(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突起を散点的に突設して成る厚さｔ1，ｔ2の２枚の金属プレートを互いの先端面同士が当接するようにして重ね合わせ、両金属プレートの突起同士の当接部を接合することによって厚さＢの中空パネルを構成し、前記２枚の金属プレートの突起同士の接合によって生じる歪みの中心が両金属プレートの断面の中立軸に一致するように、両金属プレートの突起の高さｈ1，ｈ2を次式：
ｈ1＝（Ｂｔ2−ｔ22−ｔ1・ｔ2）／（ｔ1＋ｔ2）
ｈ2＝（Ｂｔ1−ｔ12−ｔ1・ｔ2）／（ｔ1＋ｔ2）
によって求められる値に設定したことを特徴とする中空パネル構造。
【請求項２】
前記２枚の金属プレートの厚さｔ1，ｔ2は互いに異なることを特徴とする請求項１記載の中空パネル構造。
【請求項３】
前記２枚の金属プレートの突起同士の接合を溶接によって行い、突起同士の接合によって生じる歪みの中心を両突起の接合部の厚さ（ｔ1＋ｔ2）の中心高さ位置としたことを特徴とする請求項１又は２記載の中空パネル構造。
【請求項４】
前記溶接はレーザー溶接であることを特徴とする請求項３記載の中空パネル構造。
【請求項５】
前記２枚の金属プレートの突起同士の接合をカシメ又はリベット接合によって行い、突起同士の接合によって生じる歪みの中心を両突起の接合面位置としたことを特徴とする請求項１又は２記載の中空パネル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚の金属プレートを重ね合わせて構成される中空パネルの歪みを小さく抑えて高い平面精度を確保するようにした中空パネル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイや各種ＯＡ機器等の構造部材の１つとして、例えば図７に示すような所定の厚さを有する中空パネル１０１が強度部材又は平面精度保持部材として多用されている（特開２００２−１６３８４参照）。
【０００３】
即ち、図７は中空パネル１０１の部分側断面図であり、図示の中空パネル１０１は、複数の突起１０３ａが散点的に突設された金属プレート１０３の突起１０３ａの上に比較的薄い平板状の金属プレート１０２を載せて両金属プレート１０２，１０３を重ね合わせ、一方の金属プレート１０３の突起１０３ａと他方の金属プレート１０２との当接部を溶接やカシメ等によって接合することによって中空状に成形されるが、このような中空パネル１０１を用いることによって所要の強度及び剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の中空パネル１０１においては、両金属プレート１０２，１０３の接合に際して発生する溶接熱による歪みやカシメによる残留応力のために全体が反り、所要の平面精度を確保することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、従来、中空パネルに所定の平面精度を確保するため、接合後に中空パネル自体を矯正したり、接合時に発生する歪みの方向とは逆方向に中空パネルを反らせた状態で接合する等の方法が採用されているが、何れにしても安定した品質を得るためには極めて難度の高い生産方式と言わざるを得なかった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、金属プレートの板厚や材質、サイズ及び接合方法に拘らず、矯正等を要することなく高い平面精度の中空パネルを生産性良く得ることができる中空パネル構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の突起を散点的に突設して成る厚さｔ1，ｔ2の２枚の金属プレートを互いの先端面同士が当接するようにして重ね合わせ、両金属プレートの突起同士の当接部を接合することによって厚さＢの中空パネルを構成し、前記２枚の金属プレートの突起同士の接合によって生じる歪みの中心が両金属プレートの断面の中立軸に一致するように、両金属プレートの突起の高さｈ1，ｈ2を次式：
ｈ1＝（Ｂｔ2−ｔ22−ｔ1・ｔ2）／（ｔ1＋ｔ2）
ｈ2＝（Ｂｔ1−ｔ12−ｔ1・ｔ2）／（ｔ1＋ｔ2）
によって求められる値に設定したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記２枚の金属プレートの厚さｔ1，ｔ2は互いに異なることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記２枚の金属プレートの突起同士の接合を溶接によって行い、突起同士の接合によって生じる歪みの中心を両突起の接合部の厚さ（ｔ1＋ｔ2）の中心高さ位置としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記溶接はレーザー溶接であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記２枚の金属プレートの突起同士の接合をカシメ又はリベット接合によって行い、突起同士の接合によって生じる歪みの中心を両突起の接合面位置としたことを特徴とする。
【００１２】
従って、請求項１記載の発明によれば、２枚の金属プレートによって構成される中空パネルの断面の中立軸（図心：無応力線）に両金属プレートの突起同士の接合によって生じる歪みの中心が略一致するようにしたため、両金属プレートの接合によって生じる歪みが中立軸に集中することとなり、この結果、中空パネル全体の歪み（反り）や曲げを招くことがない。そして、このことは金属プレートの板厚や材質、サイズ及び接合方法（溶接、カシメ、リベット接合）に拘らず成り立つため、大きな中空パネルであっても、これに高い平面精度を容易に確保することができ、矯正等を要することなく品質の安定した中空パネルを生産性良く得ることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、２枚の金属プレートの厚さが互いに異なっている場合には、中立軸は中空プレートの厚さの中心位置からオフセットした位置になるが、両金属プレートの突起の高さを適当に設定して両金属プレートの突起同士の接合によって生じる歪みの中心を中立軸に略一致させることによって本発明の前記効果を得ることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、２枚の金属プレートの突起同士の接合を溶接によって行った場合には、突起同士の接合によって生じる歪みの中心は両突起の接合部の厚さの中心高さ位置となるため、この位置を中立軸に略一致させることによって本発明の前記効果を得ることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、２枚の金属プレートの突起同士の接合を入熱量の少ないレーザー溶接によって行うため、溶接熱による歪みの影響を小さく抑えて中空パネルの平面精度を更に高めることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、２枚の金属プレートの突起同士の接合をカシメ又はリベット接合によって行った場合には、突起同士の接合によって生じる歪みの中心は両突起の接合面位置となるため、この位置を中立軸に略一致させることによって本発明の前記効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜実施の形態１＞
図１は中空パネルを備えるプラズマディスプレイの側断面図、図２は中空パネルの部分斜視図、図３は本発明に係る中空パネル構造を示す側断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）である。
【００１９】
先ず、プラズマディスプレイ１１の概略構成を図１に基づいて説明する。
【００２０】
図１において、１２は矩形ガラス板製のＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）であり、該ＰＤＰ１２はその背面が矩形の中空パネル１によって支持されている。そして、ＰＤＰ１２と中空パネル１は、その周囲が矩形枠状の前面カバー（ベゼル）１３によって覆われている。
【００２１】
又、上記中空パネル１の背面には、複数の電子回路基板１４がスペーサ１５によって支持されており、これらは後面カバー１６によって覆われている。
【００２２】
ここで、本発明に係る前記中空パネル１の構造の詳細を図２及び図３に基づいて説明する。
【００２３】
本実施の形態に係る中空パネル１は、プレス成形によって複数の円錐台状突起２ａ，３ａがそれぞれ散点的に突設されたアルミニウム製の２枚の金属プレート２，３を互いの突起２ａ，３ａの先端面同士が当接するようにして重ね合わせ、両金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士の当接部をレーザ溶接によって接合することによって構成されている。
【００２４】
ここで、中空パネル１を構成する両金属プレート２，３の厚さｔ1 ，ｔ2 は互いに異なっており、一方の金属プレート２の厚さｔ1 （＝１．０ｍｍ）は他方の金属プレート３の厚さｔ2 （＝０．８ｍｍ）よりも大きく（ｔ1 ＞ｔ2 ）設定されている。
【００２５】
ところで、本実施の形態に係る中空パネル１においては、２枚の金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士の接合をレーザー溶接によって行ったため、突起２ａ，３ａ同士が溶着一体化し、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心Ｏは両突起２ａ，３ａの接合部の厚さ（ｔ1＋ｔ2）の中心高さ位置となる。
【００２６】
而して、本実施の形態は、図３に示すように、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心Ｏが２枚の金属プレート２，３の断面の中立軸Ｎに略一致するように、両金属プレート２，３の突起２ａ，３ａの高さｈ1 ，ｈ2 を設定したことを特徴とする。
【００２７】
ここで、突起２ａ，３ａの高さｈ1 ，ｈ2 は以下のように求められる。
【００２８】
図３に示すように、中空パネル１の厚さをＢ、中立軸Ｎまでの距離をＣとし、突起２ａ，３ａの部分を省略すると、Ｂ，Ｃ，ｔ1 ，ｔ2 の間には次式が成立する。
【００２９】
ｔ1 ・（Ｂ−Ｃ−ｔ1 ／２）＝ｔ2 ・（Ｃ−ｔ2 ／２）        …（１）
上記（１）式より、中立軸Ｎまでの距離Ｃは次式にて求められる。
【００３０】
Ｃ＝｛（Ｂ−ｔ1 ／２）・ｔ1 ＋ｔ22／２｝／（ｔ1 ＋ｔ2 ）  …（２）
ここで、前述のように、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心Ｏは両突起２ａ，３ａの接合部の厚さ（ｔ1 ＋ｔ2 ）の中心高さ位置となり、この歪みの中心Ｏは２枚の金属プレート２，３の断面の中立軸Ｎに一致するため、各突起２ａ，３ａの高さｈ1 ，ｈ2 は次式にて求められる。
【００３１】
ｈ1 ＝Ｂ−Ｃ−（ｔ1 ＋ｔ2 ）／２    …（３）
ｈ2 ＝Ｃ−（ｔ1 ＋ｔ2 ）／２        …（４）
上記（３），（４）式に（２）式で求められるＣを代入すると、各突起２ａ，３ａの高さｈ1 ，ｈ2 は次の（３’），（４’）式にて表される。
【００３２】
ｈ1 ＝（Ｂｔ2 −ｔ22−ｔ1 ・ｔ2 ）／（ｔ1 ＋ｔ2 ）    …（３’）
ｈ2 ＝（Ｂｔ1 −ｔ12−ｔ1 ・ｔ2 ）／（ｔ1 ＋ｔ2 ）    …（４’）
而して、本実施の形態では、一方の金属プレート２の厚さｔ1 は他方の金属プレート３の厚さｔ2 よりも大きく（ｔ1 ＞ｔ2 ）設定されているため、（３’）にて求められる突起２ａの高さｈ1 は（４’）式にて求められる突起３ａの高さｈ2 よりも低くなる（ｈ1 ＜ｈ2 ）。
【００３３】
ところで、中空パネル１の実際の生産過程においては、高さｈ2 の複数の突起３ａを散点的に突設して成る金属プレート３を平面精度の高い不図示の定盤上に設置し、その上に高さｈ1 の複数の突起２ａを散点的に突設して成る金属プレート２を、図３に示すように、互いの突起２ａ，３ａの先端面同士が当接するようにして重ね合わせ、該金属プレート２を平面精度の高い不図示のプレートで他の金属プレート３側（下方）に押圧した状態で、突起２ａ，３ａ同士の当接部をスポット的にレーザー溶接することによって両金属プレート２，３同士を接合することによって中空パネル１を得る。
【００３４】
以上のように、２枚の金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士をレーザー溶接することによって得られた中空パネル１においては、その断面の中立軸（図心）Ｎに両金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心Ｏが略一致するようにしたため、両金属プレート２，３の接合によって生じる歪みが中立軸Ｎに集中することとなり、この結果、中空パネル１全体の歪み（反り）や曲げを招くことがない。そして、このことは金属プレート２，３の板厚ｔ1 ，ｔ2 や材質（同材質同士、異種材質同士）、サイズ、突起形状（円錐台状、直方体状、その他の任意形状）、異なる形状の突起同士の接合、突起の配置、接合方法（溶接、カシメ、リベット接合）等に拘らず成り立つため、大きな中空パネル１であっても、これに高い平面精度を容易に確保することができ、矯正等を要することなく品質の安定した中空パネル１を生産性良く得ることができる。
【００３５】
特に、本実施の形態では、２枚の金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士の接合を入熱量の少ないレーザー溶接によって行うようにしたため、溶接熱による歪みの影響を小さく抑えることができ、中空パネル１の平面精度を更に高めることができる。
【００３６】
又、以上の構造を有する中空パネル１の平面精度は、接合前の素材段階での金属プレート２，３の平面度に依存せず、この金属プレート２，３を接合することによって得られる中空パネル１には常に高い平面精度が確保される。因に、本実施の形態に係る中空パネル１のサイズは６００ｍｍ×１０００ｍｍであるが、その中央における撓み量を従来の２ｍｍから０．５ｍｍへと小さく抑えることができた。
【００３７】
ところで、プラズマディスプレイにおいて、ガラス製のＰＤＰを支持する中空パネルの平面精度が悪いと、ＰＤＰに過大な応力が作用してＰＤＰ自体や画素が破壊されたり、画像が歪む等の不具合が発生するが、本発明構造を備える本実施の形態に係る中空パネル１には前述のように常に高い平面精度が確保されるため、前記不具合が発生することがない。
【００３８】
又、中空パネルの剛性が低いと、これに支持されるＰＤＰや基板が取付時や輸送時の衝撃によって破壊されたり、セット時に重力等で中空パネルが歪んで画像が歪んだり、画素が破壊されるという不具合が発生する。このため、中空パネルには高い剛性が要求される。加えて、プラズマディスプレイには壁掛け式や可搬式等のモデルもあり、資源の有効利用の観点からも、中空パネルには軽量化が望まれる。
【００３９】
而して、本実施の形態に係る中空パネル１は、２枚の金属プレート２，３を接合して成る中空構造として構成されているため、軽量化が図られるとともに、大きな断面２次モーメントが確保されて高い曲げ及び捩り剛性が確保される。そして、２枚の金属プレート２，３をレーザー溶接によって散点的に接合したため、実質的な剛性低下を最小限に抑えることができる。尚、２枚の金属プレート２，３の板厚ｔ1 ，ｔ2 が薄い場合であっても、両金属プレート２，３の面間距離を調整することによって中空パネル１に十分な剛性を確保することができる。因に、剛性（断面２次モーメント）は面間距離の３乗に略比例する。
【００４０】
更に、プラズマディスプレイにおいては、ＰＤＰには放電による熱が発生するため、画像によっては画面上の熱分布が不均一になる場合があり、局部的な温度上昇は機器にダメージを与える。又、実際には、電子回路基板上の素子からの熱の発生があるため、中空パネルには高い熱伝導度と放熱性が要求される。
【００４１】
而して、本実施の形態では、中空パネル１を構成する２枚の金属プレート２，３の材質として熱伝導度の大きなアルミニウムを選定して中空パネル１に高い熱伝導度と放熱性を確保するようにした。実際には、ＰＤＰ１２からの熱は中空パネル１の一方の金属プレート２から突起２ａ，３ａを介して他方の金属プレート３に伝導されるが、突起２ａ，３ａの数を増やしたり、一方の金属プレート２（３）に形成された切り起こし部を他方の金属プレート３（２）に接触させて伝熱面積を拡大することによって、中空パネル１の放熱性を高めるようにしても良い。
【００４２】
尚、以上の実施の形態では、中空パネル１を構成する２枚の金属プレート２，３の厚さｔ1 ，ｔ2 が互いに異なっている（ｔ1 ≠ｔ2 ）場合について言及したが、図４に示すように２枚の金属プレート２，３の厚さｔが等しい場合には、中立軸Ｎまでの距離Ｃは、前記（２）式においてｔ1 ＝ｔ2 とすることによって次式のように中空パネル１の厚さＢの１／２（つまり、幅Ｂの中心位置）となる。
【００４３】
Ｃ＝Ｂ／２                …（５）
又、各突起２ａ，３ａの高さｈ1 ，ｈ2 は、前記（３’），（４’）式においてｔ1 ＝ｔ2 ＝ｔとすることによって次式にて求められる。
【００４４】
ｈ1 ＝ｈ2 ＝Ｂ−ｔ／２    …（６）
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５に基づいて説明する。尚、図５は本実施の形態に係る中空パネル構造を示す側断面図であり、本図においては図３に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態においては、中空パネル１を構成する２枚の金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士の接合をカシメによって行っている。カシメによる接合の場合には、溶接によって両突起２ａ，３ａが一体化される前記実施の形態１とは異なり、両突起２ａ，３ａの接合面には滑りが発生するため、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心は両突起２ａ，３ａの接合面位置となる。
【００４６】
従って、本実施の形態においては、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心である両突起２ａ，３ａの接合面位置を２枚の金属プレート２，３の断面の中立軸Ｎに略一致せしめる構成とした。このように構成することによって、接合手段としてカシメを採用する中空パネル１に対しても高い平面精度を確保することができ、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図６に基づいて説明する。尚、図６は本実施の形態に係る中空パネル構造を示す側断面図であり、本図においては図３に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【００４８】
本実施の形態においては、中空パネル１を構成する２枚の金属プレート２，３の突起２ａ，３ａ同士の接合をリベット４による接合によって行っている。このリベット接合の場合においても、前記実施の形態２におけるカシメと同様に、両突起２ａ，３ａの接合面には滑りが発生するため、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心は両突起２ａ，３ａの接合面位置となる。
【００４９】
従って、本実施の形態においても、前記実施の形態２と同様に、突起２ａ，３ａ同士の接合によって生じる歪みの中心である両突起２ａ，３ａの接合面位置を２枚の金属プレート２，３の断面の中立軸Ｎに略一致せしめる構成とした。このように構成することによって、接合手段としてリベット接合を採用する中空パネル１に対しても高い平面精度を確保することができ、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
尚、以上は中空パネルをプラズマディスプレイに適用した形態について述べたが、本発明は各種ＯＡ機器等の他の任意の機器の強度部材或は平面精度保持部材として使用される中空パネルに対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、複数の突起を散点的に突設して成る２枚の金属プレートを互いの突起の先端面同士が当接するようにして重ね合わせ、両金属プレートの突起同士の当接部を接合することによって中空パネルを構成し、前記２枚の金属プレートの突起同士の接合によって生じる歪みの中心が両金属プレートの断面の中立軸に略一致するように、両金属プレートの突起の高さを設定したため、金属プレートの板厚や材質、サイズ及び接合方法に拘らず、矯正等を要することなく高い平面精度の中空パネルを生産性良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空パネルを備えるプラズマディスプレイの側断面図である。
【図２】中空パネルの部分斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る中空パネル構造を示す側断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る中空パネル構造の特殊な形態を示す側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る中空パネル構造を示す側断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る中空パネル構造を示すそく断面図である。
【図７】従来の中空パネル構造を示す側断面図である。
【符号の説明】
１          中空パネル
２，３      金属プレート
２ａ，３ａ  突起
４          リベット
ｈ1 ，ｈ2   突起の高さ
Ｎ          中立軸
Ｏ          接合によって生じる歪みの中心
【図１】
0004030003.tif 000002
【図２】
0004030003.tif 000003
【図３】
0004030003.tif 000004
【図４】
0004030003.tif 000005
【図５】
0004030003.tif 000006
【図６】
0004030003.tif 000007
【図７】
0004030003.tif 000008