JP6384334B2 - 電気接続箱 - Google Patents

Description

温度が上昇すると電気接続を遮断する温度ヒューズ構造に関する。

従来、温度が上昇すると電気的接続を遮断する温度ヒューズ構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の温度ヒューズは、一対の取付け板の間に熱溶融性の金属を設けるとともに、この熱溶融性の金属の中に溶融しない部材を設けたものである。この温度ヒューズでは、温度が上昇して熱溶融性の金属が溶融した場合にこの溶融しない部材が重力によって落下し、熱溶融性の金属がこの溶融しない部材によって引き落とされることによって電気的接続が遮断される。

特開昭６０−１９３２２２号公報

ところで、一般に、溶融しない部材を熱溶融性の金属によって固定した場合、溶融した熱溶融性の金属の粘度が高いなどの理由により、熱溶融性の金属が溶融しても溶融しない部材が落下しないこともある。このため、上述した特許文献１に記載の温度ヒューズによると、温度が上昇して熱溶融性の金属が溶融しても溶融しない部材が落下しないことが懸念される。つまり、上述した特許文献１に記載の温度ヒューズは確実性が懸念される。

本明細書では、温度が上昇したときにより確実に電気的接続を遮断できる技術を開示する。

本明細書で開示する温度ヒューズ構造は、基板に設けられている第１の導電路と第２の導電路との電気的接続を遮断する温度ヒューズ構造であって、熱溶融性の第１の導電材を介して前記第１の導電路に接続されているとともに、熱溶融性の第２の導電材を介して前記第２の導電路に接続されており、前記第１の導電材及び前記第２の導電材の各々の溶融温度より溶融温度が高い金属部材と、前記第１の導電路と前記第２の導電路との電気的接続を遮断する方向に前記金属部材を付勢している付勢部と、を備えている。

上記の温度ヒューズ構造によると、付勢部によって金属部材を第１の導電路と第２の導電路との電気的接続を遮断する方向に付勢しているので、温度が上昇して第１の導電材及び第２の導電材が溶融したとき、金属部材が基板から外れ、第１の導電路と第２の導電路との電気的接続が遮断される。この温度ヒューズ構造では金属部材を重力によって落下させる必要がないので、従来のように溶融しない部材を重力によって落下させる場合に比べ、第１の導電路と第２の導電路との電気的接続をより確実に遮断できる。

また、前記金属部材は、前記第１の導電路及び前記第２の導電路が接続されている接続部と、前記接続部から延出され、前記基板から離間して設けられた面を有する延出部とを有し、前記付勢部は前記延出部を前記遮断する方向に付勢してもよい。

例えば金属部材が薄い平らな板であり、それが基板に貼り付けられるようにして設けられているとする。この場合、金属部材の側端面を付勢することによって金属部材を外そうとすると、金属部材の厚みが薄いため付勢することが困難である。上記の温度ヒューズ構造によると、延出部を付勢するので、金属部材をより確実に付勢することができる。

また、前記延出部は前記接続部から前記基板とは逆側に延出しており、前記付勢部は前記延出部を前記基板に略平行な方向に付勢してもよい。

上記の温度ヒューズ構造によると、付勢部によって延出部を基板に略平行な方向に付勢することにより、金属部材を前記遮断する方向に付勢することができる。

また、前記基板には前記第１の導電路と前記第２の導電路との間に貫通孔が形成されており、前記付勢部は前記基板と対向し、前記第１の導電路及び前記第２の導電路とは反対方向側から前記貫通孔を介して前記金属部材を前記基板に略垂直な方向に付勢してもよい。

上記の温度ヒューズ構造によると、付勢部によって第１の導電路及び第２の導電路とは反対方向側から貫通孔を介して金属部材を基板に略垂直な方向に付勢することにより、金属部材を前記遮断する方向に付勢することができる。

また、本明細書で開示する電気接続箱は、第１の導電路と第２の導電路との電気的接続を遮断する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の温度ヒューズ構造を有し、前記第１の導電路と前記第２の導電路とが設けられている基板と、前記基板に搭載された発熱素子と、前記基板が固定されている筐体と、を備える。

上記の電気接続箱によると、温度が上昇したときに第１の導電路と第２の導電路との電気的接続をより確実に遮断できる。

また、前記筐体は、前記基板が固定されている第１のケースと、前記第１のケースに組み付けられる第２のケースとを有し、前記第２のケースには前記付勢部が設けられており、前記付勢部は、前記第１のケースと前記第２のケースとを組み付ける際に前記金属部材に当接して前記遮断する方向とは逆方向に撓むことによって前記金属部材を前記遮断する方向に付勢している。

上記の電気接続箱によると、第１のケースと第２のケースとを組み付けるという作業により、第１の導電路と第２の導電路との電気的接続を遮断する方向に金属部材を付勢するよう付勢部を撓ませることができる。このため、第１のケースと第２のケースとを組み付ける作業とは別に付勢部を撓ませる作業を行う場合に比べて作業効率が向上する。

本明細書で開示する温度ヒューズ構造によれば、温度が上昇したときにより確実に電気的接続を遮断できる。

実施形態１に係る電気接続箱を簡略化して示す断面図 第１の導電材及び第２の導電材が溶融したときの電気接続箱を簡略化して示す断面図 実施形態２に係る電気接続箱を簡略化して示す断面図 実施形態３に係る電気接続箱を簡略化して示す断面図 他の実施形態に係る電気接続箱を簡略化して示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図２に基づいて説明する。

（１）電気接続箱の構成
図１を参照して、実施形態１に係る電気接続箱１について概略的に説明する。電気接続箱１は図示しない車両に搭載され、電源から車載電装品等の負荷に供給される電流をオン／オフする装置である。電気接続箱１は合成樹脂製のケース１０、ケース１０の内側に収容されているプリント基板１１、発熱素子１２、及び、温度ヒューズ構造１３を備えている。ケース１０は筐体の一例である。また、プリント基板１１は基板の一例である。

ケース１０はロワケース１０Ａとアッパーケース１０Ｂとを備えている。アッパーケース１０Ｂには電源が接続される図示しない電源側コネクタ、及び、車載電装品等の負荷が接続される図示しない負荷側コネクタが設けられている。ロワケース１０Ａは「第１のケース」の一例であり、アッパーケース１０Ｂは「第２のケース」の一例である。

プリント基板１１はロワケース１０Ａに固定されている。プリント基板１１には公知のプリント配線技術により銅などによって導電路が設けられており、発熱素子１２や温度ヒューズ構造１３の一部などが実装されている。発熱素子１２はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＰＤ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、コイルなどである。なお、発熱素子１２はこれらに限定されるものではない。

図１に示す例ではプリント基板１１に少なくとも第１の導電路１４、第２の導電路１５、及び、第３の導電路１６が設けられている。第３の導電路１６は一端が前述した図示しない電源側コネクタに接続されており、他端が発熱素子１２に接続されている。第１の導電路１４は一端が発熱素子１２に接続されており、他端が温度ヒューズ構造１３の後述する金属部材１７に接続されている。第２の導電路１５は一端が金属部材１７に接続されており、他端が図示しない負荷側コネクタに接続されている。

温度ヒューズ構造１３は、プリント基板１１に実装されている金属部材１７と、アッパーケース１０Ｂに一体に形成されている付勢部１８とを備えている。金属部材１７は細長い金属板をＬ字状に折り曲げたものである。以降の説明では金属部材１７のうち図１において水平方向に延びている部分を接続部１７Ａといい、接続部１７Ａの左縁からプリント基板１１とは逆側に略垂直に延びている部分を延出部１７Ｂというものとする。図１において延出部１７Ｂの左側を向く面は「基板から離間して設けられた面」の一例である。

接続部１７Ａは下を向く面が半田１９を介して第１の導電路１４に接続されているとともに、半田２０を介して第２の導電路１５に接続されている。半田１９は「熱溶融性の第１の導電材」の一例であり、半田２０は「熱溶融性の第２の導電材」の一例である。

発熱素子１２が発熱すると、その熱が第１の導電路１４を介して、あるいは輻射熱として半田１９及び２０に伝わり、半田１９及び２０の温度が上昇する。半田１９及び２０の溶融温度は、発熱素子１２の温度が正常な範囲内のときに伝わる熱によって上昇する温度より高い温度であり、且つ、プリント基板１１やケース１０に発火や発煙などが生じる温度より低い温度であるとする。また、金属部材１７の溶融温度は半田１９及び２０の各々の溶融温度より高いものとする。

付勢部１８はアッパーケース１０Ｂの上壁から下に向かって棒状に延びる腕部２１と、腕部２１の先端部から延出部１７Ｂ側（図１において右側）に向かって突出している突起２２とを有している。

腕部２１は延出部１７Ｂの概ね上方に設けられており、突起２２が延出部１７Ｂに当接することによって左側に撓んだ状態で組み付けられている。このため、延出部１７Ｂは腕部２１が元の形状に復帰しようとする弾性力によって常に右側に付勢されている。右側は「遮断する方向」、及び、「基板に略平行な方向」の一例である。

ここで、付勢部１８を撓んだ状態で組み付けることは、ロワケース１０Ａとアッパーケース１０Ｂとを組み付けることによって行うことができる。具体的には、突起２２は撓んでいない状態において上に向かって右に傾斜する斜面２２Ａを有している。付勢部１８はアッパーケース１０Ｂをロワケース１０Ａに上から組み付ける際に斜面２２Ａが金属部材１７に当接し、突起２２が金属部材１７から受ける反力によって腕部２１が左側に撓む。これにより付勢部１８が撓んだ状態で組み付けられる。

（２）温度ヒューズ構造の作用
次に、図２を参照して、温度ヒューズ構造１３の作用について説明する。何らかの理由で発熱素子１２が異常発熱し、それにより半田１９及び２０の温度が溶融温度を超えると半田１９及び２０が溶融する。半田１９及び２０が溶融すると、金属部材１７が付勢部１８に押されてプリント基板１１から外れる。これにより、発火や発煙などが生じる前に第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続が遮断される。

（３）実施形態の効果
以上説明した実施形態１に係る温度ヒューズ構造１３によると、付勢部１８によって金属部材１７を第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続を遮断する方向に付勢しているので、温度が上昇して半田１９及び２０が溶融したとき、金属部材１７がプリント基板１１から外れ、第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続が遮断される。この温度ヒューズ構造１３では金属部材１７を重力によって落下させる必要がないので、従来のように溶融しない部材を重力によって落下させる場合に比べ、第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続をより確実に遮断できる。

また、従来のように溶融しない部材が落下して熱溶融性の金属を引き落とす構成の場合は、溶融しない部材が落下するとしても、溶融した熱溶融性の金属の粘度が高いなどの理由により、熱溶融性の金属が溶融してから溶融しない部材が落下するまでに時間を要することも懸念される。これに対し、温度ヒューズ構造１３によると、付勢部１８によって金属部材１７を付勢するので、温度が上昇して半田１９及び２０が溶融したときに速やかに金属部材１７を外すことができ、安全性が向上する。

更に、温度ヒューズ構造１３によると、金属部材１７はプリント基板１１から離間して設けられた面を有する延出部１７Ｂを有している。例えば金属部材１７が薄い平らな板であり、それがプリント基板１１に貼り付けられるようにして設けられているとする。この場合、金属部材１７の側端面を付勢することによって金属部材１７を外そうとすると、金属部材１７の厚みが薄いため付勢することが困難である。温度ヒューズ構造１３によると、延出部１７Ｂを付勢するので、金属部材１７をより確実に付勢することができる。

また、温度ヒューズ構造１３によると、接続部１７Ａからプリント基板１１とは逆側に延出している延出部１７Ｂを付勢部１８によってプリント基板１１に略平行な方向に付勢することにより、金属部材１７を「遮断する方向」に付勢することができる。

また、実施形態１に係る電気接続箱１によると、ロワケース１０Ａとアッパーケース１０Ｂとを組み付けるという作業により、金属部材１７を付勢するよう付勢部１８を撓ませることができる。このため、ロワケース１０Ａとアッパーケース１０Ｂとを組み付ける作業とは別に付勢部１８を撓ませる作業を行う場合に比べて作業効率が向上する。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図３に基づいて説明する。
図３に示すように、実施形態２に係る電気接続箱２０１は実施形態１に係る温度ヒューズ構造１３に替えて温度ヒューズ構造２１３を備えている。実施形態２に係る金属部材２１７は、接続部２１７Ａの右縁からプリント基板１１とは逆側（紙面上側）に略垂直に延出している第１の延出部２１７Ｂと、第１の延出部２１７Ｂの先端部から接続部２１７Ａとは逆側（紙面右側）に略垂直に延出している第２の延出部２１７Ｃとを有している。

第１の延出部２１７Ｂ及び第２の延出部２１７Ｃは「延出部」の一例である。また、図３において第２の延出部２１７Ｃの上側を向く面は「基板から離間して設けられた面」の一例である。

付勢部２１８はアッパーケース２１０Ｂの側壁の内面から左側に向かって棒状に延びる腕部２２１と、腕部２２１の先端部から下に向かって突出している突起２２２とを有している。

腕部２２１は上下方向の位置が第２の延出部２１７Ｃと概ね同じであり、突起２２２が第２の延出部２１７Ｃに上から当接することによって上側に撓んだ状態で組み付けられている。このため、第２の延出部２１７Ｃは腕部２２１が元の形状に復帰しようとする弾性力によって常に下に付勢されている。下は「遮断する方向」の一例である。

何らかの理由で発熱素子１２が異常発熱して半田２１９及び２２０が溶融すると、金属部材２１７は付勢部２１８に押され、接続部２１７Ａの右端を支点として梃子の原理によって斜めに傾く。これにより金属部材２１７がプリント基板１１から外れ、第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続が遮断される。

以上説明した実施形態２に係る温度ヒューズ構造２１３によると、付勢部２１８によって第２の延出部２１７Ｃを下に付勢することにより、金属部材２１７を「遮断する方向」に付勢することができる。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図４に基づいて説明する。
図４に示すように、実施形態３に係る電気接続箱３０１は上側に開口する箱状に形成されているロワケース３１０の開口を上から塞ぐようにプリント基板３１１が取り付けられている。実施形態３に係るプリント基板３１１も実施形態１と同様に第１の導電路１４、第２の導電路１５、及び、第３の導電路１６が形成されている。

金属部材３１７は細長い板状に形成されており、下を向く面に半田３１９を介して第１の導電路１４が接続されているとともに、半田３２０を介して第２の導電路１５が接続されている。また、図４に示すように、プリント基板３１１には金属部材３１７の下方に貫通孔３１１Ａが形成されている。

付勢部３１８はロワケース３１０に一体に形成されており、ロワケース３１０の底面から上方に延びる第１の直線部分３１８Ａと、直線部分３１８Ａの上端から上方に向かって半円状に湾曲して延びる湾曲部分３１８Ｂと、湾曲部分３１８Ｂの上端から上方に延びる第２の直線部分３１８Ｃとを有している。付勢部３１８は湾曲部分３１８Ｂが撓むことによって上下方向に弾性変形可能である。付勢部３１８が自然長のときの第２の直線部分３１８Ｃの上端の位置はプリント基板３１１の表面より高いものとする。

付勢部３１８はプリント基板３１１の貫通孔３１１Ａから金属部材３１７に下から当接しており、上下方向に圧縮された状態で組み付けられている。このため、金属部材３１７は付勢部３１８が元の形状に復帰しようとする弾性力によって常に上に付勢されている。すなわち、付勢部３１８はプリント基板３１１と対向し、第１の導電路１４及び第２の導電路１５とは反対方向側から貫通孔３１１Ａを介して金属部材３１７を上に付勢している。上は「遮断する方向」及び「基板に略垂直な方向」の一例である。

何らかの理由で発熱素子１２が異常発熱して半田３１９及び３２０が溶融すると、付勢部３１８によって上に付勢されていることによって金属部材３１７がプリント基板３１１から外れる。これにより第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続が遮断される。

以上説明した実施形態３に係る温度ヒューズ構造３１３によると、付勢部３１８によって金属部材３１７を上に付勢することにより、金属部材３１７を「遮断する方向」に付勢することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術的範囲は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１では付勢部１８によって延出部１７Ｂを右側に付勢する場合を例に説明した。しかしながら、付勢部１８によって付勢する方向は第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続が遮断される方向であればこれに限られない。例えば付勢部１８は延出部１７Ｂを左側に付勢してもよい。
実施形態２についても同様であり、付勢部２１８は第２の延出部２１７Ｃを上に付勢してもよい。また、実施形態２の変形例として、第２の延出部２１７Ｃは第１の延出部２１７Ｂの先端部から図３において左側に延出していてもよい。すなわち金属部材２１７はコ字状に形成されていてもよい。そして、付勢部１８は第２の延出部２１７Ｃを上に付勢してもよい。

（２）上記実施形態では基板として導電路がプリントされたプリント基板１１を例に説明した。しかしながら、基板はプリント基板１１に限定されるものではない。例えば導電路がプリントされていない基板に金属製のバスバーを貼り付けたものであってもよい。その場合はバスバーが導電路の一例である。

（３）上記実施形態では付勢部１８が合成樹脂製のケース１０に一体に設けられている場合を例に説明した。しかしながら、付勢部１８はケース１０以外に設けられていてもよい。例えば図５に示す例では負荷側コネクタのハウジング５０に実施形態３と同様の付勢部４１８が水平方向に延びるように一体に形成されている。そして、図５に示す例では実施形態１に示す金属部材１７が実施形態１とは左右逆に固定されており、ハウジング５０から延びる付勢部４１８によって延出部１７Ｂが左側に付勢されている。

（４）上記実施形態では付勢部１８が合成樹脂製である場合を例に説明した。しかしながら、付勢部１８は合成樹脂製でなくてもよい。例えば金属製の板ばね、ねじりばね、コイルばねなどを付勢部１８としてケース１０にネジなどによって固定してもよい。

（５）上記実施形態では金属部材１７が第１の導電路１４を介して発熱素子１２と電気的に接続されている場合を例に説明した。これに対し、金属部材１７は発熱素子１２と電気的に接続されておらず、発熱素子１２の近傍に設けられていてもよい。この場合も発熱素子１２から放射される輻射熱によって半田１９及び２０が溶融することにより、第１の導電路１４と第２の導電路１５との電気的接続を遮断できる。

（６）上記実施形態では付勢部１８がケース１０に設けられている場合を例に説明した。これに対し、プリント基板１１に付勢部１８を設けてもよい。例えばプリント基板１１を樹脂成形する際に付勢部１８を一体に形成してもよいし、金属などで形成された付勢部１８をネジによってプリント基板１１に固定してもよい。

（７）上記実施形態では熱溶融性の第１の導電材及び熱溶融性の第２の導電材として半田を例に説明したが、銀ろう等のろう材を用いてもよい。

１・・・電気接続箱、１０・・・ケース（筐体）、１０Ａ・・・ロワケース（第１のケース）、１０Ｂ・・・アッパーケース１０Ｂ（第２のケース）、１１・・・プリント基板（基板）、１２・・・発熱素子、１３・・・温度ヒューズ構造、１４・・・第１の導電路、１５・・・第２の導電路、１７・・・金属部材、１７Ａ・・・接続部、１７Ｂ・・・延出部、１８・・・付勢部、１９・・・半田（熱溶融性の第１の導電材）、２０・・・半田（熱溶融性の第２の導電材）、２０１・・・電気接続箱、２１３・・・温度ヒューズ構造、２１７・・・金属部材、２１７Ａ・・・接続部、２１７Ｂ・・・第１の延出部（延出部）、２１７Ｃ・・・第２の延出部（延出部）、２１８・・・付勢部、２１９・・・半田（熱溶融性の第１の導電材）、２２０・・・半田（熱溶融性の第２の導電材）、３０１・・・電気接続箱、３１１・・・プリント基板（基板）、３１１Ａ・・・貫通孔、３１３・・・温度ヒューズ構造、３１７・・・金属部材、３１８・・・付勢部、３１９・・・半田（熱溶融性の第１の導電材）、３２０・・・半田（熱溶融性の第２の導電材）

Claims (4)

1. 第１の導電路と第２の導電路とが設けられている基板と、
   前記第１の導電路と前記第２の導電路との電気的接続を遮断する温度ヒューズ構造であって、
   熱溶融性の第１の導電材を介して前記第１の導電路に接続されているとともに、熱溶融性の第２の導電材を介して前記第２の導電路に接続されており、前記第１の導電材及び前記第２の導電材の各々の溶融温度より溶融温度が高い金属部材と、
   前記第１の導電路と前記第２の導電路との電気的接続を遮断する方向に前記金属部材を付勢している付勢部と、
   を備える温度ヒューズ構造と、
   前記基板に搭載された発熱素子と、
   前記基板が固定されている筐体と、
   を備え、
   前記筐体は、前記基板が固定されている第１のケースと、前記第１のケースに組み付けられる第２のケースとを有し、
   前記第２のケースには前記付勢部が設けられており、
   前記付勢部は、前記第１のケースと前記第２のケースとを組み付ける際に前記金属部材に当接して前記遮断する方向とは逆方向に撓むことによって前記金属部材を前記遮断する方向に付勢している、電気接続箱。
2. 請求項１に記載の電気接続箱であって、
   前記金属部材は、前記第１の導電路及び前記第２の導電路が接続されている接続部と、前記接続部から延出され、前記基板から離間して設けられた面を有する延出部とを有し、
   前記付勢部は前記延出部を前記遮断する方向に付勢している、電気接続箱。
3. 請求項２に記載の電気接続箱であって、
   前記延出部は前記接続部から前記基板とは逆側に延出しており、
   前記付勢部は前記延出部を前記基板に略平行な方向に付勢している、電気接続箱。
4. 請求項１に記載の電気接続箱であって、
   前記基板には前記第１の導電路と前記第２の導電路との間に貫通孔が形成されており、
   前記付勢部は前記基板と対向し、前記第１の導電路及び前記第２の導電路とは反対方向側から前記貫通孔を介して前記金属部材を前記基板に略垂直な方向に付勢している、電気接続箱。

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