(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】電気機器の樹脂カバー取付構造
(51)【国際特許分類】
H05K 5/03 20060101AFI20241112BHJP
F16J 15/10 20060101ALI20241112BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
H05K5/03 H
F16J15/10 C
F16J15/10 T
H05K7/20 B
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2021202309
(22)【出願日】2021-12-14
(65)【公開番号】P2023087823
(43)【公開日】2023-06-26
【審査請求日】2024-02-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】吉田 隆一
【審査官】吉川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１７８５０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２２２８４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２１６１７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－００８２１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１４５３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０４１９３６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０９－０４５８５１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ ５／０３
Ｆ１６Ｊ １５／１０
Ｈ０５Ｋ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気機器の発熱部品を収容し、前記発熱部品を冷却するヒートシンクと複数のネジで締結される樹脂カバーの取付構造であって、前記発熱部品を覆うカバー天井部と、該カバー天井部の外周縁に形成された断面Ｌ字状の取付部とを備え、
前記取付部は、前記ネジの軸部が挿通される長孔状の取付孔が形成されたフランジ部を備え、
前記フランジ部と前記ヒートシンクとの間がパッキンによりシールされ、
前記フランジ部は、内周側の肉厚が薄く外周側の肉厚が厚くなるテーパ状に形成されている
ことを特徴とする電気機器の樹脂カバー取付構造。
【請求項2】
前記フランジ部の上面は、内周側から外周側に向かって上り勾配の傾斜面に形成され、前記取付孔は、前記上面の勾配角度に応じた傾斜角度が施されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器の樹脂カバー取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気機器の発熱部品を収容する樹脂カバーの取付構造に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばインバータやスイッチング電源等の電気製品（電気機器）では、電気部品が樹脂カバーに収容され、さらに図１に示すように、スイッチング素子等の電気部品（発熱部品）１を樹脂カバー２とネジ３とで接続したアルミヒートシンク４に接合させて冷却する構造が用いられている。
【0003】
このとき樹脂カバー２の外周縁にはＬ字状に折曲形成された取付部２ａが形成されている。この取付部２ａのフランジ部２ｂには、ネジ３の軸部が挿通される図示省略の取付孔が形成されている。この取付孔を通じて前記軸部が前記ヒートシンク４のネジ孔に締結されている。
【0004】
ところが、フランジ部２ｂは周囲の温度変化に応じた熱膨張などにより圧縮・収縮するため、前記取付孔の周辺で割れや変形が生じるおそれがある。この点を防止する技術として、特許文献１の取付構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】実開平０２－９３１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の取付構造は、前記取付孔を熱変形（膨張・収縮）し易い方向にスライド可能な長孔に形成することにより、樹脂部品（フランジ部２ｂに相当）の熱変形を長孔で吸収している。
【0007】
しかしながら、フランジ部２ｂの肉厚が大きい場合には、図１中の矢印Ｐに示す平面方向だけでなく、矢印Ｑ方向に示す肉厚方向への伸縮（圧縮・収縮など）が発生する。また、図１中のフランジ部２ｂは、リング状のパッキン５にシールされた防水構造が施されている。
【0008】
この防水構造では、フランジ部２ｂの固定の際にパッキン５を一定の圧力で締め付ける必要があるため、温度変化などによる肉厚方向の伸縮が問題となる。すなわち、低温時には伸縮したフランジ部２ｂによってパッキン５の抑え力が低下する一方、高温時にはネジ３が膨張したフランジ部２ｂに食い込んで変形するおそれがあった。
【0009】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、使用温度環境が広い電気機器の樹脂カバーの取付構造において、温度変化による樹脂カバーの肉厚方向の伸縮による影響を抑制することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
（１）本発明は、電気機器の発熱部品を収容し、前記発熱部品を冷却するヒートシンクと複数のネジで締結される樹脂カバーの取付構造であって、
前記発熱部品を覆うカバー天井部と、該カバー天井部の外周縁に形成された断面Ｌ字状の取付部とを備え、
前記取付部は、前記ネジの軸部が挿通される長孔状の取付孔が形成されたフランジ部を備え、
前記フランジ部と前記ヒートシンクとの間がパッキンによりシールされ、
前記フランジ部は、内周側の肉厚が薄く外周側の肉厚が厚くなるテーパ状に形成されていることを特徴としている。
前記発熱部品を覆うカバー天井部と、該カバー天井部の外周縁に形成された断面Ｌ字状の取付部とを備え、
前記取付部は、前記ネジの軸部が挿通される長孔状の取付孔が形成されたフランジ部を備え、
前記フランジ部と前記ヒートシンクとの間がパッキンによりシールされ、
前記フランジ部は、内周側の肉厚が薄く外周側の肉厚が厚くなるテーパ状に形成されていることを特徴としている。
【0011】
（２）本発明の一態様は、前記フランジ部の上面を内周側から外周側に向かって上り勾配の傾斜面に形成し、前記取付孔を前記上面の勾配角度に応じた傾斜角度を施したことを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、使用温度環境が広い電気機器の樹脂カバーの取付構造において、温度変化による樹脂カバーの肉厚方向の伸縮による影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
【0015】
図２中の１０は、本実施形態に係る樹脂カバーを示している。この樹脂カバー１０は、従来の樹脂カバー２と同様にインバータやスイッチング電源等の電気部品（発熱部品）１を収容している。ここでは発熱部品１を樹脂カバー２内にてアルミヒートシンク４に接合させて冷却する構成を採用している。
【0016】
具体的には樹脂カバー１０は、図２および図３に示すように、前記発熱部品１を覆うカバー天井部１２ａと、カバー天井部１２ａの外周縁に断面Ｌ字状に折曲形成された取付部１２ｂとを有している。この取付部１２ｂは、前記外周縁に立設された脚部１２ｃと、該脚部１２ｃの先端から外周方向に延設されたフランジ部１２ｄとを備えている。そして、カバー天井部１２ａと取付部１２ｂによって形成された樹脂カバー１０の内部空間に、発熱部品１が収容される。
【0017】
フランジ部１２ｄには、前記ヒートシンク４にネジ止めするための複数の取付孔が所定間隔をおいて形成されている（図２参照）。また、図３に示すように、フランジ部１２ｄの下面（前記ヒートシンク４との対向面）には凹溝１３が周設されているとともに、凹溝１３内にはリング状に形成された防水用のパッキン５が装着されている。
【0018】
この装着状態のまま取付孔１２ｅに挿通されたネジ３の軸部を前記ヒートシンク４のネジ孔（図示省略）に締結することにより、フランジ部１２ｄが前記ヒートシンク４に固定される。ここではフランジ部１２ｄによりパッキン５を一定圧力で押圧することで両者４，１２ｄ間をシールする防水構造となっている。
【0019】
取付孔１２ｅは、特許文献１と同様に楕円形状の長孔に形成され、熱変形のし易い方向、即ち図２中のカバー天井部１２ａの中心から放射状の平面方向に沿って長軸を配置した構造が採用され、前記熱変形のし易い平面方向にスライド可能となっている。
【0020】
また、フランジ部１２ｄは、内周側（Ｐ１側）の肉厚が薄く外周側（Ｐ２側）の肉厚が厚くなるテーパ構造に形成されている。したがって、フランジ部１２ｄの上面１２ｆは、内周側から外周側に向かって上り勾配の傾斜面（テーパ面）に形成されている。
【0021】
ただし、図２中では、前記テーパ構造を分かり易くするため、前記勾配の角度を大きく表現しているが、実際には樹脂の線膨張係数と使用温度範囲並びに樹脂カバー１０のサイズ・取付孔１２ｅ部分（周囲）の肉厚に応じた熱変形（圧縮・伸縮）の程度などによって前記テーパ構造の形状を定める。
【0022】
例えば樹脂の線膨張係数は「９×１０-5／℃」とし、使用温度範囲「－４０℃～８０℃」、樹脂カバー１０の取付孔１２ｅ間の最長距離「３００ｍｍ」、取付孔１２ｅ部分の肉厚「６ｍｍ」とした場合は、以下のようにする。
【0023】
・温度変化範囲：８０℃－（－４０℃）＝１２０℃
・平面方向（図３中の矢印Ｐ方向）の圧縮・伸縮の寸法：９×１０-5×１２０℃×３００ｍｍ＝３．２４ｍｍ
・肉厚方向（同矢印Ｑ方向）の圧縮・伸縮の寸法：９×１０-5×１２０℃×６ｍｍ＝０．０６４８ｍｍ
・長孔（取付孔１２ｅ）の長軸方向の長さ：標準孔サイズ＋（３．２４／２）以上
・長孔（取付孔１２ｅ）の最も外周側（Ｐ２側）部分の肉厚－長孔の最も内周側（Ｐ１側）部分の肉厚＝０．０６４８ｍｍ以上
このときネジ３の締結による頭部の締付係合を容易にするため、前記ネジ孔にはフランジ部１２ｄのテーパ面１２ｆと同じ傾斜角度が施されている。この樹脂カバー１０の取付構造によれば、以下の効果を得ることができる。
・平面方向（図３中の矢印Ｐ方向）の圧縮・伸縮の寸法：９×１０-5×１２０℃×３００ｍｍ＝３．２４ｍｍ
・肉厚方向（同矢印Ｑ方向）の圧縮・伸縮の寸法：９×１０-5×１２０℃×６ｍｍ＝０．０６４８ｍｍ
・長孔（取付孔１２ｅ）の長軸方向の長さ：標準孔サイズ＋（３．２４／２）以上
・長孔（取付孔１２ｅ）の最も外周側（Ｐ２側）部分の肉厚－長孔の最も内周側（Ｐ１側）部分の肉厚＝０．０６４８ｍｍ以上
このときネジ３の締結による頭部の締付係合を容易にするため、前記ネジ孔にはフランジ部１２ｄのテーパ面１２ｆと同じ傾斜角度が施されている。この樹脂カバー１０の取付構造によれば、以下の効果を得ることができる。
【0024】
（１）すなわち、発熱部品１の熱などにより周囲の温度が上昇・下降した場合、フランジ部１２ｄが矢印Ｐに示す平面方向に熱変形しようとする。このときフランジ部１２ｄの取付孔１２ｅは、特許文献１と同様に平面方向にスライド可能な長孔に形成されているため、同方向の熱変形を吸収することができる。
【0025】
（２）また、フランジ部１２ｄの肉厚が大きいと、併せて矢印Ｑに示す肉厚方向への熱変形も発生する。例えばフランジ部１２ｄが高温となって膨張した際には、取付孔１２ｅ中のネジ３の固定部分が内側（Ｐ１側）に寄る。
【0026】
このときフランジ部１２ｄの内周側の肉厚は外周側に比べて線膨張係数に応じて予め薄肉状となっているため、膨張分と相殺して肉厚の変化が生じない。そのため、ネジ３によるフランジ部１２ｄを抑える力は変化しなく、パッキン５の圧縮力は一定をキープする。
【0027】
一方、フランジ部１２ｄが低温となって収縮した際には、取付孔１２ｅ中のネジ３の固定部分が外側（Ｐ２側）に寄る。このときフランジ部１２ｄの外周側の肉厚は、内周側と比べて線膨張係数に応じて予め厚くなっているため、収縮分と相殺して肉厚が変化しない。そのため、ネジ３によるフランジ部１２ｄを抑える力は変化しなく、パッキン５の圧縮力は一定をキープする。
【0028】
このように樹脂カバー１０の構造によれば、電気機器の想定された温度変化範囲（常用温度）において、フランジ部１２ｄのネジ固定部分について肉厚が変化しないため、パッキン５を抑える力が変化しなく、どの温度でも一定の防水効果を維持することが可能となる。
【0029】
また、フランジ部１２ｄにネジ３の頭部が食い込むなどの変形が発生するおそれも回避することができる。その結果、温度変化に応じた樹脂カバー１０の平面方向の伸縮によるネジ固定部分への影響のみならず、肉厚方向の伸縮による影響も防止することが可能となる。
【0030】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。
【符号の説明】
【0031】
１…電気部品（発熱部品）
３…ネジ
４…アルミヒートシンク
５…パッキン
１０…樹脂カバー
１２ａ…カバー天井部
１２ｂ…取付部
１２ｃ…脚部
１２ｄ…フランジ部
１２ｅ…取付孔
１２ｆ…フランジ部の上面
１３…凹溝
３…ネジ
４…アルミヒートシンク
５…パッキン
１０…樹脂カバー
１２ａ…カバー天井部
１２ｂ…取付部
１２ｃ…脚部
１２ｄ…フランジ部
１２ｅ…取付孔
１２ｆ…フランジ部の上面
１３…凹溝
【図1】
【図2】
【図3】