JP6572544B2 - 端子台及び温度調節計 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板の外縁側で実装される端子台及びこれを用いた温度調節計に関する。

従来、規格等に応じて種々の大きさに設けられた温度調節計が利用されている（特許文献１参照）。かかる温度調節計としては、筐体の前面側に設けられた測定値や設定値を表示する表示パネルと、筐体の後方に設けられ、リード線等を介して熱電対やヒータに接続される端子台とを備えたものがある。

端子台は、圧着端子等の外部端子に接続される金属製の接続端子と、接続端子が固定される基台とを備えている。接続端子は、筐体の内部に配設されるリード端子を有している。リード端子は、プリント基板に形成された孔に通され、この状態で、プリント基板に対してはんだ付けすることで固定される。つまり、端子台は、プリント基板に挿入実装されている。

特開２００７−３４７７６号公報

上記挿入実装にあっては、リード端子をプリント基板の孔に通すため、基台からリード端子を側方に突出するよう形成する必要がある。このため、プリント基板の厚さ方向に、プリント基板と基台とが並ぶこととなり、当該厚さ方向の寸法が大きくなって嵩張ってしまう、という問題がある。この結果、端子台がレイアウトについて制約を受けたり、特に小型の温度調節計では、並設する端子台の設置数が少なくなったりする、という問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、プリント基板に実装された状態において、プリント基板の厚さ方向に嵩張ることを抑制することができる端子台及び温度調節計の提供を目的とする。

本発明の端子台は、所定のプリント基板の外縁側に配設される基台と、該基台に保持され、所定の外部端子が接続される少なくとも１つの接続端子と、前記プリント基板の外縁側を厚さ方向から挟み込み可能な装着部とを備え、前記接続端子は、前記プリント基板に、表面実装可能に設けられ、前記装着部は、該装着部の挟み込み方向となる前記基台の幅方向に並んで複数設けられ、前記装着部は、前記接続端子の一部であって前記プリント基板に接する導体部と、該導体部と前記プリント基板を挟み込む挟み込み部とを備え、前記導体部は、前記基台にて前記接続端子を支持する支持面に接触する被支持部と、該被支持部の両端にそれぞれ連なって設けられる一対のリード端部とを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、表面実装を採用したので、挿入実装のように接続端子を基台から突出するように形成しなくても、プリント基板に装着することができる。従って、接続端子において、プリント基板にはんだ付けする部分を基台の幅内に形成しても、当該はんだ付けを行うことができ、この状態で、基台の幅内にプリント基板を収めることができる。この結果、プリント基板に端子台を装着した状態において、少なくともプリント基板の厚さ分、当該厚さ方向の寸法を小さくすることができる。これにより、端子台におけるレイアウトの自由度を高め、限られた寸法で並設する端子台の設置数を多く確保することができる。

また、本発明の温度調節計は、端子台と、該端子台を外縁側で実装するプリント基板とを備えた温度調節計において、前記端子台の接続端子は、前記プリント基板の外縁側で表面実装されることを特徴とする。

本発明によれば、プリント基板に実装された状態において、プリント基板の厚さ方向に嵩張ることを抑制することができる。

本実施の形態に係る温度調節計の概略斜視図である。 本実施の形態に係る温度調節計を後方から見た図である。 本実施の形態に係る温度調節計を上方から見た図である。 本実施の形態に係る端子台を後方から見た図である。 本実施の形態に係る端子台を右側方から見た図である。 図５のＡ矢視断面図である。 図５のＢ矢視断面図である。 本実施の形態に係る端子台を前方から見た図である。 本実施の形態に係る端子台を上方から見た図である。 プリント基板に端子台を装着した状態を右側方から見た図である。 比較例に係る温度調節計を上方から見た図である。

以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る温度調節計は、温度センサや熱電対等からの入力に対し、ヒータなどに出力を出力して温度制御を行う装置である。なお、以下の説明において、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」は、使用状態となる図１を基準として用いる。

図１は、本実施の形態に係る温度調節計の概略斜視図である。図１に示すように、温度調節計１０は、前後方向に延びる四角い筒状の筐体１１と、筐体１１の前方に設けられた前面部１２とを備えている。前面部１２は、測定値や設定値を表示する表示領域１２ａと、オペレータにより操作される複数のボタンからなる操作部１２ｂとを備えている。筐体１１の後方には、複数（本実施の形態では５枚）の仕切り板部１３が連なって設けられている。

図２は、本実施の形態に係る温度調節計を後方から見た図である。図２に示すように、温度調節計１０は、筐体１１の後側（図２では手前側）に設けられて上下方向に延在する３体の端子台２０を備えている。３体の端子台２０は、左右に並んで設けられている。端子台２０は、筐体１１の後方から見て、左右に延在する仕切り板部１３によって、接続端子２１毎に上下方向で仕切られている。接続端子２１には、温度センサ等の測定器や、ヒータ等の外部機器からの入出力を行うリード線の圧着端子（外部端子）が接続される。

図３は、本実施の形態に係る温度調節計を上方から見た図である。図３に示すように、温度調節計１０は、筐体１１内に、４枚のプリント基板１５を備えている。本実施の形態では、符号１５ａで示すプリント基板１５は入出力ボード１５ａ、符号１５ｂで示すプリント基板１５はオプションボード１５ｂ、符号１５ｃで示すプリント基板１５は電源ボード１５ｃ、符号１５ｄで示すプリント基板１５は前面ボード１５ｄとされる。

入出力ボード１５ａは、温度センサや、電圧、電流信号等の測定値を入力する機能の他、リレー接点出力、ＳＳＲ駆動出力、電流出力を行う機能を備えている。オプションボード１５ｂは、通信機能や、デジタル入力機能等を備えている。電源ボード１５ｃは、電源からの入力機能の他、警報信号を出力する機能を備えている。前面ボード１５ｄは、他のボード１５ａ〜１５ｃと共に、各種の演算処理や制御を行う。オプションボード１５ｂは、ユーザのニーズに応じて選択的に使用されるものであり、特に使用しない場合には、取り外しても温度調節計１０として温度制御を行うことができる。

入出力ボード１５ａ、オプションボード１５ｂ、電源ボード１５ｃは、前後方向及び上下方向（図３中紙面直交方向）に表裏の各面が向けられ、相互に平行となるよう左右方向に間隔を空けて並設されている。前面ボード１５ｄは、左右及び上下方向に表裏の各面が向けられている。入出力ボード１５ａ、オプションボード１５ｂ、電源ボード１５ｃは、後部の外縁側に端子台２０がそれぞれ装着され、これら端子台２０は、同一構成とされる。入出力ボード１５ａ、電源ボード１５ｃは、前端側において、前面ボード１５ｄに対し、はんだ付けにて接続固定されている。オプションボード１５ｂは、前面ボード１５ｄに対し、不図示のコネクタを介して接続され、該コネクタでの挿抜によって着脱自在となっている。なお、端子台２０に対する入出力ボード１５ａ、オプションボード１５ｂ、電源ボード１５ｃの装着については、後述する。

続いて、端子台２０の詳細な構成について、図４から図１０を参照して説明する。図４は、端子台を後方から見た図であり、図５は、端子台を右側方から見た図である。図６は、図５のＡ矢視断面図である。図４から図６に示すように、端子台２０は、上下方向に並んで設けられた複数（本実施の形態では６体）の接続端子２１と、接続端子２１を保持する基台２２とを備えている。基台２２は、後方から見て上下方向に長い長方形状をなし、左右方向を幅方向として形成される。基台２２の後面には、接続端子２１を支持するための支持面２２ａ（図５では不図示）が形成されている。支持面２２ａは、左右方向に対し、左前方向（右後方向）に傾斜する方向に向けられている。また、基台２２の後面には、上述した仕切り板部１３（図２参照）を受容する溝２２ｂが形成されている。

図７は、図５のＢ矢視断面図である。図７に示すように、接続端子２１は、雄ねじからなる端子ねじ２４と、端子ねじ２４を保持する導体部２５と、端子ねじ２４と導体部２５との間に介在されたワッシャ２６とを備えている。

端子ねじ２４は、頭部が後方に露出し、軸部が基台２２の支持面２２ａを凹ますように形成された受容部２２ｃに受容されている。

導体部２５は、金属等の導体片を折り曲げ加工することによって形成されている。導体部２５は、支持面２２ａに対して面接触する被支持部２５ａと、被支持部２５ａの左右両端にそれぞれ連なって設けられるリード端部２５ｂとを備えている。被支持部２５ａには、端子ねじ２４に螺合する雌ねじ部２５ｃが形成されている。雌ねじ部２５ｃにおける中心軸線Ｃ１の位置は、支持面２２ａに直交する方向に向けられ、これにより、雌ねじ部２５ｃに螺合する端子ねじ２４は、後方から見て左向きに傾いた状態になる（図４参照）。

左右のリード端部２５ｂは、支持面２２ａから基台２２を貫通し、先端側が基台２２の前面２２ｄより前方に突出するようにそれぞれ設けられている。左右のリード端部２５ｂは、前面２２ｄからの突出高さが同一となっている。また、左右のリード端部２５ｂは、基台２２の左右方向の中心位置Ｃ２から等距離となり、且つ、基台の幅（左右幅）内に収まる位置に配設されている。

図８は、端子台を前方から見た図である。上述のように、リード端部２５ｂは、基台２２の前面２２ｄより前方に突出するので、図８に示すように端子台２０を前方から見ると、複数のリード端部２５ｂが上下に並んで配設される。また、端子台２０には、基台２２の一部として、前面２２ｄから前方に突出する挟み込み部を構成する第１突部２２ｅと、第１突部２２ｅの前面より更に前方に突出する複数の挟み込み部を構成する第２突部２２ｆとが形成されている。第１突部２２ｅは、前面２２ｄの上下両端間に亘って形成され、第１突部２２ｅの左右の側面は左右方向に隣り合うリード端部２５ｂから等距離隔てた位置に形成されている。

第２突部２２ｆの形成位置は、最上位及び最下位のリード端部２５ｂを除く各リード端部２５ｂに対し、左右方向で基台２２の中心位置Ｃ２側に所定距離離れた位置とされる。図９は、端子台を上方から見た図である。図９に示すように、第２突部２２ｆは、上面視で、概略三角形若しくは台形状に形成され、先端に向かうに従って細くなる形状に設けられている。図７に戻り、第２突部２２ｆは、第１突部２２ｅの左右の側面と同一面上に位置する当接面部２２ｆａを備えている。

ここで、第１突部２２ｅの側面及び当接面部２２ｆａと、これに対向するリード端部２５ｂの内面との離間幅は、プリント基板１５の厚さより若干小さく形成されている。これにより、それらの間にプリント基板１５の外縁側を挿入したときに、リード端部２５ｂが弾性変形し、プリント基板１５がリード端部２５ｂの弾性力を受ける。従って、リード端部２５ｂと、第１突部２２ｅの側面及び当接面部２２ｆａとによって、プリント基板１５の外縁側が厚さ方向から挟み込まれる。ここにおいて、リード端部２５ｂを形成する導体部２５と、第１突部２２ｅと、当接面部２２ｆａを形成する第２突部２２ｆとによって、装着部３０が構成される。装着部３０は、基台２２の中心位置Ｃ２を挟みつつ左右方向に並んで複数（本実施の形態では２体）設けられる。

図１０は、プリント基板に端子台を装着した状態を右側方から見た図である。図８及び図１０に示すように、基台２２は、前面２２ｄにおける上下両側に設けられた第１位置規制部２７を備えている。第１位置規制部２７は、前面２２ｄから前方に突出し、先端が内向きの鉤状をなす突起によって形成されている。第１位置規制部２７は、装着部３０の配設領域に応じ、基台２２の中心位置Ｃ２（図１０では不図示）を挟んで左右両側にそれぞれ設けられる。

プリント基板１５（図８では不図示）の後縁側における上下各コーナー部には、第１被嵌合部１５ａがそれぞれ形成されている。第１被嵌合部１５ａは、第１位置規制部２７に嵌る鉤形状の外縁によって形成され、第１位置規制部２７に第１被嵌合部１５ａが嵌ったときに、プリント基板１５から基台２２が離れる方向（後方）への相対変位が規制される。

基台２２は、前面２２ｄにおいて上から２番目と３番目のリード端部２５ｂの間と、上から４番目と５番目のリード端部２５ｂの間とに設けられた第２位置規制部２８を備えている。第２位置規制部２８は、第１突部２２ｅ（図１０では不図示）の左右方向に隣接する位置において、前面２２ｄから前方に突出するリブによって形成され、下方の第２位置規制部２８ａの方が、上方の第２位置規制部２８ｂより突出高さが相対的に高く形成されている。

プリント基板１５の後縁側における２箇所位置には、当該後縁を部分的に凹ませるように第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃが形成されている。下方の第２被嵌合部１５ｂと、上方の第２被嵌合部１５ｃとでは、（前後方向の）深さが異なっている。具体的には、下方の第２被嵌合部１５ｂは、下方の第２位置規制部２８ａを挿入し得る深さに設定されている。一方、上方の第２被嵌合部１５ｃは、上方の第２位置規制部２８ｂを挿入し得るものの、下方の第２位置規制部２８ａを全体的に挿入し得ない深さに設定されている。従って、端子台２０が上限反転し、第２位置規制部２８ａ、２８ｂの位置が図１０で示す位置と上下反対になると、突出高さが高い第２位置規制部２８ａの先端に第２被嵌合部１５ｃの底側が接触し、プリント基板１５に端子台２０を実装できなくなる。つまり、端子台２０の実装において、端子台２０が上下反対になることを回避することができる。

第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃの上下幅は、第２位置規制部２８ａ、２８ｂの上下幅と同一又は若干大きく形成されている。従って、第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃに第２位置規制部２８ａ、２８ｂが挿入されて嵌った状態において、プリント基板１５の後縁の延在方向、つまり、上下方向に、基台２２とプリント基板１５とが相対変位することを規制することができる。

続いて、端子台２０のプリント基板１５への実装方法について説明する。

先ず、図７に示すように、端子台２０における左右の装着部３０のうち、何れか一方の装着部３０におけるリード端部２５ｂと、各突部２２ｅ、２２ｆとの間にプリント基板１５の後端側を差し込む。このとき、図１０に示すように、第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃの深さに対し、第２位置規制部２８ａ、２８ｂが対応するよう端子台２０の上下の向きを設定し、第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃ内に第２位置規制部２８ａ、２８ｂを受容させる。これと同時に、上下２箇所の第１被嵌合部１５ａにおいて、第１位置規制部２７を相互に嵌合させる。これにより、プリント基板１５に端子台２０が装着され、各リード端部２５ｂがプリント基板１５の電極１５ｄに面接触した状態が維持される。

この状態から、端子台２０が装着されたプリント基板１５をリフロー炉に投入し、プリント基板１５の電極１５ｄに印刷されたはんだペーストを溶解させる。これにより、はんだを介して電極１５ｄとリード端部２５ｂとが接合され、接続端子２１におけるリード端部２５ｂがプリント基板１５に表面実装される。

なお、かかる表面実装は、プリント基板１５が左右の装着部３０の何れに装着される場合にも、同様にして行うことができる。左右の装着部３０の何れにプリント基板１５を装着しても、その状態を後方から見たときに、基台２２の幅（左右幅）内にプリント基板１５を収めることができる（図７参照）。これにより、端子台２０とプリント基板１５とをユニットとして見た場合において、当該ユニットの左右幅を基台２２の左右幅と同じとして嵩張らないようにすることができる。

ここで、本実施の形態に対する比較例として、従来の挿入実装の構造について、図１１を参照して説明する。図１１は、比較例に係る温度調節計を上方から見た図である。図１１に示すように、比較例に係る温度調節計１００の端子台１２０においても、プリント基板１１５の後端側に装着されている。但し、比較例では、端子台１２０における接続端子１２５のリード端部１２５ｂが、側方（左方又は右方）に突出するよう形成されている。このリード端部１２５ｂは、プリント基板１１５に形成された孔に貫通させた後、はんだ付けすることで挿入実装される。従って、挿入実装が完了した状態において、プリント基板１１５は、端子台１２０の基台１２２より左右方向外側に配置される。従って、比較例より実施の形態の上記ユニットの方が、プリント基板１１５の厚さ分、左右幅を小さくして嵩張らないようにすることができる。

これにより、比較例に比べて実施の形態の方が、端子台２０及びプリント基板１５のレイアウトの自由度を向上することができる。また、規格等によって予め設定された左右幅内で、複数の端子台２０を左右に並べる場合、実施の形態の方が端子台２０の設置数を多くすることができ、接続端子２１も増設して、温度調節計１０の制御機能を増やすことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、装着部３０を左右に２箇所設けたので、プリント基板１５を装着する装着部３０を選択することができる。従って、図３中、入出力ボード１５ａやオプションボード１５ｂのように、右側に端子台２０が大きくはみ出すように実装したり、電源ボード１５ｃのように、左側に端子台２０が大きくはみ出すように実装したりすることができる。これにより、筐体１１の内部において、端子台２０の位置を変更できない場合でも、各ボード（プリント基板）１５ａ〜１５ｃの位置を変更でき、設計の自由度を高めることができる。

また、装着部３０では、プリント基板１５の厚み方向（左右方向）から挟み込むので、端子台２０とプリント基板１５との左右方向での相対変位を規制することができる。しかも、リード端部２５ｂの弾性力によってプリント基板１５を押さえ付けることができるので、はんだ付けを行う前に、プリント基板１５と端子台２０との相対位置がずれたり、向きが変わったりすることを抑制することができる。

また、基台２２の第１位置規制部２７に、プリント基板１５の第１被嵌合部１５ａが嵌り合うことで、プリント基板１５から端子台２０が離れる方向（後方）への相対変位を規制することができる。更に、基台２２の第２位置規制部２８に、プリント基板１５の第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃが嵌り合うことで、端子台２０とプリント基板１５との上下方向の相対変位を規制することができる。このように、本実施の形態では、左右、前後及び上下方向の直交３軸方向における端子台２０とプリント基板１５との相対変位を規制することができる。これにより、表面実装のリフロー工程等において、端子台２０を治具に装着する工程を省略できる他、実装される端子台２０の位置精度を向上することができる。

また、基台２２において、接続端子２１を支持する支持面２２ａが基台２２の幅方向（左右方向）に対して傾斜しているので、その傾斜方向に沿って、圧着端子等の外部端子を接続端子２１に対して差し込むことができる。従って、かかる差し込みの際、左右に隣り合う接続端子２１が邪魔になり難くなり、外部端子の接続の容易化を図ることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質、方向については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

例えば、温度調節計１０における端子台２０の設置数は、変更してもよく、少なくとも１台あればよい。更に、端子台２０における接続端子２１の設置数も、少なくとも１つあればよい。

また、装着部３０では、リード端部２５ｂが弾性力によってプリント基板１５を押さえ付けないようにしてもよいが、かかる押さえ付けを行った方が、表面実装の工程中に、端子台２０がずれ難くなる点で有利となる。

また、装着部３０において、第１突部２２ｅ、第２突部２２ｅによって挟み込み部を形成したが、これに限られるものでなく、導体部２５の一部とによりプリント基板１５を挟み込み可能あれば、基台２２とは別部材によって挟み込み部を形成してもよい。

また、第１位置規制部２７及び第１被嵌合部１５ａの構成は、変更してもよく、例えば、上記実施の形態における鉤状の向きを上下逆向きとしてもよい。

また、各第２位置規制部２８ａ、２８ｂの高さを同一とし、第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃの深さもこれに応じて同一としてもよい。これによれば、プリント基板１５に対する端子台２０の上下の向きを選択することができ、ひいては、支持面２２ａや接続端子２１の傾斜の向きも選択することができる。更に、第２位置規制部２８と、第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃとの構成は、変更してもよく、例えば、第２被嵌合部１５ｂ、１５ｃを、プリント基板１５の後縁から突出する凸部とし、第２位置規制部２８を基台２２の前面２２ｄに形成される凹部としてもよい。

また、本発明の端子台２０は、プリント基板１５に実装する限りにおいて、温度調節計１０以外の測定器や、制御機器等の各種装置に用いてもよい。

１０ 温度調節計
１５ プリント基板
１５ａ 第１被嵌合部
１５ｂ 第２被嵌合部
１５ｃ 第２被嵌合部
２０ 端子台
２１ 接続端子
２２ 基台
２２ａ 支持面
２２ｅ 第１突部（挟み込み部）
２２ｆ 第２突部（挟み込み部）
２５ 導体部
２７ 第１位置規制部
２８ 第２位置規制部
３０ 装着部

Claims (9)

1. 所定のプリント基板の外縁側に配設される基台と、該基台に保持され、所定の外部端子が接続される少なくとも１つの接続端子と、前記プリント基板の外縁側を厚さ方向から挟み込み可能な装着部とを備え、
   前記接続端子は、前記プリント基板に、表面実装可能に設けられ、
   前記装着部は、該装着部の挟み込み方向となる前記基台の幅方向に並んで複数設けられ、
   前記装着部は、前記接続端子の一部であって前記プリント基板に接する導体部と、該導体部と前記プリント基板を挟み込む挟み込み部とを備え、
   前記導体部は、前記基台にて前記接続端子を支持する支持面に接触する被支持部と、該被支持部の両端にそれぞれ連なって設けられる一対のリード端部とを備えていることを特徴とする端子台。
2. 前記接続端子が前記プリント基板に表面実装されたときに、前記基台の幅内に前記プリント基板が収まることを特徴とする請求項１に記載の端子台。
3. 前記一対のリード端部は、前記支持面から前記基台を貫通して先端側が該基台より突出するようにそれぞれ設けられ、前記基台の幅方向の中心位置から等距離となる位置に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端子台。
4. 前記基台には、第１位置規制部が設けられ、該第１位置規制部は、前記プリント基板の一部に嵌って該プリント基板から前記基台が離れることを規制することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の端子台。
5. 前記基台には、第２位置規制部が設けられ、該第２位置規制部は、前記プリント基板の一部に嵌って前記外縁の延在方向に前記基台が相対変位することを規制することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の端子台。
6. 前記基台は、前記接続端子を支持する支持面を備え、該支持面は、前記基台の幅方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の端子台。
7. 前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の端子台と、該端子台を外縁側で実装するプリント基板とを備えた温度調節計において、
   前記端子台の接続端子は、前記プリント基板の外縁側で表面実装されることを特徴とする温度調節計。
8. 前記請求項４に記載の端子台と、該端子台を外縁側で実装するプリント基板とを備えた温度調節計において、
   前記端子台の接続端子は、前記プリント基板の外縁側で表面実装され、
   前記プリント基板には、第１被嵌合部が形成され、該第１被嵌合部が前記第１位置規制部と嵌り合って前記プリント基板から前記端子台が離れることを規制することを特徴とする温度調節計。
9. 前記請求項５に記載の端子台と、該端子台を外縁側で実装するプリント基板とを備えた温度調節計において、
   前記端子台の接続端子は、前記プリント基板の外縁側で表面実装され、
   前記プリント基板には、第２被嵌合部が形成され、該第２被嵌合部が前記第２位置規制部と嵌り合って前記外縁の延在方向に前記端子台が相対変位することを規制することを特徴とする温度調節計。

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