JP7403968B2 - 放熱構造、電気接続箱、及び、ワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は、放熱構造、電気接続箱、及び、ワイヤハーネスに関する。

従来、車両等に搭載されるワイヤハーネスに適用される電気接続箱として、例えば、特許文献１には、過電流により溶断する可溶部を有するヒューズを収容する電気接続箱が開示されている。

特開２０１８－０３３２３６号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の電気接続箱は、例えば、ヒューズの熱を放熱する点で更なる改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子部品を適正に放熱することができる放熱構造、電気接続箱、及び、ワイヤハーネスを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放熱構造は、電源と負荷部との間に設けられ前記電源に接続される第１端子及び前記負荷部に接続される第２端子を含んで構成される第１電子部品と、導電性を有する部材であり一端が前記第２端子に連結され他端が前記第１電子部品を収容する絶縁性の筐体に組み付けられる放熱用の導電部材と、を備えることを特徴とする。

上記放熱構造において、前記筐体に設けられ前記導電部材の前記他端が接続される放熱用の端子を更に備えることが好ましい。

上記放熱構造において、前記筐体は、前記第１電子部品とは異なる第２電子部品の端子を挿入可能な複数の筒部を有し前記第２電子部品を保持する部品保持部を含んで構成され、前記放熱用の端子は、前記第２電子部品が前記部品保持部に保持された状態で、余剰の前記筒部に挿入されることが好ましい。

上記放熱構造において、前記放熱用の端子は、導電性を有し前記導電部材の前記他端に接続される端子本体、及び、絶縁性を有し前記端子本体の前記導電部材側とは反対側の端部である上端部に設けられる保持部を含んで構成され、前記保持部は、前記上端部を露出させる開口部が形成されていることが好ましい。

上記放熱構造において、前記第１電子部品は、前記第１端子と前記第２端子との間に設けられ前記電源から前記負荷部に流れる過電流により溶断する可溶体を含んで構成されるヒューズであることが好ましい。

上記放熱構造において、一端が前記第２端子に連結され前記負荷部に電力を供給する電力供給用の電線を更に備えることが好ましい。

本発明に係る電気接続箱は、内部に第１電子部品を収容する絶縁性の筐体と、前記筐体の内部に収容される放熱構造と、を備え、前記放熱構造は、電源と負荷部との間に設けられ前記電源に接続される第１端子及び前記負荷部に接続される第２端子を含んで構成される前記第１電子部品と、導電性を有する部材であり一端が前記第２端子に連結され他端が前記筐体に組み付けられる放熱用の導電部材と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るワイヤハーネスは、導電性を有する配索材と、内部に前記配索材と電気的に接続される第１電子部品を収容する絶縁性の筐体、及び、前記筐体の内部に収容される放熱構造を含む電気接続箱とを備え、前記放熱構造は、電源と負荷部との間に設けられ前記電源に接続される第１端子及び前記負荷部に接続される第２端子を含んで構成される前記第１電子部品と、導電性を有する部材であり一端が前記第２端子に連結され他端が前記筐体に組み付けられる放熱用の導電部材と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る放熱構造、電気接続箱、及び、ワイヤハーネスは、一端が電子部品の端子に連結され他端が当該電子部品を収容する絶縁性の筐体に組み付けられる放熱用の導電部材により、電子部品の熱を適正に放熱することができる。

図１は、実施形態に係るリレーの取り付け例を示す図である。 図２は、実施形態に係る放熱用のスペーサーの挿入例を示す図である。 図３は、実施形態に係る放熱構造を示す図である。 図４は、実施形態に係る放熱用のスペーサーの構成例を示す図である。 図５は、参考例に係るダミー端子による電線変換例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る放熱構造２０、電気接続箱１、及び、ワイヤハーネス１００について説明する。図１は、実施形態に係るリレー２の取り付け例を示す図である。図２は、実施形態に係る放熱用のスペーサー２６の挿入例を示す図である。図３は、実施形態に係る放熱構造２０を示す図である。図４は、実施形態に係る放熱用のスペーサー２６の構成例を示す図である。

本実施形態に係る電気接続箱１は、図１～図３に示すように、自動車等の車両に搭載され、ワイヤハーネス１００に組み込まれるものである。ワイヤハーネス１００は、例えば、車両に搭載される各機器間の接続のために、電源供給や信号通信に用いられる複数の配索材３を束にして集合部品とし、コネクタ等で複数の配索材３を各機器に接続するようにしたものである。ワイヤハーネス１００は、導電性を有する配索材３と、配索材３に電気的に接続される電気接続箱１とを備える。配索材３は、例えば、金属棒、電線、電線束等によって構成される。金属棒は、導電性を有する棒状部材の外側を、絶縁性を有する被覆部によって覆ったものである。電線は、複数の導電性を有する金属素線からなる導体部（芯線）の外側を、絶縁性を有する被覆部によって覆ったものである。電線束は、当該電線を束ねたものである。ワイヤハーネス１００は、複数の配索材３を束ねて集約すると共に、束ねられた配索材３の端末に設けられたコネクタ等を介して電気接続箱１が電気的に接続される。ワイヤハーネス１００は、この他、更に、グロメット、プロテクタ、外装材、固定具等を含んで構成されてもよい。

電気接続箱１は、第１電子部品としてのヒューズ２１、第２電子部品としてのリレー２等の電装品を集約して内部に収容するものである。電気接続箱１は、例えば、車両のエンジンルームや車両室内に設置される。電気接続箱１は、配索材３等を介して、バッテリ等の電源６と、車両内に搭載される各種電子機器等の負荷部５との間に接続されている。電気接続箱１は、電源６から供給された電力を車両内の各種電子機器等の負荷部５に分配する。電気接続箱１は、ジャンクションボックス、ヒューズボックス、リレーボックスなどとも呼ばれる場合があるが、本実施形態ではこれらを総称して電気接続箱と呼ぶ。以下、各図を参照して電気接続箱１の構成について詳細に説明する。

具体的には、電気接続箱１は、リレー２と、ヒューズ２１と、筐体１０と、放熱構造２０とを備える。リレー２は、リレー端子２ａが４本設けられた４極のリレー２Ａ又はリレー端子２ａが５本設けられた５極のリレー２Ａである。４極のリレー２Ａは、第１負荷部（図示省略）に流れる電流を通電又は遮断する。５極のリレー２Ｂは、第１負荷部又は第２負荷部（図示省略）のいずれか一方に電流が流れるように切り替える。

ヒューズ２１は、過電流が流れた場合に電流流路を遮断するものである。ヒューズ２１は、電源６と負荷部５との間に設けられる。ヒューズ２１は、第１端子２１ａと、第２端子２１ｂと、可溶体２１ｃとを含んで構成される。第１端子２１ａは、導電性を有する部材により形成され、配索材３を介して電源６に電気的に接続される。第２端子２１ｂは、導電性を有する部材により形成され、負荷部５に電気的に接続される。可溶体２１ｃは、低融点の導電性を有する部材により形成され、第１端子２１ａと第２端子２１ｂとの間に設けられる。可溶体２１ｃは、電源６から負荷部５に流れる過電流により溶断する。ヒューズ２１は、可溶体２１ｃが溶断することにより、電源６と負荷部５との電気的な接続を遮断する。

筐体１０は、リレー２やヒューズ２１等を内部に収容するものである。筐体１０は、絶縁性の樹脂等により形成されており、部品保持部としてのリレー保持部１１と、ヒューズ保持部１２とを含んで構成される。リレー保持部１１は、リレー２を保持するものである。リレー保持部１１は、複数の筒部としての複数のキャビティ１１ａ、１１ｂを有する。リレー保持部１１は、１つのリレー２に対して、４箇所に設けられたキャビティ１１ａ、及び、１箇所に設けられたキャビティ１１ｂにより構成されている。つまり、リレー保持部１１は、１つのリレー２に対して、合計５箇所のキャビティ１１ａ、１１ｂにより構成されている。リレー保持部１１は、４極のリレー２Ａを保持する場合、４箇所のキャビティ１１ａに当該リレー２Ａの各リレー端子２ａが挿入され、当該各リレー端子２ａを保持する。一方、リレー保持部１１は、５極のリレー２Ｂを保持する場合、４箇所のキャビティ１１ａ及び１箇所のキャビティ１１ｂに当該リレー２Ｂの各リレー端子２ａが挿入され、当該各リレー端子２ａを保持する。

４箇所のキャビティ１１ａは、４極のリレー２Ａの各リレー端子２ａが挿入された状態で、当該リレー２Ａとは反対側から相手側端子（図示省略）が挿入され当該相手側端子が各リレー端子２ａに電気的に接続される。これにより、リレー保持部１１は、４極のリレー２Ａの各リレー端子２ａをキャビティ１１ａに挿入した状態で当該リレー２Ａを保持することができる。

４箇所のキャビティ１１ａ及び１箇所のキャビティ１１ｂは、５極のリレー２Ｂの各リレー端子２ａが挿入された状態で、当該リレー２Ｂとは反対側から相手側端子（図示省略）が挿入され当該相手側端子が各リレー端子２ａに電気的に接続される。これにより、リレー保持部１１は、５極のリレー２Ｂの各リレー端子２ａをキャビティ１１ａ、１１ｂに挿入した状態で当該リレー２Ｂを保持することができる。このように、リレー保持部１１は、４極のリレー２Ａ及び５極のリレー２Ｂを保持することができるので、４極のリレー２Ａ及び５極のリレー２Ｂに対して電気接続箱１を共用化することができる。これにより、電気接続箱１は、当該電気接続箱１や金型などの再設計を抑制することができ、開発費用を抑制することができる。

リレー保持部１１は、４極のリレー２Ａを保持する場合に、放熱用のスペーサー２６を余剰のキャビティ１１ｂに予めワイヤハーネス１００の製造工程で挿入しておけば、誤って、５極のリレー２Ｂを保持することを防止できる。

ヒューズ保持部１２は、ヒューズ２１を保持するものである。ヒューズ保持部１２は、ヒューズ装着部（図示省略）を有し、ヒューズ２１をヒューズ装着部に装着することで当該ヒューズ２１を保持する。

放熱構造２０は、上述のヒューズ２１と、電線２２と、電力供給用の電線２３と、放熱用の導電部材としての放熱用の電線２４と、接続端子２５と、放熱用のスペーサー２６とを含んで構成され、筐体１０の内部に収容されている。

電線２２は、電源６とヒューズ２１の第１端子２１ａとを電気的に接続するものである。電線２２は、一端が電源６側に接続され、他端がヒューズ２１の第１端子２１ａに接続されている。電線２２は、電源６からヒューズ２１に電流を流す。

電力供給用の電線２３は、負荷部５に電力を供給する電線である。電力供給用の電線２３は、ヒューズ２１の第２端子２１ｂと負荷部５の端子とを電気的に接続する。電力供給用の電線２３は、一端がヒューズ２１の第２端子２１ｂに連結され、他端が負荷部５の端子に連結されている。電力供給用の電線２３は、ヒューズ２１から負荷部５に電流を流す。ここで、電力供給用の電線２３は、負荷部５の端子圧着要件により負荷部５側に接続される電線の断面積（線径）が規定されている。電力供給用の電線２３は、例えば、その断面積が３ｓｑ（平方ミリメートル）である。電力供給用の電線２３は、放熱用の電線２４により放熱機能を実現することで、従来のようにスプライスにより放熱用の太い電線（例えば５ｓｑの電線）から負荷接続用の細い電線（例えば３ｓｑの電線）に線径変換することなく１本の電線により連結することができる。なお、上述の電力供給用の電線２３の断面積は、設計に応じて適宜変更される。

放熱用の電線２４は、ヒューズ２１の熱を放熱するものである。放熱用の電線２４は、導電性を有する部材であり、電力供給用の電線２３とは異なる電線である。放熱用の電線２４は、一端が第２端子２１ｂに直接連結され、他端がヒューズ２１を収容する筐体１０に組み付けられる。放熱用の電線２４は、例えば、その断面積が２ｓｑ（平方ミリメートル）である。放熱用の電線２４は、その断面積を２ｓｑとすることで、電力供給用の電線２３の断面積（３ｓｑ）と合わせて断面積を５ｓｑとし、必要とされる放熱効果を満たしている。なお、放熱用の電線２４の断面積は、設計に応じて適宜変更される。放熱用の電線２４は、他端に接続端子２５が設けられ、当該接続端子２５が後述する放熱用のスペーサー２６に接続されることで、当該放熱用のスペーサー２６を介して筐体１０のリレー保持部１１に組み付けられる。放熱用の電線２４は、ヒューズ２１に生じる熱を放熱用のスペーサー２６に伝導し、当該放熱用のスペーサー２６を介してヒューズ２１の熱を放熱する。

放熱用のスペーサー２６は、熱を放熱する機能を有するものである。放熱用のスペーサー２６は、４極のリレー２Ａがリレー保持部１１に保持された状態で、余剰のキャビティ１１ｂに挿入され、疑似的な端子として機能する。放熱用のスペーサー２６は、図４に示すように、端子本体２６ａと、保持部２６ｂとを含んで構成される。端子本体２６ａは、導電性を有し、矩形状且つ板状に形成されている。端子本体２６ａは、キャビティ１１ｂに挿入された状態で、放熱用の電線２４の接続端子２５に接続される。

保持部２６ｂは、絶縁性を有し、端子本体２６ａの放熱用の電線２４側とは反対側の端部である上端部２６ｄに設けられる。保持部２６ｂは、直方体状に形成され、端子本体２６ａの上端部２６ｄの全体を覆っている。保持部２６ｂは、キャビティ１１ｂに挿入される挿入方向から視て、当該保持部２６ｂの長辺及び短辺が端子本体２６ａの長辺及び短辺よりも長く形成されている。つまり、保持部２６ｂは、挿入方向から視て、端子本体２６ａの外形を囲っている。これにより、保持部２６ｂは、キャビティ１１ｂに挿入された状態で、端子本体２６ａが当該キャビティ１１ｂの一方側から抜け落ちることを防止することができる。

保持部２６ｂは、端子本体２６ａの上端部２６ｄを露出させる開口部２６ｃが形成されている。開口部２６ｃは、例えば、挿入方向から視て、保持部２６ｂの長辺に沿った方向に長軸と、短辺に沿った方向に短軸とを有する楕円形状に形成されている。放熱用のスペーサー２６は、放熱用の電線２４から端子本体２６ａに伝導した熱を保持部２６ｂの開口部２６ｃ等から放熱する。

以上のように、実施形態に係る放熱構造２０は、ヒューズ２１と、放熱用の電線２４とを備える。ヒューズ２１は、電源６と負荷部５との間に設けられ、当該電源６に接続される第１端子２１ａ及び負荷部５に接続される第２端子２１ｂを含んで構成される。放熱用の電線２４は、導電性を有する部材であり、一端が第２端子２１ｂに連結され、他端がヒューズ２１を収容する絶縁性の筐体１０に組み付けられる。

従来の放熱構造（図示省略）は、ヒューズ２１の第２端子２１ｂに接続される第１電線の断面積を必要な断面積よりも余分に大きくすることによりヒューズ２１の熱を放熱させていた。このため、従来の放熱構造は、第２端子２１ｂに接続される第１電線（例えば５ｓｑの電線）と、負荷部５に接続される第１電線よりも断面積が小さい第２電線（例えば３ｓｑの電線）とをスプライスを介して接続していた。

これに対して、実施形態に係る放熱構造２０は、放熱用の電線２４を介してヒューズ２１の熱を放熱することができるので、ヒューズ２１と負荷部５との間をスプライスを介さずに１本の電力供給用の電線２３（例えば３ｓｑの電線）により接続することができる。このように、放熱構造２０は、ヒューズ２１の熱を適正に放熱することができ、ヒューズ２１の温度上昇を抑制することができる。また、放熱構造２０は、電力供給用の電線２３の断面積を小さくすることができ線径を細くすることができる。これにより、放熱構造２０は、電力供給用の電線２３の配索性を向上でき、製造コストを抑制することができる。

上記放熱構造２０は、筐体１０に設けられ、放熱用の電線２４の他端が接続される放熱用のスペーサー２６を更に備える。この構成により、放熱構造２０は、放熱用のスペーサー２６を介してヒューズ２１の熱を適正に放熱することができる。

上記放熱構造２０において、筐体１０は、リレー保持部１１を含んで構成される。リレー保持部１１は、ヒューズ２１とは異なる電子部品であるリレー２のリレー端子２ａを挿入可能な複数のキャビティ１１ａ、１１ｂを有し当該リレー２を保持する。放熱用のスペーサー２６は、４極のリレー２Ａがリレー保持部１１に保持された状態で、余剰のキャビティ１１ｂに挿入される。この構成により、放熱構造２０は、余剰のキャビティ１１ｂを有効利用することができ、特別に放熱用のスペーサー２６を装着するためのキャビティを用意することを抑制できる。また、放熱構造２０は、余剰のキャビティ１１ｂに放熱用のスペーサー２６を装着することで、意図しないリレー２をリレー保持部１１に保持することを防止できる。

上記放熱構造２０において、放熱用のスペーサー２６は、端子本体２６ａと、保持部２６ｂとを含んで構成される。端子本体２６ａは、導電性を有し放熱用の電線２４の他端に接続される。保持部２６ｂは、絶縁性を有し端子本体２６ａの放熱用の電線２４側とは反対側の端部である上端部２６ｄに設けられる。保持部２６ｂは、上端部２６ｄを露出させる開口部２６ｃが形成されている。この構成により、放熱構造２０は、放熱用の電線２４から端子本体２６ａに伝導した熱を保持部２６ｂの開口部２６ｃから放熱することができ、放熱効果を向上させることができる。

上記放熱構造２０において、ヒューズ２１は、第１端子２１ａと第２端子２１ｂとの間に設けられ、電源６から負荷部５に流れる過電流により溶断する可溶体２１ｃを含んで構成される。本実施形態では、放熱構造２０は、放熱対象の電子部品をヒューズ２１としている。

上記放熱構造２０において、一端が第２端子２１ｂに連結され、負荷部５に電力を供給する電力供給用の電線２３を更に備える。放熱構造２０は、電力供給用の電線２３とは異なる放熱用の電線２４によりヒューズ２１の熱を放熱する。

電気接続箱１は、内部にヒューズ２１を収容する絶縁性の筐体１０と、当該筐体１０の内部に収容される放熱構造２０とを備える。この構成により、電気接続箱１は、上述の放熱構造２０と同等の効果を奏することができる。

ワイヤハーネス１００は、導電性を有する配索材３と、内部に配索材３と電気的に接続されるヒューズ２１を収容する絶縁性の筐体１０、及び、筐体１０の内部に収容される放熱構造２０を含む電気接続箱１とを備える。この構成により、ワイヤハーネス１００は、上述の放熱構造２０と同等の効果を奏することができる。

なお、上記説明において、放熱構造２０は、放熱用の電線２４の他端が接続される放熱用のスペーサー２６を備える例について説明したが、これに限定されない。放熱構造２０は、例えば、放熱用のスペーサー２６を用いずに、放熱用の電線２４の他端を筐体１０に直接組み付けてもよい。また、放熱構造２０は、放熱用の電線２４の他端を、筐体１０に設けられたボルト等の金属部品に接続してもよい。

放熱用のスペーサー２６は、リレー保持部１１に４極のリレー２Ａを保持する場合に、余剰のキャビティ１１ｂに挿入される例について説明したが、これに限定されない。放熱用のスペーサー２６は、放熱用に専用に設けたキャビティに挿入してもよい。

放熱用のスペーサー２６において、保持部２６ｂは、上端部２６ｄを露出させる開口部２６ｃが形成される例について説明したが、これに限定されず、開口部２６ｃが形成されていなくてもよい。

放熱構造２０は、放熱する対象の電子部品としてヒューズ２１を例に挙げて説明したが、ヒューズ２１に限定されず、電気接続箱１に収容される電子部品であれば、その他の電子部品であってもよい。

〔参考例〕
次に、実施形態の参考例について説明する。図５は、参考例に係るダミー端子７による電線変換例を示す図である。ダミー端子７は、例えば、図５に示すように、電線８と電線９との間に設けられ、当該電線８の一端に電気的に接続され、電線９の一端に電気的に接続されている。ダミー端子７は、電線８（例えば５ｓｑの電線）と電線９（例えば３ｓｑの電線）との間で、各電線８、９の線径変換を行う。参考例では、スプライスを用いずにダミー端子７を用いて線径変換を行っている。

１ 電気接続箱
２、２Ａ、２Ｂ リレー（第２電子部品）
２ａ リレー端子（端子）
３ 配索材
５ 負荷部
６ 電源
１０ 筐体
１１ リレー保持部（部品保持部）
１１ａ、１１ｂ キャビティ（筒部）
２０ 放熱構造
２１ ヒューズ（第１電子部品）
２１ａ 第１端子
２１ｂ 第２端子
２１ｃ 可溶体
２３ 電力供給用の電線
２４ 放熱用の電線（放熱用の導電部材）
２６ 放熱用のスペーサー（放熱用の端子）
２６ａ 端子本体
２６ｂ 保持部
２６ｃ 開口部
２６ｄ 上端部
１００ ワイヤハーネス

Claims (6)

1. 電源と負荷部との間に設けられ前記電源に接続される第１端子及び前記負荷部に接続される第２端子を含んで構成される第１電子部品と、
   一端が前記第２端子に連結され前記負荷部に電力を供給する電力供給用の電線と、
   導電性を有する部材であり一端が前記第２端子に連結され他端が前記第１電子部品を収容する絶縁性の筐体に組み付けられる放熱用の導電部材と、
   前記筐体に設けられ前記導電部材の前記他端が接続される放熱用の端子と、
   を備えることを特徴とする放熱構造。
2. 前記筐体は、前記第１電子部品とは異なる第２電子部品の端子を挿入可能な複数の筒部を有し前記第２電子部品を保持する部品保持部を含んで構成され、
   前記放熱用の端子は、前記第２電子部品が前記部品保持部に保持された状態で、余剰の前記筒部に挿入される請求項１に記載の放熱構造。
3. 前記放熱用の端子は、導電性を有し前記導電部材の前記他端に接続される端子本体、及び、絶縁性を有し前記端子本体の前記導電部材側とは反対側の端部である上端部に設けられる保持部を含んで構成され、
   前記保持部は、前記上端部を露出させる開口部が形成されている請求項１又は２に記載の放熱構造。
4. 前記第１電子部品は、前記第１端子と前記第２端子との間に設けられ前記電源から前記負荷部に流れる過電流により溶断する可溶体を含んで構成されるヒューズである請求項１～３のいずれか１項に記載の放熱構造。
5. 内部に第１電子部品を収容する絶縁性の筐体と、
   前記筐体の内部に収容される放熱構造と、を備え、
   前記放熱構造は、
   電源と負荷部との間に設けられ前記電源に接続される第１端子及び前記負荷部に接続される第２端子を含んで構成される前記第１電子部品と、
   一端が前記第２端子に連結され前記負荷部に電力を供給する電力供給用の電線と、
   導電性を有する部材であり一端が前記第２端子に連結され他端が前記筐体に組み付けられる放熱用の導電部材と、
   前記筐体に設けられ前記導電部材の前記他端が接続される放熱用の端子と、
   を備えることを特徴とする電気接続箱。
6. 導電性を有する配索材と、
   内部に前記配索材と電気的に接続される第１電子部品を収容する絶縁性の筐体、及び、前記筐体の内部に収容される放熱構造を含む電気接続箱とを備え、
   前記放熱構造は、
   電源と負荷部との間に設けられ前記電源に接続される第１端子及び前記負荷部に接続される第２端子を含んで構成される前記第１電子部品と、
   一端が前記第２端子に連結され前記負荷部に電力を供給する電力供給用の電線と、
   導電性を有する部材であり一端が前記第２端子に連結され他端が前記筐体に組み付けられる放熱用の導電部材と、
   前記筐体に設けられ前記導電部材の前記他端が接続される放熱用の端子と、
   を備えることを特徴とするワイヤハーネス。

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