JP2011228416A - 防水構造及び防水構造を備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】大気中での通気性を確保できるばかりか、高水圧であって機器ケースの密閉性を確保できる防水構造及び防水構造を備えた電子機器を提供するものである。
【解決手段】携帯電話機１の機器ケース２には機器ケース２の外表面から内部にわたって貫通され内部に可動部材７が配置された貫通孔３Ｃと、機器ケース２の外表面から貫通孔３Ｃにわたって貫通し内部に通気性及び防水性を備えた多孔質性プラスチック部材が配置された貫通孔３Ｄが形成されており、水中下においては、可動部材７が下降し、貫通孔３Ｄを塞ぐので機器ケース２の密閉性を保つことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、防水構造及び防水構造を備えた電子機器に関する。

従来、携帯電話機、デジタルカメラ、音楽再生機等の様に屋外に携帯可能な電子機器にあっては、雨などによる水滴が機器ケース内部に入らない様に防水構造にしたものが商品化されている。

又、スピーカやマイクのように振動板を有した電子部品を機器ケース内部に配置した場合、機器ケース外部と機器ケース内部との気圧差が大きくなると、振動板の破損や音質の低下などが発生するため、機器ケースに通気孔を設け、この通気孔を多孔質性シートで覆い、通気性の確保と防水性とを備えさせる様にすることも考えられている（特許文献１参照）

特開２００９−０１０２３４号公報

しかしながら、大気圧下或いは極めて浅い水深であれば、特許文献１の様に多孔質性シートだけで通気性及び防水性を確保することは可能であるが、多孔質性シートの通気性及び防水性の耐用能力には限度があり、極めて深い水中にあっては、多孔質性シートでは防水性を確保できないという問題があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、外部圧が低い大気中などでの通気性を確保できるばかりか、外部圧が高い高水圧下などであっての機器ケースの防水性を確保できる防水構造及び防水構造を備えた電子機器を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の防水構造は、貫通孔が形成された機器ケースと、この機器ケースの前記貫通孔内部に配置された通気性機能と防水性機能とを併せ持つ機能部材と、外部圧の変化によって移動し、外部圧が低いときには前記貫通孔から離間して前記機能部材を介して前記機器ケース外部と内部とを連通させ、外部圧が高いときには前記貫通孔を覆って前記機器ケース内部を防水する可動部材とを備えたことを特徴とする。

請求項２は、更に、前記機器ケースには前記貫通孔の近傍に開口が形成されており、前記可動部材は前記外部圧の変化によって前記開口内部を移動する軸部材と、この軸部材と連動し前記軸部材の移動によって前記貫通孔から離間した状態及び前記貫通孔を覆った状態となるシール部材とを備えていることを特徴とする。

請求項３は、前記開口は、前記機器ケースの内部と外部とを連通する開口であり、前記開口内部を移動する軸部材は前記開口内部で前記機器ケースの内部と外部とを防水する防水機構が形成されていることを特徴とする。

請求項４は、更に、前記機器ケースには前記貫通孔の近傍に開口が形成されており、前記貫通孔は前記機器ケース外部と前記開口内部とが連通されていることを特徴とする。

請求項５は、更に、大気中において前記可動部材を前記貫通孔から離間した位置に保持する位置保持部材が設けられていることを特徴とする。

請求項６は、前記位置保持部材は、前記機器ケースに固定された固定部材と、この固定部材と前記可動部材との間に設けられた弾性部材からなることを特徴とする。

請求項７に記載の防水構造は、貫通孔が形成された機器ケースと、この機器ケースの前記貫通孔内部に防水機構を介して配置された電子部品と、外部圧の変化によって移動し、外部圧が低いときには前記貫通孔から離間して前記調整部材を介して前記機器ケース外部と内部とを連通させ、外部圧が高いときには前記貫通孔を覆って前記機器ケース内部を防水する可動部材とを備えたことを特徴とする。

請求項８は、請求項１乃至７のいずれかの防水構造を備えた電子機器である。

本発明によれば、外部圧が低い大気中などにおいて通気性及び防水性を確保できるばかりか、外部圧が高い高水圧下などにあっても機器ケースの防水性及び密閉性を確保できるものである。

本発明による防水構造の断面図。 同じく防水構造の分解斜視図。 上記防水構造の通気性及び防水性を説明するための断面図。 高水圧下及び大気中での動作を説明するための断面図。 本発明の変形例を説明する断面図。 同じく他の本発明の変形例を説明する断面図。 同じく他の本発明の変形例を説明する断面図。 同じく他の本発明の変形例を説明する断面図。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の防水構造として、携帯電話機１の防水構造を示す断面図であり、図２は防水構造部分の分解斜視図である。

図において、携帯電話機１の機器ケース（匡体）２には機器ケース２の外表面から内部にわたって貫通された貫通孔３が形成されている。この貫通孔３は図２に示すように半分が円形状で且つ半分が先端鋭角形状となっている凹部開口３Ａと、この凹部開口３Ａの底部３Ｂに形成された上記円形の中心点を通る垂直線を中心とする円形状の開口（貫通孔）３Ｃと、前記凹部開口３Ａの底部３Ｂに形成され前記底部３Ｂから前記開口３Ｃにわたって貫通するＬ字形状の開口（貫通孔）３Ｄとから構成されている。

また、機器ケース２の外表面には相対向する１対の凹部３Ｅ、３Ｅが形成されている。

上記挿通孔３内部には挿通機構４が配置されており、この挿通機構４は支持板５と、３個のバネ部材６と、可動部材７と、シールパッキン部材８と、断面Ｏ型パッキン９とから構成されている。

支持板５は、円形状板部５Ａと、この円形状板部５Ａの相対向する周辺部に形成された１対の固定板部５Ｂ、５Ｂとからなり、この１対の固定板部５Ｂ、５Ｂは、それぞれ機器ケース２の外表面に形成された上記１対の凹部３Ｅ、３Ｅに圧入されると共に図示しない接着剤などによって凹部３Ｅ、３Ｅから抜け出さないように接着固定されている。

上記支持板５下面には等間隔に配置された上記３個のバネ（弾性）部材６の上端部が固定されて取り付けられ、また、バネ部材６の下端部は可動部材７に固定的に取り付けられている。

可動部材７は、上記凹部開口３Ａと相似形状で且つ凹部開口３Ａより小さな形状の上面板部材７Ａと、この上面板部材７Ａの下面に形成され前記凹部開口３Ａ及び前記開口３Ｃ内部を移動する軸部材７Ｂと、この軸部材７Ｂの下端に形成され周縁に前記断面Ｏ型パッキン９が配置される凹部７Ｃが形成された摺動部７Ｄとが一体形成されて構成されている。

尚、上記凹部７Ｃに配置された断面Ｏ型パッキン９は、ゴムなどの合成樹脂から成り、機器ケース２の外部から機器ケース２の内部に水分が侵入するのを開口３Ｃにおいて防止する防水パッキンである。

上記可動部材７の上面板部材７Ａの下面にはシールパッキン部材８が接着剤などにより固着されている。シールパッキン部材８は、断面Ｏ型パッキン９と同様にゴムなどの合成樹脂から成り、上記軸部材７Ｂを囲む円形部８Ａとこの円形部８Ａから延出形成され、下方に移動した際に上記開口３Ｄを塞ぐ延出部８Ｂとから構成されている。

上記開口３Ｄは、大気圧中においては通気孔として機能するもので開口３Ｄ内部には多孔質プラスチック部材１０が圧入配置されている。この多孔質プラスチック部材１０は、例えば水深５ｍ程度までは空気は通過させるが水分は通過させない部材であり、機器ケース２内部に水が通過するのを防止し得るものである。尚、機器ケース２が合成樹脂の場合、機器ケース２を成型する際に多孔質プラスチック部材１０を通気孔３Ｄ内部に一体成型するようにしてもよい。

上記の構成において、携帯電話機１が大気中にある時には、可動部材７は図１に示した状態にあり、この状態においては断面Ｏ型パッキン９によって、外部からの水分が開口３Ｃを介して機器ケース２内部に侵入するのを防止し得る。

又、通気孔である開口３Ｄにおいては、図３（ａ）の波線矢印Ａに示す様に、空気は多孔質プラスチック部材１０を介して機器ケース２の内外部を通気状態にされるので、機器ケース２の内部圧力が外部圧力と同一にされる。

一方、外部に水分が附着した場合、或いは５ｍ以内の浅い水中に機器ケースを落としたといった場合には、図３（ｂ）の実線矢印Ｂに示す様に、水分は多孔質プラスチック部材１０によって機器ケース２の内部に侵入するのが防止されるので、機器ケース２の内部は防水状態に保たれる。

落下或いは水中作業などによって機器ケース２が水中に入れられた場合、可動部材７は、図４の矢印Ｃに示す水圧によって上面板部材７Ａの上面に取り付けられたバネ部材６のバネ（弾性）力に抗して機器ケース２内部方向（図示下方）に順次移動する。

そして、開口３Ｄに配置されている多孔質プラスチック部材１０の防水が作用できなくなる水圧５ｍの位置に達する前には、図４（ａ）に示す様に、可動部材７の摺動部７Ｄに取り付けられている断面Ｏ型防水パッキン９の位置が、開口３Ｃ内部の開口３Ｄの位置より下方となるため、開口３Ｄから多孔質プラスチック部材１０を介して侵入してくる水分を防水し得るものである。

又、断面Ｏ型防水パッキン９の位置が、開口３Ｃ内部の開口３Ｄの位置より下方となるとほぼ同時に、或いは、そのすぐ後に、上面板部材７Ａの下面に取着されているシールパッキン部材８の円形部８Ａが、開口３Ｃの底面３Ｂ側の開口部分を覆って防水し、又、シールパッキン部材８の延出部８Ｂが、開口３Ｄの底面３Ｂ側の開口部分を覆って防水する。

この２重の防水構造により、機器ケース２は、５ｍ以上の深い水中で高い水圧を受けても、内部に水分が侵入することを防止して完全密封状態になり得るものである。

そして、機器ケース２が、水中から解放されると、可動部材７はバネ部材６の収縮力によって図４（ｂ）の矢印Ｄに示す方向に移動し、図１同様の状態になり、波線矢印Ａに示す様に、空気は多孔質プラスチック部材１０を介して機器ケース２の内外部を通気状態にされ、水分は多孔質プラスチック部材１０によって機器ケース２の内部に侵入するのが防止される。

このように、上記の実施の形態では、大気圧中或いは５気圧以内の水中においては通気性機能と防水性機能とを併せ持つ機能部材である多孔質性プラスチック部材１０によって通気性と防水性とが保たれ、５気圧以上になると多孔質性プラスチック部材１０が配置された開口３Ｄが閉鎖されるので、機器ケース２内部は高密閉状態に保たれ、部品の破損などが発生することが無くなる。（請求項１）

又、前記機器ケースには前記貫通孔の近傍に開口３Ｃを形成し、前記可動部材７を、外部圧の変化によって前記開口３Ｃ内部を移動する軸部材７Ｂと、この軸部材７Ｂと連動し前記軸部材７Ｂの移動によって前記開口３Ｄから離間した状態及び覆った状態となるシール部材８を備えさせたので、開口３Ｄを閉じる可動機構を開口３Ｄと並列に設けることができ、機器ケース自体を薄型化できるものである。（請求項２）

又、シール部材８によって、開口３Ｄを強固に防水できるものである（請求項２）

この場合、前記開口３Ｃは、開口３Ｄの近傍で且つ前記機器ケースの内部と外部とを連通する開口とし、前記開口３Ｃ内部を摺動部７Ｄ周面のパッキン部材９で防水するようにしたので、可動部材７の移動範囲を広く取って一層の薄型化が図れる。（請求項３、４）

又、可動部材７は大気中において前記開口３Ｄから離間した位置に保持される様に、支持版５とバネ部材６とで保持させたので、大気中において機器ケース２の振動などで開口３Ｄが塞がれてしまうこと防止し得る。（請求項５）

この場合、支持板５は機器ケース３に固定されているので、可動部材７は確実に保持状態を維持できる。（請求項６）

又、図８で説明した様に、開口３Ｄ下面に電子部品を配置した場合、高水圧下となっても、開口３Ｄが塞がれるので電子部品が圧力で破損したりすることが防止し得る。（請求項７）

このように本発明の防水構造は、一般的な防水構造として適用可能であるが、内部に電子部品を備えた電子機器に適用した場合に極めて効果的である。（請求項８）

図５は、上記図１乃至図４に示した実施の形態の変形例である。尚、上記の実施の形態と同一構成部分には同一番号を付してその詳細な説明は省略する。

然して、図５においては、開口３Ｄは直線状の貫通孔として形成され、開口３Ｃ内部ではなく、機器ケース２内部に向けて開口され、機器ケース２内部近傍に多孔質プラスチック部材１０Ａが配置されている。

この構成においては、大気圧或いは低い水圧中においては多孔質プラスチック部材１０Ａによって防水及び通気がなされ、水圧が多孔質プラスチック部材１０Ａの防水及び通気機能の耐用限界に近くなると、可動部材７の上面板部材７Ａ下面に取着されているシールパッキン部材８の円形部８Ａが、開口３Ｃの底面３Ｂ側の開口部分を覆って防水し、又、シールパッキン部材８の延出部８Ｂが、開口３Ｄの底面３Ｂ側の開口部分を覆って防水するものである。

即ち、高気圧の時はシールパッキン部材８による防水機能だけで開口３Ｄの防水を行うものであるが、高気圧になればなるほどシールパッキン部材８による開口３Ｃ及び３Ｄへの押圧力は大きくなるので、その防水性も高まり確実な防水が可能である。

図６は、上記図１乃至図４に示した実施の形態の他の変形例である。尚、上記の実施の形態と同一構成部分には同一番号を付してその詳細な説明は省略する。

この変形例においては、凹部開口３Ａの底面３Ｂに開口３Ｃは設けられておらず、代わりに、可動部材２の摺動部７Ｄに開口（貫通孔）７Ｅが形成されており、この開口７Ｅの下部に多孔質プラスチック部材１０Ｂが配置されている。又、シールパッキン部材８は円形部８Ａのみから構成されている。

この構成においては、大気圧或いは低い水圧中においては摺動部７Ｄに形成された開口７Ｅ内部の多孔質プラスチック部材１０Ｂによって防水及び通気がなされる。そして、水圧が多孔質プラスチック部材１０Ｂの防水及び通気機能の耐用限界に近くなると、可動部材７の上面板部材７Ａ下面に取着されているシールパッキン部材８の円形部８Ａが開口３Ｃを覆って防水するものである。

即ち、この変形例においても、高気圧の時はシールパッキン部材８による防水機能で開口３Ｃの防水を行うものであるが、水中で高気圧になればなるほどシールパッキン部材８による押圧力は大きくなるので、その防水性も高まり確実な防水ができる。

図７は、上記図１乃至図４に示した実施の形態の他の変形例である。尚、上記の実施の形態と同一構成部分には同一番号を付してその詳細な説明は省略する。

この変形例においては、図１に示した構成において、シールパッキン部材８を省略したものである。

即ち、この変形例においては、水深が深くなると可動部材７がバネ部材６のバネ（弾性）力に抗して機器ケース２内部方向（図示下方）に順次移動し、開口３Ｄに配置されている多孔質プラスチック部材１０の防水機能が作用できなくなる水圧５ｍの位置に達する前に、可動部材７の摺動部７Ｄに取り付けられている断面Ｏ型防水パッキン９の位置が、開口３Ｃ内部の開口３Ｄの位置より下方となるため（図４の（ａ）参照のこと）、開口３Ｄから多孔質プラスチック部材１０を介して侵入してくる水分を断面Ｏ型防水パッキン９で防水し得るものである。

即ち、断面Ｏ型防水パッキン９を高水圧下でも防水機能が働く様な材質或いは形状とすることによりシールパッキン部材８が無くても防水が図れるものである。

図８は、更に他の変形例を示している。尚、上記の実施の形態或いは各変形例と同一構成部分には同一番号を付してその詳細な説明は省略する。

然して、この変形例は、高水圧下での防水性を高め、機器ケース２の外部に露出する電子部品を保護する様にしたものである。即ち、開口３Ｄ下端面には、防水パッキン１１を介してスピーカ１２が取り付けられており、大気中においては、スピーカ１２から発せられる音響が開口３Ｄ、凹部開口３Ａを介して機器ケース２の外部に発せられる様になっている。

又、凹部開口３Ａに配置される可動部材７の上面板部材７Ａ下面には、シールパッキン部材８が取着されており、開口３Ｄは、シールパッキン部材８の延出部８Ｂで覆われる様になっている。

即ち、水中などにおいては、ある程度の水圧であれば防水パッキン１１によって防水機能が働くが、高水圧下になると防水パッキン１１による防水機能が損なわれる。

そこで、図８に示す様に、可動部材７の上面板部材７Ａ下面にシールパッキン部材８を取着し、高水圧下で可動部材７が下方向に移動すると、開口３Ｄがシールパッキン部材８の延出部８Ｂで覆われて防水する様になっている。

開口３Ｄが延出部８Ｂで覆われるタイミングは、防水パッキン１１による防水機能が損なわれる以前のタイミングとなる様に設計されており、これによって高圧下でのスピーカが水侵や破損から免れる様になっている。尚、スピーカ以外の電子部品、例えば、マイクロフォンや各種センサなど他の電子部品にもこの構成を適用させることができる。

尚、本発明は上記の実施の形態に限らず、種々の変更が可能である。

例えば、上記実施の形態でおいては、開口３Ｄに配置される多孔質性プラスチック１０は、５ｍまで通気性及び防水性が保たれるものとしたが、５ｍ以上通気性及び防水性が保たれるものであっても良く、逆に５ｍ以下の圧力で通気性及び防水性が損なわれてしまうものであっても良い。

又、通気性及び防水性を備える機能部材は、多孔質性プラスチック材料に限らず、他の材料であっても良い。

更に、貫通孔３Ｄを塞ぐ可動部材７は、機器ケース２の外部から塞ぐのではなく、機器ケース２内部にて塞ぐ様にしても良い

更に又、本発明による防水構造は、携帯電話機の防水構造に限定されず、水深計、パーソナルコンピュータ、ウェアラブルコンピュータ、ＰＤＡ、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、電子辞書、電卓など、他の電子機器の防水構造として適用し得るものである。

１ 携帯電話機
２ 機器ケース
３ 貫通孔
３Ａ 凹部開口
３Ｂ 底面
３Ｃ、３Ｄ 開口（貫通孔）
４ 挿通機構
５ 支持板
６ バネ部材
７ 可動部材
７Ａ 上面板部材
７Ｂ 軸部材
７Ｄ 摺動部
８ シールパッキン部材
１０ 多孔質性プラスチック
１２ スピーカ

Claims (8)

1. 貫通孔が形成された機器ケースと、
   この機器ケースの前記貫通孔内部に配置された通気性機能と防水性機能とを併せ持つ機能部材と、
   外部圧の変化によって移動し、外部圧が低いときには前記貫通孔から離間して前記機能部材を介して前記機器ケース外部と内部とを連通させ、外部圧が高いときには前記貫通孔を覆って前記機器ケース内部を防水する可動部材と、
   を備えたことを特徴とする防水構造。
2. 更に、前記機器ケースには前記貫通孔の近傍に開口が形成されており、
   前記可動部材は前記外部圧の変化によって前記開口内部を移動する軸部材と、この軸部材と連動し前記軸部材の移動によって前記貫通孔から離間した状態及び前記貫通孔を覆った状態となるシール部材とを備えていることを特徴とする請求項１記載の防水構造。
3. 前記開口は、前記機器ケースの内部と外部とを連通する開口であり、前記開口内部を移動する軸部材は前記開口内部で前記機器ケースの内部と外部とを防水する防水機構が形成されていることを特徴とする請求項２記載の防水構造。
4. 更に、前記機器ケースには前記貫通孔の近傍に開口が形成されており、前記貫通孔は前記機器ケース外部と前記開口内部とが連通されていることを特徴とする請求項１に記載の防水構造。
5. 更に、大気中において前記可動部材を前記貫通孔から離間した位置に保持する位置保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の防水構造。
6. 前記位置保持部材は、前記機器ケースに固定された固定部材と、この固定部材と前記可動部材との間に設けられた弾性部材からなることを特徴とする請求項５に記載の防水構造。
7. 貫通孔が形成された機器ケースと、
   この機器ケースの前記貫通孔内部に防水機構を介して配置された電子部品と、
   外部圧の変化によって移動し、外部圧が低いときには前記貫通孔から離間して前記調整部材を介して前記機器ケース外部と内部とを連通させ、外部圧が高いときには前記貫通孔を覆って前記機器ケース内部を防水する可動部材と、
   を備えたことを特徴とする防水構造。
8. 請求項１乃至７のいずれかの防水構造を備えた電子機器。
   
   

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