(57)【要約】【課題】装置の構想設計段階における熱解析を簡易な構成で行うことができると共に、計算時間を短縮することができる熱解析システム、熱解析方法、熱解析プログラム、及び記録媒体を提供する。【解決手段】分割部４２は、入力部４０から入力された装置の筐体や発熱体の形状や配置に関するデータから筐体を複数の要素に等分割する。要素発熱量演算部４４は、入力部４０から入力された発熱体の発熱量に基づいて等分割された要素の発熱量を各々算出する。重心演算部５２は、各要素の要素発熱量及び各要素の筐体の中心からの距離に基づいて筐体内の発熱の重心を求める。放熱量演算部５４は、各要素の要素発熱量及び各要素の筐体の各面からの距離に基づいて筐体内の各面の放熱量を求める。【選択図】　　　　図３
2004013464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析システムであって、
前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力するための入力手段と、
前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割する分割手段と、
前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出する要素発熱量算出手段と、
前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求める重心演算手段と、
前記重心を出力する出力手段と、
を備えた熱解析システム。
【請求項２】
前記要素の各々について前記筐体の各面に対する位置を求め、該求めた各要素の前記各面に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記筐体の各面の放熱量を求める放熱量演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の熱解析システム。
【請求項３】
前記発熱体の発熱量と前記筐体の表面積とに基づいて前記装置の内部温度上昇値を求める内部温度演算手段と、
前記内部温度上昇値が予め定めた所定上限値以上の場合に警告する警告手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱解析システム。
【請求項４】
密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析方法であって、
前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力させ、
前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割し、
前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出し、
前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求め、
前記重心を出力する
ことを特徴とする熱解析方法。
【請求項５】
密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析プログラムであって、
前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力させるステップと、
前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割するステップと、
前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出するステップと、
前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求めるステップと、
前記重心を出力するステップと、
を含むことを特徴とする熱解析プログラム。
【請求項６】
密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力させるステップと、
前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割するステップと、
前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出するステップと、
前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求めるステップと、
前記重心を出力するステップと、
を含む熱解析プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱解析システム、熱解析方法、熱解析プログラム及び記録媒体に係り、より詳しくは、冷却ファン等のように強制的に空気の流れを発生させない自然空冷型の、電子機器等が収容された密閉筐体内の熱解析を行う熱解析システム、熱解析方法、熱解析プログラム、及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば発熱体を有する電子機器等が密閉筐体内に収容された自然空冷型密閉筐体装置の熱設計を行う場合、過去に設計した装置の熱解析に関する実験データ等を用いて装置内の温度分布等を予測したり、一般的な熱解析ソフトウェアを用いてシミュレーションを行うことにより装置の熱解析を行い、装置構成を設計していた。
【０００３】
一般的な熱解析システムにおける処理の流れを図９に示す。図９に示すように、まずステップ２００において、解析モデル作成処理を行う。この解析モデル作成処理では、密閉筐体や密閉筐体内に配置される部品やモジュール等の解析対象領域の寸法や材質等の物性値、発熱量等の特性値を入力させる。そして、これらの入力値から解析モデルを作成する。
【０００４】
ステップ２０２では、境界条件設定処理を行う。この境界条件設定処理では、熱伝達係数等の境界条件や解法等の解析条件を入力させる。そして、これらの入力値から解析対象領域の境界条件を設定する。
【０００５】
ステップ２０４では、格子生成処理を行う。この格子生成処理では、熱解析に関する演算のための解析モデルである格子（メッシュ）をモデル形状から自動生成したり、ユーザ入力による入力値から生成したりする。
【０００６】
ステップ２０６では、熱解析計算処理を行う。この熱解析計算処理では、温度や流速、圧力等の計算を行う。これらの計算は、有限要素法等の解法を用いて、繰り返し演算により数値演算を行うが、一般に、自然空冷型密閉筐体装置では、発熱体表面からの放出熱による浮力が流速に影響を与えることから、浮力を考慮した繰り返し演算（連成演算）が必要となる。
【０００７】
そして、ステップ２０８で、解析結果、すなわち温度分布、流速分布、圧力分布等を表示装置等に出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、過去の経験に基づいて熱解析を行って装置構成を設計する場合、新規な装置の場合には過去の経験を有効に活用することができず、最適な熱設計を行うことが困難である、という問題があった。
【０００９】
また、熱解析ソフトウェアを用いて熱解析を行って装置構成を設計する場合、モデル化における問題と熱解析計算における問題があった。すなわち、モデル化においては、装置の構想設計段階においては、形状や物性値等が不確定な要素が多いため、解析モデルの作成が困難であり、また、設計者の経験や憶測により解析結果が大きく異なってしまう、という問題があった。
【００１０】
また、熱解析計算においては、自然空冷型密閉筐体装置における連成計算による計算回数が増大し、また、自然空冷型密閉筐体装置における圧力計算の基準点、すなわち装置の中と外との圧力差を規定する点がないことにより、収束性が悪化し、計算時間が増大する、という問題があった。
【００１１】
近年、半導体部品の急激な高密度・高速化が進んできており、より一層電子機器の熱対策の重要性が増してきている。特に、密閉型の筐体内に各種部品が配置されると共に、冷却ファン等の冷却部材を備えない自然空冷型の電子機器の場合には、放熱性を良好にするために発熱体となる部品の配置が重要となる。
【００１２】
このため、装置の構想設計段階から熱対策を考慮する必要があるが、構想設計段階では、搭載される部品の形状や物性値等が不確定な要素が多いため、上記従来技術を構想設計段階の熱解析に適用するのが困難である、という問題があった。
【００１３】
本発明は、上記事実に鑑みて成されたものであり、装置の構想設計段階における熱解析を簡易な構成で行うことができると共に、計算時間を短縮することができる熱解析システム、熱解析方法、熱解析プログラム、及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析システムであって、前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力するための入力手段と、前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割する分割手段と、前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出する要素発熱量算出手段と、前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求める重心演算手段と、前記重心を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析システムに適用される。すなわち、冷却ファンなどの冷却部材を備えておらず、基本的に筐体の内部と外部との間で空気の交換がない装置の熱解析を行うものである。
【００１６】
入力手段は、筐体と発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、発熱体の発熱量とを入力するためのものである。なお、この設計データ及び発熱量は、設計者の操作により入力するようにしてもよいし、これらのデータを予め記憶手段に記憶させておき、この記憶手段から読み出してもよい。
【００１７】
また、発熱体は、個々の部品だけでなく、これらの部品を搭載したモジュールも含む。すなわち、発熱体の発熱量は、個々の部品の発熱量が不明な場合は、モジュール全体の発熱量を入力することが可能である。
【００１８】
分割手段は、発熱体が配置された状態の筐体を、発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割する。すなわち、発熱体の外形に関係なく、発熱体が複数の要素に跨るように、筐体を略同一形状の要素に分割する。
【００１９】
要素発熱量算出手段は、要素の要素発熱量を発熱体の発熱量に基づいて各々算出する。例えば、この要素発熱量は、発熱体の発熱量に、要素内の発熱体が占める割合を乗じることによって求めることができる。
【００２０】
重心演算手段は、要素の各々について筐体の中心に対する位置を求める。そして、求めた各要素の中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、装置の発熱の重心を求める。この重心は、装置の放熱バランスを表すものであり、重心が筐体の中心に近いほど熱が偏らず、放熱バランスが良好であるということができる。
【００２１】
このように、筐体内の発熱体の外形に関係なく筐体を等分割して各要素の要素発熱量等を求めて発熱の重心を求めるため、計算時間を大幅に短縮することができる。また、個々の部品の発熱量が不明な場合は、これらの部品を搭載したモジュール全体の発熱量を用いることができるため、装置の構想設計段階のような場合におおよその放熱性を容易に知ることが可能となる。
【００２２】
出力手段は、重心を出力する。この出力は、例えば表示したり、印刷したり、外部記憶媒体に記憶したりすることによって行われる。
【００２３】
これにより、設計者は、容易に重心の位置を把握することができ、装置の放熱バランスの設計がしやすくなる。
【００２４】
また、請求項２に記載したように、前記要素の各々について前記筐体の各面に対する位置を求め、該求めた各要素の前記各面に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記筐体の各面の放熱量を求める放熱量演算手段をさらに備えた構成としてもよい。
【００２５】
放熱量演算手段は、各要素の各面に対する位置と要素発熱量とによって筐体の各面の放熱量を求める。この各面の放熱量は、放熱バランスを表すものであり、それぞれの放熱量が略一致すれば、熱が偏らず放熱性が良好であると言える。このように、各面の放熱量を求めることにより、精度よく放熱バランスを求めることができる。
【００２６】
また、請求項３に記載したように、前記発熱体の発熱量と前記筐体の表面積とに基づいて前記装置の内部温度上昇値を求める内部温度演算手段と、前記内部温度上昇値が予め定めた所定上限値以上の場合に警告する警告手段と、をさらに備えた構成としてもよい。
【００２７】
内部温度演算手段は、発熱体の発熱量と筐体の表面積とに基づいて、筐体内の発熱分布が均一であると仮定した場合の筐体内の内部温度上昇値を例えば所定式の繰り返し計算によって求める。そして、警告手段は、内部温度上昇値が予め定めた所定上限値以上の場合に警告し、例えば、上記の要素分割などの処理を行わないようにする。この所定上限値は、この値以上の場合には装置内部の温度が高すぎ、冷却方式や仕様の見直しが必要になると判断できる値に設定される。
【００２８】
このように、筐体内の内部温度上昇値が内部温度上昇値が所定上限値以上の場合に警告されるため、設計者は、仕様の見直しが必要であることを容易に把握することができる。
【００２９】
請求項４記載の発明は、密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析方法であって、前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力させ、前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割し、前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出し、前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求め、前記重心を出力することを特徴とするので、請求項１と同様に、計算時間を大幅に短縮することができると共に、装置の構想設計段階のような場合におおよその放熱性を容易に知ることが可能となる。
【００３０】
請求項５記載の発明は、密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析プログラムであって、前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力させるステップと、前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割するステップと、前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出するステップと、前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求めるステップと、前記重心を出力するステップと、を含むことを特徴としているので、このプログラムをコンピュータによって実行することにより、請求項１と同様に、計算時間を大幅に短縮することができると共に、装置の構想設計段階のような場合におおよその放熱性を容易に知ることが可能となる。
【００３１】
請求項６記載の発明は、密閉された筐体内に発熱体を有する自然空冷型の装置の熱解析を行う熱解析プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記筐体と前記発熱体との各々の形状及び配置に関する設計データと、前記発熱体の発熱量とを入力させるステップと、前記発熱体が配置された状態の筐体を、前記発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように複数の要素に等分割するステップと、前記要素の要素発熱量を前記発熱体の発熱量に基づいて各々算出するステップと、前記要素の各々について前記筐体の中心に対する位置を求め、該求めた各要素の前記中心に対する位置及び要素発熱量に基づいて、前記装置の発熱の重心を求めるステップと、前記重心を出力するステップと、を含む熱解析プログラムを記録したことを特徴としているので、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み取らせて実行することにより、請求項１と同様に、計算時間を大幅に短縮することができると共に、装置の構想設計段階のような場合におおよその放熱性を容易に知ることが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る熱解析システムについて説明する。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態に係る電子機器の熱解析システム３０は、汎用のパーソナル・コンピュータ（以下、ＰＣと称す。）で構成されており、本装置全体の動作を制御する制御部１０、ユーザからの各種情報等の入力に使用するキーボード１２及びマウス１４、文字情報や画像情報等の各種情報を表示するディスプレイ１６を含んで構成されている。
【００３４】
図２には、制御部１０の構成を示した。図２に示すように、制御部１０は、熱解析を行う装置の設計データ（例えばＣＡＤデータ）等が記憶されるハードディスク２０、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２２、各種プログラムやパラメータ等が記憶されたＲＯＭ２４、ＣＰＵ２２による各種プログラムの実行時におけるワークエリア等として用いられるＲＡＭ２６、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２８を含んで構成されており、それぞれバス３０を介して接続されている。
【００３５】
本実施の形態では、ＲＯＭ２４には、後述する熱解析プログラムが記憶されている。また、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２８には、キーボード１２、マウス１４及びディスプレイ１６が接続されている。
【００３６】
図３には、熱解析システム３０を機能的に表した機能ブロック図を示した。図３に示すように、熱解析システム３０は、入力部４０、制御部１０、及び出力部５０で構成される。
【００３７】
制御部１０は、分割部４２、要素発熱量算出部４４、内部温度演算部４６、演算部４８を含んで構成されている。演算部４８は、重心演算部５２及び放熱量演算部５４を含んで構成されている。
【００３８】
なお、入力部４０は本発明の入力手段に相当し、分割部４２は本発明の分割手段に相当し、要素発熱量算出部４４は本発明の要素発熱量算出手段に相当し、内部温度演算部４６は本発明の内部温度演算手段に相当し、演算部４８は本発明の演算手段に相当し、出力部５０は本発明の出力手段に相当し、重心演算部５２は本発明の重心演算手段に相当し、放熱量演算部５４は本発明の放熱量演算手段に相当する。
【００３９】
また、入力部４０の機能はキーボード１２やマウス１４によって実現され、分割部４２、要素発熱量算出部４４、内部温度演算部４６、演算部４８の機能はＣＰＵ２２によって実現され、出力部５０の機能はディスプレイ１６によって実現される。
【００４０】
次に、本実施の形態の作用として、制御部１０において実行される制御ルーチンについて、図４に示フローチャートを参照して説明する。
【００４１】
なお、以下では、例えば構想設計段階において、図５に示すような電子機器６０について熱解析を行う場合について説明する。
【００４２】
図５に示す電子機器６０は、例えばＩＣやコンデンサ、抵抗等の発熱体となる部品が搭載されたプリント基板６２、電源部６４等の発熱する部品やユニットを含んで構成されており、密閉型の筐体６６に収容されている。また、この電子機器６０は、冷却ファンなどの筐体内部を冷却するための冷却部材を備えておらず、各部品やユニットは密閉型の筐体６６に収容されている。このため、電子機器６０は筐体内部とその外部との間で空気の流れがない自然空冷型の装置となっている。
【００４３】
まず、ステップ１００において、設計データの入力処理を行う。具体的には、最初に電子機器６０を構成する各部品等の外形寸法（座標データ）や、これらの熱に関する特性値、例えば発熱量等の設計データを入力するための入力画面をディスプレイ１６に表示させる。
【００４４】
設計者は、この入力画面に従って、電子機器６０を構成するプリント基板６２や電源部６４、筐体６６等の各部の外形寸法及びその部品が発熱体である場合にはその発熱量をキーボード１２やマウス１４により入力する。この入力は、例えばＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）によって入力することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、入力された各部品の外形寸法から定まる座標データは、図６に示すように、筐体６６の中心位置Ｏを原点とした３次元座標で表される。
【００４６】
入力された外形寸法や発熱量等の設計データは、ＲＡＭ２６に記憶される。また、入力された外形寸法のデータに基づいて、その部品の形状をディスプレイ１６に表示させる。
【００４７】
ここで、例えばプリント基板６２には、通常はＩＣや抵抗、コンデンサ等の発熱体となり得る部品が搭載されるため、各部品毎に外形寸法や発熱量のデータを入力することが好ましいが、装置の構想設計段階では、具体的な部品の配置や発熱量が未決定で不明な場合もある。このような場合には、プリント基板６２全体を含む領域の外形寸法のみを入力するようにし、発熱量についても、プリント基板６２全体で想定される発熱量を入力するようにしてもよい。すなわち、発熱するおおよその領域を指定すると共に、その領域で想定される発熱量を指定するだけでもよい。
【００４８】
そして、設計者は、入力が終了した場合には、入力終了を指示する操作を行う。
【００４９】
ステップ１０２では、入力が終了したか否か、すなわち、入力終了を指示する操作がなされたか否かを判断する。入力終了の指示がなされていない場合には、ステップ１０２の判断が否定され、ステップ１００へ戻り、上記の入力処理が行われる。一方、入力終了の指示がなされた場合には、ステップ１０２の判断が肯定され、ステップ１０４へ移行する。
【００５０】
ステップ１０４では、入力された設計データに基づいて、発熱体として入力された部品の各々について、発熱密度、すなわち単位体積当たりの発熱量を算出する。具体的には、図５に示すような電子機器６０の場合、発熱体となり得るのはプリント基板６２及び電源部６４であるから、これらの各々について、入力された外形寸法のデータから体積を求め、求めた体積で発熱量を除算することにより、発熱密度を算出する。算出した発熱密度はＲＡＭ２６に記憶される。
【００５１】
次に、ステップ１０６において、入力された設計データに基づいて内部温度計算処理が行われる。この処理は、内部温度演算部４６において実行される。これは、筐体６６内部の発熱分布が均一であると仮定した場合に、どの程度内部の温度が上昇するかを表す内部温度上昇値を求める処理である。この内部温度上昇値ΔＴｎ（ｎ＝１，２，３，…）は、次式で示される。
【００５２】
【数１】
2004013464.tif 000003
【００５３】
ここで、Ｗは発熱体全ての発熱量の総和である総発熱量、Ｓｂｏｔｔｏｍは筐体６６の底面積、Ｓｓｉｄｅは筐体６６の全ての側面の面積の総和、σはステファン・ボルツマン定数、εは熱の放射率、Ｔ０は筐体６６内の環境温度（初期温度）である。
【００５４】
Ｗは入力された発熱体の発熱量から求めることができ、Ｓｂｏｔｔｏｍ、Ｓｓｉｄｅは筐体６６の外形寸法のデータから求めることができる。
【００５５】
上記（１）式の演算は、ΔＴｎとΔＴｎ−１が予め定めた閾値以下になるまで、すなわちΔＴｎが収束するまで、ｎを増加させながら繰り返し行われる。
【００５６】
なお、内部温度上昇値を求める演算式は、上記（１）式に限らず、他の演算式により内部温度上昇値を求めてもよい。
【００５７】
ステップ１０８では、求めた内部温度上昇値ΔＴｎが予め定めた所定上限値未満であるか否かが判断される。この所定上限値は、例えば内部温度上昇値ΔＴｎがこれ以上の値の場合には、この値以上の場合には発熱体の発熱量が多すぎるため装置の放熱性が悪く、装置内部の温度が高くなりすぎ、冷却方式や仕様の見直しが必要になると判断できる値に設定される。
【００５８】
このように、筐体内の内部温度上昇値が内部温度上昇値が所定上限値以上の場合に警告されるため、設計者は、仕様の見直しが必要であることを容易に把握することができる。
【００５９】
そして、内部温度上昇値ΔＴｎが予め定めた所定上限値以上の場合は、ステップ１０９へ移行する。
【００６０】
ステップ１０９では、警告処理を行う。具体的には、例えば入力された設計データに基づく解析モデルでは、発熱量が多く放熱性が悪いため、再度設計データを再入力すべきことを表すメッセージをディスプレイ１６に表示させる。そして、ステップ１００へ戻り、上記と同様に設計データの入力処理を行う。これにより、設計者は、設計データの再入力を行うこととなる。
【００６１】
一方、内部温度上昇値ΔＴｎが予め定めた所定上限値未満の場合は、ステップ１１０へ移行する。
【００６２】
ステップ１１０では、要素分割条件設定処理を行う。具体的には、後述する要素発熱量等の計算を行うために、図７に示すように、筐体６６を複数の要素（メッシュ）６８に分割するときの分割条件を設定する。
【００６３】
本実施の形態では、図７に示すように、筐体６６の形状が直方体形状の場合には、要素６８はそれぞれ同一形状の直方体又は立方体となるように分割する。すなわち、各軸方向に等間隔で分割する。従って、分割条件としては、例えば要素数又は各要素の各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の要素幅を設定すればよい。また、この設定は、発熱体の少なくとも一部が隣り合う要素に含まれるように、すなわち発熱体の外形に関係なく、発熱体が隣り合う要素を跨るように設定する。
【００６４】
要素数又は要素幅は、発熱体の大きさに応じて自動的に設定してもよいが、設計者に入力させ、該入力された値を用いてもよい。この場合、分割条件を入力するための入力画面をディスプレイ１６に表示させ、設計者に入力させればよい。
【００６５】
ステップ１１２では、設定された分割条件に従って筐体６６を分割する。すなわち、筐体６６を設定された要素数Ｎで等間隔に分割する。要素数Ｎは、例えば数百〜数千個に設定される。従来では、筐体内部の部品の外形に応じて分割するため、数千〜数十万個に分割する必要があったが、本実施の形態では、等間隔で分割するため、分割数が少なくなり、以下で説明する計算等に要する時間を大幅に短縮することができる。この処理は、分割部４２において実行される。
【００６６】
ステップ１１４では、要素発熱量計算処理を行う。この処理は、要素発熱量算出部４４において実行される。具体的には、分割された各要素６８の各々について要素発熱量を計算する。要素発熱量Ｃｉ（ｉは要素の番号を表す添え字であり、１〜Ｎまでの整数）は、要素６８内の発熱体の体積Ｖｊ（ｊは発熱体の番号を表す添え字であり、発熱体の数をＭとして１〜Ｍまでの整数）、ステップ１０４で求めたその発熱体の発熱密度ρｊに基づいて算出される。例えば体積Ｖは、要素６８の体積をＡとした場合、その要素６８内の発熱体が閉める割合が５０％の場合には、Ｖ＝Ａ／２となる。要素発熱量Ｃは、次式で算出することができる。
【００６７】
【数２】
2004013464.tif 000004
【００６８】
すなわち、要素発熱量Ｃｉは、その要素６８内における発熱体各々の発熱量の総和となる。
【００６９】
次に、ステップ１１６では、発熱重心計算処理を行う。この処理は、重心演算部５２において実行される。具体的には、各軸方向の発熱重心Ｇｋ（ｋはｘ、ｙ、ｚの何れかを表す添え字）を求めることにより、重心位置Ｇを特定する。
【００７０】
各軸方向の発熱重心Ｇｋは、ステップ１１４で求めた各要素６８の要素発熱量Ｃｉと、各要素６８の原点Ｏからの軸方向の距離ｄ１ｉ、その軸方向における筐体６６の長さＬｋに基づいて求められ、次式で求めることができる。
【００７１】
【数３】
2004013464.tif 000005
【００７２】
上記（３）式をＸ，Ｙ，Ｚの各軸について計算して各軸方向の発熱重心Ｇｋを求めることにより、重心位置Ｇが特定される。
【００７３】
この発熱重心Ｇｋが０に近いほど、すなわち、重心位置Ｇが原点Ｏに近づくほど、放熱バランスが良好であると判断することができ、筐体内の内部温度を均一にすることができる。
【００７４】
なお、求めた発熱重心Ｇｋが、重心が偏っており放熱バランスが良好でないと判断できる所定閾値以上の場合に、警告するようにしてもよい。これにより、設計者は、放熱バランスが良好でないことを容易に把握することができる。
【００７５】
ステップ１１８では、放熱量計算処理を行う。この処理は、放熱量演算部５４において実行される。具体的には、筐体６６の各面（６面）の放熱量Ｒｌ（ｌは１〜６の何れかを表す添え字）を求めることにより、放熱バランス性を求める。ここで、例えば放熱量Ｒ１は筐体６６の上面、すなわち原点Ｏから見てＺ軸の＋方向の面の放熱量を、放熱量Ｒ２は筐体６６の底面、すなわち原点Ｏから見てＺ軸の−方向の面の放熱量を、放熱量Ｒ３は筐体６６の原点Ｏから見てＸ軸の＋方向の面の放熱量を、放熱量Ｒ４は筐体６６の原点Ｏから見てＸ軸の−方向の面の放熱量を、放熱量Ｒ５は筐体６６の原点Ｏから見てＹ軸の＋方向の面の放熱量を、放熱量Ｒ６は筐体６６の原点Ｏから見てＹ軸の−方向の面の放熱量をそれぞれ表す。
【００７６】
筐体６６の各面の放熱量Ｒｌは、各要素６８の要素発熱量Ｃｉと、筐体６６の面からの距離ｄ２ｉ、原点Ｏから筐体６６の面への距離ｄ３、筐体６６の面の面積Ｓｌに基づいて求められ、次式で求めることができる。
【００７７】
【数４】
2004013464.tif 000006
【００７８】
すなわち、筐体６６の面からの距離ｄ２ｉが小さい（要素６８が筐体６６の面に近い）ほど放熱量Ｒｌが大きくなり放熱性がよくなる。上記（４）式を筐体６６の各面について計算して各面の放熱量Ｒｌを求めることにより、装置の放熱バランスが特定される。
【００７９】
この各放熱量Ｒｌが均一になるほど、放熱バランスが良好であると判断することができ、筐体内の内部温度を均一にすることができる。
【００８０】
なお、求めた放熱量Ｒｌのうち特定の放熱量だけ他の放熱量と比べて大きく異なるような場合に、放熱バランスが良好でないとして警告するようにしてもよい。これにより、設計者は、放熱バランスが良好でないことを容易に把握することができる。
【００８１】
そして、ステップ１２０では、上記の計算結果の出力処理を行う。具体的には、例えば、求めた各要素の要素発熱量Ｃｉを発熱分布として、ディスプレイ１６に表示させたり、求めた重心位置Ｇを、例えば図６に示すようにディスプレイ１６に表示させたり、求めた放熱量Ｒｌを図８に示すようなレーダーチャートでディスプレイ１６に表示させたりする。図８に示すレーダーチャートでは、各点を結んだ形状が正六角形となれば、放熱バランスが良好であることを表す。このように、放熱量Ｒｌをレーダーチャートで表示することにより、設計者は、放熱バランスが良好であるか否かを直感的かつ容易に把握することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態では、筐体を発熱体の外形に関係なく等間隔で分割、すなわち同一形状の要素に等分割して各要素の要素発熱量を求め、この要素発熱量から発熱の重心や筐体の各面の放熱バランスを求めているため、従来と比較して、最低限の情報を用いて大幅に計算時間を短縮することができる。また、個々の部品の発熱量が不明な場合でも、これらを含むモジュールの発熱量を設定することにより装置のおおよその放熱性を知ることができるため、装置の構想設計段階のように、具体的な部品の配置や発熱量が未決定で不明な場合に本発明は特に有効である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で短時間で装置の構想設計段階における熱解析を行うことができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱解析システムの外観を示す正面図である。
【図２】熱解析システムの概略ブロック図である。
【図３】熱解析システムの機能ブロック図である。
【図４】制御部で実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】電子機器の解析モデルを表すイメージ図である。
【図６】発熱重心の計算について説明するための図である。
【図７】要素分割の一例を示す図である。
【図８】放熱バランスを表すレーダーチャートである。
【図９】従来の熱解析システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　制御部
１２　キーボード
１４　マウス
１６　ディスプレイ
２０　ハードディスク
３０　バス
８０　熱解析システム
４０　入力部
４２　分割部
４４　要素発熱量算出部
４６　内部温度演算部
４８　演算部
５０　出力部
５２　重心演算部
５４　放熱量演算部
６０　電子機器
６２　プリント基板
６４　電源部
６６　筐体
６８　要素
【図１】
2004013464.tif 000007
【図２】
2004013464.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004013464.tif 000012
【図７】
2004013464.tif 000013
【図８】
2004013464.tif 000014
【図９】
2004013464.tif 000015