JP6953964B2 - 浴室用機器 - Google Patents

Description

本発明は、浴室用機器に関し、より特定的には、浴室用機器内の基板に施されたポッティング剤の劣化を検出する技術に関する。

浴室内に設置される浴室用機器として、温水暖房熱源機から供給される温水の熱を利用して浴室内に温風を吹き出すことによって、浴室内の暖房を行なう浴室暖房機が知られている。暖房機の内部には、送風ファン、ポンプ、ルーバーを動作させるためのモータなどの電気機器が搭載されており、これらの電気機器を制御するための制御基板も収納されている。

このような浴室用機器は、基本的には機器本体が浴室内に配置されるため、内部に収容された機器等も湿気の多い環境に曝される。制御基板に搭載された電気部品を湿気から保護するために、たとえば特許第３７２４３８９号（特許文献１）に記載されているように、制御基板上の電気部品をウレタン樹脂などを用いてポッティング処理をする技術が採用される場合がある。

特許第３７２４３８９号

ポッティング処理に使用されるウレタン樹脂は、年月が経つにつれて周囲の水分による加水分解などの劣化が生じることが一般的に知られている。加水分解が生じると、硬度が低下して軟化し、最終的には溶解してしまう。

このようなポッティング剤の劣化が生じると、基板上の電気部品の絶縁抵抗が低下し、機器の故障や劣化の要因となり得る。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、浴室暖房機に搭載された基板のポッティング剤の劣化を早期に検出することである。

本発明に従う浴室用機器は、外部交流電源からの交流電力を整流して負荷に供給するための電気部品を搭載した基板と、温度検出部と、制御部とを備える。基板は、電気部品を湿気から保護するポッティング剤に覆われている。温度検出部は、ポッティング剤の温度に関連する信号を検出する。制御部は、ポッティング剤の温度に関連する信号がしきい値温度に対応する値以上の場合に、ポッティング剤が劣化状態であると判定する。

好ましくは、基板は、整流された直流電力を通過させるための直流電力線対を含む。温度検出部は、直流電力線対間のポッティング剤の温度を検出する。

ポッティング剤が劣化して加水分解が生じると、ポッティング剤の内部に水分が浸入する。その状態で直流電力線対に電流が流れると、正側の直流電力線の金属パターンがイオン化して負側の直流電力線方向に移動する。これにより直流電力線対間の絶縁抵抗が低下し、直流電力線対間で電流が流れて発熱し得る。そのため、ポッティング剤の温度を監視することによって、ポッティング剤の劣化状態を判定することができる。

好ましくは、温度検出部は、直流電力線対の各電力線が最も接近する部分の近傍に配置される。

直流電力線対において各電力線が最も接近する部分では、直流電力線対の他の部分に比べて正側電力線の金属イオンの移動が生じやすくなる。そのため、このような構成とすることにより、ポッティング剤の劣化をより確実に検出することができる。

好ましくは、直流電力線対は、正側電力線と負側電力線とを含む。正側電力線は、負側電力線側に突出した第１突出部を含む。負側電力線は、第１突出部に対向する位置に配置された第２突出部を含む。温度検出部は、第１突出部と第２突出部との間に配置される。

このような構成とすることにより、第１突出部と第２突出部との間が、直流電力線対の他の部分に比べてより接近した状態となりやすくなり、その部分で正側電力線の金属イオンの移動が生じやすくなる。したがって、第１突出部と第２突出部との間に温度検出部を配置することによって、ポッティング剤の劣化をより確実に検出することができる。

好ましくは、基板が劣化状態であることをユーザに報知するための報知部をさらに備える。

好ましくは、しきい値温度は、６０℃より高く、かつ、１７５℃より低い温度に設定される。

好ましくは、しきい値温度は、８０℃に設定される。
このような構成とすることにより、基板が劣化状態であることをユーザが迅速に発見することが可能となる。

好ましくは、浴室用機器は、浴室暖房機である。

本発明によれば、基板の温度に関連する信号を検出し、当該信号に基づいて基板の劣化状態を判定する。そのため、浴室用機器に搭載された基板のポッティング剤の劣化を早期に検出することが可能となる。

本実施の形態に従う浴室用機器が適用される浴室内の状況を示す図である。 浴室用機器内の電気回路の概略図である。 ポッティング剤の劣化による影響を説明するための図である。 本実施の形態におけるポッティング剤の劣化を検出する回路のブロック図である。 図４における検知回路の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態の浴室用機器が適用される浴室内の状況を示す図である。なお、以下の説明においては、浴室用機器が浴室暖房機である場合の例について説明するが、浴室内に設置される機器であれば、浴室暖房機以外の機器でもよい。

図１を参照して、浴室３と脱衣場１とは、開閉扉２を介して接続されている。浴室３には、床面３１に浴槽４が設置され、浴槽４より僅かに上側位置の壁面３２に浴室リモコン５が設置される。天井寄り位置の壁面３３には、浴室換気乾燥暖房機６が設置されている。以下において、浴室換気乾燥暖房機６を単に「浴室暖房機６」とも称する。なお、図１においては、浴室暖房機６が壁掛け式である場合を例として記載しているが、浴室暖房機６は、たとえば天井埋め込み式のような他の形式であってもよい。

浴室暖房機６は、浴室３の外に設置された給湯器（図示せず）から供給される温水により暖められた空気を吹き出し口６３から排出することによって、浴室３内を暖房する。

図２は、浴室暖房機６内の電気回路の概略図である。図２を参照して、浴室暖房機６は、外部の商用電源１００から受けた交流電力を、交流電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して整流器１６０に伝達し、直流電力に変換する。整流器１６０は、たとえばダイオードブリッジで構成される。変換された直流電力は、直流電力線対（正側の直流電力線ＰＬおよび負側の直流電力線ＮＬ）により、送風ファンおよびポンプなどの負荷２００に供給される。直流電力の電圧は、たとえばＤＣ１４０Ｖである。

図２の電気回路において、交流電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２および直流電力線ＰＬ，ＮＬは制御基板１５０上に金属パターン（銅パターン）として形成されており、整流器１６０は当該制御基板１５０に搭載される。

このような制御基板１５０は、浴室暖房機６の内部に収納されている。浴室３内は、浴槽４に溜められた温水、あるいはカランやシャワーなどから放出される温水からの蒸気により、湿度の高い環境となる。そのため、浴室暖房機６に収納された制御基板１５０も、湿度の高い環境に曝されることになる。

浴室３内の湿気から制御基板１５０上の電気部品を保護するために、制御基板１５０の表面あるいは全体を、ウレタン樹脂などの絶縁性および耐水性を有するポッティング剤でコーティング（モールド）する手法が一般的に用いられる。このようなポッティング剤は、コーティング当初においては、十分な耐水性，絶縁性を有しているが、長期間の使用あるいは使用環境によって経年劣化が生じることが知られている。

浴室暖房機６のように湿度の高い環境に曝される機会が多い場合には、ポッティング剤は空気中の水分によって加水分解を起こす場合がある。加水分解が生じると、ポッティング剤の内部に水分が入り込み、硬度が低下していくとともに最終的には溶解し得る。

図３は、制御基板における、ポッティング剤の劣化による影響を説明するための図である。図３を参照して、直流電力線ＰＬ，ＮＬは、上述のように、制御基板１５０表面に銅パターンとして形成されている。そして、この銅パターン上にポッティング剤がコーティングされている。コーティング当初においては、ポッティング剤は十分な耐水性および絶縁性を有している（図３（Ａ））。

しかしながら、ポッティング剤に加水分解が生じると、ポッティング剤内部に水分が浸入する。この状態で直流電力線ＰＬ，ＮＬに電流が流れると、ポッティング剤内部に浸入した水分によって正側の直流電力線ＰＬの銅パターンが銅イオンとなり、ポッティング剤の内部において直流電力線ＮＬの方向に溶け出していく（図３（Ｂ））。溶け出した銅イオンは、ポッティング剤の内部に留まり、直流電力線ＰＬ，ＮＬ間の絶縁抵抗を低下させる。

直流電力線ＰＬ，ＮＬ間の絶縁抵抗が低下すると、図３（Ｂ）のように、直流電力線ＰＬと直流電力線ＮＬとの間が銅イオンによる抵抗体を介して短絡した状態となり、当該抵抗体を介して直流電力線ＰＬから直流電力線ＮＬに向けて短絡電流が流れる。そうすると、当該電流によって発生する熱のために、ポッティング剤の劣化がさらに進行したり、負荷に接続される機器の故障の要因となる場合がある。したがって、加水分解によるポッティング剤の劣化を、できるだけ早期に発見することが必要となる。

そこで、本実施の形態においては、上記のように加水分解によるポッティング剤の劣化により生じる直流電力線ＰＬ，ＮＬ間の発熱を検出することによって、ポッティング剤の劣化を検出する手法を採用する。

図４は、本実施の形態におけるポッティング剤の劣化を検出する回路のブロック図である。図４を参照して、本実施の形態においては、劣化検出のための回路構成として、検知回路３００と、マイコン３５０と、報知部３６０とを含む。また、検知回路３００は、サーミスタＮＴＣと検知部３１０とにより構成される。なお、検知部３１０およびマイコン３５０が、本発明における「制御部」に対応する。

サーミスタＮＴＣは、温度が高くなるにつれて抵抗値が低下する負特性サーミスタ素子であり、直流電力線ＰＬと直流電力線ＮＬとの間に設けられる。サーミスタＮＴＣ自体もポッティング剤によりコーティングされている。サーミスタＮＴＣは検知部３１０に接続される。

検知部３１０は、サーミスタＮＴＣの抵抗値の変化から、サーミスタＮＴＣが配置された部分のポッティング剤の温度を検出する。そして、検知部３１０は、ポッティング剤の温度が所定のしきい値温度まで上昇したことを検出すると、マイコン３５０に異常信号を出力する。

ここで、上記のしきい値温度は、たとえば６０℃よりも高く、かつ、１７５℃より低い温度に設定される。６０℃は、浴室での通常の温度変動範囲の最大値（常温２０℃＋４０℃）であり、１７５℃は、ポッティング剤が炭化を開始する温度である。好ましくは、しきい値温度は８０℃程度に設定される。

マイコン３５０は、浴室暖房機６を統括的に制御するための制御装置である。マイコン３５０は、検知部３１０からの異常信号を受けると、報知部３６０によりアラームを出力して、ポッティング剤の温度が上昇したこと、すなわち、ポッティング剤が劣化状態となっていることをユーザに通知する。報知部３６０は、たとえば、図１における壁面３２に設置された浴室リモコン５の表示部のように視覚的にユーザに通知するものであってもよいし、ブザーやチャイムなどのような聴覚的にユーザに通知するものであってもよい。

なお、図３において説明したような銅イオンの移動は、直流電力線ＰＬと直流電力線ＮＬとの間の距離が短い場所で生じやすいので、直流電力線ＰＬと直流電力線ＮＬとが最も接近する部分の近傍にサーミスタＮＴＣを設けることがより好ましい。図４においては、直流電力線ＰＬおよび直流電力線ＮＬに、互いに対向するように突出部１７０，１７１が設けられている。この突出部１７０，１７１は、直流電力線ＰＬと直流電力線ＮＬとが最接近する位置を意図的に作り出すためのものである。このようにすることで、当該突出部１７０および突出部１７１との間で銅イオンの移動が生じやすくなる。したがって、突出部１７０，１７１間にサーミスタＮＴＣを配置することによって、ポッティング剤の劣化をより確実に検出することができる。

図５は、図４における検知回路３００の一例を示す図である。図５を参照して、検知回路３００は、サーミスタＮＴＣに加えて、検知部３１０の構成として、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４と、比較器ＣＭＰと、フォトカプラＰＨＣとを含む。

抵抗器Ｒ１および抵抗器Ｒ２は、制御電源ラインＶｃｃと接地ラインＧＮＤとの間に直列に接続される。同様に、抵抗器Ｒ３およびサーミスタＮＴＣも、制御電源ラインＶｃｃと接地ラインＧＮＤとの間に直列に接続される。すなわち、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３とサーミスタＮＴＣとでブリッジ回路が形成される。

比較器ＣＭＰは、反転端子と非反転端子を有しており、反転端子には抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続ノードＮ１が接続され、非反転端子には抵抗器Ｒ３とサーミスタＮＴＣとの接続ノードＮ２が接続される。比較器ＣＭＰの出力端子と制御電源ラインＶｃｃとの間には、フォトカプラＰＨＣの発光ダイオードと抵抗器Ｒ４とが直列に接続される。フォトカプラＰＨＣの出力はマイコン３５０に接続される。

図５の検知回路３００において、たとえば抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ３とは同じ抵抗値に設定される。また、抵抗器Ｒ２の抵抗値は、ポッティング剤の劣化を示すしきい値温度に対応するサーミスタＮＴＣの抵抗値に設定される。

このようにすると、サーミスタＮＴＣの検出温度がしきい値温度よりも低い場合（すなわち、サーミスタＮＴＣの抵抗値が抵抗器Ｒ２の抵抗値よりも大きい場合）には、接続ノードＮ２の電位が接続ノードＮ１の電位よりも高くなる。このとき、比較器ＣＭＰの出力はハイレベル（＝Ｖｃｃ）となるので、フォトカプラＰＨＣの発光ダイオードには電流が流れない。

一方、ポッティング剤の劣化が進行し、サーミスタＮＴＣの検出温度がしきい値温度以上になると（すなわち、サーミスタＮＴＣの抵抗値が抵抗器Ｒ２の抵抗値以下になると）、接続ノードＮ２の電位が接続ノードＮ１の電位よりも低くなる。これにより、比較器ＣＭＰの出力がローレベル（＝０）となるので、フォトカプラＰＨＣの発光ダイオードに電流が流れる。したがって、フォトカプラＰＨＣのフォトダイオードが導通してマイコン３５０に信号が伝達され、マイコン３５０においてポッティング剤の劣化が検出される。

なお、上述の図４，５においては、サーミスタとして負特性のサーミスタを用いる場合の例を示したが、サーミスタは、温度が上昇するにつれて抵抗値が増加する正特性サーミスタであってもよい。正特性サーミスタを使用する場合には、図５において、抵抗器Ｒ３の位置にサーミスタを配置する。また、所定の位置の温度に関連する信号を出力可能であれば、サーミスタ以外の温度検出素子を用いてもよい。

また、検知部３１０については必須ではなく、サーミスタＮＴＣの信号をマイコン３５０に直接入力し、マイコン３５０において図５と同様の機能を実現してもよい。

以上説明したように、本実施の形態においては、浴室用機器（浴室暖房機）に搭載された基板にサーミスタのような温度検出部を設け、当該温度検出部によって検出したポッティング剤の温度と所定のしきい値とを比較することによって、ポッティング剤の劣化の有無を早期に判定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 脱衣場、２ 開閉扉、３ 浴室、４ 浴槽、５ 浴室リモコン、６ 浴室暖房機、３１ 床面、３２，３３ 壁面、６３ 吹き出し口、１００ 商用電源、１５０ 制御基板、１６０ 整流器、１７０，１７１ 突出部、２００ 負荷、３００ 検知回路、３１０ 検知部、３５０ マイコン、３６０ 報知部、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 交流電力線、ＣＭＰ 比較器、ＧＮＤ 接地ライン、Ｎ１，Ｎ２ 接続ノード、ＮＬ，ＰＬ 直流電力線、ＮＴＣ サーミスタ、ＰＨＣ フォトカプラ、Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗器、Ｖｃｃ 制御電源ライン。

Claims (8)

1. 外部交流電源からの交流電力を整流して負荷に供給するための電気部品が搭載され、前記電気部品を湿気から保護するポッティング剤に覆われた基板と、
   前記ポッティング剤の温度に関連する信号を検出するための温度検出部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、前記ポッティング剤の温度に関連する信号がしきい値温度に対応する値以上の場合に、前記ポッティング剤が劣化状態であると判定する、浴室用機器。
2. 前記基板は、整流された直流電力を通過させるための直流電力線対を含み、
   前記温度検出部は、前記直流電力線対間の前記ポッティング剤の温度を検出する、請求項１に記載の浴室用機器。
3. 前記温度検出部は、前記直流電力線対の各電力線が最も接近する部分の近傍に配置される、請求項２に記載の浴室用機器。
4. 前記直流電力線対は、正側電力線と負側電力線とを含み、
   前記正側電力線は、前記負側電力線側に突出した第１突出部を含み、
   前記負側電力線は、前記第１突出部に対向する位置に配置された第２突出部を含み、
   前記温度検出部は、前記第１突出部と前記第２突出部との間に配置される、請求項２に記載の浴室用機器。
5. 前記基板が劣化状態であることをユーザに報知するための報知部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の浴室用機器。
6. 前記しきい値温度は、６０℃より高く、かつ、１７５℃より低い温度に設定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の浴室用機器。
7. 前記しきい値温度は、８０℃に設定される、請求項６に記載の浴室用機器。
8. 前記浴室用機器は、浴室暖房機である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の浴室用機器。

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