JP2019212866A - 電子機器および内部温度調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で筐体内の温度変化を抑制できるようにする。【解決手段】 実施形態の電子機器は、第１の開口部および第２の開口部を有し、部品を収納する筐体と、前記第１の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第１のカバーと、前記第２の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第２のカバーと、を具備し、前記第１のカバーおよび前記第２のカバーは、前記筐体内の温度変化に対する開閉動作の特性が互いに異なるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電子機器および内部温度調節方法に関する。

一般に、電子機器の筐体には、天面や底面、側面などに開口部が設けられており、当該開口部から筐体内の暖気を排出し、外部の冷気を取り込み、筐体内の発熱する部品を冷却している。一方、外気の温度は、様々な要因（昼／夜、天候、季節の違いなど）で変化する。その変化に応じて、筐体内の温度も変化する。

筐体内の各部品の中には、温度によってその特性が変化する部品があり、筐体内の温度が変化することでその部品を含む装置の特性が変化してしまう。

それを防ぐ手段としては、例えば筐体内の温度や特性の変化する部品の温度を温度モニタで測定し、測定された温度に応じて部品の設定（電圧、電流、抵抗値などのパラメータ）を変更することで、装置の特性が一定となるように制御する技術がある。そのほか、ファンが付いている電子機器の場合は、測定された温度に応じてファンの回転数を変化させることで、筐体内の温度が一定となるように制御する技術もある。

特開平８−２３４６７０号公報 特開平８−３３０７６８号公報 実開平３−０８１６９６号公報

従来の手法では、筐体内の温度や特性の変化する部品の温度を温度モニタで測定し、測定された温度に応じて装置の特性が一定となるように部品もしくはファンを制御したりしなければならず、機器の大型化、制御の複雑化、コストの増大等を招く。

発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で筐体内の温度変化を抑制することができる電子機器および内部温度調節方法を提供することにある。

実施形態の電子機器は、第１の開口部および第２の開口部を有し、部品を収納する筐体と、前記第１の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第１のカバーと、前記第２の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第２のカバーと、を具備し、前記第１のカバーおよび前記第２のカバーは、前記筐体内の温度変化に対する開閉動作の特性が互いに異なるように構成されている。

第１の実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その１）。 同実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その２）。 同実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その３）。 同実施形態の筐体の開口部に対して取り付けられるカバーの構造の一例を示す図。 同実施形態の筐体内の温度範囲毎に変化する第１のカバーおよび第２のカバーのそれぞれの状態の一例を示す表。 第２の実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その１）。 同実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その２）。 同実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その３）。 同実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図（その４）。 同実施形態の筐体内の温度範囲毎に変化する第１のカバー、第２のカバー、第３のカバーのそれぞれの状態の一例を示す表。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
最初に、図１乃至図５を参照して、第１の実施形態について説明する。

図１乃至図３は、第１の実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図である。

この電子機器は、筐体１０内に発熱する部品を含む各種の要素から成る装置を収納する。例えば、筐体１０内には、発熱する部品１１があるほか、基板１２に搭載される部品１３や、別個に配置された部品１４などがある。部品１３や部品１４は、温度変化により特性が変化してしまう部品であり、一定の温度範囲内に収まるように管理されることが望ましい。また、筐体１０には、少なくとも２つの開口部が設けられる。

本実施形態の例では、筐体１０の側面に、１つの開口部（以下、「第１の開口部」）が設けられ、筐体１０の天面に、１つの開口部（以下、「第２の開口部」）が設けられる。第１の開口部に対しては第１のカバー１が取り付けられ、第２の開口部に対しては第２のカバー２が取り付けられる。

図１は、第１のカバー１および第２のカバー２が共に閉じている状態を示している。図２は、第１のカバー１が開いており、第２のカバー２が閉じている状態を示している。図３は、第１のカバー１および第２のカバー２が共に開いている状態を示している。

第１のカバー１が開いているときには、外気が第１の開口部を通じて筐体１０内に流入する。なお、このときに筐体１０内の暖気の一部が第１の開口部を通じて排出されることもある。

また、第２のカバー２が開いているときには、筐体１０内の暖気が第２の開口部を通じて排出される。なお、このときに外気が第２の開口部を通じて筐体１０内に流入することもある。

第１のカバー１は、第１の開口部を覆うように設けられ、筐体１０内の温度に応じて開閉動作する。一方、第２のカバー２は、第２の開口部を覆うように設けられ、筐体１０内の温度に応じて開閉動作する。

第１のカバー１および第２のカバー２は、それぞれ、バイメタルを用いて構成される。この場合、カバー自体をバイメタルとしてもよいが、これに限定されるものではない。カバーの一部にのみバイメタルを用いた構成としてもよい。例えば、第１のカバー１および第２のカバー２は、それぞれ、バイメタルと当該バイメタルの変形に応じて開閉動作する蓋部とを備えた構成としてもよい。またその際に、サーモスタットの原理を用いたスイッチ機構を採用することで、蓋部の開閉動作を実現するようにしてもよい。

また、第１のカバー１および第２のカバー２は、筐体１０内の温度変化に対する開閉動作の特性が互いに異なるように構成される。例えば、第１のカバー１が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）と第２のカバー２が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）とが異なるように構成される。

具体的には、筐体１０内の温度がある温度閾値（以下、「第１の閾値」）未満のときには、図１のように、第１のカバー１および第２のカバー２は共に閉じた状態にあり、筐体１０内の温度が第１の閾値以上になると、図２のように、第１のカバー１が先に開き始めるように構成する。第１のカバー１の開度は筐体１０内の温度が上がるにつれて大きくなる。

また、筐体１０内の温度が第１の閾値よりも高いある温度閾値（以下、「第２の閾値」）以上になると、図３のように、第２のカバー２が開き始めるように構成する。第２のカバー２の開度は筐体１０内の温度が上がるにつれて大きくなる。

このように構成した場合、筐体１０内の温度が第２の閾値以上のときには、図３のように、第１のカバー１および第２のカバー２は共に開いた状態にある。筐体１０内の温度が下がると、第２のカバー２の開度は小さくなり、筐体１０内の温度が第２の閾値未満になると、図２のように、第２のカバー２が閉じ終えることになる。また、更に筐体１０内の温度が下がると、第１のカバー１の開度は小さくなり、筐体１０内の温度が第１の閾値未満になると、図１のように、第１のカバー１が閉じ終えることになる。

以下では、このような動作を実現するための第１のカバー１および第２のカバー２のより具体的な構成について説明する。

図４は、筐体１０の開口部に対して取り付けられるカバーの構造の一例を示す図である。

この図４には、第１のカバー１および第２のカバー２のうち、第２のカバー２の構造の一例が図示されている。

図４に示されるように、第２のカバー２は、バイメタル２１、部材（断熱材等）２２、ねじ２３、蓋部２４等を用いて構成される。

バイメタル２１は、熱膨張率の異なる２枚の金属板を貼り合わせたものであり、温度が所定値未満のときは湾曲しておらず、平面状であり、温度が所定値以上になると、湾曲し始め、温度が上がるにつれて湾曲率が大きくなる。逆に、温度が所定値未満になると、湾曲した状態から平面状に戻る。

部材２２は、一定の熱伝導抵抗を有する材料からなるものである。

ねじ２３は、リベット等からなるものである。

蓋部２４は、バイメタル２１の端部から延在するように取り付けられたものである。蓋部２４の開度は、バイメタル２１の湾曲率が大きくなるにつれて大きくなり、バイメタル２１の湾曲率が小さくなるにつれて小さくなる。

第２のカバー２の取り付けにおいては、筐体１０の外側の面に部材２２を配置し、更に蓋部２４を備えたバイメタル２１を部材２２の上に配置し、バイメタル２１と部材２２と筐体１０との各々に予め設けられたねじ孔にねじ２３を通し、ねじ２３によりバイメタル２１および部材２２を筐体１０に固定する。

図４の例では、バイメタル２１が平面状の状態にあるときに蓋部２４の先端部２４ａと筐体１０との隙間が極力小さくなるよう、筐体１０と同種の部材１０Ａを増設しているが、この例に限定されるものではない。例えば、部材１０Ａの厚さを大きくすることにより蓋部２４の先端部２４ａが部材１０Ａに当接するように構成してもよいし、逆に部材１０Ａを設けない構成としてもよく、周囲の環境や用途に応じて構成を適宜設計変更してもよい。

ここでは、第２のカバー２の構成の一例を図４に示したが、第１のカバー１にも図４と同様の構成を適用してもよい。但し、その場合、第１のカバー１が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）と第２のカバー２が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）とが異なるように構成する。

例えば、第２のカバー２の部材（断熱材等）２２と同種のものを第１のカバー１にも設ける場合、第２のカバー２の部材２２よりも厚さの小さいものを設ける。すなわち、第１のカバー１の部材２２よりも第２のカバー２の部材２２の方が、厚さが大きくなるように構成する。このように構成すると、第１のカバー１よりも第２のカバー２の方が、筐体１０からバイメタル２１への熱伝送が鈍くなるため、上述した動作を実現することが可能になる。

また、例えば、第１のカバー１には部材２２のような断熱材等の部材を設けずに、蓋部２４を備えたバイメタル２１を筐体１０上に直接配置するようにしてもよい。そのように構成した場合も、第１のカバー１よりも第２のカバー２の方が、筐体１０からバイメタル２１への熱伝送が鈍くなるため、上述した動作を実現することが可能になる。

そのほか、第１のカバー１および第２のカバー２にそれぞれ熱伝導抵抗の異なる部材を適用してもよい。例えば、第１のカバー１には、第２のカバー２の部材（断熱材等）２２よりも熱伝導抵抗の大きいものを設ける。すなわち、第１のカバー１の部材２２よりも第２のカバー２の部材２２の方が、熱伝導抵抗が小さくなるように構成する。このように構成した場合も、第１のカバー１よりも第２のカバー２の方が、筐体１０からバイメタル２１への熱伝送が鈍くなるため、上述した動作を実現することが可能になる。

図５は、筐体１０内の温度範囲毎に変化する第１のカバー１および第２のカバー２のそれぞれの状態の一例を示す表である。

この表は、上述した第１の閾値が例えば１０℃、上述した第２の閾値が例えば４０℃である場合の例を示している。

例えば、筐体１０内の温度が１０℃以上４０℃未満の温度範囲内にあるときは、図２のように、第１のカバー１は開いた状態にあり、第２のカバー２は閉じた状態にある。このとき、第１のカバー１を通じて外気が筐体１０内に流入している。

このような図２の状態において、筐体１０内の温度が下がれば、第１のカバー１は閉じる方向に動くため、外気の筐体１０内への流入が抑制され、筐体１０内の温度が上がるように作用する。このように作用があってもなお、筐体１０内の温度が下がり、筐体１０内の温度が１０℃未満になった場合には、図１のように、第１のカバー１が閉じるため、外気の筐体１０内への流入が遮断され、筐体１０内の温度が上がるように作用する。

一方、図２の状態において、筐体１０内の温度が上がれば、第１のカバー１は更に大きく開くため、外気の筐体１０内への流入が増大し、筐体１０内の温度が下がるように作用する。このように作用があってもなお、筐体１０内の温度が上がり、筐体１０内の温度が４０℃以上になった場合には、図３のように、第２のカバー２が開くため、筐体１０内の暖気の外部への排出が行われ、筐体１０内の温度が下がるように作用する。それでもなお、筐体１０内の温度が上がれば、第２のカバー２が更に大きく開くため、筐体１０内の暖気の外部への排出が増大し、筐体１０内の温度が下がるように作用する。

第１の実施形態によれば、第１の開口部に対して取り付けられた第１のカバー１と、第２の開口部に対して取り付けられた第２のカバー２とが、筐体１０内の温度の上昇もしく下降に応じて段階的に開閉動作することができるため、簡易な構成で効果的に筐体１０内の温度変化を抑制することができる。

［第２の実施形態］
次に、図６乃至図１０を参照して、第２の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と重複する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図６乃至図９は、第２の実施形態に係る電子機器の構成および動作の一例を説明するための図である。

本実施形態の例では、前述した筐体１０の天面に、更なる開口部（以下、「第３の開口部」）を設けた筐体１０’が使用される。第３の開口部に対しては第３のカバー３が取り付けられる。

図６は、第１のカバー１、第２のカバー２、および第３のカバー３が共に閉じている状態を示している。図７は、第１のカバー１が開いており、第２のカバー２および第３のカバー３が閉じている状態を示している。図８は、第１のカバー１および第２のカバー２が開いており、第３のカバー３が閉じている状態を示している。図９は、第１のカバー１、第２のカバー２、および第３のカバー３が共に開いている状態を示している。

第３のカバー３が開いているときには、筐体１０内の暖気が第３の開口部を通じて排出される。なお、このときに外気が第３の開口部を通じて筐体１０内に流入することもある。

第３のカバー３は、第１のカバー１および第２のカバー２の場合と同様、第３の開口部を覆うように設けられ、筐体１０’内の温度に応じて開閉動作する。

また、第３のカバー３は、第１のカバー１および第２のカバー２の場合と同様、バイメタルを用いて構成される。

また、第１のカバー１、第２のカバー２、および第３のカバー３は、筐体１０’内の温度変化に対する開閉動作の特性が互いに異なるように構成される。例えば、第１のカバー１が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）と第２のカバー２が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）と第３のカバー３が開き始める温度（もしくは閉じ終える温度）とが異なるように構成される。

具体的には、筐体１０’内の温度が第１の閾値未満のときには、図６のように、第１のカバー１、第２のカバー２、および第３のカバー３は共に閉じた状態にあり、筐体１０’内の温度が第１の閾値以上になると、図７のように、第１のカバー１が先に開き始めるように構成する。第１のカバー１の開度は筐体１０’内の温度が上がるにつれて大きくなる。

また、筐体１０’内の温度が第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になると、図８のように、第２のカバー２が開き始めるように構成する。第２のカバー２の開度は筐体１０’内の温度が上がるにつれて大きくなる。

また、筐体１０’内の温度が第２の閾値よりも高い第３の閾値以上になると、図９のように、第３のカバー３が開き始めるように構成する。第３のカバー３の開度は筐体１０’内の温度が上がるにつれて大きくなる。

このように構成した場合、筐体１０’内の温度が第３の閾値以上のときには、図９のように、第１のカバー１、第２のカバー２、および第３のカバー３は共に開いた状態にある。筐体１０’内の温度が下がると、第３のカバー３の開度が小さくなり、筐体１０’内の温度が第３の閾値未満になると、図８のように、第３のカバー３が閉じ終えることになる。また、更に筐体１０’内の温度が下がると、第２のカバー２の開度が小さくなり、筐体１０’内の温度が第２の閾値未満になると、図７のように、第２のカバー２が閉じ終えることになる。また、更に筐体１０’内の温度が下がると、第１のカバー１の開度が小さくなり、筐体１０’内の温度が第１の閾値未満になると、図６のように、第１のカバー１が閉じ終えることになる。

また、前述の図４を参照して説明した事項は、本実施形態にも適用される。

図１０は、筐体１０’内の温度範囲毎に変化する第１のカバー１、第２のカバー２、第３のカバー３のそれぞれの状態の一例を示す表である。

この表は、上述した第１の閾値が例えば１０℃、上述した第２の閾値が例えば４０℃、上述した第３の閾値が例えば６０℃である場合の例を示している。

例えば、筐体１０’内の温度が１０℃以上４０℃未満の温度範囲内にあるときは、図７のように、第１のカバー１は開いた状態にあり、第２のカバー２および第３のカバー３は共に閉じた状態にある。このとき、第１のカバー１を通じて外気が筐体１０’内に流入している。

このような図７の状態において、筐体１０’内の温度が下がれば、第１のカバー１は閉じる方向に動くため、外気の筐体１０’内への流入が抑制され、筐体１０’内の温度が上がるように作用する。このように作用があってもなお、筐体１０’内の温度が下がり、筐体１０’内の温度が１０℃未満になった場合には、図６のように、第１のカバー１が閉じるため、外気の筐体１０’内への流入が遮断され、筐体１０’内の温度が上がるように作用する。

一方、図７の状態において、筐体１０’内の温度が上がれば、第１のカバー１は更に大きく開くため、外気の筐体１０’内への流入が増大し、筐体１０’内の温度が下がるように作用する。このように作用があってもなお、筐体１０’内の温度が上がり、筐体１０’内の温度が４０℃以上になった場合には、図８のように、第２のカバー２が開くため、筐体１０’内の暖気の外部への排出が行われ、筐体１０’内の温度が下がるように作用する。それでもなお、筐体１０’内の温度が上がれば、第２のカバー２が更に大きく開くため、筐体１０’内の暖気の外部への排出が増大し、筐体１０’内の温度が下がるように作用する。

このように作用があってもなお、筐体１０’内の温度が上がり、筐体１０’内の温度が６０℃以上になった場合には、図９のように、第３のカバー３が開くため、筐体１０’内の暖気の外部への排出が増大し、筐体１０’内の温度が下がるように作用する。それでもなお、筐体１０’内の温度が上がれば、第３のカバー３が更に大きく開くため、筐体１０’内の暖気の外部への排出が更に増大し、筐体１０’内の温度が下がるように作用する。

第２の実施形態によれば、第１の開口部に対して取り付けられた第１のカバー１と、第２の開口部に対して取り付けられた第２のカバー２と、第３の開口部に対して取り付けられた第３のカバー３とが、筐体１０’内の温度の上昇もしく下降に応じて３段階で段階的に開閉動作することができるため、筐体１０’内の温度変化を抑制する効果をより一層高めることができる。

以上詳述したように、各実施形態によれば、簡易な構成で筐体内の温度変化を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…第１のカバー、２…第２のカバー、３…第３のカバー、１０…筐体、１０Ａ…部材、１１，１３，１４…部品、１２…基板、２１…バイメタル、２２…部材（断熱材等）、２３…ねじ、２４…蓋部。

Claims (14)

1. 第１の開口部および第２の開口部を有し、部品を収納する筐体と、
   前記第１の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第１のカバーと、
   前記第２の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第２のカバーと、
   を具備し、
   前記第１のカバーおよび前記第２のカバーは、前記筐体内の温度変化に対する開閉動作の特性が互いに異なるように構成されている、電子機器。
2. 前記第１のカバーは、前記筐体内の温度が第１の閾値以上になると開き始め、前記第２のカバーは、前記筐体内の温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になると開き始めるように構成されている、
   請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１のカバーおよび前記第２のカバーは、それぞれ、バイメタルを用いて構成されている、
   請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記第１のカバーおよび前記第２のカバーは、それぞれ、バイメタルと当該バイメタルの変形に応じて開閉動作する蓋部とを備えている、
   請求項１又は２に記載の電子機器。
5. 前記第１のカバーは、前記筐体上に配置された第１の部材と、この第１の部材の上に配置されたバイメタルとを備え、
   前記第２のカバーは、前記筐体上に配置され前記第１の部材よりも厚さの大きい第２の部材と、この第２の部材の上に配置されたバイメタルとを備えている、
   請求項１又は２に記載の電子機器。
6. 前記第１のカバーは、前記筐体上に配置されたバイメタルを備え、
   前記第２のカバーは、前記筐体上に配置された所定の部材と、この部材の上に配置されたバイメタルとを備えている、
   請求項１又は２に記載の電子機器。
7. 前記第１のカバーは、前記筐体上に配置された第１の部材と、この第１の部材の上に配置されたバイメタルとを備え、
   前記第２のカバーは、前記筐体上に配置され前記第１の部材よりも熱伝導抵抗の大きい第２の部材と、この第２の部材の上に配置されたバイメタルとを備えている、
   請求項１又は２に記載の電子機器。
8. 前記第１のカバーに備えられるバイメタルと、前記第２のカバーに備えられるバイメタルとは、温度変化に対する形状変化の特性が互いに異なる、
   請求項３乃至７のいずれか１項に記載の電子機器。
9. 前記第１の開口部は、前記筐体の側面に設けられ、
   前記第２の開口部は、前記筐体の天面に設けられている、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子機器。
10. 第１の開口部、第２の開口部、および第３の開口部を有し、部品を収納する筐体と、
    前記第１の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第１のカバーと、
    前記第２の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第２のカバーと、
    前記第３の開口部を覆うように設けられ、前記筐体内の温度に応じて開閉動作する第３のカバーと、
    を具備し、
    前記第１のカバー、前記第２のカバー、および前記第３のカバーは、前記筐体内の温度変化に対する開閉動作の特性が互いに異なるように構成されている、電子機器。
11. 前記第１のカバーは、前記筐体内の温度が第１の閾値以上になると開き始め、前記第２のカバーは、前記筐体内の温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になると開き始め、前記第３のカバーは、前記筐体内の温度が前記第２の閾値よりも高い第３の閾値以上になると開き始めるように構成されている、
    請求項１０に記載の電子機器。
12. 前記第３の開口部は、前記筐体の天面に設けられている、
    請求項１０又は１１に記載の電子機器。
13. 部品を収納し第１の開口部および第２の開口部を有する筐体を具備する電子機器に適用される内部温度調節方法であって、
    前記第１の開口部を覆う第１のカバーが、前記筐体内の温度に応じて開閉動作し、
    前記第２の開口部を覆う第２のカバーが、前記筐体内の温度に応じて開閉動作し、
    前記第１のカバーは、前記筐体内の温度が第１の閾値以上になると開き始め、
    前記第２のカバーは、前記筐体内の温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になると開き始める、
    内部温度調節方法。
14. 部品を収納し第１の開口部、第２の開口部、および第３の開口部を有する筐体を具備する電子機器に適用される内部温度調節方法であって、
    前記第１の開口部を覆う第１のカバーが、前記筐体内の温度に応じて開閉動作し、
    前記第２の開口部を覆う第２のカバーが、前記筐体内の温度に応じて開閉動作し、
    前記第３の開口部を覆う第３のカバーが、前記筐体内の温度に応じて開閉動作し、
    前記第１のカバーは、前記筐体内の温度が第１の閾値以上になると開き始め、
    前記第２のカバーは、前記筐体内の温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になると開き始め、
    前記第３のカバーは、前記筐体内の温度が前記第２の閾値よりも高い第３の閾値以上になると開き始める、
    内部温度調節方法。