JP2001185881A - 内部温度制御装置および内部温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、筐体内部に実装されている電気部
品への加熱効率を良くすることができる内部温度制御装
置および内部温度制御方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 ヒータ８からの熱をグランドパターン７
を介して電気部品６に伝え、余分な熱をグランドパター
ン７、上部銅板３のコの字形レール２およびヒートパイ
プを介して筐体１２外部に放熱するとともに、グランド
パターン７と上部銅板３のコの字形レール２との接触、
非接触を温度によって制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器装置等の
装置のパネルプラグインタイプの筐体の内部温度を制御
する内部温度制御装置および内部温度制御方法に関し、
特に装置の装置環境温度（スペック）が装置内の電気部
品の動作保証温度を逸脱する筐体の内部温度を制御する
内部温度制御装置および内部温度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信機器装置等のパネルプラグイ
ンタイプの筐体において、パネルに搭載されている電気
部品の保証温度を満足させるために放熱構造と加熱構造
とを備えているものが存在する。

【０００３】筐体における放熱構造は、熱伝達による筐
体放射という自然空冷が主であり、例えば図６に示すよ
うな外壁部にアルミフィン１６を備えた従来筐体１７に
電気部品１９を実装した従来パネル１８を並列にプラグ
イン実装するタイプの装置においては、図７に示すよう
に従来パネル１８の電気部品１９からの熱は空気を伝わ
り、アルミフィン１６から放射することにより、電気部
品１９からの発熱を放熱していた。

【０００４】また、従来筐体１７における加熱構造は、
従来筐体１７内部にヒータを実装して、ヒータからの放
射熱を空気による熱伝達により電気部品を加熱してい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、従来筐体１７における放熱構造においては、従
来筐体１７の外壁を表面積の大きいアルミフィン１６を
用いても、従来パネル１８からの放熱は、空気の熱伝達
によるものであり、空気の熱伝達係数は小さい（０．０
２ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）ばかりか、もともと空気は断
熱材として使用されているため、熱は伝わりにくく効率
の良い放熱ができないという問題点があった。

【０００６】さらに従来筐体１７における加熱構造にお
いても、ヒータからの放射熱も空気による熱伝達である
ため、効率の良いものではないばかりか、肝心の電気部
品１９を温めるよりも従来筐体１７から熱が放射されて
しまい、従来筐体１７からの熱放射を補うような発熱量
の大きいヒータを必要とし、効率の良い加熱ができない
という問題点があった。

【０００７】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、環境温度の高いと
ころでの筐体内部からの放熱効率を良くすることがで
き、さらに寒冷地のような低温状態でもヒータの熱を効
率良くパネルに実装された電気部品に供給でき、筐体内
部に実装されている電気部品への加熱効率を良くするこ
とができる内部温度制御装置および内部温度制御方法を
提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、以下に掲げる構成とした。請求項１記載の発明
の要旨は、電気部品を搭載したパネルを実装するパネル
プラグインタイプの筐体内部の温度を制御する内部温度
制御装置であって、熱を発する発熱手段と、該発熱手段
と前記電気部品との間に配設された第１熱伝達経路と、
前記筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱させる放熱手
段と、前記電気部品と前記放熱手段との間に配設された
第２熱伝達経路と、前記放熱手段と前記第２熱伝達経路
との接触もしくは非接触を制御する接触制御手段とを具
備することを特徴とする内部温度制御装置に存する。ま
た請求項２記載の発明の要旨は、前記接触制御手段は、
形状記憶合金の温度による変形によって前記放熱手段と
前記第２熱伝達経路との接触もしくは非接触を制御させ
ることを特徴とする請求項１記載の内部温度制御装置に
存する。また請求項３記載の発明の要旨は、前記接触制
御手段は、前記パネルを保持するコの字形レールである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内部温度制御装
置に存する。また請求項４記載の発明の要旨は、前記接
触制御手段は、前記電気部品の動作保証温度の下限を下
回る場合には、前記放熱手段と前記第２熱伝達経路とを
非接触状態とさせ、前記電気部品の前記動作保証温度の
下限を上回る場合には、前記放熱手段と前記第２熱伝達
経路とを接触状態とさせることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の内部温度制御装置に存する。ま
た請求項５記載の発明の要旨は、前記発熱手段は、前記
筐体内の下部に配置され、前記放熱手段は、前記筐体の
上部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の内部温度制御装置に存する。また請
求項６記載の発明の要旨は、電気部品を搭載したパネル
を実装するパネルプラグインタイプの筐体内部の温度を
制御する内部温度制御方法であって、熱を発し、該発し
た熱を第１熱伝達経路を介して前記電気部品に伝達する
とともに、前記電気部品から第２熱伝達経路を介して前
記筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱するか否かを制
御することを特徴とする内部温度制御方法に存する。ま
た請求項７記載の発明の要旨は、形状記憶合金の温度に
よる変形によって前記電気部品から前記第２熱伝達経路
を介して前記筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱する
か否かを制御することを特徴とする請求項６記載の内部
温度制御方法に存する。また請求項８記載の発明の要旨
は、前記パネルを保持するコの字形レールによって前記
電気部品から前記第２熱伝達経路を介して前記筐体内部
から前記筐体外部に熱を放熱するか否かを制御すること
を特徴とする請求項６又は７記載の内部温度制御方法に
存する。また請求項９記載の発明の要旨は、前記電気部
品の動作保証温度の下限を下回る場合には、前記電気部
品から前記第２熱伝達経路を介して前記筐体内部から前
記筐体外部に熱を放熱し、前記電気部品の前記動作保証
温度の下限を上回る場合には、前記電気部品から前記第
２熱伝達経路を介して前記筐体内部から前記筐体外部に
熱を放熱しないことを特徴とする請求項６乃至８のいず
れかに記載の内部温度制御方法に存する。また請求項１
０記載の発明の要旨は、前記筐体内の下部で前記発熱を
行い、前記筐体の上部で前記放熱を行うことを特徴とす
る請求項６乃至９のいずれかに記載の内部温度制御方法
に存する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１０】（第１の実施の形態）図１は、本発明に係
る内部温度制御装置の第１の実施の形態の構成を示す斜
視図であり、図２は、図１に示すシェルフ５の構成を示
す斜視図であり、図３は、本発明に係る内部温度制御装
置の第１の実施の形態の構成を示す側面図である。

【００１１】第１の実施の形態は、コの字形レール２が
パネル実装数分並列に配置された上部銅板３と下部銅板
４とからなるシェルフ５に、パネル１をプラグイン実装
する構成となっており、対となる上部銅板３に配置され
たコの字形レール２と下部銅板４に配置されたコの字形
レール２とにパネル１をプラグイン実装する。

【００１２】パネル１には、電気部品６が搭載されてお
り、上部銅板３と下部銅板４とのコの字形レール２にガ
イドされる部分には、電気部品６からのグランドパター
ン７が形成されており、グランドパターン７は、熱伝導
率の良い例えば銅等の金属からなる。

【００１３】上部銅板３と下部銅板４とに配置されてい
るコの字形レール２は、形状記憶合金（ｓｈａｐｅ ｍ
ｅｍｏｒｙ ａｌｌｏｙ）により形成されている。コの
字形レール２を形成する形状記憶合金は、低温で変形
し、変形した温度よりわずかに高い温度で加熱するだけ
で元の形状に戻るという性質を有する金属であり、Ｎｉ
−Ｔｉ合金を用いている。なお、形状記憶効果を示す合
金にはＮｉ−Ｔｉ合金の他に銅合金もあるが強度・耐疲
労・耐食性などの点でＮｉ−Ｔｉ合金が優れている。

【００１４】上部銅板３には、蒸気の通る空間と毛細管
構造（ウィック）と作動流体とを収納するコンテナ（外
側パイプ）からなるヒートパイプの一方端がヒートパイ
プ吸熱部９として埋設されており、ヒートパイプの他方
端は、ヒートパイプ放熱部１１として筐体１２の外部に
配置されている。ヒートパイプの作動液としては、熱伝
導性に優れた水もしくはフロンＲ１３４Ａが使用され
る。

【００１５】ヒートパイプ放熱部１１には、放熱のため
の表面積を稼ぐ目的で厚さ０．２ｍｍ〜１ｍｍのアルミ
板１０が数枚、ヒートパイプ放熱部１１に対して垂直に
圧入（カーリング）もしくはろう付けされており、図３
の（１）に示すようにシェルフ５後方部に鉛直方向に突
き出して筐体１２の外部に配置するか、図３の（２）に
示すようにシェルフ５鉛直方向に対して前面側に傾くよ
うに筐体１２の外部に配置し、筐体１２に収納されてい
るシェルフ５のヒートパイプ吸熱部９で吸熱した熱をヒ
ートパイプ放熱部１１を介して外部に放熱する構成とな
っている。

【００１６】下部銅板４は、形状記憶合金にて形成され
たコの字形レール２を備えた面の対面側の薄板状であ
り、内部にニクロム線を内蔵したヒータ８が設けられて
いる。

【００１７】次に、第１の実施の形態の動作を図４に基
づいて詳細に説明する。図４は、本発明に係る内部温度
制御装置の第１の実施の形態の動作を説明するための説
明図である。

【００１８】第１の実施の形態が適用される通信装置等
の使用環境、装置環境温度（スペック）が−４０℃〜５
０℃であり、パネル１に搭載されている電気部品６の動
作保証温度が０℃〜７０℃である場合を想定して説明す
る。

【００１９】Ｎｉ−Ｔｉ合金のコの字形レール２の元の
形状は、開口部の幅がパネル挿抜時にガイドの役割を持
つようにパネル厚さよりわずかに大きい程度で形成され
ており、−４０℃〜０℃の低温下では図４の（１）に示
すようにコの字形レール２の開口部の幅は、元の形状時
の幅より大きく開放変形する様に合金成分調整がなさ
れ、装置設置環境温度が０℃以下ではコの字形レール２
は上下とも大きく開いた開放状態となっており、パネル
１のグランドパターン７とコの字形レール２とは非接触
状態となる。

【００２０】装置環境温度が０℃以下では、電気部品６
の動作保証温度が０℃〜７０℃であるため、搭載されて
いる電気部品６の動作保証温度範囲に入らず、装置を駆
動させることはできない。従って、第１の実施の形態で
は、装置内部温度を０℃以上にするため、装置内部に設
けた図示しない温度センサーによって装置内部の温度を
測定し、測定した温度が−４０℃〜１０℃の範囲である
場合にヒータ８を稼働させ、温度調整を行う。

【００２１】ヒータ８に電源が投入され、ヒータ８内部
に埋没されたニクロム線に電流が流れて発熱し、薄板状
のヒータ８全体が加熱されると、ヒータ８の熱は熱伝導
率が高い下部銅板４に伝わり、下部銅板４から下部銅板
４に配置されているコの字形レール２に伝わる。コの字
形レール２は０℃以上で変形された形状から元の形状に
戻り、図４の（２）に示すように下部銅板４に配置され
たコの字形レール２の開口部が狭まりパネル１のグラン
ドパターン７と接触し、ヒータ８からの熱は下部銅板
４、下部銅板４に配置されたコの字形レール２、グラン
ドパターン７を経て電気部品６に伝えられ、電気部品６
の内部温度を０℃以上に上昇させることで、動作保証温
度を満足させる。

【００２２】ヒータ８の熱は下部銅板４、コの字形レー
ル２およびグランドパターン７の伝導の他、放射にて筐
体１２内部の温度も上昇させ、暖められた筐体１２内部
の空気は密度が小さくなることで軽くなり筐体１２上部
に集められ、上部銅板３に配置されたコの字形レール２
も０℃以上になり、図４の（３）に示すように元の形状
に戻るので上部銅板３に配置されたコの字形レール２の
開口部が狭まりパネル１のグランドパターン７と接触
し、動作保証温度満足後の電気部品６への余分なヒータ
８からの熱は、パネル１のグランドパターン７、上部銅
板３に配置されたコの字形レール２、上部銅板３、ヒー
トパイプ吸熱部９およびヒートパイプ放熱部１１を経て
筐体１２外部へ排熱される。

【００２３】装置環境温度０℃〜５０℃の常温化では電
気部品６から発せられる熱にて筐体１２内部の温度が暖
められることで上部銅板３および下部銅板４のコの字形
レール２は、０℃以上を保ち、図４の（３）に示すよう
に元の形状になっており、コの字形レール２の開口部が
狭まりパネル１のグランドパターン７と接触しているた
め、電気部品６からの熱はパネル１のグランドパターン
７を経て、グランドパターン７と接触している上部銅板
３に配置されているコの字形レール２より上部銅板３に
伝わる。上部銅板３には熱伝導性に優れたヒートパイプ
吸熱部９が内蔵されているため上部銅板３に伝えられた
熱によってヒートパイプ吸熱部９が加熱され、その近傍
の作動液が蒸発して回りの気化熱を奪うと共に、その付
近の圧力が急激に高まって圧力の低い方、すなわちヒー
トパイプ放熱部１１に蒸気が突進し、ヒートパイプ放熱
部１１から放熱板となるアルミ板１０を経て筐体１２外
部に放熱し、放熱した蒸気は液化して壁面の毛細管現象
によってヒートパイプ吸熱部９に戻る。このようなサイ
クルを繰り返すことにより電気部品６の動作保証温度が
保たれる。

【００２４】なお、第１の実施の形態では、電気部品６
が動作保証温度の範囲内の温度の時には、常に電気部品
６からの熱が放熱することで電気部品の寿命延命を図る
ため、コの字形レール２とグランドパターン７とが接触
するか否かは電気部品６の動作保証温度が０℃〜７０℃
の下限である０℃を境界にして制御されるようにコの字
形レール２に使用される形状記憶合金の合金成分調整が
なされている。

【００２５】また、第１の実施の形態では、上部銅板３
と下部銅板４とに配置されているコの字形レール２をコ
ストダウンのために共通の部材としたが、下部銅板４に
配置されているコの字形レール２は、形状記憶合金を使
用してグランドパターン７との接触もしくは非接触を制
御する必要はなく、常時グランドパターン７と接触する
ように構成しても良い。

【００２６】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、加熱部から電気部品への熱伝達経路と電気部品
から放熱部への熱伝達経路とを設けるとともに、電気部
品から放熱部への熱伝達経路を温度によって遮断するこ
とにより、環境温度の高いところでの筐体内部からの放
熱効率を良くすることができ、さらに寒冷地のような低
温状態でもヒータの熱を効率良くパネルに実装された電
気部品に供給でき、筐体内部に実装されている電気部品
への加熱効率を良くすることができるという効果を奏す
る。

【００２７】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図５を参照して詳細に説明する。図５は、
本発明に係る内部温度制御装置の第２の実施の形態の構
成を示す斜視図である。

【００２８】第２の実施の形態は、第１の実施の形態の
シェルフ５をシェルフＡ１３とシェルフＢ１４として２
段鉛直方向直列に配置し、シェルフＡ１３とシェルフＢ
１４との間に強制空冷用の軸流ファンを片面に複数実装
したファンユニット１５を設け、ファンユニット１５に
よる風を下から上に効率よく流せるようにシェルフＡ１
３とシェルフＢ１４との上下銅板にはコの字形レール配
置以外の場所には角穴を設けた構成になっている。

【００２９】第２の実施の形態のようにシェルフ５を複
数段とすることによりパネル１を多数実装できるばかり
か、パネル間に発生する熱溜まりを除去できることによ
り、より高い信頼性を得ることができる。

【００３０】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記
構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定さ
れず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に
することができる。なお、各図において、同一構成要素
には同一符号を付している。

【００３１】

【発明の効果】本発明の内部温度制御装置および内部温
度制御方法は、加熱部から電気部品への熱伝達経路と電
気部品から放熱部への熱伝達経路とを設けるとともに、
電気部品から放熱部への熱伝達経路を温度によって遮断
することにより、環境温度の高いところでの筐体内部か
らの放熱効率を良くすることができ、さらに寒冷地のよ
うな低温状態でもヒータの熱を効率良くパネルに実装さ
れた電気部品に供給でき、筐体内部に実装されている電
気部品への加熱効率を良くすることができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内部温度制御装置の第１の実施の
形態の構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示すシェルフ５の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明に係る内部温度制御装置の第１の実施の
形態の構成を示す側面図である。

【図４】本発明に係る内部温度制御装置の第１の実施の
形態の動作を説明するための説明図である。

【図５】本発明に係る内部温度制御装置の第２の実施の
形態の構成を示す斜視図である。

【図６】従来技術に係る筐体の放熱構造の構成を示す分
解斜視図である。

【図７】図６に示すＡ−Ａで指定された筐体の放熱構造
の指定断面図である。

【符号の説明】

１ パネル ２ コの字形レール ３ 上部銅板 ４ 下部銅板 ５ シェルフ ６ 電気部品 ７ グランドパターン ８ ヒータ ９ ヒートパイプ吸熱部 １０ アルミ板 １１ ヒートパイプ放熱部 １２ 筐体 １３ シェルフＡ １４ シェルフＢ １５ ファンユニット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気部品を搭載したパネルを実装するパ
   ネルプラグインタイプの筐体内部の温度を制御する内部
   温度制御装置であって、 熱を発する発熱手段と、 該発熱手段と前記電気部品との間に配設された第１熱伝
   達経路と、 前記筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱させる放熱手
   段と、 前記電気部品と前記放熱手段との間に配設された第２熱
   伝達経路と、 前記放熱手段と前記第２熱伝達経路との接触もしくは非
   接触を制御する接触制御手段とを具備することを特徴と
   する内部温度制御装置。
2. 【請求項２】 前記接触制御手段は、形状記憶合金の温
   度による変形によって前記放熱手段と前記第２熱伝達経
   路との接触もしくは非接触を制御させることを特徴とす
   る請求項１記載の内部温度制御装置。
3. 【請求項３】 前記接触制御手段は、前記パネルを保持
   するコの字形レールであることを特徴とする請求項１又
   は２記載の内部温度制御装置。
4. 【請求項４】 前記接触制御手段は、前記電気部品の動
   作保証温度の下限を下回る場合には、前記放熱手段と前
   記第２熱伝達経路とを非接触状態とさせ、前記電気部品
   の前記動作保証温度の下限を上回る場合には、前記放熱
   手段と前記第２熱伝達経路とを接触状態とさせることを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内部温度
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記発熱手段は、前記筐体内の下部に配
   置され、 前記放熱手段は、前記筐体の上部に配置されていること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内部温
   度制御装置。
6. 【請求項６】 電気部品を搭載したパネルを実装するパ
   ネルプラグインタイプの筐体内部の温度を制御する内部
   温度制御方法であって、 熱を発し、 該発した熱を第１熱伝達経路を介して前記電気部品に伝
   達するとともに、 前記電気部品から第２熱伝達経路を介して前記筐体内部
   から前記筐体外部に熱を放熱するか否かを制御すること
   を特徴とする内部温度制御方法。
7. 【請求項７】 形状記憶合金の温度による変形によって
   前記電気部品から前記第２熱伝達経路を介して前記筐体
   内部から前記筐体外部に熱を放熱するか否かを制御する
   ことを特徴とする請求項６記載の内部温度制御方法。
8. 【請求項８】 前記パネルを保持するコの字形レールに
   よって前記電気部品から前記第２熱伝達経路を介して前
   記筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱するか否かを制
   御することを特徴とする請求項６又は７記載の内部温度
   制御方法。
9. 【請求項９】 前記電気部品の動作保証温度の下限を下
   回る場合には、前記電気部品から前記第２熱伝達経路を
   介して前記筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱し、 前記電気部品の前記動作保証温度の下限を上回る場合に
   は、前記電気部品から前記第２熱伝達経路を介して前記
   筐体内部から前記筐体外部に熱を放熱しないことを特徴
   とする請求項６乃至８のいずれかに記載の内部温度制御
   方法。
10. 【請求項１０】 前記筐体内の下部で前記発熱を行い、 前記筐体の上部で前記放熱を行うことを特徴とする請求
    項６乃至９のいずれかに記載の内部温度制御方法。