(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に、所定の間隔をもって面対向する二つの第１，第２の基板を配置するとともに、Ｌ形に屈曲して第１および第２の放熱面を形成した放熱板を、前記両放熱面の内角側に位置させた前記第１の基板に対して第１の放熱面が面対向する一方、前記第２の放熱面が前記両基板間の空間に臨むように配備し、
前記放熱板は、発熱素子が装着された前記第１の放熱面の先端から前記第１の基板側に向けて延出された第１連結部を有するとともに、前記両放熱面をつなぐ屈曲部位に第２連結部を有し、前記第１の基板は、前記第１連結部に対応する係合孔を有するとともに、その端縁には前記第２連結部に対する係合部を有し、
前記放熱板の前記第１連結部を前記第１の基板の前記係合孔に挿入し、かつ、前記第２連結部を前記係合部に対向させた仮係合の状態から、放熱板全体を前記第１の基板に対して、前記第１放熱面に沿って相対的にスライドさせることで、第１連結部を係合孔に、かつ、第２連結部を係合部に、それぞれ基板面方向に移動不能に係合させることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記放熱板に、前記第１連結部を一つ形成するととともに、前記第２連結部を一対形成し、一対の前記第２連結部の間に形成された開口を、前記第１の放熱面に装着された前記発熱素子のリード端子と前記第１の基板とのハンダ付け箇所に臨ませてある請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記放熱板における前記第２の放熱面を前記ケースの奥壁面に形成した係合部に位置決め嵌合させてある請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
前記発熱素子がネジで装着される前記放熱板の素子装着箇所には、前記発熱素子がネジ連結部位を中心に回動するのを阻止する当接手段を備えてある請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源などの電源装置に関し、さらに詳しくは、放熱板を備える電源装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記スイッチング電源においては、パワートランジスタなどの発熱素子は放熱板を介して基板に装着されるのであるが、従来、発熱素子を装着した放熱板は基板に面対向して配備され、放熱板の両端部から屈曲延出した複数の連結脚の内の一部が基板に係止連結されるとともに、他の連結脚が基板の連結孔に差し込み連結されるようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
放熱板の放熱特性を向上するためには、できるだけ放熱面積を大きくすることが望まれるのであるが、基板に面対向して配置される基板は、最大でも基板と同程度の大きさにしかすることができないものとなっていた。
【０００４】
また、放熱板の上記取付け構造においては、放熱板を基板に対して傾斜させて一部の連結脚を基板の端部に係止した後、その係止箇所を中心に放熱板を基板に対して平行に接近揺動させることで他の連結脚を基板の連結孔に差し込み連結する操作が必要であり、放熱板の取り付けに手数がかかるものとなっていた。特に、この組付けを自動化する場合、部材を一点を中心に揺動させる行程は相当難しい制御が必要となるものであった。
【０００５】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、放熱板における放熱特性の向上を図りながら、基板に対する放熱板の組付け作業性を高めることのできる電源装置を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００７】
すなわち、請求項１に係る発明の電源装置は、ケース内に、所定の間隔をもって面対向する二つの第１，第２の基板を配置するとともに、Ｌ形に屈曲して第１および第２の放熱面を形成した放熱板を、前記両放熱面の内角側に位置させた前記第１の基板に対して第１の放熱面が面対向する一方、前記第２の放熱面が前記両基板間の空間に臨むように配備し、前記放熱板は、発熱素子が装着された前記第１の放熱面の先端から前記第１の基板側に向けて延出された第１連結部を有するとともに、前記両放熱面をつなぐ屈曲部位に第２連結部を有し、前記第１の基板は、前記第１連結部に対応する係合孔を有するとともに、その端縁には前記第２連結部に対する係合部を有し、前記放熱板の前記第１連結部を前記第１の基板の前記係合孔に挿入し、かつ、前記第２連結部を前記係合部に対向させた仮係合の状態から、放熱板全体を前記第１の基板に対して、前記第１放熱面に沿って相対的にスライドさせることで、第１連結部を係合孔に、かつ、第２連結部を係合部に、それぞれ基板面方向に移動不能に係合させるようにしている。
【０００８】
請求項２に係る発明の電源装置は、請求項１記載の発明において、前記放熱板に、前記第１連結部を一つ形成するととともに、前記第２連結部を一対形成し、一対の前記第２連結部の間に形成された開口を、前記第１の放熱面に装着された前記発熱素子のリード端子と前記第１の基板とのハンダ付け箇所に臨ませている。
【０００９】
請求項３に係る発明の電源装置は、請求項１または２記載の発明において、前記放熱板における前記第２の放熱面を前記ケースの奥壁面に形成した係合部に位置決め嵌合させている。
【００１０】
請求項４に係る発明の電源装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記発熱素子がネジで装着される前記放熱板の素子装着箇所には、前記発熱素子がネジ連結部位を中心に回動するのを阻止する当接手段を備えている。
【００１３】
〔作用〕
請求項１に係る発明の構成によると、放熱板をＬ形に屈曲して二つの放熱面を形成しているので、放熱性能を高めることができる一方、第１の基板への放熱板の組付けに際しては、連結部を第１の基板の係合部に仮係合させた状態から、放熱板を第１の基板に対して相対的にスライドさせることで連結部と係合部とを係合させる。これによって放熱板は第１の基板に対して基板面方向に移動不能に係合連結される。しかも、第１の基板への放熱板の組付けに際しては、先ず、第１連結部を第１の基板の係合孔に挿入し、かつ、第２連結部を第１の基板の係合部に対向させた状態から、放熱板全体を第１の放熱面に沿ってスライドさせることで、第１連結部を係合孔に、かつ、第２連結部を係合部にそれぞれ係合させる。これによって放熱板は第１の基板に対して基板面方向に移動不能に係合連結される。さらに、ケース内に面対向された２枚の第１，第２の基板の間の大きい空間に第２の放熱面から放熱が行われる。
【００１４】
請求項２に係る発明の構成によると、第１および第２連結部を介して第１の基板に係合支持された放熱板は３点支持状態で保持される。また、一対の第２連結部の間に形成された開口を通して、放熱板の第１の放熱面に装着した発熱素子のリード端子と基板とのハンダ付け処理が行われる。
【００１５】
請求項３に係る発明の構成によると、放熱板全体は、第１の放熱面の両端近くにおいて基板に係合支持されるのに対して、第１の放熱面に連設された第２の放熱面は片持ち状となるが、ケース内奥壁に位置決め係合されることでその姿勢が安定する。
【００１６】
請求項４に係る発明の構成によると、発熱素子を放熱板にネジで取り付けるに際して、発熱素子を放熱板の装着箇所に位置決め係合することで、共回りすることなくネジ操作することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る電源装置の外観斜視図、図２は、その横断平面図、図３は、その縦断側面図、図４図は、その縦断正面図である。
【００２１】
この電源装置のケース１は、樹脂製のケース本体１Ａとその前端に嵌合連結される樹脂製の前部ケース１Ｂとからなり、ケース本体１Ａ背部の上下左右に形成したフランジ部１ａを介して配電盤などの壁面にネジ連結したり、あるいは、壁面に取り付けた支持レール２の任意の位置に前面から嵌合連結することができるように構成されている。
【００２２】
前記ケース本体１Ａは、前端が開口された箱形に形成されており、その周壁面には放熱用スリット３が形成されるとともに、左右側壁の前端近くには、前部ケース１Ｂの左右から上下一対づつ延出された係止爪４を係合連結するための係止孔５が形成されている。
【００２３】
前記前部ケース１Ｂの前端部上下には、多数の配線接続部６が並列して区画形成され、各配線接続部６に端子ネジ７を備えた接続端子８が装備されるとともに、上下の各配線接続部６の前面を覆う配線カバー９が、揺動開閉可能に装備されている。さらに、前部ケース１Ｂの前面には、内装されたモニターランプ１０に臨む表示孔１１やモード切換えスイッチ１２に臨む操作孔１３が形成されている。
【００２４】
上記構成のケース１に組み込まれる電源回路は、ケース本体１Ａの右側に組み込まれる第１の基板２１と、左側に組み込まれる第２の基板２２と、前部ケース１Ｂに組付けられる第３の基板２３とで構成されており、各基板２１，２２，２３に各種の電子部品および素子が装着されるとともに、これら基板２１，２２，２３が互いに配線接続されている。
【００２５】
ここで、第１および第２の基板２１，２２は、図４に示されるように、ケース本体１Ａにおける上下の内壁面に形成された前後に長い案内溝２４に沿ってケース前面の開口から縦向き姿勢で差し込み装着され、所定の間隔をもって両基板２１，２２が平行に面対向する状態に配置される。また、第３の基板２３は、前部ケース１Ｂの上下に並列装備した接続端子８群に差し込み装着されてハンダ付け連結されており、ケース本体１Ａに前部ケース１Ｂが組付けられた状態では、図２および図３に示すように、第２の基板２２の前端から延出した基板部分２２ａが第３の基板２３を越えて前部ケース１Ｂの内部にまで突入され、この延出基板部分２２ａに装着されて前記モニターランプ１０とモード切り換えスイッチ１２が前記表示孔１１および操作孔１３に臨設されるようになっている。
【００２６】
前記第１の基板２１の外面側に放熱板２５が装着されており、その詳細な構造が図５ないし図１０に示されている。すなわち、この放熱板２５は、アルミ板を打ち抜きプレスしてＬ形に屈曲して形成されて、基板２１の外面に面対向する第１の放熱面２５ａと、基板２１を越えて第２の基板２２側に延出された第２の放熱面２５ｂを備えたものに構成され、その第１の放熱面２５ａの内面所定位置にパワートランジスタなどの発熱素子２６が１本のネジ２７によって連結固定されている。なお、第１、第２の放熱面２５ａ，２５ｂは、表裏面および側面をそれぞれ含むものである。
【００２７】
この放熱板２５における第１の放熱面２５ａの前端部には第１連結部３１が設けられるとともに、第１の放熱面２５ａと第２の放熱面２５ｂとをつなぐ屈曲部位には、上下一対の第２連結部３２が設けられ、これら３個の連結部３１，３２，３２によって、放熱板２５が基板２１に支持されるようになっている。
【００２８】
前記第１連結部３１は、第１の放熱面２５ａの前端部から延出した脚状部分を基板側に屈曲したものであり、基板２１には、この第１連結部３１の先端部位を係合支持する係合孔３３が形成されている。ここで、第１連結部３１における先端部位の上縁には、基板２１の厚さに相当する幅の切欠き部３４が形成されるとともに、前記係合孔３３は、第１連結部３１全体を挿通可能な上下幅を有する挿通孔部３３ａと、上下幅の小さい係合孔部３３ｂとを鉤形に連設して形成されている。従って、第１連結部３１の先端部位を挿通孔部３３ａに挿通して仮係合した後に放熱板２５を前方にスライドさせることで、切欠き部３４が係合孔部３３ｂの上縁に係合し、もって、第１連結部３１が係合孔３３から基板面方向に抜き出し不能に係合されるようになっている。なお、図示した実施例では前記係合孔３３を、基板２１の前端縁に開放した切り欠き孔としているが、独立した鉤形の貫通孔としてもよい。
【００２９】
前記第２連結部３２は、放熱板の屈曲部位に形成された略矩形の開口３５の上下に切り残された上下一対の脚状部分として形成されたものであり、基板２１の後端縁にはこの第２連結部３２を係合支持する上下一対の係合部３６が凹入形成されている。ここで、上側の第２連結部３２の上端縁と、下側の第２連結部３２の下端縁とに、基板２１の厚さに相当する幅の切欠き部３７がそれぞれ形成されており、上下の第２連結部３２を上下の係合部３６に後方よりそれぞれ係入して、各切欠き部３７を上下の係合部３６の上縁および下縁に係合させることで、第２連結部３２が係合孔３３から基板面方向に抜き出し不能に係合されるようになっている。
【００３０】
つまり、この放熱板２５を基板２１に連結するに際しては、先ず、図７に示すように、第１連結部３１の先端部を係合孔３３の挿通孔部３３ａに挿入するとともに、上下の第２連結部３２を上下の係合部３６に位置決め対向させ、次に、放熱板２５全体を前方に少しスライド移動させることで、上記のように、第１連結部３１が係合孔３３に基板面方向に抜き出し不能に係合されるとともに、上下の第２連結部３２がそれぞれ上下の係合部３６に基板面方向に抜き出し不能に係合されることになり、その結果、図５および図８に示すように、３点係合状態で安定よく放熱板２５が基板に係合支持されることになる。
【００３１】
上記のように基板２１に連結される放熱板２５における第１の放熱面２５ａの内面にネジ連結された発熱素子２６の後端からは基板２１側に屈曲されたリード端子２６ａが延出されており、基板２１には、このリード端子２６ａの先端部を挿通する連結孔３８が形成されている。ここで、この連結孔３８は前後に向かう長孔に形成されており、上記のように放熱板２５が基板２１に対してスライド係合される前の位置決め状態では、リード端子２６ａは連結孔３８の後部に挿通されており、放熱板２５が前方にスライド移動されて係合連結されると、リード端子２６ａは連結孔３８の前部に移行する。そして、この状態では、放熱板２５の前記開口３５が連結孔３８に臨んでおり、この開口３５を通してリード端子２６ａの挿通端を基板２１の外側面に形成してある回路パターンにハンダ付け処理するのである。
【００３２】
また、この放熱板２５は、ノイズ特性を高めるために基板２１のアースラインに電気的に導通されている。つまり、第１の放熱面２５ａの内面には、基板２１側に屈曲された導通金具３９がリベット止めされており、この導通金具３９の前端が基板２１の連結孔４０に挿通されて、アース回路パターンにハンダ付けされている。ここにあっても、放熱板２５を基板２１に連結する際の前方スライドに対応するよう、導通金具３９を挿通する連結孔４０が前後に長いものとなっている。
【００３３】
基板２１，２２がケース本体１Ａに差し込み装着された状態では、両基板２１，２２の間の空間に臨む第２の放熱面２５ｂはケース内奥壁に全面的に接触するとともに、第２の放熱面２５ｂに形成された嵌合孔４１が、ケース内奥壁に突設された係合部としての突起４２に嵌合され、片持ち状にある第２の放熱面２５ｂがケース本体１Ａの内奥壁に位置決め支持されるようになっている。ここで、前記突起４２は、ケース本体１Ａを射出成型する際の樹脂注入ゲートに相当して形成されたものである。
【００３４】
また、第１の放熱面２５ａに取り付けた発熱素子２６と基板２１との間には絶縁シート４３が介在されており、この絶縁シート４３は、図１０に示すように、前記第１連結部３１と導通金具３９に挿通支持されるとともに、後端部に設けた突出部４３ａが前記開口３５に係合支持されることで位置決めされる。
【００３５】
前記第２の基板２２の外側面にも、図１１に示されるように、発熱量が少ない小型の発熱素子４４を装着したアルミ板製の第２の放熱板４５が連結されている。この放熱板４５は、その前後端に３本の連結脚部４６，４７を備えており、前部の上下一対の連結脚部４６は基板２２に基板面方向に抜け出し不能に係合支持されるとともに、後部の連結脚部４７は基板２２に単に差し込み支持されている。また、放熱板の内面にリベット連結した導通金具４８が基板２２にハンダ付けされて、アースラインに接続されている。
【００３６】
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００３７】
（１）前記発熱素子２６を１本のネジ２７で放熱板２５に連結する際、ネジ操作によって発熱素子２６がネジ連結部位を中心に共回りするおそれがあるが、図１２に示すように、放熱板２５の素子取付け箇所に発熱素子２６の外周に当接する複数の回り止め突起５１をプレス加工によって突出形成したり、あるいは、図１３に示すように、発熱素子２６を上下から挟み込む一対の回り止め突片５２を放熱板２５から切り出し形成したり、あるいは、図１４に示すように、発熱素子２６全体をを位置決め係入する浅い凹溝５３を切削形成あるいはプレス形成することで、発熱素子２６が共回りするのを当接阻止する手段を備えておくと便利である。また、図１５に示すように、放熱板２５をアースラインに接続するための一対の導通金具３９を用いて発熱素子２６の共回りを当接阻止することも可能である。
【００３８】
（２）放熱板２５を基板２１に抜け止め状態に係合連結する構造は上記構造に限られるものではなく、例えば、図１６に示すように、前記第１連結部３１の先端部に形成した係合孔５４に、基板２１の係合孔３３に形成した係合突起５５を係合させ、かつ、前記第２連結部３２内に形成した係合孔５６に、基板２１の後端縁の係合部３６内に形成した係合突起５７を係入させるように構成して、放熱板板２５全体の前方スライドによって基板２１に安定よく係合支持させることも可能である。
【００３９】
（３）前記発熱素子２６の取り付け箇所は必ずしも第１の放熱面２５ａに限られるものではなく、第２の放熱面２５ｂに装着することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下に示すような効果が期待できる。
【００４１】
請求項１に係る発明によれば、Ｌ形に屈曲させた放熱板は、大きい２面の放熱面から効率良く放熱することができ、放熱性能を大きく向上することができる。しかも、この放熱板を第１の基板に装着するに際しては、仮係合させた状態で、放熱板を相対的にスライド移動させればよく、揺動を伴う従来の取付け構造に比較して、その操作が簡単なものとなり、組付け作業性を高めることができる。しかも、この放熱板を第１の基板に装着するに際しては、放熱板を第１の基板に面方向から接近させる位置決め行程と、位置決めした放熱板を少しスライド移動させる係合行程とを行えばよく、揺動を伴う従来の取付け構造に比較して、その操作が簡単なものとなり、組付け作業性を高めることができる。特に、本発明では、放熱板を直交する２方向に直線的に移動させるだけの単純な作動でよいので、組付け自動化も容易となる。さらに、対向配備された２枚に第１，第２の基板の間に形成された空間に第２の放熱面が臨むので、この第２の放熱面を配備するための特別なスペースをケース内に設ける必要がなく大きい放熱面を確保することができ、ケースの大型化を招くことなく放熱性能の高い電源装置を構成することができる。
【００４２】
請求項２に係る発明によれば、３点係合支持によって放熱板を基板に係合支持させるので、最小限の係合で安定良く放熱板を基板に係合支持させることができるのみならず、第２連結部の間に形成される開口をハンダ付け処理用の空間にも利用でき、組付け作業性に一層すぐれたものとなる。
【００４３】
請求項３に係る発明によれば、第２の放熱面をケース内奥壁に位置決め係合させるので、片持ち状に屈曲延出された第２の放熱面を安定良くケース内に収容支持でき、機械的な耐久性にも優れたものとなる。
【００４４】
請求項４に係る発明によれば、発熱素子を１本のネジで放熱板に装着するのに、特別な治具を用いることなく発熱素子を回り止め当接状態でネジ連結できるので、素子のセッティングおよびネジ締めが迅速簡単となり、組付け作業性を向上する上で有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電源装置の全体外観を示す斜視図である。
【図２】電源装置の横断平面図である。
【図３】電源装置の縦断側面図である。
【図４】電源装置の縦断正面図である。
【図５】放熱板を装着した第１の基板を前方から見た斜視図である。
【図６】第１の基板とこれに装着される放熱板を前方から見た分解斜視図である。
【図７】第１の基板へ放熱板を組付ける行程を示す一部切り欠き斜視図である。
【図８】放熱板を装着した第１の基板を後方から見た一部切り欠き斜視図である。
【図９】第１の基板とこれに装着される放熱板を後方から見た分解斜視図である。
【図１０】放熱板を内面側から見た斜視図である。
【図１１】対向配置した第１および第２の基板を後方から見た斜視図である。
【図１２】発熱素子の回り止め手段の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】発熱素子の回り止め手段の他の例を示す分解斜視図である。
【図１４】発熱素子の回り止め手段の他の例を示す分解斜視図である。
【図１５】発熱素子の回り止め手段の他の例を示す分解斜視図である。
【図１６】基板への放熱板連結用の係合構造の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１            ケース
２１          基板
２２          基板
２５          放熱板
２５ａ        第１の放熱面
２５ｂ        第２の放熱面
２６          発熱素子
２６ａ        リード端子
３１          第１連結部
３２          第２連結部
３３          係合孔
３５          開口
３６          係合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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