(57)【要約】【課題】対向する電極間の離間距離を縮めることなく、放電ギャップ構造の放電開始電圧の下限値を容易にする。【解決手段】電子機器は放電ギャップ構造が形成された基体を備える。この放電ギャップ構造は、第１〜第３電極を含んで構成される。第１及び第２電極は、基体の一方主面上に対向配置される。第３電極は、基体の他方主面上に配置され、第１電極と電気的に接続される。第３電極と第２電極との間の空間距離は第１電極と第２電極との間の離間距離未満である。【選択図】図３Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の一方主面上に対向配置される第１及び第２電極と、
前記基体の他方主面上に配置される第３電極と、
を備え、
前記第３電極は前記第１電極と電気的に接続され、
前記第３電極と前記第２電極との間の空間距離が前記第１電極と前記第２電極との間の離間距離未満である前記基体に形成される放電ギャップ構造。
【請求項２】
前記第３電極は、導体線及び導体パターンのうちの一方である請求項１に記載の前記基体に形成される放電ギャップ構造。
【請求項３】
前記第３電極は、前記基体に形成される貫通孔を通じて、前記第１電極と電気的に接続される請求項１または請求項２に記載の前記基体に形成される放電ギャップ構造。
【請求項４】
前記第３電極の先端形状が丸形である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の前記基体に形成される放電ギャップ構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の放電ギャップ構造が形成された基体を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器が備える基体に形成される放電ギャップ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン装置などの電子機器近辺で落雷が発生すると、雷サージ電流の流入により内部の電気回路などが破壊されることがある。そのため、一般の電子機器の内部には、雷サージ電流から保護するためのサージアブソーバとして、放電ギャップ構造が組み込まれている。
【０００３】
従来の放電ギャップ構造は、たとえば特許文献１のように、対向配置した一対の放電電極で構成されている。その一方端は電子機器の内部回路に接続され、他方端は接地されている。電子機器に雷サージ電流が流入して放電電極間の電位差が放電開始電圧を越えると、放電電極間で放電が生じる。この放電により、雷サージ電流を接地電位に流すことにより、電子機器を雷サージ電流から保護することができる。この放電開始電圧は、通常、放電電極の間隔により調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２６９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、放電電極の間隔の最小値は各国の安全規格（たとえばＪＩＳ−Ｃ６０６５など）により制限されている。そのため、安全規格に従って放電電極の間隔を設定すると、その最小値に対応する電圧閾値よりも実際の放電開始電圧を低くすることができない。従って、従来の放電ギャップ構造と並列に接続される回路又は素子の耐電圧値が該電圧閾値よりも低いと、それらを雷サージ電流から保護できず、損傷又は破壊される恐れがある。なお、特許文献１は、このような問題に関して何ら言及していない。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、対向する電極間の離間距離を縮めることなく、放電開始電圧の下限値を容易に調節できる放電ギャップ構造、及び該放電ギャップ構造が形成される基体を備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様による放電ギャップ構造は、基体の一方主面上に対向配置される第１及び第２電極と、基体の他方主面上に配置される第３電極と、を備え、第３電極は第１電極と電気的に接続され、第３電極と第２電極との間の空間距離が第１電極と第２電極との間の離間距離未満である構成（第１の構成）とされる。
【０００８】
上記第１の構成によれば、第３電極は第１電極と電気的に接続される。また、第３電極及び第２電極間の空間距離は第１電極及び第２電極間の離間距離未満となるが、第３電極及び第２電極間は基体で隔てられている。そのため、第１電極及び第２電極の間の電位差が第３電極及び第２電極間の空間距離に応じた電圧閾値を越えると、第１電極及び第２電極間で放電が発生する。従って、対向する第１電極及び第２電極間の離間距離を縮めることなく、第３電極及び第２電極間の空間距離の設定により、放電開始電圧の下限値を容易に調節できる。
【０００９】
上記第１の構成の放電ギャップ構造において、第３電極は、導体線及び導体パターンのうちの一方である構成（第２の構成）としてもよい。
【００１０】
この第２の構成によれば、汎用の材料及び手段を用いて、第３電極を配置することができる。従って、製造コストをあまり増加させることなく、比較的容易に該放電ギャップ構造を形成することができる。
【００１１】
上記第１又は第２の構成の放電ギャップ構造において、第３電極は、基体に形成される貫通孔を通じて、第１電極と電気的に接続される構成（第３の構成）としてもよい。
【００１２】
この第３の構成によれば、複雑な配線経路を経由することなく、第３電極を第１電極と電気的に接続することができる。
【００１３】
上記第１〜第３のいずれかの構成の放電ギャップ構造において、第３電極の先端形状が丸形である構成（第４の構成）としてもよい。
【００１４】
この第４の構成によれば、第３電極の先端形状に起因する第３電極及び第２電極間の空間距離のぶれを小さくして、第１電極及び第２電極間の放電開始電圧をより正確に調節することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様による電子機器は、上記第１〜第４のいずれかの構成の放電ギャップ構造が形成された基体を備える構成（第５の構成）とされる。
【００１６】
この第５の構成によれば、基体に形成された放電ギャップ構造において、対向する第１電極及び第２電極間の離間距離を縮めることなく、第３電極及び第２電極間の空間距離の設定により、放電開始電圧の下限値を容易に調節できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、対向する電極間の離間距離を縮めることなく、放電開始電圧の下限値を容易に調節できる放電ギャップ構造、及び該放電ギャップ構造が形成される基体を備える電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】液晶テレビジョンに雷サージ電流が流入する例を示す図である。
【図２】液晶テレビジョンの回路図である。
【図３Ａ】プリント回路基板を搭載面の法線方向から見た平面視におけるサージアブソーバの主要構造の上面図である。
【図３Ｂ】第１実施形態に係るサージアブソーバの主要構造の断面図である。
【図３Ｃ】プリント回路基板を裏面の法線方向から見た平面視におけるサージアブソーバの主要構造の下面図である。
【図４】第２実施形態に係るサージアブソーバの主要構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
【００２０】
液晶テレビジョン１００の近辺で落雷が発生すると、液晶テレビジョン１００に雷サージ電流Ｓが流入することがある。図１は、液晶テレビジョンに雷サージ電流が流入する例を示す図である。図１に示すように、落雷に起因する雷サージ電流Ｓａは、たとえば、電源コード１０８ａを通じて液晶テレビジョン１００に流入する。或いは、雷サージ電流Ｓｂは、アンテナ１１０から同軸ケーブル１１１を通じて液晶テレビジョン１００に流入する。そのため、液晶テレビジョン１００には、サージアブソーバ１０１（後述の図２参照）が取り付けられ、雷サージ電流Ｓから保護する内部回路と並列接続されている。なお、液晶テレビジョン１００は本発明の電子機器の一例である。
【００２１】
このサージアブソーバ１０１には、高圧電流が流れる電圧閾値（後述する放電開始電圧）が保護する内部回路の耐電圧よりも低く設定されている。従って、内部回路の耐電圧よりも高い電圧値を有する雷サージ電流Ｓが液晶テレビジョン１００に流入しても、雷サージ電流Ｓは内部回路を経由せずにサージアブソーバ１０１を流れる。よって、電源コード１０８ａから流入する雷サージ電流Ｓａは、同軸ケーブル１１１を通じてアンテナ１１０のアースに放出される。また、アンテナ１１０から流入する雷サージ電流Ｓｂは、電源コード１０８ａを通じて、接地電位（たとえばコンセントのアース）に放出される。
【００２２】
図２は、液晶テレビジョンの回路図である。図２に示すように、サージアブソーバ１０１の一方端は、整流回路１０２と一次側コンバータ回路１０３との間に接続され、他方端は接地電位線ＧＮＤに接続されている。この接地電位線ＧＮＤは、液晶テレビジョン１００にアンテナ１１０を接続する同軸ケーブル１１１の外部導体１１１ａに接続されている。この外部導体１１１ａは、コネクタ（不図示）の金属部分を通じてアンテナ１１０のアースと電気的に接続されている。接地電位線ＧＮＤは、たとえばトランス１０４の二次側及び二次側回路１０５などの基準電位線として用いられている。二次側回路１０５は、トランス１０４の二次側から整流素子１０６を介して電力供給を受ける様々な構成要素を含んで構成されている。たとえば、二次側回路１０５は、モニターユニット、アンテナ１１０と接続されるチューナユニットなどを含む。なお、二次側回路１０５の詳細については、本発明の趣旨から外れるため、その説明を割愛する。
【００２３】
また、サージアブソーバ１０１は、Ｙコンデンサ１０７と並列接続されている。Ｙコンデンサ１０７は、ノーマルモードよりも広範囲に伝播するコモンモードのＥＭＣノイズ電流を接地電位線ＧＮＤに逃がして低減又は除去する。Ｙコンデンサ１０７の耐電圧は、たとえば６ｋＶ未満であり、雷サージ電流Ｓが示すサージ電圧（たとえば６ｋＶ以上）よりも低い。そのため、サージアブソーバ１０１は、特に、雷サージ電流Ｓに起因する損傷又は破壊からＹコンデンサ１０７を保護している。
【００２４】
図２において、たとえばＡＣ電源１０８から雷サージ電流Ｓが流入しても、サージアブソーバ１０１の両端の電位差が電圧閾値（すなわち、後述する放電開始電圧）を越えると、雷サージ電流Ｓはサージアブソーバ１０１を経由して接地電位線ＧＮＤに流れる。そして、雷サージ電流Ｓは、同軸ケーブル１１１の外部導体１１１ａを通じて放出される。言い換えると、雷サージ電流Ｓは、液晶テレビジョン１００内に流入しても、図２の整流回路１０２及びアンテナ１１０間の各構成要素、特にＹコンデンサ１０７を経由せずに放出される。従って、Ｙコンデンサ１０７を含む各構成要素における雷サージ電流Ｓに起因する損傷又は破壊を防止することができる。
【００２５】
次に、サージアブソーバ１０１の具体的な構成について説明する。サージアブソーバ１０１は放電ギャップ構造１を含んで構成されている。この放電ギャップ構造１は、液晶テレビジョン１００に内蔵されているプリント回路基板２に形成されている。図３Ａ〜図３Ｃは、サージアブソーバ１０１における放電ギャップ構造１の主要構造図である。図３Ａは、プリント回路基板を搭載面の法線方向から見た平面視におけるサージアブソーバの主要構造の上面図である。図３Ｂは、第１実施形態に係るサージアブソーバの主要構造の断面図であり、図３Ａの一点鎖線Ａ−Ａに沿う断面を示している。図３Ｃは、プリント回路基板を裏面の法線方向から見た平面視におけるサージアブソーバの主要構造の下面図である。なお、プリント回路基板２の両主面のうち、回路及び素子などが搭載される一方の主面を搭載面２ａとする。また、他方の主面（たとえば回路及び素子などが半田付けされる面）を裏面２ｂとする。
【００２６】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、放電ギャップ構造１は、第１放電電極３と、第２放電電極４と、誘導電極５と、を含んで構成される。
【００２７】
プリント回路基板２は、本発明の基体の一例である。プリント回路基板２の両主面２ａ、２ｂ間には貫通孔２ｃが形成されている。この貫通孔２ｃは、搭載面２ａ又は裏面２ｂの法線方向（ｚ方向）から見た平面視において、第１放電電極３及び誘導電極５と重なっている。
【００２８】
第１放電電極３及び第２放電電極４は、それぞれ本発明の第１電極及び第２電極の一例であり、プリント回路基板２の裏面２ｂ上に対向配置される一対の導体パターンである。両者の離間距離Ｄ（すなわち第１放電電極３及び第２放電電極４の間の最短距離を示す空間距離）はたとえば６ｍｍである。雷サージ電流Ｓがサージアブソーバ１０１を流れる際、第１放電電極３及び第２放電電極４の間で放電が生じる。なお、第１放電電極３及び第２放電電極４の平面形状は特に限定しないが、それぞれ、少なくとも１の角を有することが好ましい。さらに、それらの角は鋭角であることがより好ましい。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、第１放電電極３及び第２放電電極４の角の先端部を最短距離で対向させることにより、第１放電電極３及び第２放電電極４の間で安定した放電を行うことができる。
【００２９】
誘導電極５は、本発明の第３電極の一例であり、Ｌ字形状に折り曲げられた配線ワイヤ（導体線）を用いて、プリント回路基板２の搭載面２ａ上に配置されている。こうすれば、汎用の材料及び手段を用いて、誘導電極５を配置することができる。従って、製造コストをあまり増加させることなく、比較的容易に放電ギャップ構造１を形成することができる。なお、誘導電極５の材料は、導電部材であればよく、特に限定されない。
【００３０】
誘導電極５は、貫通孔２ｃから第２放電電極４の先端部（すなわち角）に向かうｘ方向に延設されている。誘導電極５の一方端は、貫通孔２ｃに挿入され、第１放電電極３を貫通し、該第１放電電極３と電気的に接続されている。こうすれば、複雑な配線経路を経由することなく、誘導電極５を第１放電電極３と電気的に接続することができる。
【００３１】
また、誘電電極５の他方端の先端は、図３Ｂに示すように、プリント回路基板２を介して第２放電電極４の先端部と対向している。この他方端の先端形状は丸形となっている。こうすれば、誘電電極５の先端形状に起因する空間距離ｄのぶれを小さくして、第１放電電極３及び第２放電電極４の間で放電が開始される際の電位差の下限の閾値をより正確に調節することができる。なお、以下では、この下限の閾値を放電開始電圧と呼ぶ。
【００３２】
また、誘導電極５及び第２放電電極４の間の最短距離を示す空間距離ｄは、たとえば２〜３ｍｍであり、離間距離Ｄ未満となっている。そのため、第１放電電極３及び第２放電電極４の間に電位差が生じると、第２放電電極４及び誘電電極５の間に生じる電界は、第１放電電極３及び第２放電電極４の間の電界よりも強くなる。言い換えると、第２放電電極４の先端部近傍の電界の強さは、誘導電極５が配置されない放電ギャップ構造（すなわち第１放電電極３及び第２放電電極４のみ配置される構造）よりも強くなる。従って、第１放電電極３及び第２放電電極４の間での放電は、誘導電極５が配置されない放電ギャップ構造よりも低い電位差で開始される。すなわち、空間距離ｄにより放電ギャップ構造１の放電開始電圧を低くすることができる。
【００３３】
よって、図３Ａ〜図３Ｃに示す放電ギャップ構造１では、第１放電電極３及び第２放電電極４の間の電位差が第２放電電極４及び誘導電極５の間の空間距離ｄに応じた電圧閾値を越えると、第１放電電極３及び第２放電電極４の間で放電が発生する。従って、対向する第１放電電極３及び第２放電電極４の間の離間距離Ｄを縮めることなく、誘導電極５及び第２放電電極４の間の空間距離ｄの設定により、放電開始電圧の下限値を容易に調節できる。
【００３４】
たとえば、第１放電電極３及び第２放電電極４の間には、空中放電及び沿面放電などの放電を妨げるものが無い。そのため、離間距離Ｄは各国で規定されている安全規格に従わなければならない。たとえば、ＪＩＳ−Ｃ６０６５では、動作電圧の実効値が２００Ｖ、内部の汚染度が２、材料グループがＩＩ、且つ、強化絶縁が要求される場合、最小沿面距離を５．６［ｍｍ］に規定している。そのため、この条件下では、離間距離Ｄを５．６［ｍｍ］未満に設定することは許可されない。従って、安全規格を満たすためには、第１放電電極３及び第２放電電極４の間の放電開始電圧を５．６［ｍｍ］に対応する電圧閾値未満に設定できない。よって、誘導電極５が配置されない放電ギャップ構造を有するサージアブソーバでは、耐電圧値が比較的低い素子又は回路を保護できず、特にＹコンデンサ１０７を雷サージ電流Ｓから保護することは困難である。
【００３５】
一方、図３Ａ〜図３Ｃに示す放電ギャップ構造１では、誘導電極５及び第２放電電極４の間はプリント回路基板２で隔てられている。そのため、空間距離ｄの設定は、安全規格に従う必要が無く、任意に設定可能である。さらに、上述のように、第１放電電極３及び第２放電電極４の間での放電開始電圧は空間距離ｄにより調節可能である。よって、図３Ａ〜図３Ｃに示す放電ギャップ構造１では、耐電圧値が比較的低い素子又は回路を保護可能であり、特にＹコンデンサ１０７を雷サージ電流Ｓから保護することも可能である。
＜第２実施形態＞
【００３６】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、誘導電極５が、プリント回路基板２の搭載面２ａ上に形成される導体パターンとなっている。これ以外は、第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図４は、第２実施形態に係るサージアブソーバの主要構造の断面図である。誘導電極５は、プリント回路基板２の搭載面２ａ上に形成される導体パターンである。この誘導電極５は、貫通孔２ｃ内に形成された導電経路２ｄにより第１放電電極３と電気的に接続されている。なお、導電経路２ｄは、貫通孔２ｃの内壁に形成された導体パターンであってもよいし、貫通孔２ｃの内部を満たす導電材料であってもよい。
【００３８】
こうすれば、汎用の材料及び手段を用いて、誘導電極５及び導電経路２ｄを配置することができる。従って、製造コストをあまり増加させることなく、比較的容易に放電ギャップ構造１を形成することができる。
【００３９】
また、誘導電極５は、貫通孔２ｃから第２放電電極４の先端部（すなわち角）に向かって延設されている。誘電電極５の先端はプリント回路基板２を介して第２放電電極４の先端部と対向しており、その先端の平面形状は丸形となっている。こうすれば、誘電電極５の先端形状に起因する空間距離ｄのぶれを小さくして、第１放電電極３及び第２放電電極４間の放電開始電圧をより正確に調節することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４１】
たとえば、上述の第１〜第２実施形態では、汎用のプリント回路基板２に放電ギャップ構造１を形成しているが、本発明の適用範囲はこの例示に限定されない。放電ギャップ構造１を形成する基体は、絶縁材料を用いて形成されていればよく、特に高誘電性の材料を用いて形成されることが望ましい。こうすれば、空間距離ｄの調節量に対して第２放電電極４及び誘電電極５の間の電界をより大きく変化させることができる。従って、放電開始電圧の下限値をより容易且つ大きく調節することができる。
【００４２】
また、上述の第１〜第２実施形態では、少なくともｚ方向から見た平面視において、誘導電極５の平面形状は線状となっているが、本発明の適用範囲はこの例示に限定されない。第２放電電極４との間の空間距離ｄを正確に設定できる形状であればよい。たとえば、誘導電極５の形状は第１放電電極３と同様の形状であってもよく、その平面形状が第２放電電極４に対向する角を有する形状であってもよい。
【００４３】
また、上述の第１〜第２実施形態では、サージアブソーバ１０１を備える液晶テレビジョン１００を例として説明したが、本発明の適用範囲はこの例示に限定されない。本発明は、誘導電極５を有する放電ギャップ構造１が形成された基体（プリント回路基板２など）を備える電子機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  液晶テレビジョン
１０１  サージアブソーバ
１０２  整流回路
１０３  一次側コンバータ回路
１０４  トランス
１０５  二次側回路
１０６  整流素子
１０７  Ｙコンデンサ
１０８  ＡＣ電源
１０８ａ  電源コード
１１０  アンテナ
１１１  同軸ケーブル
１１１ａ  外部導体
１  放電ギャップ構造
２    プリント回路基板
２ａ    搭載面
２ｂ    裏面
２ｃ    貫通孔
２ｄ    導電経路
３    第１放電電極
４    第２放電電極
５    誘導電極
【図１】
2015162432.tif 000003
【図２】
2015162432.tif 000004
【図３Ａ】
2015162432.tif 000005
【図３Ｂ】
2015162432.tif 000006
【図３Ｃ】
2015162432.tif 000007
【図４】
2015162432.tif 000008