(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方壁および後方壁を有し、前記前方壁と前記後方壁との間に所定の内部空間を規定するケーシングと、
前記内部空間のうち前記前方壁に連なる第１領域に少なくともその一部が配置され、前記前方壁を介して操作者または外部環境との間における情報の入力および／または出力を行うデバイス部と、
発熱を伴う電子部品を有し、前記デバイス部に電気的に結合されるとともに前記内部空間のうち前記後方壁に連なる第２領域に配置された電気回路と、
を備え、
前記後方壁が傾斜面を有するとともに、
前記発熱を伴う電子部品が、前記傾斜面に沿って配置されていることを特徴とする入出力モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の入出力モジュールであって、
前記電気回路が、
外部の制御部との間で通信を行う通信用回路、
を有することを特徴とする入出力モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の入出力モジュールであって、
前記傾斜面に放熱部材が取り付けられることを特徴とする入出力モジュール。
【請求項４】
操作者または外部環境との間における情報の入力および／または出力を行う入出力モジュールに使用される入出力モジュール用ケーシングであって、
操作者または外部環境に向けて配置される前方壁と、
前記前方壁に対向し、前記前方壁との間に所定の内部空間を規定する後方壁と、
前記前方壁と前記後方壁とを連結して前記内部空間を囲む連結壁と、
を備え、
前記内部空間側から発熱を伴う電子部品を取付けるための傾斜面が前記後方壁に形成されていることを特徴とする入出力モジュール用ケーシング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、操作者または外部環境との間における情報の入力および／または出力を行う入出力モジュール、および、入出力モジュールに用いられるケーシングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチ、マイク、センサ、ランプ、スピーカ、アクチュエータ、シーケンサ等の入力および／または出力を行うデバイスが１つの機器に多数配置されて用いられる場合がある。ここで、これらのデバイスに関係を有する電気回路が発熱を伴う場合には電気回路の放熱を行う必要があるため、密集して配置される各種デバイスとは別の位置に電気回路を配置してきた。
【０００３】
したがって、従来より各種デバイスと発熱を伴う電気回路とを１つのケーシングにより一体化するという概念はなかった。
【０００４】
例えば、各種デバイスを多数伝送路に接続して設備機器の制御に用いる場合、伝送路上に情報を送受信する通信部を配置し、この通信部を介して各種デバイスが伝送路に接続される。しかし、通信部には発熱を伴う電子部品が用いられるため、スイッチやランプ等のデバイスと通信部とをケーシングにより１つのモジュールとして構成することはなかった。すなわち、密集して配置されるデバイスとは別に通信部を配置し、デバイスと通信部との間を配線により接続していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
デバイスと通信部とを個別に配置して配線する場合、デバイスおよび通信部の取付作業が必要となる上、配線作業も不可欠となる。また、デバイスおよび通信部の取付スペースおよび配線スペースも確保する必要が生じる。
【０００６】
そこで、この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、発熱を伴う電気回路と各種入出力デバイスとをケーシングにより入出力モジュールとして一体化し、さらに、これらの入出力モジュールを密集して配置する等の場合であっても電気回路からの効率のよい放熱を実現することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入出力モジュールであって、前方壁および後方壁を有し、前記前方壁と前記後方壁との間に所定の内部空間を規定するケーシングと、前記内部空間のうち前記前方壁に連なる第１領域に少なくともその一部が配置され、前記前方壁を介して操作者または外部環境との間における情報の入力および／または出力を行うデバイス部と、発熱を伴う電子部品を有し、前記デバイス部に電気的に結合されるとともに前記内部空間のうち前記後方壁に連なる第２領域に配置された電気回路とを備え、前記後方壁が傾斜面を有するとともに、前記発熱を伴う電子部品が、前記傾斜面に沿って配置されている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の入出力モジュールであって、前記電気回路が、外部の制御部との間で通信を行う通信用回路を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の入出力モジュールであって、前記傾斜面に放熱部材が取り付けられる。
【００１０】
請求項４の発明は、操作者または外部環境との間における情報の入力および／または出力を行う入出力モジュールに使用される入出力モジュール用ケーシングであって、操作者または外部環境に向けて配置される前方壁と、前記前方壁に対向し、前記前方壁との間に所定の内部空間を規定する後方壁と、前記前方壁と前記後方壁とを連結して前記内部空間を囲む連結壁とを備え、前記内部空間側から発熱を伴う電子部品を取付けるための傾斜面が前記後方壁に形成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明に係る入出力モジュールであるランプ付スイッチモジュール２０を複数配列して有する伝送システム１の構成を示す斜視図である。伝送システム１は、例えば、各種産業に用いられる設備機器の表示操作パネルとして機能するシステムであり、ランプ付スイッチモジュール２０がパネル１１に複数取り付けられるとともに、これらのランプ付スイッチモジュール２０と主制御部１２とを２本の伝送線１３、１４を用いて接続して構成される。
【００１２】
伝送線１３、１４は主制御部１２から伸びて１つのランプ付スイッチモジュール２０に接続され、このランプ付スイッチモジュール２０から再び伸びて次のランプ付スイッチモジュール２０へと接続される。このようにして各ランプ付スイッチモジュール２０が順に伝送線１３、１４により接続され、最後のランプ付スイッチモジュール２０から主制御部１２へと戻る。すなわち、伝送線１３、１４は主制御部１２から伸びて各ランプ付スイッチモジュール２０を経由して主制御部１２へと戻るリング状の伝送路となっている。
【００１３】
また、リング状の伝送路には各ランプ付スイッチモジュール２０への電力となる直流電流および主制御部１２との間で受け渡しされる信号となる交流電流が重畳して流される。
【００１４】
図２は図１中に示す矢印Ａ方向からみた際の配列配置されるランプ付スイッチモジュール２０を４つ示す図である。なお、１つのランプ付スイッチモジュール２０は断面図とし、その内部構造の概略を示す。ランプ付スイッチモジュール２０は操作者に対してスイッチとしての情報入力機能およびランプ光による情報出力機能を有する入出力モジュールである。
【００１５】
ランプ付スイッチモジュール２０は外殻となるケーシング３０により一体的な形状となっており、操作者に向かう前方部がランプ表示やスイッチとしての機能を有するデバイス部４０となっている。操作者とは反対側の後方部の内部には電気回路を有する回路基板５０が配置される。
【００１６】
すなわち、ケーシング３０の内部空間のうちケーシング３０の操作者側の前方壁３１に連なる領域にデバイス部４０の一部（図２に示す例の場合、デバイス部４０のうち操作者の操作部分が前方に突出している）が配置され、前方壁３１に対向する後方壁３２に連なる領域に電気回路が配置される。そして、前方壁３１と後方壁３２とが側壁３３により連結されてケーシング３０により囲まれる内部空間が規定される。なお、図２に示すように、ケーシング３０の前方および後方の面は複雑な形状をしており、上記前方壁３１および後方壁３２という名称は前方および後方の面の便宜上の呼び方にすぎない。
【００１７】
デバイス部４０は操作者からの図２中に示すＸ方向からの押圧操作を受けてスライド移動する筒状の操作部材４１を有し、操作者側から（Ｘ方向から）操作部材４１の内部の空洞を介して見える位置にランプ４２が配置される。また、操作部材４１の操作者側の端面には透明部材４２ａが取り付けられ、ランプ４２が点灯されると操作部材４１の内部および透明部材４２ａを経由して光が外部へと導かれる。
【００１８】
一方、操作部材４１の後方端側にはスイッチ４３およびバネ４３ａが配置され、操作部材４１が操作者の指により押されると操作部材４１がＸ方向にスライド移動するとともに、スイッチ４３が押圧されてスイッチング動作を行い、バネ４３ａが圧縮される。また、操作者が指を離すとバネ４３ａの復元力により操作部材４１が元の位置に戻る。
【００１９】
以上のような構成により、デバイス部４０はスイッチおよびランプとしての機能を兼ね備える。
【００２０】
デバイス部４０中の出力デバイスとして機能するランプ４２および入力デバイスとして機能するスイッチ４３は回路基板５０に電気的に結合される。また、回路基板５０はコネクタ１５を介して伝送線１３、１４に接続される。
【００２１】
回路基板５０はコネクタ１５を介して伝送線１３、１４から直流電流にて電力を受け取り、この電力が回路基板５０上の各種電気回路やランプ４２に用いられる。また、回路基板５０上には交流電流にて伝送線１３、１４を伝送される信号を受けとる通信用回路５０ａが形成されており、さらに、通信用回路５０ａとデバイスであるランプ４２やスイッチ４３との間の信号の受け渡しを補助するインターフェイス回路（図示省略）が形成されている。
【００２２】
例えば、外部の主制御部１２から伝送線１３、１４およびコネクタ１５を介してランプ４２を点灯すべき信号が伝送されてくると、通信用回路５０ａがこれを受信し、インターフェイス回路を介してランプ４２を点灯させ、ランプ４２からの光が外部環境へと出力される。一方、操作者により操作部材４１を押すという情報入力が行われると、スイッチ４３からインターフェイス回路を介して通信用回路５０ａへと情報が入力される。通信用回路５０ａはこれに応答して伝送線１３、１４へと信号を送出し、スイッチ操作が行われたという情報が主制御部１２へと伝送される。
【００２３】
図２中、符号５１は通信用回路５０ａの一部を構成する電子部品を示している。電子部品５１には受信回路、処理回路、送信回路が形成されており、回路基板５０上の電気回路のうち最も発熱を伴う部品である。
【００２４】
図２に示すように、ランプ付スイッチモジュール２０では、後方壁３２の一部が前方から後方に向かう方向（Ｘ方向）に対して傾斜した傾斜面３２ａとなっている。すなわち、配線（コネクタ）が取り付けられる後方部に、ランプ付スイッチモジュール２０が配列配置される面（操作者に対向する面）に対して傾斜した面が形成されている。そして、この傾斜面３２ａに沿って発熱を伴う電子部品５１が取り付けられる。
【００２５】
このように、後方壁３２に傾斜面３２ａを設けることにより、ランプ付スイッチモジュール２０が密集して配列配置される場合であっても傾斜面３２ａは後方の空間と広く接する。その結果、この傾斜面３２ａに発熱を伴う電子部品５１を取り付けると効率よく放熱が行われる。
【００２６】
また、後方壁３２に傾斜面３２ａを設けることはランプ付スイッチモジュール２０の一層の小型化を実現する。
【００２７】
図３は外形が略直方体となるランプ付スイッチモジュール２０ａに単にコネクタ１５を取り付けた場合の形態を示す図である。なお、コネクタ１５に接続される伝送線を省略して示している（以下の図においても同様）。図３に示すランプ付スイッチモジュール２０ａでは、コネクタ１５を後方に突出させるのでケーシング３０自体の奥行きを短く抑えることができるが、コネクタ１５を含めたランプ付スイッチモジュール２０ａの取付スペースを考えた場合、後方に取付スペースが長く必要となる。
【００２８】
また、図４に示すランプ付スイッチモジュール２０ｂのようにコネクタ１５を含めて全体で略直方体となるようなケーシング３０の形状とした場合には、ランプ付スイッチモジュール２０の取付スペースを小さく抑えることができるが、コネクタ１５が占有する分だけ後方壁３２の有効面積が小さくなってしまう。したがって、この有効底面積よりも発熱を伴う電子部品５１が大きい場合には、符号５１ａにて示すように後方壁３２に沿って電子部品５１を取り付けることは不可能となる。
【００２９】
一方、後方壁３２から前方へと伸びる側壁３３に沿って、符号５１ｂにて示すように電子部品５１を取り付けると、隣接するランプ付スイッチモジュール２０ｂと電子部品５１とが近接しすぎて効率のよい放熱を行うことができない。
【００３０】
この発明に係る入出力モジュールであるランプ付スイッチモジュール２０では、後方壁３２に傾斜面３２ａを設けて、この傾斜面３２ａに電子部品５１を取り付けるので、以上に説明したような問題は生じない。したがって、ランプ付スイッチモジュール２０は小型化を実現しつつ効率のよい放熱も実現することができる構造であるといえる。
【００３１】
図５および図６は、この発明に係る入出力モジュールであるランプ付スイッチモジュール２０の他の形態を示す図である。なお、図示方法は図２と同様であり、それぞれランプ付スイッチモジュール２０を２つ配列した場合の様子を示しており、一方のランプ付スイッチモジュール２０は断面図としている。
【００３２】
図５では図２に示したランプ付スイッチモジュール２０における傾斜面３２ａに開口を設け、この開口に電子部品５１の一面を露出させている。さらに、フィンが形成された放熱部材６０ａがケーシング３０の外側からケーシング３０に取り付けられ、放熱部材６０ａと電子部品５１とが密着される。これにより、電子部品５１が傾斜面３２ａ（開口面）に沿って取り付けられる。その結果、電子部品５１の放熱を一層効率よく行うことができる。
【００３３】
また、放熱部材６０ａのフィンを後方壁３２の最後端やケーシング３０の側壁３３からはみ出さないようにすることにより、図５に示すランプ付スイッチモジュール２０の取付スペースを図２に示すものと同様にすることができる。
【００３４】
図６はフィンを有しない放熱板６０ｂを図５と同様の手法により取り付けた様子を示す図であり、この場合には放熱板６０ｂに電子部品５１を取り付けることにより、電子部品５１が傾斜面３２ａに沿って取り付けられる。
【００３５】
以上説明してきたように、この発明に係る入出力モジュールであるランプ付スイッチモジュール２０では、ケーシング３０の後方壁３２に傾斜面３２ａを設け、この傾斜面３２ａに沿って発熱を伴う電子部品５１を配置するので、電子部品５１の放熱を効率よく行うとともにランプ付スイッチモジュール２０の小型化を図ることができる。
【００３６】
特に、上記実施の形態のように小型の（例えば、直径１６mm以下の規格の）スイッチ、ランプ等のような小型のデバイスと電気回路（通信用回路５０ａ）とをコンパクトに一体化するには通信用回路５０ａの主要部をワンチップ化して小型化する必要があり、電子部品５１であるチップからの放熱の度合いは大きくなる。このような場合であってもケーシング３０に傾斜面３２ａを設けて電子部品５１を取り付けることにより入出力モジュールの適正な動作を確保することができる。
【００３７】
また、デバイス部４０と通信用回路５０ａとが一体化されていることから、配線スペースが不要となり、取付スペースも小さく抑えることができる。
【００３８】
以上、この発明に係る入出力モジュールの具体的形態としてランプ付スイッチモジュール２０の構成について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００３９】
例えば、上記実施の形態ではランプ付スイッチモジュール２０について説明したが、スイッチ、マイク、センサ、ランプ、スピーカ、アクチュエータ、シーケンサ等の各種入力および／または出力を行うデバイスを単数もしくは複数有する入出力モジュールに対しても利用可能である。
【００４０】
また、上記実施の形態では伝送システム１に利用される入出力モジュールとして説明したが、伝送システムとして利用されない入出力モジュールであっても利用可能である。すなわち、単独で利用される入出力モジュールや主制御部に直接接続される入出力モジュール等であっても利用可能である。
【００４１】
また、上記説明では、密集して配置される入出力モジュールの放熱効率を向上することができると説明したが、狭い設置場所に取り付けられる場合であっても放熱効率の向上を図ることができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では通信用回路５０ａの一部である電子部品５１が発熱を伴う（すなわち、放熱が必要となる）場合を例に説明したが、発熱を伴う電子部品５１は通信用回路５０ａに関する部品に限定されるものではない。例えば、ランプ、アクチュエータ等のデバイスを駆動する際の電力供給を行う電子部品も発熱を伴うことから、このような電子部品をケーシング３０の傾斜面３２ａに設けるようにしてもよい。すなわち、電力（パワー）消費量が多く、発熱を伴う電子部品であればどのようなものが傾斜面３２ａに沿って配置されてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態に係るケーシング３０では後方壁３２の一部が傾斜している例を示したが、後方壁３２全体が傾斜していてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態に係る上記ケーシング３０では操作部材４１を配置するために前方壁３１の大部分が開口しているが、さらに大きな開口が形成されている場合であってもケーシング３０の前方側の開口面が前方壁３１に相当する面となる。
【００４５】
また、ランプ４２やスイッチ４３が前方壁３１上に配置されてもよく、この場合であっても、デバイス部４０に含まれるべきインターフェイス回路が回路基板５０上に形成されていることから、ケーシング３０内部にはデバイス部４０の一部が配置されているといえる。また、デバイス部４０全体がケーシング３０内部に配置される形態であってもよい。
【００４６】
以上のようにこの発明は様々な変形および様々な用途に利用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１ないし３に記載の発明では、ケーシングの後方壁が有する傾斜面に沿って発熱を伴う電子部品が配置されるので、放熱を効率よく行うことができるとともに入出力モジュールの小型化を図ることができる。
【００４８】
また、請求項２に記載の発明では、デバイス部と通信用回路とをケーシングに配置した入出力モジュールの実現および小型化を図ることができる。
【００４９】
また、請求項３に記載の発明では、放熱を一層効率よく行うことができる。
【００５０】
請求項４に記載の発明では、放熱を効率よく行うことができるとともに小型化された入出力モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る入出力モジュールであるランプ付スイッチモジュールを有する伝送システムの構成を示す斜視図である。
【図２】ランプ付スイッチモジュールの内部構成を示す図である。
【図３】コネクタが後方に突出する場合のランプ付スイッチモジュールの形態を示す図である。
【図４】コネクタを含めて略直方体となる場合のランプ付スイッチモジュールの形態を示す図である。
【図５】この発明に係るランプ付スイッチモジュールの他の形態を示す図である。
【図６】この発明に係るランプ付スイッチモジュールのさらに他の形態を示す図である。
【符号の説明】
２０  ランプ付スイッチモジュール
３０  ケーシング
３１  前方壁
３２  後方壁
３２ａ  傾斜面
３３  側壁
４０  デバイス部
５０  回路基板
５０ａ  通信用回路
５１  電子部品
６０ａ  放熱部材
６０ｂ  放熱板
【図１】
0004130032.tif 000002
【図２】
0004130032.tif 000003
【図３】
0004130032.tif 000004
【図４】
0004130032.tif 000005
【図５】
0004130032.tif 000006
【図６】
0004130032.tif 000007