JP2021131683A - Programmable logic controller, electronic device, and contact surface selection method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プログラマブルロジックコントローラ、電子装置および接触面の選択方法に関する。 The present disclosure relates to programmable logic controllers, electronic devices and methods of selecting contact surfaces.
プログラマブルロジックコントローラ(PLC)は、例えば、それぞれ電子回路を含む複数のプログラマブルロジックコントローラユニット(PLCユニット;PLC Unit)が隣接して配置される構成をとる。PLCなどの電子装置の小型化および高密度化に伴い、電子装置の放熱が問題となることがある。さらに、ある電子装置の近傍には、熱に弱い他の電子装置が配置されることがあり、ある電子装置の放熱が、他の電子装置に影響を与えてしまう可能性がある。 The programmable logic controller (PLC) has, for example, a configuration in which a plurality of programmable logic controller units (PLC units; PLC Units) including electronic circuits are arranged adjacent to each other. With the miniaturization and high density of electronic devices such as PLCs, heat dissipation of the electronic devices may become a problem. Further, another electronic device that is sensitive to heat may be arranged in the vicinity of a certain electronic device, and the heat dissipation of the certain electronic device may affect the other electronic device.
特許文献1は、放熱器などを筐体に接続して、電子装置で発生した熱を外部に放熱することを開示する。また、引用文献2は、内筐体と外筐体の間に断熱材を充填して、他の電子装置で発生した熱の影響を受けないようにすることを開示する。しかしながら、引用文献1、2の開示を上述した構成をとるPLCに適用すると、多くの放熱器または断熱材が必要となり、構造が複雑になり、PLCユニット1つあたりの体積が大きくなり、さらに、PLC全体の体積が大きくなってしまう。
本開示は、上述の問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で電子装置の温度を制御することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to control the temperature of an electronic device with a simple configuration.
上記目的を達成するため、本開示にかかるプログラマブルロジックコントローラは、電子回路と該電子回路を収容する筐体とをそれぞれ有し、筐体の面同士が接触した状態で配置される複数のプログラマブルロジックコントローラユニットを備える。隣接する2つのプログラマブルロジックコントローラユニットの接触する2つの筐体の接触面は、それぞれ、接触する2つのプログラマブルロジックコントローラユニットの温度の関係に応じて、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状をとる。 In order to achieve the above object, the programmable logic controller according to the present disclosure has an electronic circuit and a housing for accommodating the electronic circuit, and a plurality of programmable logics arranged in a state where the surfaces of the housing are in contact with each other. It is equipped with a controller unit. The contact surfaces of the two contacting housings of the two adjacent programmable logic controller units have a first shape or a second shape having different heat transfer properties depending on the temperature relationship between the two contacting programmable logic controller units. Take the shape.
上記構成によれば、接触する2つのプログラマブルロジックコントローラユニットの温度の関係に応じて、接触面が、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状をとる。従って、温度的に余裕のあるプログラマブルロジックコントローラユニットには熱が伝達され易い形状とし、熱的に余裕のないプログラマブルロジックコントローラユニットには、熱が伝達されにくい形状とするといった設定が可能となる。従って、簡単な構成で温度を制御することが可能となる。 According to the above configuration, the contact surface takes a first shape or a second shape having different heat transfer properties, depending on the temperature relationship between the two programmable logic controller units in contact with each other. Therefore, it is possible to set the shape so that heat can be easily transferred to the programmable logic controller unit having a sufficient temperature, and the shape can be made difficult to transfer heat to the programmable logic controller unit having no thermal margin. Therefore, it is possible to control the temperature with a simple configuration.
[実施の形態1]
以下、実施の形態1にかかるプログラマブルロジックコントローラ(PLC;Programmable Logic Controller)1を、図面を参照しつつ説明する。以下の実施の形態において、同一の構成部分には同一の符号を付す。また、各図には方向を示すために、互いに直交するX.Y,Z軸からなる座標軸を示す。ここで、X軸は、PLC1の水平方向の一辺と平行、Y軸を水平方向の他辺と平行、Z軸を鉛直方向とする。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the programmable logic controller (PLC) 1 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same components are designated by the same reference numerals. In addition, in order to show the direction in each figure, X. A coordinate axis consisting of Y and Z axes is shown. Here, the X-axis is parallel to one side in the horizontal direction of the PLC1, the Y-axis is parallel to the other side in the horizontal direction, and the Z-axis is the vertical direction.
また、各図に示した各構成要素の形状、寸法およびその比率は例示である。また、「PLCユニット21〜2n」など、添字を有する符号が付される構成要素のいずれかを特定せずに示すときには、添字を省略して「PLCユニット2」などと記載する。
Moreover, the shape, dimensions and their ratios of each component shown in each figure are examples. Further, when indicating without specifying any of the components to which the reference numerals having a subscript are attached, such as "
図1は、本開示の実施の形態1にかかるPLC1の第1の構成を示す概略的な斜視図である。図2A,図2Bは、PLCユニット21の構成をX−Z平面に平行な断面で例示する第1および第2の図である。図1に示すように、PLC1は、n個のコネクタ141〜14nが取り付けられたマザーボード12、マザーボード12が取り付けられる取付板金10、および、コネクタ141〜14nそれぞれを介してマザーボード12に取り付けられて電気的に相互に接続される電子回路ユニットとしてのPLCユニット21〜2nを備える。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first configuration of PLC1 according to the first embodiment of the present disclosure. 2A and 2B are first and second views illustrating the configuration of the PLC unit 2 1 in a cross section parallel to the XZ plane. As shown in FIG. 1, PLC1 is, n pieces of the
なお、図1においては、nは5以上の整数である場合が示され、PLCユニット23〜2n、コネクタ145〜14n−1およびPLCユニット2に接続される装置は省略されている。また、PLCユニット21,22は、PLCユニット2を手前側から奥側に見たときに、PLCユニット21が左側となり、PLCユニット22が右側となる。このように、左側にあるPLCユニット2を左側ユニットLUと記載し、右側にあるPLCユニット2を右側ユニットRUと記載することがある。
In FIG. 1, n is shown to be a integer of 5 or more, devices connected to the
図2Aに示すように、PLCユニット21は、中空の箱形といった並行多面体の形状をとり、電子回路部品206が取り付けられた電子回路基板204を収容する筐体20を備える。PLCユニット22〜2nもまた、PLCユニット21と同様な筐体20を備える。
As shown in FIG. 2A, the
電子回路部品206は、CPU(中央処理装置)、メモリ素子、発光素子、信号送受信用素子および電力制御素子またはこれらの組み合わせであって、マザーボード12から電力の供給を受けて動作する電子回路を構成する。電子回路は動作の際に電力を消費して発熱し、発熱部品の一例である。PLCユニット21〜2nそれぞれの電子回路は、PLCユニット2に接続される装置を制御する機能、電源を供給する機能、通信するための機能またはデータの入出力の機能などを実現する。
The
電子回路の動作に伴う発熱により筐体20のなかの空間の空気が熱せられて雰囲気温度ATとなる。また、電子回路に許容される上限温度と雰囲気温度ATとの差を温度許容値TM、即ち、温度マージンと定義する。PLCユニット2それぞれの通常動作における雰囲気温度ATおよび温度許容値TMは、PLC1の試作段階において予め測定され、あるいは、PLC1の設計段階においてシミュレーションなどにより求められる。
The air in the space inside the
筐体20は、図2Aに示すように、2個の筐体部材200,202が、Y−Z平面に平行な結合面CSにおいて結合され、また、図2Bに示すように、結合された状態から分離されうる構成をとる。筐体部材200は、他の筐体20と接触する接触面となりうる側面SFを左側に有し、筐体部材202は他の筐体20と接触する接触面となりうる側面SFを右側に有する。図2A,図2Bには、概ね等しい形状および体積の2つの筐体部材200,202により筐体20が構成される場合が例示される。また、筐体20において左側にある筐体部材200などを左側部材LM(Left Member)と記載し、右側にある筐体部材202などを右側部材RM(Right Member)と記載することがある。
In the
PLCユニット21の筐体20の筐体部材202の側面SFは平面の第1の形状とされる。接触面として平面な側面SFを有する筐体部材202は、PLCユニット21と、その右側に配置されるPLCユニット22との間の伝熱を妨げず、これらの間の伝熱性を低くしない。
The side surface SF of the
一方、PLCユニット21の筐体20の筐体部材200の側面SFには凸部CVと凹部CCとが設けられた第2の形状をとる。凸部CVは、図1に点線で示すように、他のPLCユニット20がPLCユニット21の左側にあると仮定したときに、PLCユニット20の筐体20の筐体部材200または筐体部材202と接触し、PLCユニット20,21の筐体20の位置関係を安定に保つ。
On the other hand, the side surface SF of the
凹部CCは、PLCユニット20の筐体20の筐体部材200または筐体部材202との間に間隙Gを形成し、伝熱を妨げる。つまり、接触面として凸部CVと凹部CCとを含む側面SFを有する筐体部材200は、PLCユニット21と、その左側に配置されると仮定されるPLCユニット20との間の伝熱を妨げ、これらの間の伝熱性を低くする。
Recess CC is a gap G is formed between the
PLCユニット2の筐体20を、左側部材LMの筐体部材200と右側部材RMの筐体部材202との組み合わせの他に、以下に示すような組み合わせの左側部材LMと右側部材RMとから構成しうる。図3A〜図3Cは、PLCユニット2の筐体20の左側部材LMと右側部材RMとの組み合わせを示す第1〜第3の図である。
The
図3Aに示すように、PLCユニット2の筐体20を、右側部材RMの筐体部材202と、左側部材LMの筐体部材210との第1の組み合わせにより構成しうる。筐体部材210の左側の側面SFは、筐体部材202の側面SFと同様に平面とされ、隣接する2個のPLCユニット2の間の伝熱を妨げず、これらの間の伝熱性を低くしない。
As shown in FIG. 3A, the
また、図3Bに示すように、PLCユニット2の筐体20を、左側部材LMの筐体部材200と、右側部材RMの筐体部材212との第2の組み合わせにより構成しうる。筐体部材212の右側の側面SFは、筐体部材200の側面SFと同様に凸部CVと凹部CCとを含み、隣接する2個のPLCユニット2の間の伝熱を妨げ、これらの間の伝熱性を低くする。
Further, as shown in FIG. 3B, the
また、図3Cに示すように、PLCユニット2の筐体20を、右側部材RMの筐体部材212と、左側部材LMの筐体部材210との第3の組み合わせにより構成しうる。筐体部材210の左側の側面SFは、筐体部材202の側面SFと同様に平面とされ、隣接する2個のPLCユニット2の間の伝熱を妨げず、これらの間の伝熱性を低くしない。
Further, as shown in FIG. 3C, the
図4A〜図4Cは、左側ユニットLUとしてのPLCユニット21の筐体20の右側部材RMと、右側ユニットRUとしてのPLCユニット22の筐体20の左側部材LMとの第1〜第3の組み合わせを示す図である。図4Aに示す第1の組み合わせにおいて、PLCユニット21の筐体20は右側部材RMに筐体部材202を備え、PLCユニット22の筐体20は左側部材LMに筐体部材210を備える。この場合、筐体部材202,210の側面SFの形状はいずれも平面なので、これらの間に間隙Gは形成されない。従って、PLCユニット21,22の間の伝熱は妨げられず、これらの間の伝熱性は低くならず、これらの間で伝熱が生じる。
4A to 4C show the first to third parts RM of the right side member RM of the
図4Bに示す第2の組み合わせにおいて、PLCユニット21の筐体20は右側部材RMに筐体部材212を備え、PLCユニット22の筐体20は左側部材LMに筐体部材200を備える。この場合、筐体部材200,212の側面SFの凸部CV同士のみが接触し、これらの凹部CCの間には間隙Gが形成される。従って、PLCユニット21,22の間の伝熱は妨げられ、これらの間の伝熱性は低くなり、これらは断熱される。
In the second combination shown in FIG. 4B, the housing 20 of the PLC unit 2 1 includes the
図4Cに示す第3の組み合わせにおいて、PLCユニット21の筐体20は右側部材RMに筐体部材212を備え、PLCユニット22の筐体20は左側部材LMに筐体部材210を備える。この場合、筐体部材210の側面SFの平面と筐体部材212の側面SFの凸部CVとが接触する。一方、筐体部材210の側面SFと筐体部材212の側面SFの凹部CCとは接触せず、これらの間には、図4Bに示した組み合わせよりも狭い間隙Gが形成される。従って、PLCユニット21,22の間の伝熱性は、図4Aに示した組み合わせより低く、図4Bに示した場合より高くなる。つまり、これらの間は、図4Aに示した組み合わせより高い程度に断熱され、図4Bに示した組み合わせより低い程度に断熱される。
In the third combination shown in FIG. 4C, the housing 20 of the PLC unit 2 1 includes the
なお、図示しないが、PLCユニット21の筐体20の右側部材RMに筐体部材202を備え、PLCユニット22の筐体20に左側部材LMに筐体部材200を備える組み合わせもあり得る。この場合には、図4Cに示した組み合わせにおいてと同様な理由および程度でPLCユニット21,22の間の伝熱は妨げられ、断熱される。
Although not shown, there may be a combination in which the right side member RM of the housing 20 of the PLC unit 2 1 is provided with the
図5は、隣接する左側ユニットLUおよび右側ユニットRUの筐体20の雰囲気温度LAT,RATと温度許容値LTM,RTMとの組み合わせに応じて、これら2個のPLCユニット2の間を伝熱とすべきか、断熱すべきかを示す図表である。それぞれの電子回路部品206が通常の動作を行っているPLCユニット21〜2nのうち、隣接する2個のPLCユニット2i−1,2iにおいて予め予想される雰囲気温度ATと温度許容値TMとの間の関係を、図5に示すように分類できる。
FIG. 5 shows heat transfer between these two
なお、i=2〜nであり、PLCユニット2i−1は左側ユニットLUであり、PLCユニット2iは側面SFでPLCユニット2i-1に接触する右側ユニットRUである。また、図5において、左側ユニットLUの雰囲気温度ATを雰囲気温度LATと記載し、温度許容値TMを温度許容値LTMと記載する。同様に、右側ユニットRUの雰囲気温度ATを雰囲気温度RATと記載し、温度許容値TMを温度許容値RTMと記載する。
It should be noted that i = 2 to n, the
図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが右側ユニットRUの雰囲気温度RATより高く、左側ユニットLUの温度許容値LTMが右側ユニットRUの温度許容値RTMより大きい場合がある(LAT>RAT,LTM>RTM)。この場合、左側ユニットLUから右側ユニットRUに熱が伝わりやすくなり、熱が伝わると、右側ユニットRUの雰囲気温度RATが高くなる。 As shown in FIG. 5, the atmospheric temperature LAT of the left unit LU may be higher than the atmospheric temperature LAT of the right unit RU, and the temperature permissible LTM of the left unit LU may be larger than the temperature permissible RTM of the right unit RU (LAT>. LAT, LTM> RTM). In this case, heat is easily transferred from the left side unit LU to the right side unit RU, and when the heat is transferred, the atmospheric temperature RAT of the right side unit RU becomes high.
従って、温度許容値LTMより元々、小さい温度許容値RTMがさらに小さくなり、右側ユニットRUの電子回路部品206の動作および動作に伴う発熱に余裕が小さくなる可能性が高い。以上の事情を考慮すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間は断熱されるべきであり、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4Bに示した第2の組み合わせまたは図4Cに示した第3の組み合わせでなければならない。
Therefore, there is a high possibility that the temperature tolerance RTM, which is originally smaller than the temperature tolerance LTM, becomes smaller, and the margin for the operation of the
また、図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが右側ユニットRUの雰囲気温度RATより高く、左側ユニットLUの温度許容値LTMと右側ユニットRUの温度許容値RTMとが等しい場合がある(LAT>RAT,LTM=RTM)。この場合、左側ユニットLUから右側ユニットRUから熱が伝わりやすく、熱が伝わると、右側ユニットRUの雰囲気温度RATが高くなる。 Further, as shown in FIG. 5, the atmospheric temperature LAT of the left unit LU may be higher than the atmospheric temperature LAT of the right unit RU, and the temperature allowable value LTM of the left unit LU and the temperature allowable value RTM of the right unit RU may be equal to each other. (LAT> LAT, LTM = RTM). In this case, heat is easily transferred from the left side unit LU to the right side unit RU, and when the heat is transferred, the atmospheric temperature RAT of the right side unit RU becomes high.
従って、温度許容値LTMと元々は等しい温度許容値RTMを一方的に小さくすることとなり、右側ユニットRUの電子回路部品206の動作および動作に伴う発熱に余裕が小さくなる可能性が高い。以上の事情を考慮すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間は断熱されるべきであり、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4Bに示した第2の組み合わせまたは図4Cに示した第3の組み合わせでなければならない。
Therefore, the temperature tolerance RTM that is originally equal to the temperature tolerance LTM is unilaterally reduced, and there is a high possibility that the operation of the
また、図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが右側ユニットRUの雰囲気温度RATより高く、左側ユニットLUの温度許容値LTMが右側ユニットRUの温度許容値RTMより小さい場合がある(LAT>RAT,LTM<RTM)。この場合にも、左側ユニットLUから右側ユニットRUから熱が伝わりやすく、熱が伝わると、右側ユニットRUの雰囲気温度RATが高くなり、左側ユニットLUの雰囲気温度LATは低くなる。 Further, as shown in FIG. 5, the atmospheric temperature LAT of the left unit LU may be higher than the atmospheric temperature LAT of the right unit RU, and the temperature allowable value LTM of the left unit LU may be smaller than the temperature allowable value RTM of the right unit RU (). LAT> LAT, LTM <RTM). Also in this case, heat is easily transferred from the left side unit LU to the right side unit RU, and when heat is transferred, the atmospheric temperature LAT of the right side unit RU becomes high, and the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU becomes low.
従って、左側ユニットLUから右側ユニットRUへの伝熱が起こると、左側ユニットLUの電子回路部品206の動作および動作に伴う発熱の余裕が大きくなる。以上の事情を考慮すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間は伝熱可能な状態とされるべきであり、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4Aに示した第1の組み合わせでなければならない。
Therefore, when heat transfer occurs from the left side unit LU to the right side unit RU, the operation of the
また、図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATと右側ユニットRUの雰囲気温度RATとが等しい場合には(LAT=RAT)、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間で伝熱は生じない。この場合には、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4A〜図4Cに示した第1〜第3の組み合わせのいずれでもよい。
Further, as shown in FIG. 5, when the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU and the atmospheric temperature LAT of the right side unit RU are equal (LAT = LAT), the heat transfer between the left side unit LU and the right side unit RU is Does not occur. In this case, the combination of the right side member RM of the
また、図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが右側ユニットRUの雰囲気温度RATより低く、左側ユニットLUの温度許容値LTMが右側ユニットRUの温度許容値RTMより大きい場合がある(LAT<RAT,LTM>RTM)。この場合には、右側ユニットRUから左側ユニットLUに熱が伝わりやすく、熱が伝わると、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが高くなり、右側ユニットRUの雰囲気温度RATは低くなる。 Further, as shown in FIG. 5, the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU may be lower than the atmospheric temperature LAT of the right side unit RU, and the temperature permissible value LTM of the left side unit LU may be larger than the temperature permissible value RTM of the right side unit RU (). LAT <LAT, LTM> RTM). In this case, heat is easily transferred from the right side unit RU to the left side unit LU, and when the heat is transferred, the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU becomes high, and the atmospheric temperature LAT of the right side unit RU becomes low.
従って、右側ユニットRUから左側ユニットLUへの伝熱が起こると、右側ユニットRUの電子回路部品206の動作および動作に伴う発熱の余裕が大きくなる。以上の事情を考慮すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間は伝熱の状態とされるべきであり、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4Aに示した第1の組み合わせでなければならない。
Therefore, when heat transfer occurs from the right side unit RU to the left side unit LU, the operation of the
また、図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが右側ユニットRUの雰囲気温度RATより低く、左側ユニットLUの温度許容値LTMと右側ユニットRUの温度許容値RTMとが等しい場合がある(LAT<RAT,LTM=RTM)。この場合、右側ユニットRUから左側ユニットLUに熱が伝わりやすく、熱が伝わると、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが高くなる。 Further, as shown in FIG. 5, the atmospheric temperature LAT of the left unit LU may be lower than the atmospheric temperature LAT of the right unit RU, and the temperature allowable value LTM of the left unit LU and the temperature allowable value RTM of the right unit RU may be equal to each other. (LAT <RAT, LTM = RTM). In this case, heat is easily transferred from the right side unit RU to the left side unit LU, and when the heat is transferred, the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU becomes high.
従って、温度許容値RTMと元々は等しい温度許容値LTMを一方的に小さくすることとなり、左側ユニットLUの電子回路部品206の動作および動作に伴う発熱に余裕が小さくなる可能性が高い。以上の事情を考慮すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間は断熱されるべきであり、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4Bに示した第2の組み合わせまたは図4Cに示した第3の組み合わせでなければならない。
Therefore, the temperature tolerance LTM, which is originally the same as the temperature tolerance RTM, is unilaterally reduced, and there is a high possibility that the operation of the
また、図5に示すように、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが右側ユニットRUの雰囲気温度RATより低く、左側ユニットLUの温度許容値LTMが右側ユニットRUの温度許容値RTMより小さい場合がある(LAT<RAT,LTM<RTM)。この場合、右側ユニットRUから左側ユニットLUに熱が伝わりやすくなり、熱が伝わると、左側ユニットLUの雰囲気温度LATが高くなる。 Further, as shown in FIG. 5, the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU may be lower than the atmospheric temperature LAT of the right side unit RU, and the temperature permissible value LTM of the left side unit LU may be smaller than the temperature permissible value RTM of the right side unit RU (). LAT <RAT, LTM <RTM). In this case, heat is easily transferred from the right side unit RU to the left side unit LU, and when the heat is transferred, the atmospheric temperature LAT of the left side unit LU becomes high.
従って、温度許容値RTMより元々、小さい温度許容値LTMがさらに小さくなり、左側ユニットLUの電子回路部品206の動作および動作に伴う発熱に余裕が小さくなる可能性が高い。以上の事情を考慮すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間は断熱されるべきであり、左側ユニットLUの筐体20の右側部材RMと右側ユニットRUの筐体20の左側部材LMと組み合わせは、図4Bに示した第2の組み合わせまたは図4Cに示した第3の組み合わせでなければならない。
Therefore, there is a high possibility that the temperature tolerance LTM, which is originally smaller than the temperature tolerance RTM, becomes smaller, and the margin for the operation of the
図5を参照して上述したように、左側ユニットLUと右側ユニットRUの雰囲気温度LAT,RATおよび温度許容値LTM,RTMの組み合わせに応じて、制御ユニットの側面SFの形状の組み合わせを、図4A〜図4Cに示したいずれかとすることにより、隣接するPLCユニット2の間の伝熱の方向を制御できる。
As described above with reference to FIG. 5, the combination of the shapes of the side SFs of the control unit is shown in FIG. 4A according to the combination of the atmospheric temperatures LAT and LAT of the left unit LU and the right unit RU and the temperature tolerances LTM and RTM. By any of the above shown in FIG. 4C, the direction of heat transfer between the
PLCユニット2の間を移動した熱は、最終的には、筐体20の上下の外壁から、PLC1の外部の空気中、PLC1の周囲の他の装置などに放出され、PLC1が冷却される。あるいは、PLCユニット2の間を移動した熱は、筐体20の奥側の側面SFからマザーボード12および取付板金10に伝えられ、PLC1が冷却される。あるいは、PLCユニット2の周囲に他の装置があるときには、PLCユニット2の間を移動した熱は、他の装置、PLC1が配設された建物の壁面などに伝えられ、PLC1が冷却される。
The heat transferred between the
PLCユニット2の間の伝熱の方向を制御することにより、PLCユニット21〜2n全体の表面から、これらの電子回路基板204の電子回路部品206に生じた熱を放出できるので、特定のPLCユニット2の温度が上昇してしまうという不具合を防止できる。従って、必要最小限のPLCユニット2の筐体20の表面積で、PLCユニット2の自然空冷が可能になる。また、放熱の問題を解消できると、体積の大幅な増加なしに、PLC1の大規模化および多機能化も達成できる。
By controlling the direction of heat transfer between the
なお、図4Aに示した筐体部材202,210を金属材料で構成すると、筐体20の側面SFの熱抵抗は低く抑えられるので、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの間で容易に熱が移動する。例えば、筐体部材202,210を樹脂材料で構成すると、これらの間の熱伝導率は、約0.3W/mkとなる。
When the
一方、筐体部材202,210を金属材料で構成すると、これらの間の熱伝導率は10倍以上となり、筐体部材202,210の材料が鉄だと、これらの間の熱伝導率は約50W/mkであり、アルミだと約200W/mkである。従って、筐体部材202,210の材料は金属であることが好ましい。また、筐体部材202,210を含む筐体20の放熱効果を高めるためには、筐体部材202,210にアルマイト処理、塗装、サンドブラストなどの熱輻射率を高める加工を表面に施すことが好ましい。
On the other hand, when the
反対に、図4Bに示した筐体部材200,212を金属材料で構成すると、左側ユニットLUと右側ユニットRUとの凸部CVの間で容易に熱が移動してしまう。従って、断熱を意図して用いる筐体部材200,212の材料が金属であることは好ましくなく、これらの材料は樹脂であることが望ましい。
On the contrary, when the
以上説明したように、PLC1によれば、マザーボード12に取り付けるPLCユニット2の筐体20の側面SFの形状の組み合わせを、隣接するPLCユニット2の筐体20の中の雰囲気温度ATおよび温度許容値TMの組み合わせに応じて選択することができる。従って、PLC1によれば、機能に応じてPLCユニット2それぞれの発熱量がさまざまであっても、体積の大幅な増加なしに、PLCユニット2を効果的に冷却できる。
As described above, according to the
なお、図1には、PLCユニット21〜2nを、隣接するPLCユニット2の筐体20の側面SF同士を接触するように1列に配置する場合を示したが、PLCユニット21〜2nを、2列以上に配置したり、2次元的または3次元的な様々な配列に配置したりしてもよい。また、図1には、PLC1のPLCユニット2の筐体20が同じ形状をとる場合を例示したが、筐体20の形状は必ずしも同じでなくてよく、PLCユニット2の機能、電子回路基板204、電子回路部品206などに応じて、それぞれの高さ、幅などが異なる様々な形状をとってよい。
In FIG. 1, the
なお、本開示において、雰囲気温度が等しい或いは温度許容値が等しいとは厳格に一致することを意味しない。接触している2つの筐体20間の熱抵抗、各筐体20の熱容量などに基づいて定められる基準値よりも雰囲気温度の差の絶対値が小さい場合には、実質的に等しいと見なすことができる。同様に、基準値よりも温度許容値の差の絶対値が小さい場合には、実質的に等しいと見なすことができる。
In addition, in this disclosure, it does not mean that the atmospheric temperature is equal or the temperature tolerance is equal. If the absolute value of the difference in ambient temperature is smaller than the reference value determined based on the thermal resistance between the two
なお、図5に示す温度条件の全てを、全てのPLCが満たすことが望ましいが、必須ではなく、一部の接触面が一部の温度条件を満たしている場合でも有効である。 It is desirable that all PLCs satisfy all of the temperature conditions shown in FIG. 5, but it is not essential, and it is effective even when some contact surfaces satisfy some temperature conditions.
例えば、隣接する第1と第2の筐体の接触面が第1の形状又は第2の形状をとり、第1の形状が第2の形状よりも断熱性が高い、ときに、
1)第1の筐体の雰囲気温度ATが第2の筐体の雰囲気温度ATよりも高く、第2の筐体の温度許容値TMが第1の筐体の温度許容値TMよりも高い場合に、接触面が第2の形態をとるだけでも有効であり、
2)第1の筐体の雰囲気温度ATが第2の筐体の雰囲気温度ATよりも高く、第1の筐体の温度許容値TMが第2の筐体の温度許容値TMよりも高い場合に、第1の形態をとるだけでも有効であり、
3)また、第1の筐体の温度許容値TMと第2の筐体の温度許容値TMが実質的に等しい場合には、第1の形態をとるだけでも有効である。
For example, when the contact surfaces of adjacent first and second housings have a first shape or a second shape, and the first shape has higher heat insulating properties than the second shape, sometimes
1) When the atmospheric temperature AT of the first housing is higher than the atmospheric temperature AT of the second housing, and the temperature permissible value TM of the second housing is higher than the temperature permissible value TM of the first housing. In addition, it is effective even if the contact surface takes the second form.
2) When the atmospheric temperature AT of the first housing is higher than the atmospheric temperature AT of the second housing, and the temperature permissible value TM of the first housing is higher than the temperature permissible value TM of the second housing. In addition, it is effective just to take the first form,
3) Further, when the temperature permissible value TM of the first housing and the temperature permissible value TM of the second housing are substantially equal, it is effective to take only the first form.
上述の複数のPLCユニットの接触面の形態を実現するために、接触して配置される第1のユニットと第2のユニットの接触面の形態を選択及び設定する際には、第1と第2のユニットの雰囲気温度の大小関係と、第1と第2のユニットの温度許容値の大小関係と、に基づいて、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状の一方に選択する選択方法を採用する。 In order to realize the form of the contact surface of the plurality of PLC units described above, when selecting and setting the form of the contact surface of the first unit and the second unit arranged in contact with each other, the first and the first Selection to select one of the first shape and the second shape having different heat transfer properties based on the magnitude relation of the atmospheric temperature of the two units and the magnitude relation of the temperature tolerance of the first and second units. Adopt the method.
[実施の形態2]
以下、本開示の実施の形態2を説明する。図6は、本開示の実施の形態2にかかるPLCユニット2の断面図である。図6に示すように、実施の形態2にかかるPLCユニット2の筐体20は、図2Aに示した筐体20の筐体部材200,202を、筐体部材230,232に置換した構成をとる。
[Embodiment 2]
Hereinafter, a second embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of the
筐体部材230,232の結合面CSの付近において、筐体部材232側に爪構造234が設けられ,筐体部材230側に爪構造234を受け入れる孔236が設けられ、これらは結合構造として機能する。筐体部材230,232を結合面CSで突き合わせ、爪構造234と孔236とを嵌合させることより、筐体部材230,232は結合し、筐体20を構成する。なお、爪構造234および孔236を、筐体部材230,232の結合面CSの付近に、これらを充分に強固に結合させるために必要な数だけ設けることができる。
A
図2A,図2B,図3A〜図3Cに示した筐体20の筐体部材200,202,210,212のいずれにも、爪構造234または孔236を設けられる。従って、これらに結合用の構成要素を設けることにより、図4A〜図4Cに示した筐体部材200,202,210,212の様々な組み合わせを容易に実現し、これらの間を強固に結合できる。
The
[実施の形態3]
以下、本開示の実施の形態3を説明する。図7は、本開示の実施の形態3にかかるPLC1の2個のPLCユニット2の右側部材RMと左側部材LMの第1の断面図である。図7に示すように、実施の形態3にかかるPLC1は、図4Aに示した左側ユニットLUの筐体部材202と右側ユニットRUの筐体部材210との間に、サーマルインターフェースマテリアル(TIM;Thermal Interface Material)222を両面に配置した板金220を挟んだ構成をとる。
[Embodiment 3]
Hereinafter, a third embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 7 is a first cross-sectional view of the right side member RM and the left side member LM of the two
量産に向いたPLC1の筐体20においては、筐体20の表面の加工精度を上げるより、図7に示したように、伝熱性材料としてのTIM222を両面に配置した厚さtが1〜2mm程度の板金220を挟みこむ方が好ましいことがある。板金220の上下に、部材224を設け、部材224は、板金220が筐体20の間を滑落したり、これらの間でずれたりすることを防止する。
In the
TIM222は、エラストマー、シリコンシートなどであって、ジェルまたはシート状の形態をとり、隣接する2個の筐体20の側面SFにおいて、加工精度に起因する微少な凹凸を埋めうる。板金220の材料を鉄、アルミニウムなどの金属とすると、図7に示した構成は、このように、コストを抑えつつ2個の筐体20の間の熱抵抗を低くするために役立つ。
The TIM222 is an elastomer, a silicon sheet, or the like, and has a gel or sheet-like form, and can fill minute irregularities due to processing accuracy on the side surface SFs of two
なお、上述したように、板金220の厚さtは、1〜2mm程度であり、PLCユニット21〜2n全体の幅に比べるとごく薄く、PLC1のサイズを大幅に増やすことはないにもかかわらず、筐体20の間の熱抵抗を低下させる効果が非常に大きい。なお、板金220を挿入してもPLC1の体積を大きくしたくないときには、筐体20の側面SFの厚さをt/2ずつ薄くすればよい。
As described above, the thickness t of the
図8は、本開示の実施の形態3にかかるPLC1の2個のPLCユニット2の第2の断面図である。図3Bに示したように、筐体20を筐体部材200,212から構成するときには、これらの間の熱抵抗は、断熱のために高いことが望ましい。
FIG. 8 is a second cross-sectional view of the two
一方、図3Cに示したように、筐体20を筐体部材210,212から構成するときには、これらの間の熱抵抗は高い必要がない可能性があり、反対に、熱抵抗が低いことが望ましいことがある。従って、このような場合には、図8に示すように、筐体部材210と212との間に、板金220およびTIM222を挟み込むことが望ましいことがありうる。
On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the
[実施の形態4]
以下、本開示の実施の形態4を説明する。図9は、本開示の実施の形態4にかかるPLC1の第2の構成を示す概略的な斜視図である。なお、図9においては、PLCユニット21以外のPLCユニット2を省略する。
[Embodiment 4]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 9 is a schematic perspective view showing a second configuration of the
図9に示すように、第2の構成をとるPLC1においては、PLCユニット21,22の間に、図7に示した板金220およびTIM222が挟み込まれる。板金220は、PLCユニット2の放熱器として作用する取付板金10に、PLCユニット2の外側において取り付けられる。
As shown in FIG. 9, in the PLC1 to take a second configuration, between the
第2の構成をとるPLC1においては、PLCユニット2それぞれの電子回路部品206などで生じた熱は、他のPLCユニット2に伝わるよりも、板金220を介して取付板金10に多く伝わる。従って、PLCユニット2それぞれで生じた熱を、取付板金10からPLC1の外部に効率的に放出できる。なお、PLCユニット2同士の間でも熱は伝わるので、第2の構成をとるPLC1においても、PLCユニット2の熱上昇を、実施の形態1などにおいて説明したように、複数のPLCユニット2全体で平均化できる。
In the
図9に示したPLC1の第2の構成は、複数のPLCユニット2に、両側のPLCユニット2の雰囲気温度ATおよび温度許容値TMの問題により、これらのいずれにも熱を移動させることができない状態にあるものがあるとき有効である。つまり、このような状態にあるPLCユニット2に板金220およびTIM222を取り付け、板金220を取付板金10に取り付けることにより、このような状態にあるPLCユニット2を効率的に冷却できる。従って、第2の構成をとるPLC1によれば、体積の大幅な増加なしに、PLC1の温度上昇による寿命の短縮を防止でき、また、温度上昇に起因する誤動作を防ぐことができる。
In the second configuration of PLC1 shown in FIG. 9, heat cannot be transferred to a plurality of
なお、図9には、板金220を取付板金10に取り付ける場合を示したが、マザーボード12が放熱器に取り付けられているとき、または、マザーボード12が充分な放熱性を有するときには、板金220をマザーボード12に取り付けてもよい。また、上述したように、2個のPLCユニット2同士の間の全てに板金220およびTIM222を挟み込む必要はなく、他のPLCユニット2に熱を伝えることが困難なPLCユニット2にのみ、板金220およびTIM222を取り付ければよい。
Note that FIG. 9 shows a case where the
上記実施の形態においては、1つの筐体が2つの筐体部品から構成される例を説明した。この開示はこれに限定されない。複数種の筐体を用意し、筐体の組み合わせを変更することにより、上述の関係を達成してもよい。 In the above embodiment, an example in which one housing is composed of two housing components has been described. This disclosure is not limited to this. The above relationship may be achieved by preparing a plurality of types of housings and changing the combination of housings.
また、筐体20の側面SFの形状の組み合わせによる伝熱方向の制御を、PLCについて説明したが、以上説明した複数のユニットの間の伝熱の制御は、PLC以外でも、接触した状態で列状に配置された複数のユニットを含む電子装置に適用可能である。例えば、複数の電源ユニットを含む電源装置、複数のサーバユニットを含むサーバ装置、複数の通信ユニットを含む通信装置等の熱対策に適用可能である。
Further, the control of the heat transfer direction by the combination of the shapes of the side surface SFs of the
本開示のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、開示の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、開示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。これら実施の形態及びその変形は、開示の範囲に含まれるとともに、特許請求の範囲とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present disclosure have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the disclosure. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the disclosure. These embodiments and variations thereof are included in the scope of disclosure, as well as in the claims and their equivalents.
1 PLC、10 取付板金、14 コネクタ、12 マザーボード、2 PLCユニット、20,22 筐体、200,202,210,212,230,232 筐体部材、204 電子回路基板、206 電子回路部品、220 板金、222 TIM、234 爪構造、236 孔、CV 凸部、CC 凹部、CS 結合面、LU 左側ユニット、LM 左側部材、RU 右側ユニット、RM 右側部材、AT,LAT,RAT 雰囲気温度、TM,LTM,RTM 温度許容値、SF 側面。
1 PLC, 10 mounting sheet metal, 14 connectors, 12 motherboards, 2 PLC units, 20, 22 enclosures, 200, 202, 210, 212, 230, 232 enclosure members, 204 electronic circuit boards, 206 electronic circuit parts, 220
Claims (15)
隣接する2つの前記プログラマブルロジックコントローラユニットの接触する2つの筐体の接触面は、それぞれ、前記接触する2つの前記プログラマブルロジックコントローラユニットの温度の関係に応じて、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状をとる、
プログラマブルロジックコントローラ。 It has an electronic circuit and a housing for accommodating the electronic circuit, and includes a plurality of programmable logic controller units arranged in a state where the surfaces of the housing are in contact with each other.
The contact surfaces of the two contacting housings of the two adjacent programmable logic controller units have a first shape or a first shape having different heat transfer properties depending on the temperature relationship between the two contacting programmable logic controller units. Take the second shape,
Programmable logic controller.
第1の筐体と第2の筐体とが接触しており、前記第1の筐体の雰囲気温度が前記第2の筐体の雰囲気温度よりも高く、前記第2の筐体の温度許容値が前記第1の筐体の温度許容値よりも高い場合に、前記第1の筐体の接触面と前記第2の筐体の接触面とは、前記第2の形態をとる、
請求項1に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The first shape has higher heat insulating properties than the second shape.
The first housing and the second housing are in contact with each other, the atmospheric temperature of the first housing is higher than the atmospheric temperature of the second housing, and the temperature tolerance of the second housing is allowed. When the value is higher than the temperature permissible value of the first housing, the contact surface of the first housing and the contact surface of the second housing take the second form.
The programmable logic controller according to claim 1.
第1の筐体と第2の筐体とが接触しており、前記第1の筐体の雰囲気温度が前記第2の筐体の雰囲気温度よりも高く、前記第1の筐体の温度許容値が前記第2の筐体の温度許容値よりも高い場合に、前記第1の筐体の接触面と前記第2の筐体の接触面とは、前記第1の形態をとる、
請求項1又は2に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The first shape has higher heat insulating properties than the second shape.
The first housing and the second housing are in contact with each other, the atmospheric temperature of the first housing is higher than the atmospheric temperature of the second housing, and the temperature tolerance of the first housing is allowed. When the value is higher than the temperature permissible value of the second housing, the contact surface of the first housing and the contact surface of the second housing take the first form.
The programmable logic controller according to claim 1 or 2.
第1の筐体と第2の筐体とが接触しており、前記第1の筐体の温度許容値と前記第2の筐体の温度許容値が実質的に等しい場合に、前記第1の筐体の接触面と前記第2の筐体の接触面とは、前記第1の形態をとる、
請求項1、2又は3に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The first shape has higher heat insulating properties than the second shape.
When the first housing and the second housing are in contact with each other and the temperature tolerance of the first housing and the temperature tolerance of the second housing are substantially equal to each other, the first housing is described. The contact surface of the housing and the contact surface of the second housing take the first form.
The programmable logic controller according to claim 1, 2 or 3.
接触する2つの前記筐体を構成する前記筐体部材の2つの前記接触面それぞれは、接触する2つの前記プログラマブルロジックコントローラユニットの温度の関係に応じて、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状をとる、
請求項1から4のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The housing of the plurality of programmable logic controller units is configured by combining two housing members.
Each of the two contact surfaces of the housing member constituting the two contacting housings has a first shape or a first shape having different heat transfer properties depending on the temperature relationship between the two contacting programmable logic controller units. Takes the shape of 2,
The programmable logic controller according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The two housing members constituting the housing have a coupling structure that connects them to each other.
The programmable logic controller according to claim 5.
前記第2の形状をとる接触面は凹な部分を含む、
請求項1から6のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The contact surface having the first shape is a flat surface.
The contact surface having the second shape includes a concave portion.
The programmable logic controller according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から7のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The housing having the contact surface having the first shape is made of metal.
The programmable logic controller according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から8のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The housing having the contact surface having the second shape is made of a material having a lower heat transfer property than the material of the housing having the contact surface having the first shape.
The programmable logic controller according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から9のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 A sheet metal is arranged between the two contact surfaces having the first shape.
The programmable logic controller according to any one of claims 1 to 9.
請求項1から10のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 A sheet metal is bonded to the contact surface having the first shape, which is in contact with the contact surface having the second shape.
The programmable logic controller according to any one of claims 1 to 10.
請求項10または11に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 The sheet metal comprises a heat transfer material that comes into contact with the contact surface of the first shape.
The programmable logic controller according to claim 10 or 11.
請求項10から12のいずれか1項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。 A radiator to which the sheet metal is bonded is further provided.
The programmable logic controller according to any one of claims 10 to 12.
隣接する前記電子回路ユニット同士は接触して配置され、
接触する前記電子回路ユニットの接触面は、接触する2つの前記電子回路ユニットの間の温度の関係に応じて、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状をとる、
電子装置。 A plurality of electronic circuit units each having an electronic circuit and a housing for accommodating the electronic circuit are provided.
The adjacent electronic circuit units are arranged in contact with each other.
The contact surface of the electronic circuit unit in contact has a first shape or a second shape having different heat transfer properties depending on the temperature relationship between the two electronic circuit units in contact.
Electronic device.
接触して配置する第1のユニットと第2のユニットの接触面の形態を、
前記第1と第2のユニットの雰囲気温度の大小関係と、前記第1と第2のユニットの温度許容値の大小関係と、に基づいて、伝熱性が異なる第1の形状または第2の形状の一方に選択する、
選択方法。 It is a method of selecting the form of the contact surface of a plurality of units that have built-in heat generating parts and are arranged in contact with each other.
The form of the contact surface between the first unit and the second unit that are arranged in contact with each other
The first shape or the second shape having different heat transfer properties based on the magnitude relationship between the atmospheric temperatures of the first and second units and the magnitude relationship between the temperature tolerances of the first and second units. Choose one,
How to choose.
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