JP7738405B2 - プリント基板の劣化検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板の劣化を検出する劣化検出装置に関する。

プリント基板の状態を、基板を取り外すこと無く検査する形態として、例えば特許文献１の劣化検出装置がある。
特許文献１の技術は、塩害や酸性雰囲中で使用される場合の経年劣化の状況を、基板を取り外すこと無く行うもので、プリント基板に検査専用の電極導体をパターン形成し、この導体の劣化を検出することで、プリント基板の劣化を判断した。

特開２００１－３５８４２９号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術は、腐食等の経年劣化を検出することはできたが、近年エアコン等で行われている洗浄により発生する劣化に対応してはいなかった。
エアコン等の電気機器を洗浄した場合、プリント基板やその接続端子に洗浄液残りが発生する場合があり、そのような場合絶縁抵抗が低下して短絡や所謂トラッキング現象が発生する場合があった。そのため、このような絶縁劣化現象を検知できる機能を備えたプリント基板が求められていた。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、洗浄液等の導電性物質が基板内に残り、基板が劣化した状態にあるような場合に、それを検出可能としたプリント基板の劣化検出装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係るプリント基板の劣化検出装置は、回路がパターン形成されたプリント基板の周辺部となる複数の辺に、電気的導通性の無い孔が穿設されると共に、当該孔に電圧を印加するためにプリント基板の表裏両面の周辺部に沿ってパターン形成されて孔に連結された導体の組を有し、導体の組のうち一方の面に形成された導体は、プリント基板の辺毎に分離されて独立して電圧の印加を可能とし、他方の面の導体は、連続する１本の導体で形成されてなり、導体の組に所定の交流電圧を印加して、流れる電流情報を入手する電流情報入手部と、電流情報入手部が入手した電流の変化からプリント基板の劣化を判断する劣化判定部とを有し、劣化判定部は、電流情報入手部が入手した交流電流値の変化から静電容量の変化を検出し、静電容量の変化からプリント基板の劣化を判断することを特徴とする。
この構成によれば、プリント基板に形成した電気的導通性の無い孔を介して連結されている導体間の抵抗が変化したら、即ち低下したら、電流の変化からそれを検出できる。よって、エアコンの洗浄液や水等がプリント基板に侵入する劣化が発生したら、それを検知することができる。ひいてはトラッキング発生の防止に役立てることができる。
また、複数本の導体のうち特定の導体の抵抗が変化したら緊急停止信号を出力させる等の適切な対応をとることができる。

加えて、孔に交流電圧を印加するため、抵抗値が変化しなくても静電容量の変化を電流の変化から検知できる。よって、孔に導電性の無い異物が侵入した場合も静電容量の変化からそれを検出でき、何らかの異物が孔に入った場合も基板の劣化として判断できる。

請求項２の発明は、回路がパターン形成されたプリント基板に、少なくとも１つの電気的導通性の無い孔が穿設されると共に、当該孔に電圧を印加するためにプリント基板の表裏両面にパターン形成された導体の組を有し、導体の組に所定の電圧を印加して、流れる電流情報を入手する電流情報入手部と、電流情報入手部が入手した電流の変化からプリント基板の劣化を判断する劣化判定部とを有し、孔に対して印加される電圧が直流電圧であると共に、電流情報入手部が直流電流情報を入手し、劣化判定部は、入手した直流電流値の変化からプリント基板の劣化を判断することを特徴とする。
この構成によれば、プリント基板に形成した電気的導通性の無い孔を介して連結されている導体間の抵抗が変化したら、即ち低下したら、電流の変化からそれを検出できる。よって、エアコンの洗浄液や水等がプリント基板に侵入する劣化が発生したら、それを検知することができる。ひいてはトラッキング発生の防止に役立てることができる。
加えて、孔に直流電圧を印加して検知するため、プリント基板に供給される直流電源を使用でき、簡易な回路で基板の劣化を検出できる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の構成において、表裏両面に形成された導体の組を複数有すると共に、プリント基板への電源供給を遮断する電源遮断手段を有し、劣化判定部が劣化発生と判断した導体の組の数が所定数に達したら、電源遮断手段を遮断操作する遮断信号生成部を有することを特徴とする。
この構成によれば、プリント基板の複数箇所で劣化が発生したら、即ちプリント基板が広範囲で劣化したら、プリント基板の電源を遮断するため、トラッキング等の発生を確実に防止できる。

請求項４の発明は、請求項２に記載の構成において、表裏両面に形成された導体の組を複数有すると共に、プリント基板への電源供給を遮断する電源遮断手段を有し、劣化判定部が、特定の導体の組に対して劣化発生と判断したら、電源遮断手段を遮断操作する遮断信号生成部を有することを特徴とする。
この構成によれば、プリント基板の中で、高電圧が印加されるような部位の劣化に対しては、他の箇所が正常であっても速やかに電源を遮断させることが可能であり、劣化による事故を確実に防止できる。

本発明によれば、プリント基板に形成した電気的導通性が無く絶縁抵抗の大きい孔が、絶縁抵抗が低下したら、更には導通性を有したら、電気的特性の変化からそれを検出できる。よって、エアコンの洗浄液や水等がプリント基板に侵入する劣化が発生したら、孔の電気的特性の変化からそれを検知することができる。ひいてはトラッキング発生の防止に役立てることができる。

プリント基板の劣化検出装置の説明図である。 劣化検出のための構造を備えたプリント基板の斜視図である。 図２のプリント基板の裏面側斜視図である。 劣化を検出する構造を示すプリント基板の断面説明図である。 電流情報入手部と劣化判定部の説明図である。 劣化検出装置の他の形態を示す回路図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係るプリント基板の劣化検出装置の一例を示す説明図である。劣化検出装置は、劣化を検出するためにプリント基板に形成した検出回路部１と、検出回路部１に流れる電流を計測して劣化を判定する計測・判定部２と、判定結果を出力する出力部３とを有している。

図２，３は検出回路部１を備えたプリント基板４を示し、図２は表側の斜視図、図３は裏側の斜視図である。
検出回路部１は、プリント基板４の縁部に沿ってパターン形成された導体５と、プリント基板４に形成された孔１１により構成されている。そして、本来搭載すべき素子はその内側に配置され、回路が形成されている。

この導体５は、プリント基板４の端部に設けられたコネクタ接続部１２に設けられた端子１３からスタートし、辺毎に異なる導体５が配設され、プリント基板４の隅部の適宜部位に穿設された孔１１を連結するように配設されている。こうして、表面の導体５は３本に分けて配設されている。
一方、裏面にパターン形成された導体５は、コネクタ接続部１２に設けられた端子１３からスタートした１本の導体５で全ての孔１１を連結している。同一の孔１１に対して表裏両面から導体５は接続され、検出回路部１は３つの導体５の組を有している。

こうして形成された検出回路部１には、コネクタ接続部１２を介して電源及び電流検出部６が接続され、個々の導体５の組に電圧が印加されると共に電流が計測或いは検出される。
尚、孔はプリント基板４の４辺の全てに形成しても良いし、基板の中央部に形成しても良い。

図４は、検出回路部１の断面説明図であり、複数箇所に形成した孔１１の構造を示している。孔１１は、表裏両面にリング状の導電部１１ａが形成され、内部に導体は無く電気的導通性が無い。
そして、導電部１１ａに導体５が接続され、電圧が印加されるよう構成されている。尚、図４では一部の孔１１に洗浄液等の液体Ａが残っている状態を示している。

計測・判定部２は、検出回路部１に流れる電流を計測する計測部２１、計測した電流情報を基にプリント基板４の劣化を判定する劣化判定部２２、遮断信号を生成する遮断信号生成部２３、各導体５に一定の電圧を印加すると共に、各導体５に電源を供給する電源部２４等を備えている。
計測部２１は、導体５毎に設けられた電流検出部６から電流情報を入手し、デジタル変換して劣化判定部２２に出力する。

劣化判定部２２はマイコンを有して構成され、個々の導体５の電流情報を基に予め設定された閾値と比較し、閾値を超えた電流が流れる導体５が１つでもあると、出力部３に異常発生信号を出力する。また、閾値を超えた導体５が２つ以上あると遮断信号生成部２３から緊急停止信号を主力させる。

遮断信号生成部２３は、出力がプリント基板４に電源を供給する回路遮断器７に接続されており、緊急停止信号を受けて回路遮断器７を遮断動作させる。
また出力部３は、報音部、発光通知するＬＥＤ等を備えており、劣化判定部２２から異常発生信号を受けて報音及び発光動作する。尚、電流検出部６と計測部２１とで電流情報入手部を構成している。

図５は計測・判定部２の電源部２４と計測部２１の構成を示している。電源部２４は交流電源であり、交流電圧が検出回路部１に印加される。即ち、導体５を介して孔１１に印加される。こうして流れる電流が電流検出部６で計測され、計測部２１を介して劣化判定部２２で判定される。
この時計測される電流は交流電流であるため、劣化判定部２２は、孔１１の静電容量の変化を電流の変化情報を基に検出し、その変化が一定値を超えたらプリント基板４に劣化発生と判断する。

上記の如く構成された劣化検出装置は以下のように動作する。まず孔１１に異物が存在しない場合は、孔１１は非導通性であるため、孔１１の抵抗値は大きく導体５に流れる電流は小さい。この状態では、劣化判定部２２は異常を検知しない。交流電圧が導体５に印加されるため、孔１１の静電容量に起因してインピーダンスは有限値であるため、電流はゼロでは無く一定の交流電流が流れている。

この状態から、何れかの孔１１に洗浄液等の導電性ある液体、或いは導電性の無い不純物が入り込んだら、静電容量が変化するためインピーダンスが変化（低下）する。結果、電流が増加するため、劣化判定部２２はそれを検知する。こうして、複数の導体５のうち、何れかの１本の導体５の電流値が閾値を超えたら劣化発生と判断して異常発生信号を出力する。
この異常発生信号により出力部３が報知操作し、報音部が警報音を鳴動して、ＬＥＤが発光する。

そして、更に劣化が進み、電流値が異常を示す導体５を２本以上検出したら、異常発生信号に加えて緊急停止信号を出力する。この緊急停止信号が遮断信号生成部２３に出力され、遮断信号生成部２３から、信号線で接続されている回路遮断器７に対して遮断信号が出力され、回路遮断器７が遮断動作する。この回路遮断器７は、検出回路部１が組み付けられたプリント基板４に電源を供給する回路遮断器７であり、このプリント基板４への通電が遮断される。

尚、この電源遮断と同時に、関連する負荷への電源を遮断しても良い。また、電流値が異常を示す導体５を２本以上検出したら、異常発生信号に加えて緊急停止信号を出力するとしているが、導体５の本数が４本以上ある場合は、緊急停止信号を出力する判断を３本以上としても良い。更には、プリント基板４の特定の部位（例えば、高電圧の部位）の導体５の電流値が異常を示したら、即緊急停止信号を出力させても良い。

このように、プリント基板４に形成した電気的導通性の無い孔１１を介して連結されている導体５間の絶縁抵抗が変化したら、即ち低下したら、電流の変化からそれを検出できる。よって、エアコンの洗浄液や水等がプリント基板に侵入する劣化が発生したら、それを検知することができる。ひいてはトラッキング発生の防止に役立てることができる。
また、孔１１に交流電圧を印加するため、抵抗値に大きな変化が無くても静電容量の変化を電流の変化から検知できる。よって、孔に導電性の無い異物が侵入した場合も静電容量の変化からそれを検出でき、何らかの異物が孔に入った場合も基板の劣化として判断できる。
更に、プリント基板４の複数箇所で劣化が発生したら、即ちプリント基板４が広範囲で劣化したら、プリント基板の電源を遮断するため、トラッキング等の発生を確実に防止できる。

図６は、劣化検出装置の他の例を示し、検出回路部１に通電する電源を直流電源１８ａとし、孔１１を有する導体５（５ａ～５ｄ）の抵抗値の変化から劣化を検出する計測・判定部２の構成を示している。
第１導体５ａ～第３導体５ｃは、上記形態のようにプリント基板４の周辺部に形成されているが、第４導体５ｄは例えばプリント基板４の高電圧の充電部の近傍に形成されている。また、１４はフォトカプラの組であり上記計測部２１に対応している。個々の導体５の組にフォトカプラが設けられ、抵抗値が低下して通電状態になるとそれをフォトカプラで検出するよう構成されている。

そして、１５は劣化を検出したら発光する出力部３としてのＬＥＤ２０を有する第１劣化判定部である。また１６は論理回路で構成されて緊急停止信号を出力する第２劣化判定部である。この第１劣化判定部１５と、第２劣化判定部１６とで劣化判定部２２を構成している。
加えて、１７は遮断信号を出力する出力素子であり、遮断信号生成部２３を構成している。この出力素子１７は、例えばフォトモスリレーで構成され、このオン動作で回路遮断器７は遮断動作する。
尚、１８ｂはフォトカプラの組１４、第１劣化判定部１５、そして第２劣化判定部１６を駆動する電源であり、１８ｃは回路遮断器７を遮断操作させる電源を示している。

このように計測・判定部２を形成することで、第１導体５ａ～第３導体５ｃの何れかが異常値を示したらＬＥＤ２０は発光して警報が発せられる。また、第１導体５ａ～第３導体５ｃの３本の導体５で同時に異常値を示したら、或いは第４導体５ｄの電流が異常値を示したら、第２劣化判定部１６が信号を出力して回路遮断器７が遮断動作する。
従って、形成した孔１１に洗浄液等の液体が入り込み、それが取り除かれていなければ、絶縁機能が低下或いは導通状態となり電流が流れることで基板の劣化が検出される。

このように、孔１１に直流電圧を印加して検知するため、プリント基板４に供給される直流電源を使用でき、簡易な回路で基板の劣化を検出できる。
また、プリント基板４の複数箇所で劣化が発生したら、即ちプリント基板４が広範囲で劣化したら、プリント基板４の電源を遮断するため、トラッキング等の発生を確実に防止できる。
更に、プリント基板４の中で、高電圧が印加されるような部位の劣化に対しては、他の箇所が正常であっても速やかに電源を遮断させるため、劣化による事故を確実に防止できる。

尚、上記実施形態では、洗浄液等の液体の付着を想定して説明したが、これはエアコン等の洗浄を想定して示したもので、本発明の劣化検出装置は、固体の付着、気体が充満した場合も、その電気的特性の変化から劣化を検出できるものである。

１・・検出回路部、２・・計測・判定部、３・・出力部、４・・プリント基板、５・・導体、６・・電流検出部（電流情報入手部）、７・・回路遮断器（電源遮断手段）、１１・・孔、１８ａ・・直流電源、２１・・計測部（電流情報入手部）、２２・・劣化判定部、２４・・電源部。

Claims (4)

1. 回路がパターン形成されたプリント基板の周辺部となる複数の辺に、電気的導通性の無い孔が穿設されると共に、当該孔に電圧を印加するために前記プリント基板の表裏両面の前記周辺部に沿ってパターン形成されて前記孔に連結された導体の組を有し、
   前記導体の組のうち一方の面に形成された導体は、前記プリント基板の辺毎に分離されて独立して電圧の印加を可能とし、
   他方の面の導体は、連続する１本の導体で形成されてなり、
   前記導体の組に所定の交流電圧を印加して、流れる電流情報を入手する電流情報入手部と、
   前記電流情報入手部が入手した電流の変化から前記プリント基板の劣化を判断する劣化判定部とを有し、
   前記劣化判定部は、前記電流情報入手部が入手した交流電流値の変化から静電容量の変化を検出し、静電容量の変化から前記プリント基板の劣化を判断することを特徴とするプリント基板の劣化検出装置。
2. 回路がパターン形成されたプリント基板に、少なくとも１つの電気的導通性の無い孔が穿設されると共に、当該孔に電圧を印加するために前記プリント基板の表裏両面にパターン形成された導体の組を有し、
   前記導体の組に所定の電圧を印加して、流れる電流情報を入手する電流情報入手部と、
   前記電流情報入手部が入手した電流の変化から前記プリント基板の劣化を判断する劣化判定部とを有し、
   前記孔に対して印加される電圧が直流電圧であると共に、前記電流情報入手部が直流電流情報を入手し、
   前記劣化判定部は、入手した直流電流値の変化から前記プリント基板の劣化を判断することを特徴とするプリント基板の劣化検出装置。
3. 表裏両面に形成された前記導体の組を複数有すると共に、前記プリント基板への電源供給を遮断する電源遮断手段を有し、
   前記劣化判定部が劣化発生と判断した前記導体の組の数が所定数に達したら、前記電源遮断手段を遮断操作する遮断信号生成部を有することを特徴とする請求項２記載のプリント基板の劣化検出装置。
4. 表裏両面に形成された前記導体の組を複数有すると共に、前記プリント基板への電源供給を遮断する電源遮断手段を有し、
   前記劣化判定部が、特定の前記導体の組に対して劣化発生と判断したら、前記電源遮断手段を遮断操作する遮断信号生成部を有することを特徴とする請求項２記載のプリント基板の劣化検出装置。