WO2005122378A1

WO2005122378A1 - 高電圧ユニット

Info

Publication number: WO2005122378A1
Application number: PCT/JP2005/010783
Authority: WO
Inventors: Tokuji Matsunuma; Mitsuyoshi Ebizuka; Susumu Shimada
Original assignee: Origin Electric Company, Limited; Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2005-12-22
Also published as: CN1965468A; JP2005354871A; JP4505268B2

Abstract

　本発明は、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である。

Description

明細書

高電圧ユニット

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。

本願 ίま、 2004年 6月 14曰【こ曰本国【こお!ヽて出願された特願 2004— 175690号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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、特開 2003— 153540公報を参照)。

[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、電気絶縁耐カ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力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カ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力初期には十分に電気絶縁耐カを得られていても、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。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[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カ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の電気絶縁板力なり、これら第 1〜第 5の電気絶縁板は一体的に形成されてヽて、接着部分又は接続部分を有しなヽ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カ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、前記電子部品はダィオードであって、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ュ-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カを、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カ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、高ヽ電気絶縁耐カ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図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の一実施形態に力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 3A]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。

[図 3B]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。

[図 3C]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。

[図 3D]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

[0024] 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

13&〜13ί· · ·電気絶縁板

14a〜14e ' . '電気絶縁板

15 · · ·電気絶縁基部

16 · · ·突起部

発明を実施するための最良の形態

[0025] 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。

[0026] 先ず、図 1に示す配置構造は一般的なものである力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、 2 f、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、る。

[0027] 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とヽう。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。

[0028] 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個のダイォ一ド 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カが低下すると、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、。

[0029] したがって、この発明に力かる実施形態では、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、 2 d、 2e、 2f、及び切り込み部 3a、 3b、 3c、 3d、 3eに揷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。

[0030] 図 3Aから図 3D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 3A は電気絶縁増強部材 7を上面から見た図、図 3Bは電気絶縁増強部材 10を図面右側から見た図、図 3Cは電気絶縁増強部材 10を図面下側から見た図、図 3Dは A— M での断面を示す図である。

[0031] 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力もなる。図 3Aから分力るように、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の向かい合う面力も複数の第 3、第 4の電気絶縁板力もなる電気絶縁壁部 13 、 14が備えられている。

[0032] 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ぐ電気絶縁板 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力沿面を低減しな、と!/、う観点力も好ま U、。

[0033] 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ヽが、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。

[0034] 電気絶縁板 13a〜13f、及び電気絶縁板 14a〜14eは、図 3Bに示すように、ほぼ等しい高さ Hを有する。この高さ Hは、最も高い電圧が力かる各切り込み部 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〜l 4f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、最も高い電圧が力かる各切り込み部 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、程度の厚みがあればよ！、。

[0035] 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の電気絶縁板力もなる電気絶縁基部 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の電気絶縁板カゝらなる電気絶縁基部 15は、図示しな!/ヽ铸型に榭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。

[0036] 図 3D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ぐ両端に 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。

[0037] 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ヽて、ても電気絶縁増強部材 10の着脱は容易である。

[0038] 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ぐ電気絶縁の増強を図ることができる。

[0039] 以上の実施形態では、電子部品をダイオード 4として説明した力抵抗器、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次卷線に 2個の力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。

[0040] 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力高電圧ユニットを六弗化硫黄ガス（SF )の電気絶縁気体

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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。

産業上の利用可能性

本発明は、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増加させることに適用することができる。

Claims

請求の範囲

[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ュ- 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。

[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の電気絶縁板力なり、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の電気絶縁板力なり、

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!/ヽことを特徴とする高電圧ユニット。

[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、高さを有することを特徴とする高電圧ユニット。

[4] 請求項 1な、し請求項 3の!、ずれかにお、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カを有することを特徴とする高電圧ユニット。

[5] 請求項 1な、し請求項 4の!、ずれかにお、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。

[6] 請求項 1な、し請求項 5の!、ずれかにお、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。

[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、ることを特徴とする高電圧ユニット。

[8] 請求項 1な、し請求項 5の!、ずれかにお、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。

[9] 請求項 1な、し請求項 8の!、ずれかにお、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ヽることを特徴とする高電圧ユニット。