(57)【要約】【課題】  複数のダイオード、あるいは抵抗器などを直列接続してなる高電圧整流器又は高電圧抵抗器のような高電圧ユニットの電気絶縁耐力を、必要に応じて簡単に増大できるようにすることを目的とする。【解決手段】  対向する辺から互い違いに切り込まれて形成された複数の切り込み部を有するプリント基板と、電子部品を複数個直列接続してなる高電圧電子部品群であって、前記切り込み部に沿って前記プリント基板上に蛇行して配置されている高電圧電子部品群とを備えた高電圧ユニットにおいて、前記プリント基板の前記切り込み部に挿脱可能な複数の電気絶縁壁部とこれと一体的に形成されてなる電気絶縁壁部と電気絶縁側壁部とから構成されて、前記高電圧電子部品群を電気絶縁する、前記プリント基板に着脱自在な電気絶縁増強部材を備えることを特徴とする高電圧ユニット【選択図】  図２
2005354871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する辺から互い違いに切り込まれて形成された複数の切り込み部を有するプリント基板と、電子部品を複数個直列接続してなり、かつ前記切り込み部に沿って前記プリント基板上に蛇行して配置されている高電圧電子部品群とを備えた高電圧ユニットにおいて、
前記プリント基板の前記切り込み部に挿入される複数の電気絶縁壁部とこれと一体的に形成されてなる電気絶縁基部と電気絶縁側壁部とから構成されて、前記高電圧電子部品群を電気絶縁する、前記プリント基板に着脱自在な電気絶縁増強部材を備えることを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記電気絶縁側壁部は、相対向する一対の第１、第２の電気絶縁板からなり、
前記電気絶縁壁部は、前記一対の第１、第２の電気絶縁板から相手側方向に交互に延びる複数の第３、第４の電気絶縁板からなり、
前記電気絶縁基部は、前記第１、第２、第３、第４の電気絶縁板の一端側を機械的に結合する第５の電気絶縁板からなり、
これら第１〜第５の電気絶縁板は一体的に形成されていて、接着部分又は接続部分を有しないことを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記電気絶縁基部は、前記プリント基板の沿面を低減しない高さを有することを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記電気絶縁基部は、絶縁油又は気体の電気絶縁耐力と同程度以上の電気絶縁耐力を有することを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記電気絶縁壁部の突端は、前記プリント基板の各切り込み部の最奥部分に達する長さを有することを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記電子部品はダイオードであって、前記電子部品群は前記ダイオードを同極性にして直列接続してなるダイオード群を備えている高電圧整流器であることを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項７】
請求項６において、
前記ダイオードには、抵抗器とコンデンサのいずれか一方又は双方が並列に接続されていることを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記電子部品は抵抗器であって、前記電子部品群は前記抵抗器を直列接続してなる抵抗器群を備えている高電圧抵抗器であることを特徴とする高電圧ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、
前記電気絶縁基部に、前記電気絶縁増強部材と前記プリント基板との間に間隙を確保する突起を備えていることを特徴とする高電圧ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のダイオード又は抵抗器などを直列接続してなる高電圧整流器又は高電圧抵抗器のような高電圧ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線装置、粒子線発生装置など直流高電圧を利用する高電圧機器は多種多様であり、これらに用いられる従来の高電圧整流器の一例としては、相対する辺から切り込みを入れたプリント基板上に複数のダイオードを蛇行させて配置し、直列接続したものがある。このような構造にすることにより、大きな電気絶縁を確保でき、プリント基板を小型化できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、同特許文献には、相対する辺から切り込みを入れた抵抗蛇行搭載基板上に複数の抵抗器を蛇行させて配置し、直列接続した高電圧抵抗器も示している。そして、電気絶縁耐力を大きくするために、蛇行する抵抗器と抵抗器との間にある高さを持った隔壁を設けることも開示されている。
【０００４】
このような電気絶縁構造は効果的ではあるが、さらに小型化するために、プリント基板の実装面積を小さくして電子部品の実装を高密度化するときには、あるいは電気絶縁耐力を増大するために高電圧ユニットを絶縁油又は絶縁気体中に浸漬する。しかし、その絶縁油又は絶縁気体が汚染されることがあり、その汚染によって絶縁油又は絶縁気体の電気絶縁耐力が低下してきた場合などには、放電が発生するという問題が生じる。
【０００５】
また、高電圧ユニットを空気中で使用する場合には必要な電気絶縁を確保するために大型化するが、初期には十分に電気絶縁耐力を得られていても、年月の経過に伴って空気中のチリなどが静電気によって付着し、電気絶縁耐力が低下する。これが著しくなると、プリント基板表面などで沿面放電が発生し、絶縁破壊が起こることがある。
【特許文献１】特開２００３−１５３５４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑み、複数のダイオード又は抵抗器などを直列接続又は直並列接続してなる高電圧整流器又は高電圧抵抗器のような高電圧ユニットの電気絶縁耐力を必要に応じて増大させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、第１の発明は、対向する辺から互い違いに切り込まれて形成された複数の切り込み部を有するプリント基板と、電子部品を複数個直列接続してなり、かつ前記切り込み部に沿って前記プリント基板上に蛇行して配置されている高電圧電子部品群とを備えた高電圧ユニットにおいて、前記プリント基板の前記切り込み部に挿入される複数の電気絶縁壁部とこれと一体的に形成されてなる電気絶縁基部と電気絶縁側壁部とから構成されて、前記高電圧電子部品群を電気絶縁する、前記プリント基板に着脱自在な電気絶縁増強部材を備えることを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【０００８】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記電気絶縁側壁部は、相対向する一対の第１、第２の電気絶縁板からなり、前記電気絶縁壁部は、前記一対の第１、第２の電気絶縁板から相手側方向に交互に延びる複数の第３、第４の電気絶縁板からなり、前記電気絶縁基部は、前記第１、第２、第３、第４の電気絶縁板の一端側を機械的に結合する第５の電気絶縁板からなり、これら第１〜第５の電気絶縁板は一体的に形成されていて、接着部分又は接続部分を有しないことを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【０００９】
第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記電気絶縁基部は、前記プリント基板の沿面を低減しない高さを有することを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
第４の発明は、前記第１ないし第３の発明のいずれかにおいて、前記電気絶縁基部は、絶縁油又は気体の電気絶縁耐力と同程度以上の電気絶縁耐力を有することを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【００１０】
第５の発明は、前記第１ないし第４の発明のいずれかにおいて、前記電気絶縁壁部の突端は、前記プリント基板の各切り込み部の最奥部分に達する長さを有することを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【００１１】
第６の発明は、前記第１ないし第５の発明のいずれかにおいて、前記電子部品はダイオードであって、前記電子部品群は前記ダイオードを同極性にして直列接続してなるダイオード群を備えている高電圧整流器であることを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【００１２】
第７の発明は、前記第６の発明において、前記ダイオードには、抵抗器とコンデンサのいずれか一方又は双方が並列に接続されていることを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【００１３】
第８の発明は、前記第１ないし第５の発明のいずれかにおいて、前記電子部品は抵抗器であって、前記電子部品群は前記抵抗器を直列接続してなる抵抗器群を備えている高電圧抵抗器であることを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【００１４】
第９の発明は、前記第１ないし第８の発明のいずれかにおいて、前記電気絶縁基部に、前記電気絶縁増強部材と前記プリント基板との間に間隙を確保する突起を備えていることを特徴とする高電圧ユニットを提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
前記第１の発明によれば、複数のダイオード又は抵抗器などを直列接続してなる高電圧整流器又は高電圧抵抗器のような高電圧ユニットの電気絶縁耐力を、後からでも必要に応じて簡単に増大させることができる。
【００１６】
また、前記第２の発明によれば、前記第１の発明を具体的に実現する構造を提供することができる。
【００１７】
また、前記第３の発明によれば、プリント基板の沿面距離を短くすることなく電気絶縁耐力を増大することもできる。
【００１８】
また、前記第４の発明によれば、高電圧ユニットを浸漬する絶縁油又は気体が汚れや劣化などで電気絶縁耐力が低下しても、確実に必要な電気絶縁を確保することもできる。
【００１９】
また、前記第５の発明によれば、前記プリント基板の各切り込み部に沿った沿面距離を低下させないので、更に沿面放電の発生を確実に防ぐことができる。
【００２０】
また、前記第７の発明によれば、電圧分担を均等化するための抵抗やコンデンサを備える高電圧整流器を提供できる。
【００２１】
また、前記第８の発明によれば、高い電気絶縁耐力をもつ高電圧抵抗器を得ることができる。
【００２２】
また、前記第９の発明によれば、前記電気絶縁増強部材と前記プリント基板との間における絶縁油又は気体の移動がスムーズになり、冷却が行われると共に、その間の絶縁油又は気体が他の部分よりも汚れ又は劣化され易くなるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
先ず、本発明を実施するための最良の形態である実施形態１の高電圧ユニットについて説明する。
[実施形態１]
図１ないし図３により本発明の一実施形態について説明する。図１は、両辺から交互に切り込みが設けられたプリント基板に電子部品を蛇行させて配置してなる図面を示す。図２は、本発明の一実施形態に係る高電圧ユニットを示す図であり、図３は本発明に用いられる電気絶縁増強部材の一例を示す図である。
【００２４】
先ず、図１に示す配置構造は一般的なものであるが、この配置構造が本発明に係る高電圧ユニットの基本的な部分となる。プリント基板１は、長手方向の両辺から交互に相手側に入り組むように形成されている複数の切り込み部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、及び複数の切り込み部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを備えている。これら切り込みを総称する場合には切り込み部２、３という。これら切り込み部２、３に沿って、複数の直列接続された電子部品４が蛇行して配置されている。
【００２５】
この実施形態では、電子部品４は高電圧のダイオードであるので、ダイオード４という。ダイオード４は同一方向、つまり隣り合うダイオード同士にあってはアノードとカソードとが導電部５、６を介して接続される。導電部５は、前記切り込み部２、３の先端部分におけるプリント基板１の長手方向の両辺に沿って形成されている導電パターンであり、導電部６は切り込み部２、３に沿って形成されている導電パターンである。これら導電部５、６に各ダイオード４のリード線がハンダ付けされている。なお、両端の最外側の導電部５Ａと５Ｂは図示しない金属端子に接続される。
【００２６】
このような構造の高電圧整流器にあっては、それぞれのダイオード４の逆耐圧が、例えば、７ｋＶとすると、各切り込み部２、３を介して向かい合う導電部５と５との間には４個のダイオ−ド４の逆耐圧に相当する２８ｋＶが印加される。図示しないが、この実施形態では空気よりも電気絶縁耐力の大きな絶縁油の中に浸漬して使用される。各切り込み部２、３を介して向かい合う導電部５と５との間の沿面距離は切り込み部２、３に沿った距離であり、絶縁油の汚れなどによってその電気絶縁性が低下してもほとんど問題にならないが、各切り込み部２、３を介して向かい合う導電部５と５との間の電気絶縁距離は、導電部５と５との間の間隔そのものであるので、絶縁油の電気絶縁耐力が低下すると、放電などが発生する危険性が高くなる。しかし、絶縁油の電気絶縁耐力が低下しなければ問題はない。
【００２７】
したがって、この発明にかかる実施形態では、切り込み部２、３それぞれを介して向かい合う導電部５と５との間の電気絶縁を増大するために、切り込み部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、及び切り込み部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅに挿脱自在な電気絶縁壁部を有する電気絶縁増強部材１０を組み合わせているところに特徴がある。
【００２８】
図３によって電気絶縁増強部材１０の構造について説明を行う。図３（Ａ）は電気絶縁増強部材７を上面から見た図、同図（Ｂ）は電気絶縁増強部材１０を図面右側から見た図、同図（Ｃ）は電気絶縁増強部材１０を図面下側から見た図、同図（Ｄ）はＡ−Ａ′での断面を示す図である。
【００２９】
電気絶縁増強部材１０は、絶縁油の電気絶縁耐力とほぼ同等以上の電気絶縁耐力を有するポリカーボネイト樹脂のような合成樹脂材料からなる。図３（Ａ）から分かるように、第１、第２の電気絶縁板１１、１２からなる電気絶縁側壁部を有する。第１、第２の電気絶縁板１１、１２は互いに平行するように配置されており、第１、第２の電気絶縁板１１、１２の向かい合う面から複数の第３、第４の電気絶縁板からなる電気絶縁壁部１３、１４が備えられている。
【００３０】
第３の電気絶縁壁部１３は、プリント基板１の切り込み部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆに容易に挿し込まれる又は取り外される、つまり挿脱が可能な電気絶縁板１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆからなる。したがって、これら電気絶縁板１３ａ〜１３ｆの隣接するもの同士の間隔は、プリント基板１の切り込み部２ａ〜２ｆの隣接するもの同士の間隔とほぼ同じである。電気絶縁板１３ａ〜１３ｆの厚みＷは、プリント基板１の切り込み部２ａ〜２ｆの幅よりも幾分小さい。また、電気絶縁板１３ａ〜１３ｆの長さＬは、プリント基板１の切り込み部２ａ〜２ｆの長さと同等以上であることが好ましく、電気絶縁板１３ａ〜１３ｆの突端面がプリント基板１の切り込み部２ａ〜２ｆの最奥の面に接するのが、沿面を低減しないという観点から好ましい。
【００３１】
また、第４の電気絶縁壁１４は、プリント基板１の切り込み部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅに容易に挿し込まれる又は取り外される、つまり挿脱が可能な電気絶縁板１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅからなる。したがって、これら電気絶縁板部１４ａ〜１４ｅの隣接するもの同士の間隔は、プリント基板１の切り込み部３ａ〜３ｅの隣接するもの同士の間隔とほぼ同じである。電気絶縁板１４ａ〜１４ｅの厚みＷは、電気絶縁板１３ａ〜１３ｆと同様に、プリント基板１の切り込み部３ａ〜３ｅの幅よりも幾分小さい。また、プリント基板１の切り込み部３ａ〜３ｅの長さＬは、プリント基板１の切り込み部３ａ〜３ｅの長さと同等以上であることが好ましいが、必要な電気絶縁耐力と沿面距離とが得られれば短くても勿論よい。
【００３２】
電気絶縁板１３ａ〜１３ｆ、及び電気絶縁板１４ａ〜１４ｅは、図３（Ｂ）に示すように、ほぼ等しい高さＨを有する。この高さＨは、最も高い電圧がかかる各切り込み部２、３を介して向かい合う導電部５と５との間のプリント基板１上の沿面距離を短くしないような寸法に設定されている。また、前述では、電気絶縁板１３ａ〜１３ｆと電気絶縁板１４ａ〜１４ｆとの厚みＷは、プリント基板１の切り込み部２ａ〜２ｆと３ａ〜３ｅの幅よりも幾分小さいと説明したが、それら電気絶縁板の材質の電気絶縁耐力との関係から、最も高い電圧がかかる各切り込み部２、３を介して向かい合う導電部５と５との間で絶縁破壊の起こらない程度の厚みがあればよい。
【００３３】
そして、第１、第２の電気絶縁板１１、１２からなる電気絶縁側壁部、電気絶縁板１３ａ〜１３ｆからなる電気絶縁壁部１３、及び電気絶縁板１４ａ〜１４ｅからなる電気絶縁壁部１４の一端側は、すべて第５の電気絶縁板からなる電気絶縁基部１５によって閉じられ、機械的に結合される。好ましくは、これら第１、第２の電気絶縁板１１、１２からなる電気絶縁側壁部、電気絶縁板１３ａ〜１３ｆからなる電気絶縁壁部１３、電気絶縁板１４ａ〜１４ｅからなる電気絶縁壁部１４、第５の電気絶縁板からなる電気絶縁基部１５は、図示しない鋳型に樹脂を流し込んで一体的に成形されたものであり、接着部や結合部を有していない。したがって、電気絶縁増強部材１０は一面側だけが開放されているだけであり、確実に沿面距離の増大、電気絶縁強度の増強が図れる。
【００３４】
図３（Ｄ）に示すように、電気絶縁基部１５における切り込み部１３、１４の先端に対応する位置に突起部１６が備えられている。この突起部１６は、プリント基板１と電気絶縁増強部材１０とを組み合わせたときに、プリント基板１と電気絶縁基部１５との間に適当な間隔を設けるためのものである。したがって、突起部１６は、図示のように規則正しく設けられる必要はなく、両端に２個備えられるようなものであっても良い。このようにすることにより、プリント基板１と電気絶縁基部１５との間における絶縁油の移動が可能になり、絶縁油による冷却が良好になる。
【００３５】
このような構造の電気絶縁増強部材１０とプリント基板１とを組み合わせるときには、図２において、プリント基板１の各切り込み部２、３を電気絶縁増強部材１０の各電気絶縁板１３ａ〜１３ｆ、電気絶縁板１４ａ〜１４ｅに合わせて挿し込むことによって、極めて簡単に組み合わせることができる。また、取り外すときには、単に図２においてプリント基板１を引き上げるか、又は下方に電気絶縁増強部材１０を引き下げることによって、容易に取り外すことができる。プリント基板１がどのような方向に向いていても電気絶縁増強部材１０の着脱は容易である。
【００３６】
電気絶縁増強部材１０がプリント基板１に装着されると、前述したように、各切り込み部を介して隣り合う導電部５と導電部との間には電気絶縁板１３又は１４が存在し、また、図面のした面には電気絶縁基部１５があり、前方側、あるいは後方側には第１、第２の電気絶縁板１１又は１２が存在するので、沿面を短くすること無く、電気絶縁の増強を図ることができる。
【００３７】
以上の実施形態では、電子部品をダイオード４として説明したが、抵抗器、あるいはダイオードと抵抗器とを並列又は直列に接続したもの、又はさらにそれらにコンデンサを並列接続したものであってもよい。さらに、これらを２段又は３段など複数段積み重ねた構造であっても勿論よい。そして、実施形態で述べたように高電圧整流個の場合には、同一構成の高電圧整流器を４個ブリッジ接続することにより、全波整流回路を得ることができ、また、図示しないトランスの２次巻線に２個のかかる高電圧整流器を接続してハーフブリッジ型高電圧整流器を得ることができる。
【００３８】
なお、以上の実施形態では本発明にかかる高電圧ユニットを絶縁油に浸漬して用いる例について述べたが、高電圧ユニットを六弗化硫黄ガス（ＳＦ?）の電気絶縁気体の中にて用いる場合、又は空気中で用いる場合にも同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる高電圧ユニットを説明するためのプリント基板を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る高電圧ユニットを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る高電圧ユニットに用いられる電気絶縁増強部材を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・プリント基板
２ａ〜２ｆ・・・プリント基板１に形成された切り込み部
３ａ〜３ｆ・・・プリント基板１に形成された切り込み部
４・・・電子部品（ダイオード）
５、６・・・導電部
１０・・・電気絶縁増強部材
１１、１２・・・電気絶縁側壁部を形成する第１、第２の電気絶縁板
１３ａ〜１３ｆ・・・電気絶縁板
１４ａ〜１４ｅ・・・電気絶縁板
１５・・・電気絶縁基部
１６・・・突起部
【図１】
2005354871.tif 000003
【図２】
2005354871.tif 000004
【図３】
2005354871.tif 000005