保護素子は、前記プリント基板の一方の面に搭載されており、
   前記シールドケースは、前記プリント基板の両面側から、それぞれ前記保護素子に対して直接及び／又は他の部材を介して熱を伝導するよう構成されている、
   ケーブル。
3. 請求項２に記載のケーブルであって、
   前記プリント基板は、他方の面から一方の面に向かって貫通して形成されたスルーホールに熱伝導性の充填部材を備えており、
   前記シールドケースは、前記プリント基板の他方の面から前記充填部材を介して前記保護素子に対して熱を伝導するよう構成されている、
   ケーブル。
4. 請求項３に記載のケーブルであって、
   前記シールドケースと前記保護素子との間と、前記シールドケースと前記プリント基板の前記充填部材の装備箇所との間とに、それぞれ熱伝導シートを配置した、
   ケーブル。
5. 請求項４に記載のケーブルであって、
   前記熱伝導シートは、弾性部材にて形成されている、
   ケーブル。
6. 請求項２乃至５のいずれかに記載のケーブルであって、
   前記シールドケースは、前記保護素子と対向する内面箇所に、当該保護素子に向かって突出する一方の複数の凸部を有すると共に、前記プリント基板の前記保護素子が搭載されている面とは反対側である裏面と対向する内面箇所に、前記プリント基板の前記保護素子が搭載されている箇所の裏面に向かって突出する他方の複数の凸部を有する、
   ケーブル。
7. 請求項６に記載のケーブルであって、
   前記シールドケースの前記一方の複数の凸部の形成箇所と前記保護素子との間に、弾性部材にて形成された熱伝導シートを配置し、
   前記シールドケースの前記他方の複数の凸部の形成箇所と前記プリント基板の前記保護素子が搭載されている箇所の裏面との間に、弾性部材にて形成された熱伝導シートを配置した、
   ケーブル。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のケーブルであって、
   前記導電ワイヤー側に位置する前記コネクタの端部付近の外周に、環状突起が形成されており、
   前記環状突起が前記シールドケースの内面に嵌合して、前記コネクタと前記シールドケースとが相互に連結している、
   ケーブル。
   

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