JP3255422B2 - 耐震性の電子機器用包囲体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電話中央局等において電子機器を支えるた
めのフレームやキャビネット等の包囲体に関し、更に詳
しくは、内部に支持体や桁部材等を付加しなくても、地
震の荷重に耐えるように容易に製作することができるこ
のような包囲体に関する。

発明の背景 電子機器は現代の多くのシステム、特に最近の通信シ
ステムの心臓部である。従来は、このような電子機器
は、リレー等の機械部品を用いた大きくてかさ高いもの
であった。最近では、半導体と光エレメントの使用によ
ってこれらの機器はより小さく且つコンパクトになる傾
向にある。このことは、電話システムの中央局において
は、機器同士の間に間隔を設けた大きく且つ背の高い機
器フレームはもはや使用されず、各構成部品をよりコン
パクトに実装したより小さな機器フレーム又はキャビネ
ットが用いられているので、以前よりも熱の放散につい
ての懸念が大きくなってきたことを意味する。

更に、電子部品の集中化は、地震等の破局的な状況が
生じた場合における電子機器の信頼性と生存可能性につ
いての懸念を増大させている。地震が起こった場合に、
実効性のある作動可能な通信システムが最も望まれるこ
とは自明である。

中央局において電子機器を支持するのに、一般的に二
つの基本的な構造が使用されている。これらは、フレー
ムとキャビネットであり、両者は広義には機器用包囲体
と称されている。

電子機器を支えるのに使用される機器フレームの代表
的なものは、コンクリート床に固定するための手段を具
えたベースに溶接された二本の直立支柱を利用してい
る。これら二本の直立支柱に溶接された水平方向の桁部
材が、フレームに付加的な剛性を与えると共にケーブル
の支持手段を提供する。代表的な直立支柱は、信号ケー
ブルを通すのに使用可能な開放チャンネル構造を有して
いる。フレームのベースは、電力ケーブルを通すように
被覆されている。

一般に、フレーム・ベースは高さが低いので、特に大
きな荷重が加わったり、地震の衝撃を受けたりした場合
には不安定になる。フレーム全体の強度は、直立支柱の
断面及び寸法とコンクリート・アンカーの強度及び位置
とによって制限される。背の高い開放された構造形状の
ために、大部分のフレームは横並び方向に撓み易い。し
たがって、このフレームは、設置される電子装置の剛性
と配置、又は特別に設けられた補強材と桁部材に頼って
いる。

代表的な機器キャビネットは、機器を支える直方体状
の箱型フレームを形成する四つの直立支柱で構成されて
いる。これらの直立支柱は、各側面の外側金属シートの
表面に接続されている。一般には、前後のドアを取付け
るための用意がなされている。これらのフレームの場合
のように、代表的なキャビネットの強度は直立支柱によ
って制限される。これらの直立支柱は、天面又はベース
に直接に接続されていないことが多く、その場合には、
キャビネット内の機器の荷重がキャビネットの構造材に
伝わらない。天面又はベースを切除してケーブルにアク
セスできるようにした場合には、更に強度が低下するこ
とが予想される。

地震の衝撃等の大きなストレスに対する機器キャビネ
ットやフレームの強度を増大させるための代表的な従来
の方策は、1991年４月２日に発行されたSevier他の特許
5,004,107号に開示されているように、特別な支持部材
を複雑に使用している。この装置は、複雑な製造工程
と、補助の桁エレメントを必要としている。ケーブルの
引回し、機器の棚の固定、所定の強度及び耐震信頼性等
の所望の特長を与えるために、この包囲体の製造には多
くの工程を要する。更に、これらの従来の包囲体は、一
般に、コンクリートの床か高床のいずれかの上に設置さ
れるように構成されているが、兼用はできない。高床上
に設置するには、安定性を向上させるために深いベース
を必要とすると共に、ケーブルを頭上からフレームやキ
ャビネットに導入する必要がある。従来の包囲体は、一
般に、ケーブルを頭上か床下のいずれか一方から導入す
る単一の構成になっている。

発明の概要 本発明は、外側パネル自体が包囲体の構造部材を構成
し、直立支柱を用いないで電子機器用のフレーム又はキ
ャビネットのいずれかとして使用可能な包囲体を提供す
る。ユニット化されれた構造体中で、波型金属シートが
側面、天面及び底面パネル用に使用され、これらのパネ
ルは相互に溶接されて構造体を形成し、以前には耐震性
のためには不可欠と考えられていた直立支柱や補助構造
材や桁部材のいずれをも使用する必要はない。

本発明による包囲体は種々の方法で製造可能である
が、それぞれが著しい利点と経済性を提供する。本発明
の包囲体を製造する一実施例においては、スチール・シ
ートが圧延その他によって波型セクションの形にされ
る。次に、この波型シートは所定の長さに切断され、包
囲体の天面、底面及び側面セクションを形成する。天面
と底面に必要なケーブル用の開口がプレス加工によって
打ち抜かれる。次に、これらのセクションは固定手段に
保持され、その端部を45度にカットされ、この端部は、
次に、完全な隅肉溶接斜め接ぎによって相互に接合され
る。この様な斜め接ぎによれば、パネルをこれらの隅部
の接続部において中間部材に突合わせ溶接するのに比べ
て、包囲体の側面から天面と底面へのモーメントの伝達
が極めて良好になると共に、安価であることが判った。

本発明及びこの製造方法によれば、包囲体を製造する
のに二種類の異なる長さの波型金属シートのみが必要で
あり、包囲体の高さと幅の寸法は、このシートの長さを
調節することによって容易に変更することができる。こ
のようにして、長さの異なる波型シートで包囲体のモジ
ュール状ファミリーの全体を形成することができる。

別の製造方法によれば、このスチール・シートは圧延
その他によって波型セクションの形にされる。しかし、
このシートを天面、底面及び側面セクション用の個々の
長さ片に切断する代わりに、シートは波型付与加工によ
って所定の長さにされてこれらの個々のセクションを形
成し、次ぎに曲げられて包囲体の隅部を直角に規定す
る。好ましくは、一枚の波型シートが、溶接その他によ
って包囲体の天面セクションの中央で相互に溶接された
二つの端部を有し、これによって、包囲体に加わる地震
のストレスを少なくする。

本発明によれば、この構造体の強度は、波型シート・
セクションに依存してその重量を担持し、内部フレーム
や直立支柱に依存するものではない。これはモノコック
構造として公知である。更に、構造強度にはドア・パネ
ルは不要なので、同じ包囲体がドア無しでフレームとし
て役立ち、また、前部及び／又は後部ドア並びに取付け
金具を付加することによってキャビネットとしても役立
つ。

即ち、本発明は、電子機器を収容するためのフレーム
又はキャビネットのいずれかの包囲体構造であって、適
宜な長さに切断されて側面、天面及び底面パネルとして
組み込まれ、好ましくは45度の斜め接ぎによって相互に
溶接される一枚の波型シート、又は包囲体の隅部におい
て曲げられた一枚の波型シートで構成されたユニット化
されたモノコック構造を具えている。本発明のユニット
化されたモノコック構造は、内部の電子機器用の棚のた
めのすべての取付け手段、外部ケーブルへのアクセス、
波型セクションのチャンネル内の一体化された内部ケー
ブル経路、及びフレームではなくてキャビネットが望ま
しい場合にはドアを装着し得る機能を提供する。更に、
このような二つの包囲体を隣接して設置する場合には、
互いに関連するチャンネル同士が電子機器のための冷却
ダクト即ち空気ダクトを提供する。

従来技術では、電子・通信機器の荷重を担持するため
に、フレームとキャビネットの中に内側脚部材、直立支
柱その他の別個の支持部材が使用され、フレーム又はキ
ャビネットの表層部は、機器をカバーし被包するだけで
あった。しかし、本発明の包囲体においては、別個の直
立支柱、脚部材、その他の部材は使用されておらず、実
際に、機器の荷重を担持すると共に地震のストレスに耐
えるのは、被覆用の包囲体の表層部である。本発明によ
れば、荷重を担持するのは表層部ではあるが、このモノ
コック構造は優れた剛性と強度をもたらし、従来の電子
機器用キャビネット及びフレームに比べて改善された耐
震性を提供することが見出された。特に、本発明者がコ
ンピュータ・モデリングを行った結果は、本発明の包囲
体は、Selvier他の特許に示されたフレームと比べて、
横並び方向の剛性と耐震性において約５倍、前後方向の
剛性と耐震性において約３〜４倍の改善が見られた。

図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び他の利点は、以下の詳細な説明
と添付の図面を参照することによって理解されるであろ
う。

図１は、機器用フレームである本発明の包囲体の一実
施例の斜視図である。

図２は、図１に示された本発明の包囲体を構成する４
枚のパネルのいずれか１枚の断面図であり、該パネルの
波型形状を示す。

図３は、図１の包囲体の分解図である。

図４は、フレームに電子機器用の棚が装着され、一つ
の棚が取り出されて、包囲体の側面パネルに沿って棚が
直接に装着される状態を示す本発明の一態様を示す図１
の実施例の斜視図である。

図５は、図１の包囲体のベース・パネルの平面図であ
る。

図６は、波型セクションが一枚のシートを曲げること
によって形成され、且つドアが設けられて包囲体が機器
用キャビネットになっている別の実施例の斜視図であ
る。

図面に戻ると、本発明の包囲体は、側面パネル10と1
1、天面パネル12及びベース・パネル13を有する。これ
らのパネルのそれぞれは、同じ圧延波型金属シートから
切断されたものである。このシートは薄いスチール（AS
TM A569、12ゲージ又はこれと同等物）等の金属で作ら
れていることが望ましく、その厚さは0.104インチ即ち
2.6mm程度であり、波型シートを形成する複数のチャン
ネルを持つように形成されている。波型シートを形成す
るチャンネルの数は、所望の包囲体の深さに応じて決め
られる。図１に示されている実施例においては、図２か
ら明らかに判るように、三つのチャンネル15、16、18が
この波型シートに形成され、この実施例の場合、全体の
深さは450mmになっている。端部チャンネル15と18の外
壁20はシートに垂直になり、一方、内壁21は外側部分の
狭い幅からベースの広い幅まで傾斜しており、この実施
例ではチャンネルの深さは48mmになっている。図２には
一つのチャンネル16だけが示されている内側チャンネル
は、その両側面22が傾斜している。この内側チャンネル
の底面の幅は外側チャンネル15と18の幅よりも大きいこ
とが望ましく、この実施例では、内側チャンネルの幅の
50mmであり、外側チャンネルの幅はベース部分で40mmで
あった。外壁20は、後述するように電気機器用棚を装着
するためのねじの挿入を容易にするように、直線状であ
り即ちシートに対して垂直であり、一方、内壁21はその
外側部分における狭い幅からそのベースにおける広い幅
まで傾斜していることが望ましく、一方、傾斜した二つ
の内壁21と22はシートの製造を容易にすると共に、これ
らの傾斜壁の内面にケーブル・ハーネスを装着するため
にねじをアクセスし易くなる利点があることが判明し
た。

図４から明らかなように、電子機器34は、ねじ35によ
って側面パネル10、11に沿って直接に取付けられる棚33
の内部に設置されており、前記ねじは側面パネル11と12
の波型の外側チャンネルの最外側の壁20に設けられた開
口36を通じて挿入される。一実施例においては、取付け
開口36の中心は、側面パネルの全長にわたって、25mm間
隔で設けられることが望ましいことが判明した。これら
のねじ35は、側面セクションのチャンネルの前壁20の開
口36だけを貫通してもよいし、又は機器が特に重い場合
には、ねじ35は側面セクションのチャンネルの後壁を貫
通してもよい。これらのねじは、ねじ山形成ねじ即ちね
じ加工ねじ（Machine screw）であってもよいし、必要
ならばチャンネルのねじに受けセットを設けてもよい。
代わりに、開口36をねじ山付きのものとしてもよい。

ねじの支持部材として棚を保持する波型自体を使用す
ることにより、極めて簡単で且つ経済的な構成で非常に
頑丈な構造を得ることができる。

図１と図４から判るように、前記開口36と同様に、波
形側面セクションの内側チャンネルの傾斜壁22を貫通し
て開口37が設けられ、必要に応じて、側面セクションの
外側チャンネルの傾斜壁21を貫通して開口38が設けられ
ることもある。これらの開口37と38は、チャンネルを通
って棚33上の電子機器34まで延びるケーブル・ハーネス
用のクランプを保持するのに使用されるねじの支持手段
を提供する。

図２に示されているように、更に、三つ以上の開口39
が平らな端部分43を貫通している。これらの開口によっ
て、隣接する包囲体同士が、ねじ又はボルトによって固
定される。これによって多くの利点が生まれる。第一
に、隣接する本発明の包囲体同士が物理的に直接に連結
されて列を形成するので、強度と耐震性が増加する。そ
の上、本発明の包囲体の側面セクションの独特な構造に
よって、波型シートの互いに連携するチャンネル同士が
内部空気用ダクト即ち冷却ダクトを提供し、棚33上の電
子機器34から発生する熱の放出が良好に行われる。

図１と図３から明らかなように、棚33に取付けられた
電子機器に接続される電気ケーブルを導入するために、
開口即ち切除部30が波型の間の天面パネルの一箇所以上
を貫通して設けられている。チャンネル内のケーブル・
ラックを支持し易くするために、調節可能なフレーム部
材を、溶接等によって前記開口30に設けてもよい。

図５から明らかなように、ベース・パネル13は、スト
レス減少用の複数のアンカー・プレート40を有し、この
プレートは望ましくはスチール製で、波型シートの平ら
な部分の内面に溶接され、これを貫通してボルトが挿入
され、フレームをコンクリートその他の床に固定する。
更に、アンカー・プレート40同士の間で波型ベース・パ
ネル13の平らな部分が切除され、包囲体内へのケーブル
導入用の開口41を形成している。

図１の包囲体をフレームからキャビネットに変換する
には、この包囲体の前面と後面の両方にドアを取付ける
か、又は前面のみにドアを取付けて後面は裏打ち部材で
塞ぐだけでよい。包囲体の内部からの熱の放出を円滑に
するためのルーバー付き又はそれに開口を有する観音開
きのドアが隠れたヒンジに保持され、これによってこの
ドアは側面部材10、11の外表面に装着されている。

このような、キャビネットとしての本発明の包囲体が
図６に示されている。これから明らかなように、ドア50
は側面チャンネル10、11に沿って装着され、包囲体内の
電子機器をカバーしている。更に、本発明のこの実施例
では、包囲体は一枚の波型シートで形成され、このシー
トは波型付与加工を受け、次いで、包囲体の直角な隅部
を形成するように曲げられる。この実施例では、波型シ
ートの二つの端面のみが存在し、これらの端面同士は包
囲体の天面の中央で溶接51等によって相互に接合されて
いるので、包囲体に加わる地震荷重が小さくなる。

本発明の包囲体の製造に際し、最初に一枚の波型シー
トが、側面セクション、天面セクション及びベース・セ
クション用に望ましいサイズに切断される。一枚の波型
シートが用いられるので、パネル・セクション同士を相
互に固定して連続する波型構造を形成する際に、波型の
チャンネルが一致する。これらのセクションは固定手段
に保持されて相互に位置を固定され、この固定手段はセ
クションの端部を互いに一致する45度の角度に切断し、
次に一致した端部同士を完全な隅肉溶接斜め接ぎによっ
て溶接する。別の例では、上述のように、一枚のシート
を四つの距離にわたって波型加工することによって、所
望の長さの天面セクション、底面セクション及び側面セ
クションとなし、波型加工されたシートを曲げて包囲体
の隅部を形成し、次いで、好ましくは包囲体の天面セク
ションの中央部において、溶接等によって前記一枚のシ
ートの両端を接合することによって、本発明の包囲体を
製造してもよい。

即ち、比較的薄い波型金属シートを使用することを基
本とする本発明は、厚い金属壁、別個の直立支柱や支持
フレーム部材、特殊な支柱や内部構造部材等を必要とせ
ずに、慣性モーメントを最大にして、パネル・セクショ
ンを曲げ荷重の影響に対して可能な限り頑丈なものと
し、一方、国際標準の空間的要求を満たすと共に、信号
・電力ケーブル用の内部チャンネル、ドア取付け用の凹
部（キャビネット用に必要な場合）、及び電子機器を支
えるための面を提供する。本発明の波型包囲体は高い剛
性を有するので、耐震性に優れ、従来の包囲体が必要と
した多数の構造部材を用いることなしにこれと同等の強
度と剛性を得ることができ、電子機器に加わる地震のス
トレスを減少させる。更に、本発明の包囲体は列状に容
易に接合可能であり、それによって、耐震性が増すと共
に、包囲体内に装着された電子機器のための冷却空気ダ
クトが提供される。

前述の説明は本発明の例示である。当業者であれば、
本発明の範囲と精神から逸脱することなく、多くの改変
や変更を行うことが可能であろう。

フロントページの続き (72)発明者 クルーゲ，リチャード，ジー. アメリカ合衆国 07480 ニュージャー ジー州 ウエスト ミルフォード ハイ クレスト ドライブ 356 (72)発明者 マーフィー，ジョン，エー. アメリカ合衆国 07850 ニュージャー ジー州 ランディング モヒカン アヴ ェニュ 36 (72)発明者 シャンコフ，セオドア，エー. アメリカ合衆国 07065 ニュージャー ジー州 ラーウェイ カミンスキー ド ライブ 840 (72)発明者 ヴァニング，バリー，アール. アメリカ合衆国 07092 ニュージャー ジー州 マウンテンサイド セントラル アヴェニュ 260 (56)参考文献 特開 平７−162174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−150497（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−47738（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−17188（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−34774（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−12752（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−36084（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−62494（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−99885（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5364178（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 5/02 H05K 7/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子機器を収容し、内部の桁部材や支持部
   材なしで地震荷重に耐えることのできるユニット化され
   たモノコック構造の包囲体であって、 同じ長さの波型金属シートの側面セクションの第１の対
   と、 同じ長さの波型金属シートの横方向セクションの第２の
   対であって、前記波型金属シートの側面セクションの第
   １の対および前記波型金属シートの横方向セクションの
   第２の対は同じ幅であり且つ同じ波型を有し、これによ
   り、前記側面セクションの波型で形成されたチャンネル
   と前記横方向セクションの波型により形成されたチャン
   ネルとが一致する状態で連続する構造体を形成する第２
   の対と、 包囲体内で前記波型金属シートの側面セクションの第１
   の対に直接に取付けられた電子機器用棚であって、前記
   波型金属シートの側面セクションが前記棚と該棚に支え
   られた電子機器の重量を担持している電子機器用の棚と
   を具え、 前記波型金属シートの横方向セクションの少なくとも一
   つは、少なくとも一つの前記波型金属シートの側面セク
   ションの波型により形成されたチャンネルに一致する切
   除部を有し、これにより、電気ケーブルが前記切除部を
   通して前記少なくとも一つの波型金属シートの側面セク
   ションの前記チャンネル内に導入され前記棚上の電子機
   器に接続されることを特徴とするユニット化されたモノ
   コック構造の包囲体。
2. 【請求項２】前記波型金属シートの側面および横方向の
   セクションの波型は、二つの外側チャンネルと少なくと
   も一つの内側チャンネルとを有し、前記両チャンネルは
   内壁と外壁を有し、前記外側チャンネルの外壁は金属シ
   ートの面に垂直であり、前記外側チャンネルの内壁およ
   び前記内側チャンネルの壁は金属シートの面に対して傾
   斜していることを特徴とする請求項１に記載のユニット
   化されたモノコック構造の包囲体。
3. 【請求項３】前記波型金属シートの側面セクションの前
   記外側チャンネルの外壁は開口を有し、且つ前記棚を包
   囲体内に取付けるために前記開口を貫通して延在するね
   じエレメントをさらに備えることを特徴とする請求項２
   に記載のユニット化されたモノコック構造の包囲体。