JPH11289175A - 海底機器のユニット実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海洋観測装置などの海底機器において、電気
部品の放熱効率と実装効率を向上させ、ユニットの組立
や調整を容易に行うことの可能なユニット実装構造を実
現すること目的とする。 【解決手段】 海底機器（10）の円筒形筺体（16）内に
はユニット組立体（18）が伝熱関係でピッタリと収容さ
れる。ユニット組立体（18）は複数のユニット（30、3
2）を連結バー（36）で軸方向に連結してなる。個々の
ユニット（30）は、略円筒形のフランジ（40）と垂直な
ウェブ（42）とを有する例えばＨ形断面の金属ケース
（38）を備え、ウェブ（42）の片面には回路基板（44）
が取付けられ、反対面には電気部品（48、50、52）が効
率的に実装される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋観測装置や海
底中継器のような海底機器のユニット実装構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】海洋観測装置には、海底の画像、水圧、
温度、海流、塩分濃度、などを観測する種々のセンサー
が搭載してある。この装置は各センサーからの出力を電
気的に処理するための電気回路を備え、これらの電気回
路の構成要素は金属ケースに実装してある。１つの金属
ケースとそれに実装した電気回路により一個のモジュー
ル状のユニットが形成され、斯く形成したユニットの複
数個が円筒形の耐圧耐水筺体内に収容される。同様に、
通信用の海底中継器においても、信号を増幅したり変換
したりする回路を実装した複数のユニットが耐圧耐水筺
体内に収容される。

【０００３】特開平6-258540号の図７には、軸線に垂直
な多数のシステムユニットを円筒筺体内に軸方向に配置
してなる中継器構造が開示されている。この構造では、
円筒筺体とユニットとの間には半径方向隙間があるの
で、外部への放熱が不充分であり、電気部品の信頼性が
低下するおそれがある。また、個々のユニットには互換
性がないものと考えられる。

【０００４】特開昭59-135410号には、軸線に平行なユ
ニットと軸線に垂直なユニットを円筒形シリンダ内に収
容してなる中継器ユニット構造が開示されている。この
構造には、部品の大きさや高さを考慮した適切な部品配
置とすることにより実装効率が向上するという利点があ
るが、その反面、軸線に平行な基板と垂直な基板を電気
接続するための配線作業が面倒になるという難点があ
る。また、円筒形シリンダとユニットとの間には半径方
向隙間があるので、外部への放熱が不充分である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、海底
機器のユニット実装構造を改良することにある。本発明
の他の目的は、ユニットに実装した電気部品の放熱効率
を向上させることの可能な海底機器のユニット実装構造
を提供することにある。本発明の他の目的は、ユニット
に実装した電気部品の信頼性を向上させることの可能な
海底機器のユニット実装構造を提供することにある。本
発明の他の目的は、電気回路を構成する基板や電気部品
の実装効率の良い海底機器のユニット実装構造を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、ユニットの組立や
調整を容易に行うことの可能な海底機器のユニット実装
構造を提供することにある。本発明の他の目的は、ユニ
ットを容易に交換し、或いは増設することの可能な海底
機器のユニット実装構造を提供することにある。本発明
の他の目的は、異なるユニット間の配線作業を容易に行
うことの可能な海底機器のユニット実装構造を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の海底機器のユニ
ット実装構造は、略円筒形のフランジと軸線に垂直なウ
ェブ（腹板）とを夫々備えた複数の金属ケースを備え、
夫々の金属ケースのウェブには海底機器の電気回路の基
板と電気部品を実装してユニットを構成し、斯く形成し
た複数のユニットを互いに連結して円筒形の耐圧耐水筺
体内にピッタリと嵌合し収容したことを特徴とするもの
である。

【０００７】電気回路を構成する基板と電気部品を金属
ケースのウェブに実装するので、ユニット単体状態での
組立や調整を容易に行うことができ、各ユニットの組立
性が向上する。電気部品に発生した熱は充分な放熱が可
能で広い表面積を有する金属ケースに伝わると共に、夫
々のユニットを耐圧耐水筺体内にピッタリと嵌合させる
ことにより金属ケースから筺体への熱伝導を良くしたの
で、放熱効率が向上し、電気部品の信頼性が向上する。
いづれかのユニットを交換する必要が生じた場合には、
筺体からユニット組立体を取り出し、ユニットを容易に
交換することができる。また、装置の仕様によりユニッ
トを増設する必要が生じた場合には、ユニットを追加す
ることにより多彩なバリエーションを持った海底機器を
制作することができる。

【０００８】好ましい実施態様においては、複数のユニ
ットの少なくとも一部はＨ形断面（軸方向断面）の金属
ケースを備え、この金属ケースのウェブの一方の側に回
路基板が取付けてあり、他方の側に電気部品が取付けて
ある。このＨ形断面の金属ケースは、面積の大きな回路
基板を取付けたり多数の電気部品を実装するのに適して
いる。

【０００９】他の好ましい実施態様においては、複数の
ユニットの少なくとも一部はコ字形断面の金属ケースを
備え、この金属ケースのウェブの内側中央寄りに回路基
板が取付けてあり、ウェブの内側周辺寄りに電気部品が
取付けてある。この実装方式は実装すべき電気部品が少
ない場合に適しており、ユニットの軸方向厚さを低減す
ることができる。

【００１０】好ましくは、金属ケースのウェブの周辺寄
りに高発熱部品を取付ける。このようにすれば、高発熱
部品の放熱効率を向上させることができる。

【００１１】好ましい実施態様においては、金属ケース
のフランジは円を弦状に切り欠いた横断面輪郭を備え、
弦状の切欠きに配置した三日月形断面の連結バーによっ
てユニットを一体的に連結する。このようにすれば、連
結バーによって一体化されたユニットは円柱形になり、
円筒形筺体内にピッタリと嵌合するので、熱伝導と放熱
効率が向上する。

【００１２】好ましくは、夫々のユニットは回路基板に
接続された端子ブロックを備え、全てのユニットの端子
ブロックは軸方向に整列している。端子ブロックをこの
ように整列させれば、異なるユニットの端子ブロック間
の配線およびハンダ付けが容易になり、組立性が向上す
る。

【００１３】好ましい実施態様においては、異なるユニ
ットの端子ブロックのピンは、嵌め合い式のコネクタを
用いることなく、線材のハンダ付けによって互いに直接
に接続されている。このように、嵌め合い式のコネクタ
が用いてないので、コネクタの接点が錆びたり、コネク
タの嵌合不良が生じることがない。従って、電気接続の
信頼性が向上する。本発明の上記特徴や効果並びに他の
特徴や効果は以下の実施例から明らかとなろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】図示した実施例では、海底機器は
海洋観測装置として構成されている。図１を参照する
に、海底機器１０は円筒形シリンダ１２と左右一対の端
板１４からなる密閉された耐圧耐水筺体１６を有する。
筺体１６内にはユニット組立体１８（図２から図４に基
づいて後述する）が収容してあり、このユニット組立体
１８から延長するケーブル２０はフィードスルー２２を
介して筺体１６の外部に延長している。

【００１５】ユニット組立体１８はポリエチレンなどの
絶縁層２４で被覆されており、被覆されたユニット組立
体１８は一対のゴムクッション２６によってシリンダ１
２に支持されている。ゴムクッション２６はリテーナク
リップなどによって軸方向に位置決めされている。被覆
されたユニット組立体１８とシリンダ１２との間には特
開平8-065868号から公知の波形金属バネ材からなる緩衝
兼用放熱フィン２８が配置してあり、ユニット組立体１
８の熱をシリンダ１２に伝達すると共に、ユニット組立
体１８を緩衝するようになっている。

【００１６】図２から図４を参照にしながらユニット組
立体１８の構成例を説明する。図示した実施例では、ユ
ニット組立体１８は、回路基板や電気部品が実装された
Ｈ形断面の厚型の金属ケースを備えたユニット３０と、
回路基板や電気部品が実装されたコ字形断面の薄型の金
属ケースを備えたユニット３２と、回路基板や電気部品
が未だ実装されていないブランク・ケース３４とを軸方
向に整列させ、４本の連結バー３６で互いに一体的に連
結することにより構成されている（図４）。

【００１７】図２を参照するに、 ユニット３０は、金
属ケース３８に回路基板や電気部品を実装することによ
り構成されている。金属ケース３８は軸方向断面で見て
Ｈ形断面を有し、フランジ４０と垂直なウェブ（腹板）
４２とを有する。図２から良く分かるように、フランジ
４０は円筒を円周方向等間隔の４カ所で弦状に切り欠い
た略円筒形の断面形状を有する。金属ケース３８は例え
ばアルミニウム・ブランクの機械加工（削り出し）によ
り製造することができる。

【００１８】金属ケース３８のウェブ４２の片面には、
回路基板４４がネジ止めしてある。ウェブ４２には、例
えば８カ所にスペーサ４６が形成してあり、回路基板４
４とウェブ４２との間に若干の軸方向隙間が確保され、
回路基板４４がウェブ４２から浮き上がるようになって
いる。回路基板４４には、機能単位毎に構成した回路、
又は、１ケース分の規模に合わせた回路が形成してあ
る。

【００１９】金属ケース３８のウェブ４２の反対面に
は、高発熱部品であるツェナーダイオード４８や金属巻
線抵抗５０やパワートランジスタ５２が取付けてあり、
反対側の回路基板４４に電気接続してある。図２の右側
面図から良く分かるように、これらの高発熱部品はフラ
ンジ４０に近い周辺寄りでウェブ４２に取付けてあり、
高発熱部品からの熱が容易にフランジ４０に伝達され、
そこから更に絶縁層２４と緩衝兼用放熱フィン２８を介
して筺体１６に伝達されるようになっている。

【００２０】ツェナーダイオード４８は機械加工により
ウェブ４２に形成した専用サポート５４に固定してあ
る。金属巻線抵抗５０の一方のリードは絶縁シート５６
と絶縁ブシュ５８により金属ケースに対して絶縁したＬ
形金具６０に接続してあり、他方のリードはウェブ４２
を貫通して回路基板４４に接続した端子６２に接続して
ある。パワートランジスタ５２は直接に又は絶縁シート
を介してウェブ４２に固定してあり、そのリードはウェ
ブ４２を貫通して回路基板４４に接続してある。

【００２１】図３を参照するに、 ユニット３２は、薄
型の金属ケース６４に回路基板や電気部品を実装するこ
とにより構成されている。金属ケース６４はコ字形断面
を有し、略円筒形のフランジ６６とウェブ６８を有す
る。 フランジ６６の断面形状は前述したＨ形断面の金
属ケース３８のフランジ４０と同様であり、この金属ケ
ース６４もアルミニウム・ブランクの機械加工により製
造することができる。Ｈ形断面の金属ケースを有するユ
ニット３０とは異なり、このコ字形断面の金属ケース６
４には、その内側面だけに回路基板７０や電気部品（図
２のものと同じ参照番号で図３に示す）が取り付けてあ
る。図３に示したように、回路基板７０はこの金属ケー
ス６４のウェブ６８の内側中央寄りに取付けてあり、高
発熱電気部品はウェブの周辺寄りに実装してある。

【００２２】このようにユニット３０および３２の金属
ケース３８および６４は伝熱面積の大きなフランジ４０
および６６を有するので、放熱効率に優れたユニット実
装構造が実現される。また、Ｈ形断面の金属ケース３８
を用いた図２のユニット３０の場合には、ウェブの一方
の面に回路基板を実装し、他方の面に電気部品を実装す
るので、ユニット単体状態での組立や調整がしやすい構
造となっており、ユニットの組立性が向上する。 同様
に、コ字形断面の金属ケース６４を用いた図３のユニッ
ト３２の場合には、ウェブの中央寄りに回路基板を実装
し、ウェブの周辺寄りに電気部品を実装するので、ユニ
ット単体状態での組立や調整を容易に行うことができ
る。

【００２３】図４を参照するに、ユニット組立体１８
は、適宜数のユニット３０および／又は３２および／又
はブランク・ケース３４を４本の連結バー３６で一体的
に連結することにより構成することができる。夫々の連
結バー３６はビス７２により各ユニットの金属ケースの
フランジの弦状の切欠きに固定される。連結バー３６は
三日月形断面を有するので、連結バー３６を金属ケース
のフランジの弦状の切欠きに装着したときには、ユニッ
ト組立体１８の断面輪郭は図４の側面図に示したように
円柱形になり、周囲を覆う絶縁被覆２４の内径にピッタ
リと嵌合する。

【００２４】図２から図４に示したように、夫々の回路
基板はＬ字形の端子ブロック７４に接続してある。 図
４から良く分かるように、夫々のＬ字形端子ブロック７
４はユニット３０、３２、３４を軸方向に重ね合わせた
際に全ての端子ブロック７４が軸方向に整列するように
配置してある。図４に示したように、異なるユニットの
Ｌ字形端子ブロック７４のピンは、嵌め合い式のコネク
タを用いることなく、線材７６のハンダ付けによって直
接に接続されている。このように、嵌め合い式のコネク
タが用いてないので、コネクタの接点が錆びたり、コネ
クタの嵌合不良が生じるおそれがなく、信頼性の高い電
気接続構造が実現される。

【００２５】図４に示したように、左右の連結バー３６
の内側面には軸方向に延長する穴ぐり７８が形成してあ
り、端子ブロック７４の列を受け入れるようになってい
る。

【００２６】このようにして構成されたユニット組立体
１８の両端にはネジ８０によって端面板８２がネジ止め
され（図４）、このユニット組立体１８は前述したよう
に絶縁被覆２４と緩衝体兼用放熱フィン２８を介して筺
体１６内に収容される。

【００２７】既に組み立てたユニット組立体１８のいづ
れかのユニット（例えば、ユニット３０）が故障したな
どの理由で新しいユニットに取り替える場合には、連結
バー３６を取り外すと共に、布線した線材７６を一時的
に取り外した状態で、図５に示したように新たなユニッ
ト８４と容易に交換することができる。或いは、ユニッ
トを増設する必要が生じた場合には、ブランクケース３
４を取り外し、増設オプション用ユニット８６を組み込
むことができる。このように、本発明のユニット実装構
造においては、各金属ケースは筺体の軸線方向に対して
輪切り構造となっているので、ユニットの組立性が向上
すると共に、海底機器の多彩なバリエーションに対応す
ることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、回路基板や電気部品を
金属ケースのウェブに実装するので、ユニット単体状態
での組立や調整を容易に行うことができ、ユニットの組
立性が向上する。また、ユニットの限られた実装スペー
スに電気部品を効率的に実装することができる。また、
高発熱電気部品の熱は広い表面積を有する金属ケースを
介して筺体に伝わるので、放熱効率が向上し、電気部品
の信頼性が向上する。また、ユニットの交換や増設を容
易に行うことができるので、装置の組立性が向上すると
共に、装置の多彩なバリエーションに対応することがで
きる。種々の好適な実施態様の効果については、段落
『0008』から『0013』を参照されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の海底機器のユニット実装構造の断面図
で、（Ａ）は軸方向断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−
Ｂ線に沿った横断面図である。

【図２】図４に示したユニット組立体のユニットの１つ
を示すもので、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、
（Ｃ）は右側面図である。

【図３】図４に示したユニット組立体の他のユニットを
示すもので、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、
（Ｃ）は右側面図である。

【図４】図１に示した海底機器のユニット組立体を示す
もので、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は正
面図である。

【図５】図４に示したユニット組立体のユニットを交換
又は増設するところを示す正面図である。

【符号の説明】

１０： 海底機器 １６： 耐圧耐水筺体 １８： ユニット組立体 ３０、３２： ユニット ３６： 連結バー ３８： Ｈ形断面の金属ケース ４０、６６： 金属ケースのフランジ ４２：６８： 金属ケースのウェブ ４４： 回路基板 ４８、５０、５２： 高発熱電気部品 ６４： コ字形断面の金属ケース ７４： 端子ブロック

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒形のフランジと軸線に垂直なウェ
   ブとを夫々備えた複数の金属ケースを備え、 夫々の金属ケースのウェブには海底機器の電気回路の基
   板と電気部品を実装してユニットを構成し、 斯く形成した複数のユニットを互いに連結して円筒形の
   耐圧耐水筺体内にピッタリと嵌合し収容したことを特徴
   とする海底機器のユニット実装構造。
2. 【請求項２】 前記複数のユニットの少なくとも一部は
   Ｈ形断面の金属ケースを備え、この金属ケースのウェブ
   の一方の側に回路基板が取付けてあり、他方の側に電気
   部品が取付けてあることを特徴とする請求項１に基づく
   ユニット実装構造。
3. 【請求項３】 前記複数のユニットの少なくとも一部は
   コ字形断面の金属ケースを備え、この金属ケースのウェ
   ブの内側中央寄りに回路基板が取付けてあり、ウェブの
   内側周辺寄りに電気部品が取付けてあることを特徴とす
   る請求項１に基づくユニット実装構造。
4. 【請求項４】 金属ケースのウェブの周辺寄りに高発熱
   部品を取付けたことを特徴とする請求項１から３のいづ
   れかに基づくユニット実装構造。
5. 【請求項５】 金属ケースのフランジは円を弦状に切り
   欠いた横断面輪郭を備え、弦状の切欠きに配置した三日
   月形断面の連結バーによって複数のユニットを一体的に
   連結したことを特徴とする請求項１から４のいづれかに
   基づくユニット実装構造。
6. 【請求項６】 夫々のユニットは回路基板に接続された
   端子ブロックを備え、全てのユニットの端子ブロックは
   軸方向に整列していることを特徴とする請求項１から５
   のいづれかに基づくユニット実装構造。
7. 【請求項７】 異なるユニットの端子ブロックのピンは
   線材のハンダ付けによって直接に接続されていることを
   特徴とする請求項６に基づくユニット実装構造。