(57)【要約】【課題】本明細書は、センサユニットを備えた電気機器に関し、センサユニットの組付け性を向上させる。【解決手段】本明細書が開示する燃料電池ユニットは、パワーモジュール２０と電流センサユニット１０を備えている。パワーモジュール２０は、窪み２２ａ、２２ｂが設けられている第１面２１ａと、第１面２１ａに直交しているとともにツメ２３が設けられている第２面２１ｂを備えている。電流センサユニット１０は、第１面２１ａに接しているとともに窪み２２ａ、２２ｂに嵌合する突起１２ａ、１２ｂが設けられている当接面１１ａと、フック１３を備えている。フック１３は、第２面２１ｂに沿って延びているとともに第２面２１ｂの法線方向に弾性変形が可能である。フック１３は、ツメ２３に係合する。【選択図】図２
2019114716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサユニットを備えた電気機器であり、
前記電気機器は、
窪みが設けられている第１面と、
前記第１面に直交しているとともにツメが設けられている第２面と、
を備えており、
前記センサユニットは、
前記第１面に接しているとともに前記窪みに嵌合する突起が設けられている当接面と、
前記第２面に沿って延びているとともに前記第２面の法線方向に弾性変形が可能であり、前記ツメに係合しているフックと、
を備えている電気機器。
【請求項２】
前記当接面の両端に設けられている一対の前記突起と、
一対の前記突起の夫々に対応する位置に設けられている一対の前記窪みを有している、請求項１に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、センサユニットを備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、電流センサユニットを備えた電力変換装置が開示されている。特許文献２には、筐体の内部の上面に電気部品が取り付けられている燃料電池ユニットが開示されている。特許文献１には、電流センサユニットを、二重ボルトを用いて電力変換装置の中に固定する技術が開示されている。特許文献２では、筐体内部の上面に電気部品を固定するため、ケースを反転させた状態で電気部品を取り付ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６１１２２号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５２２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、二重ボルトを用いるため、センサユニットの組付作業が容易ではない。特に、特許文献２のように、ケースを反転させた状態でセンサユニットを取り付ける場合にはなおさらである。電気機器へのセンサユニットの固定構造には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、センサユニットを備えた電気機器を開示する。電気機器は、窪みが設けられている第１面と、第１面に直交しているとともにツメが設けられている第２面とを備えている。第１面と第２面は、電気機器の筐体の内面でもよいし、筐体内部に取り付けられている部品の側面であってもよい。センサユニットは、電気機器の第１面に接しているとともに窪みに嵌合する突起が設けられている当接面と、電気機器のツメに係合するフックを備えている。フックは、電気機器の第２面に沿って延びているとともに第２面の法線方向に弾性変形が可能である。突起が窪みに嵌合するようにセンサユニットを第１面に押し当てるとフックがツメに係合し、センサユニットが電気機器に係止される。上記の構造は、センサユニットを電気機器に簡単に取り付けることができ、取り付け作業性に優れている。
【０００６】
センサユニットは、当接面の両端に一対の突起が設けられているとよい。そして、電気機器の第１面には、一対の突起の夫々に対応する位置に窪みが設けられているとよい。一対の突起とそれらに対応する一対の窪みにより、センサユニットを正確に位置決めすることができる。
【０００７】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電流センサユニットを備えた燃料電池ユニットの断面図である。
【図２】パワーモジュールと電流センサユニットの斜視図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図である（電流センサユニット取り付け前）。
【図４】電流センサユニット取り付け途中の断面図である。
【図５】電流センサユニットが取り付けられたパワーモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の電気機器を説明する。実施例の電気機器は、自動車に搭載されている燃料電池ユニット２である。図１に、燃料電池ユニット２の断面図を示す。図１は、燃料電池ユニット２のケース３の図中手前側の側板をカットした断面を示している。燃料電池ユニット２のケース３は、上ケース３ａと下ケース３ｂに分割されている。下ケース３ｂには、燃料電池スタック５が収容されている。上ケース３ａには、複数のパワートランジスタを集積したパワーモジュール２０と、端子台６と、電流センサユニット１０が収容されている。パワーモジュール２０には、基板７が内蔵されている。図１はケース３の内部を模式的に示した図であり、各部品は簡略化して描いてある。また、図１では、いくつかの部品の図示を省略している。パワーモジュール２０と端子台６と電流センサユニット１０は、昇圧コンバータを構成する部品である。燃料電池ユニット２の昇圧コンバータは、燃料電池スタック５の出力電圧を昇圧するデバイスである。昇圧された電力は、不図示のインバータへ送られる。インバータは、昇圧された直流電力を、走行用のモータを駆動する交流に変換する。昇圧コンバータは、燃料電池スタック５の出力電圧を、モータの駆動電圧まで昇圧させる。
【００１０】
電流センサユニット１０は、昇圧された電力の電流を計測する電流センサを内蔵したデバイスである。電流センサユニット１０は、パワーモジュール２０に取り付けられている。図２に、パワーモジュール２０と電流センサユニット１０の斜視図を示す。図２は、垂直線ＣＬの右側と左側で座標軸の取り方を変えている。図２は、理解を助けるため、本来向い合わせのパワーモジュール２０と電流センサユニット１０を、両方の合わせ面が見えるように描いてある。垂直線ＣＬで折れ曲がる矢印線は、電流センサユニット１０の各部と、パワーモジュール２０の各部の対応関係を示している。
【００１１】
また、燃料電池ユニット２のケース３の内部では、パワーモジュール２０の本体２１の第２面２１ｂが下方を向く。しかし、燃料電池ユニット２の組み立て時には、上ケース３ａは上下が反転した状態で部品が組み付けられる。それゆえ、図２では、本来は下面に相当する第２面２１ｂが上を向く姿勢で描いてある。
【００１２】
電流センサユニット１０は樹脂製の本体１１が射出成形で作られており、その内部に電流センサが埋設されている。電流センサユニットのセンサ素子と電気的な構造は図示と説明を省略する。
【００１３】
パワーモジュール２０は、本体２１の内部に複数のパワートランジスタが組み込まれているデバイスである。本体２１の内部構造については図示と説明を省略する。パワーモジュール２０と電流センサユニット１０の電気的な接続関係も図示と説明を省略する。
【００１４】
パワーモジュール２０の本体２１は、電流センサユニット１０が取り付けられている第１面２１ａと、第１面２１ａと直交している第２面２１ｂを備えている。第１面２１ａと第２面２１ｂは、本体２１の内側が直角となるように交差している。第１面２１ａのＹ方向の両端付近に窪み２２ａ、２２ｂが設けられている。第１面２１ａのＹ方向の両端には、ボルト座２４ａ、２４ｂが設けられている。一方のボルト座２４ａにはボルト２９ａが固定されるネジ孔２５ａが設けられている。他方のボルト座２４ｂには、ボルト２９ｂが固定されるネジ孔２５ｂが設けられている。
【００１５】
本体２１の第２面２１ｂには、ツメ２３が設けられている。ツメ２３は、第１面２１ａに近い側から遠い側に向けて高さが高くなっており、その上面２３ａが傾斜している。ツメ２３の第１面２１ａから遠い側の端面２３ｂは、第２面２１ｂに対して直交している。
【００１６】
電流センサユニット１０は、パワーモジュール２０の本体２１の第１面２１ａに当接する当接面１１ａを備えている。当接面１１ａのＹ方向の両端付近に、Ｘ方向に突出する突起１２ａ、１２ｂが設けられている。突起１２ａは、パワーモジュール２０の窪み２２ａと嵌合し、突起１２ｂは、パワーモジュール２０の窪み２２ｂと嵌合する。電流センサユニット１０の当接面１１ａの両端には、Ｘ方向に突出する固定タブ１４ａ、１４ｂが設けられている。固定タブ１４ａには貫通孔１５ａが設けられており、固定タブ１４ｂには貫通孔１５ｂが設けられている。電流センサユニット１０の当接面１１ａの突起１２ａ、１２ｂがパワーモジュール２０の第１面２１ａの窪み２２ａ、２２ｂに嵌合すると、固定タブ１４ａはボルト座２４ａの上に位置し、固定タブ１４ａの貫通孔１５ａはボルト座２４ａのネジ孔２５ａと軸線が一致する。同様に、固定タブ１４ｂは、ボルト座２４ｂの上に位置し、固定タブ１４ｂの貫通孔１５ｂは、ボルト座２４ｂのネジ孔２５ｂと軸線が一致する。電流センサユニット１０の当接面１１ａをパワーモジュール２０の第１面２１ａに当接させた後、ボルト２９ａ、２９ｂによって電流センサユニット１０がパワーモジュール２０に固定される。
【００１７】
電流センサユニット１０の当接面１１ａからＸ方向にフック１３が延びている。フック１３は、パワーモジュール２０のツメ２３に対応する位置に設けられている。フック１３は、リング状をなしている。フック１３は、電流センサユニット１０の突起１２ａ、１２ｂがパワーモジュール２０の窪み２２ａ、２２ｂに嵌合するときにツメ２３と干渉する位置に設けられている。フック１３は本体１１とともに樹脂で作られており、図中のＺ方向、即ち、第２面２１ｂの法線方向に弾性変形が可能である。
【００１８】
図３−図５を参照して、フック１３とツメ２３の関係を説明する。図３に、図２のIII−III線に沿った断面図を示す。図３は、ツメ２３を横断するとともに、窪み２２ａを横断する断面である。図４は、電流センサユニット１０をパワーモジュール２０に近づける途中でフック１３とツメ２３が干渉している状態を示している。図５は、電流センサユニット１０の当接面１１ａがパワーモジュール２０の第１面２１ａに当接した状態を示している。図３−図５は、同じ断面を示している。図３にのみ、各部に符号を付し、図４、図５では、一部符号を省略した。
【００１９】
フック１３は、パワーモジュール２０の第２面２１ｂに沿って延びている。当接面１１ａをパワーモジュール２０の第１面２１ａに近づけていくと、フック１３は、ツメ２３の傾斜した上面２３ａに沿って弾性変形し、フック１３の先端１３ａが第２面２１ｂから離れる方向に湾曲する（図４）。このとき、電流センサユニット１０の突起１２ａは、パワーモジュール２０の窪み２２ａに嵌合し始めている。
【００２０】
当接面１１ａをパワーモジュール２０の第１面２１ａにさらに近づけると、フック１３の先端１３ａがツメ２３を乗り越え、フック１３の変形が元に戻る。ツメ２３がフック１３のリングに嵌り、フック１３にツメ２３が係止される（図５）。ツメ２３の後端面（端面２３ｂ）は第２面２１ｂに対して垂直であるため、フック１３が一旦ツメ２３を係止すると、電流センサユニット１０は簡単にはパワーモジュール２０から引き抜けなくなる。最後に、ボルト２９ａ、２９ｂで電流センサユニット１０をパワーモジュール２０に締結する。
【００２１】
燃料電池ユニット２の電流センサユニット１０とパワーモジュール２０に関する特徴と利点を述べる。パワーモジュール２０は、窪み２２ａ、２２ｂが設けられている第１面２１ａと、第１面２１ａに直交しているとともにツメ２３が設けられている第２面２１ｂを備えている。電流センサユニット１０は、第１面２１ａに接しているとともに窪み２２ａ、２２ｂに嵌合する突起１２ａ、１２ｂが設けられている当接面１１ａと、フック１３を備えている。フック１３は、第２面２１ｂに沿って延びているとともに第２面２１ｂの法線方向に弾性変形が可能である。フック１３は、ツメ２３に係合する。
【００２２】
突起１２ａ、１２ｂがパワーモジュール２０の窪み２２ａ、２２ｂに嵌合するように電流センサユニット１０をパワーモジュール２０に対して進めると、フック１３がツメ２３に係合し、電流センサユニット１０がパワーモジュール２０に対して固定される。ツメ２３はフック１３から容易には外れない。先に述べたように、パワーモジュール２０と電流センサユニット１０は、燃料電池ユニット２の上ケース３ａに組み付けられる。パワーモジュール２０と電流センサユニット１０は、上ケース３ａを反転させた状態で組み付けられる。電流センサユニット１０は、一方向にパワーモジュール２０に近づけるだけでパワーモジュール２０に係止される。電流センサユニット１０は、パワーモジュール２０への組付け性が良い。それゆえ、上ケース３ａを反転させた姿勢での電流センサユニット１０の取り付けも容易に行える。
【００２３】
電流センサユニットと１０は、本体１１の長手方向（Ｙ方向）の両側に突起１２ａ、１２ｂを備えており、パワーモジュール２０は、突起１２ａ、１２ｂの夫々に対応する窪み２２ａ、２２ｂを備えている。２個の突起１２ａ、１２ｂとそれらに対応する窪み２２ａ、２２ｂは、当接面１１ａと平行な面内（図中のＹＺ平面内）における電流センサユニット１０の位置を決める。フック１３とツメ２３は、当接面１１ａの法線方向（図中のＺ方向）における電流センサユニット１０の位置を決める。
【００２４】
ツメ２３は、第１面２１ａに近い側から遠い側に向けて高さが徐々に高くなっている上面２３ａを有している。また、ツメ２３の第１面２１ａから遠い側の端面２３ｂが第２面２１ｂと直交している。ツメ２３の上面２３ａが上記のように傾斜していることによって、電流センサユニット１０を第１面２１ａに近づけると、ツメ２３の上面２３ａに沿ってフック１３が湾曲する。フック１３がツメ２３を超えるとフック１３の変形が元に戻り、ツメ２３の後側の端面２３ｂにフック１３が係止される。一旦フック１３がツメ２３に係止されると、フック１３は外れ難くなる。
【００２５】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。本明細書が開示する技術は、燃料電池ユニット以外の電気機器に適用することも好適である。また、本明細書が開示する技術は、電流センサユニット以外のセンサユニットを備えた電気機器に適用することもできる。
【００２６】
電流センサユニット１０が取り付けられる第１面２１ａとこれに直交する第２面２１ｂは、実施例のように電気機器（燃料電池ユニット２）の筐体に収容されている部品（パワーモジュール２０）の２つの面であってもよいし、電気機器の筐体に設けられた２つの面であってもよい。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２８】
２：燃料電池ユニット
３：ケース
３ａ：上ケース
３ｂ：下ケース
５：燃料電池スタック
６：端子台
７：基板
１０：電流センサユニット
１１：本体
１１ａ：当接面
１２ａ、１２ｂ：突起
１３：フック
１３ａ：先端
１４ａ、１４ｂ：固定タブ
１５ａ、１５ｂ：貫通孔
２０：パワーモジュール
２１：本体
２１ａ：第１面
２１ｂ：第２面
２２ａ、２２ｂ：窪み
２３：ツメ
２３ａ：上面
２３ｂ：端面
２４ａ、２４ｂ：ボルト座
２５ａ、２５ｂ：ネジ孔
２９ａ、２９ｂ：ボルト
【図１】
2019114716.tif 000003
【図２】
2019114716.tif 000004
【図３】
2019114716.tif 000005
【図４】
2019114716.tif 000006
【図５】
2019114716.tif 000007