| 【発明の名称】 |
電子機器 |
| 【発明者】 |
【氏名】高野 自平
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| 【要約】 |
【課題】地下構造物と地上とを繋ぐ穴の蓋の内側に取り付けられて使用される電子機器の場合、直射日光によって高温に熱せられた蓋の熱が電子機器に伝達され、電子機器の寿命低下や信頼性低下を発生させ、最悪の場合には故障、破損等を引き起こすという問題点があった。
【解決手段】蓋の内面に断熱スペーサを介して熱絶縁板を取り付け、この熱絶縁板を覆うように上記蓋の内側に取り付けたカバーによって形成される空間に電子機器を上記熱絶縁板と接触させて配置することにより、蓋からの熱を電子機器へ伝えないよう断熱するものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 地下構造物と地上とを繋ぐ穴の蓋の内側に設けた電子機器において、上記蓋の内面に断熱スペーサを介して熱絶縁板を取り付け、この熱絶縁板を覆うように上記蓋の内側に取り付けたカバーによって形成される空間内に上記電子機器を配置し、かつ上記電子機器は上記熱絶縁板と接触していることを特徴とする電子機器。
【請求項２】 上記熱絶縁板は格子状にくり抜いた板の両面に薄板が取り付けられて成形されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】 上記熱絶縁板は制振合金材料からなり、かつ格子状にくり抜いた振動絶縁板の両面にスキン材が取り付けられて成形されていることを特徴とする請求項２記載の電子機器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、下水道に代表される地下構造物と地上とを繋く穴の蓋の内側に設けた電子機器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、上記下水道が光ファイバー等の通信線の通路として使用されるようになり、それによって、上記下水道と地上とを繋ぐ穴の蓋には所要の電子機器が取り付けられるようになってきた。すなわち、上記蓋の内側には通信回線の中継を行うような電子機器が取り付けられている。
【０００３】ところで、このように蓋の内側に電子機器を取り付けた場合、特に、蓋を介して電子機器へ伝達される熱の問題がある。蓋は鋳鉄等の鉄材により成形されているため、直射日光によって高温に熱せられ易く、熱せられた熱は蓋の内側の電子機器まで伝わり易い。つまり、蓋の内側に電子機器を取り付けた場合、熱せられた蓋の熱が直接電子機器に加わる事になる。したがって、電子機器は蓋から受ける熱ストレスにより、寿命低下をもたらし、信頼性低下を発生させ、最悪の場合には故障、破損等を引き起こすという問題が想定される。そこで、蓋の内側に電子機器を取り付けた場合においても蓋から受ける熱ストレスを軽減することにより信頼性および放熱効果に優れ、しかもメンテナンスの容易な電子機器を提案する。
【０００４】図７は、従来の蓋の内側に取り付けられる電子機器の構造図であり、図７において１は穴、２は受枠、３は蓋、４はきょう体、５は電子機器、６はブラケット、７はネジ、８は通信線である。従来の蓋の内側に取り付けられる電子機器は上記のように構成され、下水道と地上とを繋ぐ穴１に設けられた受枠２に対して開閉可能に設置され、鋳鉄等の鉄材料で成形される蓋３の内側に、気密、防食、放熱対策が施されたきょう体４の内部に収納された電子機器５が取り付けられている。ここで、上記きょう体４には固定用のブラケット６が設けられ上記蓋３の内側にネジ７により固定されている。また、上記電子機器５には下水道に敷設された通信線８が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成された電子機器は、蓋の内側に電子機器を取り付けることにより、特に、蓋を介して電子機器へ伝達される熱の問題が予想される。蓋は鋳鉄等の鉄材により成形されているため、直射日光によって高温に熱せられ易く、熱せられた熱は蓋の内側の電子機器まで伝わりやすい。つまり、蓋の内側に電子機器を取り付けた場合、熱せられた蓋の熱が直接電子機器に加わる事になる。したがって、電子機器は蓋から受ける熱ストレスにより、寿命低下をもたらし、信頼性低下を発生させ、最悪の場合には故障、破損等を引き起こすという課題があった。
【０００６】この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、地下構造物と地上とを繋ぐ穴の蓋の内側に電子機器を取り付けた場合においても、蓋から受ける熱ストレスを軽減することにより、信頼性および放熱効果に優れ、しかもメンテナンスの容易な電子機器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明による電子機器は、蓋の内面に断熱スペーサを介して熱絶縁板を取り付け、この熱絶縁板を覆うように上記蓋の内側に取り付けたカバーによって形成される空間に上記電子機器を配置し、かつ上記電子機器は上記熱絶縁板と接触するよう配置したものである。
【０００８】また、第２の発明による電子機器は、上記第１の発明における手段を施した電子機器の上記熱絶縁板を、格子状にくり抜いた板の両面に薄板を取り付けて成形したものである。
【０００９】更に、第３の発明による電子機器は、上記第２の発明における手段を施した電子機器の上記熱絶縁板が制振合金材料からなり、かつ格子状にくり抜いた振動絶縁板の両面にスキン材を取り付けて成形したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す外観図であり、図において９はカバー、１０は固定用ネジを示しており、他の符号については従来のものと同様である。また、図２は図１における断面Ａ−Ａを示す図であり、図において１１は断熱スペーサ、１２は熱絶縁板、１３は断熱空気層を示しており、他の符号については従来のものおよび図１と同様である。
【００１１】以上のように構成された電子機器においては、蓋３の内面に断熱スペーサ１１を介して熱絶縁板１２を取り付け、この熱絶縁板１２を覆うように上記蓋３の内側に取り付けたカバー９によって形成される空間に電子機器５を上記熱絶縁板１２に接触させるように配置し、上記カバー９は上記熱絶縁板１２に固定用ネジ１０により固定されている。このため日射により熱せられた上記蓋３の熱は、上記断熱スペーサ１１と上記熱絶縁板１２により形成される断熱空気層１３により空気が断熱材の働きをして熱を遮断するため、上記電子機器５が配置される空間まで達しない。また、上記断熱スペーサ１１と熱絶縁板１２を、たとえばガラスエポキシ材などの断熱材料によって成形することにより、蓋３からの伝導による熱の侵入を防いでいる。さらに、上記断熱空気層１３の熱も、上記熱絶縁板１２をたとえばガラスエポキシ材などの断熱材料によって成形することにより、上記電子機器５が収納された空間まで達しない。この時、上記蓋３からの上記電子機器５が収納される空間への熱の侵入による温度上昇値Δｔ１は数１により求めることができる。
【００１２】
【数１】
【００１３】上記数１からわかるように、熱伝導率Ｋを変えることにより温度上昇値Δｔ１を変化させることができる。よって、断熱スペーサ１１と熱絶縁板１２には、従来の下水道内部で使用されている防食性を考慮したステンレス合金（１６Ｗ／ｍ・℃）や鉄材（５８Ｗ／ｍ・℃）のような金属材料に比べ熱伝導率が低く腐食しないガラスエポキシ材（１．５Ｗ／ｍ・℃）などの樹脂材料を使用し、断熱スペーサ１１と熱絶縁板１２によって断熱空気層１３（０．０２５Ｗ／ｍ・℃）を形成することにより、従来のように蓋３の内側に電子機器を直接取り付ける方法に比べ、電子機器の温度上昇値Δｔ１は１／１０〜１／１００に断熱される。
【００１４】さらに、上記電子機器５が発生する熱による電子機器５収納部の温度上昇値Δｔ１も上記カバー９の熱伝導率Ｋにより変化することが上記数１からわかる。したがって、上記カバー９を、耐食性を有し、しかも熱伝導率の高い材料である耐食アルミ合金（１６０Ｗ／ｍ・℃）のような金属材料で成形することにより、従来使用していたステンレス合金（１６Ｗ／ｍ・℃）や鉄材（５８Ｗ／ｍ・℃）に比べ、２．７倍〜１０倍程度放熱効果が向上する。
【００１５】したがって、この実施の形態１によれば、蓋３の内面に電子機器５を取り付けることにより修理、メンテナンスが容易となり、また、断熱スペーサ１１と熱絶縁板１２を例えばガラスエポキシ（１．５Ｗ／ｍ・℃）などの熱伝導率の低い樹脂材料で成形し、断熱空気層１３（０．０２５Ｗ／ｍ・℃）を形成することにより、蓋３から与えられる電子機器５ヘの熱ストレスを従来に比べ１０倍〜１００倍軽減できる。また、カバー９を例えば耐食アルミ合金（１６０Ｗ／ｍ・℃）などの耐食性を有し、しかも熱伝導率の高い金属材料で成形することにより、従来に比べ放熱効果を２．７倍〜１０倍程度向上することが可能となるばかりでなく、下水道の点検作業などでの乱暴な取り扱いから電子機器５を保護することができる。さらに、断熱スペーサ１１と熱絶縁板１２をガラスエポキシなどの樹脂材料で成形しているため、蓋３とカバー９が異種金属であっても電解腐食を発生することがない。よって、信頼性および放熱効果に優れ、しかもメンテナンスの容易な電子機器を実現できるという利点がある。
【００１６】実施の形態２．図３は上記実施の形態１をさらに改善した、実施の形態２における熱絶縁板を示す外観図であり、図において１４は格子状にくり抜いた板、１５は薄板を示している。また、図４は図３における熱絶縁板の分解図を示す図であり、図において１６は空気溜まりを示している。
【００１７】以上のように構成された電子機器においては、実施の形態１における熱絶縁板１２を例えばガラスエポキシ（１．５Ｗ／ｍ・℃）などの熱伝導率の低い樹脂材料により空気溜まり１６をもうけるように格子状にくり抜いた板１４を成形し、上記格子状にくり抜いた板１４の両面には同じくガラスエポキシ（１．５Ｗ／ｍ・℃）などの熱伝導率の低い材料からなる薄板１５を取り付けることにより、上記実施の形態１と同様の利点があるばかりでなく、空気溜まり１６を形成したことにより、空気の熱伝導率（０．０２５Ｗ／ｍ・℃）がガラスエポキシ（１．５Ｗ／ｍ・℃）に比べ６０倍低いため、上記数１からもわかるように熱伝導率Ｋを小さくできるので、日射により熱せられた蓋３からの熱の侵入による電子機器５収納部の温度上昇値Δｔ１を小さくすることができる。したがって、さらに信頼性に優れた電子機器を実現できるという利点がある。
【００１８】実施の形態３．図５は上記実施の形態２をさらに改善した、実施の形態３における熱絶縁板を示す外観図であり、図において１７は振動絶縁板、１８はスキン材を示しており、他の符号については実施の形態２と同様である。また、図６は図５における熱絶縁板の分解図を示す図であり、図における符号については実施の形態２および図５と同様である。
【００１９】以上のように構成された電子機器においては、実施の形態２における熱絶縁板１２を例えばアルミー亜鉛合金などの内部摩擦の大きい特性を有する制振合金材料により形成することにより、上記実施の形態２と同様の利点があるばかりでなく、空気溜まり１６をもうけるように格子状にくり抜いた振動絶縁板１７とスキン材１８を制振合金材料により成形することにより、電子機器の共振周波数における応答倍率を低減することができる。例えば、電子機器の共振周波数が３５０Ｈｚで、その時の応答倍率が５倍であった場合、車の通行等による振動、衝撃や、下水道の点検作業などでの乱暴な取り扱いにおいて発生する衝撃が３５０Ｈｚと重なった時、電子機器には入力に対し５倍の振動、衝撃レベルが印加されることになり、電子機器に実装されている電子回路部品はこの振動レベルに耐えることが必要となる。このことは、電子機器の市場性を狭め、コスト高を招く事になる。また、電子回路部品の実装状態によっては、この振動ストレスにより、リード破断やハンダ付け部のクラック等を発生する可能性がある。ここで、電子機器の共振周波数における応答倍率は数２により求めることができる。
【００２０】
【数２】
【００２１】電子機器の共振時においては、入力角振動数ωと電子機器の角振動数ωｎは等しいことから、上記数２は数３のようになる。
【００２２】
【数３】
【００２３】また、上記数３における減衰比ζは数４より求められる。
【００２４】
【数４】
【００２５】さらに、上記数４における対数減衰率δは数５により求められる。
【００２６】
【数５】
【００２７】上記数２〜上記数５は、電子機器の内部摩擦ｑ-1を大きくすれば、共振周波数における応答倍率Ａを小さくすることができることを示しており、上記数５において内部摩擦ｑ-1を大きくすると対数減衰率δが大きくなる。そして、上記数４において対数減衰率δが大きくなると減衰比ζが大きくなる。さらに、減衰比ζが大きくなると上記数３における応答倍率Ａを小さくすることができる。例えば、減衰比ζが０．０３の場合、応答倍率Ａは１６．７倍となるのに対して、減衰比ζが０．０７の場合、応答倍率Ａは７．２倍となり、応答倍率Ａを小さくすることができる。
【００２８】したがって、この実施の形態３によれば、空気溜まり１６をもうけるように格子状にくり抜いた振動絶縁板１７とスキン材１８を、内部摩擦（一般的な構造用アルミ合金の内部摩擦は０．５〜２×１０-3）の大きい特性を有する例えばアルミー亜鉛合金（５×１０-3）等の制振合金材料にて成形することにより、実施の形態２と同様の断熱効果を得られるばかりでなく、車の通行や下水道の点検作業などでの乱暴な取り扱いにおいて蓋に発生し電子機器に伝達される振動、衝撃レベルは、上記振動絶縁板１７とスキン材１８で減衰され、電子機器の共振周波数における応答倍率が小さくなり、電子機器に印加される振動、衝撃ストレスを低下させることができる。よって、さらに信頼性、放熱効果および耐振性、耐衝撃性に優れた電子機器を実現できるという利点がある。
【００２９】
【発明の効果】第１の発明によれば、蓋の内面に断熱スペーサを介して熱絶縁板を取り付け、この熱絶縁板を覆うように上記蓋の内側に取り付けたカバーによって形成される空間に電子機器を配置し、かつ上記電子機器は上記熱絶縁板と接触するように配置したことにより、修理、メンテナンスが容易となり、また、上記断熱スペーサと熱絶縁板を例えばガラスエポキシなどの熱伝導率の低い樹脂材料で成形し、断熱空気層を形成することにより、蓋から与えられる電子機器への熱ストレスを従来に比べ１０倍〜１００倍軽減できる。また、上記カバーを例えば耐食アルミ合金などの耐食性を有し、しかも熱伝導率の高い金属材料で成形することにより従来に比べ放熱効果を２．７倍〜１０倍程度向上することが可能となるばかりでなく、下水道の点検作業などでの乱暴な取り扱いから電子機器を保護することができる。さらに、上記断熱スペーサと熱絶縁板を樹脂材料で成形しているため、蓋とカバーが異種金属であっても電解腐食を発生することがない。したがって、信頼性および放熱効果に優れ、しかもメンテナンスの容易な電子機器を実現できるという効果がある。
【００３０】また、第２の発明によれば、上記第１の発明と同様の効果を得ることができるだけでなく、上記第１の発明における熱絶縁板を例えばガラスエポキシなどの熱伝導率の低い樹脂材料により空気溜まりをもうけるように格子状にくり抜いた板の両面に、同じくガラスエポキシなどの熱伝導率の低い材料からなる薄板を取り付けることにより、上記第１の発明と同様の利点があるばかりでなく、空気溜まりが形成されることにより、空気の熱伝導率がガラスエポキシに比べ６０倍低いため、日射により熱せられた蓋からの熱の侵入による電子機器収納部の温度上昇値Δｔ１を小さくすることができるので、さらに信頼性に優れた電子機器を実現できるという効果がある。
【００３１】また、第３の発明によれば、上記第２の発明と同様の効果を得ることができるだけでなく、上記熱絶縁板を内部摩擦の大きい特性を有する例えばアルミー亜鉛合金等の制振合金材料にて成形することにより、上記第２の発明と同様の断熱効果を得られるばかりでなく、車の通行や下水道管の点検作業などでの乱暴な取り扱いにおいて蓋に発生し電子機器に伝達される振動、衝撃レベルは、上記振動絶縁板とスキン材で減衰され、電子機器の共振周波数における応答倍率が小さくなり、上記電子機器に印加される振動、衝撃ストレスを低下させることができる。よって、さらに信頼性、放熱効果および耐振性、耐衝撃性に優れた電子機器を実現できるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２５１７６０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月１７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−５３６４６ |
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