JP2005223095A - 電子スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
放熱板と半導体スイッチング素子との絶縁性を向上するとともに放熱板の放熱性を向上することができる電子スイッチ装置を提供する。
【解決手段】
電子スイッチ装置１は、平板部５ｂと、平板部５ｂから垂直方向に一体に形成された平板状の片部５ａとを有する第１の放熱板５を備え、この第１の放熱板５の片部５ａを２箇所で折り曲げて片部５ａの略中間部に段差５ｄを設け、この段差５ｄにより、片部５ａの段差５ｄより平板部５ｂ側の基部５ｃと、片部５ａの段差５ｄより先端側の固着部５ｅとが略平行となるようにし、この第１の放熱板５の固着部５ｅに、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂを固着部５ｅと対向しないようにし、かつ、端子部６ｂと基部５ｃとが並行するように、半導体スイッチング素子６の本体部６ａを固着部５ｅに固着してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体スイッチング素子を用いた電子スイッチ装置に関する。

従来より提供されている電子スイッチ装置では、放熱を行う本体部及び端子部を備えた半導体スイッチング素子を金属製の放熱板に固着する際に、前記放熱板の半導体スイッチング素子の端子部と対向する部位を切り欠いて半導体スイッチング素子の端子部と放熱板との間に所定の間隔を設けているものが提供されている（特許文献１）。

また、半導体スイッチング素子をケース内に収納した電子スイッチ装置があり、このような電子スイッチ装置を図９に示す。電子スイッチ装置１は、一面から開口する箱状のケース２と、ケース２の一面に被着され、壁３に設けた取付穴３ａにケース２を埋設して取り付けるためのカバー４と、カバー４が被着されてケース２の一面に配置される平板部５ｂ、及びケース２内に突出する片部５ａを一体に形成されてなる金属製の第１の放熱板５と、本体部６ａ及び端子部６ｂを備え、第１の放熱板５の片部５ａに固着される半導体スイッチング素子６と、ケース２に収納され、半導体スイッチング素子６及び半導体スイッチング素子６の動作を制御する制御回路（図示せず）を実装された回路基板部７と、カバー４に設けられ、回路基板部７の前記制御回路と機械的に接続される操作スイッチ８とを備えている。

ケース２は、絶縁性の樹脂を用いて一面から開口する箱状に形成され、開口した一面に対向する他面である底面２ａには屋内配線の電線を接続するための電線接続部（図示せず）を備え、ケース２の開口した一面にカバー４が被着されている。

カバー４は、第１の放熱板５の平板部５ｂを埋設して、絶縁性の樹脂を用いて平板状に形成され、その略中央部に、操作スイッチ８配設用の孔部（図示せず）が穿設されている。また、カバー４の縁部は、ケース２を取付穴３ａに埋設して電子スイッチ装置１を壁３に取り付けるための取付枠として用いられる。

第１の放熱板５は、カバー４が被着される平板部５ｂと、平板部５ｂから垂直方向に一体に形成された平板状の片部５ａとを有して金属板から折り曲げ形成されている。

半導体スイッチング素子６は、例えばサイリスタ等が用いられ、放熱板に固着して放熱を行うための本体部６ａと、回路基板部７に実装するための端子部６ｂとを備え、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂを第１の放熱板５の片部５ａの厚み方向で片部５ａと対向しないようにずらし、かつ、ケース２の底面２ａ側に向けて位置決めして、半導体スイッチング素子６の本体部６ａを第１の放熱板５の片部５ａにねじ止め又はばね部材等により圧接することで固着してある。

回路基板部７は、半導体スイッチング素子６を、回路基板部７に対して垂直方向に立設するように回路基板部７の一面の一端部に実装されている。従って、上述したように半導体スイッチング素子６の端子部６ｂをケース２の底面２ａ側に向けて位置決めしているために、回路基板部７の半導体スイッチング素子６が接続されている一面に対向する他面とケース２の底面２ａが互いに対向して、回路基板部７はケース２に収納されることになる。また、回路基板部７には、半導体スイッチング素子６を制御するための制御回路が実装されており、前記制御回路は、カバー４に配設される操作スイッチ８と機械的に接続されて、この操作スイッチ８の入力により半導体スイッチング素子６の動作を制御するものである。
特開平８−１８１４７３号公報（第１図）

電子スイッチ装置においては、放熱板と半導体スイッチング素子の端子部の間に、静電気、雷サージ等に対する絶縁性を確保することが求められている。

上述の前者では、放熱板の一部を切り欠くことで放熱板と半導体スイッチング素子の端子部の間に絶縁性を確保してある。しかし、絶縁性確保のために放熱板の一部を切り欠いているので、これにより放熱板の表面積が減少し、放熱板の放熱性が低下するという問題があった。

これに対し上述の後者の電子スイッチ装置１では、片部５ａを平板部５ｂに一体に形成して第１の放熱板５を構成し、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂを第１の放熱板５の片部５ａの厚み方向で片部５ａと対向しないようにずらし、かつ、ケース２の底面２ａ側に向けて位置決めして、半導体スイッチング素子６の本体部６ａを第１の放熱板５の片部５ａに固着することで、第１の放熱板５と半導体スイッチング素子６の端子部６ｂの間に絶縁性を確保してある。

このような場合、まず、回路基板部７がケース２の底面２ａ側に位置するため、カバー４と回路基板部７との距離が開き、カバー４に配設される操作スイッチ８を回路基板部７に接続するための機構が複雑化するという問題が生じ、加えて、一般的にケース２の底面２ａには屋内配線との電線接続部等が配設されることが多く、この場合、回路基板部７は前記電線接続部の邪魔にならないようにその大きさに制限を受けるため、回路基板部７は小型化を余儀なくされて素子実装面積が小さくなり、さらに、回路基板部７と電線接続部との間の隙間が狭くなり、回路基板部７と前記電線接続部との電気的接続が困難になるという問題を生じていた。

次に、この電子スイッチ装置１においては、第１の放熱板５の片部５ａをケース２の底面２ａ側へ延設して、片部５ａに固着される半導体スイッチング素子６と第１の放熱板５の平板部５ｂとの間の距離を大きくとることで、放熱性の向上を図ることが可能であるが、片部５ａの大きさはケース２に回路基板部７を収納できる程度の大きさに制限される。従って、これを越えて片部５ａを大きくして第１の放熱板５の放熱性を向上するためには、ケース２自体を大型化しなくてはならず、所望の放熱性を得るためにケース２を大型化すると、カバー４と回路基板部７との距離がさらに開き、上述の問題点が悪化してしまうという問題を新たに生じていた。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、放熱板と半導体スイッチング素子との絶縁性を向上するとともに放熱板の放熱性を問題無く向上することができる電子スイッチ装置を提供することである。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、放熱を行う本体部及び端子部を備えた半導体スイッチング素子と、ケースの一面に配置される金属製の平板部、及び前記平板部に一体に形成されて前記平板部に対して垂直方向に前記ケース内に突出する片部を有してなる第１の放熱板とを備え、前記片部の略中間部に段差を設けて、前記片部の前記段差より前記平板部側の基部と、前記片部の前記段差より先端側の固着部とが略平行となるようにし、前記半導体スイッチング素子の端子部が前記固着部に対向せず、かつ、前記基部と並行するように、前記半導体スイッチング素子の本体部を前記固着部に固着していることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項１の発明によれば、第１の放熱板の片部をその中間部に段差を設けて階段状にしてあるため、片部の固着部に固着された半導体スイッチング素子の端子部は、片部に設けた段差の高さ寸法分だけ片部の基部から離れることになり、これにより、第１の放熱板と半導体スイッチング素子との間の静電気や雷サージ等に対する絶縁性が向上する。また、前記段差を設けることで絶縁性を確保することができるので、従来のように半導体スイッチング素子の端子部と対向する放熱板の部位に穴や切欠等を設ける必要がなくなる。そのため、このような穴や切欠等によって放熱板の面積が制限されることがなくなり、これにより、従来に比べて放熱板の表面積を増加でき、放熱性を向上することができる。

請求項２の発明では、放熱を行う本体部及び端子部を備えた半導体スイッチング素子と、ケースの一面に配置される金属製の平板部、及び前記平板部に一体に形成されて前記平板部に対して垂直方向に前記ケース内に突出する片部を有してなる第１の放熱板と、前記片部に重ねて固着される金属製の第２の放熱板とを備え、前記半導体スイッチング素子の端子部が前記第２の放熱板に対向せず、かつ、前記片部と並行するように、前記半導体スイッチング素子の本体部を前記第２の放熱板の前記片部に固着された面に対向する面に固着していることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項２の発明によれば、半導体スイッチング素子が絶縁性を確保して固着された第２の放熱板を第１の放熱板の片部に固着してあるので、第２の放熱板により放熱性が向上し、第１の放熱板の片部と半導体スイッチング素子の端子部とが第２の放熱板の厚みにより所定の隙間を有することとなるので、第１の放熱板と半導体スイッチング素子との間の絶縁性が向上することとなる。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明の構成に加えて、前記半導体スイッチング素子を制御する機能を備えた回路基板部に前記半導体スイッチング素子の端子部を実装し、前記回路基板部は、前記ケースの一面側に配置されて前記ケースに収納されていることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項３の発明によれば、回路基板部がケースの開口部側に位置することとなり、これにより、ケースの底面側に屋内配線の電線接続部等を備えた場合でも、回路基板部の大きさが制限されることがなくなり、回路基板部と電線接続部との間の隙間を十分に確保できるため、回路基板部と電線接続部との電気的接続が容易になる。さらに、回路基板部に素子実装面積を十分に確保でき、カバーに操作部を設けた際に、この操作部と回路基板部との接続が容易になる。

請求項４の発明では、請求項１乃至３いずれか記載の発明の構成に加えて、前記第１の放熱板又は前記第２の放熱板の前記ケースの他面側の端部に、少なくとも前記ケースの他面を覆う補助部を一体に形成していることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項４の発明によれば、ケースを大型化することなく、半導体スイッチング素子で生じた熱を放熱するための放熱板の表面積を増加でき、これにより、放熱板の放熱性が向上する。

請求項５の発明では、請求項１乃至４いずれか記載の発明の構成に加えて、前記第１の放熱板の平板部を樹脂製のカバーで被覆して前記ケースの一面に配置し、前記ケースの他面に対向する前記カバーの面に、前記ケース内に突出する突出部位を一体に形成し、前記突出部位を、互いに並行に配置した前記半導体スイッチング素子の端子部と前記第１の放熱板の片部との間に介在させていることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項５の発明によれば、半導体スイッチング素子の端子部と第１の放熱板の片部との隙間にカバーの突出部位が介在することで、半導体スイッチング素子の端子部と第１の放熱板の片部との間の絶縁距離が、カバーの突出部位の沿面距離の長さ寸法だけ長くなる。これにより、半導体スイッチング素子と第１の放熱板の間の絶縁性が向上することとなる。

請求項６の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記半導体スイッチング素子の端子部と対向しないように金属製の第２の放熱板を前記半導体スイッチング素子の本体部の前記固着部に固着される面と対向する面に固着するとともに、この固着箇所以外で前記第２の放熱板と前記第１の放熱板とを接触させていることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項６の発明によれば、半導体スイッチング素子の本体部の第１の放熱板に固着されている面と対向する面に第２の放熱板を固着してあるので、半導体スイッチング素子が放熱板と接触する面積が増加し、第２の放熱板からも半導体スイッチング素子で生じた熱を放熱することができ、さらに第１の放熱板と第２の放熱板とを、半導体スイッチング素子を狭持固着する部位以外で接触させているため、第１の放熱板と第２の放熱板とで生じる放熱性のばらつきを整合することができる。これにより、放熱性が向上することとなる。

請求項７の発明では、放熱を行う本体部及び端子部を備えた１組の半導体スイッチング素子と、ケースの一面に配置される金属製の平板部、及び前記平板部に一体に形成されて前記平板部に対して垂直方向に前記ケース内に突出する互いに平行な１組の片部を有してなる第１の放熱板と、互いに平行な１組の側片部を有する金属製の第２の放熱板とを備え、前記第２の放熱板は、前記ケースの他面側に位置して、前記１組の側片部を前記１組の片部の内側から重ねて固着され、前記各半導体スイッチング素子の端子部が前記第２の放熱板に対向せず、かつ、前記片部と並行するように、前記１組の半導体スイッチング素子の本体部を前記第２の放熱板の１組の側片部の内側にそれぞれ固着していることを特徴とする電子スイッチ装置とした。

請求項７の発明によれば、回路基板部に複数の半導体スイッチング素子を配設した場合においても、半導体スイッチング素子と絶縁性を確保して固着された第２の放熱板を第１の放熱板に取り付けることで、放熱性の向上を図ることができ、さらに、第１の放熱板の片部と半導体スイッチング素子の端子部とが第２の放熱板の厚みにより所定の間隔を有することになるので、第１の放熱板と半導体スイッチング素子との間の絶縁性を確保できる。

本発明は、第１の放熱板の片部の中間部を段差にしてある又は第２の放熱板を内設してあるため、片部の固着部に固着された半導体スイッチング素子の端子部は、片部に設けた段差の高さ寸法、又は第２の放熱板の厚み分だけ片部の基部から離れることになり、これにより、第１の放熱板と半導体スイッチング素子との間の静電気や雷サージ等に対する絶縁性を向上させることができるという効果がある。また、このような段差を設けることで絶縁性を確保することができるため、従来のように半導体スイッチング素子の端子部と対向する放熱板の部位に穴や切欠等を設ける必要がなくなり、このような穴や切欠等によって放熱板の面積が制限を受けずにすみ、これにより、従来に比べて放熱板の表面積を増加でき、放熱性を向上することができるという効果がある。

図１乃至８を用いて、本発明の実施形態について説明する。なお、図１、６乃至８は、電子スイッチ装置１の一部を省略した概略断面図である。
（実施形態１）
本実施形態は、図９に示す従来の電子スイッチ装置に比べて第１の放熱板５に特徴があり、その他についてはほぼ同様であるので、同一の番号を付し、説明を一部省略する。

本実施形態の電子スイッチ装置１は、図１（ａ）に示すように、一面から開口する箱状のケース２と、ケース２の一面に被着され、壁３に設けた取付穴３ａにケース２を埋設して取り付けるための樹脂製のカバー４と、ケース２内に突出する基部５ｃ、段差５ｄ、固着部５ｅからなる片部５ａ、及びカバー４が被着される平板部５ｂを一体に形成されてなる金属製の第１の放熱板５と、本体部６ａ及び端子部６ｂを備え、第１の放熱板５の固着部５ｅに固着される半導体スイッチング素子６と、ケース２に収納され、半導体スイッチング素子６及び半導体スイッチング素子６の動作を制御する制御回路２１（図３参照、尚、その他の図においては省略してある）を備えて構成された回路基板部７と、カバー４に設けられ、回路基板部７の制御回路２１と機械的に接続される操作スイッチ８とを備えている。

第１の放熱板５は、平板部５ｂと、平板部５ｂの一端側から平板部５ｂに対し垂直方向に一体に形成された平板状の片部５ａとを有して金属板から折曲形成されるとともに、この片部５ａを平板部５ｂ側の部位で平板部５ｂの他端側へ垂直に折り曲げ、かつ、片部５ａをケース２の底面２ａ側の部位でケース２の底面２ａ側へ垂直に折り曲げてある。このように片部５ａを２箇所で折り曲げることで、片部５ａの略中間部に段差５ｄを設けてある。この段差５ｄにより、片部５ａの段差５ｄより平板部５ｂ側の基部５ｃと、片部５ａの段差５ｄより先端側の固着部５ｅとが略平行となるようにしてある。

このようにして、第１の放熱板５の片部５ａはケース２の底面２ａ方向に下る階段形状に形成されている。従って、ケース２の一面にカバー４を被着すると、カバー４が被着された第１の放熱板５の平板部５ｂがケース２の一面に位置して、基部５ｃ、段差５ｄ、固着部５ｅとからなる階段形状の片部５ａがケース２内に突出することとなる。なお、このような第１の放熱板５は金属板から折り曲げ形成されるものに限られるものではなく、ダイキャストにより製造しても良い。

半導体スイッチング素子６は、第１の放熱板５の固着部５ｅに次のように固着してある。すなわち、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂを第１の放熱板５の片部５ａの厚み方向で固着部５ｅと対向せず、かつ、第１の放熱板５の片部５ａの基部５ｃと並行するように、半導体スイッチング素子６の本体部６ａをねじ止め又はばね部材等により圧接することで固着部５ｅに固着してある。そのため、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂは、ケース２の一面側に位置することになる。

回路基板部７は、半導体スイッチング素子６を、回路基板部７に対して垂直方向に立設するように回路基板部７の一面の一端部に実装されている。上述したように半導体スイッチング素子６は、端子部６ｂをケース２の一面側に位置して固着部５ｅに固着されているため、回路基板部７は、回路基板部７の半導体スイッチング素子６が接続されている一面とケース２の底面２ａが互いに対向するとともに、ケース２の一面側に位置してケース２に収納されることになる。

以上により本実施形態の電子スイッチ装置１は構成されており、本実施形態によれば、第１の放熱板５の片部５ａの中間部に段差５ｄを設けて階段状に折り曲げ形成してあるため、第１の放熱板５の固着部５ｅに固着された半導体スイッチング素子６の端子部６ｂは、片部５ａに設けた段差５ｄの高さ寸法分だけ第１の放熱板５の基部５ｃから離れることになる。これにより、従来のように放熱板の端子部と対向する箇所に穴や切欠等を設けなくても、第１の放熱板５の片部５ａと半導体スイッチング素子６の端子部６ｂとの間の静電気や雷サージ等に対する絶縁性を向上させることができる。また、この段差５ｄの高さ寸法は、任意の長さに調整することができるため、第１の放熱板５の片部５ａと半導体スイッチング素子６の端子部６ｂとの間の絶縁距離を任意の値に設定することができ、所望の絶縁性を得ることができる。加えて、このような段差５ｄを設けることで絶縁性を確保することができるので、従来のように半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと対向する放熱板の部位に穴や切欠等を設ける必要がなくなる。そのため、このような穴や切欠等によって放熱板の面積が制限されることがなくなり、これにより、従来に比べて放熱板の表面積を増加でき、放熱性を向上することができる。

また、回路基板部７は、半導体スイッチング素子６の実装されている面とケース２の底面２ａとを対向させるとともに、カバー４に近付く方向であるケース２の一面側に位置させてケース２に収納してある。このように回路基板部７がケース２の一面側に位置することで、回路基板部７と操作スイッチ８との接続が容易になり、ケース２の底面２ａ側に屋内配線の電線接続部等を備えた場合でも、回路基板部７の大きさが制限されることがなくなり、回路基板部７に素子実装面積を十分に確保できる。また、回路基板部と前記電線接続部との間の隙間を十分に確保できるため、回路基板部と前記電線接続部との電気的接続が容易になる。

さらに、上述した電子スイッチ装置１において、第１の放熱板５の形状を図２（ａ）に示すような形状としてもよい。すなわち、この第１の放熱板５は、コ字形の平板部５ｂと、一端側から平板部５ｂに対し垂直方向に一体に形成された平板状の片部５ａとを有して金属板から折曲形成されるとともに、この片部５ａの略中間部に段差５ｄを設けて、片部５ａの平板部５ｂ側の部位である基部５ｃと片部５ａの先端側の部位である固着部５ｅとを平行させ、さらに、固着部５ｅの先端から、平板部５ｂと並行する平板状の補助部５ｆを一体に延設して構成されている。また、第１の放熱板５の平板部５ｂには、電子スイッチ装置１を壁面に取り付けるための取付ねじを挿通される一対の挿通孔１０が形成されている。

このような補助部５ｆを備えた第１の放熱板５は、図１（ｂ）に示すように電子スイッチ装置１に、第１の放熱板５の補助部５ｆでケース２の底面２ａを覆うようにして配置されることになる。これにより、さらに第１の放熱板５の表面積を増加させて、第１の放熱板５の放熱性を向上することができる。また、ケース２の上側面に切欠部２ｂを設け、この切欠部２ｂに片部５ａの基部５ｃを嵌めこんで、片部５ａをケース２の側面の一部として用いることとしてもよく、これにより、切欠部２ｂに嵌めこまれた基部５ｃを介してケース２から外部へ直接熱を伝達することが可能となり、ケース２内部の温度上昇の軽減を実現することができる。さらに、第１の放熱板５の平板部５ｂの大きさを、カバー４の全体に亘るように拡大して設けることで、第１の放熱板５の表面積を増加して放熱性の向上を図ることができる。

また、第１の放熱板５の形状を図２（ｂ）に示すような形状としてもよい。図２（ｂ）に示す第１の放熱板５は、上記補助部５ｆの先端から補助部５ｆに対して垂直方向に平板状の横辺部５ｇを平板部５ｂ側へ一体に延設するとともに、横辺部５ｇの先端に平板状の縦辺部５ｈを平板部５ｂと同一面上となるように一体に設けて金属板から折曲形成してある。

この第１の放熱板５は、電子スイッチ装置１に、第１の放熱板５の補助部５ｆがケース２の底面２ａを覆うように位置するとともに、横辺部５ｇがケース２の側面を覆うように位置し、縦辺部５ｈがケース２から外部へ露出して配置されることになる。そして縦辺部５ｈは、平板部５ｂとともにカバー４が被着されることになる。

これにより、さらに第１の放熱板５の表面積を増加させて、第１の放熱板５の放熱性を向上することができる。

加えて、図１（ｃ）に示すように、カバー４のケース２の底面２ａに対向する面に、ケース２内に突出する平板状の突出部位４ａを一体に形成し、この突出部位４ａを、互いに並行に配置してある半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと第１の放熱板５の基部５ｃとの間に介在させることとしてもよい。このように、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと基部５ｃとの間にカバー４の突出部位４ａを介在させると、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと基部５ｃとの間の絶縁距離を、カバー４の突出部位４ａの沿面距離の長さ寸法だけ長くすることができ、これにより、半導体スイッチング素子６と第１の放熱板５の間の絶縁性を向上することができる。
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２の電子スイッチ装置１を図３乃至６を用いて説明する。なお、図６は、電子スイッチ装置１の一部を省略した概略図である。

本実施形態の電子スイッチ装置１は、図６（ａ）に示すように、一面から開口する箱状のケース２と、ケース２の一面に被着され、壁３に設けた取付穴３ａにケース２を埋設して取り付けるための樹脂製のカバー４と、ケース２内に突出する片部５ａを備え、平板部５ｂにカバー４が被着される金属製の第１の放熱板５と、第１の放熱板５の片部５ａに重ねて配設される金属製の第２の放熱板９と、放熱を行う本体部６ａ及び端子部６ｂを備え、本体部６ａを用いて第２の放熱板９に固着される半導体スイッチング素子６と、ケース２に収納され、半導体スイッチング素子６及び半導体スイッチング素子６の動作を制御する制御回路２１を備えて構成された回路基板部７と、カバー４に設けられ、回路基板部７の制御回路２１と機械的に接続される操作スイッチ８と、カバー４の前面から被着される化粧プレート３０（図３参照）とを備えている。

ケース２は、絶縁性の樹脂を用いて一面から開口する箱状に形成されるとともに、上面を切り欠いて切欠部２ｂを形成されており、前記開口した一面に対向する他面である底面２ａには屋内配線の電線を接続するための電線挿通孔（図示せず）を備えた箱状の収納部２８を形成されている。この収納部２８には、鎖錠ばねを備えた端子板２６が、前記鎖錠ばねを押圧して鎖錠ばねに接続された電線を取り外すための解除レバー２７とともに収納されて、屋内配線の電線を接続するための電線接続部を構成している。加えて、ケース２は、取付ねじ１８を用いてカバー４及び第１の放熱板５をケース２の一面に取り付けるためのねじ孔３２を３つ備えている。

第１の放熱板５は、平板部５ｂと、平板部５ｂから垂直方向に一体に形成された平板状の片部５ａとを有して金属板から折り曲げ形成されている。第１の放熱板５は、一枚の金属板から上述のように片部５ａを折り曲げ形成されているため、平板部５ｂの略中央部には開口部１２が形成されている。片部５ａは、片部５ａの略中央部の短手方向に並設されて第２の放熱板９を取り付けるための一対の挿通孔１４と、片部５ａの長手方向の両端部に各半導体スイッチング素子６を固着するためのねじ孔１３とを有している。平板部５ｂは、電子スイッチ装置１を壁面３に取り付けるための取付ねじ（図示せず）が挿通される一対の挿通孔１０を有し、取付ねじ１８を挿通して第１の放熱板５をカバー４とともにケース２に取り付けるための挿通孔１１を３つ有している。

第２の放熱板９は、金属板を用いて横辺部９ａ及び縦辺部９ｂを有するＬ字形に折り曲げ形成されるとともに、縦辺部９ｂの両側部を横辺部９ａのある面側へ折り曲げて側片部９ｄが形成されている。横辺部９ａは、横辺部９ａの略中央部の短手方向に、挿通孔１４に対応して、取付ねじ１５により第２の放熱板９を第１の放熱板５に取り付けるための一対のねじ孔２２と、横辺部９ａの長手方向の両端部にねじ孔１３に対応して、各半導体スイッチング素子６を固着するための取付ねじ２５が挿通される挿通孔２３とを有している。縦辺部９ｂは、図４（ｂ）に示すように、第２の放熱板９をケース２に収納した際に、収納部２８を挿通するための切欠２４が形成されている。

半導体スイッチング素子６は、例えばサイリスタ等が用いられ、図４（ａ）に示すように、放熱板に取付ねじ２５を用いて取り付けるための取付孔６ｃを備えて、放熱板に接触して放熱を行うための本体部６ａと、回路基板部７に実装するための端子部６ｂとから構成されている。

回路基板部７は、半導体スイッチング素子６を制御するための制御回路２１と、この制御回路２１に制御回路２１を機械的に操作するためのつまみ３１とを備えている。また、回路基板部７は、収納部２８に収納される端子板２６と電気的に接続される。

カバー４は、合成樹脂により平板状に形成されて、電子スイッチ装置１を壁面３に取り付けるための取付ねじ（図示せず）が挿通される一対の挿通孔１７を有し、取付ねじ１８を挿通してカバー４を第１の放熱板５とともにケース２に取り付けるための挿通孔１６を３つ有している。また、カバー４の略中央部には、回路基板部７に設けられたつまみ３１を挿通する孔部１９ａを備えて、操作スイッチ８を配置される円柱状の配置部１９が形成されている。

化粧プレート３０は、中央部にカバー４に配置した操作スイッチ８を前面に露出する円形状の孔部３０ａを備えて平板形状に形成され、カバー４に嵌着される。

以上により本実施形態の電子スイッチ装置１は構成されており、特に、第１の放熱板５、半導体スイッチング素子６、回路基板部７、及び第２の放熱板９は、次のように固着されている。すなわち、一対の半導体スイッチング素子６は、図４（ａ）に示すように、その端子部６ｂを用いて回路基板部７に対して垂直方向に立設するように回路基板部７の一面の一端部に並べて実装されている。また、第１の放熱板５と第２の放熱板９は、図４（ａ）、（ｄ）に示すように、第１の放熱板５の一対の挿通孔１４と第２の放熱板９の一対のねじ孔２２、及び第１の放熱板５の一対のねじ孔１３と第２の放熱板９の一対の挿通孔２３とをそれぞれ連通させるとともに、第１の放熱板５の片部５ａを第２の放熱板９の横辺部９ａの上面側から重ねて配置し、取付ねじ１５を、挿通孔１４を挿通させてねじ孔２２に螺入することで、互いに固着されている。このように互いに固着された第１の放熱板５及び第２の放熱板９に、上述のように回路基板部７に実装した半導体スイッチング素子６は、図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、端子部６ｂを第２の放熱板９の横辺部９ａの厚み方向で横辺部９ａと対向しないようにずらし、かつ、図４（ｄ）に示すように、端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａとが並行するようにし、さらに、図４（ａ）に示すように、本体部６ａの取付孔６ｃを第２の放熱板９の挿通孔２３と連通して位置決めされている。そして、半導体スイッチング素子６は、取付ねじ２５を、取付孔６ｃ、挿通孔２３を挿通させて第１の放熱板５のねじ孔１３に螺入することで第２の放熱板９に固着されている。なお、図４では、制御回路２１を省略しているが、このとき、第１の放熱板５の開口部１２から、回路基板部７の制御回路２１のつまみ３１は突出している。

また、上述のように固着された第１の放熱板５、半導体スイッチング素子６、回路基板部７、及び第２の放熱板９に、次のように部品が取り付けられて電子スイッチ装置１が形成されている。すなわち、カバー４は、配置部１９の孔部１９ａにつまみ３１を挿通するとともに、一対の挿通孔１７と第１の放熱板５の一対の挿通孔１０、及び挿通孔１６と第１の放熱板５の挿通孔１１とをそれぞれ連通させて、第１の放熱板５にその前面から被着されている。そして、このようにカバー４が被着された第１の放熱板５は、ケース２のねじ孔３２と第１の放熱板５の挿通孔１１及びカバー４の挿通孔１６を連通させて、上述したように端子板２６及び解除レバー２７を収納部２８に収納されたケース２の開口した一面に被着され、取付ねじ１８を挿通孔１１、１６を挿通させてねじ孔３２に螺入することでケース２に取り付けられている。そしてカバー４の配置部１９に操作スイッチ８がつまみ３１と係合して固着され、この操作スイッチ８を孔部３０ａから前面に露出させて化粧プレート３０がカバー４の前面に被着されている。

以上により本実施形態の電子スイッチ装置１は構成されており、本実施形態によれば、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂを第２の放熱板９と対向しないように、半導体スイッチング素子６の本体部６ａを第２の放熱板９の横辺部９ａに固着してあるので、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと第２の放熱板９の間の絶縁性を確保でき、さらに、端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａとが並行するとともに、第２の放熱板９の横辺部９ａを第１の放熱板５の片部５ａの内側から重ねて片部５ａに固着してあるため、端子部６ｂと片部５ａが第２の放熱板９の横辺部９ａの厚みにより所定の間隔を有して並行して配置されることとなる。そのため、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａ間の耐静電気、耐雷サージ等の絶縁性が向上する。従って、第２の放熱板９の横辺部９ａの厚みによって、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａ間の絶縁性を任意に設定することが可能になる。

また、第１の放熱板５を金属板から折曲形成する場合、金属板の形状により、平板部５ｂや片部５ａの折り曲げ形状、長さ等に制限が生じるが、第２の放熱板９を新たに設けることでこの問題を回避でき、これにより、第１の放熱板５のみの場合に比べて放熱を行える表面積が増加するため、放熱性を向上することができる。

回路基板部７は、上述の実施形態１と同様に半導体スイッチング素子６が実装されている面とケース２の底面２ａとを対向させて、ケース２に収納されているため、回路基板部７は、カバー４に近付く方向であるケース２の一面側に位置することになる。これにより、回路基板部７と操作スイッチ８との接続が容易になり、ケース２の底面２ａ側に屋内配線の電線接続部等を備えた場合でも、回路基板部７の大きさが制限されることがなくなり、回路基板部７に素子実装面積を十分に確保できる。また、回路基板部７と前記電線接続部との間の隙間を十分に確保できるため、回路基板部７と前記電線接続部との電気的接続が容易になる。

さらに、上述した電子スイッチ装置１において、図６（ｂ）に示すように、第２の放熱板９のケース２の底面２ａ側に位置した端部である縦辺部９ｂの先端部から、ケース２の底面２ａを覆うような平板状の補助部９ｃを一体に延設することができ、これにより、第２の放熱板９の表面積が増加して放熱性を向上することができる。また、上述したようにケース２に設けた切欠部２ｂに第１の放熱板５の片部５ａを嵌めこむことでケース２内部の温度上昇の軽減を実現することができる。さらに、上述したように第１の放熱板５の平板部５ｂの大きさを、カバー４の全体に亘るように拡大して設けることで放熱性の向上を図ることができ、加えて、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、カバー４に上述した突出部位４ａを設けて、上述したように半導体スイッチング素子６と第１の放熱板５との間の絶縁性を向上させることができる。
（実施形態３）
本実施形態は、上述の実施形態１に第２の放熱板９を設けたことに特徴があり、その他の構成は上述の実施形態１とほぼ同様であるので説明を省略する。

すなわち、本実施形態の電子スイッチ装置１では、図７（ａ）に示すように、金属板を用いて横辺部９ａ及び縦辺部９ｂを有してＬ字形に折り曲げ形成された第２の放熱板９を、横辺部９ａが半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと横辺部９ａの厚み方向で対向しないようにずらし、かつ、縦辺部９ｂがケース２の底面２ａ側に位置するように位置決めして、第２の放熱板９の横辺部９ａを半導体スイッチング素子６の本体部６ａの固着部５ｅに固着される面と対向する面に固着してある。

本実施形態によれば、第１の放熱板５と第２の放熱板９とで半導体スイッチング素子６の本体部６ａを狭持することとなるので、半導体スイッチング素子６で生じた熱を本体部６ａの両面から放熱することができ、半導体スイッチング素子６と放熱板との接触面積が増加して放熱性が向上する。加えて、放熱を行える表面積が第２の放熱板９により増加するため、さらに放熱性が向上する。なお、本実施形態では、第２の放熱板９をＬ字形としてあるが、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、ケース２の底面２ａだけでなく、他の周面を覆うような形状であってもよい。

また、本実施形態において、図７（ｂ）に示すように第１の放熱板５の固着部５ｅから上述したように補助部５ｆを延設し、この補助部５ｆを、ケース２の底面２ａと第２の放熱板９の縦辺部９ｂとの間に介在させて、第１の放熱板５の補助部５ｆと第２の放熱板９の縦辺部９ｂとを、例えばねじ止め、又はばね部材等により圧接して接触させることができる。この場合、第１の放熱板５と第２の放熱板９とを、半導体スイッチング素子６を狭持して固着する部位以外で接触させているため、第１の放熱板５と第２の放熱板９との間で熱伝導が生じ、これにより、第１の放熱板５と第２の放熱板９とで生じる放熱性のばらつきを整合させることができ、第１の放熱板５及び第２の放熱板９の放熱性が向上する。図７（ｂ）においては、このように第１の放熱板５と第２の放熱板９とを接触させているが、第１の放熱板５と第２の放熱板９とを接触させる箇所は上記の場所に限られるものではなく、図７（ｃ）に示すように、第２の放熱板９をその縦辺部９ｂの先端部から第１の放熱板５の平板部５ｂ方向へ延設して、第２の放熱板９と第１の放熱板５の平板部５ｂとを接触させて固着して、第２の放熱板９と第１の放熱板５とを接触させることもでき、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
（実施形態４）
本実施形態は、第１の放熱板５及び第２の放熱板９の形状に特徴があり、その他の構成は上述の実施形態１とほぼ同様であるので説明を省略する。

本実施形態の電子スイッチ装置１は、図８に示すように、一面から開口する箱状のケース２と、ケース２の一面に被着され、壁３に設けた取付穴３ａにケース２を埋設して取り付けるためのカバー４と、ケース２内に突出する一対の片部５ａ及びカバー４が被着される平板部５ｂを一体に形成されてなる金属製の第１の放熱板５と、コ字形に形成されて第１の放熱板５の片部５ａ間に配設される金属製の第２の放熱板９と、本体部６ａ及び端子部６ｂを備え、本体部６ａを用いて第２の放熱板９に固着される一対の半導体スイッチング素子６と、ケース２に収納され、半導体スイッチング素子６及び半導体スイッチング素子６の動作を制御する制御回路２１を備えて構成された回路基板部７と、カバー４に設けられ、回路基板部７の制御回路２１と機械的に接続される操作スイッチ８とを備えている。

第１の放熱板５は、金属製の平板部５ｂと、平板部５ｂから垂直方向に互いに平行して一体に折り曲げ形成された一対の平板状の片部５ａとを有して形成されている。従って、ケース２にカバー４を被着すると、ケース２の一面にカバー４が被着された第１の放熱板５の平板部５ｂが位置して、一対の片部５ａがケース内に突出することとなる。

第２の放熱板９は、金属板を用いて互いに平行な一対の側片部である横辺部９ａ及び縦辺部９ｂを有するコ字形に折曲形成されている。この第２の放熱板９は、縦辺部９ｂをケース２の底面２ａ側に位置させるとともに、両横辺部９ａを第１の放熱板５の両片部５ａにその内側から重ねるようにして、第１の放熱板５の片部５ａにそれぞれ固着してある。

半導体スイッチング素子６は、その端子部６ｂを第２の放熱板９の横辺部９ａと横辺部９ａの厚み方向で対向しないようにずらし、端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａとが並行するように位置決めして、第２の放熱板９の両横辺部９ａに本体部６ａをそれぞれねじ止め又はばね部材等により圧接して固着してある。

回路基板部７は、一対の半導体スイッチング素子６が回路基板部７に対して垂直方向に立設するように、回路基板部７の一面の両端部にそれぞれ実装されており、その他については上述の実施形態１と同様であるので説明を省略する。

以上により本実施形態の電子スイッチ装置１は構成され、本実施形態によれば、電子スイッチ装置１は、第２の放熱板９の縦辺部９ｂをケース２の底面２ａ側に位置させ、一対の横辺部９ａを第１の放熱板５の一対の片部５ａの内側から重ねて片部５ａに固着し、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂを第２の放熱板９と対向しないようにし、かつ、片部５ａと並行するように、半導体スイッチング素子６の本体部６ａを第２の放熱板９の一対の横辺部９ａの内側にそれぞれ固着してある。従って、回路基板部７に複数の半導体スイッチング素子６を配設したとしても、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと第２の放熱板９間の絶縁性を確保できる。さらに、端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａとが並行するようにしてあり、これに加えて第２の放熱板９の横辺部９ａを第１の放熱板５の片部５ａに重ねて固着してあるため、端子部６ｂと片部５ａとが、第２の放熱板９の横辺部９ａの厚みにより所定の間隔を有して並行して配置されることとなる。そのため、半導体スイッチング素子６の端子部６ｂと第１の放熱板５の片部５ａ間の絶縁性が向上する。従って、第２の放熱板９の横辺部９ａにより、端子部６ｂと片部５ａ間の絶縁性を任意に設定することができる。加えて、第２の放熱板９を設けてあるため、上述の実施形態２で述べたように第１の放熱板５のみの場合に比べて放熱性が向上する。

また、回路基板部７は、上述の実施形態１と同様に半導体スイッチング素子６が接続されている面とケース２の底面２ａとを対向させて、ケース２に収納されているため、回路基板部７は、カバー４に近付く方向であるケース２の開口部側に位置する。これにより、回路基板部７と操作スイッチ８との接続が容易になり、ケース２の底面２ａ側に屋内配線の電線接続部等を備えた場合でも、回路基板部７の大きさが制限されることがなくなり、回路基板部７に素子実装面積を十分に確保できる。また、回路基板部と前記電線接続部との間の隙間を十分に確保できるため、回路基板部と前記電線接続部との電気的接続が容易になる。

（ａ）は、本発明の実施形態１の電子スイッチ装置の断面図であり、（ｂ）は、同上の他の電子スイッチ装置の断面図であり、（ｃ）は、同上のその他の電子スイッチ装置の断面図である。 （ａ）は、図１（ｂ）における電子スイッチ装置の第１の放熱板の概略説明図であり、（ｂ）は、同上の電子スイッチ装置の他の第１の放熱板の概略説明図である。 本発明の実施形態２の電子スイッチ装置の分解斜視図である。 （ａ）は、同上の電子スイッチ装置の要部の下面図であり、（ｂ）は、同上の電子スイッチ装置の要部の斜視図であり、（ｃ）は、同上の電子スイッチ装置の要部の一部を切り欠いた斜視図であり、（ｄ）は、同上の電子スイッチ装置の要部の側面図である。 （ａ）は、同上のその他の電子スイッチ装置の概略説明図であり、（ｂ）は、同上の電子スイッチ装置の一部を切り欠いた概略説明図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２の電子スイッチ装置の断面図であり、（ｂ）は、同上の他の電子スイッチ装置の断面図であり、（ｃ）は、同上のその他の電子スイッチ装置の断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３の電子スイッチ装置の断面図であり、（ｂ）は、同上の他の電子スイッチ装置の断面図であり、（ｃ）は、同上のその他の電子スイッチ装置の断面図である。 本発明の実施形態４の電子スイッチ装置の断面図である。 従来の電子スイッチ装置の断面図である。

符号の説明

１ 電子スイッチ装置
２ ケース
２ａ 底面
２ｂ 切欠部
３ 壁
３ａ 取付穴
４ カバー
４ａ 突設部位
５ 放熱板
５ａ 片部
５ｂ 平板部
５ｃ 基部
５ｄ 段差
５ｅ 固着部
５ｆ 補助部
６ 半導体スイッチング素子
６ａ 本体部
６ｂ 端子部
７ 回路基板部
８ 操作スイッチ

Claims (7)

1. 放熱を行う本体部及び端子部を備えた半導体スイッチング素子と、ケースの一面に配置される金属製の平板部、及び前記平板部に一体に形成されて前記平板部に対して垂直方向に前記ケース内に突出する片部を有してなる第１の放熱板とを備え、前記片部の略中間部に段差を設けて、前記片部の前記段差より前記平板部側の基部と、前記片部の前記段差より先端側の固着部とが略平行となるようにし、前記半導体スイッチング素子の端子部が前記固着部に対向せず、かつ、前記基部と並行するように、前記半導体スイッチング素子の本体部を前記固着部に固着していることを特徴とする電子スイッチ装置。
2. 放熱を行う本体部及び端子部を備えた半導体スイッチング素子と、ケースの一面に配置される金属製の平板部、及び前記平板部に一体に形成されて前記平板部に対して垂直方向に前記ケース内に突出する片部を有してなる第１の放熱板と、前記片部に重ねて固着される金属製の第２の放熱板とを備え、前記半導体スイッチング素子の端子部が前記第２の放熱板に対向せず、かつ、前記片部と並行するように、前記半導体スイッチング素子の本体部を前記第２の放熱板の前記片部に固着された面に対向する面に固着していることを特徴とする電子スイッチ装置。
3. 前記半導体スイッチング素子を制御する機能を備えた回路基板部に前記半導体スイッチング素子の端子部を実装し、前記回路基板部は、前記ケースの一面側に配置されて前記ケースに収納されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子スイッチ装置。
4. 前記第１の放熱板又は前記第２の放熱板の前記ケースの他面側の端部に、少なくとも前記ケースの他面を覆う補助部を一体に形成していることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の電子スイッチ装置。
5. 前記第１の放熱板の平板部を樹脂製のカバーで被覆して前記ケースの一面に配置し、前記ケースの他面に対向する前記カバーの面に、前記ケース内に突出する突出部位を一体に形成し、前記突出部位を、互いに並行に配置した前記半導体スイッチング素子の端子部と前記第１の放熱板の片部との間に介在させていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の電子スイッチ装置。
6. 前記半導体スイッチング素子の端子部と対向しないように金属製の第２の放熱板を前記半導体スイッチング素子の本体部の前記固着部に固着される面と対向する面に固着するとともに、この固着箇所以外で前記第２の放熱板と前記第１の放熱板とを接触させていることを特徴とする請求項１記載の電子スイッチ装置。
7. 放熱を行う本体部及び端子部を備えた１組の半導体スイッチング素子と、ケースの一面に配置される金属製の平板部、及び前記平板部に一体に形成されて前記平板部に対して垂直方向に前記ケース内に突出する互いに平行な１組の片部を有してなる第１の放熱板と、互いに平行な１組の側片部を有する金属製の第２の放熱板とを備え、前記第２の放熱板は、前記ケースの他面側に位置して、前記１組の側片部を前記１組の片部の内側から重ねて固着され、前記各半導体スイッチング素子の端子部が前記第２の放熱板に対向せず、かつ、前記片部と並行するように、前記１組の半導体スイッチング素子の本体部を前記第２の放熱板の１組の側片部の内側にそれぞれ固着していることを特徴とする電子スイッチ装置。

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