JP2007109991A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却手段の製造コストのアップを生じることなく、制御装置内部の冷却効率を高めると共に実装効率を高める制御装置を提供する。
【解決手段】電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体を有する電子機器を含む制御装置を、少なくとも一部が熱伝導体部からなる筐体と、上記筐体内部に収納され、上記筐体の上記熱伝導体部に耐熱性並びに放熱性を有する放熱ラバーにより装着される上記電子機器と、から構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体を有する電子機器を収納する制御盤、操作盤等の制御装置に関するものである。

一般に、粉塵、水滴の環境内に配置される制御盤あるいは操作盤等の制御装置においては、制御装置内部に実装される電源ユニット及び／又はＩ／Ｏユニット等の電子機器を保護する為に、防塵／防滴の密閉構造が採用されている。このため、制御装置内部に収納される電子機器が発生する熱により内部温度の上昇が著しい場合は、冷却手段として熱交換器を設けて制御装置内部の冷却を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２８４５２２号公報

上記特許文献１に開示された従来の制御装置内部を熱交換器で冷却する方式、もしくはキュービクルファンにて冷却する方式においては、熱交換器、あるいはキュービクルファン本体を追加する必要があり、これによって制御装置の製造コストがアップすると共に、特に、熱交換器で冷却する方式においては、熱交換器の故障時における交換・修理作業が容易でない課題がある。

また、従来の制御装置内部を熱交換器で冷却する方式は、制御装置内部全体を冷却するものであって、電子機器を直接冷却するものでないため、冷却効率の点で課題がある。

更に、従来の制御装置内部を熱交換器で冷却する方式は、熱交換器の設置用スペースを設ける必要があって、制御装置のサイズの拡大につながる課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷却手段の製造コストのアップを生じることなく、制御装置内部の冷却効率を高めると共に実装効率を高める制御装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る制御装置は、電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体を有する電子機器を含む制御装置であって、上記制御装置を構成し、少なくとも一部が熱伝導体部からなる筐体と、上記筐体内部に収納され、上記筐体の上記熱伝導体部に耐熱性並びに放熱性を有する放熱ラバーにより装着される上記電子機器と、を備えたものである。

この発明によれば、電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体を有する電子機器を含む制御装置を、少なくとも一部が熱伝導体部からなる筐体と、上記筐体内部に収納され、上記筐体の上記熱伝導体部に耐熱性並びに放熱性を有する放熱ラバーにより装着される上記電子機器とから構成したので、電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体で発生した熱を、特別冷却手段を設けることなく制御装置の外部に熱伝播させることが可能である。

以下、添付図面を参照しながらこの発明に係る制御装置について、その好適な実施の形態を説明する。

実施の形態１．
図１〜図６は、この発明を密閉型自立制御装置に適用した実施の形態１を説明する図で、図１は密閉型自立制御装置の背面側から見た概略斜視図、図２は図１に示された密閉型自立制御装置の右側面図、図３は制御装置内部に実装されるＩ／Ｏユニットの斜視図、図４はＩ／Ｏユニットに実装されるＩ／Ｏ制御基板の分解斜視図、図５は密閉型自立制御装置の背面板へＩ／Ｏユニットを取り付ける状況を表した部分斜視図、図６はＩ／ＯユニットへＩ／Ｏ制御基板を実装する状況を表した図である。

図１及び図２において、密閉型自立制御装置（以下、制御装置という。）１は、粉塵、水滴の環境内において適用される防塵／防滴の密閉構造に形成されており、その筐体２は前面扉３と背面板４、右側面板５、左側面板６、上面板７、及び底面板８を組み合わせたものからなり、前面扉３あるいは背面板４には共に防塵／防滴構造が施されている。なお、筐体２を構成する背面板４は、少なくとも金属板等の熱伝導体から構成されている。

筐体２の内部には、筐体２内の発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板９が実装されたＩ／Ｏユニット１０、あるいは電源ユニット１１が収納配置されている。Ｉ／Ｏユニット１０は、両面に接着剤が塗布された放熱ラバー１２により筐体２の背面板４に取り付けられている。なお、放熱ラバー１２は、その機能上、耐熱性の耐震性並びに放熱性を有するものであり、例えばフィラーを含有したシリコンラバーが用いられ、Ｉ／Ｏユニット１０と背面板４の間に挟まれるように配置されている。

筐体２の背面板４の外側下方箇所にはファン１３が取り付けられ、背面板４の外部下方から背面板４の表面に沿って上方へ冷却風１４を供給するように実装されている。

次に、Ｉ／Ｏユニット１０は、図３にその斜視図を示すように、Ｉ／Ｏ制御基板９を実装する部分にＩ／Ｏユニット用放熱ラバー１５が設置されており、図４に分解斜視図を示すＩ／Ｏ制御基板９で発生した熱（矢印１６で表示）が、Ｉ／Ｏユニット１０の裏面側から筐体２の背面板４に熱伝播される。

一方、Ｉ／Ｏユニット１０に実装されるＩ／Ｏ制御基板９は、図４に分解斜視図を示すように、Ｉ／Ｏ制御基板９中に実装された発熱体としてのプリント基板４０が、Ｉ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１を介してＩ／Ｏ制御基板ケース４２に取り付けられる。なお、Ｉ／Ｏ制御基板ケース４２は、正面板４３、上面板４４、底面板４５がプラスチックにより形成され、背面板４６、及びＩ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１と接触する側面板４７が熱伝導体、例えば金属板により構成されている。

上記のように構成されたＩ／Ｏユニット１０、Ｉ／Ｏ制御基板９は、図５にその部分斜視図を示すように、筐体２の背面板４にＩ／Ｏユニット１０を取り付け、そのＩ／Ｏユニット１０にＩ／Ｏ制御基板９が実装される。また、Ｉ／Ｏ制御基板９は図６の斜視図に示すように、Ｉ／Ｏユニット１０にＩ／Ｏユニット用放熱ラバー１５を介して着脱可能に取り付けられる。なお、Ｉ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１あるいはＩ／Ｏユニット用放熱ラバー１５は、共に、放熱ラバー１２と同様、耐熱性の耐震性並びに放熱性を有する、例えばフィラーを含有したシリコンラバーが用いられている。

実施の形態１による制御装置は上記のように構成されており、次にその冷却方法について説明する。

図４に示すように、Ｉ／Ｏ制御基板９中に実装された発熱体としてのプリント基板４０により、Ｉ／Ｏ制御基板９から発生した熱は、Ｉ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１を介してＩ／Ｏ制御基板ケース４２の金属からなる背面板４６、あるいはＩ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１と接触する側面板４７へ熱伝導が行われる。なお、Ｉ／Ｏ制御基板９の正面板４３、上面板４４、底面板４５はプラスチックにより構成されているので、熱は熱伝導率の高いＩ／Ｏ制御基板ケース４２の背面板４６あるいは側面板４７へ熱伝導され、筐体２の外部へと熱伝播される。

筐体２の背面板４の外側下方箇所には、図１あるいは図２に示すようにファン１３が取り付けられており、このファン１３が背面板４の外部下方から背面板４の表面に沿って上方へ冷却風１４を送給することにより、Ｉ／Ｏ制御基板９にて発生した熱は熱拡散される。

以上のように、この実施の形態１によれば、発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板９を実装したＩ／Ｏユニット１０を、密閉型自立制御装置１の筐体２内において、放熱ラバー１２を介して筐体２の背面板４に直接取り付け、この背面板４の外側下方箇所に取り付けたファン１３によって、冷却風を背面板４の表面に沿って上方に供給する冷却構成としたので、熱交換器などを取り付ける必要がなく、従って熱交換器などの取り付けスペースを必要とせず、密閉型自立制御装置１の小形化を可能とし、また、発熱体として作用するＩ／Ｏユニット１０を直接冷却する構成であるので、冷却効率を向上させる効果がある。

実施の形態２．
実施の形態１では密閉型自立制御装置の構成並びに冷却方法について説明したが、実施の形態２は、この発明を開放型デスク操作装置へ適用した例を説明するもので、開放型デスク操作装置に放熱ラバーを設けることにより、ファンを設けることなく自然空冷で内部の冷却を行うものである。

図７及び図８はこの発明の実施の形態２を説明する図で、図７は開放型デスク操作装置（以下、デスク操作装置という。）を背面側から見た斜視図であり、図８は、図７に示されたデスク操作装置の右側面図である。

図７及び図８において、オペレータが操作を行う運転室等に配置され、外気との遮断が施されていないデスク操作装置７０の筐体７１は、デスク操作面７２、前面扉７３と背面板７４を組み合わせたものから構成されており、前面扉７３及び背面板７４にはそれぞれスリット穴７５，７６が設けられ、デスク操作装置７０内部が自然空冷となるように構成されている。

デスク操作装置７０の筐体７１には、実施の形態１の図３で説明したＩ／Ｏユニット１０と同様構成のＩ／Ｏユニット７７が収納配置されており、このＩ／Ｏユニット７７は筐体７１の背面板７４に取り付けられている。Ｉ／Ｏユニット７７には、実施の形態１の図４で説明したＩ／Ｏ制御基板９と同様構成の発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板７８が実装されている。

また、Ｉ／Ｏユニット７７と筐体７１の背面板７４との間には、耐熱性の耐震性並びに放熱性を有する、例えばフィラーを含有したシリコンラバーからなる放熱ラバー７９が配置されている。即ち、放熱ラバー７９はＩ／Ｏユニット７７と筐体７１の背面板７４の間に挟まれるように配置されている。なお、筐体７１の背面板７４へのＩ／Ｏユニット７７の取り付け、及びそのＩ／Ｏユニット７７にＩ／Ｏ制御基板７８がＩ／Ｏユニット用放熱ラバー１５（図３参照）を介して着脱可能に取り付けられる構成については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態２によるデスク形操作装置７０は上記のように構成されており、次にその冷却方法について説明する。

Ｉ／Ｏ制御基板７８中に実装された発熱体としてのプリント基板４０（図４参照）により、Ｉ／Ｏ制御基板７８から発生した熱は、実施の形態１の図４で説明したのと同様に、Ｉ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１を介してＩ／Ｏ制御基板ケース４２の金属からなる背面板４６、及びＩ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１と接触する側面板（４７）へ熱伝導が行われる。なお、筐体７１の背面板７４に伝導された熱は、外部に自然放熱される。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板７８を実装したＩ／Ｏユニット７７を、開放型デスク操作装置７０の筐体７１の背面板７４に放熱ラバー７９を介して直接取り付け、この背面板７４の外側から自然放熱させる冷却構成としたので、熱交換器などを取り付ける必要がなく、従って熱交換器などの取り付けスペースを必要とせず、開放型デスク操作装置７０の小形化を可能とし、また、発熱体として作用するＩ／Ｏユニット７７を直接冷却する構成としたので、冷却効率を向上させる効果がある。

実施の形態３．
実施の形態１ではこの発明を密閉型自立制御装置へ適用した例を説明し、実施の形態２ではこの発明を開放型デスク操作装置へ適用した例を説明したが、実施の形態３はこの発明をポスト型操作装置へ適用した例を説明するもので、ポスト型操作装置に放熱ラバーを設けることにより、ファンを設けることなく自然空冷で内部の冷却を行うものである。

図９及び図１０はこの発明の実施の形態３を説明する図で、図９はポスト型操作装置を背面側から見た斜視図であり、図１０は図９に示されたポスト型操作装置の右側面図である。

図９及び図１０において、ポスト型操作装置９０の筐体９１は、粉塵、水滴の環境内において適用される防塵／防滴の密閉構造に形成されており、その前面扉９２と背面板９３、右側面板９４、左側面板９５、上面板９６、及び底面板９７を組み合わせたものからなり、前面扉９２あるいは背面板９３には共に防塵／防滴構造が施されている。

ポスト型操作装置９０の筐体９１には、実施の形態１の図３で説明したＩ／Ｏユニット１０と同様構成のＩ／Ｏユニット９８が収納配置されており、このＩ／Ｏユニット９８は背面板９３に取り付けられている。Ｉ／Ｏユニット９８には実施の形態１の図４で説明したＩ／Ｏ制御基板９と同様構成の発熱体となるＩ／Ｏ制御基板９９が実装されている。

また、Ｉ／Ｏユニット９８と筐体９１の背面板９３との間には、耐熱性の耐震性並びに放熱性を有する、例えばフィラーを含有したシリコンラバーからなる放熱ラバー１００が配置されている。即ち、放熱ラバー１００はＩ／Ｏユニット９８と背面板９３の間に挟まれるように配置されている。なお、筐体９１の背面板９３へのＩ／Ｏユニット９８の取り付け、及びそのＩ／Ｏユニット９８にＩ／Ｏ制御基板９９がＩ／Ｏユニット用放熱ラバー１５（図３参照）を介して着脱可能に取り付けられる構成については、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態３によるポスト型操作装置は上記のように構成されており、次にその冷却方法について説明する。

Ｉ／Ｏ制御基板９９中に実装された発熱体としてのプリント基板４０（図４参照）により、Ｉ／Ｏ制御基板９９から発生した熱は、実施の形態１の図４で説明したのと同様に、Ｉ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１を介してＩ／Ｏ制御基板ケース４２の金属からなる背面板４６、及びＩ／Ｏ制御基板用放熱ラバー４１と接触する側面板４７へ熱伝導が行われる。なお、筐体９１の背面板９３に伝導された熱は、外部に自然放熱される。

以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様に、発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板９９を実装したＩ／Ｏユニット９８を、ポスト型操作装置９０の筐体９１の背面板９７に放熱ラバー１００を介して直接取り付け、この背面板９７の外側から自然放熱させる冷却構成としたので、熱交換器などを取り付ける必要がなく、従って熱交換器などの取り付けスペースを必要とせず、ポスト型操作装置９０の小形化を可能とし、また、発熱体として作用するＩ／Ｏユニット９８を直接冷却する構成としたので、冷却効率を向上させる効果がある。

実施の形態４．
実施の形態１では密閉型自立制御装置の構成並びに冷却方法について説明したが、開放型自立制御装置についても放熱ラバーを設けることにより、ファンを設けることなく自然空冷で制御装置内を冷却する構成にすることが可能である。

即ち、開放型自立制御装置について、実施の形態１の図１に示す密閉型自立制御装置と同様に、開放型自立制御装置の筐体を前面扉と背面板を組み合わせたものから構成し、前面扉並びに背面板にそれぞれ実施の形態２の図７及び図８で説明したスリット穴を設ける。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

実施の形態４においても、発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板を実装したＩ／Ｏユニットを、開放型自立制御装置の筐体の背面板に放熱ラバーを介して直接取り付け、この背面板の外側から外部に自然放熱する冷却構成としたので、実施の形態１と同様に熱交換器などを取り付ける必要がなく、従って熱交換器などの取り付けスペースを必要とせず、開放型自立制御装置の小形化を可能とし、また、発熱体を直接冷却する構成であるので、冷却効率を向上させる効果がある。

実施の形態５．
実施の形態２では開放型デスク操作装置の構成並びに冷却方法について説明したが、密閉型デスク操作装置についても放熱ラバーを設けることにより、操作装置内部に実装した発熱体を有する電子機器を効率良く冷却することが可能である。

即ち、密閉型デスク操作装置について、実施の形態２の図７及び図８に示す開放型デスク操作装置と同様に、筐体をデスク操作面並びに前面扉と背面板を組み合わせたものから構成し、前面扉及び背面板共に防塵／防滴構造を施す。なお、その他の構成については、実施の形態２と同様であるので、その説明を省略する。

上記実施の形態５においても、発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板を実装したＩ／Ｏユニットを、密閉型デスク操作装置を構成する筐体の背面板に放熱ラバーを介して直接取り付け、この背面板の外側から自然放熱させる冷却構成としたので、実施の形態２と同様に熱交換器などを取り付ける必要がなく、従って熱交換器などの取り付けスペースを必要とせず、密閉型デスク操作装置の小形化を可能とし、また、発熱体を直接冷却する構成であるので、冷却効率を向上させる効果がある。

なお、上記各実施の形態においては、発熱体としてのＩ／Ｏユニットを筐体の背面板に取り付けた構成について図示説明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、例えば、筐体の側面板でもよく、筐体内部において金属板等の熱伝導体の筐体部分に取り付ける構成であればよい。

また、上記各実施の形態においては、Ｉ／Ｏユニットに発熱体として作用するＩ／Ｏ制御基板を実装した例について図示説明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、例えば、電源ユニットが発熱体を有する電子機器として、この電源ユニットを上記各実施の形態のＩ／Ｏユニットと同様に、放熱ラバーを介して制御装置の筐体に取り付ける構成にしてもよく、更に、Ｉ／Ｏユニットと電源ユニットの両者を発熱体を有する電子機器とし、放熱ラバーを介して制御装置の筐体内部において金属板等の熱伝導体の筐体部分に取り付ける構成にしてもよい。

以上のように、この発明に係る制御装置は、制御装置に熱交換器などを取り付ける必要がなく、従って熱交換器などの取り付けスペースを必要とせず、制御装置の小形化を可能とし、また、発熱体を有する電子機器を直接冷却する構成としたので、冷却効率を向上させることができ、産業上の利用可能性は大なるものである。

この発明の実施形態１を示す密閉型自立制御装置の背面側から見た概略斜視図である。 図１に示された密閉型自立制御装置の右側面図である。 この発明の実施形態１を示す密閉型自立制御装置内部に実装されるＩ／Ｏユニットの斜視図である。 この発明の実施形態１を示す密閉型自立制御装置のＩ／Ｏユニットに実装されるＩ／Ｏ制御基板の分解斜視図である。 この発明の実施形態１を示す密閉型自立制御装置の背面板へＩ／Ｏユニットを取り付ける状況を表した部分斜視図である。 この発明の実施形態１を示す密閉型自立制御装置に用いられるＩ／ＯユニットへＩ／Ｏ制御基板を実装する状況を表した図である。 この発明の実施形態２を示す開放型デスク操作装置を背面から見た斜視図である。 図７に示された開放型デスク操作装置の右側面図である。 この発明の実施形態３を示すポスト型操作装置を背面から見た斜視図である。 図９に示されたポスト型操作装置の右側面図である。

符号の説明

１ 密閉型自立制御装置
２，７１，９１ 筐体
３，７３，９２ 前面扉
４，４６，７４，９３ 背面板
５，９４ 右側面板
６，９５ 左側面板
７，４４，９６ 上面板
８，４５，９７ 底面板
９，７８，９９ Ｉ／Ｏ制御基板
１０，７７，９８ Ｉ／Ｏユニット
１１ 電源ユニット
１２，７９，１００ 放熱ラバー
１３ ファン
１４ 冷却風
１５ Ｉ／Ｏユニット用放熱ラバー
１６ 熱伝播の方向
４０ プリント基板
４１ Ｉ／Ｏ制御基板用放熱ラバー
４２ Ｉ／Ｏ制御基板ケース
４３ 正面板
４７ 側面板
７０ デスク操作装置
７２ デスク操作面
７５，７６ スリット穴
９０ ポスト型操作装置

Claims (5)

1. 電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体を有する電子機器を含む制御装置であって、
   上記制御装置を構成し、少なくとも一部が熱伝導体部からなる筐体と、
   上記筐体内部に収納され、上記筐体の上記熱伝導体部に耐熱性並びに放熱性を有する放熱ラバーにより装着される上記電子機器と、
   を備えたことを特徴とする制御装置。
2. 電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の発熱体を有する電子機器を含み、外部と密閉構成される制御装置であって、
   上記制御装置を構成し、少なくとも一部が熱伝導体部からなる筐体と、
   上記筐体内部に収納され、上記筐体の上記熱伝導体部に耐熱性並びに放熱性を有する放熱ラバーにより装着される上記電子機器と、
   を備えたことを特徴とする制御装置。
3. 上記電子機器が装着される筐体の熱伝導体部の外側に、上記筐体の熱伝導体部の表面に沿って冷却風を供給するファンと、
   を備えたことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
4. 上記制御装置は、自立型制御盤であることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
5. 上記制御装置は、自立型制御盤、デスク型操作盤、ポスト型操作盤の何れかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御装置。

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