(57)【要約】【課題】固定条件の異なるスイッチ素子と温度検出器の固定を少ない部品点数で可能にするスイッチ素子ユニットを提供する。【解決手段】スイッチ素子ユニット１００は、自己の作動により発熱するスイッチ素子２０と、スイッチ素子２０の温度を検出する温度センサ３０と、スイッチ素子２０と接触しスイッチ素子２０の放熱を行う放熱部１３と、温度センサ３０をスイッチ素子２０に接触するように固定する固定プレート４０と、スイッチ素子２０と固定プレート４０とを放熱部１３に共に固定するねじ５０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己の作動により発熱するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の温度を検出する温度検出器と、
前記スイッチ素子と圧接し前記スイッチ素子の放熱を行う放熱部と、
前記温度検出器を前記スイッチ素子に接触するように固定する固定補助部材と、
前記スイッチ素子と前記固定補助部材とを前記放熱部に共に固定する固定部材と、を備えることを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチ素子ユニットであって、
前記温度検出器と前記スイッチ素子との接触位置は、前記放熱部における前記固定部材の固定位置から離間していることを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスイッチ素子ユニットであって、
前記固定補助部材は、所定の板厚を有する絶縁材によって形成されることを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のスイッチ素子ユニットであって、
前記固定補助部材は、前記温度検出器を把持する把持部を有することを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のスイッチ素子ユニットであって、
前記固定部材による固定方向と直交する方向への前記スイッチ素子の移動を規制するガイドプレートをさらに備えることを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のスイッチ素子ユニットであって、
前記固定補助部材は、弾性部材によって形成されることを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のスイッチ素子ユニットであって、
前記固定部材は、前記放熱部に締結されるねじであることを特徴とするスイッチ素子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ素子と温度検出器とを備えたスイッチ素子ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、放熱板に密着するようにスイッチ素子が配置され、スイッチ素子における放熱板への取付け面と反対側の面に温度センサを配置したスイッチ素子ユニットが記載されている。特許文献１に記載のスイッチ素子ユニットでは、スイッチ素子の温度を放熱板によって冷却するとともに、温度センサによってスイッチ素子の異常温度を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなスイッチ素子ユニットにおいては、スイッチ素子は放熱部に加圧した状態で密着させたいが、温度検出器はスイッチ素子に単に接触していればよい、というように、これらの固定条件が異なる場合がある。そのため、スイッチ素子と温度センサとを別々の固定部材で固定することが考えられるが、このような構造であると、固定部材の部品点数が多くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、固定条件の異なるスイッチ素子と温度検出器との固定を少ない部品点数で可能にするスイッチ素子ユニット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】
【０００６】
本発明のある態様によれば、スイッチ素子ユニットは、自己の作動により発熱するスイッチ素子と、スイッチ素子の温度を検出する温度検出器と、スイッチ素子と圧接しスイッチ素子の放熱を行う放熱部と、温度検出器をスイッチ素子に接触するように固定する固定補助部材と、スイッチ素子と固定補助部材とを放熱部に共に固定する固定部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様では、スイッチ素子と、温度検出器をスイッチ素子に接触するように固定する固定補助部材とを固定部材によって共に固定する。これにより、スイッチ素子と、スイッチ素子と固定条件の異なる温度検出器との固定を１つの固定部材で行うことができるので、部品点数を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るスイッチ素子ユニットの上面斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るスイッチ素子ユニットの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るスイッチ素子ユニット１００について説明する。
【００１０】
図１は、スイッチ素子ユニット１００の上面斜視図であり、図２は、スイッチ素子ユニット１００の部分断面図である。本実施形態のスイッチ素子ユニット１００は、例えば、車両に搭載される流体加熱装置の制御回路（図示せず）に用いられる。
【００１１】
図１及び図２に示すように、スイッチ素子ユニット１００は、スイッチ素子２０と、スイッチ素子２０の温度を検出する温度検出器としての温度センサ３０と、スイッチ素子２０及び温度センサ３０を収容するケース１０と、スイッチ素子２０と圧接しスイッチ素子２０の放熱を行う放熱部１３と、を備える。スイッチ素子２０と温度センサ３０は、ケース１０に設けられた凹部１１内に固定される。なお、図１では、スイッチ素子２０と温度センサ３０は、固定補助部材としての固定プレート４０に覆われている。また、図１は、カバー１２と制御基板７０（図２参照）とが取り外された状態を示している。
【００１２】
ケース１０は、例えば、アルミニウム合金等の熱伝導性の良い材料によって形成される。ケース１０の凹部１１は、カバー１２によって閉塞される。カバー１２は、図示しないねじによってケース１０に固定される。
【００１３】
放熱部１３は、ケース１０の底部１０ａに設けられる。本実施形態では、放熱部１３はケース１０の底部１０ａの他の箇所よりも厚く形成されているが、ケース１０の底部１０ａの他の箇所と同じ厚さであってもよい。
【００１４】
ケース１０の底部１０ａ及び放熱部１３の外表面は大気に接している。これにより、スイッチ素子２０の作動に伴って発生した熱は、放熱部１３を通じて大気に放出される。なお、放熱部１３の外表面を水などの流体と接触させ、熱交換を行うようにしてもよい。
【００１５】
本実施形態では、スイッチ素子２０として、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられ、温度センサ３０として、例えば、サーミスタが用いられる。
【００１６】
スイッチ素子２０は、制御基板７０に設けられた制御回路（図示せず）を介して車両の電源装置（図示せず）に接続される。スイッチ素子２０は、制御基板７０に設けられた制御回路（図示せず）からの指令信号に応じてスイッチング動作する。スイッチ素子２０は、スイッチング動作によって流体加熱装置への電力の供給を制御する。
【００１７】
温度センサ３０は、スイッチ素子２０に接触するようにして固定され、スイッチ素子２０の温度を検出する。温度センサ３０によって検出された温度があらかじめ定められた温度（異常温度）まで上昇した場合には、スイッチ素子２０への電力の供給が遮断される。
【００１８】
スイッチ素子ユニット１００は、温度センサ３０をスイッチ素子２０に接触するように固定する固定補助部材としての固定プレート４０と、スイッチ素子２０と固定プレート４０とを放熱部１３に共に固定する固定部材としてのねじ５０と、ねじ５０による固定方向と直交する方向へのスイッチ素子２０の移動を規制するガイドプレート６０と、スイッチ素子２０と放熱部１３の間に設けられる伝熱シート８０と、をさらに備える。伝熱シート８０は必要がなければ設けなくてもよい。
【００１９】
固定プレート４０は、弾性を有した絶縁材によって形成される。具体的には、固定プレート４０は、所定の板厚を有し電気的な絶縁性を有する樹脂材によって形成される。
【００２０】
固定プレート４０は、ねじ５０が挿通する貫通孔４１ａが設けられた平板状の本体部４１と、本体部４１に対して凹むように形成され温度センサ３０を把持する把持部としての凹部４２と、を備える。凹部４２は、ねじ５０の固定位置から離間して設けられる。
【００２１】
本体部４１は、ねじ５０を放熱部１３に締結することにより、スイッチ素子２０を伝熱シート８０を介して放熱部１３に圧接する（加圧した状態で密着させる）。スイッチ素子２０は、自己の作動（スイッチング動作を繰り返すこと）によって発熱する。スイッチ素子２０で発生した熱は、伝熱シート８０及び放熱部１３を介してケース１０の外部に放熱される。このとき、スイッチ素子２０は放熱部１３に圧接されているので、スイッチ素子２０で発熱した熱は効率よく放熱部１３に伝熱され、放熱部１３の外表面から外部へ放熱される。
【００２２】
凹部４２は、対向する側面の幅が温度センサ３０の幅とほぼ同一か、僅かに小さくなるように形成される。これにより、温度センサ３０を凹部４２に組み付けたときに、温度センサ３０が凹部４２によって挟持される。したがって、例えば、スイッチ素子ユニット１００を組み立てる際に、温度センサ３０が凹部４２から脱落することを防止できるので、組立が容易になる。
【００２３】
また、凹部４２は、温度センサ３０を組み付けたときに、温度センサ３０が本体部４１のスイッチ素子２０との接触面４０ａと面一になるか、あるいは、本体部４１のスイッチ素子２０との接触面４０ａから僅かに突出するような深さに形成される。これにより、固定プレート４０を取り付けたときに、温度センサ３０を確実にスイッチ素子２０に接触させることができる。
【００２４】
ガイドプレート６０は、ねじ５０による固定方向と直交する方向へのスイッチ素子２０及び固定プレート４０の移動を規制するための開口部６１を有する。スイッチ素子２０及び固定プレート４０を開口部６１内に組み付けることにより、スイッチ素子２０及び固定プレート４０は放熱部１３に対して位置決めされる。このように位置決めすることで、スイッチ素子２０及び固定プレート４０のねじ止め作業を容易に行うことができる。
【００２５】
以上のように構成された本実施形態のスイッチ素子ユニット１００の作用及び効果についてまとめて説明する。
【００２６】
本実施形態のスイッチ素子ユニット１００では、スイッチ素子２０と温度センサ３０をスイッチ素子２０に接触するように固定する固定プレート４０とを放熱部１３に１つの固定部材（ねじ５０）によって共に固定する。これにより、固定条件の異なるスイッチ素子２０と温度センサ３０を１つの固定部材（ねじ５０）によって固定することができるので、部品点数を削減できる。また、固定部材を設けるスペースが１か所ですむので、省スペース化できる。
【００２７】
また、上述のように、凹部４２は、ねじ５０の固定位置から離間して設けられる。言い換えると、温度センサ３０とスイッチ素子２０との接触位置は、放熱部１３におけるねじ５０の固定位置から離間して設けられる。これにより、ねじ５０からの押し付け力が固定プレート４０に作用する点が、温度センサ３０とスイッチ素子２０との接触位置から離間するので、温度センサ３０のスイッチ素子２０への押し付け力を小さくできる。また、この構成によれば、ねじ５０の固定位置と、温度センサ３０とスイッチ素子２０との接触位置との距離を変更することで押し付け力を容易に調整できる。
【００２８】
本実施形態のスイッチ素子ユニット１００では、固定プレート４０は、所定の板厚を有する絶縁材により形成される。これにより、スイッチ素子２０の強電部とねじ５０との電気的な絶縁性を確保することができる。固定プレート４０の板厚を厚くすることにより、その分絶縁距離を大きくできるので、より確実に絶縁することができる。なお、電気的な絶縁性を確保するために固定プレート４０の全体を厚くする必要はなく、例えば、ねじ５０の締結部付近の板厚のみを厚くするようにしてもよい。
【００２９】
本実施形態のスイッチ素子ユニット１００では、固定プレート４０は、温度センサ３０を把持する凹部４２を有する。これにより、温度センサ３０が位置決めされるので、温度センサ３０から延びる端子と制御基板７０や図示しないコネクタなどとの接続が容易になる。また、スイッチ素子ユニット１００を組み立てる際に、固定プレート４０に温度センサ３０を嵌合させた状態でスイッチ素子２０に組み付けても、温度センサ３０が固定プレート４０から脱落することがない。よって、組み付け作業が容易になる。
【００３０】
本実施形態のスイッチ素子ユニット１００では、ガイドプレート６０がねじ５０による固定方向と直交する方向へのスイッチ素子２０の移動を規制する。これにより、スイッチ素子２０から延びる端子と制御基板７０や図示しないコネクタなどとの接続が容易になる。
【００３１】
本実施形態のスイッチ素子ユニット１００では、固定プレート４０は、弾性部材によって形成される。上述のように、ねじ５０を放熱部１３に締結することにより、凹部４２に収容された温度センサ３０がスイッチ素子２０に接触する。ねじ５０の締め付けトルクによる押し付け力は、固定プレート４０が変形することによって吸収される。これにより、ねじ５０の締め付けトルクによる押し付け力が緩和されて温度センサ３０に作用する。したがって、この構成によれば、スイッチ素子２０をねじ５０の締付力によって放熱部１３に圧接するとともに、より小さな押し付け力で温度センサ３０をスイッチ素子２０に接触させることができる。
【００３２】
なお、固定プレート４０の板厚や材質、あるいは凹部４２の深さを調整することで、押し付け力がほとんど作用しない状態で温度センサ３０とスイッチ素子２０とを接触させることもできる。
【００３３】
また、凹部４２に温度センサ３０を組み付けたときに温度センサ３０が本体部４１のスイッチ素子２０との接触面４０ａと面一になるようにすることで、固定プレート４０の材質などにかかわらず、押し付け力がほとんど作用しない状態で温度センサ３０とスイッチ素子２０とを接触させることもできる。
【００３４】
本実施形態のスイッチ素子ユニット１００では、固定部材としてねじ５０が用いられる。ねじ５０の締め付けトルクを調整することで、スイッチ素子２０の放熱部１３への押し付け力を容易に調整できる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００３６】
上記実施形態では、車両に搭載される流体加熱装置に適用する例について説明したが、本実施形態のスイッチ素子ユニット１００は、どのような装置にも適用できる。
【００３７】
また、上記実施形態では、凹部４２が温度センサ３０を把持する構成を例に説明したが、凹部４２は、温度センサ３０をスイッチ素子２０に接触させることができれば、把持していなくてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、温度検出器として温度センサ３０を例に説明したが、温度検出器は、例えば、サーモスタットなどスイッチ機能を有したものなどであってもよい。また、固定部材としてねじ５０を例に説明したが、固定部材は、圧入ピンや、ボルト及びナットなどであってもよい。
【００３９】
上記実施形態では、放熱部１３をケース１０と一体に形成した構成を例に説明したが、例えば、放熱部１３とケース１０とを別体で構成し、放熱部１３のみ熱伝導性の良い材料によって形成してもよい。さらに、放熱部１３が設けられていれば、ケース１０は必ずしも設ける必要はない。
【００４０】
固定プレート４０は、スイッチ素子２０の絶縁性が確保できていれば、絶縁性を有していない金属材料などで形成されていてもよい。また、固定プレート４０は、温度センサ３０への押し付け力が小さくできれば、弾性を有していなくてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０    ケース
１３    放熱部
２０    スイッチ素子
３０    温度センサ（温度検出器）
４０    固定プレート（固定補助部材）
４１    本体部
４２    凹部（把持部）
５０    ねじ（固定部材）
６０    ガイドプレート
７０    制御基板
【図１】
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【図２】
2018107243.tif 000004