(57)【要約】【課題】放熱性能を向上させる。【解決手段】コイル２４，２５が実装された回路部２０Ａに重なるヒートシンク３０であって、複数の放熱フィン４６と、複数の放熱フィン４６間に送風する冷却ファン６０が取り付けられる取付部５１と、を備え、放熱フィンは、取付部５１側から連続的に延びる凸形状であり、複数の放熱フィン４６間には、放熱フィン４６とは不連続に突出する凸部４８が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品が実装された回路部に重なるヒートシンクであって、
複数の放熱フィンと、前記複数の放熱フィン間に送風する冷却ファンが取り付けられる取付部と、を備え、
前記放熱フィンは、前記取付部側から連続的に延びる凸形状であり、
前記複数の放熱フィン間には、前記放熱フィンとは不連続に突出する凸部が設けられている、ヒートシンク。
【請求項２】
前記複数の放熱フィンは底面部から突出しており、
前記底面部に対して前記放熱フィン側とは反対側の面には、前記回路部をネジ留めするためのネジ孔が形成され、
前記凸部は、前記底面部に対して前記放熱フィン側の面における前記ネジ孔の周りに設けられている請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記複数の放熱フィンは底面部から突出しており、前記底面部には、貫通孔が貫通している請求項１又は請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記底面部に対して前記放熱フィン側とは反対側の面には、前記発熱部品が前記貫通孔に重なるように装着される部品装着部が設けられている請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記放熱フィンはスリットによって分断されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記放熱フィンは、１つの前記冷却ファンが取り付けられる前記取付部側から放射状に延びている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヒートシンクと、
前記冷却ファンと、
前記ヒートシンクに重ねられる前記回路部と、
前記回路部を覆うカバーと、を備える電気接続箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、回路の発熱を放熱する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路の発熱をヒートシンクによって放熱する技術が知られている。特許文献１のヒートシンクは、大規模集積回路が重ねられるとともに、大規模集積回路とは反対側の上面に複数のフィンが並んで起立している。複数のフィンの上には、モータ一体側ファンが結合されており、ファンの駆動により、ヒートシンクの上面に吹き付けられた風は、複数のフィンの間を通って左右に放出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８８３２５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、特許文献１では、フィンの間に空気の流れの障害物がないため、ファンの駆動により、複数のフィンの間を通る冷却風が層流となり、ヒートシンクの熱が空気に十分に伝達されず、放熱性能が低下することが懸念される。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放熱性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、発熱部品が実装された回路部に重なるヒートシンクであって、複数の放熱フィンと、前記複数の放熱フィン間に送風する冷却ファンが取り付けられる取付部と、を備え、前記放熱フィンは、前記取付部側から連続的に延びる凸形状であり、前記複数の放熱フィン間には、前記放熱フィンとは不連続に突出する凸部が設けられている。
【０００７】
本構成によれば、冷却ファンから送風される気体の流れを凸部によって乱流に変化させることができるため、この不規則な流れの気体に放熱フィンの熱が伝達されやすくなる。これにより、回路部の発熱を気体に伝達して外部に放出することができるため、放熱性能を向上させることができる。
【０００８】
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記複数の放熱フィンは底面部から突出しており、前記底面部に対して前記放熱フィン側とは反対側の面には、前記回路部をネジ留めするためのネジ孔が形成され、前記凸部は、前記底面部に対して前記放熱フィン側の面における前記ネジ孔の周りに設けられている。
このようにすれば、回路部をネジ留めするための構成を利用して、気体の流れを乱流に変化させることができる。
【０００９】
前記複数の放熱フィンは底面部から突出しており、前記底面部には、貫通孔が貫通している。
このようにすれば、簡素な構成で、気体の流れを乱流に変化させることができる。
【００１０】
前記底面部に対して前記放熱フィン側とは反対側の面には、前記発熱部品が前記貫通孔に重なるように装着される部品装着部が設けられている。
このようにすれば、乱流により放熱性能を向上させるだけでなく発熱部品に直接気体を当てて放熱することもできる。
【００１１】
前記放熱フィンはスリットによって分断されている。
このようにすれば、スリットにより、気体の流れを乱流に変化させることができる。
【００１２】
前記放熱フィンは、１つの前記冷却ファンが取り付けられる前記取付部側から放射状に延びている。
このようにすれば、放熱フィンで１つの冷却ファンを用いて効率的に放熱することができる。
【００１３】
前記ヒートシンクと、前記冷却ファンと、前記ヒートシンクに重ねられる前記回路部と、前記回路部を覆うカバーと、を備える電気接続箱とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、放熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の電気接続箱を示す斜視図
【図２】回路構成体を示す平面図
【図３】回路構成体を底面側から示す斜視図
【図４】回路構成体を示す底面図
【図５】層流が乱流に変わる様子を説明する図
【図６】ヒートシンクを部品装着部から示す斜視図
【図７】ヒートシンクを示す平面図
【図８】ヒートシンクを底面側から示す斜視図
【図９】ヒートシンクを示す底面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態を図１ないし図９を参照しつつ説明する。
電気接続箱１０は、例えば車両のバッテリや発電機等の電源と、ランプ、ワイパー等の車載電装品やモータ等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、Ｘ方向を左方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。
【００１７】
（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図１に示すように、回路構成体２０と、回路構成体２０を覆うカバー１１とを備えている。カバー１１は、下方が開口した箱形であって、例えばアルミニウム等の金属や合成樹脂等で形成することができる。
【００１８】
（回路構成体２０）
回路構成体２０は、図２，図３に示すように、回路部２０Ａと、回路部２０Ａの発熱を放熱するヒートシンク３０と、ヒートシンク３０に空気（気体）を送風する冷却ファン６０と、を備えている。冷却ファン６０は、ヒートシンク３０の放熱フィン４６側の底面部３１に接着やネジ留め等の固定手段により固定されており、いわゆる遠心ファンであって、風の取り入れ口と吐き出し口が垂直に配置されることにより、冷却ファン６０の半径方向に風が流れる。遠心ファンは、一般に軸流ファンよりも風量は少ないが風圧は高くできる。冷却ファン６０の上下方向の厚みは、放熱フィン４６の上下方向の突出寸法よりもやや小さいものが用いられている。なお、冷却ファン６０の駆動電力は、回路部２０Ａと接続して回路部２０Ａ側から供給するようにしてもよいが、外部から直接供給するようにしてもよい。
【００１９】
回路部２０Ａは、図２に示すように、回路基板２１と、複数のコイル２４，２５とを備えている。回路基板２１は、長方形状であって、ヒートシンク３０の上に、絶縁性の接着剤等からなる絶縁層を介して重ねられており、絶縁基板とバスバーとを接着剤を用いて貼り合わせて構成されている。絶縁基板は、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔からなる導電路がプリント配線技術により形成されている。バスバーは、同一平面上に間隔を空けて複数配置され、銅や銅合金等の金属板材を導電路に応じた形状に打ち抜いて形成されている。
【００２０】
回路基板２１には、電子部品２２が実装されている。電子部品２２は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の発熱する部品であって、電子部品２２のリード端子が絶縁基板の導電路及びバスバーに半田付けされている。回路基板２１は、周縁部に貫通形成された複数の通し孔２３に図示しないネジを通してヒートシンク３０のネジ孔３９にネジ留めして固定する。
【００２１】
コイル２４，２５は、例えば、チョークコイルやトランス等の通電電流に応じて発熱する発熱部品であって、回路基板２１の左右の両側に配されており、共に巻き線２６と磁性体コア２７とを有する。巻き線２６は、扁平な長方形状の断面形状を有する平角銅線をいわゆるエッジワイズ巻きしたものである。巻き線２６の端部は、通し穴が貫通しており、回路基板２１のバスバー等に連なる導電路にネジ留めして接続される。巻き線２６は、絶縁性の合成樹脂製のケース２４Ａ，２５Ａに保持されている。磁性体コア２７は、上下に分割されており、巻き線２６の内側に挿通される柱部とこの柱部の上下に連なって巻き線２６の外側を通るＵ字状の連結部とを備える。磁性体コア２７の上面の中心部には、円柱部を貫通するように図示しないネジを挿通してネジ留め可能な挿通孔２９が設けられている。
【００２２】
回路基板２１及びコイル２４，２５は、外部と接続可能な端子部２８Ａ，２８Ｂに電気的に接続されている。回路部２０Ａは、外部と接続可能な入出力信号部１９（図１参照）にも電気的に接続されている。
【００２３】
（ヒートシンク３０）
ヒートシンク３０は、例えば、アルミダイカストで成形されるアルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属類製であって、図８に示すように、板状の底面部３１と、底面部３１から板状に突出する放熱フィン４６とを有する。
【００２４】
底面部３１の上面側には、図７に示すように、左右方向に全幅に亘って延びる仕切り壁３２が起立している。仕切り壁３２で仕切られた前方（一方）側は、回路部２０Ａにおける回路基板２１及びコイル２４，２５が配される発熱領域３３とされ、仕切り壁３２で仕切られた後方（他方）側は、仕切り壁３２と対向する対向壁３５が設けられており、仕切り壁３２と対向壁３５との間は、発熱する電子部品２２が配されない非発熱領域３４とされている。非発熱領域３４は、冷却ファン６０の上方に位置している左端部の面積が矩形状に大きくされている。
【００２５】
発熱領域３３は、図６に示すように、回路基板２１，コイル２４，２５が装着される部品装着部３６〜３８を備えている。部品装着部３６〜３８は、回路基板２１やコイル２４，２５の大きさに応じて凹んでおり、回路基板２１，コイル２４，２５をネジ留めして固定するためのネジ孔３９が形成されている。ネジ孔３９は、所定の深さで形成されている。部品装着部３７，３８の近傍には、巻き線２６をネジ留めするためのボス部４０が形成されている。ボス部４０は、円柱状であって、ネジ孔４０Ａが上面の中心部に所定の深さで形成されている。
【００２６】
部品装着部３６にはバスバーの形状に応じた凹部３６Ａが形成されている。部品装着部３７，３８には、底面部３１を貫通する貫通孔４２が複数形成されている。複数の貫通孔４２は、発熱部品としての巻き線２６の形状に沿って巻き線２６に重なるように四角形状や三角形状に形成されているとともに、隣り合う貫通孔４２の間は、連結部４３で連結されている。
【００２７】
底面部３１の下面（裏面）には、図８，図９に示すように、底面部３１から突出する放熱フィン４６が放射状に延びている。非発熱領域３４の裏側に位置する放熱フィン４６が形成されていない１つの角部は、冷却ファン６０が取り付けられる取付部５１とされている。
【００２８】
放熱フィン４６は、底面部３１に対して凸形状であって、取付部５１側から連続的な帯状で放射状（複数の放熱フィン４６間の間隔が取付部５１から離れた位置ほど広がる形状）に延びており、取付部５１に隣接する位置を始端４７Ａとするものと、取付部５１に隣接する位置から離間した位置を始端４７Ｂとするものがある。放熱フィン４６は、隣り合う放熱フィン４６との間隔の大きさにより風量が調節される。
【００２９】
底面部３１の下面（裏面）には、複数の円柱状の凸部４８が突出している。凸部４８は、底面部３１上で放熱フィン４６とは異なる位置に異なる形状で突出（放熱フィン４６とは不連続に突出）しており、その軸方向が上下方向とされており、上下方向の突出寸法は、上面側のネジ孔３９，４０Ａの深さに応じた寸法であって、放熱フィン４６の上下方向の突出寸法より小さくされている。
【００３０】
凸部４８に交差する方向に延びる放熱フィン４６は、凸部４８の近傍でスリット４９によって分断されている。スリット４９は、放熱フィン４６を底面部３１の面に対して垂直な方向に切り欠いている。
【００３１】
図４に示すように、冷却ファン６０から送風された空気は、当初は規則的な方向に流れる層流Ｆ１であるが、凸部４８，貫通孔４２，スリット４９により、不規則な乱流Ｆ２に変化して、この乱流Ｆ２が生じた部分の底面部３１からの熱伝達が良くなり、放熱性が向上する。より詳しくは、図５に示すように、層流Ｆ１は、例えば凸部４８の近傍に至ると、不規則な乱流に変化することで、底面部３１や凸部４８からの熱伝達が良くなり、放熱性が向上する。
【００３２】
上記実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、凸部４８，貫通孔４２及びスリット４９により、隣り合う放熱フィン４６間の通風路において空気（気体）の規則的な方向の流れが乱流に変化するため、この乱流となった空気に回路部２０Ａの発熱が伝達されやすくなる。これにより、回路部２０Ａの発熱を空気に伝達して外部に放出することができるため、放熱性能を向上させることができる。
例えば、車両内の限られたスペースに電気接続箱（のヒートシンク）を装着する場合には、冷却ファンを含めた全体の高さ寸法が小さくなることが好ましい。ここで、例えば、ヒートシンクの上に、下方に送風する冷却ファンを取付け、冷却ファンの駆動により、ヒートシンクの上面に吹き付けた風を複数の放熱フィン４６の間を通って側方に放出する構成とすると、ヒートシンクの高さに冷却ファンの高さを加えた高さ寸法が必要となり、構成が大きくなるという問題がある。一方、本実施形態では、放熱フィン４６の側方に冷却ファン６０を配置し、側方から放熱フィン４６間に送風するため、高さ方向の寸法を小さくすることができ、小型化することができる。
【００３３】
また、底面部３１に対して放熱フィン４６側とは反対側の面には、回路部２０Ａをネジ留めするためのネジ孔３９が形成され、凸部４８は、底面部３１に対して放熱フィン４６側の面におけるネジ孔３９の周りに設けられている。
このようにすれば、回路部２０Ａをネジ留めするための構成を利用して、空気の流れを乱流に変化させることができる。
【００３４】
また、底面部３１に対して放熱フィン４６側とは反対側の面には、回路部２０Ａにおける発熱部品（コイル２４，２５）が貫通孔４２に重なるように装着される部品装着部３７，３８が設けられている。
このようにすれば、コイル２４，２５に直接気体を当てて放熱することができる。
【００３５】
また、放熱フィン４６は、１つの冷却ファン６０が取り付けられる取付部５１側から放射状に延びている。
このようにすれば、１つの冷却ファン６０を用いて効率的に放熱することができる。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）部品装着部３７，３８の貫通孔４２は、複数としたが、１つであってもよい。
【００３７】
（２）冷却ファン６０は、１つとしたが、２つ以上であってもよい。また、冷却ファン６０（を取付ける取付部５１）の位置も変更することができる。放熱フィン４６についても、１つの冷却ファン６０から放射状に延びる形状としたが、冷却ファン６０の個数や位置に応じて、変更することができる。例えば、冷却ファン６０を複数設ける場合には、複数の冷却ファン６０（を取付ける複数の取付部）のそれぞれの位置から放熱フィンが延びるようにしてもよい。また、放熱フィンは放射状に延びるものに限られず、例えば、直線状に延びるものとしてもよい。
【００３８】
（３）上記実施形態では、凸部４８，貫通孔４２及びスリット４９を設けたが、１又は複数の凸部４８のみにより、気体を乱流に変化させるようにしてもよい。また、貫通孔４２及びスリット４９の一方を設けてもよい。
【００３９】
（４）凸部４８は、例えば車両に固定可能な固定部材としてのブラケットが取付け可能な形状としてもよい。このブラケットは、凸部４８と別体に限られず、凸部４８と一体に形成してもよい。
【００４０】
（５）回路部２０Ａにヒートシンク３０が接着剤を介して重なってもよいが、回路部２０Ａにヒートシンク３０が接着剤を介さずに重なっていてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０：  電気接続箱
１１：  カバー
２０：  回路構成体
２０Ａ：  回路部
２１：  回路基板
２２：  電子部品
２４，２５：  コイル（発熱部品）
３０：  ヒートシンク
３１：  底面部
３２：  仕切り壁
３６〜３８：  部品装着部
３９：  ネジ孔
４０：  ボス部
４２：  貫通孔
４６：  放熱フィン
４８：  凸部
４９：  スリット
５１：  取付部
６０：  冷却ファン
【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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