JP2005109159A

JP2005109159A - トランス及びトランスの製造方法

Info

Publication number: JP2005109159A
Application number: JP2003340808A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sakurai; 信治桜井
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】トランスの被覆体を必要とせずに、トランスのリードを制御基板にはんだ付けしたあとで湿気による絶縁不良から防止する充填樹脂の影響を受けないトランス及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスにおいて、コイルボビン上端部と上部トランスコアの内面平坦部との間に隙間を設けるとともに、前記コイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部との間を密着させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に実装される電子部品及びトランスのリードを湿度や結露水から保護するために樹脂を充填することにより防湿性能を確保する製品において、上部と下部と２分割されるトランスコアと、コイルが巻かれたコイルボビンで構成されたトランス及びその製造方法に関する。

従来、湿度が高く、結露するような環境の中で使用される温水洗浄便座や浴室暖房乾燥装置等の住宅用設備機器製品や家電製品、便器自動洗浄装置、自動水栓等のパブリック用設備機器製品が増加しており、これらの製品の動作を制御する制御基板に実装された電子部品の充電金属部間及びトランスの充電金属部間、配線パターンの充電パターン間等を湿気による絶縁不良から防止する必要がある。これを解決するものとして、制御基板に実装された電子部品及びトランスの防湿性能を確保するために、トランスを合成樹脂の被覆体で覆い、電子部品や配線パターンを覆うように樹脂充填することが知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開平８−１８２５５号公報（第３−５頁、第１図）

このものにおいては、電子部品及び配線パターンの充電金属部は部品の高さが低いが、トランスはその高さが高く、トランス高さに併せて樹脂充填すると樹脂充填量が多くなるために、トランスを合成樹脂の被覆体で覆い、電子部品、配線パターン、被覆体下部を覆うように樹脂を充填することにより樹脂充填量を少なくしていた。

しかしながら、トランスを合成樹脂の被覆体で覆うことはトランスより大きな被覆体で覆う必要があり、最近では１ｍｍオーダーで基板の幅や高さ寸法を小型化する要求が高まっており、かつ、トランスも小型化されその発熱も大きくなってきているため、被覆体の耐熱温度を高くすることによるコストアップやトランスの形状によって都度被覆体を製作しなければならずコストアップになるといった不具合が生じている。

そこで、図１２に示すように、トランスのコイルボビンとトランスコアをワニス含浸し、ワニス含浸不可能な部分であるボビン脚部やリード部分と電子部品や配線パターンを覆うように樹脂を充填することも、実施されている。

しかし、この防湿方法では、下部トランスコア５の内面平坦部１１とコイルボビン１のコイルボビン下端部１２の間に隙間８がある場合に、リード３が覆われる高さまで防湿用樹脂１６を充填すると、この隙間８に充填された樹脂１６が浸入し、浸入した樹脂１６が温度や湿度の影響を受けて膨張することにより、上部トランスコア４と下部トランスコア５との接着が剥がれ、トランスＴの性能が低下するという問題が生じる。

即ち、高湿度且つ温度も高い状態の中にトランスＴを実装した制御基板が曝されると、隙間８に浸入した充填樹脂１６が膨張し、その膨張に対して基板１４にはんだ付けされたリード３を有するコイルボビン１及びコイルボビン下端部１２は充填樹脂１６の膨張力より強い力で膨張前と同じ基板に保持されているが、ワニスの接着力で固定された上部トランスコア４と下部トランスコア５は湿度が高く温度が高い状態ではワニスの接着力が低下し、隙間８に浸入した充填樹脂１６の膨張力より、上部トランスコア４と下部トランスコア５の接着面１３が剥がれ、インダクタンスの低下によって性能劣化を起こしてしまう。

本発明は、これらの不具合を解消し、トランスの被覆体を必要とせず、トランスのリードを制御基板にはんだ付けしたあとで湿気による絶縁不良から防止する充填樹脂の影響を受けないトランス及びトランスの製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明によれば、上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスにおいて、コイルボビン上端部と上部トランスコアの内面平坦部との間に隙間を設けるとともに、コイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部との間を密着したことを特徴としている。

このため、コイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部の間を密着したので、トランスのボビン脚部のリードを基板に半田付け実装後、ボビン脚部のリードを樹脂で充填しても、コイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部の間に樹脂が浸入しないために、充填樹脂が温度や湿度の影響を受けて膨張することにより、上部トランスコアと下部トランスコアが離れ、トランスの性能が低下するという問題が解消できる。

請求項２記載の発明では、上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスの製造方法であって、上部トランスコアと下部トランスコアとを一体化した状態で、ボビン脚部を上向きにしてコイルボビンを支持する治具に取付けワニス槽に浸漬し、トランスコアの自重によりコイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部を密着させ、その後この状態で乾燥させることで、コイルボビンとトランスコアを接着固定することを特徴としている。

このため、特別な装置を必要とせず、安価で容易にコイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部同志を密着させることが可能となる。

請求項３記載の発明では、上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスの製造方法であって、ボビン脚部を上向きにして、コイルボビン下端部側より下部トランスコアを挿入してコイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部を密着させ、この状態で下部トランスコア外面平坦部とボビン脚部の内側面部を接着剤で固定し、次いでコイルボビン上端部側より上部トランスコアを挿入し、上部トランスコアと下部トランスコアとを一体化することを特徴としている。

このため、コイルボビン下端部とコイルボビン下端部の方向から挿入される下部トランスコア内面平坦部を特別な装置を用いることなく、安価で容易にかつ確実に密着させることが可能となる。

本発明によれば、基板に実装されるトランスを特別な被覆体で覆うことなく防湿処理が可能となるため、基板の小型化が可能となる効果がある。
また、本発明では特別な装置を必要とせずにトランスの防湿処理が可能となるため、安価で容易に行えるという効果がある。

以下、本発明の実施例について図１から図１０を参照しながら説明する。
図１は本発明のトランスＴの外観図、図２はその構造を示す断面図、図３はトランスＴを異なる方向で断面した分解断面図、図４はトランスを基板に取付け防湿処理した構造図、図５はトランスの製造方法の第１実施例を示す断面図、図６はトランスの製造方法の第１実施例を示す治具の平面図、図７はトランスの製造方法の第２実施例を示す断面図、図８は本発明におけるトランスを実装した制御基板の外観図、図９は本発明のトランスを実装した温水洗浄便座の参考図、図１０は本発明のトランスを実装した浴室暖房乾燥装置の参考図である。

図１において、コイルボビン１はその下部にボビン脚部２を備え、このボビン脚部２にはトランスＴを基板に実装するためのリード３を備えており、又、トランスコアは、正面略Ｅ字状を呈し、両側部分は角柱形状、中央部分は円柱形状であって中央部分がコイルボビン１に挿入され両側部分が巻き線コイル７外方に位置する同形状の上部トランスコア４と下部トランスコア５から構成され両者は密着状に一体化されている。

図２に示すように、絶縁テープ６をコイルボビン１へ巻き、巻線コイル７と一次−二次を絶縁している。又、コイルボビン上端部１０と上部トランスコア４の内面平坦部９の間には隙間８を設け、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１間は密着させた状態で、上部トランスコア４と下部トランスコア５同志を接着面１３で密着し、この状態で図５に示すようにコイルボビン下端部１２とリード３を除いてワニス含浸することにより、コイルボビン１と上部トランスコア４と下部トランスコア５を固定している。

本実施例では、図面では省略しているが、上部トランスコア４と下部トランスコア５とを接着面１３で密着させた状態で、その外周をテープで巻いて固定している。

ワニス含浸は図５に示す通り、基板に実装するリード３にワニス１７が付着しない範囲でコイルボビン１と上部トランスコア４、下部トランスコア５をワニス液に浸漬して含浸後、これらを乾燥することでコイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１間及び上部トランスコア４と下部トランスコア５間がワニスで接着固定される。

図３に基づいて本実施例におけるトランスＴの寸法関係を示すと、上部トランスコア４の内面突起部の寸法ｈ１と下部トランスコア５の内面突起部寸法ｈ２は９．６＋０．３，−０．２ｍｍであり、コイルボビン上端部１０とコイルボビン下端部１２の高さ寸法ｈ３は１８．４±０．１５ｍｍであり、前述したコイルボビン上端部１０と、コイルボビン上端部１０と並行に位置する上部トランスコア４の内面平坦部９との間の隙間８は最大１．５５ｍｍ、最小０．２５ｍｍとなっている。

また、コイルボビン下端部１２と、リード３備えたボビン脚部２を有するコイルボビン下端部１２と並行に位置する下部トランスコア５の内面平坦部１１との寸法は０．１５ｍｍ以下として、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１との隙間に万一充填樹脂が浸入したとしても上部トランスコア４と下部トランスコア５の接着が剥がれることのない寸法としている。

次に図３に基づきトランスの防湿処理について説明すると、トランスＴのリード３によって基板１４へはんだ付けされた基板１４をケース１５に固定し、充填樹脂１６を少なくともワニス含浸されていないリード３が覆われる高さまで充填する。尚、この図面においては、基板１４に電子部品も実装されているが電子部品は省略して示している。

このように、リード３が充填樹脂１６で覆われ、コイルボビン１と上部トランスコア４、下部トランスコア５等はワニス含浸されているため、湿気などによるトランスの絶縁不良を防止することができる。

本発明では図４に示す通り、コイルボビン１のコイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１とを密着させ、コイルボビン１のコイルボビン上端部１０と上部トランスコア４の内面平坦部９との間に隙間８が生じるようにしたため、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１との間に充填樹脂１６がほとんど侵入しないをもって、トランスＴを実装した制御基板１４が高湿度且つ温度が高い状態に曝されても充填樹脂１６の膨張による上部トランスコア４と下部トランスコア５の接着面１３が剥がれることはなく、インダクタンスの低下に伴うトランスＴの性能劣化を防止することができる。

本実施例における充填樹脂材料として、二液混合性ウレタン系樹脂（例えば、第一工業製薬製、商品名ＥＦ−３５５Ｍ、ＥＦ−３５５、サンユレック製、商品名ＵＥ−１８Ｔ又はＵＦ−８７２）を用いているがエポキシ系樹脂などを用いても良い。

次に、図５に基づいてコイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１とを密着させ、コイルボビン上端部１０と上部トランスコア４の内面平坦部９間に隙間８を生じさせる第一の製造方法について説明する。

図５において、コイルボビン１に上部トランスコア４と下部トランスコア５を挿入し、予め上部トランスコア４と下部トランスコア５とを接着面１３で密着させて、その外周をテープで巻いて固定した状態で、ボビン脚部２を上向きにして、図６に示すような上部トランスコア４、下部トランスコア５とは接触せず、ボビン脚部２が掛止するワニス含浸治具１８に載せ、リード３に付着しない高さまでワニス１７に浸漬しワニス１７を含浸させ、次いで、ワニス含浸治具１８を引き上げ、この状態でワニス１７を乾燥させる。

ワニス含浸治具１８は例えば金網のような材料からなり、上部トランスコア４、下部トランスコア５とは接触せず、ボビン脚部２が掛止する形状の開口Ｈが形成されている。

なお、ワニス含浸治具１８を金網製とすることでワニス浸漬、含浸後、そのままワニスを乾燥させることが出来て生産性が向上するが、更に開口Ｈを複数設け複数のトランスＴを同時に掛止するようにすれば一層生産性が向上し、加工費低減につながる。勿論、ワニス含浸治具１８として、金網に代えて平行に間隔をあけた２本の線材で形成し、線材間にボビン脚部２を掛止する構造にしても良い。

以上のワニス含浸によるコイルボビン１と上部トランスコア上部４、下部トランスコア５の製造方法では、特別な装置を使用することなく、トランスコアの自重を利用してコイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１を密着させ、コイルボビン上端部１０と上部トランスコア４の内面平坦部９間に隙間８を生じるようにすることができる。

次に、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１とを密着させ、コイルボビン上端部１０と上部トランスコア４の内面平坦部９との間に隙間８を設けるための、別の製造方法について、図７に基づいて説明する。

この製造方法においては、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１を密着させた状態で、ボビン脚部２の内側面部２０と下部トランスコア５の外面平坦部１９にシリコン系の室温硬化性で粘度の高い接着剤２１を塗布する。

本実施例では、電子部品固定用シリコン系接着剤（例えば信越シリコン製、商品名ＫＥ−４９０８ＳＣ−Ｔ、ＫＥ−３４７Ｗ）を使用している。

そして、粘度の高い接着剤２１が乾燥した後に上部トランスコア４と下部トランスコア５とを一体化する。

このように、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア５の内面平坦部１１を密着させた後に、ボビン脚部２の内側面部２０と下部トランスコア５の外面平坦部１９を接着する製造方法では、特別な装置や治具を必要とせず、接着剤２１塗布時、確実にコイルボビン下端部１２と下部トランスコア４の内面平坦部１１を密着させた状態で接着することができる。

尚、接着剤２１として粘度が低いものを用いると、コイルボビン下端部１２と下部トランスコア４の内面平坦部１１を密着させた状態で接着剤２１を塗布する際に、接着剤２１がコイルボビン下端部１２と下部トランスコア４の内面平坦部１１の間に浸入し、侵入した接着剤が温度や湿度の影響で接着剤２１が膨張することでトランスコアの接着が剥がれトランスの性能が低下することが生じるが、シリコン系の室温硬化性で粘度の高い接着剤２１を使用することで、接着剤２１がコイルボビン下端部１２と下部トランスコア４の内面平坦部１１の間に浸入することは無く、接着剤２１の塗布作業効率を向上することが可能となる。

本発明のトランスＴを実装した制御基板ユニット２２は図８、図９に示すように温水洗浄便座２３に用いると好適である。

図９において、図面には記載していないが、温水洗浄便座２３には本体内に便器２４内の臭気をファンモータで吸気し、触媒を通して脱臭する脱臭装置を組込んでいる。

脱臭装置は使用者が温水洗浄便座２３に着座してお尻などを温水で洗浄している際にも作動するため、温水の蒸気を吸気することにより、本体内の湿度が高くなってしまい、制御基板ユニット２２の周囲湿度も上昇するうえ、脱臭装置は人が温水洗浄便座２３から離れた場合も、所定の時間作動するため、水の溜まった便器２４内の湿気を吸気してしまうため、トランスＴを実装した制御基板ユニット２２は長時間、高湿度環境下に曝されることになる。

勿論、温水洗浄便座２３には便座暖房機能を備えるのが一般的であり、制御基板ユニット２２の周囲温度も比較的高く、更にはアンモニア雰囲気にも晒されているが、本発明のトランスＴ構造を採用することで防湿性、耐アンモニア性が向上し、長期にわたって安定した制御が可能となる。

同様に本発明のトランスＴを実装した制御基板ユニット２２は、図１０に示すような浴室暖房乾燥装置２５にも好適である。

図１０において、図面には詳細には記載していないが、浴室暖房乾燥装置２５は制御基板ユニット２２を収納している本体内に浴室内の湿気を室外に排気する換気ファン２７と浴室内の湿気を含んだ空気を吸気し、ヒータで加熱して浴室内に排気させる循環モータ２６を備えている。

従って、浴室暖房乾燥装置２５の制御基板ユニット２２は浴室内の空気と浴室天井裏の空気の温度差により結露の影響を受けたり、製品内で完全密閉環境下でない制御基板ユニット２２に浴室内の湿気が浸入するうえ、浴室暖房乾燥装置２５は製品の特徴上、長時間、高温多湿の環境下に曝されることになる。

従って、本発明のトランスＴ構造を採用することで防湿性が向上し、長期にわたって安定した制御が可能となる。

本発明のトランスＴ構造は、これ以外にも給湯機、電気温水器などの水回り住宅設備機器や食器洗浄乾燥装置、電子レンジ、洗濯機、エアコンなどの家電製品、パブリック用トイレの便器自動洗浄装置、自動水栓など高湿度雰囲気で用いられる機器の制御基板に好適である。

本発明におけるトランスの外観図である。本発明におけるトランスの構造を示す断面図である。本発明におけるトランスを異なる方向で断面した分解断面図である。本発明におけるトランスを基板に取付け防湿処理した構造図である。トランスの製造方法の第１実施例を示す断面図である。トランスの製造方法の第１実施例を示す治具の平面図である。トランスの製造方法の第２実施例を示す断面図である。本発明におけるトランスを実装した制御基板の外観図である。本発明のトランスを実装した温水洗浄便座の参考図である。本発明のトランスを実装した浴室暖房乾燥装置の参考図である。従来におけるトランスの防湿処理を示す構造図である。

符号の説明

Ｔトランス
１コイルボビン
２ボビン脚部
３リード
４上部トランスコア
５下部トランスコア
６絶縁テープ
７コイル
８トランスコアとコイルボビン間の隙間
９上部トランスコア内面平坦部
１０コイルボビン上端部
１１下部トランスコア内面平坦部
１２コイルボビン下端部
１３上部トランスコアと下部トランスコアの接着面
１４基板
１５樹脂充填用ケース
１６充填樹脂
１７ワニス
１８ワニス含浸治具
１９下部トランスコアの外面平坦部
２０コイルボビン脚部の内側面部
２１接着剤
２２制御基板ユニット
２３温水洗浄便座
２４便器
２５浴室暖房乾燥装置
２６循環モータ
２７換気モータ

Claims

上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、前記上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し前記下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスにおいて、前記コイルボビン上端部と上部トランスコアの内面平坦部との間に隙間を設けるとともに、前記コイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部との間を密着したことを特徴とするトランス。
上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、前記上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し前記下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスの製造方法であって、前記上部トランスコアと下部トランスコアとを一体化した状態で、前記ボビン脚部を上向きにしてコイルボビンを支持する治具に取付けワニス槽に浸漬し、トランスコアの自重により前記コイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部を密着させ、その後この状態で乾燥させることで、コイルボビンとトランスコアを接着固定することを特徴とするトランスの製造方法。
上部トランスコアと下部トランスコアとに２分割されたトランスコアと、コイルが巻かれると共に下方に制御基板へのリードを設けたボビン脚部を有するたコイルボビンとを具備し、前記上部トランスコアをコイルボビン上端部側より挿入し前記下部トランスコアをコイルボビン下端部側より挿入して上部トランスコアと下部トランスコアを一体化するトランスの製造方法であって、前記ボビン脚部を上向きにして、コイルボビン下端部側より下部トランスコアを挿入してコイルボビン下端部と下部トランスコア内面平坦部を密着させ、この状態で、下部トランスコア外面平坦部とボビン脚部の内側面部を接着剤で固定し、次いで前記コイルボビン上端部側より上部トランスコアを挿入し、前記上部トランスコアと下部トランスコアとを一体化することを特徴とするトランスの製造方法。