(57)【要約】【課題】パワー素子と筐体との絶縁性が確保された車載充電器を提供する。【解決手段】パワー素子３は、絶縁シート２を介して筐体１にねじ４で固定される。この絶縁シート２には、ねじ４が挿入されるねじ挿入部２ａが形成される。ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａは、ねじ４が挿入される前はねじ４の外径Ｄ４より小さい。ねじ４はねじ挿入部２ａを押し広げながら挿入するため、ねじ４が挿入された状態ではねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａがねじ４の外径Ｄ４と同じになり、絶縁シート２とねじ４との間には隙間が生じない。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水が流れる水冷通路を有する筐体と、
複数のパワー素子と、
前記複数のパワー素子を前記筐体に固定する複数のねじと、
前記複数のパワー素子と前記筐体との間に挟まれる、絶縁性を有する絶縁シートと、
前記絶縁シートに形成された、前記複数のねじが挿入される複数のねじ挿入部とを備え、
前記複数のねじ挿入部のそれぞれの直径は、前記ねじが挿入される前は前記ねじの外径より小さく、前記ねじが挿入された状態では前記ねじの外径と同じであることを特徴とする車載充電器。
【請求項２】
前記複数のねじ挿入部のそれぞれは、前記ねじが挿入される前の状態において前記ねじの外径よりも小さい直径を有する切れ込みであることを特徴とする請求項１記載の車載充電器。
【請求項３】
前記複数のねじ挿入部のそれぞれは、前記ねじが挿入される前の状態において前記ねじの外径よりも小さい直径を有する穴であることを特徴とする請求項１記載の車載充電器。
【請求項４】
前記ねじが挿入される前の状態において前記穴の直径は前記ねじの外径より０．５ｍｍ以上小さいことを特徴とする請求項３記載の車載充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワー素子を有する車載充電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワー素子は、絶縁シートを介してねじおよびナット等で筐体に取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。従来は絶縁シートのねじを通す穴の直径が当該ねじの外径より大きく設定されることで、製造ばらつきにより筐体のねじ穴と絶縁シートの穴とに位置ずれがあっても、筐体のねじ穴が絶縁シートで隠れないようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−５８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、絶縁シートの穴の直径がねじの外径より大きいため、ねじを締結した状態ではねじと絶縁シートとの間に隙間が生じる。
【０００５】
他方、車載充電器は、車両側スペースに制約があるため小型化が望まれる。そのため、車載充電器においては、１枚の絶縁シート上に複数のパワー素子を配置することによってパワー素子の設置スペースを小さくすることが考えられる。１枚の絶縁シートに複数のねじ用の穴を形成すると、製造ばらつきにより絶縁シートの穴と筐体のねじ穴の位置がずれやすい。絶縁シートの穴と筐体のねじ穴の位置がずれると、ねじを締結した状態ではねじと絶縁シートとの間に隙間が生じる。
【０００６】
上述のように、ねじと絶縁シートとの間に隙間が生じると、絶縁性能が低下して絶縁不良を生じるという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、パワー素子と筐体との絶縁性が確保された車載充電器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】
【０００８】
この発明に係る車載充電器は、冷却水が流れる水冷通路を有する筐体と、複数のパワー素子と、複数のパワー素子を筐体に固定する複数のねじと、複数のパワー素子と筐体との間に挟まれる、絶縁性を有する絶縁シートと、絶縁シートに形成された、複数のねじが挿入される複数のねじ挿入部とを備え、複数のねじ挿入部のそれぞれの直径は、ねじが挿入される前はねじの外径より小さく、ねじが挿入された状態ではねじの外径と同じである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、絶縁シートに形成された複数のねじ挿入部のそれぞれの直径は、ねじが挿入される前はねじの外径より小さく、ねじが挿入された状態ではねじの外径と同じになるようにしたので、ねじと絶縁シートとの間に隙間が生じず、パワー素子と筐体との絶縁性が確保された車載充電器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載充電器の要部を分解した状態を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車載充電器の要部を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図３】図３Ａは、この発明の実施の形態１において筐体に固定されたパワー素子を示す斜視図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１においてパワー素子が固定される筐体の構成例を示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における絶縁シートの構成例を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１において筐体にパワー素子と絶縁シートとが固定された構成例を示す平面図である。
【図７】図３ＡのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図のうち、パワー素子を拡大した図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、この発明の実施の形態１の理解を助けるための参考例であり、絶縁シートのねじ挿入部とねじ断面との位置関係を示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態１における絶縁シートのねじ挿入部の一例を示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における絶縁シートのねじ挿入部の一例を示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における絶縁シートのねじ挿入部の別の例を示す平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における絶縁シートのねじ挿入部の別の例を示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における絶縁シートのねじ挿入部の別の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載充電器の要部を分解した状態を示す斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る車載充電器の要部を組み立てた状態を示す斜視図である。図３Ａは、この発明の実施の形態１において筐体１に固定されたパワー素子３を示す斜視図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。実施の形態１に係る車載充電器は、筐体１、絶縁シート２、パワー素子３、ねじ４、基板５、および水冷通路６を備える。この車載充電器は、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）に搭載されるＯＢＣ（Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｃｈａｒｇｅｒ）である。ＯＢＣは、基板５に実装されたパワー素子３および不図示の電子部品を用いて、外部電源の電圧をＰＨＶの駆動用バッテリの充電用電圧に変換する機能を果たすものである。
【００１２】
筐体１は、一面が開口した箱状の金属部材である。筐体１の開口部には基板５が設置される。筐体１の内部には、開口部と対向する平面部７が形成されている。平面部７の内部には、筐体１の外部と連通した水冷通路６が形成される。水冷通路６は、通路内に冷却水を流すことで筐体１を冷却するものである。また、平面部７には、５つのパワー素子３が絶縁シート２を介して５つのねじ４で固定される。パワー素子３は、例えば、ダイオード、トランジスタ、またはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などである。パワー素子３の電極３ａはＬ字状に折り曲げられている。電極３ａの先端部は、基板５に形成された貫通孔に通された状態ではんだ付けされる。
【００１３】
次に、パワー素子３を筐体１に固定する構造を説明する。
図４は、この発明の実施の形態１においてパワー素子３が固定される筐体１の構成例を示す平面図である。図５は、この発明の実施の形態１における絶縁シート２の構成例を示す平面図である。図６は、この発明の実施の形態１において筐体１にパワー素子３と絶縁シート２とが固定された構成例を示す平面図である。図７は、図３ＡのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図のうち、パワー素子３を拡大した図である。図４および図５は、パワー素子３が固定される前の状態を示す。図６および図７は、パワー素子３が固定された状態を示す。
【００１４】
図４および図５に示すように、筐体１の平面部７には、５つのねじ穴１ａが形成される。また、平面部７の両端部には、２つの位置決めボス１ｂが形成される。絶縁シート２には、平面部７の５つのねじ穴１ａと相対する５つのねじ挿入部２ａが形成される。また、絶縁シート２の両端部には、平面部７の２つの位置決めボス１ｂと相対する２つの位置決め穴２ｂが形成される。平面部７の上に絶縁シート２が配置された際、各位置決めボス１ｂと各位置決め穴２ｂとが係合することにより、平面部７に対して絶縁シート２が位置決めされる。
【００１５】
図６および図７に示すように、１枚の絶縁シート２の上に５つのパワー素子３が配置される。絶縁性を有する絶縁シート２は、金属製の平面部７とパワー素子３の背面側の電極３ｂとの間に挟まれて、平面部７と電極３ｂとを絶縁する。ねじ４は、パワー素子３の貫通穴３ｃを貫通して絶縁シート２のねじ挿入部２ａに挿入し、平面部７のねじ穴１ａに締結する。ねじ４がねじ穴１ａに締結することで、パワー素子３は絶縁シート２を介して平面部７に固定される。パワー素子３が発する熱は、平面部７を経由して水冷通路６に放熱される。
【００１６】
先立って説明したように、車載充電器は、車両側スペースに制約があるため小型化が望まれる。そのため、複数のパワー素子３を設置するスペースを小さくする必要がある。実施の形態１では、１枚の絶縁シート２上に複数のパワー素子３を並べて配置することにより、位置決めボス１ｂおよび位置決め穴２ｂ等の個数を減らすことができ、省スペース化を図ることができる。なお、実施の形態１では、１枚の絶縁シート２上に５つのパワー素子３を並べて配置する構成を示すが、パワー素子３の個数は任意でよい。しかしながら、絶縁シート２を１枚にすると、ねじ穴１ａ、位置決めボス１ｂ、ねじ挿入部２ａ、および位置決め穴２ｂ等の製造ばらつきによってねじ穴１ａの位置とねじ挿入部２ａの位置とがずれやすい。
【００１７】
図８Ａおよび図８Ｂは、この発明の実施の形態１の理解を助けるための参考例であり、絶縁シート２のねじ挿入部２ａとねじ４の断面との位置関係を示す平面図である。図８Ａの参考例では、ねじ４の外径Ｄ４が絶縁シート２のねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａより小さい。そのため、ねじ穴１ａにねじ４が締結された状態において、ねじ４外周とねじ挿入部２ａ内周との間に隙間が生じ、平面部７が露出する。図８Ｂの参考例では、図８Ａに示された直径のねじ穴１ａとねじ挿入部２ａとに製造ばらつきによる位置ずれが生じ、ねじ４がねじ挿入部２ａの端に寄っている。すると、ねじ４外周とねじ挿入部２ａ内周との間に大きな隙間が生じ、隙間から露出した平面部７とパワー素子３の電極３ｂとの絶縁距離が確保できず絶縁不良を生じる。
【００１８】
そこで、実施の形態１では、ねじ４が挿入される前の状態における絶縁シート２のねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａを、ねじ４の外径Ｄ４より小さくする。
図９は、この発明の実施の形態１における絶縁シート２のねじ挿入部２ａの一例を示す平面図である。図９に示されるねじ挿入部２ａは、十字状の切れ込みである。この切れ込みに接する仮想的な外接円の直径をねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとし、ねじ４の山の頂に接する仮想的な円筒の直径をねじ４の外径Ｄ４とした場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａはねじ４の外径Ｄ４より小さい。ねじ４の締結時、ねじ４は、ねじ挿入部２ａを押し広げて挿入し、ねじ挿入部２ａの周縁の絶縁シート２を巻き込みつつ平面部７のねじ穴１ａに締結する。ねじ４が締結した状態では、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとねじ４の外径Ｄ４とは同じになる。そのため、仮に製造ばらつきによる位置ずれが生じたとしても、ねじ挿入部２ａの内周とねじ４の外周との間に隙間は生じず、平面部７とパワー素子３の電極３ｂとの絶縁性が確保される。
【００１９】
以上のように、実施の形態１に係る車載充電器は、冷却水が流れる水冷通路６を有する筐体１と、５つのパワー素子３と、５つのパワー素子３を筐体１に固定する５つのねじ４と、５つのパワー素子３と筐体１との間に挟まれる、絶縁性を有する絶縁シート２と、絶縁シート２に形成された、５つのねじ４が挿入される５つのねじ挿入部２ａとを備える。５つのねじ挿入部２ａのそれぞれの直径Ｄ２ａは、ねじ４が挿入される前はこのねじ４の外径Ｄ４より小さく、ねじ４が挿入された状態ではこのねじ４の外径Ｄ４と同じになる。これにより、ねじ４と絶縁シート２との間に隙間が生じず、パワー素子３と筐体１との絶縁性が確保された車載充電器を提供することができる。
【００２０】
また、実施の形態１のねじ挿入部２ａは、ねじ４が挿入される前の状態においてこのねじ４の外径Ｄ４よりも小さい直径Ｄ２ａを有する切れ込みである。これにより、ねじ４の締結時にねじ４が絶縁シート２を巻き込むようになり、ねじ４が締結した状態においてねじ４と絶縁シート２との間には隙間がない。
なお、図９では、ねじ挿入部２ａを十字状の切れ込みにしたが、切れ込みの形状は十字に限定されるものではない。
【００２１】
実施の形態２．
実施の形態２では、絶縁シート２のねじ挿入部２ａの変形例を説明する。
図１０〜１２は、この発明の実施の形態２に係る車載充電器における絶縁シート２のねじ挿入部２ａの一例を示す平面図である。実施の形態２に係る車載充電器において、ねじ挿入部２ａの形状以外は実施の形態１に係る車載充電器と同じである。
【００２２】
図１０に示されるねじ挿入部２ａは、円形状の穴である。この穴の直径をねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとした場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａはねじ４の外径Ｄ４より小さい。
【００２３】
図１１に示されるねじ挿入部２ａは、５つの頂点を有する星形状の穴である。５つの頂点に接する仮想的な外接円の直径をねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとした場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａはねじ４の外径Ｄ４より小さい。
【００２４】
図１２に示されるねじ挿入部２ａは、４つの頂点を有する星形状の穴である。４つの頂点に接する仮想的な外接円の直径をねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとした場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａはねじ４の外径Ｄ４より小さい。
【００２５】
図１０〜図１２において、ねじ４の締結時、ねじ４は、ねじ挿入部２ａを押し広げて挿入し、ねじ挿入部２ａの周縁の絶縁シート２を巻き込みつつ平面部７のねじ穴１ａに締結する。ただし、図１０〜図１２に示されたねじ挿入部２ａは穴であるため、図９に示された十字状の切れ込みに比べて巻き込み量が少ない。そのため、ねじ４をスムーズに締結可能である。また、ねじ４が締結した状態では、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとねじ４の外径Ｄ４とは同じになる。そのため、仮に製造ばらつきによる位置ずれが生じたとしても、ねじ挿入部２ａの内周とねじ４の外周との間に隙間は生じず、平面部７とパワー素子３の電極３ｂとの絶縁性が確保される。
なお、ねじ挿入部２ａの穴の形状は、図１０〜図１２に示された形状に限定されるものではない。
【００２６】
図１０〜図１２において、製造ばらつきによるねじ穴１ａとねじ挿入部２ａとの位置ずれの平均値または最大値が判明している場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとねじ４の外径Ｄ４との差を、位置ずれの平均値または最大値の２倍以上の値に設定することが望ましい。例えば、位置ずれが平均０．２５ｍｍ生じる場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａをねじ４の外径Ｄ４より０．５ｍｍ以上小さくすればよい。これにより、位置ずれが生じたとしてもねじ挿入部２ａはねじ穴１ａの開口面内を移動するにとどまり、ねじ挿入部２ａから平面部７が露出することはない。そのため、ねじ４が締結した状態では、ねじ挿入部２ａの内周とねじ４の外周との間には隙間が生じない。
【００２７】
なお、実施の形態１の図９に示された切れ込み状のねじ挿入部２ａについても、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとねじ４の外径Ｄ４との差を、位置ずれの平均値または最大値の２倍以上の値に設定することは可能である。ただし、ねじ挿入部２ａは切れ込みであるため、ねじ穴１ａとねじ挿入部２ａとに位置ずれが生じたとしても平面部７が露出することはなく、絶縁性が確保される。そのため、ねじ挿入部２ａが切れ込みである場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａをねじ４の外径Ｄ４より０．５ｍｍ以上小さくする必要性は、ねじ挿入部２ａが穴である場合に比べて低い。
【００２８】
また、ねじ挿入部２ａは、切れ込みと穴とが組み合わさった形状であってもよい。図１３は、この発明の実施の形態２における絶縁シート２のねじ挿入部２ａの別の例を示す平面図である。図１３に示されるねじ挿入部２ａは、十字状の切れ込みと円形状の穴とが組み合わさった形状である。切れ込みに接する仮想的な外接円の直径をねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａとした場合、ねじ挿入部２ａの直径Ｄ２ａはねじ４の外径Ｄ４より小さい。
なお、ねじ挿入部２ａの切れ込みと穴の形状は、図１３に示された形状に限定されるものではない。
【００２９】
本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  筐体、１ａ  ねじ穴、１ｂ  位置決めボス、２  絶縁シート、２ａ  ねじ挿入部、２ｂ  位置決め穴、３  パワー素子、３ａ，３ｂ  電極、３ｃ  貫通穴、４  ねじ、５  基板、６  水冷通路、７  平面部、Ｄ２ａ  ねじ挿入部の直径、Ｄ４  ねじの外径。
【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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