(57)【要約】【課題】車載充電器においてパワー素子を固定するための工数を削減する。【解決手段】絶縁性を有する樹脂と当該樹脂よりも熱伝導率が大きいフィラーとの混合物で構成された固定部材２により、複数のパワー素子３が筐体１に固定される。この固定部材２は、複数のパワー素子３を収納し筐体１に載置された収納部２０と、収納部２０に収納された複数のパワー素子３を筐体１の方向へ押圧する凸部２６が形成された蓋部２１とを有する。【選択図】図５
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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、
絶縁性を有する樹脂と当該樹脂よりも熱伝導率が大きいフィラーとの混合物で形成された、前記複数のパワー素子を前記筐体に固定する固定部材とを備え、
前記固定部材は、前記複数のパワー素子を収納し前記筐体に載置された収納部と、前記収納部に収納された前記複数のパワー素子を前記筐体の方向へ押圧する凸部が形成された蓋部とを有することを特徴とする車載充電器。
【請求項２】
前記固定部材は、前記収納部と前記蓋部を開閉可能に連結するソフトヒンジを有す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】
前記収納部と前記蓋部は別体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】
前記固定部材は、前記収納部と前記蓋部を結合するスナップフィットを有し、前記スナップフィットは前記複数のパワー素子のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の車載充電器。
【請求項５】
前記複数のパワー素子と前記収納部との間に熱伝導性部材が介在することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の車載充電器。
【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、絶縁性および熱伝導性を有するシートを介してねじで筐体に取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。
【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】
車載充電器は、多数のパワー素子を要するため、パワー素子の数に応じた多数のねじが必要となる。そのため、車載充電器においては、筐体にねじ穴をあける加工工数、およびシートを介してパワー素子をねじで締結する組立工数が多いという課題があった。
【０００５】
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、車載充電器においてパワー素子を固定するための工数を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、絶縁性を有する樹脂と当該樹脂よりも熱伝導率が大きいフィラーとの混合物で形成された、複数のパワー素子を筐体に固定する固定部材とを備え、固定部材は、複数のパワー素子を収納し筐体に載置された収納部と、収納部に収納された複数のパワー素子を筐体の方向へ押圧する凸部が形成された蓋部とを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、固定部材を用いて複数のパワー素子を筐体に固定するようにしたので、従来のようにパワー素子のそれぞれをねじで筐体に固定する場合に比べて、工数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】この発明の実施の形態１に係る車載充電器の筐体に固定された固定部材を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１における固定部材を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１における固定部材を示す斜視図であり、パワー素子が収納された状態である。
【図６】図６Ａは、この発明の実施の形態１における固定部材を示す平面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断された断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における固定部材の変形例を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１における固定部材の変形例を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る車載充電器の筐体に固定された固定部材が図３のＡ−Ａ線に沿って切断された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。実施の形態１に係る車載充電器は、筐体１、固定部材２、パワー素子３、ねじ４、および基板５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に実装された不図示の電子部品とパワー素子３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。
【００１０】
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。この水冷通路６については、後述の図９に示す。また、平面部７には、５つのパワー素子３を収納した固定部材２が、２つのねじ４により固定される。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。
【００１１】
次に、パワー素子３を筐体１に固定する固定部材２を説明する。
図３は、この発明の実施の形態１に係る車載充電器の筐体１に固定された固定部材２を示す斜視図である。図４は、この発明の実施の形態１における固定部材２を示す斜視図である。図５は、この発明の実施の形態１における固定部材２を示す斜視図であり、パワー素子３が収納された状態である。図６Ａは、この発明の実施の形態１における固定部材２を示す平面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断された断面図である。
【００１２】
固定部材２は、絶縁性を有する樹脂と、当該樹脂よりも熱伝導率が大きいフィラーとの混合物により形成され、絶縁性および熱伝導性を有する。例えば、絶縁性を有する樹脂に高分子絶縁材料が、フィラーに異方性伝導六方晶ＢＮ（窒化ホウ素）粒子が用いられる。この高分子絶縁材料に対して異方性伝導六方晶ＢＮ粒子が配向制御されながら混合されることにより、熱伝導性および絶縁破壊強度の特性を有するコンポジット絶縁材料放熱樹脂が得られ、このコンポジット絶縁材料放熱樹脂を用いて固定部材２が形成される。この固定部材２は、筐体１の平面部７に載置された収納部２０、および収納部２０を被覆する蓋部２１により構成される。
【００１３】
収納部２０には、５つのパワー素子３を収納する５つの凹部２２が、一列に並んで形成されている。パワー素子３のパッケージ部分が凹部２２に収納され、パワー素子３のＬ字状の電極３ａは凹部２２の外に出される。隣り合う凹部２２の間には仕切り部２３が形成されており、各仕切り部２３は各パワー素子３を絶縁する。なお、図示例では凹部２２が５つ形成されるが、凹部２２および仕切り部２３の数はパワー素子３の個数に応じて増減可能である。
【００１４】
また、収納部２０には、側方に突出した板状のねじ締結部２４が２つ形成されている。ねじ締結部２４には、ねじ４を貫通させる穴があいている。２つのねじ４が２つのねじ締結部２４の各穴を貫通して平面部７に設けられたねじ穴に締結することにより、固定部材２が平面部７に固定される。なお、図示例ではねじ数の削減および収納部２０と平面部７との密着性を考慮し、ねじ締結部２４が２つ形成されるが、ねじ締結部２４の数は例えばパワー素子３の数より少ない安易であればよい。
【００１５】
さらに、収納部２０の向かい合う二短辺の一方側に凹部２５が形成され、もう一方側に折り曲げ可能なソフトヒンジ２９が形成されている。ソフトヒンジ２９は、収納部２０に蓋部２１を連結させ、収納部２０に対して蓋部２１を開閉させる。
【００１６】
収納部２０の凹部２２に収納されたパワー素子３を平面部７の方向へ押圧する凸部２６が、蓋部２１に形成されている。図示例では、１つのパワー素子３に対して３つの凸部２６が、パワー素子３の貫通穴３ｃを避けた位置に形成されている。この貫通穴３ｃは、パワー素子３を平面部７にねじ締結する際に使用されるねじの貫通穴である。実施の形態１ではねじを使用せずにパワー素子３を平面部７に固定するので、貫通穴３ｃは使用されない。なお、図示例では１つのパワー素子３に対して凸部２６が３つ形成されるが、凸部２６の数は任意でよい。凸部２６の数を増やすことでパワー素子３をより均等に押圧できる。
【００１７】
また、蓋部２１の向かい合う二長辺の一方側に５つのスナップフィット２７が形成され、もう一方側にも５つのスナップフィット２７が形成されている。つまり、１つのパワー素子３に対して２つのスナップフィット２７が形成されていることになる。また、蓋部２１の向かい合う二短辺の一方側にスナップフィット２８が形成されている。蓋部２１が閉じた状態で、各スナップフィット２７は相対する収納部２０の縁に係合し、スナップフィット２８は収納部２０の凹部２５に係合する。スナップフィット２７，２８により、蓋部２１が閉じた状態で収納部２０に結合される。また、スナップフィット２７，２８が収納部２０と蓋部２１を結合することで、凸部２６がパワー素子３を平面部７の方向へ押圧する力が生じる。図示例では５つのパワー素子３のそれぞれに対してスナップフィット２７が設けられているため、各パワー素子３が均等に押圧される。なお、スナップフィット２７，２８は、蓋部２１に形成されて収納部２０に係合されてもよいし、収納部２０に形成されて蓋部２１に係合されてもよい。
【００１８】
ここで、スナップフィット２７の変形例を説明する。
図７および図８は、この発明の実施の形態１における固定部材２の変形例を示す斜視図である。図７に示される蓋部２１には、１つのパワー素子３に対して１つのスナップフィット２７が形成されている。例えば、凸部２６がパワー素子３を押圧する力が均等になるよう、スナップフィット２７が蓋部２１の向かい合う二長辺に互い違いに形成される。
図８に示される蓋部２１には、スナップフィット２７はなく、スナップフィット２８のみ形成されている。スナップフィット２８と凹部２５との係合だけで凸部２６がパワー素子３を押圧する力を発生させることが可能であれば、図８のようにスナップフィット２７がなくてもよい。
【００１９】
次に、パワー素子３を筐体１に固定する手順を説明する。
作業者は、パワー素子３を固定部材２の凹部２２に収納する。続いて作業者は、蓋部２１のスナップフィット２７，２８を収納部２０側に係合させることにより、収納部２０と蓋部２１を一体化する。最後に作業者は、ねじ４をねじ締結部２４の穴に通して平面部７のねじ穴に締結する。以上の手順により、５つのパワー素子３が筐体１の平面部７に固定される。平面部７に固定するパワー素子３は５つあるが、平面部７に対するねじ穴の加工は２か所ですみ、また、ねじ４の締結も２か所ですむ。
【００２０】
これに対し、従来、作業者は平面部７の上に絶縁性および熱伝導性を有するシートを取り付け、そのシートの上にパワー素子３を設置し、ねじをパワー素子３の貫通穴３ｃに通して平面部７のねじ穴に締結する。平面部７に固定するパワー素子３が５つあるため、平面部７に対するねじ穴の加工は５か所必要であり、また、ねじの締結も５か所必要である。さらに、シートを取り付ける必要もある。このため、従来は、実施の形態１に比べて工数が多い。
【００２１】
図９は、この発明の実施の形態１に係る車載充電器の筐体１に固定された固定部材２が図３のＡ−Ａ線に沿って切断された断面図である。パワー素子３の発熱は、収納部２０を経由して水冷通路６に放熱される。このとき、蓋部２１の凸部２６がパワー素子３を押圧し、パワー素子３の背面側の電極３ｂが収納部２０の凹部２２の底面に密着すること、および収納部２０が平面部７にねじ４により締結されて密着することにより、放熱性能が向上する。また、固定部材２は絶縁性を有するため、従来のような絶縁性および熱伝導性を有するシートをパワー素子３と筐体１との間に介在させる必要がない。
なお、パワー素子３の電極３ｂと収納部２０の凹部２２との密着性を高めて放熱性能を向上させるために、電極３ｂと凹部２２との間にコンパウンドまたはグリス等の熱伝導性部材８を介在させてもよい。ただし、熱伝導性接着剤は硬化のための工数を要するので、熱伝導性部材８には用いない。
【００２２】
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、絶縁性を有する樹脂と当該樹脂よりも熱伝導率が大きいフィラーとの混合物で形成された、５つのパワー素子３を筐体１に固定する固定部材２とを備える。固定部材２は、５つのパワー素子３を収納し筐体１に載置された収納部２０と、収納部２０に収納された５つのパワー素子３を筐体１の方向へ押圧する凸部２６が形成された蓋部２１とを有する。凸部２６がパワー素子３を筐体１の方向へ押圧することにより、パワー素子３、収納部２０および筐体１の密着性を高めてパワー素子３の発熱を筐体１の水冷通路６へ効率よく放熱させるので、従来のようにパワー素子３と筐体１との密着性を高めるためにパワー素子３のそれぞれをねじで筐体１に固定する必要がない。そのため、パワー素子３と同数のねじ穴を筐体１にあける必要はなく、かつ、パワー素子３と同数のねじを締結する必要もない。したがって、実施の形態１に係る車載充電器は、従来のようにパワー素子３のそれぞれをねじで筐体１に固定する場合に比べて、工数を削減できる。
【００２３】
また、実施の形態１の固定部材２は、収納部２０と蓋部２１を開閉可能に連結するソフトヒンジ２９を有する。固定部材２が樹脂成形品である場合、ソフトヒンジ２９は、収納部２０および蓋部２１の成形時に一体に形成される。ソフトヒンジ２９により収納部２０と蓋部２１とが連結された状態で一部品として成形される場合、収納部２０と蓋部２１が別体である場合に比べて、樹脂成形用の金型の費用を低減可能である。また、１つのキャビティで１つの固定部材２が成形されるため、収納部２０と蓋部２１の製造ばらつきが小さく、固定部材２の品質が安定する。
【００２４】
なお、図示は省略するが、収納部２０と蓋部２１は別体であってもよい。その場合、収納部２０と蓋部２１は、スナップフィット２７，２８またはねじ等により一体化される。なお、収納部２０と蓋部２１が二部品であって、１つの金型で複数の収納部２０を同時に成形すると共に別の金型で複数の蓋部２１を同時に成形する場合、収納部２０の成形品と蓋部２１の成形品の組み合わせが幾通りにもなる。すると、組み合わせによっては製造ばらつきの大きな収納部２０と蓋部２１とが選択されることがあり、スナップフィット２７，２８またはねじ等による一体化時に不具合が生じるなどし、品質の安定性に欠ける場合がある。
【００２５】
また、実施の形態１の固定部材２は、収納部２０と蓋部２１を結合するスナップフィット２７，２８を有する。スナップフィット２７は、５つのパワー素子３のそれぞれに対して設けられている。これにより、蓋部２１の凸部２６が各パワー素子３を均等に押圧できる。
【００２６】
また、実施の形態１では、５つのパワー素子３と収納部２０との間に熱伝導性部材８が介在する。これによりパワー素子３と収納部２０との密着性が高まり、パワー素子３の発熱を効率的に水冷通路６へ放熱できる。
【００２７】
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、または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】
【００２８】
１  筐体、２  固定部材、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、８  熱伝導性部材、２０  収納部、２１  蓋部、２２  凹部、２３  仕切り部、２４  ねじ締結部、２５  凹部、２６  凸部、２７，２８  スナップフィット、２９  ソフトヒンジ。
【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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