JP5725341B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、基板に設けられた電子回路や電子部品を静電気等の高電圧から保護する電子機器に関する。

電子機器は、通常電子回路や電子部品を有する基板が筐体内に収納されている。基板に設けられた電子回路、電子部品は、静電気や過電圧の影響を受けやすく、場合によっては機能が破壊されるおそれがある。このため、電子機器は、静電気や過電圧から保護するために、例えば基板側及び筐体側の一方をアース（接地）して、筐体に発生した静電気等を基板側のアースに逃したり、基板に発生した静電気等を筐体側のアースに逃したりするように構成されている。

ここで、静電気や過電圧を筐体側又は基板側のアースに逃すためには、筐体と基板とが接する状態が望ましい。しかし、筐体と基板とが接した状態にすると、基板及び筐体の一方から他方にノイズが入り易くなり、電子機器自体の動作や電子機器の周辺機器の動作に不具合が起こる可能性がある。このため、耐ノイズ性能を向上させるため、基板と筐体との間に放電ギャップを形成している。

特許文献１の車載用電子装置では、図６に示すように、基板Ａに対して導電板Ｃを延設し、導電板Ｃに静電気を逃すための突起Ｄを形成し、筐体Ｂと突起Ｄとの間に放電ギャップＧを形成し、基板Ａ側に発生した静電気を筐体Ｂ側のアースに逃している。
また、特許文献２の電子機器では、筐体に外装部品を取付けるための取付片と機器内部に取り付けられたシャーシとの間に放電ギャップを形成し、外装部品に発生した静電気をシャーシ側のアースに逃している。

特開２００７−３２９００３号公報 特開２００５−８５６８７号公報

特許文献１の車載用電子装置では、図６に示すように、基板Ａに対して導電板Ｃを延設する構成であるため、導電板Ｃの大きさに応じて筐体Ｂと導電板との間に形成される放電ギャップＧの位置が限定される。したがって、静電気を逃がす上で最適な位置に放電ギャップＧが形成できない場合が存在する。このため、放電ギャップＧを形成できる領域を広げようとすると、導電板Ｃをより延長等して大きくする必要がある。しかしながら、導電板Ｃを延長すると、車載用電子装置では、振動を受けて導電板Ｃが折れたり曲がったりするおそれがある。また、特許文献２の電子機器においても、外装部品に対して取付片を配設する構成であるため、特許文献１の車載用電子装置と同様の課題を有する。

本発明は、既存の部材を利用しつつ所望の位置に放電ギャップの形成が可能な電子機器を提供することを目的としている。

本発明の電子機器の第１特徴構成は、ケーシングと、当該ケーシングに取付けられる基板と、前記基板に対して絶縁された状態で前記基板を内包する導電性外装体とを備え、
前記基板を前記ケーシングに取付けるネジの頭部を当該基板の表面から前記導電性外装体に指向する指向部として配設すると共に、前記導電性外装体における前記指向部との対向面から突出して前記指向部との距離を近づける近接部を形成することにより、前記基板に帯電した静電気が前記導電性外装体を介してアースに放電する放電ギャップが前記指向部と前記近接部との間に形成される点にある。

この構成により、基板に配設された指向部と導電性外装体における基板の指向部との対向面に形成された近接部との間に、放電ギャップが形成される。したがって、導電性外装体の側にアースを施してある場合に、基板側で発生した静電気はこの放電ギャップによって導電性外装体の側に逃すことができる。このように、放電ギャップは基板側の指向部と導電性外装体側の近接部によって形成されているので、基板や導電性外装体に対して別部材を延設する必要がなく、基板及び導電性外装体の静電気保護構造を簡易に構成できる。

また、電子機器が振動を受ける場合であっても、基板に配設された指向部や導電性外装体に形成される近接部であれば、基板や導電性外装体に対して延設される部材に比べて折れ曲がったり破損したりする不具合が起き難い。さらに、基板と導電性外装体とは絶縁された状態であり、かつ、基板と導電性外装体との間に放電ギャップが形成されているので、導電性外装体側及び基板側の一方から他方に入るノイズを抑制することもできる。
また、本構成の如く、指向部が基板に取付けられたネジの頭部であると、指向部を簡易に構成できる。基板に取り付けられるネジは、基板を固定するために通常用いられるものであるので、基板に特別な指向部を配設する必要がない。また、指向部として用いられるネジは、基板を接地させる部材として利用することもできる。

本発明の電子機器の第２特徴構成は、前記導電性外装体が金属製である点にある。

本構成の如く、導電性外装体が金属製であると、導電性外装体の導通性が良好となるので、基板側又は導電性外装体に発生した静電気を逃し易くなる。また、導電性外装体が金属製であると、基板から熱が発生した場合にも、その熱を導電性外装体から外部へ効率よく放熱することができる。

本発明の電子機器の第３特徴構成は、前記近接部が前記指向部の先端部を挿入可能な円筒状に形成されている点にある。

電動流体ポンプの全体構成を示す縦断面図 放電ギャップによる高電圧の流れを示す簡略図であって、（ａ）は基板側に静電気が発生した場合を示し、（ｂ）は外装体側に静電気が発生した場合を示す。 別実施形態の放電ギャップ付近の構造を示す縦断面図 別実施形態の放電ギャップ付近の構造を示す縦断面図 別実施形態の放電ギャップ付近の構造を示す縦断面図 従来の電子装置において形成される放電ギャップを示す図

以下、本発明に係る電子機器を車両の電動流体ポンプに適用した例を図面に基づいて説明する。

[実施形態１]
電動流体ポンプ１は、例えば、冷却水（流体）を、車両のエンジン及びラジエータ等を有する図示しない冷却回路に循環させる。冷却水は、エンジンで発熱した熱量を吸収し温められ、ラジエータで熱量を放出し冷却されてエンジンを冷却する。

（電動流体ポンプの全体構成）
電動流体ポンプとしての電動ウォーターポンプ１は、図１に示す如く、樹脂製のケーシング２と、ケーシング２に一方側の端部１２が固定された軸部材１１と、軸部材１１の他方側の端部１３を枢支しつつケーシング２を密閉するハウジング３とを備える。軸部材１１にはロータ１４が軸支され、ロータ１４にはインペラ１５が取り付けられている。

ケーシング２の内部には軸部材１１の軸芯Ｌ回りに沿ってコイル２１が配置され、ロータ１４の内部には同様に永久磁石１６が配置されている。コイル２１に電流が流されることで生成される磁界によってロータ１４が回転駆動され、ロータ１４と一体のインペラ１５が水室６内で回転することで冷却水を図示しない冷却回路内に循環させる。

ハウジング３には、軸部材１１の軸芯Ｌの方向から電動ウォーターポンプ１の内部へ冷却水を引き込む吸入口４と、冷却水を電動ウォーターポンプ１の外部へ吐き出す吐出口５とが設けてある。

ケーシング２は、アルミニウム等の導電性の金属で形成された外装体７によって覆われており、ケーシング２と外装体７との間には、電動ウォーターポンプ１の駆動を制御する制御回路を備えた基板３０が配置されている。基板３０には、コンデンサ，コンパレータ，スイッチング素子等が取り付けられている。

基板３０は、ケーシング２に一体成形された複数の取付け部にネジ３１で固定される。ネジ３１の頭部３２は基板３０の表面から突出している。本実施形態では、ネジ３１の頭部３２が基板３０に配設され外装体７に指向する指向部である。外装体７の内面には、基板３０上のネジ３１の頭部３２との対向面に対向面よりもネジ３１の頭部（指向部）３２との距離を近づける近接部８が形成されており、ネジ３１の頭部３２と近接部８との間に放電ギャップＧが形成される。近接部８は例えば円錐状や角錐状であって、基板３０上のネジ３１の頭部３２に頂部が対向する。なお、近接部８の頂部の形状は、必ずしも尖った形状である必要はなく、多少丸みを帯びた形状であってもよい。

図２は、放電ギャップＧの作用を説明するための図である。
図２（ａ）では、外装体７がアースＧＮＤに接続されている。この接続は、例えばアルミニウム製の外装体７を車体フレームに導電性部材を用いて固定することによって実現される。図２（ａ）の基板３０及び外装体７において、例えば車両の組立時等に、基板３０に対して静電耐圧よりも高い電圧が印加された場合に、放電ギャップＧにより、この高電圧は速やかに外装体７からアースＧＮＤに逃がされる。これにより、基板３０が保護される。

図２（ｂ）では、基板３０がアースＧＮＤに接続されている。図２（ｂ）の基板３０及び外装体７において、外装体７に対して静電耐圧よりも高い電圧が印加された場合には、放電ギャップＧにより、この高電圧は速やかに基板３０からアースＧＮＤに逃がされる。これにより、基板３０が保護される。

放電ギャップＧは、基板３０に配設されるネジ３１の頭部（指向部）３２と、外装体７の近接部８とによって形成されるので、基板３０及び外装体７の静電気保護構造を簡易に構成できる。基板３０に取り付けられるネジ３１は、基板３０をケーシング２に固定するために通常用いられるものであるので、指向部として基板３０に不要な部材を配設する必要がない。また、指向部として用いられるネジ３１は、基板３０を接地させる部材として利用することもできる。

また、基板３０と外装体７とは絶縁された状態であって、基板３０と外装体７との間に放電ギャップＧが形成されているので、外装体７から基板３０の側にノイズが入ることを抑制することもできる。

外装体７に内側に形成された接触部９と基板３０との間に弾性体等で構成された放熱体３５が配置されている。外装体７に設けられた接触部９は、基板３０の収容空間に突出した部分である。外装体７がボルト等で固定されることで、基板３０と外装体７の間には一定の間隙が形成される。基板３０に配置された電子部品の熱は、放熱体３５を介して外装体７の接触部９に伝導され、外装体７に複数設けられた棒状の放熱フィン７Ａから空気中に放熱される。

電動ウォーターポンプ１は、基板３０で発生する熱を積極的に外装体７に伝熱し、外装体７の放熱フィン７Ａから空中に放熱する。放熱体３５は、さらに振動を減衰させる粘弾性を備えており、外装体７やケーシング２から基板３０に伝わる振動を防止する。

なお、放電ギャップＧの距離は短いほど静電気からの保護の面では好ましいが、部品の製造寸法の公差や取り付け時の寸法誤差を考慮すると共に、基板３０自体の静電耐圧を考慮してその静電耐圧を超える位の高電圧が印加された場合に放電が発生するように距離を決めるとよい。

［実施形態２］
実施形態１では、外装体７の内面の、基板３０に配設される指向部（ネジ３１の頭部）３２との対向面に円錐状の近接部８を形成したが、近接部８の形状はこれに限定されるものではない。本実施形態では、図３に示すように、近接部８の形状を円柱状にした例を示す。その他、近接部８の形状は角柱状であってもよい。

［実施形態３］
外装体７の内面に形成される近接部８は、図４に示すように円筒状であってもよい。近接部８が円筒状であると、近接部８の円筒部分に指向部（ネジ３１の頭部）３２の先端部を挿入することができ、指向部３２と近接部８とをより近接させることができる。つまり、図１及び図３のように近接部８と指向部３２とを上下方向に対向させる場合に比べて、近接部８と指向部３２とが占有する上下領域を小さくでき、その結果、電子機器全体の厚みを薄くすることができる。
また、近接部８を円筒状にせずに、図１及び図３に示す近接部８の突出方向と指向部３２の突出方向とを互い違いにして上下方向において重なり合うように構成してもよい。

［実施形態４］
上記の実施形態では、基板３０に配設される指向部をネジ３１の頭部３２で構成した例を示したが、図５に示すように、基板３０に配設される指向部は電子部品３３であってもよい。図５では、電子部品３３の角部に外装体７の近接部８の突出部分を対向させて放電ギャップＧを形成する例を示す。このように、電子部品の角部に近接部８の突出部分を対向させると、電子部品３３に対する静電気の影響を抑制することができる。電子部品３３が耐静電気性を十分有するのであれば、電子部品３３の角部以外の部分に近接部８の突出部分を対向させてもよい。

［他の実施形態］
（１）上記の実施形態では、外装体７が金属製である例を示したが、導電性を有する外装体であれば金属製以外であってもよい。

（２）上記の実施形態では、外装体７に形成される近接部８が基板３０の指向部３２に対して突出する凸状にした例を示したが、近接部８と指向部９との間に放電ギャップＧが形成されるのであれば、近接部８は指向部３２に対して凹状に形成されていてもよい。

（３）上記の実施形態では、電子機器が車載用の電動流体ポンプである例について説明したが、本発明は車載用の電子機器に広く適用することが可能である。

本発明に係る電子機器は、静電気等の高電圧から基板を保護すべき各種の電子機器に広く適用することができる。

１ 電動流体ポンプ
２ ケーシング
３ ハウジング
７ 外装体
８ 近接部
３０ 基板
３１ ネジ
３２ 頭部（指向部）
３３ 電子部品（指向部）
Ｇ 放電ギャップ

Claims (3)

1. ケーシングと、当該ケーシングに取付けられる基板と、前記基板に対して絶縁された状態で前記基板を内包する導電性外装体とを備え、
   前記基板を前記ケーシングに取付けるネジの頭部を当該基板の表面から前記導電性外装体に指向する指向部として配設すると共に、前記導電性外装体における前記指向部との対向面から突出して前記指向部との距離を近づける近接部を形成することにより、前記基板に帯電した静電気が前記導電性外装体を介してアースに放電する放電ギャップが前記指向部と前記近接部との間に形成される電子機器。
2. 前記導電性外装体が金属製である請求項１に記載の電子機器
3. 前記近接部が前記指向部の先端部を挿入可能な円筒状に形成されている請求項１または２記載の電子機器。

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