JP7232588B2

JP7232588B2 - 電子機器の筐体及び電子機器

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Publication number: JP7232588B2
Application number: JP2018150785A
Authority: JP
Inventors: 勝仁科; 正樹 ▲高▼橋; 隆文瀬戸口
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2023-03-03
Anticipated expiration: 2038-08-09
Also published as: JP2020027833A

Description

本発明は落下防止及び排熱効率の向上を考慮した、電子機器の筐体及び電子機器に関するものである。

従来、道路に付帯した情報板や照明等の構造物について、構造材の金属疲労や腐食、ボルト締結部の緩み、災害時の変形等に対する点検は、作業員が現場に出向いて行っていた。しかし、目視による点検では、作業員の経験や感覚によるところが大きい。また、近年では少子高齢化の進展により作業員の確保自体が困難になりつつある。そこで、情報板等の構造物に加速度センサ等を設けて解析し、構造材の腐食等を検出する技術が開発されている。

特開２０１７－１９０９８３号公報

特許文献１には、３軸の加速度測定器を構造物に設置し、一台または複数台の加速度センサからの加速度情報をコントローラーに送信し、コントローラーにより高精度な疲労損傷評価を行う装置が記載されている。高速道路等の情報板のように、広域ネットワークの配線が敷設される構造物の場合は、構造物の加速度情報を常時広域ネットワークに送信することが容易である。そして、特許文献１の評価装置を、広域ネットワークを使用したシステムとして成立させ、疲労損傷評価サーバー等のデータ処理装置により一元管理することができる。このとき、中継処理を行う電子機器を情報板の支柱等に設置し、センサからの情報を収集して圧縮や変換、解析を行い、広域ネットワークを経由して出力データを疲労損傷評価サーバーへ送信することが考えられる。

しかし、高速道路等の情報板のような構造物の場合、中継処理装置は支柱上部等の高所に設置される場合がある。そのため、機器の設置やメンテナンスの際にカバー等の部品が落下しないように配慮することが必要である。また、高所で作業者が作業しやすいように軽量化や配線、操作のしやすさ等にも配慮が必要である。さらに、中継処理装置は複数の加速度センサ等に電力を供給する電源が備えられており、そのうえ雨滴や粉塵等を避ける目的で密閉性のある外箱内に設置されるため温度が上昇しやすい。そのため、電子部品の過熱により故障の発生確率が高まることがある。中継処理装置の筐体は十分な排熱効率を備えている必要がある。

そこで本発明は、高所での作業であっても安全に設置やメンテナンスができるように、回路への誤接触を防止する軽量で落下しにくいカバーを有し、製造コストをあまりかけずに高い排熱性能を備える電子機器の筐体及び電子機器を提供することを課題とする。また、配線しやすく、操作しやすく表示が見やすい筐体及び電子機器を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、以下の構成を有する。
（１）本発明は、背面板と側面板を有する本体と、上面カバー板と前面カバー板を有する保護カバーを備え、前記本体に前記保護カバーが取り付けられ、前記上面カバー板の前記背面板の側における背辺と、前記背面板との間に第１間隙を有し、下部において、前記本体と前記保護カバーの間に開口を有する、ことを特徴とする電子機器の筐体である。

（２）また、本発明は、前記上面カバー板の前記側面板の側における側辺と、前記側面板との間に第２間隙を有し、前記保護カバーは、下部において、前記前面カバー板の延在部を曲折した下板を有する、ことを特徴とする（１）に記載の電子機器の筐体である。

（３）また、本発明は、（１）又は（２）に記載の電子機器の筐体において、前記前面カバー板の下方の一部に切欠き部を有し、下方の一部に、露出させるべき電子部品をまとめて配置した露出素子領域を有し、前記切欠き部と前記開口により連続する開口部が形成され、前記切欠き部により前記露出素子領域の前面側が露出し、前記開口により前記露出素子領域の底面側が露出することを特徴とする電子機器である。

（４）また、本発明は、前記露出させるべき電子部品は、コネクタ、表示部及び操作部を含むことを特徴とする（３）に記載の電子機器である。

本発明の筐体及び電子機器によって、機器の排熱効果を向上させることができ、カバーの付け外しの際にカバーが落下しない構造とすることができる。また、カバーを取り付ける際の位置決めがしやすく、カバーを軽量で強度のある構造とすることができる。さらに、操作を必要とする部品等をカバーから露出させて操作等を容易にすることができる。

本発明の一実施形態における中継処理装置１を情報板に設置した際の、加速度センサシステムの全体図である。本発明の一実施形態における中継処理装置１の設置状態の一例を表す図である。本発明の一実施形態における中継処理装置１の上面図と正面図、および底面図である。本発明の一実施形態における中継処理装置の右側面図と、その拡大図である。本発明の一実施形態における保護カバーの上面図と前面図、および底面図である。本発明の一実施形態における保護カバーの右側面図である。

本発明の電子機器として、実施例では高速道路に付帯した情報板に用いる加速度センサシステムの中継処理装置を示す。中継処理装置は、構造物の劣化診断のための加速度センサシステムの中継処理を担う。

図１は、情報板と中継処理装置１を備えた、加速度センサシステムの全体図である。情報板は道路に付帯され、表示板２と支柱３を備えている。表示板２は大型のＬＥＤ表示装置を備え、道路の混雑情報や事故情報などの道路情報を表示する。図１の左上に示したＦ型支柱情報板や右上に示した門型支柱情報板には、構造物の劣化診断のために複数の加速度センサ４が設置される。Ｆ型支柱情報板は一本の支柱３で表示板２を支持した、門型支柱情報板は二本の支柱３に梁を架け渡して表示板２を支持した、道路情報等の表示を行う情報板である。加速度センサ４は、表示板２や支柱３、梁等の、構造物を構成する構造体に設置され、車両通過や風等に伴う振動を加速度データとして測定する。加速度センサ４として本実施例ではＭＥＭＳセンサが用いられている。中継処理装置１は、加速度センサ４の加速度データを集約し、一次解析データを作成し、広域ネットワーク７を介してデータ処理装置８に送信する。データ処理装置８は、中継処理装置１からのデータを解析し、構造物の寿命を算出し、メンテナンス時期や交換時期等の保全情報を割り出す。保全管理センター９では、データ処理装置８から得た保全情報を用いて、監視員が適切な保全計画の立案や保全処置の指示を行う。

加速度センサシステムでは、構造物ごとに複数の加速度センサ４の加速度情報を収集し、中継処理装置１によって加速度情報を集約して広域ネットワーク７に送信する。中継処理装置１は、加速度センサ４からの情報入力、加速度情報の一次解析、ネットワーク接続とデータ処理装置８へのデータ送信、加速度センサ４への電源供給の機能を備えている。

図２は中継処理装置１の設置状態の一例を表す図である。図２には、支柱３、外箱５、表示板制御装置６、中継処理装置１が示されている。図２は外箱５の扉が開いた状態を示す。支柱３に設置された外箱５の内部において、略直方体形状の中継処理装置１は、広い面を外箱５の背面に固定される。このとき、図２のように表示板制御装置６等の他の装置と共に設置されることが想定される。表示板制御装置６は表示板２の表示を制御するための装置であり、表示板２に接続される入出力ケーブルや電源線が配線され、メンテナンス等のためのカバー等がネジ止めされている。表示板制御装置６のカバーを付け外しする際等にネジが誤って落下し、外箱５内の下方に設置された中継処理装置１の回路配線に接触し、障害を生じる虞がある。しかし、中継処理装置１は後述のようにネジが上方から落下してきても障害を生じない構造となっている。

中継処理装置１には電源線、ネットワークケーブル、加速度センサ４のケーブルが配線されている。支柱３は、情報板設置のための構造体であり、上方や下方に複数の加速度センサ４が設置されている。各種情報ケーブルや電源線は支柱３の外部または内部に沿って配線がなされ、外箱５に至る。外箱５は、雨滴や粉塵等が入り込まない構造になっており、中継処理装置１や表示板制御装置６等が設置される。

中継処理装置１は、加速度センサ４に電源を供給し、また加速度センサ４から加速度情報を取得するため、加速度センサ４の近傍に設置する。このため通常、中継処理装置１は加速度センサ４の設置された構造物の構造体である支柱３に設置される。支柱３には、雨滴を防ぐことができる外箱５が設置される。中継処理装置１は外箱５の内部に設置されるため、中継処理装置１の筐体は防滴性を備える必要が無く、隙間等を設けて排熱効率を高めている。中継処理装置１は中継処理装置１内の回路の電源に加え、複数の加速度センサ４に電源を供給しているため扱う電流量が多く、その発熱によって回路の故障が起こらないように、後に詳述するような排熱効率に配慮した筐体となっている。一方、中継処理装置１は、支柱３への設置位置が高所となる場合もあり、作業者による設置やメンテナンスのしやすい、軽量な筐体となっている。さらに、回路への接触による作業者の感電や、上方の装置からのネジの落下による回路のショートを防ぐため、保護カバー１２により保護された筐体となっている。

図３，４は中継処理装置１を示す図であり、図３（ａ）は中継処理装置１の上面図である。図３（ａ）には、本体１１、保護カバー１２、第１間隙１４、取付ネジ１２２ａが示されている。本体１１は背面板１１１と側面板１１２を有し、保護カバー１２は上面カバー板１２１を有する。中継処理装置１の筐体は、本体１１の前面部分に保護カバー１２を取付ネジ１２２ａによってネジ止めしたものである。保護カバー１２の上面カバー板１２１は、上方から中継処理装置１内部に異物が侵入しないように上面を保護している。また、上面カバー板１２１が本体１１の側面板１１２の上方にあることから、保護カバー１２の取り付けや取り外しの際に、保護カバー１２は落下し難い。第１間隙１４は、排熱のために上面カバー板１２１の背辺と背面板１１１との間に設けられた隙間である。第１間隙１４は、上方からネジが落下しても侵入できない幅を有している。本実施例においてはＭ４ネジが侵入できないように第１間隙１４の幅は６ｍｍである。

図３（ｂ）は中継処理装置１の正面図である。図３（ｂ）には、本体１１における背面板１１１の端部、保護カバー１２、取付ネジ１２２ａが示されている。保護カバー１２は前面カバー板１２２の下部の一部に切欠き部１２３を有する。本体１１の背面板１１１にはプリント基板１１４が取り付けられ、プリント基板１１４上の一部である露出素子領域１１６の前面側が切欠き部１２３から露出している。露出素子領域１１６には、コネクタ１１５、操作部１１６ａ、表示部１１６ｂを含む電子部品等が設けられている。

背面板１１１には上下に取付溝１１１ａが設けられ、外箱５の背面へのネジ止めに使用される。これにより、中継処理装置１は図２に示したように外箱５の背面に固定される。保護カバー１２は前面カバー板１２２を取付ネジ１２２ａでネジ止めすることで、本体１１に固定される。前面カバー板１２２は本体１１に設置した内部部品を前面から覆い、異物が回路に接触しないよう保護している。特に図３（ｃ）に示す電源部１１３の前面は、作業者が誤って接触して感電しないように、また、異物の接触によってショートしないように、覆われている。前面カバー板１２２の下部には切欠き部１２３が設けられ、露出素子領域１１６の前面側が露出している。切欠き部１２３の上方及び左右は前面カバー板１２２で覆われているため、作業者が誤って露出素子領域１１６に工具等を接触させにくい構造になっている。

プリント基板１１４の露出素子領域１１６では、コネクタ１１５、表示部１１６ｂ、操作部１１６ａが集中して取り付けられている。このため、本体１１と保護カバー１２からなる筐体は、コネクタ１１５や表示部１１６ｂ、操作部１１６ａのそれぞれに対応して孔を開けるなどの複雑な構造を有さず、低コストが実現する。また表示部１１６ｂ等の設計を変更する場合には、露出素子領域１１６に配置すれば、同じ筐体を使用することにより低コストで新しい中継処理装置１を製造することができる。さらに、既に設置された中継処理装置１をリニューアルする場合には、露出素子領域１１６に新たな表示部１１６ｂ等を設けた設計変更後のプリント基板に入れ替えて、低コストとすることができる。

図３（ｃ）は中継処理装置１の底面図である。図３（ｃ）には、本体１１、保護カバー１２、開口１３、取付ネジ１２２ａが示されている。本体１１は、背面板１１１の側方から側面板１１２が起立したものであり、その内側にプリント基板１１４、電源部１１３等の回路が設けられている。側面板１１２は前面側で幅狭の前面板（図示せず）に連なり、側面板１１２と前面板により断面略Ｌ字状の曲折した構造となっている。そのため強度が保たれ、側面板１１２に撓み等が生じない。前面板は取付ネジ１２２ａ用の孔を有する。プリント基板１１４は背面板１１１に取り付けられ、プリント基板１１４には電源部１１３、コネクタ１１５、表示部１１６ｂ、操作部１１６ａ等が載置されている。

また、保護カバー１２は図３（ｂ）における前面カバー板１２２の下部で延在部が曲折し、下板１２４～１２６を備えている。下板１２４～１２６は側面板１１２の１／５の幅を有しており、その先端と背面板１１１との間に十分な広さの開口１３を有している。開口１３により露出素子領域１１６の底面側が露出している。また開口１３は、保護カバー１２の切欠き部１２３と連続して筐体の開口部を構成し、排熱のための吸気口の役割を有している。

本体１１と保護カバー１２からなる筐体の内部には電子部品が組み込まれており、電子部品は複数のプリント基板１１４に配置されている。筐体内部の電源部１１３は、中継処理装置１内の電子部品に加え外部の加速度センサ４に電源を供給している。また電源部１１３の周囲では保護カバー１２の前面カバー板１２２と上面カバー板１２１が、前面と上面を覆い、接触による感電や破損、ネジ落ち等によるショートを防いでいる。コネクタ１１５には電源入力用、加速度センサ４接続用、ネットワークケーブル接続用、メンテナンスパソコン接続用があり、すべて開口部である切欠き部１２３もしくは開口１３に配置されている。また保護カバー１２には開口１３に接して、前面カバー板１２２の下辺延在部を曲折させた下板１２４～１２６が設けられている。なお、本体１１に保護カバー１２を取り付ける際には、下板１２４、１２６の外側部分が側面板１１２の下辺よりも下方に位置するため、保護カバー１２が上にずれすぎず、ネジ止めが容易になる。

図４（ａ）は中継処理装置１の右側面図である。左側面図は記載していないが、同様の構成となっている。図４（ａ）には、本体１１とその背面板１１１、側面板１１２、スリット１１２ａ、及び保護カバー１２とその上面カバー板１２１、前面カバー板１２２、下板１２４が示されている。また、開口１３、コネクタ１１５、取付ネジ１２２ａが示されている。図４（ｂ）は図４（ａ）の拡大図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の右上点線部を拡大したものであり、上面カバー板１２１等とともに、第１間隙１４、第２間隙１５が示されている。

筐体下部の開口１３と切欠き部１２３が連続することにより形成される開口部より、外箱５内の空気が流入し、上部から排出されて内部の電子部品が冷却される。筐体内部の熱せられた空気は、上面カバー板１２１の背辺と背面板１１１の間に設けられた第１間隙１４から排出され、加えて上面カバー板１２１と側面板１１２の間の第２間隙１５からも空気が排出される。さらに、図４（ａ）に示した本体１１の側面板１１２における上部のスリット１１２ａからも補助的に空気が排出され、高い排熱性を有している。

このように、中継処理装置１は筐体の底面の大部分が空気の流入口である開口部となっている上、筐体の上部の第１間隙１４、第２間隙１５およびスリット１１２ａにより、滞りなく空気が排出される排熱構造となっている。なお、第２間隙１５の幅は５ｍｍである。

図５，６は保護カバー１２を示す図である。図５（ａ）は保護カバー１２の上面図であり、図５（ｂ）は保護カバー１２の前面図、そして図５（ｃ）は保護カバー１２の底面図である。図５（ａ）には上面カバー板１２１が、図５（ｂ）には前面カバー板１２２、取付穴１２２ｂ、切欠き部１２３が、図５（ｃ）には下板１２４～１２６が示されている。

上面カバー板１２１は、中継処理装置１の筐体上面を覆うことで落下物等の筐体内部への侵入を防いでいる。上面カバー板１２１の周囲は、図４（ｂ）に示したように、背辺に接して第１間隙１４が、側辺に接して第２間隙１５が設けられ、排熱のための空気の通り道となっている。上面カバー板１２１の前辺は曲折し前面カバー板１２２に連続している。前面カバー板１２２は、左右の側面板１１２への固定のために開けられた取付穴１２２ｂと、切欠き部１２３を有すのみで、コネクタや表示装置等の嵌め込みや固定のための構造などは持たない単純な平面構造となっている。前面カバー板１２２の下部に設けられた切欠き部１２３は、単純な方形の切欠きである。保護カバー１２の底面には、前面カバー板１２２の右方下部から連続する下板１２４、切欠き部１２３の上辺で前面カバー板１２２に連続する下板１２５、前面カバー板１２２の左方下部から連続する下板１２６が設けられている。前面カバー板１２２の下辺延在部を曲折させて設けられたこれらの下板１２４～１２６は、保護カバー１２の強度を高め、前面カバー板１２２の撓みを防止している。このように、上面カバー板１２１、前面カバー板１２２、下板１２４～１２６からなる保護カバー１２は、単純な構造をしており、平らな金属板を切り出して折り曲げるだけで製作できる。そのため溶接等の必要がなく低コストで製作でき、また、複雑な構造がないため軽量化が容易である。

図６は保護カバー１２の右側面図である。図６には、上面カバー板１２１、前面カバー板１２２、下板１２４、下板１２５、が示されている。保護カバー１２は側面から見ると、垂直な前面カバー板１２２に対して水平な上面カバー板１２１が接続した略Ｌ字構造を有している。また、前面カバー板１２２において、上面カバー板１２１と対向する辺に下板１２４が設けられている。下板１２６は下板１２４の陰に設けられている。図５において説明したように、下板１２４～１２６と上面カバー板１２１があることで前面カバー板１２２は左右方向における撓みが抑制され強度が高まっている。上下方向における撓みは、保護カバー１２を取付ネジ１２２ａにより固定することで抑えられる。

保護カバー１２は、図６のように略Ｌ字構造であることで、保護カバー１２の取り付け、取り外しの際に落下・脱落しにくい。これは、取付ネジ１２２ａが外れた状態でも本体１１の側面板１１２上部に上面カバー板１２１が載置され、保護カバー１２を支えるからである。なお、保護カバー１２を取り付ける場合は上面カバー板１２１を側面板１１２上部に乗せた後、前面カバー板１２２を少し上方にずらして、取付穴１２２ｂにおいて取付ネジ１２２ａによりネジ止めする。これにより筐体の側面上部に第２間隙１５が生じる。

本発明によれば、筐体下部の広い開口部から外部の空気を取り込み、第１間隙１４、第２間隙１５及びスリット１１２ａから空気を排出できるので、装置内部の熱を効率よく排出し、熱による故障の発生を抑制できる。また、保護カバー１２の前面カバー板１２２と上面カバー板１２１が略Ｌ字構造を形成しているため、取付ネジ１２２ａが外れた状態でも上面カバー板１２１が本体１１の側面板１１２の上部に載置され、落下しない。保護カバー１２取り付けの際には、下板１２４、１２６が側面板１１２下部の下方に入り込み、上面カバー板１２１と共に側面板１１２を挟むため、保護カバー１２が取り付け位置から上下方向に大きくずれてしまうことがなく、取り付けしやすい。保護カバー１２は、前面カバー板１２２の上辺を略Ｌ字構造となるよう曲折させた上面カバー板１２１と、下辺を曲折させた下板１２４～１２６により、溶接等の他の構造を設けることなく強度を高めることができる。また、平らな板を曲折させるだけで製造でき、軽量な保護カバー１２を低コストで製造できる。

さらに保護カバー１２の切欠き部１２３により、操作等に必要な部品が集中して配置された露出素子領域１１６が露出するため、作業者は操作部１１６ａや表示部１１６ｂを容易に操作でき、またコネクタ１１５への配線もしやすい。また筐体は、それぞれの操作部１１６ａや表示部１１６ｂやコネクタ１１５に合わせた特別な形状を設ける必要がないため、容易に製造できる。内部回路は、前面カバー板１２２と上面カバー板１２１に覆われ、保護される。特に電源部１１３が前面カバー板１２２に覆われることで、作業者が誤って電源部１１３に接触する危険を避けることができる。筐体上方の第１間隙１４、第２間隙１５及びスリット１１２ａの隙間の幅が一般的なネジの大きさより狭く、誤って他の機器から中継処理装置１にネジが落下した場合でも筐体内部に侵入せず、回路のショートによる故障等の発生を避けることができる。

実施例では、保護カバー１２の取り付け時に、本体１１の側面板１１２と保護カバー１２の下板１２４、１２６の間に間隙を有する。しかし、保護カバー１２を持ち上げて前記間隙がない状態でネジ止めできる位置に取付穴１２２ｂ等を設ければ、ネジ止めし易い。また、実施例ではスリット１１２ａを設けたが、電子部品の発熱特性や第１間隙１４、第２間隙１５の幅によってはスリット１１２ａを設けなくても良い。さらに、第１間隙１４、第２間隙１５のどちらか一方だけを設けて通気性を生じさせても良い。実施例の第１間隙１４の幅は６ｍｍであるが、３～６ｍｍが望ましい。侵入が想定されるネジのサイズにもよるが、３～９ｍｍであればネジの侵入防止効果と排熱効果が期待できる。実施例の第２間隙１５の幅は５ｍｍであるが、ネジ等の異物が誤って筐体内部に入り込まない幅である４～９ｍｍであることが望ましい。しかし、通気性を高めるためそれよりも広くても良く、４～２０ｍｍとしても良い。筐体は上面カバー板１２１、前面カバー板１２２、下板１２４～１２６により、空気中に漂う粉塵が筐体内に侵入することを低減する。さらに、排熱による排出気流が第１間隙１４、第２間隙１５に生じるため、第１間隙１４、第２間隙１５から侵入する埃の抑制効果が得られる。実施例では、下板１２４～１２６は側面板１１２の１／５の幅であるが、強度と通気性の観点から１／１０～１／３の幅であることが望ましく、１／７～１／４の幅であることがさらに望ましい。下板１２４～１２６の幅は同じでも良いが、異なっていても良い。

１中継処理装置、１１本体、１１１背面板、１１１ａ取付溝、１１２側面板、１１２ａスリット、１１３電源部、１１４プリント基板、１１５コネクタ、１１６露出素子領域、１１６ａ操作部、１１６ｂ表示部、１２保護カバー、１２１上面カバー板、１２２前面カバー板、１２２ａ取付ネジ、１２２ｂ取付穴、１２３切欠き部、１２４下板、１２５下板、１２６下板、１３開口、１４第１間隙、１５第２間隙、２表示板、３支柱、４加速度センサ、５外箱、６表示板制御装置、７広域ネットワーク、８データ処理装置、９保全管理センター

Claims

背面板と側面板を有する本体と、上面カバー板と前面カバー板を有する保護カバーを備え、
前記本体に前記保護カバーが取り付けられ、
前記上面カバー板の前記背面板の側における背辺と、前記背面板との間に第１間隙を有し、
下部において、前記本体と前記保護カバーの間に開口を有し、
前記上面カバー板の前記側面板の側における側辺と、前記側面板との間に第２間隙を有し、
前記保護カバーは、下部において、前記前面カバー板の延在部を曲折した下板を有する、
ことを特徴とする電子機器の筐体。
請求項１に記載の電子機器の筐体において、前記前面カバー板の下方の一部に切欠き部を有し、
下方の一部に、露出させるべき電子部品をまとめて配置した露出素子領域を有し、
前記切欠き部と前記開口により連続する開口部が形成され、前記切欠き部により前記露出素子領域の前面側が露出し、前記開口により前記露出素子領域の底面側が露出することを特徴とする電子機器。