(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱効率を高めることができる電気接続箱を提供する。【解決手段】発熱素子104と、発熱素子を実装する基板105と、基板に固定された金属製の集熱部106Aと、前記発熱素子、基板、集熱部を収納する筐体101と、集熱部と固定された脚部と、脚部に固定され、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117と、筒状部の一端側に形成された放熱窓109と、他端側に形成された吸気窓116とを備えた、金属製の放熱部107C,108Cとを有することを特徴とする。【選択図】図４
2006019711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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することを特徴とする電気接続箱。
【請求項２】
前記放熱部は、略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請求項１記載の電気接続箱。
【請求項３】
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ることを特徴とする請求項１または２記載の電気接続箱。
【請求項４】
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ることを特徴とする請求項３記載の電気接続箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２６２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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することを特徴とする。
【００１３】
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。
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。
【００１４】
また上記発明において、前記放熱部は、略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してもよい。
【００１５】
この場合、非常に簡単な略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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【実施例】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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）からなる断面略コ字形状（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。
【００３２】
放熱板１０８は、放熱板１０７より一回り大きく相似形の断面略コ字形状（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）からなる断面略コ字形状（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、これら略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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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略コ字形状の放熱板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。
【００３６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】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】図１および図４に示したＸ−Ｘ'線視断面図である。
【図３】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】図１に示したＹ−Ｙ'線視断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図２に示した基板１０５、集熱板１０６Ａ、集熱板１０６Ｂについて構成例を示す断面図である。
【図６】従来の電気接続箱１０の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
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
【図１】
2006019711.tif 000003
【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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