JP4460061B2 - Electrical junction box - Google Patents
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Description
本発明は、電気接続箱に関するものであり、特に、放熱効率を高めることができる電気接続箱に関するものである。 The present invention relates to an electrical junction box, and more particularly, to an electrical junction box that can improve heat dissipation efficiency.
従来より、発熱素子をマウントしたプリント基板と放熱板を備えた電気接続箱が知られており、例えば、自動車に用いられている。図6は、従来の電気接続箱10の構成を示す側断面図である。同図において、電気接続箱10は、下面側が開口し、ロック部11aを有する箱型の上部カバー11と、この上部カバー11に嵌め合わされ、ロック部12aを有する下部カバー12とを備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrical connection box including a printed circuit board on which a heating element is mounted and a heat radiating plate is known, and is used in, for example, automobiles. FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of a conventional
この下部カバー12の底部12bの中央部分には、金属製の矩形板状で外部放熱用の放熱板13が固定されている。この放熱板13の四隅のコーナ部には、各ネジ14の軸部14aが挿通する挿通孔13aがそれぞれ形成されている。放熱板13上の両側には、発熱素子放熱用の放熱板15、15が上記各ネジ14を介してそれぞれ締結固定されるようになっている。
A
放熱板15の下端両側には、一対の脚部16、16が外側に90゜折り曲げ形成されている。放熱板15の下側の中央には、一対の中途部17、17が内側に90゜折り曲げ形成されている。発熱素子放熱用の放熱板15の各脚部16は、各中途部17より下方に延びている。各脚部16の中央部には、ネジ孔16aが形成されている。このネジ孔16aに外部放熱用の放熱板13の挿通孔13aより挿通されたネジ14の軸部14aが螺合されることにより、発熱素子放熱用の放熱板15が外部放熱用の放熱板13上に締結固定されるようになっている。
On both sides of the lower end of the
また、発熱素子放熱用の放熱板15の各中途部17には、各ネジ18の軸部18aが挿通する挿通孔17aが形成されている。この挿通孔17aより挿通されたネジ18の軸部18aがプリント基板(基板)19のネジ孔19aに螺合されることにより、各発熱素子放熱用の放熱板15の一対の中途部17、17にプリント基板19が締結固定されるようになっている。
Further, through
このプリント基板19上には、各発熱素子放熱用の放熱板15に接触するように複数の発熱素子20がマウントされているとともに、各種のチップ部品(電子部品)21がマウントされている。また、プリント基板19の両側には、各発熱素子放熱用の放熱板15の各脚部16が入るコ字状の切欠部19bが形成されている。
A plurality of
ところで、近時では、自動車に多くの機能が付加されるようになるに従って、電源系や情報通信系の回路を制御したり、保護したりするための発熱素子を、電気接続箱のプリント基板に数多く搭載せざるを得ない状況になっている。かかる状況では、プリント基板上における発熱量が多くなり、効率良く電気接続箱から外部へ放熱する手段が求められている。すなわち、従来においては、放熱効率が高い電気接続箱が必要になってきている。 Recently, as more functions are added to automobiles, heating elements for controlling and protecting power supply and information communication circuits are installed on the printed circuit board of the electrical junction box. It is in a situation that must be installed in large numbers. In such a situation, the amount of heat generated on the printed circuit board increases, and there is a demand for means for efficiently radiating heat from the electrical junction box to the outside. That is, conventionally, an electrical junction box with high heat dissipation efficiency has become necessary.
しかしながら、従来の電気接続箱10においては、図6に示したように、外部放熱用の放熱板13の有効面積が、電気接続箱10の底面面積により制限されており、かつ、放熱板13の片面のみを外部に露出させているだけである。そのため、放熱板13の片面での単なる自然対流と各種伝熱に任せた放熱機構になるため、放熱効率が低いという問題があった。
However, in the conventional
放熱効率を高くするために、発熱素子の間隔を広げたり、放熱面を広く取るなどの対策がとられることもあるが、自動車内での電気接続箱10のスペースには限界があるため、もはや電気接続箱10の大型化では対応しきれなくなってきた。
また放熱効率を高くするために、新たにファンなどの冷却部品を設けることも考えられるが、自動車のコストアップやそのための電力が必要になるなどの問題が生じるため、できるだけ冷却・放熱のための電力消費する別部品がなくとも、発熱部品の増加等に伴う電気接続箱10の発熱量上昇にある程度対応できるような、低コストかつ高い放熱効率で筐体内部の熱を外部に放出することが可能な電気接続箱10が求められていた。
In order to increase the heat dissipation efficiency, measures such as increasing the interval between the heating elements or increasing the heat dissipation surface may be taken. However, the space of the
In order to increase the heat dissipation efficiency, it is conceivable to newly provide cooling parts such as fans. However, problems such as an increase in the cost of automobiles and the need for electric power will arise. Even if there is no separate component that consumes power, the heat inside the housing can be released to the outside with low cost and high heat dissipation efficiency so that it can cope to some extent with the increase in the amount of heat generated by the
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、低コストかつ高い放熱効率で筐体内部の熱を外部に放出することが可能で、かつ小型化が可能な電気接続箱を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an electrical junction box that can discharge heat inside the housing to the outside with low cost and high heat dissipation efficiency and can be downsized. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、発熱素子と、該発熱素子を実装する基板と、該基板に固定された金属製の集熱部と、前記発熱素子、前記基板および前記集熱部を収容する筐体と、前記集熱部と固定された脚部と、該脚部に固定され前記筐体の外部に露出されるとともに筒状形状をなす筒状部と、該筒状部の一端側に形成された放熱窓と、他端側に形成された吸気窓とを備えた金属製の放熱部とを有し、前記放熱部は、コ字形状の複数の放熱板を、それぞれの外部露出部同士が所定間隔を介して位置するように重ねあわせて構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a heating element, a substrate on which the heating element is mounted, a metal heat collecting portion fixed to the substrate, the heating element, A housing for housing the substrate and the heat collecting portion; a leg portion fixed to the heat collecting portion; a tubular portion fixed to the leg portion and exposed to the outside of the housing; , a heat radiation window formed in one end of the cylindrical portion, possess a metallic heat radiation member having an intake window formed in the other end, the heat radiation member, a plurality of U-shaped The heat radiating plate is configured to overlap each other so that the respective externally exposed portions are located at a predetermined interval .
このような構成によれば、発熱素子から発した熱は、基板から集熱部を介して放熱部に伝導される。放熱部では、前記熱が脚部から筒状部へ伝導され、該筒状部の表面と内面とに放出される。ここで集熱部および放熱部はすべて金属製であるため、発熱素子で発した熱は迅速に筐体外部に伝熱される。
また筒状部内は局所的に熱がこもり易い閉鎖空間となっているので、空気が熱せられることで上昇気流が生じる。ここで本発明の電気接続箱は、使用時には、放熱窓が上側に位置するように使用される。よって上記上昇気流によって、筒状部内の熱せられた空気は放熱窓から外部に放出される。それとともに吸気窓からは新たな熱が筒状部内部に取り入れられる。
このように筒状部は表面と内面への空気への単なる各種伝熱や自然対流だけでなく、煙突効果により筒状部内部の空気を外部の空気と対流を促す構造としていることにより、放熱効率を高めることができる。
ここで、このような集熱部、放熱部の構造は、金属で構成されているため加工性がよく、形状もそれほど複雑にはならないので、機能のわりに低コストで構成することが可能である。
また本発明においては、発熱素子をできるだけ近づけて配置すれば、その分、基板と集熱部との温度勾配を確保できるので、その分、基板から集熱部への熱伝導が速やかに行われる。したがって基板が小型化し易いので、電気接続箱も小型化することが可能である。
According to such a configuration, the heat generated from the heating element is conducted from the substrate to the heat radiating part via the heat collecting part. In the heat radiating portion, the heat is conducted from the leg portion to the cylindrical portion, and is released to the surface and the inner surface of the cylindrical portion. Here, since the heat collecting part and the heat radiating part are all made of metal, the heat generated by the heating element is quickly transferred to the outside of the housing.
Moreover, since the inside of the cylindrical portion is a closed space in which heat is likely to be trapped locally, an upward airflow is generated when the air is heated. Here, the electrical junction box of the present invention is used so that the heat dissipation window is positioned on the upper side when in use. Therefore, the heated air in the cylindrical portion is released to the outside from the heat radiating window by the upward air flow. At the same time, new heat is taken into the cylindrical portion from the intake window.
In this way, the cylindrical part is not only a simple heat transfer or natural convection to the air on the surface and the inner surface, but also has a structure that promotes convection of the air inside the cylindrical part with the outside air by the chimney effect. Efficiency can be increased.
Here, since the structure of such a heat collection part and a heat radiation part is comprised with the metal, since workability is good and a shape does not become so complicated, it can be comprised at low cost instead of a function. .
Further, in the present invention, if the heating elements are arranged as close as possible, a temperature gradient between the substrate and the heat collecting part can be ensured accordingly, so that heat conduction from the substrate to the heat collecting part is performed quickly. . Therefore, since the substrate can be easily downsized, the electrical junction box can also be downsized.
よって本発明によれば、低コストかつ高い放熱効率で筐体内部の熱を外部に放出することが可能で、かつ小型化が可能な電気接続箱を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an electrical junction box that can release heat inside the housing to the outside with low cost and high heat dissipation efficiency and can be downsized.
また、前記放熱部を、コ字形状の複数の放熱板を、それぞれの外部露出部同士が所定間隔を介して位置するように重ねあわせて構成するので、非常に簡単なコ字形状の放熱板を組み合わせるだけで放熱部を構成することができる。 Further, the heat radiating portion, a plurality of the heat radiating plate of the U-shape, the respective outer exposed portions are constituted by superposed so as to be positioned with a predetermined interval, the heat radiating plate of very simple U-shaped The heat radiation part can be configured simply by combining the two.
また上記発明において、前記基板は、金属コアが絶縁層により挟み込まれてなるメタルコア基板であってもよい。 In the above invention, the substrate may be a metal core substrate in which a metal core is sandwiched between insulating layers.
この場合、メタルコア基板は、発熱素子で発した熱を速やかに金属コアに伝熱することができるので、発熱素子の熱破壊が防止される。 In this case, since the metal core substrate can quickly transfer the heat generated by the heat generating element to the metal core, the heat destruction of the heat generating element is prevented.
また上記発明において、前記メタルコア基板の前記金属コアが、前記集熱部と、直接もしくは熱伝導性が前記絶縁層のものよりも高い緩衝層を介して接続されていてもよい。 In the above invention, the metal core of the metal core substrate may be connected to the heat collecting part directly or via a buffer layer having higher thermal conductivity than that of the insulating layer.
この場合、基板の熱が絶縁層を介さず集熱部に伝導されるので、放熱効率がよくなり、好ましい。 In this case, since the heat of the substrate is conducted to the heat collecting part without passing through the insulating layer, the heat radiation efficiency is improved, which is preferable.
本発明によれば、低コストかつ高い放熱効率で筐体内部の熱を外部に放出することが可能で、かつ小型化が可能な電気接続箱を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical junction box which can discharge | release the heat | fever inside a housing | casing outside with low cost and high heat dissipation efficiency, and can be reduced in size can be provided.
以下に、本発明にかかる電気接続箱の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Below, the Example of the electrical-connection box concerning this invention is described in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明にかかる一実施例による電気接続箱100の構成を示す斜視図である。図2は、図1および図4に示したX−X'線視断面図である。図3は、図2に示した基板105、集熱板106A、集熱板106B、放熱板107および放熱板108を分解した状態を示す断面図である。図4は、図1に示したY−Y'線視断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an
電気接続箱100は、電気分配用バスバーやヒューズ類を有するヒューズモジュール部と、基板上にリレーやパワーMOSFET、電気抵抗等を搭載した実装部品モジュール部と、ワイヤハーネスと接続されるコネクタを有するコネクタモジュール部とを備えている。
The
具体的には、電気接続箱100において、図1、図4に示したアッパーケース101は、下面が開口された略箱形状を有しており、上述した実装部品モジュール部を収容している。ロアーケース102は、上面が開口されており、アッパーケース101の下部に設けられている。このロアーケース102は、上述したコネクタモジュール部を収容している。ロアーカバー103は、ロアーケース102を覆うようにして、ロック部(図示略)を介して、アッパーケース101の下部に設けられている。これらのアッパーケース101、ロアーケース102およびロアーカバー103は、筐体を構成している。
Specifically, in the
発熱素子104は、基板105に実装されており、パワーMOSFET等である。基板105は、アッパーケース101内に設けられており、熱伝導率が高いメタルコア基板である。集熱板106Aは、図2に示したように、断面略L字形状を有しており、熱伝導シートを介してネジ(図示略)により基板105の一方の辺に沿って、取り付けられている。
The
集熱板106Bは、集熱板106Aと同様にして、断面略L字形状を有しており、熱伝導シート(図示略)を介してネジ(図示略)により基板105の他方の辺に沿って取り付けられている。すなわち、集熱板106Aと集熱板106Bとは、対向配置されている。また、これらの集熱板106Aおよび集熱板106Bは、発熱素子104で発生した熱を集める機能を備えている。
The
図5(a)〜(c)は、基板105と集熱板106A,106Bの接続構造の例を示す図である。
図5(a)に示すように、基板105は、銅やアルミなどの熱伝導性が良い金属からなる金属コア105aと、該金属コア105aの表裏面を挟み込む絶縁層105b、105cからなるメタルコア基板である。メタルコア基板は均熱化作用に優れ、発熱素子104の熱を基板各部に分散することができるため、発熱素子104が局所的に高温になることによって熱破壊されることが防止される。
なお基板105上には回路パターンが形成されているが、ここでは図示を省略している。基板105と集熱板106A、106Bの接続部では、熱伝導シートなどの緩衝層114を介して絶縁層105b上に発熱素子104の他に集熱板106A,106Bが固定されている。
FIGS. 5A to 5C are diagrams showing an example of a connection structure between the
As shown in FIG. 5A, the
Although a circuit pattern is formed on the
緩衝層114は、たとえばエフコ社製、エフコTMシート等、熱伝導性が良好であって基板105と集熱板106A、106Bに対して密着性の良い材料で構成している。したがって基板105から集熱板106A、106Bへの熱の伝導は、緩衝層114を介して効率よく行われる。
The
また図5(b)に示すように、基板105と集熱板106A、106Bの接続部において絶縁層105bが無く、金属コア105aが露出された基板105を用い、露出した金属コア105a上に直接、集熱板106A、106Bをネジ止めなどにより固定することもできる。
この場合、熱伝導性があまり考慮されていない材料が用いられる場合が多い絶縁層105bを介さず、基板105から集熱板106A、106Bへの熱伝導が行われるので、図5(a)の場合に比較して金属コア105aと集熱板106A、106B間の熱伝導性がよくなるので、好ましい。
Further, as shown in FIG. 5 (b), the insulating
In this case, heat conduction from the
また図5(c)に示すように、基板105と集熱板106A、106Bの接続部において絶縁層105bが無く金属コア105aが露出された基板105を用い、露出した金属コア105a上に半田や熱伝導シートなどから選択される、緩衝層114を形成し、その上に集熱板106A、106Bをネジ止めなどにより固定することもできる。
この場合には、図5(b)の場合に比較して金属コア105aと集熱板106A、106B間の密着性が高まり、熱伝導性がさらによくなるので好ましい。
Further, as shown in FIG. 5C, the
In this case, it is preferable because the adhesion between the
集熱板106A、106Bで集められた熱は、放熱板107と放熱板108からなる放熱部115に伝達される。
放熱板107は、2枚の側板(脚部107a、107b)と該側板間に固定された背板(外部露出部107c)からなる断面コ字形状(図3参照)が折り曲げ加工などにより形成されたものであり、発熱素子104で発生した熱を外部露出部107cから外部へ放熱する機能を備えている。この放熱板107の脚部107aおよび107bは、集熱板106Aおよび集熱板106Bの各面に合わせるようにして、熱伝導シート(図示略)を介して、ネジ(図示略)により集熱板106Aおよび集熱板106Bに取り付けられている。放熱板107の外部露出部107cは、アッパーケース101から外部に露出している。
The heat collected by the heat collecting plates 106 </ b> A and 106 </ b> B is transmitted to the
The
放熱板108は、放熱板107より一回り大きく相似形の断面コ字形状(図3参照)を有している。すなわち放熱板108は、2枚の側板(脚部108a、108b)と該側板間に固定された背板(外部露出部108c)からなる断面コ字形状(図3参照)が折り曲げ加工などにより形成されたものであり、発熱素子104で発生した熱を外部露出部108cから外部へ放熱する機能を備えている。この放熱板108の脚部108aおよび108bは、放熱板107の脚部107aおよび脚部107bの各面に合わせるようにして、熱伝導シート(図示略)を介して、ネジ(図示略)により脚部107aおよび脚部107bに取り付けられている。
放熱板108の外部露出部108cは、アッパーケース101から外部に露出している。
放熱部115は、図2に示すように、これらコ字形状の複数の放熱板107、108を、それぞれの外部露出部107c、108c同士が所定間隔Wを介して位置するように、重ねあわせた状態でネジ止め固定されて構成されている。
The
The externally exposed portion 108c of the
As shown in FIG. 2, the
これらの放熱板107および放熱板108は、図4に示したように、外部露出部107cと外部露出部108cとの間に隙間109が形成されるように、多段構成で設けられている。放熱窓110は、アッパーケース101の上部に設けられた庇113と、外部露出部107cとの間の形成されており、隙間109における放熱経路111で、煙突効果により上昇した熱(空気)を外部へ放熱するための窓である。吸気窓116は新たな低い温度の空気を隙間109に取り込むためのものである。ハウジング112は、アッパーケース101の上部に設けられている。
このように放熱部115は、アッパーケース101、ロアーケース102,103の外部に筒状部117を有し、該筒状部117は上端部に放熱窓109、下端部に吸気窓116を有することで両端部が開口した形状を有している。
As shown in FIG. 4, the
As described above, the
本実施例の電気接続箱100によれば、発熱素子104から発した熱は、基板105から集熱板106A,10Bを介して放熱部115に伝導される。放熱部115では、前記熱が脚部107a、107b、108a、108bから筒状部117へ伝導され、該筒状部117の表面と内面とに放出される。ここで集熱板106A、106Bおよび放熱部115はすべて金属製であるため、発熱素子104で発した熱は迅速に筐体外部に伝熱される。
また筒状部117内は局所的に熱がこもり易い閉鎖空間となっているので、空気が熱せられることで上昇気流が生じる(煙突効果)。ここで本実施例の電気接続箱100は、図4に示すように、使用時には、放熱窓110が上側に位置するように使用される。よって上記上昇気流によって、筒状部117内の熱せられた空気は放熱窓110から外部に放出される。それとともに吸気窓116からは新たな熱が筒状部117内部に取り入れられる。これらの動作が繰り返されることで、筒状部117内部と外部で空気の対流が促される。
このように筒状部117は表面と内面への空気への単なる各種伝熱や自然対流だけでなく、煙突効果により筒状部117内部の空気を外部の空気と対流を促す構造としていることにより、放熱効率を高めることができる。
According to the
Moreover, since the inside of the cylindrical part 117 becomes a closed space in which heat is likely to be trapped locally, ascending airflow is generated when the air is heated (chimney effect). Here, as shown in FIG. 4, the
As described above, the cylindrical portion 117 has not only simple heat transfer and natural convection to the air on the surface and the inner surface, but also a structure that promotes convection of the air inside the cylindrical portion 117 with external air by the chimney effect. The heat dissipation efficiency can be increased.
ここで、このような集熱板106A、106B、放熱部115の構造は、金属で構成されているため加工性がよく、形状も図3の通りそれほど複雑ではないコ字形状の放熱板107、108を所定の間隔Wで重ね合わせた、組み合わせ部品からなるので、機能のわりに低コストで構成することが可能である。
なお、本実施例中では、集熱板106A、106Bと、放熱部115を別部品として説明したが、例えば、集板106A、106Bと放熱板107とを一体化された部品としてもよい。
Wherein such
In the present embodiment, the
また本実施例の電気接続箱100においては、図3に示すように、発熱素子104をできるだけ近づけて配置すれば、その分、基板105の温度が高くなり、基板105と集熱板106A、106Bとの温度勾配を確保できるので、その分、基板105から集熱板106A、106Bへの熱伝導が速やかに行われる。したがって基板105が小型化し易いので、電気接続箱100も小型化することが可能である。
よって本実施例の電気接続箱100によれば、低コストかつ高い放熱効率で筐体内部の熱を外部に放出することが可能で、かつ小型化が可能な電気接続箱を提供することができる。
Further, in the
Therefore, according to the
以上のように、本発明にかかる電気接続箱は、発生する熱量が大きい発熱素子を実装した場合に対して、有用である。 As described above, the electrical junction box according to the present invention is useful for a case where a heating element that generates a large amount of heat is mounted.
100 電気接続箱
101 アッパーケース
104 発熱素子
105 基板
106A 集熱板(集熱部)
106B 集熱板(集熱部)
107 放熱板
108 放熱板
DESCRIPTION OF
106B Heat collector (heat collector)
107
Claims (3)
該発熱素子を実装する基板と、
該基板に固定された金属製の集熱部と、
前記発熱素子、前記基板および前記集熱部を収容する筐体と、
前記集熱部と固定された脚部と、該脚部に固定され前記筐体の外部に露出されるとともに筒状形状をなす筒状部と、該筒状部の一端側に形成された放熱窓と、他端側に形成された吸気窓とを備えた、金属製の放熱部とを有し、
前記放熱部は、コ字形状の複数の放熱板を、それぞれの外部露出部同士が所定間隔を介して位置するように重ねあわせて構成されていることを特徴とする
電気接続箱。 A heating element;
A substrate on which the heating element is mounted;
A metal heat collector fixed to the substrate;
A housing for housing the heat generating element, the substrate, and the heat collecting unit;
A leg part fixed to the heat collecting part, a cylindrical part fixed to the leg part and exposed to the outside of the casing and having a cylindrical shape, and heat dissipation formed on one end side of the cylindrical part and windows, comprising an intake window formed in the other end, and a metallic heat radiation member possess,
The said heat radiating part is constituted by overlapping a plurality of U-shaped heat radiating plates so that the respective externally exposed parts are located at a predetermined interval .
請求項1記載の電気接続箱。 The substrate, electrical connection box according to claim 1, wherein the metal core is a metal core substrate consisting sandwiched by the insulating layer.
請求項2記載の電気接続箱。 3. The electrical connection according to claim 2 , wherein the metal core of the metal core substrate is connected to the heat collecting part directly or via a buffer layer having higher thermal conductivity than that of the insulating layer. box.
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