JP4882479B2 - Power supply device and electric appliance having the same - Google Patents
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Description
本発明は、プリント基板を収納したケース内に充填剤が充填されている電源装置およびそれを備えた電気器具に関するものである。 The present invention relates to a power supply device in which a case in which a printed circuit board is stored is filled with a filler, and an electric appliance having the power supply device.
従来から、電気器具の電源装置1として、図10に示すように、プリント基板5を収納したケース7内に、プリント基板5を覆う形でエポキシ樹脂やウレタン樹脂などからなる充填剤8を充填することにより、プリント基板5上に実装されている部品Aの耐湿性や耐振動性を高めたものが知られている。このケース7は、上面開口の箱状であって開口面に蓋22が覆着されている。また、図10の例では、ケース7の底面とプリント基板5との間にセラミックボール23を敷き詰め、プリント基板5に実装されている発熱部品Aの放熱効率を高めている(たとえば特許文献1参照)。
ところで、この種の充填剤8中には、充填剤8の硬化の際に反応せずに残ったものがイオン化したもの、充填剤8やケース7や被充填物(プリント基板5および部品A)に含まれる不純物がイオン化したもの、難燃性を高めるために充填剤8に添加された難燃剤がイオン化したものなど、導電体を腐食させる要素が多数存在している。
By the way, in this kind of
これらの要素のうち負の電荷を持つもの(以下、負イオンという)は、プリント基板5上において正の直流電位を生じる部位との間に生じるクーロン力により充填剤8の中を移動し、正の直流電位を生じる導電体に引き寄せられる。正の直流電位を生じる導電体に負イオンが到達すると、この導電体は腐食(たとえば酸化、イオン化など)することにより導電率が低下する。なお、充填剤8中には正の電荷を持つもの(以下、正イオンという)も存在するが、この正イオンについては実施形態として説明する。
Among these elements, those having a negative charge (hereinafter referred to as negative ions) move in the
正の直流電位を生じる導電体のうち、はんだ接合された部分は、はんだの厚みが一般的に百〜数百μmあるので、はんだが腐食により全て溶出し断線にまで至ることはない。一方、プリント基板5上で回路パターンを形成する導電性部位(パターン部)は数十μmの厚みのものが多く、最も一般的な導電性部位の厚みは18μmである。このため、単位面積当たりの導電性部位に用いられる導電体(主として銅)の量は少なく、この導電性部位に負イオンが集められた状態で電源装置を長時間使用した場合、導電体が腐食により溶出し導電性部位が断線する可能性もある。また、正の直流電位を生じる導電性部位に集まった負イオンが、自身の酸性により付近の充填剤8を分解し、さらに負イオンを発生させる自己触媒機能を有する場合もあり、この場合には導電性部位の腐食を早めることになる。
Among the conductors that generate a positive DC potential, the soldered portion generally has a thickness of 100 to several hundreds of μm, so that the solder does not elute due to corrosion and does not break. On the other hand, the conductive part (pattern part) for forming a circuit pattern on the printed
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、導電性部位の腐食を防止することができる電源装置をおよびそれを備えた電気器具を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said reason, Comprising: It aims at providing the power supply device which can prevent the corrosion of an electroconductive part, and an electric appliance provided with the same.
請求項1の発明では、直流電圧を出力する主電源回路と、主電源回路の動作を制御する制御回路と、主電源回路より低い直流電圧を制御回路に供給する制御電源回路とが実装されたプリント基板を箱状のケース内に備え、当該ケース内にプリント基板を覆う形で充填剤が充填された電源装置であって、充填剤の材料は、ウレタン樹脂とエポキシ樹脂とから選択されており、プリント基板の表面には、回路パターンを形成する導電性部位と、プリント基板上に文字および記号を印刷している印字部位と、導電性部位のうち制御電源回路の出力端に生じる直流電位よりも高い直流電位を生じる導電性部位を充填剤に接触させないように覆う保護部位とが設けられ、印字部位と保護部位とは、合成樹脂製であって同一材料よりなる被膜から形成されており、当該被膜の材料は、ケイ素樹脂とケイ素ゴムとから選択されていることを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, a main power supply circuit that outputs a DC voltage, a control circuit that controls the operation of the main power supply circuit, and a control power supply circuit that supplies a DC voltage lower than that of the main power supply circuit to the control circuit are mounted. A power supply device provided with a printed circuit board in a box-like case and filled with a filler so as to cover the printed circuit board in the case, and the material of the filler is selected from urethane resin and epoxy resin The surface of the printed circuit board has a conductive part for forming a circuit pattern, a printed part for printing characters and symbols on the printed circuit board, and a direct current potential generated at the output end of the control power circuit among the conductive parts. also it provided a protective portion covering so as not to contact the packing material a conductive portion to produce a high DC potential, a protected site and the printing site is formed from a coating of the same material made of a synthetic resin Cage, the material of the coating is characterized by being selected from silicon resin and silicon rubber.
この構成によれば、制御電源回路の出力端に生じる直流電位よりも高い直流電位を生じる導電性部位が、充填剤に接触しないように合成樹脂製の保護部位で覆われることにより保護されることになるので、当該導電性部位の腐食を防止することができる。しかも、保護部位は、プリント基板上に文字および記号を印刷している印字部位と同一材料よりなる被膜から形成されているので、プリント基板の製造時に保護部位を印字部位と同時に形成することができる。したがって、保護部位を設けずに印字部位を設けた構成と比較しても、プリント基板の製造工程が増えることはない。なお、印字部位で印刷される文字および記号には部品外形や部品記号や部品定数などを含む。また、正の直流電位を生じる全ての導電性部位を保護部位で覆った場合には、充填剤中に存在し負の電荷を持つ負イオンが、最も高い直流電位を生じる導電性部位に局所的に集中し、負イオンが集中する保護部位に関して導電性部位を保護する性能が経年的に劣化する可能性がある。一方、直流電位よりも高い直流電位を生じる導電性部位のみを保護部位で覆った場合には、保護部位で覆われていない導電性部位にも負イオンが分散し、負イオンの局所的な集中を緩和することができるので保護部位の劣化を遅らせることができる。 According to this configuration, the conductive portion that generates a DC potential higher than the DC potential generated at the output terminal of the control power supply circuit is protected by being covered with the protective portion made of synthetic resin so as not to contact the filler. Therefore, corrosion of the conductive part can be prevented. Moreover, since the protective part is formed of a coating made of the same material as the printed part on which characters and symbols are printed on the printed circuit board, the protective part can be formed simultaneously with the printed part at the time of manufacturing the printed circuit board. . Therefore, even when compared with a configuration in which a print site is provided without providing a protection site, the number of printed circuit board manufacturing steps does not increase. It should be noted that the characters and symbols printed at the print site include a component outline, a component symbol, a component constant, and the like. In addition, when all the conductive sites that generate a positive DC potential are covered with a protective site, negative ions that are present in the filler and have a negative charge are localized on the conductive site that generates the highest DC potential. There is a possibility that the performance of protecting the conductive part with respect to the protected part where the negative ions concentrate is deteriorated with time. On the other hand, when only a conductive part that generates a direct current potential higher than the direct current potential is covered with a protective part, negative ions are dispersed also in the conductive part not covered with the protective part, and the local concentration of negative ions Can be mitigated, so that the degradation of the protected site can be delayed.
さらに、この構成によれば、充填剤の材料にウレタン樹脂あるいはエポキシ樹脂が用いられるので、ケイ素樹脂を充填剤に用いた場合と比較して、充填剤が安価になる。また、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂はケイ素樹脂と比較して硬化阻害が起こりにくいという利点もある。 Furthermore, according to this configuration, since a urethane resin or an epoxy resin is used as a material for the filler, the filler becomes inexpensive as compared with the case where a silicon resin is used as the filler. In addition, urethane resin and epoxy resin have an advantage that curing inhibition is less likely to occur than silicon resin.
また、ケイ素樹脂やケイ素ゴムはシロキサン結合を骨格としており、シロキサン結合は分解による劣化が生じにくい。上記構成によれば、被膜の材料にケイ素樹脂あるいはケイ素ゴムが用いられているので被膜が劣化しにくい。また、はんだ付け時にフラックスやはんだくずが被膜に付着しにくいという利点もある。 Moreover, silicon resin and silicon rubber have a siloxane bond as a skeleton, and the siloxane bond is not easily degraded by decomposition. According to the above configuration, since the silicon resin or silicon rubber is used as the material of the film, the film is hardly deteriorated. In addition, there is an advantage that flux and solder scraps hardly adhere to the coating during soldering.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記被膜の材料が、負イオンを中和する中和剤を含むことを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、負イオンを中和する中和剤が被膜に含まれるので、被膜に接触した負イオンは中和剤で中和されることになり、この被膜から形成されている保護部位で覆われた導電性部位の負イオンによる腐食を確実に防止することができる。 According to this configuration, since the neutralizing agent that neutralizes negative ions is included in the coating, the negative ions that have come into contact with the coating are neutralized by the neutralizing agent, and the protective site formed from this coating Corrosion due to negative ions of the conductive portion covered with can be reliably prevented.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記主電源回路の出力電圧と、前記制御電源回路の出力電圧との差が300Vより大きいことを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、主電源回路の出力電圧と、制御電源回路の出力電圧との差は300Vより大きいので、主電源回路の出力電圧を制御電源回路の出力電圧とは300V以上も異なる高い値に設定することができる。ここにおいて、主電源回路の出力電力が一定であれば、主電源回路の出力電圧が高いほど出力電流は小さくなるので、主電源回路の出力電圧を高く設定することにより、電源装置に用いられる導体や半導体素子内での損失が低減し、高効率な電源装置とすることができる。 According to this configuration, since the difference between the output voltage of the main power supply circuit and the output voltage of the control power supply circuit is larger than 300V, the output voltage of the main power supply circuit is a high value different from the output voltage of the control power supply circuit by 300V or more. Can be set to Here, if the output power of the main power supply circuit is constant, the output current decreases as the output voltage of the main power supply circuit increases. Therefore, by setting the output voltage of the main power supply circuit higher, the conductor used in the power supply device In addition, loss in the semiconductor element is reduced, and a highly efficient power supply device can be obtained.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかの発明において、前記プリント基板に実装され磁性体部材を有する巻線部品が設けられ、巻線部品の磁性体部材は前記充填剤に接触しており、直流電位を生じる前記導電性部位が、プリント基板の厚み方向において巻線部品と重なる部位を避けて形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects, a winding component having a magnetic member mounted on the printed board is provided, and the magnetic member of the winding component is the filler. The conductive portion that is in contact with the substrate and generates a DC potential is formed so as to avoid a portion that overlaps with the winding component in the thickness direction of the printed circuit board.
この構成によれば、巻線部品の磁性体部材が充填剤に接触しているものの、直流電位を生じる導電性部位が、プリント基板の厚み方向において巻線部品と重なる部位を避けて形成されているので、巻線部品からの熱により充填剤の温度が上昇して導電性部位の腐食が促進されることを回避できる。 According to this configuration, although the magnetic member of the winding component is in contact with the filler, the conductive portion that generates a direct current potential is formed avoiding the portion overlapping the winding component in the thickness direction of the printed circuit board. Therefore, it can be avoided that the temperature of the filler rises due to heat from the winding component and corrosion of the conductive portion is promoted.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記充填剤が、前記巻線部品の巻線部には接触しないように充填されていることを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、充填剤が巻線部品の巻線部には接触しないので、仮に充填剤の誘電率が大きくても、充填剤が巻線部に接触することにより巻線部品の浮遊容量を増大させ、巻線部品のインダクタンス値を低下させてしまうことはない。また、仮に充填剤が巻線部に接触していると、巻線部品に印加される電圧により誘電損失が発生し、巻線部品の損失が増えるとともに充填剤の温度が上昇するという不具合があるが、請求項5の構成によればこれらの不具合も回避できる。さらに、充填剤が巻線部からの熱を受けにくいことによって、充填剤の温度上昇が抑制されるという効果もある。
According to this configuration, since the filler does not come into contact with the winding part of the winding part, even if the dielectric constant of the filler is large, stray capacitance of the winding part is caused by the filler coming into contact with the winding part. And the inductance value of the winding component is not reduced. In addition, if the filler is in contact with the winding part, a dielectric loss occurs due to the voltage applied to the winding part, and the loss of the winding part increases and the temperature of the filler rises. However, according to the structure of
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかの電源装置を器具本体に備えることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is characterized in that the power source apparatus according to any one of
この構成によれば、充填剤を充填することによりプリント基板上の部品の耐湿性、耐振動性を高めた電源装置を用いながらも、請求項1の構成により導電性部位の腐食を防止することができる。したがって、長期間の使用に際しても電源装置が故障しにくく信頼性の高い電気器具を提供することができる。
According to this configuration, the use of the power supply device in which the moisture resistance and vibration resistance of the components on the printed circuit board are increased by filling the filler, and the corrosion of the conductive portion is prevented by the configuration of
請求項7の発明は、請求項6の発明において、前記主電源回路に接続され高周波電流を出力するインバータ回路と、インバータ回路の出力を入力とする誘導コイルと、放電ガスを封入したバルブからなり誘導コイルに近接配置された無電極放電ランプとを器具本体に備えることを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、無電極放電ランプは長寿命であり、また電源装置においては、請求項1の構成により導電性部位の腐食を防止しており、長期間の使用に際しても故障しにくいので、長期間に亘ってメンテナンスが不要な電気器具を提供することができる。
According to this configuration, the electrodeless discharge lamp has a long life, and in the power supply device, the configuration according to
本発明は、制御電源回路の出力端に生じる直流電位よりも高い直流電位を生じる導電性部位が、充填剤に接触しないように合成樹脂製の保護部位で覆われることにより保護されているので、当該導電性部位の腐食を防止することができる。しかも、保護部位は、プリント基板上に文字および記号を印刷している印字部位と同一材料よりなる被膜から形成されているので、プリント基板の製造時に保護部位を印字部位と同時に形成することができる。したがって、保護部位を設けずに印字部位を設けた構成と比較しても、プリント基板の製造工程が増えることはない。なお、印字部位で印刷される文字および記号には部品外形や部品記号や部品定数などを含む。また、正の直流電位を生じる全ての導電性部位を保護部位で覆った場合には、充填剤中に存在し負の電荷を持つ負イオンが、最も高い直流電位を生じる導電性部位に局所的に集中し、負イオンが集中する保護部位に関して導電性部位を保護する性能が経年的に劣化する可能性がある。一方、直流電位よりも高い直流電位を生じる導電性部位のみを保護部位で覆った場合には、保護部位で覆われていない導電性部位にも負イオンが分散し、負イオンの局所的な集中を緩和することができるので保護部位の劣化を遅らせることができる。 Since the present invention is protected by covering the conductive portion that generates a direct current potential higher than the direct current potential generated at the output terminal of the control power circuit with a protective portion made of synthetic resin so as not to contact the filler, Corrosion of the conductive part can be prevented. Moreover, since the protective part is formed of a coating made of the same material as the printed part on which characters and symbols are printed on the printed circuit board, the protective part can be formed simultaneously with the printed part at the time of manufacturing the printed circuit board. . Therefore, even when compared with a configuration in which a print site is provided without providing a protection site, the number of printed circuit board manufacturing steps does not increase. It should be noted that the characters and symbols printed at the print site include a component outline, a component symbol, a component constant, and the like. In addition, when all the conductive sites that generate a positive DC potential are covered with a protective site, negative ions that are present in the filler and have a negative charge are localized on the conductive site that generates the highest DC potential. There is a possibility that the performance of protecting the conductive part with respect to the protected part where the negative ions concentrate is deteriorated with time. On the other hand, when only a conductive part that generates a direct current potential higher than the direct current potential is covered with a protective part, negative ions are dispersed also in the conductive part not covered with the protective part, and the local concentration of negative ions Can be mitigated, so that the degradation of the protected site can be delayed.
(実施形態1)
本実施形態の電源装置1は、図2に示すように、直流電圧Vmを出力する主電源回路2(図6参照)と、主電源回路2の動作を制御する制御回路3(図6参照)と、主電源回路2よりも低い直流電圧Vsを制御回路3に印加する制御電源回路4(図6参照)とが実装されたプリント基板5を備えている。プリント基板5の表面には、回路パターンを形成する導電性部位6a〜6cが設けられている。ここでは、厚み方向の両面に導電性部位6a〜6cが設けられた両面プリント基板をプリント基板5として用いている。電源装置1は、このプリント基板5が箱状のケース7内に収納され、当該ケース7内に、プリント基板5が浸る位置まで合成樹脂製の充填剤8を充填することにより構成されている。ケース7は図2の上面を開口面としており、この開口面には蓋(図示せず)が覆着される。なお、充填剤8には難燃性を向上させるために難燃剤が添加されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 2, the
ところで、プリント基板5の表面には、部品外形や部品記号や部品定数等の文字および記号をプリント基板5上に印刷している印字部位9aが設けられている。この印字部位9aは、印刷技術を用いて合成樹脂製の被膜から作成されており、プリント基板5設計の際にプリント基板5上の必要な箇所に任意に形成することが可能である。また、この印字部位9aを形成する被膜は厚みが50μm以上ある。
By the way, on the surface of the printed
本実施形態では、図1に示すように、プリント基板5の導電性部位6a〜6cのうち、ゼロ電位(0V)を基準電位として、制御電源回路4の出力端の正の直流電位Vsよりも高い直流電位を生じる導電性部位6aを充填剤8に接触させないように、当該導電性部位6aを覆う位置に保護部位9bを設け、当該保護部位9bの上から充填剤8を充填している。保護部位9bは、印字部位9aと同一の被膜(合成樹脂製)から形成されている。つまり、制御電源回路4の出力端の直流電位Vsよりも高い直流電位を生じる導電性部位6aと充填剤8との間に保護部位9bが介在することになる。ここでは、主電源回路2の出力端となる導電性部位6aを保護部位9bで覆うようにしてある。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, among the
上述した構成によれば、導電性部位6aと充填剤8との間に介在する保護部位9bにより導電性部位6aが保護されることになるので、この導電性部位6aの腐食を防止することができ、長期間の使用に際しても信頼性の高い電源装置1を実現することができる。
According to the above-described configuration, since the
しかも、保護部位9bを形成する合成樹脂製の被膜は、プリント基板5上に文字および記号を印刷している印字部位9aを形成するために従来からプリント基板5に設けられているものであって、且つ上述のように印刷技術によりプリン基板5上の必要箇所に任意に形成できるものであるから、導電性部位6aを保護する保護部位9bを印字部位9aと同時に形成することができる。したがって、本実施形態の電源装置1は、保護部位9bを設けずに印字部位9aを設けた構成と比較しても、プリント基板5の製造工程が増えることはなく、結果的に導電性部位6aの腐食を防ぐために保護部位9bを設けることによるコストアップを抑えることができる。さらに、印字部位9aおよび保護部位9bを形成している被膜は厚みが50μm以上あるので、導電性部位6aを保護するのに好適な材料である。本実施形態の電源装置1について、高い直流電位を生じる導電性部位6a(主電源回路2の出力端)と充填剤8との間に保護部位9bを介在させて長時間の動作試験を行ったところ、導電性部位6aの腐食が防止されることが確認できた。なお、本実施形態では、交流電位を生じる導電性部位6bに関しては保護部位9bで覆っていない。
Moreover, the synthetic resin film forming the
ところで、高い直流電位を生じる部位のうち、はんだ接合された部分は、はんだの厚みが一般的に百〜数百μmあるので、はんだが腐食しても断線にまで至ることはない。一方、高い直流電位を生じる部位のうち、プリント基板5上で回路パターンを形成する導電性部位(パターン部)6a〜6cは数十μmの厚みのものが多く、最も一般的な導電性部位6a〜6cの厚みは18μmである。このため、単位面積当たりの導電性部位6a〜6cに用いられる導電体の量は少なく、この導電体が腐食すると断線にまで至る可能性がある。そこで、本実施形態では、高い直流電位を生じる導電性部位6aのみを保護部位9bで覆って保護する構成を採用している。
By the way, among the portions that generate a high DC potential, the soldered portion generally has a thickness of one hundred to several hundred μm, so that even if the solder corrodes, it does not reach the disconnection. On the other hand, among the portions that generate a high DC potential, the conductive portions (pattern portions) 6a to 6c that form a circuit pattern on the printed
また、仮に、正の直流電位を生じる全ての導電性部位6a〜6cを保護部位9bで覆ってしまうと、導電性部位6a〜6cを腐食させる要素のうち負の電荷を持つもの(以下、負イオンという)が最も高い直流電位を生じる1箇所に集中し、負イオンが集中する保護部位9bに関して導電性部位6a〜6cを保護する性能が経年的に劣化する可能性がある。本実施形態では、制御回路3や制御電源回路4などにおいて低い直流電位を生じる導電性部位6cは負イオンに対してそれほど強い吸引力を持たず、断線に至るまでの負イオンを集めないこと、および、一般に細かく広い部位に配線されているため特定箇所への負イオンの集中が起こりにくいことから、制御回路3や制御電源回路4の出力端などの低い直流電位(Vs以下)を生じる導電性部位6cに関しては、図3に示すように保護部位9bで覆わずに負イオンをある程度引き寄せるようにしてある。この構成によれば、より高い直流電位Vmを生じる導電性部位6a(主電源回路2の出力端)への負イオンの集中が抑制され、導電性部位6aを覆う保護部位9bの劣化が防止されることも動作実験により判明した。
Further, if all the
ここでは、プリント基板5表面にはんだレジスト10と呼ばれるコーティング層を設け、プリント基板5における耐湿性を向上させるとともに塵埃の堆積を防止し、法令などで定められた絶縁距離の短縮化を図っている。保護部位9bおよび印字部位9aはこのはんだレジスト10上に形成されている。ただし、はんだレジスト10はそもそも不要箇所にはんだが付着することを防止するものであって、はんだ接合する部位以外のほぼ全面に設けられているので、当該はんだレジスト10には、高い直流電位を生じる導電性部位6aに選択的に設けられた保護部位9bのように、制御回路3や制御電源回路4における低い直流電位は負イオンを集めるように作用させ、導電性部位6aへの負イオンの集中を抑制させるという機能はない。なお、仮に、はんだレジスト10を本発明の保護部位9bのように高い直流電位Vmを生じる導電性部位6aにのみ設けると、プリント基板5上にはんだレジスト10で覆われていない部位ができ、プリント基板5の耐湿性や塵埃の堆積防止の性能が損なわれるので、絶縁距離を短縮できず、プリント基板5が大型化するという問題を生じる。
Here, a coating layer called a solder resist 10 is provided on the surface of the printed
また、本実施形態では、充填剤8の材料にウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの有機高分子を用いている。これにより、ケイ素樹脂(シリコン樹脂)など他の材料を充填剤8に用いた場合と比較して、充填剤8が安価になる利点がある。しかも、硬化阻害などの課題が少なく、ケイ素樹脂などの充填剤8では硬化阻害のため充填できない構造の電源装置1においても充填剤8の充填が可能となる。そして、充填剤8の充填によって、放熱性の向上による放熱設計が容易になり、且つ、電源装置1の防水性、耐湿性が向上し、電源装置1自体や電源装置1を備えた電気器具の防水、耐湿のための構造を簡略化することができる。さらに、硬化阻害などの課題が少ないことにより、部品の選定範囲が広がったり製造工程の管理が容易になったりするので、より安価で信頼異性の高い電源装置1を実現できる。
In this embodiment, an organic polymer such as urethane resin or epoxy resin is used as the material for the
ただし、充填剤8の材料にウレタン樹脂やエポキシ樹脂を用いた場合には、充填剤8自身が高温・高湿度環境下に置かれると加水分解を起こすことがある。したがって、たとえばウレタン樹脂を採用した場合には充填剤8中に元々存在する導電体を腐食させる要素に加えて、エステル結合とウレタン結合とのいずれかの結合が切断されることにより、酸、負イオンを発生する。加水分解により生じた酸、負イオンもまた、導電性部位6aを腐食(酸化、イオン化)する要因となるが、本実施形態のように充填剤8と導電性部位6aとの間に保護部位9bを介在させた構成によれば、導電性部位6aの腐食を防止できる。
However, when a urethane resin or an epoxy resin is used as the material of the
さらに、保護部位9bにおいて、導電性部位6aを保護する効果を高めるために、負イオンを中和する中和剤を保護部位9bおよび印字部位9aを形成する被膜の材料に添加してある。これにより、充填剤8内の負イオンが、高い直流電位の導電性部位6aに引き寄せられると、当該導電性部位6aに到達する前に中和剤で中和されることになり、保護部位9bや導電性部位6aの腐食を抑制することができる。また、負イオンが集まってくる部位のみに中和剤を添加すればよいので、少量の中和剤で大きな効果が得られる。
Further, in order to enhance the effect of protecting the
この中和剤の一例としては、カルボジイミド化合物などが挙げられる。特に、充填剤8がウレタン樹脂である場合には、カルボジイミド化合物は、充填剤8中の負イオンおよび加水分解により発生した酸、負イオンを中和するだけでなく、加水分解により発生した酸、負イオンがさらに充填剤8(ウレタン樹脂)を分解する自己触媒作用を防ぐ作用もある。
An example of this neutralizer is a carbodiimide compound. In particular, when the
また、充填剤8の材料にケイ素樹脂またはケイ素ゴムを用いるようにしてもよい。
Further, silicon resin or silicon rubber may be used as the material of the
なお、従来から、充填剤8中に存在し正の電荷を持つ正イオンが相対的に負の直流電位を生じる部位に蓄積し、ツリー状の導電部を作成し、絶縁性能を劣化させる問題はマイグレーションとして広く知られている。このマイグレーションは、正イオンとは相対的に負の直流電位を生じる箇所で起きるので、ゼロ電位を基準電位とした正の直流電位を発生させる主電源回路1を実装したプリント基板5上では、ゼロ電位側で発生する。ゼロ電位は、回路動作上の基準電位や動作電流の帰還ルートや、ノイズ対策用シールドなどに広く用いられており、プリント基板5上の広範囲に分散されている。このため、マイグレーションの問題となる正イオンは広い範囲に分散させられ、絶縁性能の劣化などの問題が発生するまでの時間は長くかかる。したがって、このような正イオンによるマイグレーションを防止する構成は、導電性部位6aの腐食を防止する本発明とは異なるものである。
Conventionally, positive ions that are present in the
さらに、マイグレーションによって作成された導電部は、僅かな電流が流れただけで発熱することにより消失するので、このことを利用して、マイグレーションが発生しやすい箇所に多くの電流を流すように設計することが考えられる。これにより、絶縁劣化による徴少電流の影響を受けにくくしたり、マイグレーションで生じた導電部を徴少電流により消失させたりすることができる。一方、本発明で課題としているのは導電性部位6aの腐食の防止であり、マイグレーションに対する保護に用いる電流による不良箇所の消失、といった手段を用いることはできない。
In addition, the conductive part created by migration disappears when it generates heat when a small amount of current flows, so this is used to design a large amount of current to flow in a location where migration is likely to occur. It is possible. As a result, the influence of the reduced current due to the insulation deterioration can be made difficult, or the conductive portion caused by the migration can be eliminated by the reduced current. On the other hand, the subject of the present invention is to prevent the corrosion of the
(実施形態2)
本実施形態の電源装置1は、図4に示すように、プリント基板5上に、磁性体部材11を有する巻線部品12が実装されている点が実施形態1とは相違する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 4, the
本実施形態では、巻線部品12の磁性体部材11を充填剤8に接触させている。このため、巻線部品12で発生した熱が充填剤8に伝わり充填剤8の温度が上昇し、充填剤8中の酸や負イオンの発生量が増加したり、酸や負イオンの移動度が上昇したりすることにより、高い直流電位を生じる導電性部位6aに酸や負イオンが集中しやすくなり、導電性部位6aが腐食しやすい状態となる可能性がある。そこで、プリント基板5の厚み方向において巻線部品12と重なる部位、つまりプリント基板5上への巻線部品12の投影面および当該投影面の裏面上には、図5に示すように、直流電位を生じる導電性部位6a,6cを設けないようにしている。これにより、プリント基板5において巻線部品12からの熱の影響を受けやすい巻線部品12直下の部位に導電性部位6aが存在しないので、上述のように充填剤8の温度上昇により導電性部位6aが腐食しやすくなることを回避できる。
In the present embodiment, the
なお、充填剤8の材料にケイ素樹脂を用いた場合には、巻線部品12で生じる熱を充填剤8に放熱させることにより、巻線部品12の通電時の温度上昇を抑制することができる。これにより、巻線部品12の小型化や長寿命化を図り、巻線部品12の信頼性を高めることが可能となる。
In addition, when a silicon resin is used for the material of the
また、充填剤8は一般的に空気の誘電率よりも高い誘電率を有するので、電磁ノイズの原因となる高周波電気成分は充填剤8中を伝わりやすい。このため、充填剤8を使用した電源装置1においては、プリント基板5上の部品(図5の巻線部品12、フィルムコンデンサC1〜C3、半導体素子S1,S2)や導電性部位6a〜6c(パターン部)の高周波電気成分が充填剤8を通して他の導電性部位6a〜6cに伝播し、誤動作を引き起こしやすくなる。特に高周波電流が流れる巻線部品12では高周波磁界を発生させるので、電磁ノイズの発生源となりやすい。この種の電磁ノイズに対処するためにフィルタ回路などを設ける必要がある。ここにおいて本実施形態では、プリント基板5上で電磁ノイズが特に多い巻線部品12直下に導電性部位6a〜6cを配置していないので、電磁ノイズによる誤動作が発生しにくく、またフィルタ回路を小型化あるいは省略できるという利点がある。
In addition, since the
さらに、本実施形態では保護部位9bおよび印字部位9aを形成する被膜の材料が、ケイ素樹脂とケイ素ゴムとから選択されている。ケイ素樹脂やケイ素ゴムは、シロキサン結合を骨格としている。
Further, in the present embodiment, the material of the coating film that forms the
保護部位9bには、導電性部位6aを保護する機能が要求されるが、万一、保護部位9b自体が劣化すると、保護部位9bが剥離したり隙間が生じたりして導電性部位6aを保護できなくなる可能性がある。シロキサン結合は分解による劣化が生じにくいことが知られている。すなわち、ケイ素樹脂またはケイ素ゴムを前記被膜の材料に用いた場合、印字部位9aの本来の目的である部品定数、部品記号などの印刷について何ら問題を生じることなく、保護部位9bの耐久性を向上させ導電性部位6aを確実に保護することができる。
The
また、はんだ付け時に、フラックスやはんだくずが保護部位9bや印字部位9aに付着するとプリント基板5における絶縁性能が低下し、また反応性の高いフラックスが付着すると充填剤8の硬化時に充填剤8の硬化不良を発生させるおそれがある。ここにおいて、ケイ素樹脂またはケイ素ゴムを前記被膜の材料に用いた場合、はんだ付け時におけるフラックスやはんだくずの付着を減少させる効果もある。
In addition, when flux or solder scraps adheres to the
その他の構成および機能は実施形態1と同様である。 Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.
(実施形態3)
本実施形態では、図6に示すように、実施形態2において説明した電源装置1を器具本体13に備える電気器具を例示する。具体的には、主電源回路2に接続され高周波電流を出力するインバータ回路14と、インバータ回路14の出力を入力とする誘導コイル15と、誘導コイル15の近傍に配置され金属蒸気と不活性ガスとの混合気体である放電ガス(たとえば水銀および希ガス)を封入したバルブからなる無電極放電ランプ16とを器具本体に備え、電源装置1からの電力供給により無電極放電ランプ16を点灯させる照明器具を電気器具として示す。なお、制御回路3はインバータ回路14の動作を制御する機能も有する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, an electric appliance provided with the
ところで、実施形態1で説明したように、制御電源回路4から出力される正の直流電位Vsにも負イオンは集まるが、制御電源回路4の出力端に負イオンが集まることは、より高い直流電位を生じる主電源回路2の出力端である導電性部位6aを保護することになる。このため、制御電源回路4の出力端に生じる直流電位Vsと主電源回路2の出力端に生じる直流電位Vmとの電位差Vが大きいほど、主電源回路2側の直流電位Vmに集められる負イオンの割合が大きくなる。したがって、主電源回路2の出力端となる導電性部位6aが保護部位9bで覆われていない従来の電源装置1では、当該導電性部位6aの腐食は、この電位差Vが大きいほど早く進行し、導電性部位6aが腐食することにより電源装置1の動作に不具合が発生するまでの時間Tは次式のように電位差Vの指数関数で表される。次式でaは相対値定数を示す。
By the way, as described in the first embodiment, negative ions also collect in the positive DC potential Vs output from the control power supply circuit 4. However, the negative ions collect at the output terminal of the control power supply circuit 4 is higher DC current. Thus, the
T=aV^(−n)
なお、上式でnは、導電性部位6aの材料やプリント基板5の材料などにより決まる定数であって0.3〜0.7程度の値となる。横軸を電位差V、縦軸を不具合が発生するまでの時間Tとした図7に、上式でa=10、n=0.4とした場合の電位差Vと時間Tとの関係を示す。
T = aV ^ (-n)
In the above equation, n is a constant determined by the material of the
すなわち、導電性部位6aが保護部位9bで覆われていない従来の電源装置1であっても、図7のように、電位差Vが100〜200Vの低い値をとる場合には、電位差Vを再設計により僅かに調節するだけで、不具合発生までの時間Tを大幅に長くすることが可能である。しかし、電位差Vが300V以上になると、不具合発生までの時間Tがほとんど変化しないので、電位差Tを調節するだけで不具合発生までの時間Tを長くすることは困難となる。
That is, even in the conventional
さらに、主電源回路2の出力電力が一定であれば、主電源回路2の出力電圧Vmが高いほど、出力電流は少なくなり、電源装置1に用いられる導体や半導体素子内での損失が低減し、高効率な電源装置1とすることができる。したがって、導電性部位6aが保護部位9bで覆われていない従来の電源装置1では、電位差Vが300Vを超えない範囲で、主電源回路2の出力電圧Vmを極力高く設定することが望ましい。しかし、導電性部位6aに生じる直流電位Vmが高いほど、負イオンを集める吸引力が大きくなるので、導電性部位6aが保護部位9bで覆われていない従来の電源装置では、導電性部位6aに生じる直流電位Vmが高いほど導電性部位6aが腐食しやすくなるという問題があった。従来の電源装置1では、不具合発生までの時間Tは、主電源回路2の出力電圧Vmの上昇に伴って指数関数的に短くなる。
Furthermore, if the output power of the main
これに対して、本実施形態の電源装置1は、主電源回路2の出力端となる導電性部位6aを保護部位9bで覆うことにより、導電性部位6aの腐食を防止しているので、300V以上の電位差Vがあるような場合においても、不具合発生までの時間Tを長くすることが可能である。また、主電源回路2の出力電圧Vmが高くても、導電性部位6aが腐食することはない。そこで、本実施形態では、電位差Vが300Vよりも大きくなるように主電源回路2の出力電圧Vmを高く設定することにより、電源装置1に用いられる導体や半導体素子内での損失を低減し、高効率な電源装置1を実現している。
On the other hand, since the
また、本実施形態では、図8に示すように、無電極放電ランプ16を囲むように配置され無電極放電ランプ16からの光を拡散させる拡散板17が設けられ、この拡散板17の外側に電源装置1が収納されたケース7と共に無電極放電ランプ16を密閉するグローブ18および傘19を設けることにより、防水性および耐湿性を有した屋外用の電気器具を構成している。グローブ18は、無電極放電ランプ16の光を透過させるように、透明なガラスあるいはプラスチックにより形成されている。なお、無電極放電ランプ16とケース7との間には放熱板20が設けられている。この種の屋外用の電気器具では、電気器具の使用期間中において、金属材料の腐食や、グローブ18あるいは傘19の破損等により、雨水が電気器具内に浸入したり、電気器具内の湿度が上昇したりしても使用できるように、ケース7に充填剤8を充填することは一般的である。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, a
一方、無電極放電ランプ16は、他の照明用ランプに比べて長寿命であるという特徴を有する。一般に提供されている無電極放電ランプ16においては、寿命が60000時間のものがあり、この無電極放電ランプ16は、1日10時間点灯させても約16年間は交換が原則不要である。このため、寿命が10000時間程度の照明用ランプを負荷とした電気器具では、たとえば10000時間ごとのランプ交換の際に電源装置1の外観検査等のメンテナンスが行われることが多いのに対して、無電極放電ランプ16を負荷とした本実施形態の場合、ランプ交換がほとんど行われないので電源装置1の外観検査等のメンテナンスも行われないことが多い。特に、この種の電気器具は無電極放電ランプ16の長寿命の特性を活かし、道路灯や街路灯、高所の天井灯などのメンテナンスを行いにくい箇所に設置されることが多いので、なおさらメンテナンスが行われないことが多い。このため、電源装置1の負荷に無電極放電ランプ16を用いる場合、より長い期間に亘って電源装置1に高い信頼性が求められる。
On the other hand, the
ここで、本実施形態に用いた電源装置1は、導電性部位6aの腐食を防止できるので、無電極放電ランプ16の寿命が切れる前に導電性部位6aの腐食により電源装置1が故障するという不具合を回避することができ、屋外用であって無電極放電ランプ16を負荷とする電気器具に好適である。
Here, since the
ところで、充填剤8の誘電率は空気の誘電率より大きいので、巻線部品12の巻線部21に充填剤8が付着した場合、巻線部品12の浮遊容量が増大し、巻線部品12のインダクタンス値を低下させることにより、本来の設計とは違った動作を引き起こすことがある。この巻線部品12を電磁ノイズ対策フィルタとして用いている場合には、浮遊容量を通じて電磁ノイズが通過し電源装置1の電磁ノイズ発生量が増えたり、増大した電磁ノイズに対応するために巻線部品12を大型化する必要が生じたりする。そこで、本実施形態では、充填剤8の充填量を図9に示すように、巻線部品12の磁性体部材11に充填剤8が接触しながらも、巻線部21には充填剤8が接触しないように設定してある。さらにこの構成では、充填剤8が巻線部21からの熱を受けにくくなるので、充填剤8の温度上昇が抑制される効果もある。
By the way, since the dielectric constant of the
無電極放電ランプ16を負荷とする電気器具は、誘導コイル15により無電極放電ランプ16内の放電ガスに高周波電磁界を作用させて無電極放電ランプ16を点灯させるので、電磁ノイズの発生源となりやすいが、本実施形態では、上述したように電磁ノイズの発生に対しても容易に対処できるという利点がある。
An electric appliance having the
また、仮に巻線部21が充填剤8に接触していると、巻線部品12に印加される電圧により誘電損失が発生するので、誘電損失により巻線部品12の損失が増え、電源装置1の効率が低下するだけでなく、充填剤8の温度が上昇し上述のように導電性部位6aが腐食しやすくなるという不具合があるが、本実施形態のように巻線部21を充填剤8と接触しないように配設することにより、これらの不具合も回避できる。
Further, if the winding
なお、その他の構成および機能は実施形態2と同様である。 Other configurations and functions are the same as those in the second embodiment.
1 電源装置
2 主電源回路
3 制御回路
4 制御電源回路
5 プリント基板
7 ケース
8 充填剤
11 磁性体部材
12 巻線部品
13 器具本体
14 インバータ回路
15 誘導コイル
16 無電極放電ランプ
21 巻線部
6a〜6c 導電性部位
9a 印字部位
9b 保護部位
DESCRIPTION OF
Claims (7)
充填剤の材料は、ウレタン樹脂とエポキシ樹脂とから選択されており、
プリント基板の表面には、回路パターンを形成する導電性部位と、プリント基板上に文字および記号を印刷している印字部位と、導電性部位のうち制御電源回路の出力端に生じる直流電位よりも高い直流電位を生じる導電性部位を充填剤に接触させないように覆う保護部位とが設けられ、
印字部位と保護部位とは、合成樹脂製であって同一材料よりなる被膜から形成されており、当該被膜の材料は、ケイ素樹脂とケイ素ゴムとから選択されていることを特徴とする電源装置。 A box-shaped case having a printed circuit board on which a main power circuit that outputs a DC voltage, a control circuit that controls the operation of the main power circuit, and a control power circuit that supplies a DC voltage lower than the main power circuit to the control circuit are mounted. A power supply device provided with a filler filled in a form covering the printed circuit board in the case,
The material of the filler is selected from urethane resin and epoxy resin,
On the surface of the printed circuit board, the conductive part forming the circuit pattern, the printed part where characters and symbols are printed on the printed circuit board, and the direct current potential generated at the output end of the control power circuit among the conductive part And a protective part that covers the conductive part that generates a high direct current potential so as not to contact the filler,
The power supply device , wherein the printing part and the protection part are made of a synthetic resin film made of the same material , and the material of the film is selected from silicon resin and silicon rubber .
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