(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形筒状の筐体の上下二面を構成し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部が一体形成されてなる一対のフィンおよびフレーム一体型コールドプレートと、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するサイドパネルと、
上記矩形筒状の筐体の前面を構成し、コネクタ取付穴等を有するフロントパネル部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型フロントパネルと、
上記矩形筒状の筐体の後面を構成し、ベースプレート部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型ベースプレートと、
冷却空気供給孔を有し、上記フレーム一体型ベースプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するリヤパネルとを備え、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートと上記フレーム一体型フロントパネル、および上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートと上記フレーム一体型ベースプレートとの各接合部は結合部材により互に固定されていることを特徴とする熱交換器一体型筐体。
【請求項２】
フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部には電磁シールド用パッキンが挟持されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器一体型筐体。
【請求項３】
フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部には導電性接着剤が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器一体型筐体。
【請求項４】
矩形筒状の筐体の上下二面に形成され、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部が一体形成されてなるフィンおよびフレーム一体型コールドプレートと、
上記矩形筒状の筐体の前面を構成し、コネクタ取付穴等を有するフロントパネル部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型フロントパネルと、
上記矩形筒状の筐体の後面を構成し、ベースプレート部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型ベースプレートと、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するサイドパネルと、
冷却空気供給孔を有し、上記フレーム一体型ベースプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するリヤパネルとを備え、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、上記フレーム一体型フロントパネルおよび上記フレーム一体型ベースプレートは一体形成されていて接合部を有しないことを特徴とする熱交換器一体型筐体。
【請求項５】
フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、フレーム一体型フロントパネルおよびフレーム一体型ベースプレートは、アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の熱交換器一体型筐体。
【請求項６】
フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、フレーム一体型フロントパネルおよびフレーム一体型ベースプレートは、繊維強化プラスチックを用いて構成され、矩形筒状の筐体内面部にはメッキが施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の熱交換器一体型筐体。
【請求項７】
厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、
他の厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、
さらに他の厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートと上記フレーム一体型フロントパネル、および上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートと上記フレーム一体型ベースプレートとの各接合部に電磁シールド用パッキンを挟持した状態で結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程、もしくは上記各接合部に導電性接着剤を塗布した後に結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程と、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、
上記フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むことを特徴とする熱交換器一体型筐体の製造方法。
【請求項８】
繊維強化プラスチックからなる厚肉板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、
繊維強化プラスチックからなる他の厚肉板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、
繊維強化プラスチックからなるさらに他の厚肉板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートと上記フレーム一体型フロントパネル、および上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートと上記フレーム一体型ベースプレートとの各接合部に電磁シールド用パッキンを挟持した状態で結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程、もしくは上記各接合部に導電性接着剤を塗布した後に結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程と、
上記矩形筒状の筐体内面部となる部分にメッキを施す工程と、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、
上記フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むことを特徴とする熱交換器一体型筐体の製造方法。
【請求項９】
矩形筒状の金属塊の上下二面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、
上記矩形筒状の金属塊の前面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、
上記矩形筒状の金属塊の後面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、
上記フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むことを特徴とする熱交換器一体型筐体の製造方法。
【請求項１０】
矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の上下二面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、
上記矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の前面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、
上記矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の後面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、
上記矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の内面部にメッキを施す工程と、
上記フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、
上記フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むことを特徴とする熱交換器一体型筐体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機搭載用電子機器に使用する筐体の内、主に戦闘機搭載用電子機器に適用される間接空冷方式に適合させるため、熱交換器部を筐体の主要構造物として組込んだ熱交換器一体型筐体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の代表的な熱交換器一体型筐体の製造方法を説明するための図、図８は組立後の熱交換器一体型筐体を示す斜視図、図９は熱交換器一体型筐体の使用状態を示す斜視図である。
図において、Ｈは筐体の主要構造物としてその上下二面に組込まれた熱交換器部で、熱伝導性が良好なアルミニウム等の金属材料を用いて製造され、コルゲートフィン２１およびスペーサ２３をコールドプレート２２とサイドパネル２によって挟み込んだ構成となっている。
また、上下二つの熱交換器部Ｈに挟まれて形成された空間には、ＩＣ及びＬＳＩ等の電子部品が実装されたモジュール２８が挿入され、このモジュール２８内には実装された電子部品から発生する熱を熱交換器部Ｈへ効率良く伝導させるための金属板が内蔵されており、電子部品から発生した熱は、モジュール２８に内蔵された金属板を伝導して熱交換器部Ｈのコールドプレート２２に達し、コールドプレート２２からコルゲートフィン２１を介して、熱交換器部Ｈ内を流れる冷却空気２９中に放散される
【０００３】
コルゲートフィン２１は、薄肉金属板に連続的な曲げ加工及び塑性加工等を施して形成され、表面積を拡大して熱交換器部Ｈ内を流れる冷却空気２１への熱伝達特性を向上させる機能を有する。
コールドプレート２２は、厚肉金属板に切削加工等を施して形成され、筐体に収納されるモジュール２８を固定するためのモジュール固定用ガイド部１ｄを有すると共に、モジュール２８に実装された電子部品から発生する熱を受熱する機能を有する。
サイドパネル２は、薄肉金属板にプレス加工等を施して形成され、筐体外壁を構成する。
【０００４】
スペーサ２３は、コールドプレート２２とサイドパネル２の間に設けられ、金属丸棒に切削加工等を施し、その両端部にコールドプレート２２およびサイドパネル２に嵌め込み可能な形状を形成してサイドパネル２、コルゲートフィン２１およびコールドプレート２２を一体化することにより、コールドプレート２２とサイドパネル２の間に冷却空気２９が通過するダクト構造を形成すると共に、軸心にはタップ穴等を形成し、筐体内部に実装される電気配線等の配線固定金具をネジ止めする機能を有する。
なお、スペーサ２３が設けられる部分のコルゲートフィン２１には、スペーサ２３の外径の約２倍以上の直径を有する貫通穴２３ａが設けられている。
【０００５】
Ｒは筐体後部で、スペーサ２３をベースプレート２４とリヤパネル５によって挟み込んだ構成となっている。
ベースプレート２３およびリヤパネル５は、薄肉金属板にプレス加工あるいは切削加工等を施して形成され、筐体の内外壁を形成する。
スペーサ２３は、金属丸棒に切削加工等を施し、その両端部にベースプレート２４およびリヤパネル５に嵌め込み可能な形状を形成してベースプレート２４とリヤパネル５を一体化することにより、その間に冷却空気２９が通過するダクト構造を形成すると共に、筐体後部Ｒ全体の強度を高める機能を有する。
なお、リヤパネル５には機体側設備３０の冷却空気供給ダクト３０ａに契合する冷却空気供給孔５ａが設けられ、機体とのインタフェース機能を有し、冷却空気２９を機体側設備３０から筐体後部Ｒを介して熱交換器部Ｈに供給する。
【０００６】
２５はフロントパネルで、薄肉金属板にプレス加工あるいは切削加工等を施して形成され、筐体外壁を形成すると共に、入出力電気信号用のコネクタ等を取付けるための貫通孔２５ａを有する。
【０００７】
２６は熱交換器部Ｈ、筐体後部Ｒおよびフロントパネル２５を相互結合することにより矩形筒状の筐体を組立てるフレームで、厚肉金属板に切削加工あるいは放電加工等を施して筐体使用時に筐体カバー２７をネジ止めするためのタップ穴等を形成すると共に、フレーム２６自体の剛性により熱交換器一体型筐体の堅牢性を向上させる。
【０００８】
従来の熱交換器一体型筐体は、上記の構成部品をかしめあるいは極小面積の局所的な溶融溶接等の仮止めを併用して組立て、専用治具により組立て状態を保持しつつ、最終的にろー付け工法を用いて異なる部品同士の接合面を機械的強度、熱伝導性および電磁シールド性を共に満足する状態で溶融結合させることにより形成される。
なお、熱交換器一体型筐体においては、特に熱交換器部Ｈのコルゲートフィン２１とコールドプレート２２との熱伝導性を確保することが重要であり、その観点から熱交換器一体型筐体の製造にろー付け工法が採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱交換器一体型筐体は、以上のように製造工程の最終工程において仮止めされた構成部品をろー付け工法により溶融接合して形成され、ろー付け工法には大別して真空ろー付け法と浸漬ろー付け法があるが、いずれのろー付け工法においても、ろー付け前の部品組立の際に個々の接合部全てに部品同士を溶融結合させるためのろー材の供給が必要となり、その結果、ほぼすべてが手作業の部品集約型工程となるため、製造時間の短縮が困難となり、製造コストがアップするという問題があった。
また、部品集約型工程であるため、ろー付け工程において不良が発生した場合には、その全ての構成部品が再使用不可になるという問題があった。
【００１０】
また、真空ろー付け法を用いる場合には、接合する部品のいずれか一方は予めろー材が蒸着されたクラッド材を用いて形成する必要があり、部品材料選定上に制約を受け、その結果、製品構造にも制約を受けるという問題があった。
また、真空ろー付け法においては、部品の接合部を治具を用いて加圧する必要があり、治具設計に経験の蓄積等によるノウハウを必要とした。
また、真空ろー付け時の加熱方法は、真空炉内の熱源からの放射を利用するため、熱源と製品の位置関係によって影になる部分に加熱不足による溶融結合不良等が発生する可能性があり、加熱時間の条件出しおよび製品と熱源との位置条件出し等に数回の試作および高度な生産技術と経験の蓄積等によるノウハウを必要とした。
【００１１】
また、浸漬ろー付け法を用いる場合には、紙状のシートろー材もしくはペースト状の置きろー材をすべての接合面に挟みこむ、もしくは塗布する必要があり、部品組立作業に膨大な時間が必要であった。
また、浸漬ろー付け時の加熱は、塩浴炉内の塩基性の高温液体に浸積する方法であり、製品を塩浴炉で浸漬加熱した後、製品を塩浴炉から引き上げる際に塩基性高温液体内を移動させるため、流動圧力を受けて製品が変形する可能性があり、変形を抑えるための治具が必要となり、治具設計に経験の蓄積等によるノウハウを必要とした。
【００１２】
また、浸積ろー付け時において、製品を塩浴炉に浸漬加熱した際、塩基性高温液体が製品全体に瞬時に行き渡る構造が必要であり、かつ、製品を塩浴炉から引き上げる際、塩基性の高温液体が容易かつ完全に抜け切れる構造が要求されるため、製品形状に制約を受けると共に、加熱時間の条件出しおよび塩浴炉からの引き上げ条件出し等が必要であり、その条件出しに数回の試作および高度な生産技術と経験の蓄積等によるノウハウを必要とした。
【００１３】
また、ろー付け工法は、高温環境での溶融結合の後に、冷却、時効硬化処理および矯正等の工程が不可欠であり、その処理条件出し等に高度な生産技術と経験の蓄積等によるノウハウを必要とした。
また、ろー付け工法は、膨大な設備投資と、上述の高度な生産技術および経験の蓄積等によるノウハウを必要とするため、熱交換器一体型筐体の製造に関わる事業は事実上、ろー付け専門メーカーの独占状態にあり、市場価格の高騰を招くき、また、コルゲートフィンの製造上の制約により、研究開発等によって考案されたフィン形状をそのまま製品に反映することが困難であり、熱交換器一体型筐体の最も重要な性能である熱交換性能の向上に制約を受けるという問題があった。
【００１４】
また、熱交換器一体型筐体の属する技術分野である戦闘機搭載用電子機器において、軽量化は至上命題であり、近年の材料技術の急速な進歩を考慮すれば、筐体材料のＦＲＰ（繊維強化プラスチック：Fiber  Reinforced  Plastic）化が必須であるが、ＦＲＰにはろー付け工法を適用できないため、熱交換器一体型筐体の軽量化に制約を受けるという問題があった。
【００１５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ろー付け工法を用いない熱交換器一体型筐体およびその製造方法を提供することにより、部品点数の削減に伴う組立工数の削減によるコストダウン、フィン形状の形成に自由度を有することによる熱交換性能の向上、およびＦＲＰ材料の使用による軽量化を実現することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる熱交換器一体型筐体は、矩形筒状の筐体の上下二面を構成し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および筐体に収納されるモジュールの支持部が一体形成されてなる一対のフィンおよびフレーム一体型コールドプレートと、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するサイドパネルと、矩形筒状の筐体の前面を構成し、コネクタ取付穴等を有するフロントパネル部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型フロントパネルと、矩形筒状の筐体の後面を構成し、ベースプレート部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型ベースプレートと、冷却空気供給孔を有し、フレーム一体型ベースプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するリヤパネルとを備え、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部は結合部材により互に固定されているものである。
【００１７】
また、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部には電磁シールド用パッキンが挟持されているものである。
また、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部には導電性接着剤が塗布されているものである。
【００１８】
また、矩形筒状の筐体の上下二面に形成され、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および筐体に収納されるモジュールの支持部が一体形成されてなるフィンおよびフレーム一体型コールドプレートと、矩形筒状の筐体の前面に形成され、コネクタ取付穴等を有するフロントパネル部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型フロントパネルと、矩形筒状の筐体の後面に形成され、ベースプレート部上にフレーム部が一体形成されてなるフレーム一体型ベースプレートと、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するサイドパネルと、冷却空気供給孔を有し、フレーム一体型ベースプレートに取付けられ、冷却空気が通過するダクト構造を形成するリヤパネルとを備え、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、フレーム一体型フロントパネルおよびフレーム一体型ベースプレートは一体形成されていて接合面を有しないものである。
【００１９】
また、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、フレーム一体型フロントパネルおよびフレーム一体型ベースプレートは、アルミニウム合金からなる。また、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、フレーム一体型フロントパネルおよびフレーム一体型ベースプレートは、繊維強化プラスチックを用いて構成され、矩形筒状の筐体内面部にはメッキが施されているものである。
【００２０】
また、この発明に係わる熱交換器一体型筐体の製造方法は、厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、他の厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、さらに他の厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部に電磁シールド用パッキンを挟持した状態で結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程、もしくは各接合部に導電性接着剤を塗布した後に結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程と、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むものである。
【００２１】
また、繊維強化プラスチックからなる厚肉板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、繊維強化プラスチックからなる他の厚肉板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、繊維強化プラスチックからなるさらに他の厚肉板にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型フロントパネル、およびフィンおよびフレーム一体型コールドプレートとフレーム一体型ベースプレートとの各接合部に電磁シールド用パッキンを挟持した状態で結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程、もしくは各接合部に導電性接着剤を塗布した後に結合部材により互に固定して矩形筒状の筐体を形成する工程と、矩形筒状の筐体内面部となる部分にメッキを施す工程と、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むものである。
【００２２】
また、矩形筒状の金属塊の上下二面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、矩形筒状の金属塊の前面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、矩形筒状の金属塊の後面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むものである。
【００２３】
また、矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の上下二面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、コールドプレート部上にフィン部、フレーム部および上記筐体に収納されるモジュールの支持部を一体形成してフィンおよびフレーム一体型コールドプレートを形成する工程と、矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の前面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、フロントパネル部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型フロントパネルを形成する工程と、矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の後面にマシニングセンター加工による切削加工を施し、ベースプレート部上にフレーム部を一体形成してフレーム一体型ベースプレートを形成する工程と、矩形筒状の繊維強化プラスチック塊の内面部にメッキを施す工程と、フィンおよびフレーム一体型コールドプレートに薄肉金属板にプレス加工を施して形成したサイドパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程と、フレーム一体型ベースプレートに他の薄肉金属板にプレス加工を施して形成したリヤパネルを取付け、冷却空気が通過するダクト構造を形成する工程とを含むものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施の形態である熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１による熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。図において、Ｈは熱交換器部で、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とサイドパネル２により構成され、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１は、フィン部１ａ、フレーム部１ｂ、コールドプレート部１ｃ、モジュール固定用ガイド部１ｄおよび位置決め用の溝部１ｅを有している。
【００２５】
Ｆはフロントパネル部で、フレーム一体型フロントパネル３により構成され、フレーム一体型フロントパネル３はフロントパネル部３ａ、フレーム部３ｂおよび位置決め用の突起部３ｃを有している。
Ｂはベースプレート部で、フレーム一体型ベースプレート４とリヤパネル５により構成され、フレーム一体型ベースプレート４はベースプレート部４ａ、フレーム部４ｂおよび位置決め用の突起部４ｃを有している。
６は電磁シールド用パッキン、７は熱交換器部Ｈ、フロントパネル部Ｆおよびベースプレート部Ｂの相互固定用ボルト、８は固定用ネジである。
【００２６】
次に、本実施の形態による熱交換器一体型筐体の製造方法について説明する。
まず、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１は、強度、熱伝導性および耐蝕性等を考慮してアルミニウム合金等の金属を素材とし、その厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工等を施してフィン部１ａ、フレーム部１ｂおよびモジュール固定用ガイド部１ｄをコールドプレート部１ｃ上に一体形成することにより形成される。なお、コールドプレート部１ｃには、後記のフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との位置決め用の溝部１ｅも同時に形成する。
なお、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１からなる熱交換器部Ｈは筐体の上下二面に配置されるため、互いに対称形の一対のフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１を形成する。
【００２７】
次に、他のアルミニウム合金等からなる厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工等を施し、コネクタ取付用穴等を有するフロントパネル部３ａにフレーム部３ｂとフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１に設けられた位置決め用溝部１ｅと嵌合する位置決め用突起部３ｃを一体形成することによりフレーム一体型フロントパネル３からなるフロントパネル部Ｆを形成する。
【００２８】
次に、さらに他のアルミニウム合金等の厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工等を施し、ベースプレート部４ａにフレーム部４ｂとフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１に設けられた位置決め用溝部１ｅと嵌合する位置決め用突起部４ｃを一体形成することによりフレーム一体型ベースプレート４を形成する。
【００２９】
次に、上記工程により形成した一対のフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１、フレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４を矩形筒状の筐体に組立てる。
まず、筐体の電磁シールド性を確保するため、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との各接合部に電磁シールド用パッキン６を装着する。
次に、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１に設けられた位置決め用溝部１ｅに、フレーム一体型フロントパネル３の位置決め用突起部３ｃおよびフレーム一体型ベースプレート４の位置決め用突起部４ｃを嵌合させて位置決めを行い、相互固定用ボルト７を用いて固定することにより矩形筒状の筐体を形成する。
なお、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４の接合部においては、熱交換器部Ｈの冷却性能を著しく損なうことのない微小な空気漏れは許容されるため、厳密な気密構造は必要としない。
【００３０】
次に、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１に冷却空気を通過させるダクト構造を形成するため、アルミニウム合金等の薄肉金属板にプレス加工等を施してサイドパネル２を形成し、固定用ネジ８を用いてフレーム一体型コールドプレート１に固定し、熱交換器部Ｈを形成する。
なお、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とサイドパネル２の接合部においては、熱交換器部Ｈの冷却性能を著しく損なうことのない微小な空気漏れは許容されるため、厳密な気密構造は必要としない。
【００３１】
次に、フレーム一体型ベースプレート４に冷却空気を通過させるダクト構造を形成するため、アルミニウム合金等の薄肉金属板にプレス加工等を施してリヤパネル５を形成し、固定用ネジ８を用いてフレーム一体型ベースプレート４に固定し、ベースプレート部Ｂを形成する。
なお、リヤパネル５には機体側の冷却空気供給ダクトに契合する冷却空気供給孔５ａが設けられ、機体とのインタフェース機能を有し、冷却空気を機体側からベースプレート部Ｂを介して熱交換器部Ｈに供給する。
また、フレーム一体型ベースプレート４とリヤパネル５の接合部においては、熱交換器部Ｈの冷却性能を著しく損なうことのない微小な空気漏れは許容されるため、厳密な気密構造は必要としない。
以上の工程により熱交換器一体型筐体が形成される。
【００３２】
本実施の形態によれば、フィン部１ａをコールドプレート部１ｃ上に一体形成するため、間に接合部を有さずフィン部１ａとコールドプレート部１ｃ間において良好な熱伝導性能を確保することができ、その結果、ろー付け工法を用いずに熱交換器一体型筐体を形成することができる。
また、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との各接合部に電磁シールド用パッキン６を装着することにより筐体の電磁シールド性を確保できる。
【００３３】
また、部品をフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１、フレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４に統合化することにより部品点数を削減することができ、組立工数を削減することができる。
また、組立てにおいて特殊な工法や専用治具を必要とせず、相互固定用ボルト７の締結のみで固定することができるため、組立て作業を簡易化できると共に筐体の堅牢性を向上させることができる。
【００３４】
また、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１、フレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４の組立時の位置決めは、各々に設けられた溝部１ｅと突起部３ｃ、４ｃの嵌合により行うが、この嵌め合い精度を厳しくすることにより、熱交換器一体型筐体の運用時にフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との間に生じるせん断力を嵌合部に分散することが可能となるため、相互固定用ボルト７による締結部への荷重負担を低減して筐体としての堅牢性を向上させることができる。
さらに、嵌合部の嵌め合い精度を厳しくすることにより、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１のダクト構造とフレーム一体型ベースプレート４のダクト構造とのずれを小さくすることができる。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１では、筐体の電磁シールド性を確保するため、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との各接合部に電磁シールド用パッキン６を挟持させたが、図２に示すように、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との各接合部に導電性接着剤９を塗布することによっても実施の形態１と同様の電磁シールド性を確保することができると共に、導電性接着剤９によりフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１とフレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４との各接合部が接着されるため、その接着強度により筐体の堅牢性をより向上させることができる。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、熱交換器部Ｈ、フロントパネル部Ｆおよびベースプレート部Ｂを構成する素材は、強度、熱伝導性および耐蝕性等を考慮してアルミニウム合金等の金属としたが、図３および図４に示すように、アルミニウム合金等の金属と同等以上の強度、熱伝導性および耐蝕性等を有するＦＲＰを用いてフィンおよびフレーム一体型コールドプレート１、フレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４を形成し、筐体組立後、その内面となる部分にメッキ面１０を形成することによっても実施の形態１と同様の電磁シールド性を確保することができると共に、熱交換器一体型筐体の軽量化を図ることができる。
【００３７】
実施の形態４．
実施の形態１および実施の形態２では、フィンおよびフレーム一体型コールドプレート１、フレーム一体型フロントパネル３およびフレーム一体型ベースプレート４の各部は、アルミニウム合金等からなる厚肉金属板にマシニングセンター加工による切削加工等を施して形成したが、図５に示すように、矩形筒状のアルミニウム合金等からなる金属塊１１を用い、マシニングセンター加工による切削加工等を施してフィンおよびフレーム一体型コールドプレート、フレーム一体型フロントパネルおよびフレーム一体型ベースプレートの機能を有する筐体機能一体化部品１２を形成し、この筐体機能一体化部品１２に、アルミニウム合金等の薄肉金属板にプレス加工等を施して形成したサイドパネル２、および機体側の冷却空気供給ダクトに契合する冷却空気供給孔５ａを有するリヤパネル５を、各々パネル固定用ネジ８を用いて固定することにより熱交換器一体型筐体を形成してもよい。
【００３８】
本実施の形態によれば、筐体構造において接合面を有しないため、実施の形態１もしくは実施の形態２で必要であった電磁シールド用パッキン６もしくは導電性接着剤９は不要になると共に、筐体の電磁シールド性および堅牢性を一層向上させることができ、かつ組立工数を削減することができる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態４では、筐体機能一体化部品１２を構成する素材としてアルミニウム合金等の金属塊１１を用いたが、図６に示すように、矩形筒状のＦＲＰ塊１３を用いマシニングセンター加工による切削加工等を施して筐体機能一体型部品１２を形成し、筐体内面側にメッキ面１０を形成するによっても実施の形態４と同様の電磁シールド性、堅牢性および組立工数削減の効果を得ることができると共に、熱交換器一体型筐体の軽量化を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、熱交換器部を構成するコルゲートフィンとコールドプレートを一体形成することにより要求される熱伝導性を確保することができ、ろー付け工法を用いずに熱交換器一体型筐体を製造することができるため、ろー付け専門メーカーに依存することなく必要条件を満たす熱交換器一体型筐体の製造が可能となり、内製化してコストダウンを図れると共に新たな技術を採用して熱交換器一体型筐体の性能向上を図ることができる。
また、従来必須であったろー付け工法における種々の条件出しを必要としないため、近年の傾向である短納期かつ他品種少量生産に対応することができる。
【００４１】
さらに、熱交換性能に影響を及ぼすコルゲートフィンの加工形状の自由度は、マシニングセンター加工を用いることにより大きく向上するため、新たな技術を製品に反映させることができ、熱交換性能を大きく向上させることができる。
また、部品を一体形成して統合化することにより、部品点数を削減することができ、これに伴い組立工数を削減できることによりコストダウンが図れ、かつ、各部はボルトの締結のみで固定することができるため、組立て作業を簡易化できると共に筐体の堅牢性を向上させることができる。
また、筐体の構造部をＦＰＲを用いて構成することができ、熱交換器一体型筐体の飛躍的な軽量化を図ることができる。
また、筐体の構成部を金属塊もしくはＦＰＲ塊から一体形成することにより、電磁シールド性および堅牢性を一層向上できると共に組立工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。
【図２】  この発明の実施の形態２による熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。
【図３】  この発明の実施の形態３による熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。
【図４】  この発明の実施の形態３による他の熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。
【図５】  この発明の実施の形態４による熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。
【図６】  この発明の実施の形態５による熱交換器一体型筐体の構造およびその製造方法を説明するための斜視図である。
【図７】  従来のこの種熱交換器一体型筐体の製造方法を説明するための斜視図である。
【図８】  従来の熱交換器一体型筐体の構造を示す斜視図である。
【図９】  従来の熱交換器一体型筐体の使用時の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  フィンおよびフレーム一体型コールドプレート、１ａ  フィン部、
１ｂ  フレーム部、１ｃ  コールドプレート部、
１ｄ  モジュール固定用ガイド部、１ｅ  位置決め用溝部、
２  サイドパネル、３  フレーム一体型フロントパネル、
３ａ  フロントパネル部、３ｂ  フレーム部、３ｂ  位置決め用突起部、
４フレーム一体型ベースプレート、４ａ  ベースプレート部、
４ｂ  フレーム部、４ｃ  位置決め用突起部、５  リヤパネル、
５ａ  冷却空気供給孔、６  電磁シールド用パッキン、
７  相互固定用ボルト、８  固定用ネジ、９  導電性接着剤、
１０  メッキ面、１１  金属塊、１２  筐体機能一体化部品、
１３  ＦＰＲ塊、２１  コルゲートフィン、２２  コールドプレート、
２３  スペーサ、２４  ベースプレート、２５  フロントパネル、２６  フレーム、２７  筐体カバー、２８  モジュール、２９  冷却空気、
３０  機体側設備、Ｈ  熱交換器部、Ｆ  フロントパネル部、
Ｂ  ベースプレート部、Ｒ  筐体後部。
【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】
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【図８】
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【図９】
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