特開 2024-48546 制御盤、配線基板、及び、配線基板の形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024048546

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】制御盤、配線基板、及び、配線基板の形成方法

(51)【国際特許分類】

   H02B 1/20 20060101AFI20240402BHJP

   H05K 1/18 20060101ALN20240402BHJP

【ＦＩ】

H02B1/20 Q

H02B1/20 T

H05K1/18 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022154511

(22)【出願日】2022-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】上山 大輝

(72)【発明者】

【氏名】村上 和隆

【テーマコード（参考）】

5E336

5G016

【Ｆターム（参考）】

5E336AA16

5E336CC60

5E336GG30

5G016DB08

5G016DC07

(57)【要約】

【課題】制御盤でのケーブルの配線作業の手間を低減する。
【解決手段】制御盤１０は、機器１１Ａ～１１Ｇと、機器１１Ａ～１１Ｇの後方に配置され機器１１Ａ～１１Ｇを支持する機器支持部１２と、機器支持部１２の後方に配置され、機器１１Ａ～１１Ｇと電気的に接続される配線基板１３と、を備える。配線基板１３は、機器１１Ａ～１１Ｇとケーブル１５を介して電気的に接続されるコネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣを備え、コネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣは、正面から見て機器支持部１２及び機器１１Ａ～１１Ｇと重ならない位置に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器と、
前記機器の後方に配置され前記機器を支持する機器支持部と、
前記機器支持部の後方に配置され、前記機器と電気的に接続される配線基板と、を備え、
前記配線基板は、前記機器とケーブルを介して電気的に接続されるコネクタを備え、
前記コネクタは、正面から見て前記機器支持部及び前記機器と重ならない位置に配置されている、
制御盤。

【請求項2】

前記配線基板は、柔軟性を有する、
請求項１に記載の制御盤。

【請求項3】

前記配線基板は、導電インクにより形成された配線を備える、
請求項１に記載の制御盤。

【請求項4】

前記機器、前記機器支持部、及び、前記配線基板を収容する筐体をさらに備え、
前記筐体は、
前記機器支持部を収容し、かつ、後面部に開口を有する筐体本体と、
前記開口を開閉可能に前記筐体本体に取り付けられ、前記配線基板を支持する後扉と、を備える、
請求項１に記載の制御盤。

【請求項5】

機器と、前記機器の後方に配置され前記機器を支持する機器支持部と、を備える制御盤に使用される配線基板であり、前記機器支持部の後方に配置され、前記機器と電気的に接続されるように構成された配線基板であって、
配線が形成された基板本体と、
前記配線に電気的に接続された状態で前記基板本体に設けられ、前記機器とケーブルを介して接続されるコネクタと、を備え、
前記コネクタは、前記配線基板が前記機器支持部の後方に配置されたときに、前記制御盤の正面から見て前記機器支持部及び前記機器と重ならない位置に配置されている、
配線基板。

【請求項6】

請求項５に記載の配線基板の形成方法であって、
前記基板本体に印刷又は三次元造形により前記配線を形成する第１ステップと、
前記基板本体に前記コネクタを設ける第２ステップと、を備え、
前記第１ステップは、前記制御盤を設置する現場で行われる、
配線基板の形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御盤、配線基板、及び、配線基板の形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されているように、制御盤は、フィールド機器を制御するコントローラなどの機器と、この機器の後方に配置され、この機器を支持する機器支持部と、機器支持部の後方に配置され、この機器とケーブルを介して電気的に接続される配線基板と、を備える。配線基板には、ケーブルが接続されるコネクタが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１１７４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の制御盤では、配線基板のコネクタが機器又は支持部の後方に配置されるため、両者を接続するケーブルが長くなり、ケーブルの配線作業に手間がかかる。

【0005】

本発明は、制御盤でのケーブルの配線作業の手間を低減することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る制御盤は、機器と、前記機器の後方に配置され前記機器を支持する機器支持部と、前記機器支持部の後方に配置され、前記機器と電気的に接続される配線基板と、を備え、前記配線基板は、前記機器とケーブルを介して電気的に接続されるコネクタを備え、前記コネクタは、正面から見て前記機器支持部及び前記機器と重ならない位置に配置されている。

【0007】

一例として、前記配線基板は、柔軟性を有する。

【0008】

一例として、前記配線基板は、導電インクにより形成された配線を備える。

【0009】

一例として、前記機器、前記機器支持部、及び、前記配線基板を収容する筐体をさらに備え、前記筐体は、前記機器支持部を収容し、かつ、後面部に開口を有する筐体本体と、前記開口を開閉可能に前記筐体本体に取り付けられ、前記配線基板を支持する後扉と、を備える。

【0010】

上記課題を解決するため、本発明に係る配線基板は、機器と、前記機器の後方に配置され前記機器を支持する機器支持部と、を備える制御盤に使用される配線基板であり、前記機器支持部の後方に配置され、前記機器と電気的に接続されるように構成された配線基板であって、配線が形成された基板本体と、前記配線に電気的に接続された状態で前記基板本体に設けられ、前記機器とケーブルを介して接続されるコネクタと、を備え、前記コネクタは、前記配線基板が前記機器支持部の後方に配置されたときに、前記制御盤の正面から見て前記機器支持部及び前記機器と重ならない位置に配置されている。

【0011】

上記課題を解決するため、本発明に係る配線基板の形成方法は、上記配線基板の形成方法であり、前記基板本体に印刷又は三次元造形により前記配線を形成する第１ステップと、前記基板本体に前記コネクタを設ける第２ステップと、を備え、前記第１ステップは、前記制御盤を設置する現場で行われる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、制御盤でのケーブルの配線作業の手間が低減される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る制御盤の扉が開いた状態の正面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、制御盤の形成方法のフローチャートである。

【図4】図４は、図１の制御盤に機器を新たに追加したときの正面図である。

【図5】図５は、変形例に係る制御盤の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態及びその変形例について、図面を参照して説明する。

【0015】

（実施形態）
図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る制御盤１０は、機器１１Ａ～１１Ｇと、機器１１Ａ～１１Ｇを支持する機器支持部１２と、を備える。制御盤１０は、さらに、機器１１Ａ～１１Ｇと電気的に接続される配線基板１３と、配線基板１３を支持する基板支持部１４と、を備える。制御盤１０は、さらに、機器１１Ａ～１１Ｇと配線基板１３とを電気的に接続する複数のケーブル１５と、上記各要素１１Ａ～１１Ｇ及び１２～１５を収容する箱状の筐体１６と、を備える。制御盤１０は、自立盤として構成されている。

【0016】

筐体１６は、前面部及び上面部が開口している本体１６Ａと、本体１６Ａの前面部の開口を開閉可能に本体１６Ａに取り付けられた扉１６Ｂと、本体１６Ａの上面部の開口を閉じる蓋１６Ｃと、を備える。扉１６Ｂは、制御盤１０内の機器１１Ａ～１１Ｇなどの保守及び点検時に開けられる。蓋１６Ｃは、配線基板１３の配置時に本体１６Ａから取り外される。蓋１６Ｃは、その下面に筒状の突出部１６ＣＡ～１６ＣＤを備える。突出部１６ＣＡ～１６ＣＤの詳細については、後述する。

【0017】

機器１１Ａ～１１Ｇのそれぞれは、制御盤１０の外部に設けられたフィールド機器又は設備を制御するコントローラなどからなる。機器１１Ａ～１１Ｇを総称して、機器１１ともいう。機器１１は、１又は複数のケーブル１５を介して、配線基板１３と電気的に接続される。機器１１は、配線基板１３を介して、他の機器１１、及び又は、制御盤１０の外部の各種設備と通信可能に接続される。

【0018】

機器支持部１２は、機器１１の後方に配置され、機器１１を後方から支持する。機器支持部１２は、上下方向に延びた一対の棒状部材１２Ａ及び１２Ｂと、左右方向に延び、かつ、その両端が棒状部材１２Ａ及び１２Ｂにそれぞれ固定された棒状部材１２Ｃ～１２Ｅと、を備える。棒状部材１２Ａ～１２Ｅとして、ＤＩＮレールが採用されてもよい（下記の棒状部材１４Ａ及び１４Ｂについても同じ）。

【0019】

棒状部材１２Ａ及び１２Ｂの各下端は、筐体１６の本体１６Ａの底面に固定される。棒状部材１２Ａ及び１２Ｂの各上端は、筐体１６の後述の蓋１６Ｃの筒状の突出部１６ＣＡ及び１６ＣＢに挿入される。このような構成により、棒状部材１２Ａ及び１２Ｂは、筐体１６により支持される。

【0020】

棒状部材１２Ｃには、機器１１Ａ～１１Ｂが左右横並びで固定される。同様に、棒状部材１２Ｄには、機器１１Ｃ～１１Ｄが固定され、棒状部材１２Ｅには、機器１１Ｅ～１１Ｇが固定される。

【0021】

配線基板１３は、機器１１及び機器支持部１２の後方に配置される。配線基板１３は、柔軟性を有するフレキシブル基板に導電インクで配線Ｈ（図１では省略、図２では一部のみ描かれている。）を印刷した基板本体１３Ａと、印刷された配線Ｈに接続された状態で基板本体１３Ａに固定されたコネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣと、を備える。コネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣのそれぞれにケーブル１５が接続されることで、配線基板１３と機器１１とが電気的に接続される。配線基板１３は、配線Ｈに接続された抵抗、インダクタンス、及び、コンデンサなどを備えてもよい。

【0022】

配線基板１３のコネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣを総称してコネクタ１３Ｂともいう。コネクタ１３Ｂは、制御盤１０を正面（ここでは、前方）から見たときに、機器１１及び機器支持部１２と重ならない位置に配置されている。特に、各コネクタ１３Ｂの、ケーブル１５が接続される複数の接続部分全てが、機器１１及び機器支持部１２と重ならない位置に配置されている。このため、機器１１とコネクタ１３Ｂとにケーブル１５を接続する作業が容易となっている。この点の詳細は後述する。

【0023】

基板支持部１４は、配線基板１３の後方に配置され、配線基板１３を後方から支持する。基板支持部１４は、上下方向に延びた一対の棒状部材１４Ａ及び１４Ｂを備える。棒状部材１４Ａ及び１４Ｂの各下端は、筐体１６の底面に固定される。棒状部材１４Ａ及び１４Ｂの各上端は、蓋１６Ｃの筒状の突出部１６ＣＣ及び１６ＣＤに挿入される。このような構成により、棒状部材１４Ａ及び１４Ｂは、筐体１６により支持される。配線基板１３は、棒状部材１４Ａ及び１４Ｂに固定されることで支持される。

【0024】

上記のような構成の制御盤１０を所定の現場（ビルなどの建物の制御室）に新規に設置する工程を、図３を参照して説明する。

【0025】

まず、制御盤１０の設置者は、制御盤１０の組立て前の部品、つまり、各機器１１と、各支持部１２及び１４と、配線が未印刷の基板本体１３Ａと、各コネクタ１３Ｂと、筐体１６と、を現場に搬入する（ステップＳ１１）。

【0026】

次に、設置者は、各支持部１２及び１４を筐体１６に固定し（ステップＳ１２）、機器支持部１２に機器１１Ａ～１１Ｇを固定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、設置者は、機器１１Ａ～１１Ｇの配置を決定する。例えば、機器１１Ａ～１１Ｇには、不図示の他のケーブルにより配線基板１３を介さずに直接接続される機器１１が含まれる場合がある。この場合、これら機器１１は互いに近くに配置された方がよい。また、機器１１Ａ～１１Ｇに、制御盤１０設置後の保守点検がしやすいように、近くに配置された方がよい機器１１も含まれる場合もある。さらに、制御盤１０を使用するユーザ（建物の管理者など）による機器１１の配置の希望もある。また、機器１１Ａ～１１Ｇのうちの一部が、以前からユーザにより所有されている場合、つまり設置者が現場に来て初めて把握する機器１１がある場合もある。作業者は、これらを考慮して、機器１１の配置を決定する。ここでは、図１のような配置が決定される。

【0027】

次に、作業者は、機器１１の配置に応じた基板本体１３Ａの配線パターンを決定し、決定した配線パターンを、現場にある又は現場に持ち込んだプリンタにより導電インクを用いて基板本体１３Ａに印刷する（ステップＳ１４）。配線には、コネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣとの接続部も含まれる。なお、印刷時の上記現場とは、当該現場と同じ建物内の任意の部屋などであってもよい。

【0028】

その後、作業者は、配線印刷後の基板本体１３Ａを、筐体１６の上面部の開口から挿入し、基板支持部１４に固定する（ステップＳ１５）。基板本体１３Ａの基板支持部１４への固定は、例えば、正面からボルトなどを用いて行われる。

【0029】

その後、作業者は、コネクタ１３ＢＡ～１３ＢＣを基板本体１３Ａに固定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１４及びＳ１６により、配線基板１３が形成される。配線基板１３には、外部接続のための各種ケーブル（図示略）が接続される。各種ケーブルは、まとめて筐体１６の後部に設けられた不図示の貫通孔及び又は所定のダクトを介して、接続先のフィールド機器まで引き回される。ステップＳ１５などで、当該ケーブルの引き回しなども行われる。

【0030】

その後、作業者は、機器１１同士を不図示のケーブルで接続するとともに、ケーブル１５の両端を機器１１とコネクタ１３Ｂとにそれぞれ接続する（ステップＳ１７）。その後、作業者は、筐体１６の蓋１６Ｃを本体１６Ａに取り付け、扉１６Ｂを閉めるなどの他の作業を行う（ステップＳ１８）。これにより設置作業が終了する。

【0031】

ステップＳ１７について、従来は、コネクタ１３Ｂが、機器１１又は機器支持部１２と重なる位置、つまり、これらの後方に配置されていたため、ケーブル１５を機器１１又は機器支持部１２の裏側に回りこませなければならず、その分長いケーブル１５が必要であった。このため、ケーブル１５を接続する配線作業に手間がかかった。この実施の形態では、上述のように、コネクタ１３Ｂが、制御盤１０を正面から見たときに、機器１１及び機器支持部１２と重ならない位置に配置されている。このため、ケーブル１５を前記裏側に回り込ませる必要がなくなり、ケーブル１５を短くでき、したがって、配線作業の手間が軽減される。

【0032】

また、従来は、ケーブル１５の配線長を現場で決定し、ケーブル１５を現場で加工及び作製していたが、本実施の形態では、ケーブル１５を介して接続される機器１１とコネクタ１３Ｂとの間の距離は概ね一定距離内に収まるので、ケーブル１５の長さも所定範囲内（例えば、１５ｃｍ以下）となる。従って、この実施の形態では、ケーブル１５を事前加工しておいて、現場に持ち込むことができ、ケーブル１５の現場での加工の手間が省かれる。

【0033】

制御盤１０に新たな機能を追加したい場合には、図４に示すように、新たな機器１１Ｚが制御盤１０に追加される。このような場合、作業者は、制御盤１０に、機器支持部１２を構成する新たな棒状部材１２Ｚを追加し、当該棒状部材１２Ｚに機器１１Ｚを固定する。また、作業者は、機器１１Ｚに接続されたケーブル１５の他端が接続されるコネクタ１３ＢＺ及び当該コネクタ１３ＢＺに接続された配線が追加された新たな配線基板１３を用意する。新たな配線基板１３は、上記と同様、現場で印刷などにより形成されてもよいし、工場などで予め形成されて現場に搬入されてもよい。新しい配線基板１３と古い配線基板１３との交換は、蓋１６Ｃをあけて行われればよい。このとき、配線基板１３を筐体１６内に配置したときのコネクタ１３Ｂの高さは、機器支持部１２の棒状部材１２Ｃ～１２Ｄよりも高い。このため、新旧の配線基板１３を抜き取ったり挿入したりする時、コネクタ１３Ｂが棒状部材１２Ｃなどに引っかかるが、柔軟性を有する基板本体１３Ａを撓ますことで、この引っかかりを避けることができる。なお、上記でステップＳ１６の前にステップＳ１５が行われてもよく、この場合であっても、配線基板１３の挿入時に基板本体１３Ａを撓ますことで、前記引っかかりを避けることができる。

【0034】

この実施の形態では、配線基板１３が柔軟性を有するため、例えば、配線基板１３（特に基板本体１３Ａ）を、運搬しやすいように変形させて（例えば丸めて）持ち運びができる。従って、配線基板１３が大型であっても、その運搬が容易となる。

【0035】

また、配線基板１３の配線が、プリンタによる導電インクを用いた印刷で形成されるので、この配線Ｈを現場で形成できる。これにより、配線Ｈのパターン、換言すると、機器１１の配置を現場で柔軟に決定できる。また、現場での配線Ｈの形成により、配線Ｈ形成前の基板本体１３Ａの運搬時に、配線Ｈの断線などを気にすることなく基板本体１３Ａを変形させることができる。また、プリンタによる印刷により、配線基板１３の大型化が許容される。従前は、製造方法の制約により基板の大型化が困難であった。

【0036】

（変形例）
図５に示す変形例に係る制御盤１１０のように、筐体１６の代わりに図５に示す筐体１１６が採用されてもよい。制御盤１１０の他の構成については、制御盤１０の構成に準じる。筐体１１６は、前面部及び後面部が開口している筒状の本体１１６Ａと、上記扉１６Ｂと同様の構成で、本体１１６Ａの前面部の開口を開閉可能に本体１１６Ａに固定された前扉１１６Ｂと、を備える。筐体１１６は、さらに、本体１１６Ａの後面部の開口を開閉する後扉１１６Ｃと、を備える。後扉１１６Ｃには、基板支持部１４（棒状部材１４Ａ及び１４Ｂ）が固定されており、基板支持部１４を介して配線基板１３を支持する。後扉１１６Ｃは、配線基板１３を直接支持してもよい。後扉１１６Ｃを開くと、当該後扉１１６Ｃに追従して、配線基板１３が本体１１６Ａから外部に現れるので、配線基板１３の交換が容易となる。

【0037】

また、配線基板１３の基板本体１３Ａに、配線Ｈ及び又はコネクタ１３Ｂを、３Ｄプリンタを用い、導電インクなどを材料として三次元造形してもよい。これによっても、配線基板１３を、制御盤１０を設置する現場で形成できる。

【0038】

配線基板１３は、フレキシブル基板でなくてもよい。配線基板１３は、絶縁物の上に配線パターン印刷した大型の構造物であってもよい。

【0039】

基板支持部１４→配線基板１３→機器支持部１２→機器１１の順で各要素が設置されてもよい。

【0040】

上記で説明した各要素の形状は、適宜変更可能である。特に、機器支持部１２及び基板支持部１４の形状などは任意である。正面から見て機器１１及び機器支持部１２と重ならない位置に配置されたコネクタ１３Ｂは、少なくとも１つあればよい。これにより、最低限このコネクタに接続するケーブル１５の配線作業が容易となる。なお、この少なくとも１つのコネクタ１３Ｂは、ケーブル１５が接続される複数の接続部分全てが機器１１及び機器支持部１２と重ならない位置に配置されるとよい。

【0041】

（本発明の範囲）
以上、実施形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記実施形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0042】

１０…制御盤、１１Ａ～１１Ｇ…機器、１１Ｚ…機器、１２…機器支持部、１２Ａ～１２Ｅ…棒状部材、１２Ｚ…棒状部材、１３…配線基板、１３Ａ…基板本体、１３ＢＡ～１３ＢＣ…コネクタ、１３ＢＺ…コネクタ、１４…基板支持部、１４Ａ～１４Ｂ…棒状部材、１５…ケーブル、１６…筐体、１６Ａ…本体、１６Ｂ…扉、１６Ｃ…蓋、１６ＣＡ～１６ＣＤ…突出部、１１０…制御盤、１１６…筐体、１１６Ａ…本体、１１６Ｂ…前扉、１１６Ｃ…後扉、Ｈ…配線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】