(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-28
(45)【発行日】2022-12-06
(54)【発明の名称】シール材付き筐体および気密構造および気密構造の製造方法
(51)【国際特許分類】
F16J 15/06 20060101AFI20221129BHJP
H05K 5/06 20060101ALI20221129BHJP
【FI】
F16J15/06 P
F16J15/06 A
H05K5/06 D
(21)【出願番号】P 2018176758
(22)【出願日】2018-09-21
【審査請求日】2021-08-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109313
【氏名又は名称】机 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100149618
【氏名又は名称】北嶋 啓至
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 健史
【審査官】羽鳥 公一
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-017096(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16J 15/00-15/14
H05K 5/00-5/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部空間を囲う環状のシール部を有する筐体と、
前記シール部上に形成されたシール材と
を有し、
前記シール部は、一対の隆起部を有し、
前記シール部と前記シール材とで形成される環状部は、
前記一対の隆起部の間に、前記一対の隆起部の外側の周囲の前記環状部の上面より低い低位部を有し、
前記低位部が、
前記シール材が未塗布の前記シール部を含む
ことを特徴とす
るシール材付き筐体。
【請求項2】
前記一対の隆起部の間の前記シール部が、
前記一対の隆起部の外側の前記シール部より低くなっている
ことを特徴とする請求項
1に記載のシール材付き筐体。
【請求項3】
内部空間を囲う環状のシール部を有する筐体と、
前記シール部上に形成されたシール材と
を有し、
前記シール部は、一対の隆起部を有し、
前記シール部と前記シール材とで形成される環状部は、
前記一対の隆起部の間に、前記一対の隆起部の外側の周囲の前記環状部の上面より低い低位部を有し、
前記一対の隆起部の間の前記シール部が、
前記一対の隆起部の外側の前記シール部より低くなっている
ことを特徴とす
るシール材付き筐体。
【請求項4】
前記一対の隆起部が第1の隆起部と第2の隆起部とで構成され、
前記第1の隆起部の頂部と前記第2の隆起部の頂部との間隔が、
前記第1の隆起部の底部の幅の1倍から10倍である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシール材付き筐体。
【請求項5】
前記一対の隆起部が三角屋根型または半円筒型の隆起部で構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシール材付き筐体。
【請求項6】
内部空間を囲う環状の第1のシール部を有する第1の筐体と、
前記第1のシール部に対向する第2のシール部を有する第2の筐体と、
前記第1のシール部と前記第2のシール部とを気密に接着するシール材とを有し、
前記第1のシール部は、一対の隆起部を有し、
前記一対の隆起部が第1の隆起部と第2の隆起部とで構成され、
前記第1の隆起部の頂部と前記第2の隆起部の頂部との間隔が、
前記第1の隆起部の底部の幅の1倍から10倍である
ことを特徴とす
る気密構造。
【請求項7】
前記一対の隆起部の間の前記第1のシール部が、
前記一対の隆起部の外側の前記第1のシール部より低くなっている
ことを特徴とする請求項
6に記載の気密構造。
【請求項8】
内部空間を囲う環状の第1のシール部を有する第1の筐体と、
前記第1のシール部に対向する第2のシール部を有する第2の筐体と、
前記第1のシール部と前記第2のシール部とを気密に接着するシール材とを有し、
前記第1のシール部は、一対の隆起部を有し、
前記一対の隆起部の間の前記第1のシール部が、
前記一対の隆起部の外側の前記第1のシール部より低くなっている
ことを特徴とす
る気密構造。
【請求項9】
内部空間を囲う環状の第1のシール部を有し、前記第1のシール部に一対の隆起部を有する第1の筐体の、前記第1のシール部にシール材を塗布し、
前記シール材の塗布は、前記一対の隆起部の間に、前記一対の隆起部の外側の周囲の前記シール材の上面より低い低位部が形成されるように行い、
前記第1のシール部に対向する第2のシール部を有する第2の筐体を重ね、前記第1の筐体と前記第2の筐体とが近づく方向の力を加えて、前記低位部に前記シール材を展延し、前記第1の筐体と前記第2の筐体とを気密に接着し、
前記低位部に、前記シール材を塗布しない未塗布部を設ける
ことを特徴とす
る気密構造の製造方法。
【請求項10】
内部空間を囲う環状のシール部を有する筐体と、
前記シール部上に形成されたシール材と
を有し、
前記シール部は、
環状の前記シール部の長手方向に沿って設置された一対の隆起部を有し、
前記シール部と前記シール材とで形成される環状部は、
前記一対の隆起部の間に、前記
一対の隆起部の外側の周囲の前記環状部の上面より低い低位部を有している
ことを特徴とするシール材付き筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シール材付き筐体および気密構造および気密構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
屋外など水や埃に曝される環境において使用される電子機器は、内部に水や埃が侵入しないように、複数(例えば2つ)の筐体の隙間をゴムパッキンやガスケット、両面テープで塞ぐ気密構造が採られている。近年、機器の組み立て自動化や小型化ニーズに応えるため、そうしたパッキンに替わって液状のシール材を用いる方法が採られることがある。この場合、組み立て時に筐体内に残留しているエアが圧縮されて、シール材に圧力が加わり、部分的にシール材が薄肉になったり、最悪は破れたりすることがある。このため、シール材に圧力が加わることを回避する方法が考案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、筐体内部の空気を逃がしながら、気密構造の筐体を組み立てる方法が開示されている。この方法では、環状のシール材塗布パターンを複数形成し、各塗布パターンの一部に未塗布部を形成する。このようにすると、シール材を介して筐体を組み立てる際に、未塗布部から空気が逃げ、圧縮が進むと未塗布部にもシール材が展延し、気密構造の筐体を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の技術では、気密性を確保することが困難であるという問題があった。これは、未塗布部に十分な量のシール材を展延させることが難しかったためである。特許文献1の技術では、組み立ての際に、シール材を圧縮する方向に、2つの筐体に圧力加え、これにより未塗布部にシール材が展延する。しかしながらシール材の展延方向が制御されていないため、未塗布部に十分な量のシール材が行き渡らず、シール材の薄い部分ができたり、未塗布部が残ったりする場合があった。その結果、気密性の確保が十分にできない場合があった。特許文献1では、塗布パターンを複数設けて、気密性が破れる確率を下げているが、確実に気密性を確保することは困難であった。
【0006】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、気密性を確保できるシール材付き筐体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明のシール材付き筐体は、内部空間を囲う環状のシール部を有し、このシール部に一対の隆起部を有する筐体と、該シール部上に配置されたシール材とを有する。シール材は、一対の隆起部の間の空間の途中まで延伸されている。ここで、シール材とシール部とのどちらかが、外方に露出している上面は、筐体の内部空間を囲う環状部を形成する。そして環状部は、一対の隆起部の間に、上面の高さが、その外側の上面よりも低い低位部を有している。
【発明の効果】
【0008】
本発明の効果は、気密性を確保できるシール材付き筐体を提供できることである。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】第1の実施形態のシール材付き筐体を示す斜視図である。
【
図2】第2の実施形態の気密構造を示す斜視図である。
【
図3】第2の実施形態の一対の隆起部近傍のシール材の挙動を示す断面図である。
【
図4】第2の実施形態の各部の寸法の例を示す断面図である。
【
図5】第2の実施形態の展延量の算出方法を説明するための断面図である。
【
図6】第2の実施形態の各部の寸法の別の例を示す断面図である。
【
図7】第3の実施形態の一対の隆起部近傍の一例を示す側面図である。
【
図8】第3の実施形態の一対の隆起部近傍の別の例を示す側面図である。
【
図9】第4の実施形態のシール材付き筐体を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。
【0011】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のシール材付き筐体を示す斜視図である。シール材付き筐体100は、筐体10と、シール材20とを有する。筐体10は、内部空間を囲う環状のシール部11を有し、このシール部11に少なくとも1つの一対の隆起部12を有する。
図1の例では、シール部11に、第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとからなる一対の隆起部が設けられている。
図1では、第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとが三角屋根型である例を示しているが、他の形状、例えば半円筒型や、側面が多角形の形状などであっても良い。
【0012】
シール部11上にはシール材20が配置されている。シール材20は、少なくとも2つの隆起部12aと12bとの間以外は、途切れることなくシール部11上に配置される。
【0013】
シール材20とシール部11とのどちらかが、外方に露出している上面は、筐体10の内部空間を囲う環状部30を形成する。そして環状部30は、2つの隆起部12a、12bの間に、その外側の上面よりも、上面の高さが低い低位部31を有している。
図1の例では、シール材20は、一対の隆起部12の間に、シール材20を塗布していない部分を設け、この部分を低位部31部としている。
【0014】
以上の構成とすると、シール部11に対向するシール部がフラットな第2の筐体を重ね合わせて、両者を圧縮した場合に、低位部31から圧縮された内部右空間の空気が抜けていく。この時、低位部31に位置するシール材20は、低位部31を埋めるように展延する。そして圧縮が進むと、筐体10と第2の筐体の隙間がシール材で埋められる。その結果、内部空間を気密に封止した気密構造を得ることができる。
【0015】
以上説明したように、本実施形態によれば、気密性を確保できるシール材付き筐体を提供することができる。
【0016】
(第2の実施形態)
図2は、シール材付き筐体100を用いて形成した気密構造を示す斜視図である。筐体10は、第1の実施形態と同じものである。筐体10と第2の筐体40とが重ね合わされ、両者の間はシール材20によって接着されている。シール材20は、一対の隆起部12の間の部分も含めて、筐体10と第2の筐体40との間を隙間なく埋めて、気密構造を形成している。
【0017】
図3は、筐体10と第2の筐体20と貼り合せる時のシール材20の挙動を示す断面図である。
図3(a)は、シール材20と第2の筐体40とが離れている時の断面図である。シール材20は、第1の隆起部12aを乗り越えて、一対の隆起部12の内側まで延伸している。同様に、シール材20は、第2の隆起部12bを乗り越えて、一対の隆起部12の内側まで延伸している。そして第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとの間には、シール材20が未塗布の部分があり、低位部31を形成している。
図3(b)は、第2の筐体40が、シール材20に接触している時の断面図である。
図3(c)は、筐体10と第2の筐体40とが近づく方向の圧力を加えた時の断面図である。シール材20は、上下から圧縮されて、第1の隆起部12aの頂部で2方向に分かれて、低位部31が小さくなるように第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとの間に展延していく。第2の隆起部12bの上のシール材20も同様に展延していく。この時、2つの筐体に挟まれた空間の空気はシール材20が途切れた隙間の低位部31を通って、外部に放出されていく。
図3(d)は、
図3(c)からさらに圧縮が進んだ状態を示している。第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとの間はシール材20で隙間なく埋められている。以上説明したように、筐体10と第2の筐体40とを貼り合せる工程では、内部の空気が抜けながら、気密構造が形成される。すなわち、圧縮された空気の影響によるシールの破れを生じることがない。このため気密性を確保することができる。
【0018】
次に、一対の隆起部とシール材の寸法について説明する。
図4は、
図3の工程における貼り合せ前と貼り合せ後における、各部の寸法を示す断面図である。ここでは、第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとが同じ形状を有し、これらの隆起部を乗り越えて隆起部間に延伸して塗布されたシール材の延伸量も同じであるものとしている。また、シール材20の長手方向に垂直な断面は長方形であるものと仮定する。
【0019】
三角屋根型の第1の隆起部12aと第2の隆起部12bは、その底部の幅をW、高さをhとする。第1の隆起部12aの頂部と第2の隆起部12bの頂部との間隔をDとする。また、シール材20塗布厚をd、シール材20が12a、12bの頂部から隆起部対の内側に延伸した延伸部の長さをL、シール材20のギャップ(低位部31の長さ)をgとする。また
図4(a)の状態から、第2の筐体40の平面でシール材20が押し潰された時のシール材20の厚さ(筐体10と第2の筐体40の間隔)をt、シール材20展延量ΔLとする。
【0020】
次に、これらの寸法を用いて12aと12bの間隔Dを見積もる概算値の計算について説明する。
図4(b)の状態では、12aと12bの間の空間がシール材20で充填されていることが必要なので、ここで満たすべき条件は
2ΔL≧g (1)
である。
【0021】
次に第1の隆起部12aに注目して、展延量ΔLを概算する。
図5に示すように、上下の筐体の重ね合わせにより、隆起部上にあるシール材は、隆起部の頂部を境に、隆起部対の内側と外側の二手に分かれて展延する。なお、
図5では、各部の視認性が良くなるように、
図4よりも、隆起部の高さ方向を拡大しているが、この拡大に本質的な意味はない。
【0022】
この時、隆起部対の内側に排除されるシール材の量(断面積)は、隆起部の頂点から内側の断面積S1と、シール材の厚みの減少による面積の減少分S2で決まるものと仮定する。また、隆起部上のシール材の盛り上がり部の形状は、隆起部と同じであると仮定する。すると、隆起部の内側に展延されるシール材の量Sは次式で表すことができる。
S=S1+S2
=1/2*(1/2*W*h)+(d-t)*L
1/4*W*h+(d-t)*L (2)
Sは左右にあるので、この面積Sの2倍が、埋めるべき空間の面積S0以上であれば良い。
ここで、gを用いると、S0は次式で表すことができる。
S0=g*t (3)
したがってSの満たすべき条件として次式を得る。
2S≧g*t (4)
なお
図4(a)より
D=2L+g (5)
である。
【0023】
次に2つの隆起部の間隔を小さくした場合について説明する。
図6は、第1の隆起部12aと第2の隆起部12bの底部が接触するまで接近した場合を示す断面図である。この場合、シール材20のギャップgを確保するように、シール材20が12a、12b内側への延伸した長さLを、例えば0≦L≦1/2Wに制御する必要がある。すなわち、塗布の精密な制御が必要になり、作業が難しくなる。しかしながら、ギャップgを確保することにより、2つの隆起部間の空間から、筐体内部の空気を逃がすことができる。
【0024】
(実施例1)
次に、具体的な数値を用いて、一例を計算してみる。ここでは、一般的な電気機器を想定して、各部の寸法の目安は下記のような方針で定めるものとする。
・塗布厚dは、主に筐体反り量に応じて設定するが、一般的な電気機器の筐体では、d=0.2~2mm程度である。例えば、筐体の反りが0.2mmであれば、塗布量dは少なくとも0.2mmを超えないとシール材で筐体の隙間を埋めることができない。
・隆起部の高さhは塗布厚dを超えてはならない(シールができなくなる)。したがって、h≦t<dである。また、低すぎると展延量が十分得られないため、1/3*d≦h<dが好ましい。
・隆起部は頂点でシール材を左右に分ける機能を果たすため、隆起部のすそ野の傾斜は30~60度程度が好ましい。傾斜が小さすぎるとシール材を左右に分ける機能が十分に発揮されず、傾斜が大き過ぎると、隆起部上シール材が載り難くなり、十分な展延量が得られないためである。この条件を満たすために、隆起部の底部の幅Wと高さhとは、
2/√3*h<W<2*√3*hの条件を満たすように定めることが好ましい。
・必要な展延量を得るためシール材は、少なくとも隆起部をまたぐように塗布されている必要がある。展延を効果的に行うには、隆起部の展延側をカバーしていることが望ましい。一方Lが長すぎると、シール材の端部と隆起部とが遠く離れてしまうため、展延量の制御効果が弱まってしまう。このような理由から、LとWの関係を、
1/2*W≦L≦1.5*Wとすることが好ましい。
【0025】
上記のような方針に従って、次のように各部の寸法を、d=1mm、t=0.5mm、W=1.2mm。h=0.4mm、L=1mm。に設定した場合に、隆起部対の間隔Dをどのように設定すると良いか見積もりを行った。
【0026】
まず(2)式から
S=1/4*1.2*0.4+(1-0.5)*1
=0,62mm2 (6)
となる。またS0は次式で表せる。
S0=g*0.5 (7)
(6)、(7)式を、式(4)に代入してgの条件として次式が得られる。
これから次式を得る。
g≦2.48mm (8)
この結果に(5)式を代入して、Dの条件式として次式が得られる。
D≦4.48 (9)
(実施例2)
実施例1に示した設計方針を用いて、隆起部対の間隔Dの最大値の目安を見積もった。実施例1から次式を引用する。
h≦t<d (10)
1/3*d≦h<d (11)
2/√3*h<W<2*√3*h (12)
1/2*W≦L≦1.5*W (13)
Dは展延量ΔLが大きいほど大きくできるが、dが同じであればシール材の潰し量が大きいほど展延量が増える。このため、dとhの差が最大の時にDが最大になる。したがって式(12)から、この時
t=h=1/3d (14)
である。またWが大きいほど隆起部に載るシール材の量が増すためDが大きくなる。式(13)から
W=2*√3*h (15)
である。すなわち、隆起部の傾斜角は30°である。またLが大きいほどDは大きいので式(14)から
L=1.5*W (16)
である。また式(2)、(4)から次式を引用する。
S=1/4*W*h+(d-t)*L (17)
g≦2S/t(18)
ここでd=2.00mmを代入すると、それぞれの寸法は、h=t=0.67mm、W=2.31mm、L=3.46mm、S=5.00mm2、g=15.01mmであるから、式(6)より、D=g+2L=21.94mmとなる。以上から、本実施例では、塗布厚dを基準とすると、隆起部対の間隔Dは最大でdの3.5倍程度、隆起部対の幅は1.2倍程度、高さは0.67倍程度見積もられた。以上の見積もりは、隆起部対が三角屋根型の2つの隆起部で行った場合であり、他の形状とした時のマージンを考慮しても、Dは10倍以内程度に設定しておけば良いと考えられる。
【0027】
(第3の実施形態)
第1、第2の実施形態では、一対の隆起部の内側に設ける低位部を、シール材が未塗布の領域を設けて作成する例について説明した。しかしながら、低位部を他の構成により形成しても良い。
【0028】
図7は、筐体10に設けられた第1の隆起部12aと第2の隆起部12bとの間に、シール材20の薄い層を形成した例を示す断面図である。まず、
図7(a)に示すように、第2の実施形態と同じ筐体10のシール部にシール材20を塗布する。この時、12aと12bの間のシール材20を、この一対の隆起部の外側よりも薄くなるようにする。
【0029】
次に、第2の筐体40をシール材20の上方から接近させ、貼り合せる方向の圧縮力を加える。圧縮開始の時点では、低位部31aの上方に隙間があるため、ここから筐体内の空気を逃がすことができ、筐体内の圧力上昇を防止することができる。圧縮が進むと、一対の12aと12bの間の領域にシール材20が展延し、筐体10と第2の筐体40との間にシール材20が充填され、気密構造を形成することができる。
【0030】
図8は、低位部を形成する別の方法を示す断面図である。この例では、筐体110のシール部に配置する一対の隆起部を、第1の隆起部112aと第2の隆起部112bで形成する。そして、112aと112bとの間のシール部の高さを、これらの外側よりも低くしている。このため、シール材20を一様な厚さで塗布しても、低位部131を形成することができる。
【0031】
この構成で、気密構造を形成するためには、まず
図8(a)に示すように、筐体110のシール部上に、シール材20を塗布する。
図8(a)の例では、112aと112bとの間のシール材の厚さを、その外側のシール材の厚さと同じにしている。次に、第2の筐体40をシール材20の上に重ねて、筐体110の方向に圧力を加えていくと、筐体110内部の空気は、低位部131上の隙間から外部に放出され、筐体110内部の圧力上昇を防ぐことができる。そして、さらに圧縮を進めることにより、
図8(b)に示すように、112aと112bとの間にシール材20を充填し、気密構造を形成することができる。なお
図7の例では、112aと112bの間に塗布するシール材20の厚さを、これらの外側と同じにしたが、外側より薄くしたり、第1の実施形態と同様に未塗布部を設けたりしても良い。
【0032】
以上説明したように、本実施形態によれば、第2の実施形態と同様に、確実に気密性を確保できる気密構造を提供することができる。
【0033】
(第4の実施形態)
第1から第3の実施形態では、一対の隆起部をシール部に1つだけ設ける例について説明したが、複数設けても良い。
図9は、一対の隆起部を4つ設けたシール材付き筐体200の例を示す平面図である。矩形の筐体210は、内部空間を囲うシール部211を有している。そして、シール部211の各辺には、それぞれ1つの一対の隆起部212a、212b、212c、212dが設けられている。シール材220は、一対の隆起部の一方の隆起部と、隣接する一対の隆起部の1つとを結ぶように塗布されている。例えば、一対の隆起部212aの第1の隆起部212aaから1つの隆起部から、一対の隆起部212の第2の隆起部212dbにかけて、連続するシール材20が塗布されている。そして、シール材20の端部は、それぞれが212aa、212dbの頂部を乗り越えて、一対の隆起部の内側まで延伸している。それぞれのシール材20連続部の切れ目は、それぞれの一対の隆起部の内側にあり、低位部、231a、231b、231c、231dが形成されている。
【0034】
上記のシール材付き筐体200に対し、高さの均一なシール部を持ち第2の筐体を貼り合せれば、各低位部231a、231b、231c、231dから筐体内部の空気を逃がして、圧力上昇を防ぐことができる。このため、気密性に優れた気密構造を得ることができる。
【0035】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【符号の説明】
【0036】
10、110 筐体
11、211 シール部
12、212 一対の隆起部
20、220 シール材
30 環状部
31 低位部
40 第2の筐体
100、200 シール材付き筐体