特開 2024-131036 発熱対応構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131036

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】発熱対応構造

(51)【国際特許分類】

   H02G 3/03 20060101AFI20240920BHJP

   H05K 7/00 20060101ALI20240920BHJP

   H01B 7/00 20060101ALI20240920BHJP

   H02G 3/22 20060101ALI20240920BHJP

   H02G 3/08 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H02G3/03

H05K7/00 L

H01B7/00 306

H02G3/22

H02G3/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041055

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 湧真

【テーマコード（参考）】

4E352

5G309

5G357

5G361

5G363

【Ｆターム（参考）】

4E352AA02

4E352BB02

4E352CC33

4E352GG09

4E352GG17

4E352GG30

5G309FA05

5G357AA07

5G361AA06

5G361AC03

5G361AC09

5G361AD01

5G363AA20

5G363BA01

5G363BA02

5G363CB01

5G363CB08

(57)【要約】

【課題】電気部品における金属酸化物による発熱現象への対応に有利な発熱対応構造を提供する。
【解決手段】本開示に係る発熱対応構造は、電気部品２を収容する箱体４を備えるものである。本開示に係る発熱対応構造は、箱体４に収容され、導体からなり、第一電線３によって電気部品２に接続されて第二電線６によって箱体４の孔４ａを通じて箱体４の外部に接続され、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材７、を備えることを特徴とするものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気部品を収容する箱体を備える発熱対応構造であって、
前記箱体に収容され、導体からなり、第一電線によって前記電気部品に接続されて第二電線によって前記箱体の孔を通じて前記箱体の外部に接続され、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材、
を備えることを特徴とする発熱対応構造。

【請求項2】

電気部品を収容し、当該電気部品に接続される電線が通る孔が形成された箱体を備える発熱対応構造であって、
前記孔に設けられ、前記孔における気密性を確保するためのブッシュを備え、
前記ブッシュは、導体からなる中継部材を有し、
前記中継部材は、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有し、第一電線によって前記電気部品に接続され、第二電線によって前記箱体の外部に接続されている発熱対応構造。

【請求項3】

前記中継部材のうち前記箱体の外部に出ている部分を覆う絶縁部材を備えたことを特徴とする請求項２に記載の発熱対応構造。

【請求項4】

前記ブッシュには、前記箱体の内側から外側へかけて貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発熱対応構造。

【請求項5】

前記第一電線および前記第二電線の前記中継部材への接続方向の断面における前記中継部材の断面積は、前記第一電線の導体部分の断面積および前記第二電線の導体部分の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発熱対応構造。

【請求項6】

前記第一電線および前記第二電線の前記中継部材への接続方向の断面における前記中継部材の断面形状は、中実形状であることを特徴とする請求項５に記載の発熱対応構造。

【請求項7】

前記第二電線は、前記中継部材に溶接で接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発熱対応構造。

【請求項8】

前記第一電線を複数備え、
前記中継部材は、前記第一電線と同数の導体を有し、
複数の前記第一電線のそれぞれは、コネクタを介して、前記中継部材が有する複数の導体のそれぞれに接続される請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発熱対応構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発熱対応構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気部品に用いられる金属製の端子等の接続部が不完全な接触状態になると、金属酸化物による発熱現象が発生し得る。このような発熱現象を要因とした発火による延焼を防ぐため、電気部品を箱体に収容することが一般的に行われている。このとき、箱体には、電気部品と外部とを接続する電線を通す孔が形成される。電気部品を収容する箱体の孔における気密性を確保するための技術として、特許文献１には、電線のシール構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－３５５８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気部品を収容する箱体の孔における気密性を確保しても、金属酸化物の発熱現象によって生じる高温の赤熱部は、電線を伝って箱体の外部へ拡大し得る。電気部品を収容する箱体の外部へ拡大した赤熱部は、外部延焼の要因となり得る。特許文献１等の従来技術では、金属酸化物による発熱現象への対応が不十分である。

【0005】

本開示は、上記のような課題を解決するためのものである。本開示の目的は、電気部品における金属酸化物による発熱現象への対応に有利な発熱対応構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る発熱対応構造は、電気部品を収容する箱体を備える発熱対応構造であって、前記箱体に収容され、導体からなり、第一電線によって前記電気部品に接続されて第二電線によって前記箱体の孔を通じて前記箱体の外部に接続され、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材、を備えることを特徴とする発熱対応構造である。
また、本開示に係る発熱対応構造は、電気部品を収容し、当該電気部品に接続される電線が通る孔が形成された箱体を備える発熱対応構造であって、前記孔に設けられ、前記孔における気密性を確保するためのブッシュを備え、前記ブッシュは、導体からなる中継部材を有し、前記中継部材は、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有し、第一電線によって前記電気部品に接続され、第二電線によって前記箱体の外部に接続されている発熱対応構造である。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電気部品における金属酸化物による発熱現象への対応に有利な発熱対応構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１の発熱対応構造を模式的に示す図である。

【図2】実施の形態２の発熱対応構造を模式的に示す図である。

【図3】実施の形態２の発熱対応構造の第１変形例を示す図である。

【図4】実施の形態２の発熱対応構造の第２変形例を示す図である。

【図5】実施の形態２の発熱対応構造の第３変形例を示す図である。

【図6】実施の形態２の発熱対応構造の第３変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。各図における同一の符号は、同一の部分または相当する部分を示す。本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。なお、本開示は、趣旨を逸脱しない範囲において、以下の各実施の形態によって開示される構成の種々の変形および組み合わせを含み得るものである。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の発熱対応構造を模式的に示す図である。本実施の形態に係る発熱対応構造は、電気部品２および当該電気部品２を収容する箱体４を備える電気モジュール１における発熱現象へ対応するためのものである。

【0011】

電気部品２は、例えば、基板および当該基板に実装される各種の部品である。電気部品２は、電線によって箱体４の外部に接続される。電気部品２に設けられた端子およびコネクタ等の電気部品接続部２ａにおいては、不完全な接触を要因として、金属酸化物による発熱現象が発生し得る。電気部品接続部２ａにおいて生じる金属酸化物としては、例えば、亜酸化銅が挙げられる。なお、本開示における金属酸化物は、亜酸化銅に限られず、例えば、鉄の酸化物等でもよい。電気部品接続部２ａが銅部品同士による接続部である場合には亜酸化銅が発生するが、例えば、鉄部品同士である場合、銅部品とアルミ部品とが接続している場合、銅部品と鉄部品とが接続している場合、鉄部品とアルミ部品とが接続している場合、等においては他の金属酸化物が発生し得る。

【0012】

箱体４は、電気部品２を覆う。箱体４は、電気部品２における発熱現象を要因とした発火が起きた場合に、外部への延焼を防止する。箱体４は、「エンクロージャー」または「筐体」等の別の名称によって称されることもある部材である。箱体４は、例えば、難燃性材料からなる。箱体４は、例えば、金属製の板材から形成される。箱体４を形成する金属は、例えば、融点が１０００℃以上のものである。融点が１０００℃以上の金属には、ＳＵＳ、鋼、銅等が該当する。なお、箱体４は、複数種類の金属材料を組み合わせることによって形成されていてもよい。また、箱体４は、難燃性樹脂から形成されてもよいし、樹脂と金属との複合材から形成されていてもよい。

【0013】

箱体４には、電気部品２を外部に接続する電線を通すための小さな孔４ａが形成される。孔４ａには、気密性を確保するためのブッシュ５が挿入されていてもよい。ブッシュ５は、例えば、絶縁性材料から形成される。

【0014】

本実施の形態に係る発熱対応構造は、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材７を備えることを特徴としている。中継部材７は、箱体４に収容される。中継部材７は、電気部品２を箱体４の外部に接続する電線の途中に設けられている。電気部品２は、中継部材７を介して、箱体４の外部に接続される。

【0015】

中継部材７は、導体からなる部材である。中継部材７は、例えば、絶縁性の部材によって、箱体４の内部に固定されている。中継部材７は、第一電線３によって電気部品２に接続される。また、中継部材７は、第二電線６によって、孔４ａを通じて箱体４の外部へ接続される。第一電線３および第二電線６は、例えば、線状の導体を絶縁性の被覆部材で覆った被覆電線である。第一電線３および第二電線６を構成する導体は、例えば、銅からなる。

【0016】

電気部品接続部２ａにおいて生じた金属酸化物による発熱現象が起きると、第一電線３の導体表面部分に、１０００℃を超える高温の赤熱部が現れることがある。電線に生じた高温の赤熱部は、当該電線を伝って拡大する。電線を伝って箱体４の外部まで拡大した高温の赤熱部は、箱体４の外部延焼の要因となり得る。

【0017】

本実施の形態においては、第一電線３と第二電線６との間に、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材７が介在する。これにより、金属酸化物による発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を、箱体４の内部において遅延あるいは停止させることができる。本実施の形態によれば、箱体４の外部へ赤熱部が拡大するリスクを抑えることが可能である。本実施の形態によれば、電気部品２における金属酸化物による発熱現象への対応に有利な発熱対応構造を提供することができる。

【0018】

中継部材７が有する赤熱部の拡大を抑制する機能は、各種の任意の手法によって実現することができる。一例として、第一電線３および第二電線６の中継部材７への接続方向の断面における中継部材７の断面積を、第一電線３の導体部分の断面積および第二電線６の導体部分の断面積よりも大きくしてもよい。被覆電線である第一電線３の導体部分の断面積および第二電線６の導体部分の断面積とは、それぞれ、被覆内部の電線部分の断面積の合計値を意味する。例えば、電線の断面が半径ｒの円形である場合、被覆内部の電線の本数をｎ本とすると、断面積の合計値は、ｎ（πｒ＾２）となる。導体からなる中継部材７の断面積は、例えば、（πｒ＾２）より大きく設定される。

【0019】

金属酸化物による発熱現象で生じる赤熱部の導体を伝っての拡大は、当該導体の断面積が大きくなった部分で遅延あるいは停止するという性質をもつ。第一電線３および第二電線６に比べて断面積の大きい中継部材７を設けることで、赤熱部の拡大を遅延あるいは停止させることができる。

【0020】

中継部材７が有する赤熱部の拡大を抑制する機能は、例えば、当該中継部材７を構成する導体を、第一電線３および第二電線６を構成する導体とは別の材質にすることでも実現できる。例えば、中継部材７を、銅以外の導体から構成してもよい。異種の導体同士を接続することによって、赤熱部の拡大を遅延あるいは停止させることができる。中継部材７の材質は、第一電線３および第二電線６を構成する導体の材質に応じて設定される。

【0021】

第二電線６は、箱体４の外部に通じる電線である。第二電線６と中継部材７との接続部において金属酸化物による発熱現象が生じた場合、高温赤熱部が第二電線６を伝って箱体４の外部まで拡大するリスクがある。そこで、第二電線６は、コネクタあるいはねじによる接続ではなく、金属酸化物の発生のリスクがより小さい溶接等によって中継部材７に接続されていることが望ましい。

【0022】

なお、第一電線３および第二電線６の中継部材７への接続方向の断面における中継部材７の断面形状は、中実形状であってもよいし中空形状であってもよい。中継部材７の断面形状を中実形状とした場合には、中継部材７を小型化しつつ、大きな断面積の確保ができる。

【0023】

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。以下では、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、重複する部分についての説明は省略する。

【0024】

図２は、実施の形態２の発熱対応構造を模式的に示す図である。本実施の形態に係る発熱対応構造は、実施の形態１と同様に、電気部品２および当該電気部品２を収容する箱体４を備える電気モジュール１における発熱現象へ対応するためのものである。本実施の形態において、箱体４の孔４ａには、ブッシュ５が挿入されている。

【0025】

本実施の形態においては、導体からなり、赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材７は、ブッシュ５と一体的になっている。本実施の形態において、ブッシュ５は、中継部材７を有している。なお、本実施の形態において、ブッシュ５は、絶縁性だけでなく、耐熱性を有していることが望ましい。

【0026】

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、電気部品２における金属酸化物による発熱現象への対応に有利な発熱対応構造を提供することができる。また、ブッシュ５と中継部材７とを一体的な１つの部材とすることで、部品点数を削減することができる。さらに、箱体４内部に中継部材７を設置する必要がないため、電気モジュール１を小型化することができる。

【0027】

一例として、第一電線３および第二電線６の中継部材７への接続方向の断面における中継部材７の断面積は、第一電線３の導体部分の断面積および第二電線６の導体部分の断面積よりも大きい。図示の例において、第一電線３および第二電線６の中継部材７への接続方向は、孔４ａの軸方向となっている。

【0028】

図３は、実施の形態２の発熱対応構造の第１変形例を示す図である。中継部材７は、例えば、箱体４内部の第一電線３に接続される内側接続部７ａと、箱体４外部の第二電線６に接続される外側接続部７ｂと、を有する。中継部材７のうち箱体４の外部に出ている部分、例えば、外側接続部７ｂは、絶縁性材料からなる絶縁部材５ａによって覆われていてもよい。絶縁部材５ａによって、導体である中継部材７の露出を防ぐことで、メンテナンス性の向上あるいは周辺部との接触による短絡の防止等の効果を得ることができる。

【0029】

図４は、実施の形態２の発熱対応構造の第２変形例を示す図である。この第２変形例では、複数の第一電線３が中継部材７に接続される。中継部材は、第一電線３と同数の導体を有する。中継部材７は、例えば、第一電線３と同数の内側接続部７ａを有する。また、複数の第二電線６が中継部材７に接続されていてもよい。中継部材７は、第二電線６と同数の外側接続部７ｂを有していてもよい。

【0030】

複数の第一電線３のそれぞれは、コネクタ８を介して、中継部材７が有する複数の導体のそれぞれに接続される。コネクタ８は、第一電線３の本数と同じまたはそれ以上の数の端子を有している。複数の第一電線３は、コネクタ８を介して内側接続部７ａに一括で接続できるように構成されている。この第２変形例であれば、電気部品２に接続された複数本の第一電線３をまとめて箱体４外部へ繋ぐことが可能である。例えば、電気部品２から電圧の異なる複数の第一電線３を箱体４の外部に接続する場合においても、金属酸化物による発熱現象への対応が可能である。

【0031】

図５および図６は、実施の形態２の発熱対応構造の第３変形例を示す図である。この第３変形例において、ブッシュ５には、箱体４の内側から外側へかけて貫通する貫通孔５ｂが形成されている。電気部品２には、例えば、第一電線３よりも使用電流が小さい小電流電線９が接続される。小電流電線９は、貫通孔５ｂを通り、中継部材７を経由せずに箱体４の外部に取り出される。

【0032】

金属酸化物による発熱現象は、導体の径および材質などの条件によって決まる特定の電流値を下回ると発生しない。この電流値の閾値は、実験などによって検証することができる。金属酸化物による発熱現象が発生しない程度の小さな電流で使用される電線は、中継部材７を経由する必要はない。この第３変形例であれば、例えば、信号線などの小電流の電線は貫通孔５ｂを通して箱体４の外部へ取り出すことができる。本変形例であれば、組立時の作業性を向上させることができる。

【0033】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0034】

（付記１）
電気部品を収容する箱体を備える発熱対応構造であって、
前記箱体に収容され、導体からなり、第一電線によって前記電気部品に接続されて第二電線によって前記箱体の孔を通じて前記箱体の外部に接続され、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有する中継部材、
を備えることを特徴とする発熱対応構造。
（付記２）
電気部品を収容し、当該電気部品に接続される電線が通る孔が形成された箱体を備える発熱対応構造であって、
前記孔に設けられ、前記孔における気密性を確保するためのブッシュを備え、
前記ブッシュは、導体からなる中継部材を有し、
前記中継部材は、金属酸化物の発熱現象によって生じる赤熱部の拡大を抑制する機能を有し、第一電線によって前記電気部品に接続され、第二電線によって前記箱体の外部に接続されている発熱対応構造。
（付記３）
前記中継部材のうち前記箱体の外部に出ている部分を覆う絶縁部材を備えたことを特徴とする付記２に記載の発熱対応構造。
（付記４）
前記ブッシュには、前記箱体の内側から外側へかけて貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする付記２または付記３に記載の発熱対応構造。
（付記５）
前記第一電線および前記第二電線の前記中継部材への接続方向の断面における前記中継部材の断面積は、前記第一電線の導体部分の断面積および前記第二電線の導体部分の断面積よりも大きいことを特徴とする付記１から付記４の何れか１項に記載の発熱対応構造。
（付記６）
前記第一電線および前記第二電線の前記中継部材への接続方向の断面における前記中継部材の断面形状は、中実形状であることを特徴とする付記５に記載の発熱対応構造。
（付記７）
前記第二電線は、前記中継部材に溶接で接続されていることを特徴とする付記１から付記６の何れか１項に記載の発熱対応構造。
（付記８）
前記第一電線を複数備え、
前記中継部材は、前記第一電線と同数の導体を有し、
複数の前記第一電線のそれぞれは、コネクタを介して、前記中継部材が有する複数の導体のそれぞれに接続される付記１から付記７の何れか１項に記載の発熱対応構造。

【符号の説明】

【0035】

１ 電気モジュール、 ２ 電気部品、 ２ａ 電気部品接続部、 ３ 第一電線、 ４ 箱体、 ４ａ 孔、 ５ ブッシュ、 ５ａ 絶縁部材、 ５ｂ 貫通孔、 ６ 第二電線、 ７ 中継部材、 ７ａ 内側接続部、 ７ｂ 外側接続部、 ８ コネクタ、 ９ 小電流電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】