JP2002231119A - 漏電しゃ断器の漏電検出回路モジュールおよびその製作方法 - Google Patents

漏電しゃ断器の漏電検出回路モジュールおよびその製作方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性の高い製品を低コストで生産性よく製作
できるように漏電検出回路モジュールの組立構造を改良
する。 【解決手段】電源回路，制御回路のプリント板１１，１
２を上下段に並べ、バリスタ（挿入部品）１３と組合せ
てプリント板ケース１４に収容し、各プリント板に接続
導体をピン１８接続した上で、その周域を封止樹脂１５
で封止してなる漏電検出回路モジュールにおいて、プリ
ント板ケースに、位置決めピン１４ｂを設け、該ピンに
電源回路，制御回路の各プリント板を差し込んで位置精
度よく組付け、さらにモジュール組立工程でプリント基
板ケースを基準位置に位置決めする基準ピン１４ｃ、お
よび樹脂封止工程で生じたガスを排出するようにケース
底面に開口したガス抜き穴１４ｄを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、漏電しゃ断器に搭
載した漏電検出回路モジュールの組立構造，およびその
製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、本発明の実施対象となる漏電しゃ
断器の構成を図６に示す。図において、１は漏電しゃ断
器の本体ケース、２は電源側端子、３は負荷側端子、４
は固定接触子、５は開閉機構に連結した可動接触子、６
は消弧室、７は開閉操作ハンドル、８は過電流引外しユ
ニット、９は主回路に介装した零相変流器、１０は漏電
検出回路部であり、該回路部１０は零相変流器９の二次
側出力を検出し、これを増幅，設定値と比較してトリッ
プコイルに引外し信号を出力し、トリップ機構，開閉機
構を作動させて可動接触子５を開極させることは周知の
通りである。
【０００３】次に、従来における漏電検出回路を構成し
たモジュールの組立構造を図７(a)〜(c) に示す。図に
おいて、１１は電源回路プリント板、１２は制御回路プ
リント板、１３は電源回路プリント板１１に外付けした
バリスタ（挿入部品）、１４はプリント板１１，１２お
よびバリスタ１３を収容した箱形のプリント板ケース、
１５はプリント板ケース１４に充填して上下段に並ぶプ
リント板１１，１２およびバリスタ１３の周域を封止し
た封止樹脂であり、下段側に並ぶ電源回路プリント板１
１はその外郭をプリント板ケース１４の内周四隅に形成
した取付座１４ａに圧入固定し、上段側の制御回路プリ
ント板１２はその外郭をケース１４の周壁に案内させて
電源回路プリント板１１の上方に固定されている。
【０００４】ここで、前記した構成の漏電検出回路モジ
ュールは次記のような方法で製作される。まず、図８
(a),(b) で示すように、面付け基板１６から前記の電源
回路プリント板１１，制御回路プリント板１２と対応す
るプリント基板１１ａ，１２ａを別々に複数枚ずつ多面
取りして製作するようにしている。なお、１６ａは面付
け基板１６にレイアウトしたプリント基板１１ａ，１２
ａの外形パターンに沿って基板１６に形成した分割溝、
１６ｂは分割溝１６ａの間に残したタイバーである。
【０００５】次に、１枚の面付け基板１６を単位にその
板面にパターン形成した各プリント基板１１ａ，１２ａ
ごとに所要の回路部品（面実装部品）を実装した上で、
前記したタイバー１６ｂをカットして電源回路プリント
板１１，制御回路プリント板１２を１枚ずつ切り離して
ばらばらに分割する。その後に、電源回路プリント板１
１，制御回路プリント板１２をモジュール組立ラインに
投入し、ここでプリント板ケース１４にプリント板１
１，１２およびバリスタ１３を組立ロボットを使って順
に装荷し、プリント板１１，１２の導体パターンに形成
したランド穴に接続導体（導体ピン）を挿入して半田付
けする。その後に樹脂封止工程に移してプリント板ケー
ス１４に液状の封止樹脂１５をポッティングし、プリン
ト板１１，１２およびバリスタ１３の周域を樹脂封止し
てモジュールを完成する。
【０００６】なお、前記のように漏電検出回路モジュー
ルを樹脂封止するのは次の理由による。すなわち、漏電
しゃ断器では電流しゃ断に伴いアークとともにカーボ
ン，金属などを含んだ高温ガスが発生し、このガスが図
６に示した消弧室６からしゃ断器ケース内に拡散して漏
電検出回路部１０がガスに晒されるようになる。一方、
しゃ断ガスに含まれているカーボン，金属などの生成物
が漏電検出回路部の表面に付着すると、対アースの絶縁
抵抗が低下して漏電検出特性が変化し、このために漏電
しゃ断器の信頼性が低下するおそれがある。そこで、従
来では電源回路プリント板１１，制御回路プリント板１
２およびバリスタ１３などの各部品を封止樹脂１５でし
ゃ断ガスから保護するようにしている。
【０００７】また、前記の封止樹脂には、硬化前状態で
の流動性が高い熱硬化性樹脂，ＵＶ硬化型樹脂を採用す
ることも考えられるが、これらの樹脂は硬化させる工程
に時間が掛かって工程でのタイムタクトが長くなるほ
か、設備費も嵩んでコスト高となることから短時間冷却
で硬化する熱可塑性樹脂が使われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来構造の漏電検出用電子回路モジュールでは製作および
信頼性の面で次記のような問題点がある。 (1) 図７で述べたように、電源回路プリント板１１，制
御回路プリント板１２はその外郭をプリント板ケース１
４に嵌め合わせて位置決め，固定するようにしている。
しかしながら、この位置決め方式では、プリント板ケー
ス１４の寸法精度，歪みなどが原因でプリント板の固定
位置が安定せず、特に上下段に並んで対峙するプリント
板１１と１２の間で相対位置のばらつきが生じる。
【０００９】このために、接続導体ピンをプリント板の
ランド穴に挿入して半田付けする工程では、ロボットを
使って自動組立することが困難である。そこで、接続導
体の半田付け工程では、人手作業により接続導体ピンの
先端を曲げるなどの修正を加えながらプリント板のラン
ド穴に挿入して半田付けしているのが現状であり、この
ためにモジュール組立工程のタイムタクトが長くなる。
【００１０】(2) また、封止樹脂１５は、熱可塑性樹脂
をプリント板ケース１４にポッティングしているか、熱
可塑性樹脂は高粘度で流動性が低いことから、このまま
では封止樹脂１５に絶縁耐力の低下，吸湿の原因となる
ボイドが発生するおそれがあり、そのために一度注型し
てから真空引した上で、再度樹脂を追加充填するなどの
対策を講じているが、この方法では手間がかかって工程
のタイムタクトが長くなる。
【００１１】(3) さらに、従来ではプリント板の製作方
法として、電源回路プリント板１１および制御回路プリ
ント板１２の２種類のプリント基板１１ａ，１２ａを別
々な面付け基板１６で製作しているために、基板のプレ
ス金型として２種類の金型が必要となり、このために初
期投資の金型費が嵩んで製品がコスト高となるほか、部
品の発注，保管，在庫管理が複雑となるといった問題も
ある。
【００１２】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は前記課題を解決し、信頼性の高い製品を
低コストで生産性よく製作できるように改良した漏電し
ゃ断器の漏電検出回路モジュール，およびその製作方法
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、電源回路プリント板および制御回
路プリント板を上下段に並べ、かつ別な外付け挿入部品
と組合せてプリント板ケースに収容し、各プリント板に
接続導体をピン接続した上で、その周域を樹脂封止して
なる漏電しゃ断器の漏電検出回路モジュールにおいて、 (1) プリント板ケースに、その底面から起立して電源回
路，制御回路の各プリント板をケース底面および基板の
相互間に樹脂の充填間隙を残して定位置に嵌挿保持する
位置決めピンを設け、モジュール組立工程でプリント板
ケースに電源回路，制御回路の各プリント板を組み込む
際に、前記位置決めピンへプリント板を挿入して所定位
置に位置決め固定するようにする（請求項１）。
【００１４】(2) プリント板ケースの裏面側に、該ケー
スをモジュール組立工程での位置決めに用いる基準ピン
を設け、モジュールの各組立工程ではこのピンを基準に
ロボットを操作して電源回路プリント板，制御回路プリ
ント板および挿入部品の装荷、および接続導体ピンとの
半田付けを行うようにする（請求項２）。 (3) プリント板ケースの底面に、樹脂封止工程で生じた
ガスを排出するガス抜き穴を開口し、樹脂封止後の状態
で封止樹脂中にボイドが発生するのを防ぐようにする
（請求項３）。
【００１５】また、本発明では前記構成の回路モジュー
ルにおけるプリント板について、次のような製作方法を
提案している。すなわち、 (4) 電源回路および制御回路のプリント板に対応する２
種類のプリント基板を一枚の面付け基板に複数組ずつレ
イアウトし、かつ各プリント基板ごとに回路部品を実装
した上で、その基板相互間を分割してプリント板ケース
に組付けるようにする（請求項４）。
【００１６】これにより、１種類の金型で電源回路，制
御回路のプリント板を製作することができ、金型費の投
資を最小限に抑えてコストダウンが図れる。 (5) 前項(4) において、面付け基板の内側領域に電源回
路のプリント基板，その外側領域に制御回路のプリント
基板を配列してレイアウトし、各基板に回路部品を実装
した後に、外側領域にレイアウトした制御回路プリント
板を先に分割し、この状態で電源回路プリント板に挿入
部品を外付けするようにする（請求項５）。
【００１７】これにより、面付け基板から電源回路プリ
ント板を分離する前の状態で、面付き基板の基準位置を
そのまま利用してロボット組立により挿入部品を面付け
基板にレイアウトされている各電源回路プリント板に対
して定位置に実装できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図５に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例
の図中で図７，図８に対応する部材には同じ符号を付し
てその説明は省略する。まず、本発明の請求項１〜３に
対応する漏電検出回路モジュールの組立構造を図１(a)
〜(c) に示す。この実施例は図７に示した従来構造と基
本的に同じであるが、電源回路プリント板１１および制
御回路プリント板１２は、プリント板ケース１４に設け
た位置決めピン１４ｂに嵌挿して定位置に位置決め固定
されている。すなわち、プリント板ケース１４は底の浅
い皿形になる樹脂成形品であり、その底面には対角位置
から起立する２本の位置決めピン１４ｂが一体に成形さ
れている。また、この位置決めピン１４ｂには、プリン
ト板ケース１４と電源回路プリント板１１，制御回路プ
リント板１２との相互間に封止樹脂１５の充填間隙を確
保するように各プリント板の装着高さを設定する段付き
（スタンドオフ）が形成されている。一方、電源回路プ
リント板１１，制御回路プリント板１２のコーナーには
前記の位置決めピン１４ｂに対応してピン穴１１ｂ，１
２ｂが穿孔されている。
【００１９】また、プリント板ケース１４の裏面側に
は、モジュール組立工程でケース１４を定位置に位置決
めする際に用いる基準ピン１４ｃが設けてあり、さらに
プリント板ケース１４の底面には、後記する封止樹脂に
ボイドが発生するのを防ぐ役目を果たすガス抜き穴１４
ｄが開口している。そして、プリント板ケース１４にプ
リント板１１，１２を装着する際には、前記基準ピン１
４ｃを頼りにプリント板ケース１４を組立ての基準位置
にセットし、組立ロボットでチャッキングした電源回路
プリント板１１，制御回路プリント板１２をこの順に上
方からプリント板ケース１４の上に降ろし、その位置決
めピン１４にプリント板１１，１２のピン穴１１ｂ，１
２ｂを差し込んで定位置に固定する。
【００２０】また、この組立工程に並行してプリント板
１１，１２の導体パターンに穿孔したランド穴にモジュ
ール配線用の接続導体ピン１７を差し込んで半田付けを
行う。この場合に、上下段に並ぶ電源回路プリント板１
１と制御回路プリント板１２は、プリント板ケース１４
に対して高い精度で定位置に位置決めされているので、
接続導体ピン１７のプリント板１１，１２への差込み，
半田付け作業をロボット操作で自動的に行うことができ
る。
【００２１】そして、前記のモジュール組立体を樹脂封
止する工程では、モジュール組立体を樹脂封止のモール
ド金型にインサートし、射出成形法により溶融した熱可
塑性樹脂を注入して注型する。これにより、樹脂がプリ
ント板ケース１４と電源回路プリント板１１，制御回路
プリント板１２およびバリスタ１３の間に確保されてい
る間隙を充填する。また、この樹脂封止過程でガスはプ
リント板ケース１４の底面に開口したガス抜き穴１４ｄ
を通じて抜け出るので樹脂中にボイドを発生することな
く隅々まで樹脂が充填されるようになる。
【００２２】ここで、前記のようにして組立てられたモ
ジュール製品の外観図を図２(a),(b) に、また図２にお
ける制御回路プリント板１２，電源回路プリント板１
１，およびプリント板ケース１４を図３(a) 〜(c) に表
す。なお、図中で１８は制御回路プリント板１２に外付
けした漏電感度切換スイッチである。次に、本発明の請
求項４，５に対応した電源回路プリント板１１，制御回
路プリント板１２の製作方法を図４，図５で説明する。
すなわち、この実施例では１枚の面付け基板１６に対
し、電源回路および制御回路プリント板１１，１２に対
応した２種類のプリント基板１１ａ，１２ａを複数組ず
つレイアウトして多面取りするようにしている。
【００２３】ここで、図４の実施例では２種類のプリン
ト基板１１ａと１２ａを８枚ずつ４列に分けて交互にレ
イアウトしており、この面付け基板１６に対して各プリ
ント基板１１ａ，１２ａの領域に必要な回路部品を実装
した後に、基板の分割溝１６ａに沿ってタイバー１６ｂ
をカットして各プリント板をばらばらに切り離し、モジ
ュール組立工程に投入する。また、この場合に、図１で
示したようにプリント板１１，１２はバリスタ（挿入部
品）１３の挿入位置に対応する部分が切欠かれた形状で
あることから、面付け基板１６の分割後に生じる破材を
出来るだけ少なく抑えるために、前記の切欠部分が互い
に重なり合うようにプリント基板１１ａ，１２ａのパタ
ーンを互い違いの向きにレイアウトしている。
【００２４】一方、図５では電源回路プリント板に対応
するプリント基板１１ａを面付け基板１６の内側領域
に、その外側領域に制御回路プリント基板に対応するプ
リント基板１２ａをレイアウトしている。このレイアウ
トによれば次のような利点が得られる。すなわち、面付
け基板１６に対して各プリント基板１１ａ，１２ａの領
域に回路部品を実装した状態で、面付け基板１６から制
御回路プリント板１２を先に分割することにより、面付
け基板１６をその基準位置に保持したまま挿入部品であ
るバリスタ１３を電源回路プリント板１１に実装するこ
とができ、これにより組立工程のタイムタクトを短縮で
きる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次記
の効果を奏する。 (1) 請求項１，２の構成によれば、モジュール組立の各
工程で所定位置にセットしたプリント板ケースを基準に
して、プリント板ケースに電源回路，制御回路の各プリ
ント板を位置精度よく組み込むことができ、これにより
続くプリント板と接続導体ピンとの接続，半田付けを人
手作業に頼ることなく、ロボットによる自動組立が可能
となる。
【００２６】(2) 請求項３の構成によれ、モジュールの
樹脂封止工程で、ボイドの発生なしにプリント板ケー
ス，電源回路プリント板，制御回路プリント板および挿
入部品を完全に樹脂封止することができ、これにより電
流しゃ断時に発生するガスからモジュールを確実に保護
することができて製品の信頼性が向上する。 (3) さらに、請求項４，５の製作方法を採用することに
より、面付け基板から２種類のプリント基板を同じ組数
ずつ同時に多面取りするができ、これにより金型が一種
類で済むので初期投資を低く抑えてコストダウンが図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１〜３に対応した実施例のモジ
ュール組立構造図であり、(a)は正面図、(b) は底面
図、(c) は側面図
【図２】図１の構成に基づく製品の外観図であり、(a)
は平面図、(b) は正面図
【図３】図２における各部品の構成図であり、(a) は制
御回路プリント板の平面図、(b) は電源回路プリント板
の平面図、(c) はプリント板ケースの正面図
【図４】本発明の請求項４に対応した面付け基板にレイ
アウトした電源回路，制御回路のプリント基板の配列パ
ターンを表す図
【図５】本発明の請求項５に対応した面付け基板にレイ
アウトした電源回路，制御回路のプリント基板の配列パ
ターンを表す図
【図６】漏電しゃ断器の全体構成図
【図７】従来における漏電検出回路モジュールの組立構
造図であり、(a) は正面図、(b) は底面図、(c) は側面
図
【図８】面付け基板から多面取りする電源回路，制御回
路のプリント基板の従来における配列パターンを表す図
であり、(a),(b) はそれぞれ電源回路および制御回路に
対応したプリント基板の配列パターン図
【符号の説明】
１０ 漏電検出回路 １１ 電源回路プリント板 １１ａ 電源回路のプリント基板 １１ｂ ピン穴 １２ 制御回路プリント板 １２ａ 制御回路のプリント基板 １２ｂ ピン穴 １３ バリスタ（挿入部品） １４ プリント板ケース １４ｂ 位置決めピン １４ｃ 基準ピン １４ｄ ガス抜き穴 １５ 封止樹脂 １６ 面付け基板 １７ 接続導体ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川嶋 善明 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 森合 浩 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 青木 忠久 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 小笠原 誠 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5E348 AA25 AA27 AA35 EF16 5G030 XX11 YY13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電源回路プリント板および制御回路プリン
    ト板を上下段に並べ、かつ別な外付け挿入部品と組合せ
    てプリント板ケースに収容し、各プリント板に接続導体
    をピン接続した上で、その周域を樹脂封止してなる漏電
    しゃ断器の漏電検出回路モジュールにおいて、プリント
    板ケースに、その底面から起立して電源回路，制御回路
    の各プリント板をケース底面および基板の相互間に樹脂
    の充填間隙を残して定位置に嵌挿保持する位置決めピン
    を設けたことを特徴とする漏電しゃ断器の漏電検出用回
    路モジュール。
  2. 【請求項２】請求項１記載の漏電検出回路モジュールに
    おいて、プリント板ケースの裏面側に、該ケースをモジ
    ュール組立工程での位置決めに用いる基準ピンを設けた
    ことを特徴とする漏電しゃ断器の漏電検出回路モジュー
    ル。
  3. 【請求項３】請求項１記載の漏電検出回路モジュールに
    おいて、プリント板ケースの底面に、樹脂封止工程で生
    じたガスを排出するガス抜き穴を開口したことを特徴と
    する漏電しゃ断器の漏電検出回路モジュール。
  4. 【請求項４】電源回路プリント板および制御回路プリン
    ト板を上下段に並べ、かつ別な挿入部品と組合せてプリ
    ント板ケースに収容し、各プリント板に接続導体をピン
    接続した上で、その周域を樹脂封止してなる漏電しゃ断
    器の漏電検出用回路モジュールにおいて、電源回路およ
    び制御回路のプリント板に対応する２種類のプリント基
    板を一枚の面付け基板に複数組ずつレイアウトし、かつ
    各プリント基板ごとに回路部品を実装した上で、その基
    板相互間を分割してプリント板ケースに組付けるように
    したことを特徴とする漏電しゃ断器の漏電検出回路モジ
    ュールの製作方法。
  5. 【請求項５】請求項４記載の製作方法において、面付け
    基板の内側領域に電源回路のプリント基板，その外側領
    域に制御回路のプリント基板を配列してレイアウトし、
    各基板に回路部品を実装した後に、外側領域にレイアウ
    トした制御回路プリント板を先に分割し、この状態で電
    源回路プリント板に挿入部品を外付けすることを特徴と
    する漏電しゃ断器の漏電検出回路モジュールの製作方
    法。
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