JP4339225B2 - 放熱構造、放熱方法、及び放熱箱 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車の車内配線に使用される電気接続箱の内部に生じた熱を外部に放出する放熱構造、放熱方法及び放熱箱に関するものである。

近年、自動車の電装部品の増加に伴い、電気接続箱内の回路密度が高くなり、ヒューズ、コイル、リレー等の回路部品が増加し、電気接続箱の内部温度が上昇するという問題がある。
これに鑑みて、配線板の間に金属芯を入れ、ヒートパイプで電気接続箱の内部の熱を放出させる技術が提供されている。（特許文献１参照）。
また、回路部品の上面に接続子を介して放熱板を接触させ、熱を放出させる技術が提供されている（特許文献２参照）。
特開２００３−７５０８２号公報 特開２００２−２９００８６号公報

しかしながら、上記従来技術には以下に掲げる問題点があった。
特許文献１に記載の発明においても、基板に搭載されている回路部品からの発熱が高いため、配線板の間に金属芯を入れ、ヒートパイプで熱を放出して対応パターン幅を抑えているが、配線がショートした場合、過電流が流れヒューズが切れる前に基板が溶断する事もあり、配線のパターン幅を細かくすることに限界があった。また、基板から端子が出るため基板に密着できずエンボス加工を金属側に施している。したがって、金属部の厚みが熱くなり、また、一面に集約するため放熱面積上小型化になりにくく、よってヒートパイプによる作動液を使う必要があった。
特許文献２に記載の発明においても、上記同様配線がショートした場合、過電流が流れてヒューズが切れる前に基板が溶断することがあるため、配線のパターン幅を細かくすることに限界があった。
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記問題点を解決できる技術を提供する点にある。

本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、内部に配線板を備えた電気接続箱の熱を、該電気接続箱の外部に一部を露出させた放熱部材によって外部放出する放熱構造であって、前記配線板と複数の第１導熱部材とを絶縁部材を介して交互に積層して互いに接触させると共に、前記放熱部材を第２導熱蓋部材に接触させ、各前記第１導熱部材の周縁に一部を起立して折り曲げなる折曲部を前記第２導熱蓋部材に付勢接触またはネジ止め接触させてなり、各前記折曲部が前記配線板の外縁に配置されて前記配線板上の回路部品を囲繞することを特徴とする電気接続箱の放熱構造に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記配線板は複数であり、複数の前記配線板は積層され、複数の前記配線板に前記第１導熱部材が接触してなることを特徴とする請求項１に記載の電気接続箱の放熱構造に存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記配線板の配線面と前記第１導熱部材との間に絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接続箱の放熱構造に存する。
請求項４記載の発明の要旨は、一つの前記第１導熱部材が複数の前記配線板に接触してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気接続箱の放熱構造に存する。
請求項５記載の発明の要旨は、前記配線板には回路部品が設けられ、前記回路部品は前記放熱部材に接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気接続箱の放熱構造に存する。
請求項６記載の発明の要旨は、内部に配線板を備えた放熱箱であって、上部ケースと該上部ケースに嵌合する下部ケースとを備え、放熱部材及び前記放熱部材に接触した第２導熱蓋部材を前記上部ケースに設けると共に、前記配線板と絶縁部材を介して交互に積層されて前記配線板に接触した複数の第１導熱部材を前記下部ケースに設け、前記第１導熱部材の周縁に一部を起立して折り曲げてなる折曲部を、前記第２導熱蓋部材に付勢接触またはネジ止め接触させてなり、各前記折曲部が前記配線板の外縁に配置されて前記配線板上の回路部品を囲繞することを特徴とする電気接続箱に使用される放熱箱に存する。

本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
配線板の裏面（配線面と反対側の面）に接触させて導熱部材を設け、導熱部材に放熱部材を接触させたことにより、単純な構成で高い放熱効果を得ることができる。従来技術に比し、配線のパターン幅を細かくすることができ、また、ヒートパイプを設ける必要が無くなった。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
図１に示されるように、本実施の形態に係る電気接続箱１は、自動車の車内配線に使用されるものであり、主に、合成樹脂製のケース部１０と櫛形をなす冷却フィン２０（放熱部材）とを備えている。ケース部１０は上部ケース１１と下部ケース１２を組み合わせたものである。上部ケース１１は冷却フィン２０が挿通される開口部１１ａを有し、開口部１１ａから冷却フィン２０が外部に露出している。また、上部ケース１１には複数のハウジング１１ｂが形成されている。
図２及び図３に示されるように、ケース部１０の内部は、第１配線板３１と、第２配線板３２と、第３配線板３３とが上から順番に位置する階層構造となっている。
第１配線板３１（配線板）は、自動車用の配線に用いられる通常の配線板であって、ＡＢＳ樹脂等の絶縁材料からなる第１基板３１ａに、第１バスバー３１ｂが設けられてなる。第２配線板３２（配線板）及び第３配線板３３（配線板）も同様に、第２基板３２ａ、第３基板３３ａに第２バスバー３２ｂ、第３バスバー３３ｂが設けられてなる。
第１配線板３１及び第２配線板３２は配線面（第１バスバー３１ｂ、第２バスバー３２ｂが設けられた面）が上側に位置して設けられ、第３配線板３３は配線面が下側に位置して設けられている。
図４に示されるように、第１配線板３１の周縁には、第１細長孔３１ｃ及び第２細長孔３１ｄが設けられている。また、第１配線板３１の上面には複数の第１端子３１ｅが設けられている。第１端子３１ｅは、図１に示される上部ケース１１に形成されたハウジング１１ｂに嵌入されるヒューズ等の電気部品の端子と接続される。
図５に示されるように第２配線板３２の上面にも同様に、第２細長孔３２ｄ及び複数の第２端子３２ｅが設けられている。
第３配線板３３の下面にも同様に、図８に示す第３端子３３ｅが設けられている。

図３に示されるように、第１配線板３１の裏面には、第１銅板４１（第１導熱部材）が接触している。また、第２配線板３２の裏面と第３配線板３３の裏面との間には第２銅板４２（第１導熱部材）が設けられている。第２銅板４２の上面は第２配線板３２の裏面に接触し、第２銅板４２の下面は第３配線板３３の裏面に接触している。
図６に示されるように、第１銅板４１は複数の第１挿通部４１ａを有する。また、第１銅板４１は、周縁に、上方に向かって起立して折り曲げられた複数の四角板状の第１折曲部４１ｂ（折曲部）を有する。
図７に示されるように、第２銅板４２も同様に、複数の第２挿通部４２ａ及び第２折曲部４２ｂ（折曲部）を有している。
図８に示されるように、第１配線板３１、第１銅板４１、絶縁シート５０（絶縁部材）、第２配線板３２及び第２銅板４２を重ね合わせたときに、第１折曲部４１ｂは第１細長孔３１ｃに挿通されて上方に突出し、第２折曲部４２ｂは第２細長孔３１ｄ及び図５に示す第２細長孔３２ｄに挿通されて上方に突出する。第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂとは、上から見て第１配線板３１の周縁に交互に並んで一列に位置している。その結果、第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂによって回路部品６０が囲繞されている（請求項７に記載の構成である）。

図２及び図３に示されるように、第２配線板３２の配線面と第１銅板４１との間に絶縁シート５０が設けられている。絶縁シート５０は、高分子フィルム（ポリエステル等）等の熱伝導性及び絶縁性に優れた材質からなる。

以上説明した階層構造の最上部には回路部品６０が設けられている。回路部品６０は自動車内配線に用いられる通常のコイル、リレー等である。

図２及び図９に示されるように、ケース部１０の内部上方には、蓋銅板７０（第２導熱部材）が設けられている。蓋銅板７０は、熱伝導性接着剤による接着、ネジ止めにより冷却フィン２０が設けられた上面と、下方向に折り曲げられて形成された側面とからなる。
蓋銅板７０には、図８に示す第１端子３１ｅが挿通される端子孔７０ａが形成されている。
蓋銅板７０の上面にはネジ孔７０ｂが設けられている。蓋銅板７０は、このネジ孔７０ｂにてネジ止めされることによりケース部１０の内側に固定されている。このとき冷却フィン２０は開口部１１ａに挿通されている。蓋銅板７０の端子孔７０ａの周辺は上部ケース１１のハウジング１１ｂの周辺に接触している。
蓋銅板７０の側面は、平面視において内側方向に湾曲し弾性変形可能に構成された接圧部７０ｃをなしている。接圧部７０ｃのうち最も内側の部分は第１折曲部４１ｂ及び第２折曲部４２ｂより内側に位置するように構成されている。したがって、接圧部７０ｃに第１折曲部４１ｂ、第２折曲部４２ｂが嵌め込まれると、蓋銅板７０と第１銅板４１及び第２銅板４２とが付勢接触する。蓋銅板７０は上部ケース１１に固定されているので、実際には上部ケース１１を下部ケース１２に嵌めれば本実施の形態にかかる放熱構造となる。
蓋銅板７０の上面内側には弾性接触片７１が設けられている。弾性接触片７１は、銅片が鉛直方向に湾曲されてなり、弾性変形可能に構成されている。弾性接触片７１は、上記階層構造に蓋銅板７０を取り付けた際に回路部品６０と接触するように構成されており、接触したときに生じる鉛直方向の弾性力により、接触が維持されている。本実施の形態にかかる階層構造に蓋銅板を取り付けた場合の斜視図を図１０に示す。

なお、本実施の形態における放熱箱は、ケース部１０と、冷却フィン２０と、蓋銅板７０と、第１配線板３１と、第１銅板４１と、第２配線板３２と、第２銅板４２とを組み合わせたものをいう。

次に本実施の形態に係る電気接続箱１の放熱作用について説明する。
回路部品６０に生じた熱は下方に位置する第１配線板３１に伝わる。第１配線板３１の熱は、第１端子３１ｅ第１銅板４１に伝わる。また、第２配線板３２及び第３配線板３３の熱は第２銅板４２に伝わる。第１銅板４１、第２銅板４２に伝わった熱は第１折曲部４１ｂ、第２折曲部４２ｂを介して蓋銅板７０へ伝わる。さらに、ケース部１０の内部の熱も第１折曲部４１ｂ、第２折曲部４２ｂから蓋銅板７０へ伝わる。蓋銅板７０へ伝わった熱は冷却フィン２０へ伝わり外部へ放出される。
一方、回路部品６０に生じた熱は回路部品６０の上面に接触している弾性接触片７１及び蓋銅板７０を介して冷却フィン２０へ伝わり、外部へ放出される。
さらに、複数の第１端子３１ｅに発生した熱は、ハウジング１１ｂに伝わる。ハウジング１１ｂへ伝わった熱は上部ケース１１の内面と接触している蓋銅板７０へ伝わり、冷却フィン２０から放熱される。

本実施の形態に係る放熱構造、放熱方法及び放熱箱は上記の如く構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
第１配線板３１、第２配線板３２、第３配線板３３の裏面に第１銅板４１、第２銅板４２を設けるという単純な構成で放熱が可能であるためヒートパイプを設ける必要が無く、したがって作動液が不要となりコストを低減することができる。また、第１基板３１ａ、第２基板３２ａ、第３基板３３ａにたまる熱も放出することができる。さらに、放熱のための接触面積を確保しやすいため、全体として小型にしつつ高い放熱効果を得ることができ、回路部品の多い複雑な回路にも対応可能となる。
第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂとで特に発熱量の大きい回路部品６０を囲う構成としたことにより高い放熱効果を得ることができる。また、第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂとを交互に一列に位置させたことにより、第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂとが重なることがないため小型にすることができる。
第２配線板３２と第３配線板３３の配線面の裏面を対向させたことにより、１枚の第２銅板４２で第２配線板３２と第３配線板３３の両方に対応させることができるため部材数を減らして製造コストを低減させることができる。
さらに、第１端子３１ｅに発生した熱がハウジング１１ｂ、上部ケース１１、蓋銅板７０を介して放熱されるため放熱効果を高めることができる。このとき上部ケース１１は樹脂製であるため、電気的に絶縁しつつ熱のみを伝達することができる。

なお、本発明が上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変更され得ることは明らかであり、上記構成部材の数、位置、形状等は本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
階層構造は何層であっても適用可能である。
第１配線板３１、第２配線板３２、第３配線板３３はプリント配線板であっても良い。
第１配線板３１、第２配線板３２、第３配線板３３の配線面の裏面に接触させて第１銅板４１、第２銅板４２を設ける構成としたが、配線面に設けてもよく、また、両面に設けても良い。
第１銅板４１及び第２銅板４２の両方が蓋銅板７０を介して冷却フィン２０に接触している構成について説明したが、第１銅板４１、第２銅板４２のうちいずれかが蓋銅板７０を介して冷却フィン２０に接触し、他の銅板は当該冷却フィン２０に接触した銅板を介して冷却フィン２０に接触していてもよい。
第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂが交互に並んで位置する場合について説明したが、二枚おき、三枚おき等不規則に並んで位置している場合にも適用可能である。
第１銅板４１、第２銅板４２と蓋銅板７０との接触は、付勢によって行われる場合について説明したが、第１銅板４１、第２銅板４２及び蓋銅板７０の側面にネジ孔を設け、ネジ止めにより接触させる構成であってもよく、別の部材を介して行われる構成であっても適用可能である。
また、上記実施の形態において蓋銅板７０に接圧部７０ｃが設けられている構成としたが、第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂに接圧部が設けられている構成であってもよい。
上記実施の形態において第１折曲部４１ｂと第２折曲部４２ｂとによって回路部品６０が囲繞される構成としたが、特に発熱量の大きい他の部材が囲繞される構成であってもよい。
なお、本実施の形態において説明しているバスバーはＪＩＳ工業用語大辞典におけるブスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）をいう。

本実施の形態にかかる電気接続箱の斜視図である。 本実施の形態にかかる電気接続箱の断面図である。 図２におけるＡの拡大図である。 本実施の形態にかかる第１配線板の斜視図である。 本実施の形態にかかる第２配線板の斜視図である。 本実施の形態にかかる第１銅板の斜視図である。 本実施の形態にかかる第２銅板の斜視図である。 本実施の形態に係る階層構造の斜視図である。 本実施の形態に係る蓋銅板及び冷却フィンの斜視図である。 本実施の形態にかかる階層構造に蓋銅板を取り付けた場合の斜視図である。

符号の説明

１ 電気接続箱
１０ ケース部
１１ 上部ケース
１１ａ 開口部
１１ｂ ハウジング
１２ 下部ケース
２０ 冷却フィン（放熱部材）
３１ 第１配線板（配線板）
３１ａ 第１基板
３１ｂ 第１バスバー
３１ｃ 第１細長孔
３１ｄ 第２細長孔
３１ｅ 第１端子（端子）
３２ 第２配線板（配線板）
３２ａ 第２基板
３２ｂ 第２バスバー
３２ｄ 第２細長孔
３２ｅ 第２端子（端子）
３３ 第３配線板（配線板）
３３ａ 第３基板
３３ｂ 第３バスバー
３３ｅ 第３端子（端子）
４１ 第１銅板（第１導熱部材）
４１ａ 第１挿通部
４１ｂ 第１折曲部（折曲部）
４２ 第２銅板（第１導熱部材）
４２ａ 第２挿通部
４２ｂ 第２折曲部（折曲部）
５０ 絶縁シート（絶縁部材）
６０ 回路部品（回路部品）
７０ 蓋銅板（第２導熱部材）
７０ａ 端子孔
７０ｂ ネジ孔
７０ｃ 接圧部
７１ 弾性接触片

Claims (6)

1. 内部に配線板を備えた電気接続箱の熱を、該電気接続箱の外部に一部を露出させた放熱
   部材によって外部に放出する放熱構造であって、
   前記配線板と複数の第１導熱部材とを絶縁部材を介して交互に積層して互いに接触させると共に、前記放熱部材を第２導熱蓋部材に接触させ、各前記第１導熱部材の周縁に一部を起立して折り曲げてなる折曲部を前記第２導熱蓋部材に付勢接触またはネジ止め接触させてなり、
   各前記折曲部が前記配線板の外縁に配置されて前記配線板上の回路部品を囲繞すること
   を特徴とする電気接続箱の放熱構造。
2. 前記配線板は複数であり、
   複数の前記配線板は積層され、
   複数の前記配線板に前記第１導熱部材が接触してなることを特徴とする請求項１に記載
   の電気接続箱の放熱構造。
3. 前記配線板の配線面と前記第１導熱部材との間に絶縁部材が設けられていることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の電気接続箱の放熱構造。
4. 一つの前記第１導熱部材が複数の前記配線板に接触してなることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の電気接続箱の放熱構造。
5. 前記配線板には回路部品が設けられ、
   前記回路部品は前記放熱部材に接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の電気接続箱の放熱構造。
6. 内部に配線板を備えた放熱箱であって、
   上部ケースと該上部ケースに嵌合する下部ケースとを備え、
   放熱部材及び前記放熱部材に接触した第２導熱蓋部材を前記上部ケースに設けると共に、前記配線板と絶縁部材を介して交互に積層されて前記配線板に接触した複数の第１導熱部材を前記下部ケースに設け、前記第１導熱部材の周縁に一部を起立して折り曲げてなる折曲部を、前記第２導熱蓋部材に付勢接触またはネジ止め接触させてなり、
   各前記折曲部が前記配線板の外縁に配置されて前記配線板上の回路部品を囲繞することを特徴とする電気接続箱に使用される放熱箱。

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