(57)【要約】【課題】設計者の熟練度に依存せず、品質の高い設計が可能となるＣＡＤ装置、ＣＡＤ／ＣＡＥシステムを提供する。【解決手段】設計対象物の各部分の形状データを入力する入力部１と、入力された各部分の形状データを記憶する形状データ記憶部５、記憶された各部分の形状データに基づいて設計対象物の形状を作成する形状作成部７、形状作成部で作成される設計対象物の形状を表示する表示部４と、設計対象物にさらに形状データを追加入力する際に追加する形状データに関する推奨データを算出するために必要な基礎方程式を記憶する工学式ライブラリ６と、設計対象物に形状データを追加入力する際に形状データ記憶部に記憶された形状データと工学式ライブラリに記憶された基礎方程式とに基づいて追加入力しようとする形状データに関する推奨データを算出する推奨データ算出部８とを備え、算出された推奨データを参照して形状未定部分に対する設計を進めるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計対象物の各部分の形状データに基づいて設計対象物の形状を作成して表示部に表示するＣＡＤ装置において、
設計対象物にさらに形状データを追加する際に追加する形状データに関する推奨データを算出するために必要な基礎方程式を記憶する工学式ライブラリと、
工学式ライブラリに記憶された基礎方程式を用いて追加しようとする形状データに関する推奨データを算出する推奨データ算出部とを備えたことを特徴とするＣＡＤ装置。
【請求項２】
設計対象物の各部分の形状データを入力する入力部と、入力された各部分の形状データを記憶する形状データ記憶部と、記憶された各部分の形状データに基づいて設計対象物の形状を作成する形状作成部と、形状作成部で作成される設計対象物の形状を表示する表示部と、
設計対象物にさらに形状データを追加入力する際に追加する形状データに関する推奨データを算出するために必要な基礎方程式を記憶する工学式ライブラリと、
設計対象物に形状データを追加入力する際に形状データ記憶部に記憶された形状データと工学式ライブラリに記憶された基礎方程式とに基づいて追加入力しようとする形状データに関する推奨データを算出する推奨データ算出部とを備えたことを特徴とするＣＡＤ装置。
【請求項３】
推奨データ算出部による推奨データの算出結果を表示部に表示する推奨データ表示制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＣＡＤ装置。
【請求項４】
基礎方程式として少なくとも熱工学又は流体工学又は材料工学に関する方程式のうちのいずれか１つが含まれることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＣＡＤ装置。
【請求項５】
設計対象物は、発熱体内蔵機器に用いられる廃熱用排気口を有する筐体であり、推奨データ算出部により算出される推奨データが排気口に関するデータであり、推奨データ算出部で用いられる基礎方程式が熱工学に関する方程式であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＣＡＤ装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２のいずれかに記載のＣＡＤ装置と、ＣＡＤ装置の形状作成部で作成された設計対象物の形状に基づいてメッシュを作成する要素分割部、メッシュに物性値や境界条件を設定する境界条件設定部、メッシュおよびメッシュに設定された物性値や境界条件に基づいて解析を行う解析実行部、解析実行部による解析結果を表示する解析結果表示部とからなるＣＡＥ装置とを備えたことを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＥシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータを利用して設計対象物（新規部品など）の設計を行うＣＡＤ装置およびこのＣＡＤ装置で設計した設計対象物の解析を行って設計結果の評価を行うことができるＣＡＤ／ＣＡＥシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物などの設計を行う場合、従来からの設計手法では、大部分が規格と設計者の勘により寸法や形状が決定されている。そして、設計対象の機能の主要な部分については、熱工学や流体工学などの基礎方程式を解いたりＣＡＥシステムを駆使したりして解析（数値解析、構造解析など設計結果の評価を行うための解析をいう）を行うことにより、設計結果が仕様を満足しているかどうかを仮想的に確認し、仮に満足できない場合は元の形状を修正し、再度解析を行う作業を試行錯誤的に数回行って、設計対象物の品質を向上するようにしている。
【０００３】
コンピュータを利用した従来からの方法による設計および設計結果の解析を行うときの流れを図７に基づいて説明する。
ｓｔ１０１は形状作成（入力）工程であり、設計者が考えた新規部品（設計対象物）の各部分の形状や寸法などの形状データ（新規部品が複数の部品で構成される場合は各部品のデータ）をＣＡＤシステムに入力し、新規部品の全体形状（モデル）を作成（設計）する。ｓｔ１０１が終了するとｓｔ１０２に進む。
ｓｔ１０２は要素分割工程であり、ＣＡＥシステムや数値解析用のプリプロセッサを用いて作成された新規部品をメッシュ（新規部品の全体形状を直交格子や三角形、四角形、六角形等の要素にしたもの）に細かく分割する。ｓｔ１０２を終了するとｓｔ１０３に進む。
ｓｔ１０３は境界条件設定工程であり、上記メッシュに物体の持つ物性値（例えば、密度やヤング率等）及びメッシュの境界条件（例えば、熱伝達率や表面温度や荷重等）を予め設定する。ｓｔ１０３が終了するとｓｔ１０４に進む。
ｓｔ１０４は解析実行工程であり、有限要素法や境界要素法や有限体積法等の手法で解析計算を行う。ｓｔ１０４が終了するとｓｔ１０５に進む。
ｓｔ１０５は解析結果表示工程であり、解析計算の結果（例えば、応力分布や温度分布や流速分布等）を設計者に表示する。ｓｔ１０５が終了するとｓｔ１０６に進む。
ｓｔ１０６に進んでｓｔ１０５の結果表示工程で得られた結果を評価し、満足できる結果であれば作業を終了し、満足できなければ再びｓｔ１０１に戻って同様の作業を繰り返す。
ｓｔ１０１からｓｔ１０５までの一連の作業を行うことで、設計対象の評価が行えるようになる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
以上のような作業による解析を行う場合、メッシュの作成は非常に難しく、設計者には経験と多大な時間が要求されることとなる。そこでＣＡＤシステムとＣＡＥシステムを一体化させてＣＡＤ／ＣＡＥ一体型システムとし、人手の作業が必要なメッシュ作成を極力自動化し、コンピュータによって設計の効率化を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記の作業工程では、解析計算後に解析結果が悪ければ、再びＣＡＤシステムで新規部品の形状データを修正し、再度メッシュを作成しなければならない。そこでメッシュと形状データとの関係データを作成することで、形状データを変更した場合におけるメッシュの再作成が効率よく行え、作業者の手間を極力省けるようなメッシュ作成システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
畑村洋太郎著「実際の設計」日刊工業新聞社、１９９０年７月２５日、ｐ．１５５−１５８
【特許文献１】
特開平３−７００８３号公報（第４頁）
【特許文献２】
特開平６−６８２１７号公報（第１−２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来からのコンピュータによる設計手法では以下に挙げる欠点をかかえている。
もともと設計は物理現象を表す基礎方程式を導き、その解を求め、寸法を決定していくことが基本である。しかし世の中の製品は、曲面が多用されていたり、肉厚が一様でなかったりすることから、人手による机上計算によって解析を行うのは非常に困難である。この点で大規模な演算を高速に実現できるコンピュータの特徴をいかして上記の机上計算をコンピュータで行うことは、時間面での設計の効率化を図ることができ、有効であると言える。
【０００８】
しかしながら設計は、先ず設計者が設計対象物の基本的な形状データを作成するところから始まる。従来の設計手法では、いくらコンピュータを利用して設計し高速に解析計算したとしても解析結果が要求仕様を満足していなければ、再び人手によって新規部品の形状データを修正しなければならず、このことが従来の技術の最大の課題であり大きな欠点である。例えば図７の解析結果表示工程（ｓｔ１０５）で満足な解が得られていない場合は最初に戻って設計対象の何れかの部分の形状（寸法）を変更しなければならず、形状作成（入力）工程（ｓｔ１０１）に戻ってＣＡＤシステムへの入力データを修正する必要がある。そして再びｓｔ１０１からｓｔ１０５の作業を繰り返さなけばならず、多くの時間を必要とする。
【０００９】
すなわち、上記の従来技術によれば、適切でない形状修正が繰り返される限り、いくらコンピュータによる解析計算を高速に行っても満足できる結果が得られず、ｓｔ１０１〜ｓｔ１０５の作業を延々と繰り返すだけであり、いつまで経っても良好な解析結果を得ることはできないことになる。
【００１０】
そこで本発明は、従来技術でコンピュータが補っていない作業部分に着目し、設計の効率化と品質向上が可能なＣＡＤシステムを提供することを目的とする。すなわち、解析計算を行う前の形状作成（入力）段階において効率的な設計を行うことにより、設計者を補助することが可能なＣＡＤ装置およびＣＡＤ／ＣＡＥシステムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のＣＡＤ装置は、設計対象物の形状を作成して表示部に表示するＣＡＤ装置において、設計対象物にさらに形状データを追加する際に追加する形状データに関する推奨データを算出するために必要な基礎方程式を記憶する工学式ライブラリと、工学式ライブラリに記憶された基礎方程式を用いて追加しようとする形状データに関する推奨データを算出する推奨データ算出部とを備えている。
【００１２】
本装置によれば、設計中である設計対象物の各部分の形状データに基づいて設計対象物の形状が表示部に表示された状態で、対象物に対してさらに追加の形状を作成する際に、推奨データ算出部が工学式ライブラリに記憶された基礎方程式を用いて追加しようとする形状データに関する推奨データを算出することができる。これにより、基礎方程式により導出された理論的な推奨データが得られるので、この結果を参考にして合理的な設計を行うことができる。
【００１３】
また、本発明のＣＡＤ装置は、設計対象物の各部分の形状データを入力する入力部と、入力された各部分の形状データを記憶する形状データ記憶部と、記憶された各部分の形状データに基づいて設計対象物の形状を作成する形状作成部と、形状作成部で作成される設計対象物の形状を表示する表示部と、設計対象物にさらに形状データを追加入力する際に追加する形状データに関する推奨データを算出するために必要な基礎方程式を記憶する工学式ライブラリと、設計対象物に形状データを追加入力する際に形状データ記憶部に記憶された形状データと工学式ライブラリに記憶された基礎方程式とに基づいて追加入力しようとする形状データに関する推奨データを算出する推奨データ算出部とを備えるようにしている。
【００１４】
本装置によれば、入力部から設計対象物の各部分の形状データを入力し、これを形状データ記憶部に記憶させておく。このとき、設計対象物の全体形状を決定するのに必要なすべての形状データを入力する必要はない。設計対象物に新たに形状データを追加入力する際に、追加部分の形状データがまだ定まっていない形状未定部分がある場合、設計対象物の全体形状が完成する前の入力の途中において、工学式ライブラリから関連する基礎方程式と、既に記憶してある形状データとを用いて設計対象物の追加しようとする形状データに関する推奨データを算出する。
これにより、設計者は勘にたよらず、基礎方程式を利用して理論的に算出した推奨データを用いてさらに設計を進めることができるので、合理的な設計を行うことができる。
【００１５】
上記装置において、推奨データ算出部による推奨データの算出結果を表示部に表示する推奨データ表示制御部をさらに備えるようにしてもよい。
これによれば、設計対象物の推奨データの計算結果を設計者に示すことによって、設計者はこれを参照しながら形状未定部分の形状作成が可能となる。
【００１６】
また、基礎方程式として少なくとも熱工学又は流体工学又は材料工学に関する方程式のうちのいずれか１つが含まれるようにしてもよい。
この発明によれば、熱工学或いは流体工学或いは材料工学の方程式を使って追加部分の熱計算、流体計算あるいは構造計算が可能となる。
【００１７】
また、設計対象物は、発熱体内蔵機器に用いられる廃熱用排気口を有する筐体であり、推奨データ算出部により算出される推奨データが排気口に関するデータであり、推奨データ算出部で用いられる基礎方程式が熱工学に関する方程式であるようにしてもよい。
この発明によれば、設計者が発熱体内臓機器（例えば発熱部品を内部に包含する電子機器）の場合に、筐体の発熱面と放熱面の情報を指示するとともに、発熱体の発熱量を指示することにより、筺体に形成する必要な排気口面積が算出でき、算出結果を利用して、設計者が電子機器等の排気口設計を行うことが可能となる。
【００１８】
また、本発明は別の観点から、ＣＡＤ装置に解析計算を実行するＣＡＥ装置を結合させたＣＡＤ／ＣＡＥシステムとして捕らえることができる。すなわち、本発明のＣＡＤ／ＣＡＥシステムは、上述したＣＡＤ装置と、ＣＡＤ装置の形状作成部で作成された設計対象物の形状に基づいてメッシュを作成する要素分割部、メッシュに物性値や境界条件を設定する境界条件設定部、メッシュおよびメッシュに設定された物性値や境界条件に基づいて解析を行う解析実行部、解析実行部による解析結果を表示する解析結果表示部とからなるＣＡＥ装置とを備えるようにしている。
【００１９】
この発明によれば、ＣＡＤ装置の形状作成部では推奨データを参照しながら設計対象物の形状が作成される。続いて、ＣＡＥ装置側では、形状作成部により作成された設計対象物の形状を用いてメッシュを作成し、さらに物性値や境界条件を設定し、これらに基づいて解析計算を行う。したがって、解析計算前に基礎方程式に基づいて理論的に導き出した推奨データを用いて信頼度の高い設計を行った上で、その設計結果に基づいて解析計算を行うことになるので、試行錯誤回数の低減が可能となる。
例えば、ＦＥＭ（有限要素法）等の解析を行う前に工学式を使ってより適切な設計することが可能になり、品質の高い設計ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態であるＣＡＤ／ＣＡＥシステムの構成を説明するブロック図である。図において、１は新規部品（設計対象物）の設計に必要な形状データや命令を入力する入力部、２は入力された形状データに基づいて新規部品の形状を順次決定していく、すなわち新規部品の設計を行うＣＡＤ部（ＣＡＤ装置）、３は設計された新規部品の解析計算を行うＣＡＥ部（ＣＡＥ装置）、４は設計中の新規部品や設計を終えた新規部品の形状を表示したり、推奨データを表示したり、解析計算結果を表示したりする表示部、５は入力された形状データや設計を終了した新規部品の形状を新たに部品データとして記憶する形状データ記憶部、６は熱工学、流体工学、材料工学の少なくともいずれか１つを含む関連する基礎方程式を記憶する工学式ライブラリである。
【００２１】
上記システムの各部を構成する具体的なハードウェアとしては、入力部１はキーボードやマウス等、ＣＡＤ部２とＣＡＥ部３とはコンピュータ本体（ＣＰＵ、ＩＯインタフェースなどを含む）、表示部４はＣＲＴや液晶パネル、形状データ記憶部５と工学式ライブラリ６とはＲＡＭ、ＲＯＭおよびハードディスク装置等の記憶装置が用いられる。
【００２２】
入力部１では、２次元あるいは３次元の座標値と座標相互の関連を示す線や面やソリッドで幾何形状を表現することが可能で、これにより設計対象物の形状を入力したり削除したり修正したりすることができるようにしてある。
【００２３】
ＣＡＤ部２はここで実行される機能により、形状作成部７と推奨データ算出部８とに分けて説明することができ、このうち推奨データ算出部８は、さらに既入力部品選択部８ａ、寸法抽出部８ｂ、計算実行部８ｃ、推奨データ表示制御部８ｄとに分けて説明することができる。
【００２４】
形状作成部７は大きく分けて２つの動作を行う。第一の動作は、新規部品の設計のため入力部１から新規部品についての形状データが次々と入力されると入力された形状データを含めた設計を進めて新規部品の形状を順次作成していく動作を行う。これは従来からＣＡＤ装置が実行している一般的な機能である。第二の動作は、新規部品の設計を行う際に形状未定部分について推奨データ算出部８により推奨データが算出されたときに、設計者が推奨データを参照しつつ形状未定部分についての形状データを入力すると、この部分を含めた形状を新たな新規部品の形状として更新する。
【００２５】
推奨データ算出部８では、既入力部品選択部８ａ、寸法抽出部８ｂ、計算実行部８ｃ、推奨データ表示制御部８ｄが以下の処理を行う。
既入力部品選択部８ａは、推奨データを求める際に、既に入力されている形状データの中で推奨データと関わりを持つ部品（以後、既入力部品と称する）の選択を行ったり、物性値や境界条件の設定を行ったりする。
【００２６】
寸法抽出部８ｂは、既入力部品選択部８ａで選択指示された部品の寸法値を抽出する。
計算実行部８ｃは、既入力部品選択部８ａで指定された物性値や境界条件と、寸法抽出部８ｂで抽出された寸法値と、工学式ライブラリ６に格納してある基礎方程式とにより必要なデータや式を使用して推奨データの計算を実行する。
推奨データ表示制御部８ｄは、計算実行部８ｃでの計算結果を表示部４に表示するための制御を行う。
このようにＣＡＤ部２において推奨データを求めるために新しく設けられている工学式ライブラリ６、推奨データ算出部８（既入力部品選択部８ａ、寸法抽出部８ｂ、計算実行部８ｃ、推奨データ表示制御部８ｄ）とからなるシステム部分全体をまとめてメインシステム９と呼ぶ。
【００２７】
ＣＡＥ部３は、ＣＡＤ部２側の形状作成部７から得た新規部品の全体形状のデータをＣＡＥシステムや数値解析用のプリプロセッサを用いてメッシュ（形状データを直交格子や三角形、四角形、六角形等の要素にしたもの）に細かく分割する要素分割部３ａ、要素分割部で作成したメッシュに物体の持つ物性値（例えば、密度やヤング率等）及びメッシュの境界条件（例えば、熱伝達率や表面温度や荷重等）を予め設定する境界条件設定部３ｂ、有限要素法や境界要素法や有限体積法等の手法で解析を行う解析実行部３ｃ、解析計算の結果（例えば、応力分布や温度分布や流速分布等）を表示部４に表示する解析結果表示制御部３ｄとからなる。
【００２８】
次に、このＣＡＤ装置あるいはＣＡＤ／ＣＡＥシステムを用いて設計・解析を行う場合の動作について説明する。ここでは、発熱体となる電子機器を内蔵する筐体に、新たに廃熱用の排気口を作成する設計を行う場合を例にとる。
【００２９】
図３は設計対象となる電子機器を模式的に示した図であり、１０は電気機器の外殻部分となる筐体、１１は発熱体である。ここでの発熱体１１としてはたとえばエレクトロニクス部品を搭載した回路基板や、その回路基板に電気を供給する電源等が想定される。
筐体１０の寸法は、高さ３００ｍｍ、幅４００ｍｍ、奥行き３００ｍｍである。発熱体１１の寸法は、高さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、奥行き１００ｍｍである。発熱体１１は筐体１３の背面に接触するように配置されている。
【００３０】
図４は、図３の電子機器の筐体１０（外殻面）を展開した状態を示したものであり、１５は背面、２１は筐体１０と発熱体１１とが接触している部分の面、１６は右側面、１７は底面、１８は左側面、１９は前面、２０は天面である。発熱体１４からは、たとえば１２５Ｗの熱量が発熱するものとする。また、この電子機器は底面１７を下にして設置するものとする。そのため、この電子機器を使用するユーザーの使い方によっては、底面１７は机や本等と接触して配置されることが懸念される。
【００３１】
一般に、内部に発熱体を有する電子機器は、なんらかの冷却手段を必要とする。ここでいう冷却手段とは通常は電動ファンや排気口を指し、発熱体から発生する熱が筐体内に溜まるのを防ぐために設けられるもので、筐体の外部へ発生した熱を放出して電子機器内部の部品の熱による故障等を防ぐようにしている。また筐体はその外表面から自然に熱が放出される。たとえば、高温に発熱している電子機器の上に手をかざすと、わずかながら熱さを感じるように、電子機器の筐体はそのものが冷却手段の一つとして役に立っている。
【００３２】
但し、本実施形態の電子機器は、筐体１０を構成する６面のうち底面１７だけは、異物と接触して十分な放熱がなされない恐れがあることから、冷却手段からは除外せねばならない。
また本実施形態では次の物性値と境界条件を使用する。筐体表面温度の上昇は使用環境＋５℃、筐体を構成している側面のうち発熱体が接している部分の接触面温度上昇は使用環境＋１３．５℃、熱伝達率は１２．７ワット毎平方メートル度、内部の自然対流速度は０．３５メートル毎秒、排気される空気の排気温度上昇は１４℃、空気の密度は１．１７キログラム毎立方メートル、空気比熱は１００７ジュール毎キログラムである。
【００３３】
図２は、本実施形態において実行される動作を説明するフロー図である。この図の中で点線で囲んだ領域が本装置での特徴的な処理を行う部分である。
ＣＡＤ部２による形状作成（入力）処理が開始されると、まずｓｔ２０１に進み、推奨データを算出するための計算を行うか行わないかのいずれかが選択される。推奨データを求める計算を行うには予め形状データ（新規部品の一部となる部品データなど）が記憶されている必要があるが初期状態では何の形状データも蓄積されていないので、今の場合はｓｔ２０２に進む。
【００３４】
ｓｔ２０２では、設計に用いる形状データの入力を行う。本例では図３に示した筐体１０と発熱体１１のそれぞれの形状を示す部品データを形状データとして順次入力し、それぞれの形状データを形状データ記憶部５に記憶する。続いてｓｔ２０３に進む。
【００３５】
ｓｔ２０３では、形状作成（入力）動作が終了したかを確認する。入力した形状データ（部品データ）のみで新規部品の設計を終える場合は、そのまま終了する。入力した形状データ（部品データ）のみで新規部品の設計を終わるのではなく、推奨データを求める場合は、メインシステム９での処理を行うためｓｔ２０１に戻る。
【００３６】
２回目のｓｔ２０１では、推奨データを算出するための計算を行うか、計算を行わないかが再び判断される。推奨データを算出するための計算を行わないときは前回と同様にｓｔ２０２に進む。一方、入力した形状データ（部品データ）に基づいて推奨データを求める処理を行うときは、ｓｔ２０５に進む。
【００３７】
ｓｔ２０５では、入力された形状データ（部品データ）の中から必要なデータを選択する。今の例では、先に入力した筐体１０と発熱体１１との形状データ（部品データ）を選択する。さらに、境界条件として発熱体１１の発熱量が１２５ワットであること、発熱体１１が筐体１０の背面２１と接触しており、底面１７からは廃熱されないのでこの部分からの放熱については計算から除外する設定を行うこととする。なお、この選択および設定は、設計者による入力部１からの指示・設定入力により行われる。続いてｓｔ２０６に進む。
【００３８】
ｓｔ２０６では、設計者により選択された形状データ（部品データ）から必要な寸法を抽出する。今の例では、筐体１０と発熱体１１の外表面寸法の抽出を自動で行う。続いてｓｔ２０７に進む。
【００３９】
ｓｔ２０７では、選択された形状データ（部品データ）、設定された境界条件、抽出された寸法、さらに、工学式ライブラリ６に記憶されている必要な工学式を参照し、推奨データの算出を行う。
今の例では、ｓｔ２０６にて抽出された外表面寸法から図４における筐体１０各面の面積計算を自動で行う。そして工学式ライブラリ６の熱量を算出する工学式を利用し、図４の各面から廃熱される熱量を算出する。
具体的には工学式として次式を適用する。
Ｑｓ＝ｈ×Ａ×ΔＴ      （式１）
ここで、ｈは熱伝達率、Ａは面積、ΔＴは接触面温度上昇或いは筐体表面温度上昇である。その結果、筐体１０を構成する各面からの廃熱量は図６のように自動で算出される。
【００４０】
次に、算出された図６の廃熱量と発熱体１１の発熱量とを用い、工学式ライブラリ６の排気口面積を算出する工学式を利用し、筐体１０に必要な排気口面積の計算を行う。排気口面積を求める工学式としては次式を適用する。
Ｓ＝（Ｑ０−Ｑｓ）／（ρ×ｖ×Ｃｐ×ΔＴ）        （式２）
ここでＱ０は発熱体１４の発熱量、Ｑｓは廃熱量、ρは空気密度、ｖは自然対流速度、Ｃｐは空気比熱、ΔＴは排気される空気の排気温度上昇である。その結果、本例の場合は、１５３００平方ミリメートルを得る。続いてｓｔ２０８に進む。
【００４１】
ｓｔ２０８では、算出した排気口面積を設計者に示すため、結果を表示する。設計者は表示されたデータを元に、理論的に排気口の形状を設計することができる。
そして、ｓｔ２０８が終了すると、再びＳ２０２に進み、算出された推奨データ（今の例の場合は排気口面積）を参照して、筐体１１上にさらに算出した面積の排気口を形成するための形状データ（排気口の開口位置を決定する座標データなど）を追加し、新規部品である排気口付きの筐体の形状を作成する。続いてｓｔ２０３に進み、新規部品の設計が完了したときはｓｔ２０４に進んで終了する。
【００４２】
今の例では、排気口となる開口の推奨面積を算出した。このように推奨データは必ずしも形状未定部分の寸法（長さ）として算出されなくてもよく、形状未定部分の形状決定に適当なデータとして算出されるようにすればよい。
【００４３】
以上は、ＣＡＤ部２（ＣＡＤ装置）だけを用いて設計を行う場合の動作フローを説明したが、ＣＡＤ部２による設計とＣＡＥ部３による設計後の解析計算とを連続して行うことができるＣＡＤ／ＣＡＥシステムの場合の動作フローを図６に示す。
【００４４】
図において、ｓｔ３０１からｓｔ３０８までの手順は、先に説明した実施形態でのＣＡＤ装置と同様の手順（ｓｔ２０１からｓｔ２０８に相当）を実行するものであるため、説明を省略する。
今、先の例と同様の手順によりｓｔ３０４まで進み、新規部品の形状作成が完了したものとする。続いてｓｔ３０９に進む。
【００４５】
ｓｔ３０９では、ｓｔ３０４で決定した新規部品の形状に対してＣＡＥシステムや数値解析用のプリプロセッサを用いてメッシュに細かく分割する要素分割を行う。続いてｓｔ３１０に進む。
ｓｔ３１０では、メッシュに物性値や境界条件を設定する。続いてｓｔ３１１に進む。
ｓｔ３１１では、メッシュ、メッシュに設定した物性値や境界条件に基づいて有限要素法、境界要素法、有限体積法などの手法で解析計算を行う。続いてｓｔ３１２に進む。
ｓｔ３１２では、ｓｔ３１１での解析計算結果を表示部４に表示して設計の評価が行えるようにする。続いてｓｔ３１３に進む。
ｓｔ３１３では、解析計算結果により、設計者はｓｔ３０４で決定した新規部品の形状が仕様を満足するものであったかを判断する。そして満足できるものであるときは処理を終了する。本発明によれば解析計算を実行する前の形状作成（入力）段階で基礎方程式による理論的な検討を行うようにして設計を行っているので、解析結果が満足できるものである可能性が高くなっている。ただし、それでも満足できない結果が得られたときはｓｔ３０２に戻り、再び新規部品の形状作成（入力）を行う。
【００４６】
以上の説明は、筐体に廃熱用排気口を形成する場合を例に説明したが、本発明の適用はこのような熱工学的に関する基礎方程式を用いる場合に限られない。例えば、流体工学に関する方程式、材料工学に関する方程式などであっても同様の手順で設計を行うことができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来設計者の勘に頼ることを強いられてきた設計の部分について、基礎方程式を用いた理論的な裏付けを持たせた設計が可能になるため、設計者の熟練度に依存せず、品質の高い設計が可能となる。
また、従来、基礎方程式を用いた机上計算がなされていたため寸法間違いを引き起こしやすかったが、表示画面で既に入力された部品の形状を確認しつつ追加部品の形状が検討可能なため、設計ミスを防ぐことが可能となり、信頼性の高い設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるＣＡＤ／ＣＡＥシステムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態であるＣＡＤ／ＣＡＥシステムの動作を示すフロー図。
【図３】発熱体を内蔵する電子機器の概略図。
【図４】発熱体を内蔵する電子機器の筐体を展開した図。
【図５】発熱体を内蔵する電子機器の筐体各面の廃熱量の計算例を説明する図。
【図６】本発明の他の一実施形態であるＣＡＤ／ＣＡＥシステムの動作を示すフロー図。
【図７】従来からのＣＡＤ／ＣＡＥシステムの動作を示すフロー図。
【符号の説明】
１：入力部
２：ＣＡＤ部
３：ＣＡＥ部
３ａ：要素分割部
３ｂ：境界条件設定部
３ｃ：解析実行部
３ｄ：解析結果表示制御部
４：表示部
５：形状データ記憶部
６：工学式ライブラリ
７：形状作成部
８：推奨データ算出部
８ａ：既入力部品選択部
８ｂ：寸法抽出部
８ｃ：計算実行部
８ｄ：推奨データ表示制御部
９：メインシステム
１０：筐体
１１：発熱体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004213297.tif 000009