JP6202436B2

JP6202436B2 - 電気機器

Info

Publication number: JP6202436B2
Application number: JP2013208453A
Authority: JP
Inventors: 裕亮田島; 武茂三好
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: JP2015073031A

Description

本発明は、電気機器に関するものである。

従来、複数の基板をケースに収納し、基板に実装された機能部品をケースの開口から露出させる電気機器がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の電気機器（照明制御装置）は、第１の基板（センサ基板）に対して第２の基板（制御基板，電源基板）が直角となるようにケース（器具本体，上蓋，カバー）に収納される。第１の基板と第２の基板とは、屈曲可能なフラットケーブルで接続されている。また、第１の基板には機能部品（リモコン受信部）が実装されており、機能部品はケースに形成された開口から露出する。

特開２００２−１５１２７８号公報

第１の基板に実装された機能部品は、ケースの開口から露出しているため、ケースの外側から開口を介して機能部品に外力が加わるおそれがある。この外力によって第１の基板が変形し、第１の基板に実装された電子部品および、この電子部品のはんだ付け部分に不要なストレスが加わる可能性がある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１の基板に実装された電子部品および、はんだ付け部分のストレスを軽減することができる電気機器を提供することにある。

本発明の電気機器は、機能部品が実装される第１の基板と、前記機能部品以外の電子部品が実装面に実装される第２の基板と、前記第１の基板および前記第２の基板を収納し、前記機能部品を露出させる開口が形成されたケースとを備え、前記開口において、前記ケースの外側から内側への貫通方向を第１の方向とし、前記第１の基板は、前記開口に対して第１の面が対向し、前記第１の面の法線方向が前記開口の貫通方向と同じ方向となるように配置され、前記第２の基板は、前記実装面の法線方向が前記第１の面の法線方向と異なる方向となるように配置され、前記第１の基板における前記第１の面に対して裏側にある第２の面の縁と、前記ケースの内面とに接触することで、前記第１の基板の前記第１の方向への移動を制限し、前記ケースは、第１のケースと、前記開口が形成された第２のケースとが前記第１の方向に組み合わさることで構成され、前記第１のケースは、前記第１の基板における前記第２の面の縁に接触する接触部を備え、前記接触部は、前記第１のケースにおける前記第２のケース側の端部であり、前記第１の基板の前記第１の方向への移動を制限することを特徴とする。

この電気機器において、前記機能部品は、撮像素子で構成されることが好ましい。

以上説明したように、本発明では、第２の基板が、第１の基板における第２の面の縁と、ケースの内面との両方に接触することで、第１の基板の第１の方向への移動を制限する。これにより、ケースの開口を介して機能部品に外力が加わったとしても、第１の基板の変形が抑制され、第１の基板に実装された電子部品および、はんだ付け部分のストレスを軽減することができるという効果がある。

本発明の実施形態の電気機器の分解斜視図である。電気機器の外観図である。組み付けられた基板の外観斜視図である。上側ケースに基板が収納された状態の外観斜視図である。上側ケースに基板が収納された状態の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態の電気機器の分解斜視図を図１、外観図を図２に示す。なお、図１において矢印で示す上下左右前後の方向を、上下左右前後方向と規定して以下説明する。本実施形態の電気機器は、撮像素子５１（機能部品）を用いて、例えば人の有無を検出するセンサ装置であり、天井に埋め込まれた状態で設けられる。なお、電気機器の使用用途をセンサ装置に限定する趣旨ではない。

本実施形態の電気機器は、ケース１に３枚の基板２，３，４が収納されることで構成されている。なお、基板２が第１の基板に相当し、基板３，４が第２の基板に相当する。

ケース１は、上側ケース１１と下側ケース１２とが組み合わさることで構成されている。上側ケース１１は、下方が開口した矩形箱状に形成されている。下側ケース１２は、筒部１２１と底部１２２とで構成され、上側ケース１１の開口を覆うように設けられる。筒部１２１は、上端が上側ケース１１の下端に接触する筒状に形成されている。底部１２２は、筒部１２１の下端に連続し、筒部１２１の下側を覆う円板状に形成されている。

また、上側ケース１１内における左側，右側の側面から下方向に向かって、一対の引っ掛け爪１１１が突出するように形成されている。筒部１２１内における左側，右側の側面には、図示しない溝が形成されている。そして、上側ケース１１の引っ掛け爪１１１の先端が、筒部１２１の溝に引っ掛かることで、上側ケース１１と下側ケース１２とが組み合わされた状態で固定される。上側ケース１１と下側ケース１２とが組み合わされることで、上側ケース１１と下側ケース１２とで囲まれた空間が形成され、この空間に基板２，３，４が収納される。

また、下側ケース１２は、上下方向を厚み方向とし、前方向，後方向に向かって形成された板状の固定金具１２３を備えている。この固定金具１２３と底部１２２とで天井を挟み込むことによって、上側ケース１１，筒部１２１が天井に埋め込まれ、底部１２２が天井から露出した状態で、電気機器が天井に設置される。

次に、基板２，３，４について、説明する。基板２，３，４は、電子部品が実装されるプリント基板である。そして、図３に示すように、基板２に対して、基板３，４が組み付けられる。

基板２は、前後方向を長手方向とする矩形状に形成され、下面２１（第１の面）が底部１２２の上面と対向するように設けられる。また、基板２の下面２１には、撮像素子５１（機能部品），ダイオード５２〜５６が実装されている。撮像素子５１は、基板２の下面２１の中央に実装されている。ダイオード５２〜５４は、基板２の下面２１における後側の縁に、左からダイオード５２，ダイオード５３，ダイオード５４の順に一列に実装されている。ダイオード５５，５６は、基板２の下面２１における前側の縁に、左からダイオード５５，ダイオード５６の順に実装されている。なお、図示していないが、基板２には、撮像素子５１，ダイオード５２〜５６以外の電子部品も実装されている。

そして、下側ケース１２の底部１２２における、撮像素子５１と対向する位置に、撮像素子５１の受光部５１１をケース１外に露出させる開口１２４が形成されている。すなわち、開口１２４における、ケース１の外側から内側への貫通方向は上方向（第１の方向）となる。そして、基板２は、撮像素子５１が実装された下面２１の法線方向が、開口１２４の貫通方向と同じ方向である上下方向となるように配置されており、撮像素子５１は、開口１２４を介して電気機器の下方を撮像することができる。そして、図示しない処理回路が、撮像素子５１の撮像結果を用いて人が存在するか否かを検出する。

また、下側ケース１２の底部１２２における、ダイオード５２と対向する位置に、ダイオード５２をケース１外に露出させる開口１２５が形成されている。ダイオード５２は、動作設定用のリモコン（図示なし）から送信される赤外線信号を受信する受信用ダイオードであり、開口１２５を介して赤外線信号を受信する。

下側ケース１２の底部１２２における、ダイオード５３と対向する位置に、ダイオード５３をケース１外に露出させる開口１２６が形成されている。また、下側ケース１２の底部１２２における、ダイオード５４と対向する位置に、ダイオード５４をケース１外に露出させる開口１２７が形成されている。ダイオード５３，５４は、動作設定用のリモコンに赤外線信号を送信する送信用ダイオードであり、開口１２６，１２７を介して赤外線信号を送信する。

下側ケース１２の底部１２２における、ダイオード５５と対向する位置に、ダイオード５５をケース１外に露出させる開口１２８が形成されている。また、下側ケース１２の底部１２２における、ダイオード５６と対向する位置に、ダイオード５６をケース１外に露出させる開口１２９が形成されている。ダイオード５５は、赤色の光を発する赤色発光ダイオードであり、ダイオード５６は、緑色の光を発する緑色発光ダイオードである。ダイオード５５，５６は、それぞれの点灯，点滅，消灯の組み合わせによって、電気機器の動作状態，動作設定などを示すモニターとして機能する。ユーザーは、ケース１の外側から開口１２８，１２９を介してダイオード５５，５６の点灯状態を目視することができる。

次に、基板３は、左右方向を厚み方向とする矩形状に形成され、基板２の上面２２（第２の面）における左側の縁と接触するように設けられる。具体的には、基板２の左側の縁における前端，後端近傍に、スリット２３が前後方向に形成されている。また、基板３の下端における前端，後端近傍から、下方向に向かって突起３１が形成されている。そして、基板３の各突起３１が、基板２の各スリット２３に挿し込まれることで、基板２と基板３との位置決めがなされる。また、基板２の上面２２における左側の縁の中央に、プラグコネクタ２４が設けられている。基板３の左面３４における下側の縁の中央に、レセプタクルコネクタ３２が設けられている。そして、基板３の突起３１が基板２のスリット２３に挿し込まれ、基板２のプラグコネクタ２４と基板３のレセプタクルコネクタ３２とが接続されることで、基板２と基板３とが電気的に接続される。また、基板３の突起３１が基板２のスリット２３に挿し込まれることで、基板２の上面２２における左側の縁に基板３の下面が接触する。

また、基板３の左面３４における上側の縁の中央部には、図示しない電線が接続される端子台３３が設けられている。また、上側ケース１１の左面には、基板３を収納した際に、端子台３３の電線接続口が露出するように開口１１２が形成されている。この開口１１２を介して端子台３３に、電気機器の外部からの電源線，信号線等が接続される。なお、図示していないが、基板３の実装面である左面３４，右面３５には、レセプタクルコネクタ３２，端子台３３以外の電子部品も実装されている。

次に、基板４は、左右方向を厚み方向とする矩形状に形成され、基板２の上面２２における右側の縁の一部と接触するように設けられる。具体的には、基板２の右端における中央より前側，後側の位置から、右方向に向かって突起２５が形成されている。また、基板４の下側の縁における中央より前側，後側の位置に、スリット４１が前後方向に形成されている。そして、基板２の突起２５が、基板４のスリット４１に挿し込まれることで、基板２と基板４との位置決めがなされる。また、基板２の上面２２における右側の縁の中央に、レセプタクルコネクタ２６が設けられている。基板４の左面４４における下側の縁の中央に、プラグコネクタ４２が設けられている。そして、基板２の突起２５が基板４のスリット４１に挿し込まれ、基板２のレセプタクルコネクタ２６と基板４のプラグコネクタ４２とが接続されることで、基板２と基板４とが電気的に接続される。また、基板２の突起２５が基板４のスリット４１に挿し込まれることで、基板２の上面２２における右側の縁（突起２５の上面）に基板４のスリット４１内の上面が接触する。

また、基板４には、電子部品が実装されることによって電源回路を構成しており、基板４の左面４４には、例えばトランス，平滑コンデンサ，インダクタ等に代表される比較的高さ寸法が大きい電子部品４３が実装されている。なお、図示していないが、基板４の実装面である左面４４，右面４５には、電子部品４３以外の電子部品も実装されている。

このように、基板２に基板３，４が組み付けられることによって、基板２の上面２２における左側の縁に基板３の下端が接触し、基板２の上面２２における右側の縁、具体的には突起２５の上面に基板４のスリット４１内の上面が接触する。

そして、図４，図５に示すように、上述したように組み立てられた基板２，３，４は、上側ケース１１に収納される。このとき、基板３，４の上端が、上側ケース１１内の上面に接触することで、基板３，４の上方向の位置決めがなされる。

また、上側ケース１１の外郭を構成する側壁の一部である前壁１１３，後壁１１４は、他の側壁よりも内側に入り込んだ状態で形成されている。すなわち、前壁１１３，後壁１１４によって、上側ケース１１の内側面において前面，後面が内側に突出した状態となる。
したがって、基板２，３，４が上側ケース１１に収納されることによって、基板２の上面２２における前側の縁が前壁１１３の下端の一部に接触し、基板２の上面２２における後側の縁が後壁１１４の下端の一部に接触する。なお、前壁１１３，後壁１１４が接触部に相当する。

そして、基板２，３，４が収納された上側ケース１１の開口を覆うように下側ケース１２が組み付けられる。このとき、下側ケース１２に設けられた図示しないダボが、基板２の下面２１に接触することで、基板２の下方向の位置決めがなされる。

このように、本実施形態の電気機器は、基板２（第１の基板）と、基板３，４（第２の基板）と、ケース１とを備える。基板２は、撮像素子５１（機能部品）が実装される。基板３，４は、撮像素子５１以外の電子部品が左面３４，４４および右面３５，４５（実装面）に実装される。ケース１は、基板２，３，４を収納し、、撮像素子５１を露出させる開口１２４が形成される。開口１２４において、ケース１の外側から内側への貫通方向は、上方向（第１の方向）となる。基板２は、開口１２４に対して下面２１（第１の面）が対向し、下面２１の法線方向が開口１２４の貫通方向と同じ方向である上下方向となるように配置される。基板３，４は、左面３４，４４および右面３５，４５の法線方向が下面２１の法線方向と異なる方向となるように配置される。さらに、基板３，４は、基板２における下面２１に対して裏側にある上面２２（第２の面）の縁と、ケース１の内面とに接触する。これにより、基板３，４は、基板２の上方向への移動を制限する。さらに、ケース１は、基板２における上面２２の縁に接触する前壁１１３，後壁１１４（接触部）を備える。前壁１１３，後壁１１４は、基板２の上方向への移動を制限する。

すなわち、本実施形態の電気機器は、基板２に対して垂直となるように、基板３，４が組み付けられる。基板３は、下端が基板２の上面２２における左側の縁に接触し、上端が上側ケース１１内の上面に接触する。また、基板４は、スリット４１内の上面が基板２の上面２２における右側の縁（突起２５の上面）に接触し、上端が上側ケース１１内の上面に接触する。つまり、基板２に対して垂直に設けられた基板３，４が、基板２の上面２２における縁と、上側ケース１１内の上面との両方に接触することによって、基板２の上方向への移動を制限する。さらに、上側ケース１１の前壁１１３，後壁１１４の下端が、基板２の上面２２における前側，後側の縁に接触することによって、基板２の上方向への移動を制限する。

このように、矩形状に形成された基板２の上面２２における四方向の縁に基板３，４と前壁１１３，後壁１１４とが接触し、基板２の上方向への移動を制限する。したがって、ケース１から露出した撮像素子５１に、開口１２４を介してケース１の外側から外力が加わったとしても、撮像素子５１が実装されている基板２の変形を抑制することができる。基板２の変形を抑制することで、基板２に実装された電子部品（撮像素子５１，ダイオード５２〜５６を含む）および、これらの電子部品のはんだ付け部分のストレスを軽減することができる。

また、上側ケース１１の下端のみが、基板２の上面２２における四方向の縁に接触するように構成することでも、基板２の上方向への移動を制限し、基板２の変形を抑制することができる。しかし、このように構成した場合、基板２の上面２２における四方向の縁を上側ケース１１の下端に接触させるために、基板２の面積を不要に大きく形成する必要があり、コストが高くなるという問題がある。しかし、本実施形態では、基板３，４を用いて、基板２の上方向への移動を制限するので、基板２を不要に大きくする必要がなく、コストを削減することができる。

また、基板４の左面４４に、比較的高さ寸法が大きい電子部品４３が実装されている。すなわち、基板２，３，４で囲まれた空間に電子部品４３が配置されている。したがって、ケース１内の空間を有効活用することができ、電気機器のサイズを小さくすることができる。

また、本実施形態の電気機器は、撮像素子５１を用いて、例えば人の有無を検出するセンサ装置であり、撮像素子５１の上下方向の位置ずれが小さいことが望ましく、上記構成によって基板２の変形を抑制することによる効果が大きい。

なお、本実施形態では、２枚の第２の基板（基板３，４）を用いて基板２の上方向への移動を制限しているが、基板２の上面２２における縁の少なくとも一部に、第２の基板が接触する構成であればよく、第２の基板の枚数は１枚または３枚以上であってもよい。

また、本実施形態では、撮像素子５１を機能部品の例として説明したが、機能部品は、例えば超音波マイク，赤外線の受光部，コネクタ等のケース１から露出する部品であればよく、種類は限定しない。また、本実施形態では、センサ装置を電気機器の例として説明したが、電気機器は、照明器具，制御機器等でもよく、種類は限定しない。

１ケース
１１上側ケース
１１３前壁（接触部）
１１４後壁（接触部）
１２下側ケース
１２４開口
２基板（第１の基板）
２１下面（第１の面）
２２上面（第２の面）
３基板（第２の基板）
３４左面（実装面）
３５右面（実装面）
４基板（第２の基板）
４４左面（実装面）
４５右面（実装面）
５１撮像素子（機能部品）

Claims

機能部品が実装される第１の基板と、
前記機能部品以外の電子部品が実装面に実装される第２の基板と、
前記第１の基板および前記第２の基板を収納し、前記機能部品を露出させる開口が形成されたケースとを備え、
前記開口において、前記ケースの外側から内側への貫通方向を第１の方向とし、
前記第１の基板は、前記開口に対して第１の面が対向し、前記第１の面の法線方向が前記開口の貫通方向と同じ方向となるように配置され、
前記第２の基板は、前記実装面の法線方向が前記第１の面の法線方向と異なる方向となるように配置され、前記第１の基板における前記第１の面に対して裏側にある第２の面の縁と、前記ケースの内面とに接触することで、前記第１の基板の前記第１の方向への移動を制限し、
前記ケースは、第１のケースと、前記開口が形成された第２のケースとが前記第１の方向に組み合わさることで構成され、
前記第１のケースは、前記第１の基板における前記第２の面の縁に接触する接触部を備え、
前記接触部は、前記第１のケースにおける前記第２のケース側の端部であり、前記第１の基板の前記第１の方向への移動を制限する
ことを特徴とする電気機器。
前記機能部品は、撮像素子で構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機器。