(57)【要約】【課題】ＰＬＣにおいて、ファンを用いることなく、ケーシング内の電子部品を冷却でき、小型化と電子部品の冷却との両立を図る。【解決手段】ケーシング２内の上部に、入力機器の状態表示用のＬＥＤ９ａ〜９ｈに電力を供給する電線設１１ａ〜１１ｈを架設する。電線１１ａ〜１１ｈには、ＬＥＤ９ａ〜９ｈに通電するための電流が流れる。すると、電線１１ａ〜１１ｈがジュール熱により発熱し、周りの空気を暖めるため、上昇気流が生ずる。電流が流れる電線は変化するため、上昇気流の流れる経路が変化し、熱溜りＷの熱が上昇気流に乗じて逃げ出す機会が増える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の電子部品を収納したケーシングと、
前記ケーシングの上部位に設けられ、外部からの入力信号および／または外部への出力信号に応じて点滅する複数個の表示用光源と、
前記表示用光源に電力を供給する複数本の電線と、を備え、
前記複数本の電線を、前記電子部品のうち冷却対象の電子部品よりも上方にするように、前記ケーシング内の上部空間に架設したことを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
前記電線は、水平方向に互いに離して配置されていることを特徴とする請求項１記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
前記表示用光源は、前記ケーシング内に、当該ケーシングの一側部の近くに位置して設けられた第１の基板に取り付けられ、前記電子部品は、前記ケーシング内に、当該ケーシングの前記一側部に隣接する他の一側部の近くに位置して設けられた第２の基板に取り付けられ、
前記電線は、前記第１の基板のうち前記第２の基板とは反対側の端部と、前記第２の基板のうち前記第１の基板とは反対側の端部との間に掛け渡されることにより、前記ケーシング内の上部空間に架設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング内の電子部品を自然対流により冷却する構成のプログラマブルロジックコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と称する。）は、電源部、入出力部、制御部などからなるが、その形態としては、それら電源部、入出力部、制御部などを１つのケーシングに収納して構成したもの、或いは、電源部、入出力部、制御部などを別々のケーシングに収納して各部をユニット化したものなど種々ある。
【０００３】
いずれの形態のＰＬＣでも、ケーシング内には多数の電子部品が収納されているが、機能の高度化にともなってケーシング内に収納する電子部品が増加する傾向にある。この収納電子部品の点数の増加はケーシングの大型化を招き、設置面積の増大化を招くため、収納する電子部品の増加とケーシングの小型化との両立が求められている。しかし、ケーシングの小型化を進めるほど、ケーシングの内部の電子部品の配置密度は高くなる。その結果、電子部品どうしが近付き過ぎたり、電子部品からの放熱量に比較してケーシングの周囲面からの放熱量が少なくなったりして電子部品が過熱する恐れがある。
【０００４】
ケーシング内の電子部品を冷却する場合、一般には、電子部品で加熱された空気の対流を利用した冷却方法が採用されてきている。しかしながら、ケーシングの内部の電子部品の位置関係に変化はないため、対流によるケーシング内の空気の流れは一定になる傾向が強く、空気の流れから外れた部分では、電子部品から発生した熱が滞留する熱溜まりが形成されてしまう。このように、空気の自然対流によるものでは、電子部品の冷却を十分に行い得ないおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、冷却ファン方式、つまりモータで駆動するファンを設け、当該ファンによって生成される空気の流れによって電子部品を冷却するようにしている（冷却ファン方式）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５９６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の冷却ファン方式では、モータおよびファンを設置するために所要の空間を必要とする。そのため、冷却ファン方式は、ケーシングの大型化を招来し、小型化の要求に反するものとなる。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、モータ駆動のファンを用いることなく、自然対流によって熱溜りを解消しつつ電子部品の冷却を行うことができ、小型化と電子部品の冷却との両立を図ることができるＰＬＣを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ＰＬＣには、様々な信号が入出力される。表示用光源は、この入出力の信号の有無、状態を報知するためのものである。そして、この様々な入出力の信号は時間の経過に伴って変化する。この表示用光源の通電経路を電線とし、ケーシング内に配置すれば、ケーシング内の空気温度の変化を起こさせ易く、上昇気流の変化を生じさせ易い。本発明はこの表示用光源に着目してなされたものである。
【００１０】
請求項１記載のＰＬＣは、ケーシングの上部位に設けられた複数個の表示用光源に電源を供給する複数本の電線を、冷却対象の電子部品よりも上方にするように、ケーシング内の上部空間に架設したことを特徴とする。
表示用光源は入力機器または出力機器の状態に応じて個別に点滅制御される。表示用光源の点灯時、その表示用光源に電源を供給する電線には電流が流れ、その電流の流れによって発熱する。この電線の発熱に伴って周囲の空気が温められ上昇気流を生ずる。
この場合、ケーシング内の上部の空気は電子部品の周辺の空気に比べて温度が低く、僅かに暖められるだけで上昇気流を発生し易い。そして、電流が流れる電線は、複数の入出力機器の状態に応じて様々に変わるので、上昇気流の発生個所も時々に応じて変化する。
このように、上昇気流の発生する個所が時々に応じて変化するので、各所に熱溜りが生じていても、それらの熱溜りの熱は、所を変えて生ずる上昇気流に乗じて逃げ出るようになり、電子部品の冷却が良好に行われる。
【００１１】
請求項２のＰＬＣでは、電線は水平方向に互いに離して配置されているので、水平方向に広い範囲で上昇気流の変化を発生させることができ、熱溜りの解消効果を高くすることができる。
【００１２】
請求項３のＰＬＣでは、複数の電線の両端がケーシング内の対角となる位置に接続されることとなるので、複数の電線をケーシング内の水平方向の広い範囲に架設し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、（ａ）はＰＬＣの入出力部の概略的な横断平面図、（ｂ）は同縦断側面図
【図２】図１とは上昇気流が異なる所で生じた場合を示すもので、（ａ）は図１（ａ）相当図、（ｂ）は図１（ｂ）相当図
【図３】ＰＬＣの入出力部を概略的に示す斜視図
【図４】ＬＥＤを点滅制御するための回路図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態のＰＬＣは電源部、入出力部、制御部などを別々のケーシングに収納して各部をユニット化した形態のものである。図３はそれらユニット化された各部のうち、入出力部１の外観を概略的に示している。
【００１５】
図３に示されているように、入出力部１のケーシング２は、縦長の四角箱状に形成されている。このケーシング２の一側部、例えば前面部を構成する一側部（以下、前面部２ａという。）には、上部に位置して複数の表示窓３が形成されていると共に、中央から下部にかけて複数の端子４ａを備えた端子台４が設けられている。この端子台４の端子４ａには、電源線や押釦スイッチ、セレクトスイッチ、各種のセンサ、リミットスイッチといった入力機器に接続するための電線、電磁ソレノイド、モータといった出力機器に接続するための電線などが取り付けられる。
【００１６】
図１に示すように、ケーシング２の底面部を構成する一側部（底面部２ｂ）には、当該ケーシング２内に外気を取り込むための多数の小孔５ａからなる空気入口５が設けられていると共に、上面部を構成する一側部（上面部２ｃ）には、ケーシング２内の空気を外部に放出するための複数の長孔６ａからなる空気出口６が設けられている。
【００１７】
ケーシング２内には、当該ケーシング２の前面部２ａの近傍に位置して第１の基板７が縦型にして配設されていると共に、前面部２ａに隣接する他の一側部、例えば左側の一側部（左側面部２ｄ）の近傍に位置して第２の基板８が同じく縦型にして配設されている。これら第１の基板７および第２の基板８は、プリント配線基板からなり、それぞれ所要のプリント配線が施されている。
【００１８】
そのうち、第１の基板７には、ケーシング２の前面部２ａの各表示窓３に対向する位置に表示用光源としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する。）９ａ〜９ｈが設けられている。これらＬＥＤ９ａ〜９ｈは、動作表示灯として機能し、電源のオンオフ、入力機器からの入力信号状態、出力機器への出力信号状態などを表示する。
【００１９】
また、第２の基板８には、多数の電子部品１０が設けられている。これら電子部品１０のうちには、電源のオンオフを検出する電子部品および入力機器からの入力信号状態を検出してＰＬＣの制御部（図示せず）へ検出信号を出力する電子部品（以上の電子部品を入力信号検出用電子部品と称する。）、ＰＬＣの制御部からの信号に応じて出力機器へ駆動信号を出力する駆動用の電子部品、この駆動用の電子部品の出力状態を検出して検出信号を出力する電子部品（この電子部品を出力信号検出用電子部品と称する。）、上記入力信号検出用電子部品および出力信号検出用電子部品の検出信号に応じてＬＥＤ９ａ〜９ｈに電源を供給する表示制御用電子部品、といった種々の電子部品が存在する。そのうち、出力機器へ駆動信号を出力する電子部品は大形で、比較的大きな電流が流れるので、発熱量が多く、冷却する必要があるが、この電子部品を冷却対象電子部品と称し、符号１０に添え字ａを付して示す。
【００２０】
図４は、以下の説明を理解し易くするための回路図であり、この図４において、上述の入力信号検出用電子部品を符号１０ｂ、出力信号検出用電子部品を符号１０ｃ、表示制御用電子部品を符号１０ｄでそれぞれ示した。
【００２１】
入力信号検出用電子部品１０ｂおよび出力信号検出用電子部品１０ｃは、入力機器および駆動用の電子部品からの信号状態に応じて、例えば電圧レベルでローの検出信号（ローレベル信号）を出力したり、ハイの検出信号（ハイレベル信号）を出力したりする。そして、表示制御用電子部品１０ｄは、入力信号検出用電子部品１０ｂおよび出力信号検出用電子部品１０ｃがハイレベル信号を出力しているとき、ＬＥＤ９ａ〜９ｈを点灯させるために当該ＬＥＤ９ａ〜９ｈに電源１２（電力）を供給し（オン動作）、入力信号検出用電子部品１０ｂおよび出力信号検出用電子部品１０ｃがローレベル信号を出力しているとき、ＬＥＤ９ａ〜９ｈを消灯させるために当該ＬＥＤ９ａ〜９ｈへの電源１２の供給を断つ（オフ動作）ように制御する。
【００２２】
ＬＥＤ９ａ〜９ｈを実装した第１の基板７には、各ＬＥＤ９ａ〜９ｈにプリント配線７ａを介して接続されたスルーホールからなるランド１３が形成されている。このＬＥＤ９ａ〜９ｈに接続されたランド１３は、第１の基板７のうち、第２の基板８が配置された側（左側）とは反対側の端部、即ち右端部の上部に、例えば上下方向に並ぶように４個ずつ合計２列にして形成されている。
【００２３】
また、電子部品１０を実装した第２の基板８には、表示制御用電子部品１０ｄにプリント配線８ａを介して接続されたスルーホールからなるランド１４が形成されている。この表示制御用電子部品１０ｄに接続されたランド１４は、第２の基板８のうち、第１の基板７が配置された側（前側）とは反対側の端部、即ち後端部の上部に、例えば上下方向に並ぶように１列にして形成されている。
【００２４】
第１の基板７に形成された上記複数のランド１３と第２の基板８に形成された上記複数のランド１４とは、それぞれ電線１１ａ〜１１ｈによって接続されている。従って、各ＬＥＤ９ａ〜９ｈは電線１１ａ〜１１ｈを介して表示制御用電子部品１０ｄに接続され、当該表示制御用電子部品１０ｄによって通断電（点滅）制御される。
【００２５】
上記のように第１の基板７と第２の基板８とに接続された電線１１ａ〜１１ｈは、図１のように、ケーシング２の上部空間内に、冷却対象用電子部品１０ａよりも上方に位置するようにして、第１の基板７の右端部と第２の基板８の後端部との間に対角状に架設されている。そして、対角状に架設されていることから、電線１１ａ〜１１ｈは、例えば円弧状に曲げるなどして、左右（水平）方向に離すことにより、ケーシング２内の左右方向全体に分散して架設された状態になっている。なお、電線１１ａ〜１１ｈとしては、例えば単線のビニル被覆電線が用いられている。単線は撚り線に比べて剛性が高いので、電線１１ａ〜１１ｈが垂れ下がらず、ケーシング２内の上部に当初の形態のまま止まる。
【００２６】
図１では、電線１１ａ〜１１ｈはケーシング２の大きさに比べて実際よりも相当太く描いており、また、第１の基板７および第２の基板８に形成された複数のランド１３および１４はケーシング２の大きさに比べて実際よりも離して描いている。このため、電線１１ａ〜１１ｈは、ケーシング２内の上部の比較的大きな空間を占めて架設されているように見える。しかし、実際には、電線１１ａ〜１１ｈは細く、それほど大きな空間を占めるものではないので、ケーシング２内の上端部分（上面部２ｃの近く）の僅かな空間を占めているにすぎない。
【００２７】
ＬＥＤ９ａ〜９ｈの点灯時には、電線１１ａ〜１１ｈに電流が流れる。そして、電線１１ａ〜１１ｈは、電流が流れることに伴いジュール熱を発生し、周りの空気を暖める。特に、ケーシング２内の上部は、上面部２ｃからの放熱もあることから、冷却対象電子部品１０ａの直ぐ近くに比べて空気温度が低いので、電線１１ａ〜１１ｈの僅かな発熱によってでも暖められ易く、上昇気流が生じ易い。
【００２８】
電線１１ａ〜１１ｈによって暖められて上昇する空気は、空気出口６から外部に流れ出る。このように電線１１ａ〜１１ｈの周りの空気が暖められて空気出口６から流出するという気流が生ずると、空気入口５から外気がケーシング２内に流入するようになる。すると、ケーシング２内には、空気入口５から流入して当該電流が流れている電線の周りを通って空気入口６から外部に流れ出るという上昇気流が発生することとなる。
【００２９】
次に上記構成の作用を説明する。ＰＬＣの動作時、電子部品１０は通電され、外部の入力機器やＰＬＣの制御部からの各種の信号を処理したり、それらの信号に応じてＬＥＤ９ａ〜９ｈを点滅制御したりする。電子部品１０は通電により発熱し、周囲の空気を暖める（電子部品１０自身は放熱して冷却）。暖められた空気は上昇し、空気出口６から外部へと放出される。この空気の放出により、ケーシング２内には空気入口５から外気が導入される。これにより、ケーシング２内には電子部品１０から発せられる熱によって空気入口５から電子部品１０を経て空気出口６へ至る空気の流れ（上昇気流）が生成される。
【００３０】
ケーシング２内における電子部品１０の位置は不変であるから、この電子部品１０から発せられる熱により生成される上昇気流は、ほぼ一定の経路を辿る。このため、電子部品１０から発せられる熱は上昇気流に乗じて空気出口６から外部に放出されるものの、一部の熱、例えば、特に上下に並ぶ大形の冷却対象電子部品１０ａの間では、熱が一定の経路を辿る上昇気流に乗り難く（熱が残る）、そこに熱溜りＷを生ずる。
【００３１】
一方、ＬＥＤ９ａ〜９ｈは、各入力機器からの信号や各出力機器への出力信号の状態によって点灯したり消灯したりする。ＬＥＤ９ａ〜９ｈが点灯すると、前述の通り、電線１１ａ〜１１ｈの周りを通る上昇気流が発生する。そして、電線１１ａ〜１１ｈの周りを通る上昇気流が発生すると、電子部品１０の発熱によって生ずる上昇気流の経路に影響を及ぼす。すると、ケーシング２内を流れる上昇気流の経路が変化する。
【００３２】
ここで、ＬＥＤ９ａ〜９ｈは一定の規則性をもって点滅するのではなく、ランダムに点滅するので、電線１１ａ〜１１ｈのなかで電流が流れる電線の組み合わせはランダムに変化する。このため、電線の発熱によって生ずる上昇気流の経路もランダムに変化し、全体的にみた場合のケーシング２内の上昇気流の経路も時間の経過と共にランダムに変化する。
【００３３】
例えば、図１（ｂ）は、左右方向に並ぶ電線１１ａ〜１１ｈのうち、右側３本の電線１１ｅ〜１１ｈに電流が流れているとした場合の上昇気流を示し、図２（ｂ）は、左右方向に並ぶ電線１１ａ〜１１ｈのうち、左側の電線１１ａ〜１１ｄに電流が流れているとした場合の上昇気流を示す。図１（ｂ）の場合には、上昇気流はケーシング２内の右側後部を上昇する気流（矢印Ａで示す。）が強く、図２（ｂ）の場合には、上昇気流はケーシング２内の前側を上昇する気流（矢印Ｂで示す。）が強くなる。なお、図１および図２において、電流が流れる電線にはハッチングを付して示した。
【００３４】
このように電流が流れる電線によって上昇気流が変化するため、ある場合の上昇気流に乗り切れなかった熱溜りＷの熱は、別の場合の上昇気流に乗じて外部に排出されるようになる。従って、熱溜りＷにいつまでも熱が残り、電子部品１０が異常に温度上昇するといった不具合の発生を防止することができる。なお、熱溜りＷの熱が上昇気流に乗って流れる経路を図１（ｂ）および図２（ｂ）に矢印Ｃおよび矢印Ｄで示す。
【００３５】
以上のように本実施形態によれば、ケーシング２内を流れる上昇気流の経路を変化させて熱溜りＷに溜まった熱を排出させることができる。このため、熱がいつまでも熱溜りＷから排除されずに留まるといった不具合を解消することができる。
しかも、熱溜りＷの解消を、ケーシング２内にＬＥＤ９ａ〜９ｈに電力を供給する電線１１ａ〜１１ｈを架設することだけで達成できるので、冷却ファン方式とは異なり、電線１１ａ〜１１ｈの架設に要する空間を小さくでき、ケーシング２の大型化を招く恐れがない。
また、電線１１ａ〜１１ｈを冷却対象電子部品１０ａよりも上方に配置しているので、電線１１ａ〜１１ｈで暖められた空気が冷却対象電子部品１０ａに当ることがなく冷却効果に優れる。
【００３６】
また、電線１１ａ〜１１ｈを互いに水平方向に離して配置しているので、どの電線も全周が空気に触れている状態にある。このため、電線１１ａ〜１１ｈに電流が流れた場合の発熱による温度変化を周りの空気に伝え易く、通断電による温度変化が周囲の空気に顕著に現れ易くなる。従って、上昇気流の変化をより起し易く且つ複雑にすることができ、結果として、熱溜りＷを解消させ易くなる。
電線１１ａ〜１１ｈを互いに水平方向に離すことで、ケーシング２内の水平方向全体に配設でき、これにより、水平方向の広い範囲で上昇気流を発生させることができ、且つ上昇気流の流れる経路の変化の影響をケーシング２内に広く及ぼすことができる。
【００３７】
更に、電線１１ａ〜１１ｈの両端がケーシング２の対角に位置するので、電線１１ａ〜１１ｈを水平方向の全体に分散して架設し易く、架設作業を短時間で済ますことができる。
【００３８】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、次のような変形或いは拡張が可能である。
本発明を電源部や制御部など、他のユニットに適用しても良い。
ＰＬＣとしては、電源部、入出力部、制御部などを一つのケーシングに収納した形態のものであっても良い。
空気入口５は底面部２ｂ以外の個所に設けても良いが、冷却対象の電子部品よりも下側が好ましい。空気出口６は上面部２ｃ以外の個所に設けても良いが、冷却対象の電子部品よりも上側が好ましい。
第２の基板８は、前面部２ａの右側に隣接する右側面部２ｅ（他の一側部）の近傍に配設しても良いし、左右の両側面部２ａ，２ｅの近くに２枚配置しても良い。
電線１１ａ〜１１ｈの一端部は、第１の基板７の上端部に横一列に、或いは複数列にして接続しても良い。
【００３９】
電線１１ａ〜１１ｈの他端部は、第２の基板８の後端部に縦に複数列にして接続しても良い。第２の基板８が左右に２枚ある場合には、電線１１ａ〜１１ｈの他端部は、第２の基板８の一枚にだけ、或いは２枚に接続しても良い。
電線１１ａ〜１１ｈの両端部は、特に列にして接続しなくても良い。
電線は何本であっても良い。
電線１１ａ〜１１ｈは全部を１つに束ねても良いし、複数本ずつ複数組に束ねるようにしても良い。この場合、仮に電線１１ａ〜１１ｈの全部が１つに束ねられていたとしても、電流が流れる電線によって、束ねられた電線１１ａ〜１１ｈ群の周囲の空気のうち、暖められる部分が変化するので、上昇気流を変化させることができる。
電線１１ａ〜１１ｈをバラバラの状態でケーシング２内に配置する場合には、ケーシング２の水平方向全体に分布するように配置すれば良く、熱溜りができ易い個所を上昇気流が通過し易いように電線を配置することが好ましい。熱溜りができ易い個所は実験によって求めることができる。
【００４０】
表示用光源は豆電球であっても良い。
空気入口５は底面部２ｂに限られず、左側面部および／または右側面部の下部位に設けても良い。
空気出口６は上面部２ｃに限られず、左側面部および／または右側面部の下部位に設けても良い。
本発明は入出力部に限られず、制御部や電源部などの他のユニットに適用しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
図面中、２はケーシング、５は空気入口、６は空気出口、７は第１の基板、８は第２の基板、９はＬＥＤ(表示用光源)、１０は電子部品，１１ａ〜１１ｈは電線を示す。
【図１】
2014182570.tif 000003
【図２】
2014182570.tif 000004
【図３】
2014182570.tif 000005
【図４】
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