JP2003536248A - 市販汎用電子機器の苛酷環境下での使用を助長する装置 - Google Patents

市販汎用電子機器の苛酷環境下での使用を助長する装置

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JP2003536248A JP2002501854A JP2002501854A JP2003536248A JP 2003536248 A JP2003536248 A JP 2003536248A JP 2002501854 A JP2002501854 A JP 2002501854A JP 2002501854 A JP2002501854 A JP 2002501854A JP 2003536248 A JP2003536248 A JP 2003536248A
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ジェイ． フェドゥーク，ロナルド
エル． ジェニングス，ロバート
エム． ニールセン，ジャン
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ロッキード・マーチン・コーポレーション
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Abstract

(57)【要約】 市販汎用電子機器を、市販汎用コンポーネントの設計仕様を超える、環境温度変化、環境圧力変化、衝撃と振動暴露、環境汚染物質および／または電磁放射などの、市販汎用電子機器の設計環境ではない苛酷な環境において使用可能にする装置を提供する。上記装置は、市販汎用コンポーネント用のラックまたはその他の適切なマウントを備えると共に、空気などの流体を、筐体中およびマウント中を循環させる環境制御ユニット（ＥＣＵ）を備える、密封筐体を含む。筐体内の温度がモニタされ、ＥＣＵが作動して、筐体中を通過する流体を加熱または冷却することによって、筐体内の温度を市販汎用電子機器の設計限度内に維持する。内部循環流体からは密封した、周囲流体用の流通チャネルを、ＥＣＵの冷却ユニットからの熱を除去するために備えてもよい。筐体はまた、緩衝マウント、断熱材およびその他の環境問題に対処するための適当な遮蔽を備えてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は、電子部品を装着するための装置に関し、より具体的には、温度、衝
撃と振動、環境汚染、および／または放射などの環境を制御する機能を有し、市
販汎用電子機器（commercial-off-the-shelf (COTS) electronics）の設計環境
ではない過酷な環境において、そのような電子機器を使用することを可能にする
装置に関する。
【０００２】発明の背景 軍事、宇宙、商業およびレクリエーション用などの様々な応用において、苛酷
で劣悪な環境で動作する必要がある。このような環境では、大気温度が例えば−
５４℃から＋７４℃まで変化し、大気圧力が例えば宇宙用途では真空近くから、
水中用途においては３０絶対ｐｓｉ（すなわち、２気圧）まで変化し、電子コン
ポーネント用の輸送手段またはその他の容器は、激しい衝撃と振動を受け、また
このような環境は、塩および様々な環境汚染物質などの汚染物質を含む可能性が
あると共に、様々な種類の電磁気放射を含む可能性もある。このような応用例に
は、固定翼およびヘリコプタを含む軍用航空機、商用航空機、宇宙船、軍用およ
び商用船舶、様々な軍用および商用陸上車両、臨時シェルタ、ドック、沖合プラ
ットフォーム、様々な無人遠隔監視ステーションなどがある。
【０００３】 市販汎用電子機器は、通常は＋１０℃〜＋４０℃のオフィス環境において作動
するように設計されているために、これまでは電子機器を上記のような環境で使
用できるのは、電子機器がそのような応用向けに特別に設計されているか、また
は個別にパッケージされているか、あるいはそのような用途のために設計された
小型の機能ユニット内にパッケージされている場合だけであった。そのような用
途のために特別に設計されたコンポーネントはコストが高いために、そのような
環境で動作することのできる、利用可能なコンポーネントの数は少なく、またそ
のようなコンポーネントは通常、現在の先端技術からは大きく遅れたものである
。耐環境パッケージング用コンポーネント、または少数のコンポーネントは、高
価になる可能性があり、最終製品が一般に大型で、重量が大きく、高価となる。
またこのようなパッケージングには、大きな電力が要求される。各ユニットをパ
ッケージするためのパッケージングまたはボックスは、カスタム設計が必要なこ
とが多いことから、さらにコストは高くなる。
【０００４】 したがって最先端の高性能の市販汎用電子機器を含む市販汎用電子機器を、電
子コンポーネント自体のカスタム化、あるいはその中で使用するコンポーネント
またはユニット用のカスタムパッケージングを必要とすることなく、上記のよう
な様々な悪環境で使用でき、これによってこのようなコンポーネントを、既存の
環境パッケージング技術で可能であるよりも寸法増加、重量増加が少なく、かつ
より高い柔軟性を維持して、悪環境下において低コストで使用することを可能に
する、パッケージング技術が必要とされている。さらなるコスト、寸法、重量に
おける低減は、環境仕様を緩和することで達成することのできる応用例もある。
例えば、唯一の環境が低温環境である応用例の場合には、−５４℃から＋４０℃
の範囲は、＋７１℃までの作動を要求することなく、適切である可能性がある。
【０００５】発明の概要 上記にしたがって、本発明は、市販汎用（COTS）電子機器を、市販汎用電子機
器の設計環境ではない、苛酷な環境においても使用できるようにするための装置
を提供し、その装置は、環境的に密封された筐体と、市販汎用電子機器を保持す
るための前記筐体内のマウントと、筐体内部の温度センサと、前記筐体内の環境
制御ユニット（ＥＣＵ: Environmental control unit）であって、作動時にその
上を通過する流体を冷却する冷却装置、作動時にその上を通過する流体を加熱す
る加熱器、および少なくとも部分的に前記温度センサに応答して、前記冷却装置
および前記加熱器を選択的に作動させるための制御器とを含む前記環境制御ユニ
ット（ＥＣＵ）と、前記筐体内で、前記マウントおよび前記ＥＣＵを介して流体
を循環させるための機構であって、流体がＥＣＵを介して循環するときにその温
度が適切に調整される、前記流体循環機構とを含む。
【０００６】 冷却装置は好ましくは圧縮器であり、筐体は筐体残部からは密封されて、圧縮
器を冷却するためのチャネルを含み、このチャネルを介して、周囲外部流体（一
般的には空気、または水、または２相冷却剤）を循環させて圧縮器が冷却される
。このようなチャネルの壁は、耐腐食性材料で形成してもよく、また筐体全体の
壁をそうしてもよい。この装置には、少なくとも圧縮器が運転されているときに
はチャネルを通過して空気を循環させる機構を含めてもよく、加熱器が作動して
いるとき、または加熱器も圧縮器も作動していないときには、必要条件ではない
が、この機構を停止させてもよい。また加熱器が作動しているときには、このチ
ャネルは、熱損失を低減するために閉止してもよい。
【０００７】 筐体の壁は、好ましくは断熱してあり、ＥＣＵおよび／またはマウントも断熱
してもよい。本装置には、市販汎用電子機器の振動および／または衝撃を抑止す
る機構を含めてもよい。例えば、筐体を装着するためのアダプタプレートを設け
てもよく、また振動抑止機構には、アダプタプレートと筐体との間の緩衝マウン
トを含めてもよい。代替手法として、振動抑止機構には、筐体の外部の緩衝マウ
ントに追加して、またはその代わりに、マウントと筐体との間に緩衝マウントを
含めてもよい。筐体は、例えば航空用途における衝突時に遭遇する衝撃力の作用
時に、乗組員の安全を保証するために、構造的完全性を維持しなくてはならない
。
【０００８】 筐体にはまた、脱着可能なパネルを備えて、そこから筐体へのアクセスを可能
にしてもよく、該パネルは、装置が使用中のときには、筐体残部に密封して取り
付けられる。この密封は、好ましくは環境と電磁シールの両方である。筐体内を
循環する流体は、通常は例えば空気などのガスである。筐体から湿気を除去する
ための機構を設けてもよく、この機構は、多くの実施態様において、システムが
オフラインのときには、スタート時またはその他の時期に作動させる。別法とし
て、乾性窒素などの乾性ガスを、筐体から実質的に湿気を除去するために、循環
ガスとして使用してもよい。
【０００９】 本装置は、また爆発性の環境で使用するように密封してもよく、これには一般
に、火花を発生する可能性のある筐体内の、スイッチなどの各要素を密閉封止す
ることを必要とする。 筐体内の温度センサは、少なくとも１つのオン／オフスイッチを備えてもよく、
好ましくは冷却装置を制御するための第１のオン／オフスイッチと、加熱器を制
御するための第２のオン／オフスイッチを含む。オン／オフスイッチは、例えば
バイメタルスイッチでよい。さらに、冷却装置が配管を流れる流体冷媒を使用す
る場合には、冷媒が筐体内に漏洩するのを防止するために、特にジョイン部でこ
のような配管を密閉封止してもよい。
【００１０】 密閉された筐体はまた、いずれの方向にでも通過する電磁放射を防止するため
に、遮蔽および／または密閉してもよく、またＥＣＵおよび／または電子機器上
にＲＦＩフィルタを含めてもよい。ＥＣＵ制御はまた、電力使用および／または
音響ノイズを低減するために動作可能としてもよい。好ましい実施態様において
は、マウントは、複数の市販汎用回路基板を保持するように適合されたラックで
ある。本発明の、前述およびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示
すように、本発明の好ましい実施態様についての以下のさらに詳細の説明から明
らかとなるであろう。 図において、同一の数字は複数の図における共通の要素を示している。
【００１１】詳細な説明 図１〜３は、本発明の教示内容の実施に適する筐体１０を示す。この筐体は、
２つの側壁、頂部、および底部を有し、これらは好ましい実施態様に対しては、
一体構造として形成されている。側部、頂部および底部が一体構造でない場合に
は、これらの壁は適切な方法で取り付けると共に、以下に記述するように密閉す
ることが必要となる。フロントパネル１２は、図１に取り付けた位置と、取り外
した位置の両方を示すように、脱着可能であり、パネル１２は取り外したときに
は、筐体１０への出入り（access）が可能になる。適切なラッチ１３、例えば１
２個のラッチが、装着時にパネル１２を筐体に固定するために設けられている。
ネジまたはボルトを使用してこの機能を果たすことも可能である。パネル１２は
、完全に取り外し可能とするのでなく、ヒンジ付きドアとしてもよい。実施態様
によっては、リアパネル１４も、ヒンジ付きまたは脱着式としてもよい。
【００１２】 例示的な実施態様における筐体１０はまた、その右側に装着されたＩ／Ｏパネ
ル１６を有し、このパネルを介して電気、水圧、空圧、冷媒またはその他の接続
を筐体に対して、またその中に装着された任意の市販汎用コンポ−ネントに対し
て行ってもよい。パネル１６のコネクタ１８は、キャップおよびチェーンを取り
付けた状態で曝されるとき、およびそれに取り付けられたコネクタを有するとき
に、環境シールが得られる。パネル１６は、筐体に環境シールを与えるように装
着することによって、湿気、環境汚染物質などが、パネル１６を介して筐体１０
に侵入することがなく、またこのパネルを介して熱漏洩が発生しないようにする
。
【００１３】 環境シールはまた、パネルと筐体との間に延びるワイヤとラインの間に設け、
筐体内の市販汎用電子機器をさらに保護するのが好ましい。代替手法として、電
機接続を、筐体の壁を必要な領域内で透明として光学的に接続するか、または誘
導式、静電容量式で接続するか、あるいは筐体壁の開口を必要としないその他の
方法によって接続してもよい。誘導結合または静電容量結合を使用することによ
って、筐体１０が完全に電磁気的に遮蔽されることを防止することができ、この
問題はパネル１６の壁の上に遮蔽を設けることによって克服することができ、こ
の遮蔽は、筐体内部への電気信号の誘導結合または静電容量結合と干渉しない。
【００１４】 図２を参照すると、筐体１０には、その内部に装着された環境制御ユニット(
ＥＣＵ)２０と、回路基板またはその他の適切な電子コンポーネントを装着する
ことのできる複数のラック２２とが備えられている。 複数の電源２４も、ラッ
ク内またはラックに隣接して装着してもよく、これらの電源は、輸送手段または
筐体を使用するその他のサイト上で利用可能ないかなる電源からでも作動するよ
うに設計してもよい。電源は、このようにバッテリ電源、発電機、ＡＣまたはＤ
Ｃラインからの電力またはその他の利用可能な電力を、市販汎用電子機器に適し
た電気的電圧／電流に変換することができる。一般的にＥＣＵ用の制御器が、本
体と一体であるのに対して、電源の下方に装着して示されているような、遠隔制
御ユニット２５が必要とされることもある。電源２４および制御ユニット２５の
位置は、応用例によって変化させてもよく、応用例によっては１つまたは両方と
もが必要でないこともある。
【００１５】 図４でわかるように、またさらに詳細を後に述べるようにＥＣＵ２０は、容器
中にシールされる流体を、その流体の温度を制御するためにＥＣＵを通過させ、
ＥＣＵの上部から出て、市販汎用構成要素の温度を制御するためにラック２２を
通過させ、さらに電源２４および制御ユニット２５が位置する場所と反対側のＥ
ＣＵの側面を介して戻るように移動させるファンまたはその他の適切なコンポー
ネントを有する。代替手法としては、復帰流体を電源および／または制御ユニッ
ト上を流してそれらの冷却を促進してもよい。大気温度によっては、ＥＣＵ２０
は流体を単に循環させて、例えばラック２２内の回路基板に装着された市販汎用
コンポーネントによって生成される熱を除去するか、またはより広い環境条件に
わたっての作動を可能にするために、そこを通過する流体を過熱または冷却して
もよい。
【００１６】 筐体１０に収納される流体は通常は空気であるが、応用例によってはより良好
な熱伝達を達成するため、あるいはその他の目的で、異なるガスまたは他の流体
を筐体内に密封する。例えば、乾性窒素などの乾性ガスを、筐体内に装着されて
いるコンポーネントの短絡および／または汚染を引き起こす可能性のある、筐体
内の湿気または凝縮の発生の可能性を排除するために、筐体１０内での循環流体
として使用することもある。ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい応用例もあり
、例えば２相噴霧流体、例えば空気中の水滴などの導電性流体を使用するのが好
ましい応用例もある。しかし、ほとんどの応用例において、図４に示すように循
環させる流体は空気である。
【００１７】 さらに図３および５を参照すると、ＥＣＵ２０の冷却機構が熱の除去を必要と
する圧縮器またはその他の機構である場合には、大気（またはその他の周囲流体
）を、排気口３２(図３）および給気口３４を有するチャネル３０を通過して循
環させてもよい。チャネル３０は筐体１０から完全に隔離されており、チャネル
３０内を流れる外部空気が、筐体内の流体と混合したり、それを汚染したりする
ことがないようにする。チャネル３０は、塩またはその他の環境汚染物質に抵抗
力のある材料で形成するか、またはそれで被覆してもよく、またパネル１２およ
び１４を始めとする筐体の露出した表面のすべてを、同じ材料で形成するか、ま
たはそれで被覆してもよい。こうすることによって、筐体１０を、海洋環境を始
めとする苛酷かつ汚染された環境で、重大な表面損傷がなく、かつ特に構造的な
完全性を失うことなく、長期にわたって使用することが可能となる。
【００１８】 本発明による筐体の利点の１つは、同様の機能を果たす従来技術の筐体よりも
大幅に軽量であることであるが、それでも筐体は通常、比較的大型で重量があり
、説明のための一実施態様においては、高さが４０インチ以上、幅がＩ／Ｏパネ
ル１６なしで２６インチ以上（Ｉ／Ｏパネル付きであれば約３０インチ）、およ
び深さが約１９インチである。この説明用の実施態様に対しては、筐体の重量は
約１１０ポンドから約４００ポンドの範囲にあり、これは本発明の機能的な利点
を全ては含まない、同等な従来技術筐体の重量の約半分から３分の２の重量であ
る。筐体の寸法および重量の観点では、筐体の頂部に４つのアイレット３８を設
け、また筐体の底部に取り付けたアダプタベースにはスロット４０を設けること
によって、筐体にケーブルを取り付けたり、または適当なフォークリフトの歯を
使用して筐体を持ち上げることができるようにする。従来技術において公知であ
るその他の適切な手段も、筐体の持ち上げおよび／またはその他の移動を容易に
するために用いてもよく、例えばその移動を容易にするためにロック付きの車輪
またはキャスタを筐体の底部に設けるなどである。
【００１９】 ドアまたはパネル１２は、その内側に装着したガスケット４２を有し、このガ
スケットは、筐体残部の嵌め合い壁と協働作動して、環境シールおよび電磁気シ
ールの両方を形成する。リアパネル１４が脱着可能である範囲、あるいは頂部、
底部および側壁が一体構造でない範囲では、同様のガスケットが設けられる。代
替手法として、当該分野において公知であるその他の適当な手段を使用して、少
なくとも環境シールを形成し、また好ましくは各脱着可能なパネルと筐体残部と
の間の環境シールおよびＥＭＦシールの両方を形成する。筐体を水中で使用する
場合には、シールは耐水性にする必要があり、パネル１６およびコネクタ１８を
含む筐体の他の領域も耐水性にする必要がある。
【００２０】 筐体１０の壁のすべては、断熱材４４および好ましくはＥＭＦ遮蔽材料も含み
、ラック２２上の市販汎用コンポーネントからの電磁放射が、輸送手段上または
筐体１０の他の位置にあるその他のコンポーネントと干渉するのを防止し、また
船舶、航空機その他の乗り物上のその他のコンポ−ネントによって生じる環境Ｅ
ＭＦ放射が、市販汎用コンポーネントの作動と干渉することを防止する。例えば
、ＲＦＩ（無線周波妨害）をフィルタリングして、航空機環境において、飛行に
重要なコンポーネントを保護してもよい。やはりＥＣＵおよび／またはラック２
２を密封することのできる断熱も、ＥＣＵへの熱負荷を低減する。
【００２１】 図６Ａおよび６Ｂは、前図において示したＥＣＵの略図とは少し異なるが、一
般に図１〜５の筐体１０内のＥＣＵ２０としての使用に適した、例示的なＥＣＵ
２０の２つの図である。特に、筐体内の空気は一対のファンまたはブローワ５０
によって循環させて、これによって空気を、ＥＣＵ内に引き込むと共に、蒸発コ
イル５２および加熱器コイル５４上を直列に流れるようにする。通常は任意の時
間において、これらの２つのコイルのうちの１つだけが、作動可能であり、コイ
ル５２が作動中であれば、ＥＣＵを通過する空気は冷却されており、コイル５４
が作動中であれば、ＥＣＵを通過する空気は加熱される。温度センサ５６によっ
て検出される、ＥＣＵを通過する空気の温度が、市販汎用電子機器の正常の作動
範囲、例えば＋１０℃〜＋４０℃の間であれば、コイル５２もコイル５４も作動
させる必要がなく、循環空気自体に頼って、環境的要因によるものではなく、電
子機器自体によって生成される熱を制御することができる。
【００２２】 温度センサ５６は空気経路中に配置されて、ＥＣＵに復帰する空気の温度を検
出し、センサからの出力はＥＣＵの制御器に供与される。この制御器は例えばＥ
ＣＵ制御器２５の一部として含めてもよい。蒸発コイルおよび加熱器コイルを通
過した後の空気は、筐体１０の内部に排出され、図４に示す経路をたどってラッ
ク内のコンポーネントから熱を除去すると共に、筐体内の所望の使用環境温度を
維持し、この使用環境温度は、筐体の置かれている環境の大気温度とは無関係に
、市販汎用電子機器の正常な使用範囲内にある。特に、蒸発コイル５２によって
得られる冷却は、例示的な実施態様については、約７１℃の温度までの作動を可
能とし、同時にコイル５２による加熱は、同じ実施態様について−５４℃の低温
までの作動を可能にする。
【００２３】 この説明のための実施態様については、温度センサ５６は、温度が所定の閾値
よりも上昇すれば閉じるように調整した、第１のオン／オフ温度センサスイッチ
５６Ａ、例えばバイメタルスイッチに分割することによって、市販汎用コンポー
ネントの温度が設計温度である４０℃を超えないことを保証する。同様に、温度
が所定の閾値、例えば１５℃から２０℃以下に低下すると、バイメタルスイッチ
５６Ｂが閉止して、コイル５４を起動することによって、筐体内の温度が、市販
汎用電子機器の作動の設計最低温度である、＋１０℃以下に低下しないようにす
る。例えばセンサ５８の上を通過する空気の温度が、１５℃と３５℃の間である
ときは、どちらのスイッチも閉止されず、空気がＥＣＵ２０を通過するときに、
空気の温度は実質的に変化しない。
【００２４】 ＥＣＵはまた、凝縮器５８および圧縮器６０を備える冷却機構の一部であり、
冷却動作中に加熱される可能性のある部品でもある。４つのブローワ６２が備え
られて、これらが外部空気（または他の流体）を空気吸入口３４から引き込み、
空気を圧縮器６０上、および凝縮器５８内を通過させて、空気が空気排気口３２
を介して排出される以前に、これらのコンポーネントから熱を引き出す。外部空
気が通過して流れるチャンバは、壁６４によって筐体の内部空気流路と隔離され
ている。前述のように、外部空気が通過して流れるチャンバ３０の壁は、腐食損
傷を最小化するための材料で形成するか、またはそれで被覆してもよい。
【００２５】 筐体１０が対処すべく設計されている別の課題は、筐体が作動する環境が爆発
性のある場合である。そのような環境において電気コンポーネントによって生成
される火花は、爆発の引き金となる可能性があるために、リレー、スイッチ、ブ
ロワ−モータなどの筐体１０内にある火花を生成する可能性のあるすべてのコン
ポーネントは、密封封止される。同様に、図６Ａ、６Ｂに示す圧縮式冷却装置は
、冷媒ガスを標準的な閉回路の経路において、冷媒ガスを、圧縮器６０から蒸発
器５２を通過して凝縮器５８に至り、さらに圧縮器６０に戻るように循環させる
ように作動する。この冷媒の流路の多くの部分が、筐体内を通過するか、または
少なくとも筐体内のＥＣＵの部分を通過するために、筐体内の環境が冷媒の漏洩
によって汚染される可能性がある。この問題を解消するために、冷媒流路は、密
閉封止してもよく、特にこの経路のすべてのジョイントはそのようにシールして
もよい。
【００２６】 ＥＣＵ制御器は、電力使用およびＥＣＵ２０からの騒音を最小化し、それによ
って装置が置かれる輸送手段やその他の環境に課する電力負荷を軽減するために
いくつかのことを実施してもよい。第１に、ファン６２はスイッチ５６Ａが閉止
されているときのみに作動して、システムを冷却モードで作動させる。第２に、
正常な作動帯域を十分広くすることによって、大気温度のかなり広い帯域におい
て加熱も冷却も必要としない。筐体の良好な断熱によって、筐体内の能動的な加
熱／冷却を必要としない、外部温度帯域を増大させる。第３には温度スイッチが
、例えば２０℃までの温度低下を検出した場合には、空気循環ファン５０の１つ
を、例えば停止して空気流を低減し、これによって電子回路による空気の加熱を
可能にしてもよい。筐体内にいくぶんかの空気循環が望ましいという理由で、両
方のファン５０を停止することは望ましくない。さらに高度な制御アルゴリズム
を実装することで、本発明の装置、特にそのＥＣＵが使用するエネルギーをさら
に低減することができる。
【００２７】 さらに、前述のように筐体１０内で乾性ガスを使用して潜在的な湿気の問題を
解消することは可能ではあるが、おそらくほとんどの応用例においては、ポンプ
、毛管作用、重力流、蒸発加熱器などの当該技術において公知の適切な技術を用
いて、蒸発機から凝縮器へと筐体内に捕集された空気から湿気を除去し、外部排
出空気中に排出するとによって、湿気の問題を解消するのが好ましい。このよう
な湿気除去は、筐体が初期に密封されるか、または筐体が何らかの理由で開放さ
れた後に再密封されている場合にのみ実施するか、システムを再起動する毎に実
施するか、または周期的な間隔で実施してもよい。
【００２８】 筐体１０について対処すべき最後の問題は、振動と衝撃である。この問題に対
処する１つの方法は、筐体１０をアダプタプレート７０上に装着して、このアダ
プタプレートを、輸送手段内または筐体が使用される場所内の適当なマウントに
固定する方法である。標準の緩衝マウント７２を、筐体１０と装着プレート７０
との間に配置して、振動を低減または除去してもよい。このような緩衝マウント
としては、バネ、弾力のある衝撃吸収パッド、または当該技術において公知のそ
の他の衝撃吸収マウントでよい。衝撃吸収マウントはまた、前術のマウント７２
に追加するか、またはそれを代替して、ラック２２と筐体１０との間に使用して
もよい。ラック２２および／またはその中に装着された市販汎用コンポーネント
への衝撃と振動を低減するためのその他の技術を利用することも可能である。
【００２９】 筐体はまた、用途に応じて、乗組員の安全の保証および／またはその他の理由
で例えば航空機またはその他の輸送手段の衝突時に遭遇する衝撃力が作用する間
、構造的な完全性を維持するように設計されなくてはならない。アダプタプレー
ト７０を設けることによって、様々な用途のために、筐体自体の修正を必要とす
ることなく、様々な場所に筐体を実装することが可能となる。 説明のための実施態様では、同一寸法の複数のラックを示したが、様々な市販
技術および形状要素を、様々に組み合わせて実装することも可能である。電源を
多重化することによって、信頼性の向上と故障許容のための冗長性を与えること
ができる。さらに、電源の多重化によって、電磁気的な整合性と安全上の理由（
例えば、赤／黒通信（red/black communications））のために様々な電子機器を
隔離することも可能となる。
【００３０】 以上のように、標準市販汎用コンポーネントを、コンポーネントの設計温度範
囲よりも大幅に広い温度範囲、高所作動を含むより大きな圧力範囲、塩噴霧およ
びその他の潜在的な汚染物質を含む環境における作動、コンポーネントが衝撃力
を含む振動と衝撃に曝される環境、爆発性の環境、およびＥＭＦ放射を含む環境
などの、そのようなコンポーネントの設計環境ではない環境において使用するこ
とを可能にする装置を提供する。説明のための実施態様においては、ファンまた
はブローワ５０、６２を用いて、筐体の内部および外部の空気を移送したが、ポ
ンプ、噴霧機、当該技術において公知のその他の技術などの、その他の適切なコ
ンポーネントまたは機構を用いて、どちらかの機能を実行することも可能である
。ブローワまたはその他の空気移送器の配置は、温度センサ５６の配置と同様に
、応用例によって変わる。
【００３１】 応用例によっては、複数温度センサおよび／またはその他のセンサ機構を使用
してもよい。また、説明のための実施態様については、特定の冷却装置および加
熱器機構について述べたが、例えば熱電式コンポーネントまたは２相蒸発冷却な
どの、その他の加熱および冷却機構で代用できる応用例もある。したがって、本
発明を好ましい実施態様について開示し、そのような好適な実施態様についての
多くの変更態様を示したが、このような記載は説明の目的だけのものであり、そ
のような実施態様において、本発明の趣旨と範囲内にありながら、形態および詳
細における前述およびその他の変更が、当業者によって実施可能であり、本発明
の趣旨と範囲は添付の請求項によってのみ定義されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の説明のための実施態様における、市販汎用電子コンポーネ
ント用の筐体の正面斜視図である。
【図２】筐体の内部を露出するためにフロントドアを取りは外した、図１に
示す筐体の正面斜視図である。
【図３】図１に示す筐体の背面斜視図である。
【図４】筐体内の調整空気流の空気流経路を示す、筐体の概略正面斜視図で
ある。
【図５】外部空気用の空気流通経路を示す、図１の筐体の概略正面斜視図で
ある。
【図６Ａ】図１の筐体における使用に適した環境制御ユニット（ＥＣＵ）の
正面図である。
【図６Ｂ】図１の筐体における使用に適した環境制御ユニット（ＥＣＵ）の
側面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１５年２月１４日（２００３．２．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図６Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｂ】
【手続補正書】
【提出日】平成１５年２月１７日（２００３．２．１７）
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｂ】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｎ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジェニングス，ロバート エル． アメリカ合衆国 ニューヨーク州13760、 エンドウェル、オータム ドライブ 1026 (72)発明者 ニールセン，ジャン エム． アメリカ合衆国 ニューヨーク州13777、 グレン オーブレー、スワン ヒル ロー ド 419 Ｆターム(参考） 3L045 AA01 BA01 CA02 DA02 EA01 PA04 5E322 AA05 BA05 CA06 DB01 EA02

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 市販汎用電子機器を、その市販汎用電子機器の設計環境では
    ない苛酷な環境において使用可能にするための装置であって、 環境的に密封された筐体と、 前記市販汎用電子機器を保持するための、筐体内のマウントと、 前記筐体内の温度センサと、 前記筐体内の環境制御ユニットであって、作動時にその周囲を通過する流体を
    冷却する冷却装置と、作動時にその周囲を通過する流体を加熱する加熱器と、少
    なくとも部分的に前記温度センサに応答して、前記冷却装置と加熱器とを選択的
    に作動させるための制御器とを含む、前記環境制御ユニットと、 前記マウントと前記環境制御ユニットとを介して、筐体内で流体を循環させる
    機構であって、流体の温度が環境制御ユニットを介して循環するときに適切に制
    御される、前記流体循環機構とを含む、前記装置。
  2. 【請求項２】 冷却装置が圧縮器を含む、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 筐体が、筐体残部から密封されたチャネルを含み、該チャネ
    ルを介して、圧縮器を冷却するために外部空気が循環される、請求項２に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 チャネルが耐食性材料の壁を有する、請求項３に記載の装置
    。
  5. 【請求項５】 少なくとも圧縮器が作動中には、チャネルを介して空気を循
    環させる機構を含む、請求項３に記載の装置。
  6. 【請求項６】 過熱器が作動されるときには、チャネルを介して空気を循環
    させる機構が停止される、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 過熱器が作動されるときには、チャネルが閉止される、請求
    項５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 筐体が断熱された壁を有する、請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つの環境制御ユニットと、マウントとが断熱さ
    れている、請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 筐体を装着するためのアダプタプレートを含み、該アダプ
    タプレートによって、様々な応用例において前記筐体を改変することなく取り付
    けることが容易になる、請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 市販汎用電子機器の振動を抑止するための機構を含む、請
    求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 筐体を装着するためのアダプタプレートを含み、振動を抑
    止する機構が、アダプタプレートと筐体との間に緩衝マウントを含む、請求項１
    １に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 振動を抑制する機構が、マウントと筐体との間に緩衝マウ
    ントを含む、請求項１１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 筐体が脱着可能なパネルを含み、該パネルによって筐体に
    出入りできると共に、前記パネルが、装置の使用中には筐体残部に対して密封し
    て取り付けられている、請求項１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 流体がガスである、請求項１に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 ガスが空気である、請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 ガスから湿気を除去する機構を含む、請求項１５に記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】 少なくとも筐体からの湿気除去の開始時に、機構が作動す
    る、請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 ガスが乾性ガスであり、筐体から湿気を実質的に除去する
    、請求項１５に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 装置が爆発性の環境で作動するために密封されている、請
    求項１に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 火花を発生する可能性のある筐体内の各要素を密閉する気
    密シールを含む、請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 温度センサが、少なくとも１つのオン／オフスイッチを含
    む、請求項１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 温度センサが、冷却装置を制御するための第１のオン／オ
    フスイッチと、加熱器を制御するための第２のオン／オフスイッチとを含む、請
    求項２２に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 オン／オフスイッチが、バイメタルスイッチである、請求
    項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 冷却装置が配管中を流れる流体冷媒を使用し、前記配管が
    気密封止されている、請求項１に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 密封筐体が、双方向に通過する電磁気放射を抑止するため
    に密封されている、請求項１に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 環境制御ユニット上のＲＦＩフィルタを含む、請求項１に
    記載の装置。
  28. 【請求項２８】 環境制御ユニットが、電力使用と音響ノイズの少なくとも
    １つを低減するための制御器を含む、請求項１に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 マウントが、複数の電子コンポーネントを保持するように
    適合されたラックである、請求項１に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 筐体が、衝撃力の下で構造的完全性を維持するように設計
    されている、請求項１に記載の装置。
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