(57)【要約】【課題】出力電圧の変更にも容易に対応可能とし、且つ組立の作業性を改善して製造コストを引き下げる。【解決手段】１段分の倍電圧整流回路を実装した同一形状の電気回路基板５００を、所望の出力電圧に応じた枚数だけ積み重ねることで、昇圧回路ユニット５を構成する。また、段毎に電気回路基板５００の向きを反転させることで、或る段の電気回路基板５００の出力端子５０４〜５０６の直上に次の段の電気回路基板５００の入力端子５０３〜５０１が位置するようにし、導電性支柱部材５３０を用いて或る段の出力端子５０４〜５０６と次の段の入力端子５０３〜５０１とを接続する。また、導電性支柱部材５３０のほか、沿面距離を長くするべく段毎にずらして配置した絶縁性支柱部材５３１や背面基板５４０を用いて、積層構造を形成する。これにより、基板間をケーブル線で接続する必要がなく、組立性が向上する。【選択図】図５
2015159697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
倍電圧整流回路を複数段直列に接続した昇圧回路を用いて高電圧を生成する装置であり、１又は複数の倍電圧整流回路が実装された電気回路基板を複数（ただし３以上）枚積み重ねることで前記昇圧回路が構成されてなる直流高電圧電源装置において、
略矩形状である前記電気回路基板の一辺に沿って該回路基板に実装された回路の入力端子を配置するとともにこれと対向する辺に沿って出力端子を配置し、
前記電気回路基板を複数枚積み重ねる際に、１枚の電気回路基板の出力端子の直上に一つ上の段の電気回路基板の入力端子が位置するように、段毎に交互に電気回路基板の向きを入れ替えて上下に所定間隔を有して配置し、
該所定間隔を有する上下２枚の電気回路基板の間に取り付けられた導電性支柱部材を介して、下の段又は上の段の電気回路基板の出力端子とその上の段又は下の段の入力端子とを電気的に接続すると共に前記所定間隔を確保し、且つ、
１枚おきに配置された同一の向きである２枚の電気回路基板の間であって各電気回路基板において電気配線が施されていない箇所に絶縁性支柱部材が取り付けられていることを特徴とする直流高電圧電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直流高電圧電源装置であって、
或る１枚の前記電気回路基板の上面及び下面にそれぞれ取り付けられる前記絶縁性支柱部材の取り付け位置をずらすようにしたことを特徴とする直流高電圧電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の直流高電圧電源装置であって、
前記複数枚の電気回路基板が積み重ねられた状態で、その全体が樹脂材でモールドされてなることを特徴とする直流高電圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流高電圧電源装置に関し、さらに詳しくは、多段の倍電圧整流回路を用いて高電圧を発生する直流高電圧電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷に対してkVオーダーの直流高電圧を印加するための電源装置として、倍電圧整流回路を多段接続した昇圧回路を用いた電源装置が知られている。この種の直流高電圧電源装置における昇圧回路として最も代表的で頻用されているのは、コッククロフト・ウォルトン回路（Cockcroft-Walton circuit）である。コッククロフト・ウォルトン回路にはいくつかの構成のバリエーションがあるが、その基本は、コンデンサとダイオードとを組み合わせた倍電圧整流回路であり、これを任意の段数だけ直列に接続することによって、所望の高電圧を出力することが可能である（特許文献１など参照）。
【０００３】
コッククロフト・ウォルトン回路を用いた直流高電圧電源装置において倍電圧整流回路の段数を増やして高い電圧を得ようとすると、大きな回路基板が必要となり、装置が大形になる。そこで、装置を小型化するために、コンデンサとダイオードを含む倍電圧整流回路を１枚の電気回路基板（いわゆるプリント基板）上に実装し、それを基板の拡がり方向と直交する方向に複数枚積み重ねた構成の直流高電圧電源装置が知られている（特許文献２、３参照）。
【０００４】
特許文献２に記載の装置では、同一形状である回路基板を多数枚積み重ね、その全体を可撓性の絶縁樹脂でモールドして一体化している。また、特許文献３に記載の装置では、上段にいくに従って小さい形状の回路基板を用いるとともに、その回路基板１枚１枚を絶縁樹脂でモールドし、そのモールドされた回路基板を多数積み重ねることで昇圧回路ユニットを構成している。
【０００５】
上述したように、倍電圧整流回路を実装した回路基板を積み重ねる構造（以下、これを積層構造という）を採ることによって装置の小型化を図ることができるものの、上述した従来の構造では次のような問題がある。
【０００６】
即ち、こうした直流高電圧電源装置は様々な装置（負荷）の電源として利用されるが、当然、その負荷の種類によって、必要とされる出力電圧値は相違する。１枚の回路基板による電圧増倍率は決まっている（典型的には２倍である）ので、積み重ねる回路基板の枚数を変更することで出力電圧を変更することができる。しかしながら、上述した従来の積層構造の直流高電圧電源装置では、出力電圧の仕様に応じて回路基板の枚数を変更することは考慮されていない。そのため、そうした変更に簡単に対応できるような組立性、つまり装置を組み立てる際の容易性は考慮されておらず、組立て時に回路基板の枚数を変更しようとすると面倒で手間が掛かる。その結果、装置の製造コストが高くなり、その分、装置のコストアップに繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３０４５０６号公報
【特許文献２】特開平７−３１２３００号公報
【特許文献３】特開２００８−４１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その主な目的は、組立性を改善し、特に様々な出力電圧の仕様に対応する場合であってもそれに応じた組立てを容易に行えるようにすることにより、製造コストを引き下げることが可能な直流高電圧電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明は、倍電圧整流回路を複数段直列に接続した昇圧回路を用いて高電圧を生成する装置であり、１又は複数の倍電圧整流回路が実装された電気回路基板を複数（ただし３以上）枚積み重ねることで前記昇圧回路が構成されてなる直流高電圧電源装置において、
略矩形状である前記電気回路基板の一辺に沿って該回路基板に実装された回路の入力端子を配置するとともにこれと対向する辺に沿って出力端子を配置し、
前記電気回路基板を複数枚積み重ねる際に、１枚の電気回路基板の出力端子の直上に一つ上の段の電気回路基板の入力端子が位置するように、段毎に交互に電気回路基板の向きを入れ替えて上下に所定間隔を有して配置し、
該所定間隔を有する上下２枚の電気回路基板の間に取り付けられた導電性支柱部材を介して、下の段又は上の段の電気回路基板の出力端子とその上の段又は下の段の入力端子とを電気的に接続すると共に前記所定間隔を確保し、且つ、
１枚おきに配置された同一の向きである２枚の電気回路基板の間であって各電気回路基板において電気配線が施されていない箇所に絶縁性支柱部材が取り付けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る直流高電圧電源装置では、倍電圧整流回路が実装された電気回路基板を複数枚積み重ねるが、その積層構造を保つための導電性支柱部材を利用して、上下に隣接する２枚の電気回路基板の間の信号（各基板の電圧出力）の伝達を行う。そのために、電気回路基板の基板形状を略矩形状とし、その電気回路基板の一辺に沿って入力端子を配置するとともにこれと対向する辺に沿って出力端子を配置する。このとき、各電気回路基板の形状や基板上の各部品（ダイオード、コンデンサなど）の配置を同一とするとよい。
【００１１】
そして、複数枚の電気回路基板を積み重ねる際に、段毎に交互に電気回路基板の向きを入れ替える。これにより、１枚の電気回路基板の出力端子の直上に一つ上の段の電気回路基板の入力端子が位置するから、導電性支柱部材の下端を、電気回路基板の上面の出力端子と電気的に接続するように該基板に取り付けるとともに、該導電性支柱部材の上端を、一つ上の段の電気回路基板の下面の入力端子と電気的に接続するように該基板に取り付ける。この導電性支柱部材により、上下の電気回路基板の間の電気的接続が確保される。また、該導電性支柱部材は、下側の電気回路基板に対し上側の電気回路基板を所定間隔を有して保持する構造体の一部として機能する。
【００１２】
これによれば、上下の電気回路基板間を接続するケーブル線が不要になり、導電性支柱部材を電気回路基板に固定するための例えば螺入などによる取付作業を行うだけで、上下の電気回路基板の電気的接続を行うことができる。また、積層構造を維持する部材の一部が電気回路基板間の電気的接続を確保するために利用されるので、その分だけ、積層構造を維持する部材を減らすことができる。
【００１３】
もちろん、電気回路基板間の電気的接続にも利用される導電性支柱部材だけでは積層構造を形成するのに不十分であるから、本発明に係る直流高電圧電源装置においては、複数枚の電気回路基板の積層構造を維持するために、上記導電性支柱部材のほかに、同一の向きである２枚の電気回路基板の間で、各電気回路基板にあって電気配線がない箇所つまりは絶縁性部材である箇所に絶縁性支柱部材が取り付けられている。
【００１４】
ただし、この種の直流高電圧電源装置では、最下段の電気回路基板上の回路における電圧と最上段の電気回路基板上の回路における電圧との差は非常に大きいため、最下段の電気回路基板と最上段の電気回路基板との間の絶縁性支持部材を通した経路の長さ（いわゆる沿面距離）が短いと、該経路を通した絶縁破壊が起こるおそれがある。そこで、本発明に係る直流高電圧電源装置では、或る１枚の電気回路基板の上面及び下面にそれぞれ取り付けられる絶縁性支柱部材の取り付け位置をずらすようにすることが好ましい。
具体的には例えば、１枚の矩形状の電気回路基板の一つのコーナー部の上面に１本の絶縁性支柱部材を取り付けるとともに、同じ電気回路基板の別のコーナー部の下面に１本の絶縁性支柱部材を取り付けることで、２本の絶縁性支柱部材の取り付け位置を離すようにするとよい。
【００１５】
こうした構成によれば、最下段の電気回路基板と最上段の電気回路基板経路との間の絶縁性支持部材を通した沿面距離を長くすることができるので、該経路を通した電流は流れにくくなり、絶縁破壊の発生を防止することができる。
【００１６】
また本発明に係る直流高電圧電源装置では、複数枚の電気回路基板の積層構造を維持するために、上記導電性支柱部材及び上記絶縁性支柱部材のほかに、最下段の電気回路基板から最上段の電気回路基板までの範囲を含んで垂直方向に延伸する第１補助支持部材と、最下段の電気回路基板と最上段の電気回路基板とをそれぞれ前記第１補助支持部材に固定する第２補助支持部材と、を備える構成としてもよい。
例えば、上記第１補助支持部材を回路基板として、該回路基板に昇圧回路以外の様々な部品を実装するようにしてもよい。
上記第１及び第２補助支持部材を用いる場合、それら補助支持部材で電気回路基板の積層構造の一方の側を保持し、反対側を上記絶縁性支柱部材で保持するようにするとよい。
【００１７】
また本発明に係る直流高電圧電源装置では、電気回路基板を複数積み重ねた状態で、その全体を樹脂材でモールドして一体化するとよい。このときの樹脂材としては、電気的絶縁性、耐熱性、難燃性などに優れたものであることが望ましく、例えばこうした特性を有する自己接着用のシリコーンゴムを用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る直流高電圧電源装置によれば、昇圧回路を構成する複数枚の電気回路基板同士をケーブル線で接続する必要がなく、上下の電気回路基板の電気的接続の作業を、各段の電気回路基板をそれぞれ保持するための導電性支柱部材の取付作業の一部として行うことができる。それにより、昇圧回路の組立てが簡便になり、特に、電気回路基板の枚数を減らしたり逆に増やしたりする場合でも、組立てを容易に行うことができる。それによって、製造コストの引き下げや製造効率の改善が可能であり、また使用する部品点数を削減することもでき、装置コストを引き下げることができる。
【００１９】
また本発明に係る直流高電圧電源装置によれば、電気回路基板の積層構造を保持するための強固な導電性支柱部材を電気的接続に利用できるので、例えば何らかの外力が加わった場合でも電気的接続が断絶するような事態を生じにくく、高い信頼性を確保することができる。
【００２０】
また、本発明に係る直流高電圧電源装置において、導電性支柱部材のほかに電気回路基板の積層構造を保持するために、或る１枚の電気回路基板の上面及び下面にそれぞれ取り付けられる絶縁性支柱部材の取り付け位置をずらすようにすることにより、絶縁性支柱部材を通した絶縁破壊の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例による直流高電圧電源装置のブロック構成図。
【図２】本実施例の直流高電圧電源装置における１段の倍電圧整流回路の回路図。
【図３】本実施例の直流高電圧電源装置における１段の倍電圧整流回路を実装した電気回路基板の外観上面図。
【図４】本実施例の直流高電圧電源装置の昇圧回路ユニットにおける導電性支柱部材の取付構造を示す概略一部断面図。
【図５】本実施例の直流高電圧電源装置における昇圧回路ユニットの外観斜視図。
【図６】図５に示した昇圧回路ユニットの正面図（ａ）及び右側面図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施例である直流高電圧電源装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例の直流高電圧電源装置のブロック構成図である。
【００２３】
本実施例の直流高電圧電源装置は、外部の商用交流電源（例えばＡＣ２００Ｖ／２２０Ｖ単相）１に接続された商用交流整流回路２と、高周波インバータ回路３と、高周波昇圧トランス４と、Ｎ段の倍電圧整流回路５１〜５Ｎからなる昇圧回路ユニット５と、を備え、昇圧回路ユニット５における最終段の倍電圧整流回路５Ｎの出力電圧が、外部の負荷６に印加される。
【００２４】
各部の動作を概略的に説明する。商用交流電源１から供給された交流電力は商用交流整流回路２において交流-直流変換され、この変換によって得られた直流電力が高周波インバータ回路３によって、上記商用交流電力よりも周波数の高い交流電圧（高周波電圧）に変換される。この高周波電圧が高周波昇圧トランス４によって所定振幅値の高周波電圧に昇圧される。高周波昇圧トランス４では、例えば１１０rms程度の振幅値を数kVrms程度まで昇圧することができる。こうして昇圧された高周波電圧を、昇圧回路ユニット５に含まれる倍電圧整流回路５１〜５Ｎの各段でそれぞれ２倍に昇圧しつつ整流し、最終的には例えば数十kV〜百数十kV程度の直流電圧を生成して昇圧回路ユニット５から出力する。
【００２５】
昇圧回路ユニット５を構成するＮ段の倍電圧整流回路５１〜５Ｎの回路構成は同一である。図２は１段の倍電圧整流回路５０の回路図である。図２に示すように、本実施例の直流高電圧電源装置で用いられている昇圧回路ユニット５はいわゆる対称型コッククロフト・ウォルトン回路であり、１段分の倍電圧整流回路５０は、第２入力端子５０２と第２出力端子５０５との間に接続された直流コラムコンデンサ５１０と、第１入力端子５０１と第１出力端子５０４との間に接続された第１交流コラムコンデンサ５０８と、第３入力端子５０３と第３出力端子５０６との間に接続された第２交流コラムコンデンサ５０９と、全波整流回路を構成するようにブリッジ状に接続された４個のダイオード５１１〜５１４と、を含む。ここでは、３個のコンデンサ５０８、５０９、５１０はいずれもフィルムコンデンサであるが、これに限るものではない。
【００２６】
高周波昇圧トランス４の出力に接続される初段の倍電圧整流回路５１においては、図２中に点線で示す枠内に記載したように、トランス４の２次巻線４ｂの一方の端子が第１入力端子５０１に接続され、他方の端子が第３入力端子５０３に接続され、センター端子が第２入力端子５０２に接続されている。
【００２７】
倍電圧整流回路５０の電圧増倍動作は例えば特許文献１に開示されているようによく知られているので詳しく説明しないが、ダイオード５１１〜５１４を通した各コンデンサ５０８〜５０９の電荷蓄積を入力電圧の１周期毎に繰り返すことで、入力端子５０１〜５０３に印加された入力電圧を２倍に昇圧して出力する。したがって、Ｎ段の倍電圧整流回路５０を直列に接続した昇圧回路ユニット５は、該昇圧回路ユニット５への入力電圧を２×Ｎ倍に昇圧して出力することになる。出力の直流高電圧は最終段の倍電圧整流回路５Ｎの第２出力端子５０５から取り出される。
なお、本実施例の直流高電圧電源装置は負極性の高電圧を出力するものであるが、正極性の高電圧を出力する構成に変更可能であることは当然である。
【００２８】
図３は図２に示した１段の倍電圧整流回路５０に含まれる各部品が実装された状態の電気回路基板５００の外観上面図、図４は導電性支柱部材の取付構造を示す概略一部断面図である。図３中の符号は、図２に示した回路図中の各部品の符号と同一である。
電気回路基板５００はいわゆる片面プリント基板であり、図３では見えない裏面に銅などの金属箔のパターンによる電気配線（図４中の符号５２３）が形成されている。図３中には、こうした電気配線によって実現される各部品間の電気的な接続を、太点線で示している。ダイオード５１１〜５１４、コンデンサ５０８〜５１０等の部品は、電気配線により形成されたマウント部にハンダ付けされることで固定されている。なお、Ｎ段の倍電圧整流回路５１〜５Ｎに対応する電気回路基板５００の形状や部品配置は全く同一（つまり共通）である。
【００２９】
図３に示すように、１枚の電気回路基板５００は上面視矩形状であり、対向する一方の辺（図３では左方の辺）に沿って略一直線上に、第１入力端子５０１、第２入力端子５０２、及び第３入力端子５０３が形成されている。また、対向する他方の辺（図３では右方の辺）に沿って略一直線上に、第１出力端子５０４、第２出力端子５０５、及び第３出力端子５０６が形成されている。図３中に示すように、第２入力端子５０２及び第２出力端子５０５は電気回路基板５００の上下方向の略中央の中央線Ｃ上に位置しており、第２入力端子５０２と第１入力端子５０１との距離、 第２入力端子５０２と第３入力端子５０３との距離、第２出力端子５０５と第１出力端子５０４との距離、及び、第２出力端子５０５と第３出力端子５０６との距離は、同一（距離ｄ）となっている。
また、それら出力端子５０４、５０５、５０６の外側の電気配線が施されていない箇所には、後述する絶縁性支柱部材を取り付けるのための取付穴５１５が穿設されている。
【００３０】
図４に示すように、３個の入力端子５０１〜５０３及び３個の出力端子５０４〜５０６は全て同一内径の円形状の貫通穴５２１を有し、電気回路基板５００のおもて面（図３で現れている部品面）及び裏面（図３では現れていないパターン面）において、その貫通穴５２１の周縁部及び該貫通穴５２１の内周面には、配線パターン５２３に連続する金属箔層５２２が形成され、電気回路基板５００のおもて面及び裏面に露出した金属箔層５２２が当該基板５００内の回路と外部との電気的接点となっている。
【００３１】
なお、電気回路基板５００において、第１出力端子５０４と第２出力端子５０５との間、及び、第２出力端子５０５と第３出力端子５０６との間に、それぞれ切れ込み部５１６が形成されているが、その理由については後述する。
【００３２】
図５は図３に示した倍電圧整流回路５０を複数段積み重ねることで構成される昇圧回路ユニット５の外観斜視図、図６は図５に示した昇圧回路ユニット５の正面図（ａ）及び右側面図（ｂ）である。この例では、倍電圧整流回路５０を実装した電気回路基板５００を８段積み重ね、入力電圧を２×８＝１６倍した出力電圧が得られるようになっている。なお、図５及び図６では、図面が煩雑になるのを避けるため、１枚の電気回路基板５００に実装される４本のダイオード５１１〜５１４のうち、２本のダイオード５１１、５１２の記載を省略している。
【００３３】
上述したように、電気回路基板５００上で、３個の入力端子５０１〜５０３は略一直線上に設けられ、その間隔はいずれもｄであり、同様に、３個の出力端子５０４〜５０６も略一直線上に設けられ、その間隔はいずれもｄである。そのため、例えば図３に示した電気回路基板５００を紙面に直交する軸を中心に１８０°回転させ、その回転前の電気回路基板５００上に所定間隔を有して重ね合わせると、回転前の電気回路基板５００の第１入力端子５０１、第２入力端子５０２、及び第３入力端子５０３に、回転後の電気回路基板の第３出力端子５０６、第２出力端子５０５、及び第１出力端子５０４がそれぞれ重なり、回転前の電気回路基板５００の第１出力端子５０４、第２出力端子５０５、及び第３出力端子５０６に、回転後の電気回路基板の第３入力端子５０３、第２入力端子５０２、及び第１入力端子５０１がそれぞれ所定間隔を有して重なる。
【００３４】
このため、倍電圧整流回路５０を実装した電気回路基板５００を複数段積み重ねるとき、或る段の電気回路基板５００のすぐ上の段の電気回路基板５００の向きを上述したように１８０°回転させると、或る段の電気回路基板５００に実装されている倍電圧整流回路５０の出力端子５０４〜５０６の垂直上方に、上の段の電気回路基板５００に実装されている倍電圧整流回路５０の入力端子５０１〜５０３を所定間隔を有して位置させることができる。そこで、本実施例の直流高電圧電源装置では、図５及び図６に示すように、電気回路基板５００の向きを１段ずつ交互に１８０°反転させるようにしている。そして、或る段の電気回路基板５００とその一つ上の段の電気回路基板５００とで電気的に接続する必要のある端子間に、例えばステンレス等の金属である導電体からなる導電性支柱部材５３０を配している。
【００３５】
具体的に述べると、最下段に位置する電気回路基板５００は、図５では左方、図６（ａ）では右方に入力端子５０１〜５０３が位置しており、これら入力端子５０１〜５０３にそれぞれ接続されたケーブル線５３３を通して高周波昇圧トランス４で昇圧された高周波電圧が入力される。下から２段目に位置する電気回路基板５００は、図５では右方、図６（ａ）では左方に入力端子５０１〜５０３が位置しており、それらは最下段に位置する電気回路基板５００における出力端子５０４〜５０６の直上に所定間隔を有して位置している。そこで、最下段に位置する電気回路基板５００の出力端子５０４〜５０６とその上の段に位置する電気回路基板５００の入力端子５０１〜５０３との間に３本の導電性支柱部材５３０を介設し、それによって各出力端子５０４〜５０６と各入力端子５０１〜５０３との間の電気的な接続を確保するとともに、下の段の電気回路基板５００と上の段の電気回路基板５００との間隔を所定間隔に保っている。
【００３６】
それ以外の各段の電気回路基板５００についても同様に、上下２枚の電気回路基板５００は３本の導電性支柱部材５３０で接続され、その導電性支柱部材の長さが電気回路基板５００同士の間隔になっている。そして、最上段の電気回路基板５００は図５では左方、図６（ａ）では右方に出力端子５０４〜５０６が位置するから、その中の出力端子５０５に電圧出力用のケーブル線５３４が接続される。
【００３７】
本実施例の直流高電圧電源装置では、電気回路基板５００の積層構造を形成するために、導電性支柱部材５３０以外に、複数本の絶縁性支柱部材５３１と、背面基板５４０と、下部スペーサ５４１及び上部スペーサ５４２を用いている。
【００３８】
背面基板５４０は、最下段の電気回路基板５００の下方から最上段の電気回路基板５００の上方まで延伸する細長い形状のプリント基板であり、特に符号を付していないが、倍電圧整流回路以外の様々な部品が実装されている。２個の下部スペーサ５４１は略Ｌ字状の部材であり、背面基板５４０の下端に設けられたネジ穴と最下段の電気回路基板５００の取付穴５１５とにそれぞれネジ止めされている。この下部スペーサ５４１は電気回路基板５００の積層構造体を床面上に保持する脚部としても機能する。２個の上部スペーサ５４２は細長い略Ｌ字状の部材であり、背面基板５４０の上部側に設けられたネジ穴と最上段の電気回路基板５００の出力端子５０４、５０６とにそれぞれネジ止めされている。このようにして、最下段の電気回路基板５００と最上段の電気回路基板５００とは背面基板５４０にそれぞれ固定されている。
【００３９】
絶縁性支柱部材５３１は例えばポリカーボネートなどの合成樹脂からなり、導電性支柱部材５３０の約２倍の長さを有する。図５及び図６に示すように、絶縁性支柱部材５３１は、背面基板５４０が取り付けられた側とは反対側、つまりケーブル線５３３、５３４が取り付けられている側にあって、１段おきの２枚の電気回路基板５００の間に取り付けられている。具体的には、下から２段目に位置する電気回路基板５００の図６（ｂ）で左方のコーナー部であって電気配線が施されていない箇所に穿設されている取付穴５１５には絶縁性支柱部材５３１の下端がネジ止めされ、その直上である下から４段目に位置する電気回路基板５００にあって電気配線が施されていない箇所に穿設されている取付穴５１５にはその絶縁性支柱部材５３１の上端がネジ止めされている。一方、下から４段目に位置する電気回路基板５００の図６（ｂ）で右方のコーナー部であって電気配線が施されていない箇所に穿設されている取付穴５１５には絶縁性支柱部材５３１の下端がネジ止めされ、その直上である上から３段目に位置する電気回路基板５００にあって電気配線が施されていない箇所に穿設されている取付穴５１５にはその絶縁性支柱部材５３１の上端がネジ止めされている。
【００４０】
このように、或る２枚の電気回路基板５００を接続する絶縁性支柱部材５３１は１本のみであり、しかも、同じ電気回路基板５００の上下に取り付けられる２本の絶縁性支柱部材５３１の取付位置は、電気回路基板５００の互いに異なるコーナー部の電気配線が施されていない箇所であって、それらは距離的に離れている。このように絶縁性支柱部材５３１を配置することで、絶縁性支柱部材５３１を介して接続されている最も上段の（この例では最上段の）電気回路基板５００と最も下の段の（この例では下から２段目の）電気回路基板５００との間の、絶縁性支柱部材５３１を介した沿面距離は、複数の絶縁性支柱部材５３１を同一鉛直線上に並べて配置した場合に比べて長くなる。それ加え、上述したように、電気回路基板５００には切れ込み部５１６が形成されているため、同一電気回路基板５００において一方の絶縁性支柱部材５３１が取り付けられる取付穴５１５と他方の絶縁性支柱部材５３１が取り付けられる取付穴５１５との間の距離は、切れ込み部５１６がない場合に比べてかなり長くなり、その分だけ沿面距離も長くなる。絶縁性支柱部材やプリント基板自体は絶縁体であるが、沿面距離が短いと、両端の電位差が大きいときに絶縁破壊を生じ易い。これに対し、この実施例の構成では、電位差が大きな電気回路基板５００間の沿面距離が長いため、絶縁破壊が生じにくいという利点がある。
【００４１】
以上のように、導電性支柱部材５３０は上下の電気回路基板５００の間で電気信号を伝達する配線として機能する一方、絶縁性支柱部材５３１、背面基板５４０、下部スペーサ５４１、上部スペーサ５４２と共に、上下の２枚の電気回路基板５００間の距離を所定距離に保持しつつ、それを積み重ねた構造を固定維持するための支柱として機能する。
【００４２】
導電性支柱部材５３０は例えば円柱形状、円筒形状、多角柱形状、多角筒形状などであり、図４（ａ）に示すように、上下両端に雄ネジであるネジ部５３０ａを有する。図４（ｂ）に示すように、このネジ部５３０ａを電気回路基板５００の入力端子５０１〜５０３又は出力端子５０４〜５０６の穴に挿通し、内周に雌ネジが形成されているナット５５０を螺入して、その導電性支柱部材５３０を電気回路基板５００に固定する。このとき、導電性支柱部材５３０の端面が入力端子５０１〜５０３又は出力端子５０４〜５０６の金属箔層５２２に密着することで、電気的な接触が確保される。
【００４３】
このように本実施例の直流高電圧電源装置において、昇圧回路ユニット５は、それぞれ１段分の倍電圧整流回路５０を実装した複数枚の電気回路基板５００と、複数本の導電性支柱部材５３０と、複数本の絶縁性支柱部材５３１と、１枚の背面基板５４０と、２本の下部スペーサ５４１、及び２本の上部スペーサ５４２から構成される。
【００４４】
また、図５に示したように電気回路基板５００を積み重ねて構成された昇圧回路ユニット５は、ケーブル線５３３、５３４を外側に延出させるようにした状態で、その全体が樹脂材によりモールドされる。ここで使用される樹脂材としては、硬化後の例えば導電性支柱部材５３０などへの接着性が良好であり、さらに電気的絶縁性、耐熱性、耐寒性、難燃性などが良好であることが望ましい。また、樹脂材は、電気回路基板５００に実装されている各種部品の隙間などに確実に充填された状態で硬化することが好ましい。こうした条件を満たすものとして、例えば、信越化学工業株式会社製の加熱硬化型の自己接着用シリコーンゴム（品名：KE1212）などが好適である。
このシリコーンゴムを用いて樹脂モールドを行う場合には、例えば、組み上がった昇圧回路ユニット５を箱状の型枠に収納し、シリコーンゴムの主剤、硬化剤等を所定量混合して型枠に流し込む。この樹脂材は粘度が低いため、電気回路基板５００に実装されている各種部品の隙間にも確実に流れ込み、充填欠陥が生じにくい。そうした充填後に、適宜の熱を加えるとシリコーンゴムが硬化し、昇圧ユニット５の樹脂モールドが完成する。
【００４５】
本実施例の直流高電圧電源装置では、以上のように昇圧回路ユニット５を構成することによって、各電気回路基板５００間をケーブル線で接続する必要がない。そのため、ケーブル線を電気回路基板にハンダ付けしたり、ネジで取り付けたりする手間が軽減され、組立性が向上する。
【００４６】
また、出力電圧の異なる直流高電圧電源装置を製造する際には、単に積み重ねる電気回路基板５００の枚数を減らしたり増やしたりすればよいので、出力電圧の変更への対応が容易である。また、電気回路基板５００に実装される部品（コンデンサやダイオード）を高さの異なるものに変更する場合には、導電性支柱部材５３０及び絶縁性支柱部材５３１の長さを変更し、電気回路基板５００上に実装されたコンデンサやダイオードの上面とのその上の段の電気回路基板５００の下面との間に、所定の距離（絶縁距離）が確保されるようにすればよい。したがって、こうした変更にも容易に対応できる。また、積み重ねる電気回路基板５００を共通化したので、組立て時に電気回路基板を取り違える等のミスを生じることも防止でき、その点でも組立性が良好である。また、製造上のコストのみならず、基板設計などに要するコストも軽減できる。
【００４７】
なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることも当然である。
【００４８】
例えば上記実施例では、昇圧回路ユニット５を構成する複数の倍電圧整流回路５０の基板５００を全て同一形状、同一部品配置としたが、これらは必須ではない。もちろん、全ての電気回路基板５００を共通にすることで、上述したような利点がある。
【００４９】
また、上記実施例では、１枚の電気回路基板５００に１段分の倍電圧整流回路５０を実装していたが、１枚の電気回路基板５００に２段分等、複数段の倍電圧整流回路５０を実装し、それを積み重ねるようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施例では、昇圧回路ユニット５を樹脂モールドしていたが、昇圧回路ユニット５を絶縁油や絶縁ガス中に設置することで、空間的な絶縁性を高める構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…商用交流電源
２…商用交流整流回路
３…高周波インバータ回路
４…高周波昇圧トランス
５…昇圧回路ユニット
５０、５１、５Ｎ…倍電圧整流回路
５００…電気回路基板
５０１〜５０３…入力端子
５０４〜５０６…出力端子
５０８、５０９…交流コラムコンデンサ
５１０…直流コラムコンデンサ
５１１〜５１４…ダイオード
５１５…取付穴
５１６…切れ込み部
５２１…貫通穴
５２２…金属箔層
５２３…配線パターン
５３０…導電性支柱部材
５３０ａ…ネジ部
５３１…絶縁性支柱部材
５３３、５３４…ケーブル線
５４０…背面基板
５４１…下部スペーサ
５４２…上部スペーサ
５５０…ナット
６…負荷
【図１】
2015159697.tif 000003
【図２】
2015159697.tif 000004
【図３】
2015159697.tif 000005
【図４】
2015159697.tif 000006
【図５】
2015159697.tif 000007
【図６】
2015159697.tif 000008