JP2018033196A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱部品の熱を放熱することができる。【解決手段】電気接続箱１０は、相手コネクタハウジング８１と嵌合するコネクタハウジング６０と、前記コネクタハウジング６０に設けられた端子保持部６３に保持される端子５０と、前記端子５０のうち前記端子保持部６３から嵌合方向とは反対側に延出した延出部５３側の端部と接続される第１基板２０と、前記第１基板２０と対向する第２基板３０と、前記第２基板３０に搭載され、前記延出部５３の近傍に配されている発熱部品とを備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、電気接続箱に関する。

従来、共通の車載電源から各電子ユニットに電力を分配する手段として、複数本のバスバーにより配電用回路を構成し、これにスイッチ素子等を組み込んだ電気接続箱が一般に知られている。これらの電気接続箱に収容される回路構成体の一例として、特開２００５−１５１６１７号公報（下記特許文献１）に記載の回路構成体がある。この回路構成体では、回路基板とこの回路基板の熱を外部に放熱する放熱部材とが重ねられている。

ところで、回路基板に配置された素子によっては、発熱量が多いものがある。このような発熱量の多い電子部品（発熱部品）の近傍では、より多くの熱を集中的に放熱する必要がある。しかしながら、特開２００５−１５１６１７号公報（下記特許文献１）に記載の従来の回路構成体では、放熱部材は、回路基板全体に重ねられており、全体としての熱を逃すことはできる一方で、集中的に、基板内の特定箇所を放熱することができない。そこで、特開２０１０−１８０７０２号公報（下記特許文献２）に記載の制御装置では、ケース又はカバーに部品に近接するように突出したボス部を設け、このボス部に絶縁性の伝熱部材を塗布することで、部品の熱をケース又はカバーに伝える構造が開示されている。さらに、この制御装置においては、ケース又はカバーに端子に近接する凸面を設け、この凸面にも伝熱部材を塗布することで、ケース又はカバーの熱を、端子を介して端子に接続されたワイヤーハーネスに伝熱している。

特開２００５−１５１６１７号公報 特開２０１０−１８０７０２号公報

しかしながら、特開２０１０−１８０７０２号公報（上記特許文献２）に記載の制御装置では、部品の熱をケース又はカバーに伝熱するために、突出させたボス部や凸面を設ける必要があり、設計上の制約となる。また、ボス部や凸面に接着剤などの伝熱部材を塗布する必要があるため、作業工数が増え、ボス部や凸面が確実に当接して熱を伝えるために、位置決めの精度をあげる必要もあり、手間がかかる。

本明細書で開示される電気接続箱は、相手コネクタハウジングと嵌合するコネクタハウジングと、前記コネクタハウジングに設けられた端子保持部に保持される端子と、前記端子のうち前記端子保持部から前記相手コネクタハウジングとの嵌合方向とは反対側に延出した延出部側の端部と接続される第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板に搭載され、前記延出部と接触する位置もしくは前記延出部の近傍に配されている発熱部品とを備えた。

このような構成によると、端子の延出部と接触する位置もしくは延出部の近傍に発熱部品が搭載されている。そのため、発熱部品で発生した熱が端子の延出部を介して、端子が接続された第１基板に熱を逃がすことができる。また、相手コネクタとの嵌合時には、端子を介して相手端子に接続された電線から熱を逃がすことができる。そして、発熱部品の近傍に端子があることで、発熱部品の熱を集中的に放熱することができる。また、放熱量が向上するために、電子部品の高密度配置ができる。さらに、端子の延出部と接触する位置もしくは端子の延出部の近傍に発熱部品を配するという簡単な構成であるため、低コストで放熱効率を上げることができる。

本明細書に開示される電気接続箱の実施の態様として、以下の構成としてもよい。
前記コネクタハウジングから前記発熱部品の近傍に向かって壁部が延びている構成としても良い。

このような構成では、壁部を介して熱がコネクタハウジングに伝わり、コネクタハウジングを介して熱を放熱することができ、より放熱することができる。

前記延出部は、前記第２基板に平行な平行部と、前記平行部から前記第１基板側に折り曲げられた屈曲部と、前記屈曲部から前記第１基板側に延びて前記第１基板に接続される接続部とを有しており、前記発熱部品は、前記第２基板に対する垂直方向の寸法が前記第２基板と前記平行部との間の寸法よりも大きい電解コンデンサであって、前記接続部に隣接する位置に搭載されている構成としても良い。

このような構成では、高さ寸法があり発熱量の多い電解コンデンサを端子の接続部に隣接する位置に配することで、電解コンデンサの熱を端子に伝えることができ、放熱することができる。

前記延出部は、前記第２基板に平行な平行部と、前記平行部から前記第１基板側に折り曲げられた屈曲部と、前記屈曲部から前記第１基板側に延びて前記第１基板に接続される接続部とを有しており、前記発熱部品は、前記第２基板に対する垂直方向の寸法が前記第２基板と前記平行部との間の寸法よりも小さいコイルであって、前記平行部と前記第２基板の間に搭載されている構成としても良い。

このような構成では、高さ寸法が低く発熱量の多いコイルを端子の平行部と第２基板の間に搭載することで、コイルの熱を端子に伝えることができ、放熱することができる。また、端子の下というデッドスペースを利用することができ、小型化することができる。

本明細書に開示された電気接続箱によれば、発熱部品の熱を放熱することができる。

実施形態１にかかる電気接続箱の平断面図 電気接続箱の縦断面図 電気接続箱の正面方向からの断面図 コネクタハウジングの近傍の拡大断面図 変形例におけるコネクタハウジング近傍の拡大断面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１から図４の図面を参照しながら説明する。
電気接続箱１０は、例えば電気自動車やハイブリット自動車等の車両のバッテリ等の電源とランプ等の車載電装品や駆動モータ等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、上下（Ｚ軸）方向及び左右（Ｙ軸）方向については、図３の方向を基準とし、前後（Ｘ軸）方向については図２の右方を前方、左方を後方として説明する。

電気接続箱１０は、図１、図２に示すように、第１基板２０と、第１基板２０に対向配置される第２基板３０と、第２基板３０に搭載される発熱部品４０と、第１基板と接続される端子５０と、端子５０を保持するコネクタハウジング６０と、第１基板２０及び第２基板３０が収容されるケース７０と、を備えている。

第２基板３０は、図１、図２に示すように、ケース７０の内側に嵌め入れられる矩形状であって、プリント基板とバスバーとを重ねて構成されている。プリント基板は、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路がプリント配線技術により形成されている。バスバーは、銅合金等からなる金属板材を導電路の形状に応じて打ち抜いて形成されている。第２基板３０の下面側には、放熱部材が配置されており、第２基板３０の熱を全体として放熱するようになっている。第２基板３０と放熱部材との間には絶縁性の接着剤が配されており、第２基板３０は放熱部材にネジ留め等によって固定されている。プリント基板には、電子部品をバスバーに接続するための複数の部品挿通孔が形成されている。

第２基板３０（プリント基板）に設けられた導電路には、発熱部品４０がはんだ付け等の公知の手法によって電気的に接続されている。発熱部品４０は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子や後記するコイル４１や、電解コンデンサ４３等からなる。なお、コイル４１及び電解コンデンサ４３以外の発熱部品については、その図示を省略する。

第１基板２０は、図１、図３に示すように、第２基板３０よりも面積が小さく、第２基板３０に対して上下方向に所定の間隔を空けて平行な姿勢でケース７０内に収容されている。第１基板２０は、矩形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路がプリント配線されており、その導電路上に電子部品が実装され、第２基板３０に流れる電流等を制御する制御基板となっている。第２基板３０には、端子５０を挿通させて接続するスルーホールが設けられている。また、第１基板２０と第２基板３０との導電路の間は、複数の接続端子などによって接続される。

本実施形態では、発熱部品４０の一例として、コイル４１と、電解コンデンサ４３とを説明する。ここで、発熱部品４０とは、発熱量が多かったり、バスバーと直接接触することが難しい等の理由により放熱に障りがあったりする電子部品を指している。コイル４１は、図２及び図４に示すように、平面視矩形状であって、その第２基板３０に対する垂直方向（上下方向）の寸法（高さ寸法）ｈ１が、後記する下側の端子５０Ａの平行部５５と第２基板３０との間の寸法ｈ２より小さくなっている。電解コンデンサ４３は、平面視矩形状の板状の接続部分の上に円柱状の本体部分が乗った形状となっている。電解コンデンサ４３は、その上下方向の寸法（高さ寸法）ｈ３が、コイル４１の上下方向の寸法ｈ１よりも大きくなっており、下側の端子５０Ａの平行部５５と第２基板３０と間の寸法ｈ２よりも大きくなっている。

端子５０は、図２及び図３に示すように、上下方向に２段、左右方向（幅方向）に各５つの合計１０本用いられている。ここで、下側（第２基板３０側）に配されている端子を下側の端子５０Ａとし、上側（第１基板２０側）に配されている端子を上側の端子５０Ｂとして、区別するときにはそれぞれ添え字をつける。端子５０は、棒状の導電性部材がＬ字状に曲げられることで形成されている。端子５０は、制御用基板である第２基板３０に制御用の信号電流を流すためのものであり、あまり大きな電流が流れないため、比較的細いものとなっている。

また、端子５０は、相手側接続部５１と、延出部５３とを備えている。そして、延出部５３は、平行部５５と、屈曲部５７と、接続部５９とから構成されている。相手側接続部５１は、後記するコネクタハウジング６０の端子保持部６３から前方（相手コネクタハウジング８１との嵌合方向）に突出して、相手端子と接続される。平行部５５は、端子保持部６３から後方（相手側コネクタハウジング８１との嵌合方向と反対側）に突出して延びることで、第２基板３０と平行になっている。屈曲部５７は、前後方向に延びる平行部５５を第１基板２０側（上側）に直角に折り曲げることで、端子５０全体をＬ字状としている。接続部５９は、屈曲部５７から第１基板２０側（上側）に延び、第１基板２０に設けられたスルーホールを貫通して、第１基板２０の上面側に突出して、第１基板２０の導電路とはんだ付けなどによって接続される。

図２及び図３に示すように、第１基板２０にはコネクタハウジング６０がネジ６５でネジ留めされて固定されている。コネクタハウジング６０は、合成樹脂製で、相手コネクタハウジング８１を外嵌可能な角筒状のフード部６１と、フード部６１の後端部に設けられ端子５０を保持する端子保持部６３とを備えている。フード部６１は、前方に開口しており、相手コネクタハウジング８１の外形形状に沿った内形形状となっている。

ケース７０は、図１及び図２に示すように、平面視矩形状の箱形をしている。ケース７０は、第１基板２０と第２基板３０とを保持する合成樹脂製の保持部材と、保持部材の上に装着される金属製のシールドカバーとを備えている。また、ケース７０の一部に開口が設けられ、その開口部分にコネクタハウジング６０が配されるようになっている。

相手コネクタ８０は、端子５０の相手側接続部５１と接続する相手端子と、相手コネクタハウジング８１とを備えている。相手端子には、電線８３が接続されており、相手コネクタハウジング８１の後方から引き出されている。

本実施形態の電気接続箱１０は、以上のような構成であって、続いてその組み立て方法及び作用を説明する。
まず、ケース７０内に第２基板３０を収容して固定する。そして、コイル４１や電解コンデンサ４３等の発熱部品４０を第２基板３０上に搭載する。また、放熱部材を第２基板３０に固定する。

次に、コネクタハウジング６０及び端子５０を第１基板２０に取り付ける。端子５０を保持したコネクタハウジング６０を第１基板２０の下面の所定位置に配置して、端子５０の接続部５９を第１基板２０のスルーホールに挿通して接続する。この際に、コネクタハウジング６０は、端子保持部６３の後方側に端子５０の延出部５３を露出させた状態で端子５０を保持している。そして、コネクタハウジング６０を第１基板２０に対してネジ６５で固定する。

そして、コネクタハウジング６０を取り付けられた第１基板２０を第２基板３０の上方の所定位置に配置する。第１基板２０と第２基板３０とが接続端子によって接続されつつ、第１基板２０がケース７０に固定されて、位置決めされる。この状態では、延出部５３が発熱部品４０の近傍に配されている。より具体的には、コイル４１の上方に端子５０の平行部５５が位置する。つまり、平行部５５と第２基板３０との間にコイル４１が配されることになる。また、電解コンデンサ４３に隣接する位置に端子５０の接続部５９が位置する。なお、ここでいう発熱部品４０の近傍とは、端子５０の延出部５３に発熱部品４０の熱が伝わる範囲内をいい、発熱部品４０に隣接している場合や、発熱部品４０の上下に配されている場合をいい、組み付け等の際に互いに干渉しない程度に近いことが望ましい。また、ここでいう発熱部品４０の隣接とは、発熱部品４０の上下を含まない近傍をいう。

このように、端子５０の延出部５３の近傍に発熱部品４０が配されることで、発熱部品４０で発生した熱が端子５０を介して第１基板２０及び端子５０が接続された相手端子を介して電線８３に熱が伝わり、放熱されることになる。第１基板２０や電線８３は、もともと発熱部品４０の近傍にはなく放熱にはあまり寄与していなかったが、第１基板２０や電線８３にも熱が端子５０を介して伝わることで、放熱に寄与できるようになる。なお、端子５０は制御用の信号電流を流すためのもので、端子５０自体が発熱するほどの電流量は端子５０に流れていないため、端子５０は、周りの熱（発熱部品４０による熱）を吸収することができる。また、コイル４１のように上下方向の寸法が小さい発熱部品４０を端子５０の下に配することで、デッドスペースを利用することができ、電気接続箱１０を小型化することができる。

以上のように、本実施形態の電気接続箱１０では、端子５０の延出部５３の近傍に発熱部品４０が搭載されている。そのため、発熱部品４０で発生した熱が端子５０の延出部５３を介して、端子５０が接続された第１基板２０に熱を逃がすことができる。また、相手コネクタ８０との嵌合時には、端子５０を介して相手コネクタ８０側にも放熱することができる。そして、発熱部品４０の近傍に端子５０があることで、発熱部品４０の熱を集中的に放熱することができる。また、放熱量が向上するために、電子部品の高密度配置ができる。さらに、端子５０の延出部５３の近傍に発熱部品４０を配するという簡単な構成であるため、低コストで放熱効率を上げることができる。

＜変形例＞
次に、実施形態１に係る変形例を、図５を参照して説明する。本変形例においては、コネクタハウジング６０に壁部６７が設けられており、コネクタハウジング６０から発熱部品４０の近傍に向かって壁部６７が延びている。より具体的には、電解コンデンサ４３が壁部６７の間に配されている。上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図５に示すように、コネクタハウジング６０の後端部に、コネクタハウジング６０と別体の壁部６７が取り付けられている。壁部６７は、電解コンデンサ４３を間に挟むように幅方向に一対設けられている。壁部６７はコネクタハウジング６０の後端部から後方に延び、電解コンデンサ４３の側方を通過したのちに、幅方向内側に曲げられた形状となっている。一対の壁部６７の間に電解コンデンサ４３が配されることで、電解コンデンサ４３の熱が壁部６７を介してコネクタハウジング６０に伝わり、コネクタハウジング６０から放熱される。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、発熱部品４０としてコイル４１と電解コンデンサ４３を例示したが、他の電子部品であっても良い。

（２）上記実施形態では、端子５０は上下２段に並べられていたが、１段や３段以上並べられていても良い。

（３）上記実施形態では、端子５０は制御用の信号電流を流すためのものとしていたが、他の用途の端子であっても良い。

（４）上記実施形態では、端子５０は、屈曲部５７で曲げられたＬ字状となっていたが、他の形状であっても良い。

（５）上記実施形態では、端子５０の近傍に発熱部品４０が配されていたが、発熱部品４０が端子５０と接触する位置に配されていても良い。

（６）上記実施形態では、第１基板２０を制御基板とし、第２基板３０を導電路が形成された基板としたが、第１基板を導電路が形成された基板として、第２基板を制御基板としても良い。つまり、制御基板上の発熱部品の熱を電源回路のコネクタの端子によって伝熱しても良い。

（７）上記実施形態では、第１基板２０が第２基板３０の上方に配されているが、第１基板２０が第２基板３０の下方に配されていても良い。

（８）上記実施形態では、コネクタハウジング６０は、第１基板２０に固定されているが、第２基板側に固定されていても良い。

（９）上記実施形態の変形例では、壁部６７は発熱部品４０を間に配するように一対設けられているが、発熱部品４０の近傍に配されていれば、１つでも良いし、複数でも良い。

１０…電気接続箱
２０…第１基板
３０…第２基板
４０…発熱部品
４１…コイル
４３…電解コンデンサ
５０…端子
５１…相手側接続部
５３…延出部
５５…平行部
５７…屈曲部
５９…接続部
６０…コネクタハウジング
６３…端子保持部
７０…ケース
８０…相手コネクタ
８１…相手コネクタハウジング
８３…電線

Claims (4)

1. 相手コネクタハウジングと嵌合するコネクタハウジングと、
   前記コネクタハウジングに設けられた端子保持部に保持される端子と、
   前記端子のうち前記端子保持部から前記相手コネクタハウジングとの嵌合方向とは反対側に延出した延出部側の端部と接続される第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第２基板に搭載され、前記延出部と接触する位置もしくは前記延出部の近傍に配されている発熱部品とを備えた電気接続箱。
2. 前記コネクタハウジングから前記発熱部品の近傍に向かって壁部が延びている請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記延出部は、前記第２基板に平行な平行部と、前記平行部から前記第１基板側に折り曲げられた屈曲部と、前記屈曲部から前記第１基板側に延びて前記第１基板に接続される接続部とを有しており、
   前記発熱部品は、前記第２基板に対する垂直方向の寸法が前記第２基板と前記平行部との間の寸法よりも大きい電解コンデンサであって、前記接続部に隣接する位置に搭載されている請求項１または請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記延出部は、前記第２基板に平行な平行部と、前記平行部から前記第１基板側に折り曲げられた屈曲部と、前記屈曲部から前記第１基板側に延びて前記第１基板に接続される接続部とを有しており、
   前記発熱部品は、前記第２基板に対する垂直方向の寸法が前記第２基板と前記平行部との間の寸法よりも小さいコイルであって、前記平行部と前記第２基板の間に搭載されている請求項１に記載の電気接続箱。

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