JP6716688B2

JP6716688B2 - 高性能ｅｍｉ通気口

Info

Publication number: JP6716688B2
Application number: JP2018513470A
Authority: JP
Inventors: コッポラ，ステファン・ジェイ．
Original assignee: パーカー・ハニフィン・コーポレーション
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: KR102457379B1; CN108029227B; US10477740B2; CA2994885A1; MX2018003075A; KR20180053655A; CA2994885C; EP3320762B1; US20180249600A1; JP2018528618A; CN108029227A; EP3320762A1; ES2708862T3; WO2017048745A1

Description

本発明は、ＥＭＩ遮蔽換気パネルに関し、特に、自動制御のＥＭＩ通気口に関する。

一般に、モニター、ラジオ、コンピュータ、医療機器、ビジネス機器、通信設備等の電子デバイスの動作は、その機器の電気回路内の電磁放射が伴う。そのような放射は、しばしば電磁スペクトルの無線周波数帯、即ち約１０ＫＨｚ以上約１０ＧＨｚ以下の場として、又は過渡電流として発展し、“電磁妨害”又は“ＥＭＩ”と呼ばれる。ＥＭＩは、他の近接した電子デバイスの動作を妨害することが知られている。“ＥＭＩ”は、ここでは“無線周波数妨害”（“ＲＦＩ”）と同じ意味で使用される。

ＥＭＩ効果を弱めるため、ＥＭＩエネルギーを吸収及び／又は反射する能力を有する適切なＥＭＩ遮蔽が、ソースデバイス内にＥＭＩエネルギーを閉じ込めるため、及びそのデバイスまたは他の“ターゲット”デバイスを他のソースデバイスから隔離するために採用され得る。そのような遮蔽は、ソースと他の装置との間に配置されるバリアとして設けられ、ほとんどの場合ソースデバイスのＥＭＩ生成回路を取り囲む、導電性で接地されたハウジング又は他の筐体として構成される。しかしながら、その様な回路が制限された筐体の空間内に収容されたとき、回路によって生成される熱を散らすための冷却手段又は換気手段を設けることがしばしば必要になる。したがってほとんどの筐体は、筐体の内側と周囲環境との間の自然の又は強制的な対流循環のための吸気及び／又は排気の一つ以上の開口又はポートが形成される。

覆われていない部分が残ると、その様な開口は、筐体の表面と大地伝導率の不連続性を表し、筐体のＥＭＩ遮蔽効果の減少を引き起こす。したがって、遮蔽された通気口パネルが、通気開口に渡る電気的導通、即ち接地が維持されながら筐体の換気を許容する態様で、開口を覆うために使用されている。

基本的な構成では、筐体の対応する開口に渡されるようにサイズ決めされた、その様な通気口パネルは、従来は、一枚の多孔質で導電性の遮蔽媒体、即ちその外周を囲むことによってその媒体を支持するように構成された通気開口及び導電性のフレーム部材から形成される。ハニカム構造の、又は他の通気性構造の導電材料であり得る媒体は、典型的には突出したアルミニウム、ステンレス鋼、モネル、又は他の金属として提供されるフレーム内に受け入れられ、又は取り付けられる。フレームは、次に、ねじ等でその開口上に筐体に留められ得、圧縮性で導電性のシール又はガスケットが、フレームと筐体との間の改善された電気接触のために、随意に設けられる。

電子デバイスの拡散を考慮すると、ＥＭＩ遮蔽された通気口パネルにおける継続した改善が産業に、特にパーソナルコンピュータ、ファイルサーバー、通信設備、及び５００ＭＨｚの周波数で作動する同様のシステムのための筐体の設計者に好評を博すことが予想される。実際、電子デバイスの処理速度が、より高周波のＥＭＩ放射の発生及びより大きい熱出力を付随して増加し続けるにつれて、筐体の設計者は、十分な換気と効率的なＥＭＩ遮蔽の両方を提供する、一見すると矛盾した要求と直面する。そのようなアプリケーションにおいて、高周波を遮蔽し空気流の制約が小さい効率的なＥＭＩ遮蔽を提供するものとして知られているように、ハニカム遮蔽媒体が他の媒体よりもしばしば好まれ得る。

発明の第１態様においては、電子機器の筐体における対応する開口上に配置されるＥＭＩ遮蔽された通気口パネルが提供され、通気口パネルは、複数の換気通路を有する導電性媒体を含み、各通路は、入口と、入口に接続され且つ入口から離れて延びるチャネルを含み、各通路は、作動メカニズムの適用時又は除去時に、少なくとも第１の収縮状態と第２の拡張状態との間を選択的に作動する。

一実施形態では、導電性媒体は電気活性ポリマーを含み、作動メカニズムは電位を含む。各通路は、第１電位が導電性媒体に適用されたときに収縮し、第１電位とは異なる第２電位が導電性媒体に適用されたとき又は第１電位が除去されたときに拡張され得る。

一実施形態では、電気活性ポリマーは、静電シリコーンエラストマーを含む。
他の実施形態では、導電性媒体は、形状記憶ポリマーを含む。
作動メカニズムは、電子機器筐体内の温度変化を含み得る。

一実施形態では、作動メカニズムは、電場を含む。
一実施形態では、作動メカニズムは、磁場を含む。
発明の他の一態様において、ＥＭＩ遮蔽システムが提供され、これは、（ｉ）電子機器の筐体の対応する開口上への配置のためのＥＭＩ遮蔽された通気口パネルであって、通気口パネルは複数の換気通路を画定する複数のセルを有する導電性媒体を含み、各通路は入口と、入口に接続され且つ入口から離れて延びるチャネルを含み、各通路は作動メカニズムの適用時又は除去時に、少なくとも第１の収縮状態と第２の拡張状態との間を選択的に作動する、通気口パネルと、（ｉｉ）電子機器の筐体内に及びここから放射されるＥＭＩエネルギーを監視するように構成されたレシーバと、（ｉｉｉ）電子機器の筐体の内側の温度を監視するように構成された熱電対と、（ｉｖ）レシーバ及び熱電対から受け取られた入力に基づいて各通路の入口の有効サイズを調節するように構成されたコントローラと、を含む。

図１は、本発明によるＥＭＩ遮蔽された通気口パネルを含む代表的な電子機器の筐体の斜視図である。図２は、発明の通気口パネルの実施形態の斜視図である。図３は、六角形の通気性構造を有する通気口パネルの例示的な媒体の斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、開状態と収縮状態における通気口パネルの部分の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、開状態と収縮状態における通気口パネルの部分の概略図である。

本発明のＥＭＩ遮蔽通気口パネルは開口にわたってＥＭＩ遮蔽を維持しながら換気を提供するために電子機器のハウジング又は筐体の対応する開口を覆うように構成される。
図１を参照すると、ＥＭＩ遮蔽された通気口パネル１０が、１４で仮想線で示されたＥＭＩ遮蔽されたハウジング等の、電子機器の筐体の表面１２に取り付けられる。この代表的な適用において、パネル１０は、ハウジング１４内に形成された対応する開口上に、例えばねじ、ボルト、又は他の固定部材を使用して取り付けられる。そのような開口は、一般的に、１６で仮想線で示された、所定の外側縁を有するように形成され、パネル１０は、ハウジング１４のＥＭＩ遮蔽効果を損なうことなく換気を提供する態様で開口を覆うように外側縁に外接される。しかしながら、本発明の態様は他のＥＭＩ遮蔽アプリケーションにおける利用を発見し得ることが理解されるだろう。例えば、パネル１０は、代わりに、ＥＭＩ遮蔽された部屋の壁に、その換気開口を覆うために取り付けられ得る。したがって、その様なそれらの他のアプリケーション内での使用は、明確に本発明の範囲内であることが考慮されるべきである。

図２は、発明のＥＭＩ遮蔽通気口パネル１０の全体的構造を示す。通気口パネル１０は、フレーム部材２０と媒体３０とを含む。媒体３０は、マトリックス構造で共に接合された複数のセルを有するハニカム構造として示される。フレーム部材２０は、ねじ、ボルト等の固定部材を受けるための取り付け穴４０を含み得る。代替的に、通気口パネル１０は、導電性接着剤、又は筐体の開口内に締りばめするように構成されるような他の態様を使用して、筐体の表面に取り付けられ得る。

図３を参照すると、通気口パネル１０の媒体３０が一対の対向する媒体面５２ａ−ｂの間を主軸５０に沿って延び、それらの間に厚さ寸法を画定している。図３に示されるように、媒体は、六角形の、即ちハニカムの、又は関連したハウジング若しくは他の電子機器の筐体の換気のために冷却空気の流れを許容するための“開いた”若しくはそうでなければ多孔質の他の通気性構造を有し得る。セル３２の各々は、開口３３を有し且つ厚さ方向に延びる換気通路を画定する。

電子機器の筐体の製造者は、しばしば筐体の設計において空気流とＥＭＩ減衰との間で妥協しなくてはならない。これが空気流／ＥＭＩトレードオフである。設計の選択は、それらが一時に要求されないときでさえ、固定されており、システムのパフォーマンスに制約を課する。この空気流／ＥＭＩトレードオフ割合を動的にすることで、電子機器の筐体の製造者は単一の通気口で動的な要求にこたえられる。例えば、動的なＥＭＩ通気口は、ＥＭＩ遮蔽効果の必要性が減少し又はもはや存在しないときは、筐体を通過する空気流を最大化させ又は増加させることができる。低温で動作する電子機器は、より長い耐用年数を有し得る。

本発明のＥＭＩ遮蔽通気口は、一時に要求されるレベル及び空気流、即ち冷却に応じて、セルの開口サイズを自己調整する。ＥＭＩ遮蔽システムは、（ｉ）空気の通過を許容するための複数のセル、スロット、又は開口を有する通気口パネルと、（ｉｉ）装置から放射されるＥＭＩエネルギー及び他の装置から放射されるＥＭＩエネルギーを監視する少なくとも一つのレシーバと、（ｉｉｉ）電子機器の筐体の内部の温度を監視するための熱電対と、（ｉｖ）レシーバ及び熱電対から送信されるプロセス条件に応じてセルの有効サイズを調整するコントローラと、を含む。

通気口パネルのセルまたは開口は、単純な機械装置、電気活性ポリマー、形状記憶ポリマー、又は他の形状変化材料を含み得る。電気活性ポリマー（ＥＡＰｓ）は、例えば電場に応答して、伸縮、収縮又は曲げ等の機械的な応答を示すポリマー、又は機械的応力に応じてエネルギーを生成するポリマーである。電気活性ポリマーの一つの型は、電位がポリマーに適用されたときに圧縮し、電位が除去されたときに拡張する。電気活性ポリマーの一例は、静電シリコーンエラストマーである。

形状記憶ポリマー（ＳＭＰｓ）は、高分子のスマート材料であり、温度変化、電場、又は磁場等の外部のトリガによって引き起こされる変形された状態（即ち一時的な状態）からその元の（恒久的な）形状に戻る能力を有する。ＳＭＰｓは、熱可塑性ポリマー材料と熱硬化性ポリマー材料を含む。ＳＭＰｓは、ポリマーの製造プロセスで典型的に使用される、押し出し成型、モールディング、フォーミング等の標準的なプロセス手法を使用して様々な複雑形状に形成され得る。伝導性の形状記憶ポリマー複合材料の例は、導電性フィラーを含むポリマーを含む。そのような導電性フィラーは、限定されないが、カーボンナノチューブ、炭素短繊維、カーボンブラック、及びＮｉ金属粉末、及びそれらの２つ以上の組み合わせを含む。

図４Ａ及び４Ｂを参照すると、自己調整するＥＭＩ遮蔽通気口パネルの実施形態の作動が示される。複数のセル３２は、電気活性ポリマー又は他の形状記憶材料で構成される。複数のセルは、コントローラ４０に電気的に結合される。コントローラ４０は、レシーバ３６と熱電対３４に電気的に結合される。レシーバ３６は、入ってくる放射のＥＭＩエネルギー（Ｅ）を測定する。熱電対３４は、電子機器筐体１４の内側の温度を決定する。コントローラ４０は、レシーバ３６及び熱電対３４から受け取るデータに基づいて有効セル開口３３を調節する。

図４Ａにおいては、ＥＭＩエネルギーＥ_１は、相対的に低い周波数と、相対的に高い波長を有する。レシーバ３６及び熱電対３４からコントローラ４０が受け取ったデータに応答して、セル３２の開口３３は、コントローラによってＳ_１の有効セルサイズを有するように構成される。図４Ｂにおいては、ＥＭＩエネルギーＥ_２は、相対的に高い周波数と、相対的に低い波長を有する。レシーバ３６及び熱電対３４からコントローラ４０が受け取ったデータに応答して、セル３２の開口３３は、コントローラによってＳ_２の有効セルサイズを有するように構成される。セル３２の電気活性ポリマーはコントローラによってセル３２の形状を変更するように動作されるので、Ｓ_２はＳ_１よりも小さい。

発明の通気口パネルは、様々なアプリケーションにおいて、また様々な条件下で使用され得る。
本発明は、特定の実施形態に関して図示されかつ記述されたが、本明細書および添付の図面を読みかつ理解すれば等価な変更および修正が当業者に思い浮かぶであろうことは、明らかである。具体的には、上記の要素（構成要素、組立体、デバイス、組成、等）によって実行される様々な機能に関して、そのような要素を説明するために使用される用語（「手段」への言及を含む）は、特に指示のない限り、たとえ本明細書に示された本発明の例示的な実施形態における機能を実行する開示された構造と機能的に等価でなくとも、説明された要素の特定の機能を実行する（すなわち、機能的に等価な）任意の要素に対応するように意図されている。さらに、いくつかの示された実施形態のうちの１つのみまたは複数に関して本発明の特定の特徴を説明していることがあるが、そのような特徴は、所望に応じて、また、任意の所与のまたは特定の用途にとって有利に、他の実施形態の１つまたは複数の他の特徴と組み合わせられ得る。

Claims

電子機器の筐体における対応する開口上に配置されるＥＭＩ遮蔽された通気口パネルであって、
複数の換気通路を有する導電性媒体であって、各通路は、入口と、前記入口に接続され且つ前記入口から離れて延びるチャネルを含む、導電性媒体を有し、
前記各通路は、作動メカニズムの適用時又は除去時に、少なくとも第１の収縮状態と第２の拡張状態との間を選択的に作動する、通気口パネル。
請求項１に記載された通気口パネルにおいて、
前記導電性媒体は電気活性ポリマーを含み、前記作動メカニズムは電位を含む、通気口パネル。
請求項２に記載された通気口パネルにおいて、
前記各通路は、第１電位が前記導電性媒体に適用されたときに収縮し、第１電位とは異なる第２電位が前記導電性媒体に適用されたとき又は第１電位が除去されたときに拡張される、通気口パネル。
請求項２又は３に記載された通気口パネルにおいて、
前記電気活性ポリマーは、静電シリコーンエラストマーを含む、通気口パネル。
請求項１に記載された通気口パネルにおいて、
前記導電性媒体は、形状記憶ポリマーを含む、通気口パネル。
請求項５に記載された通気口パネルにおいて、
前記作動メカニズムは、前記電子機器の筐体内の温度変化を含む、通気口パネル。
請求項１に記載された通気口パネルにおいて、
前記作動メカニズムは、電場を含む、通気口パネル。
請求項１に記載された通気口パネルにおいて、
前記作動メカニズムは、磁場を含む、通気口パネル。
ＥＭＩ遮蔽システムであって、
電子機器の筐体の対応する開口上への配置のためのＥＭＩ遮蔽された通気口パネルであって、前記通気口パネルは複数の換気通路を画定する複数のセルを有する導電性媒体を有し、各通路は入口と、前記入口に接続され且つ前記入口から離れて延びるチャネルを含み、各通路は作動メカニズムの適用時又は除去時に、少なくとも第１の収縮状態と第２の拡張状態との間を選択的に作動する、通気口パネルと、
前記電子機器の筐体内に及びここから放射されるＥＭＩエネルギーを監視するように構成されたレシーバと、
前記電子機器の筐体の内側の温度を監視するように構成された熱電対と、
前記レシーバ及び前記熱電対から受け取られた入力に基づいて各通路の前記入口の有効サイズを調節するように構成されたコントローラと、を有する、ＥＭＩ遮蔽システム。
請求項９に記載されたＥＭＩ遮蔽システムにおいて、
前記導電性媒体は電気活性ポリマーを含み、前記作動メカニズムは電位を含む、ＥＭＩ遮蔽システム。
請求項１０に記載されたＥＭＩ遮蔽システムにおいて、
前記各通路は、第１電位が前記導電性媒体に適用されたときに収縮し、第１電位とは異なる第２電位が前記導電性媒体に適用されたとき又は第１電位が除去されたときに拡張される、ＥＭＩ遮蔽システム。
請求項９に記載されたＥＭＩ遮蔽システムにおいて、
前記導電性媒体は、形状記憶ポリマーを含む、ＥＭＩ遮蔽システム。
請求項１２に記載されたＥＭＩ遮蔽システムにおいて、
前記作動メカニズムは、前記電子機器の筐体内の温度変化を含む、ＥＭＩ遮蔽システム。
請求項９に記載されたＥＭＩ遮蔽システムにおいて、
前記作動メカニズムは、電場を含む、ＥＭＩ遮蔽システム。
請求項９に記載されたＥＭＩ遮蔽システムにおいて、
前記作動メカニズムは、磁場を含む、ＥＭＩ遮蔽システム。