JP2013207668A - シール部材およびそのシール部材を備えた携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたって防水性能を保ちつつ、携帯機器に与える反発力を抑制することができる、シール部材およびそれを備えた携帯機器を提供する。
【解決手段】本発明のシール部材１４は、環状に延在するフックリブ１４ａと、フックリブ１４ａの高さ方向の一方の端部から、フックリブ１４ａの内側に向けて突出するフック頭１４ｂと、フック頭１４ｂにつながっており、フックリブ１４ａの外側に突出し、先端にいくにつれて細くなっているフック弁１４ｃと、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、携帯機器用のシール部材およびそのシール部材を備えた携帯機器に関する。

スマートフォンやフィーチャーフォンなどの携帯電話機をはじめとする携帯機器では、新機能の追加に伴う厚肉化と、これを解消するための新技術による薄型化とが繰り返されている。最近の携帯機器では、防水機能を備えることがトレンドであり、これを備えた携帯機器が普及している。一般的な携帯機器の防水構造では、ゴム製のシール部材を使用する。シール部材を使用する携帯機器の防水構造には、筐体を構成する２つの部材間に、シール部材を挟み込むタイプと、筐体を構成する２つの部材の片方に、シール部材を一体成形して、もう一方の部材と挟み込むタイプとがある。シール部材としては、例えばＯリングが使用される（例えば特許文献１）。

図１０に、シール部材にＯリングを用いた防水構造の関連技術の一例の概略図を示す。図１０（ａ）は、フロントカバーとリアカバーとが嵌合った状態、図１０（ｂ）は、フロントカバーとリアカバーとが嵌合いしていない状態である。

フロントカバー５７とリアカバー５８とで筐体が構成される。１つの面が開口した中空の直方体であるフロントカバー５７には、開口部と対向する底面の外周にフロントカバー側嵌合爪５７ａが設けられている。一方、１つの面が開口した中空の直方体であるリアカバー５８には、開口部と対向する底面の外周から開口部に向かって突出する中間プレート５８ｂが設けられている。中間プレート５８ｂには、リアカバー５８の底面と中間プレート５８ｂの先端との間の外面に段部５８ｃが設けられている。そして、中間プレート５８ｂの先端部には、フロントカバー５７の嵌合爪５７ａと嵌合うためのリアカバー側嵌合爪５８ａが設けられている。中間プレート５８ｂの段部５８ｃには、シール部材であるＯリング６０が設けられている。

フロントカバー５７とリアカバー５８とが嵌合いすると、フロントカバー側嵌合爪５７ａとリアカバー側嵌合爪５８ａとが嵌合う。そして、シール部材であるＯリング６０は、中間プレート５８ｂとフロントカバー５７の側面とに挟み込まれることで押し潰され、密閉性、つまり防水性が確保される。

特開２００９−１１１７２０号公報

Ｏリング６０としてはシリコンゴムが幅広く使用されているが、上述した関連技術の一例の防水構造の場合、フロントカバー５７の側面と中間プレート５８ｂは、押し潰されたＯリング６０から受ける反発力が大きい。そのためフロントカバー５７を薄くすることができず、携帯機器を小型化および薄型化することができない。また、Ｏリング６０は、通常、圧縮率３０％程度で、押しつぶされて使用されている。そのため、経年変化により、Ｏリング６０が元のサイズに戻らなくなる圧縮永久歪の量が大きく、シール性能の劣化が大きい。したがって、シール性能の信頼性が乏しく、携帯機器の防水性に課題がある。

また、特許文献２では、Ｏリングのように断面が円形ではなく、半円状をしたエストラマ部材を使用している。しかしながら、エラストマは、シリコンゴムに比べて反発力が小さいため、シリコンゴムのＯリング使用時に比べて強く押し潰して使用している必要がある。そのため、結局、フロントカバーを薄型化することはできない。また、携帯機器を上述したＯリングと同様に、経年変化によってシール性能が劣化する可能性がある。

本発明の目的は、携帯機器に与える反発力を抑制し、長期間にわたって携帯機器の防水性能を維持することは困難である、といった課題を解決することにある。

本発明の一態様は、シール部材に関する。本発明のシール部材は、環状に延在するフックリブと、フックリブの高さ方向の一方の端部から、フックリブの内側に向けて突出するフック頭と、フック頭につながっており、フックリブの外側に突出し、先端にいくにつれて細くなっているフック弁と、を有する。

本発明の他の態様は、携帯端末に関する。携帯端末は、環状に延在するフックリブと、フックリブの高さ方向の一方の端部から、フックリブの内側に向けて突出するフック頭と、フック頭につながっており、フックリブの外側に突出し、先端にいくにつれて細くなっているフック弁と、を有するシール部材を備えた一方の部材と、一方の部材が取り付けられ、シール部材が進入する切欠き部が設けられている他方の部材と、を有する。

本発明によれば、長期間にわたって防水性能を保ちつつ、携帯機器に与える反発力を抑制することができる。

本発明に係る携帯機器の一例である携帯電話機の一実施形態の概略図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。 図１の携帯電話機を折り畳んだ状態を示し、（ａ）は第１筐体の背面、（ｂ）は携帯電話機の側面、（ｃ）は第２筐体の背面を示している。 バッテリカバーを第２筐体から取り外したときの、第２筐体の様子を示す概略図であり、（ａ）はバッテリ収容部の概略図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ断面の概略図である。 バッテリカバーの内面の概略図であり、（ａ）はシール部材がバッテリケースに取り付けられた状態の概略図、（ｂ）はシール部材がバッテリケースから取り外された状態の概略図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ断面の概略図である。 シール部材の拡大概略図である。 シール部材の各部の最適な値を示す表である。 フロントカバーとバッテリカバーとが嵌合いする流れを示した図である。 携帯電話機の他の構成を示す模式的な斜視図であり、（ａ）はバッテリカバーがリアカバーに取り付けられる場合、（ｂ）はリアカバーを使用しない場合である。 ストッパーを備えたシール部材の概略図である。 シール部材にＯリングを用いた防水構造の関連技術の一例の概略図であり、（ａ）は、フロントカバーとリアカバーとが嵌合った状態、（ｂ）は、フロントカバーとリアカバーとが嵌合いしていない状態である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態の詳細について説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

図１は、本発明に係る携帯機器の一例である携帯電話機の一実施形態の概略図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。図２は、図１の携帯電話機を折り畳んだ状態を示し、（ａ）は第１筐体の背面、（ｂ）は携帯電話機の側面、（ｃ）は第２筐体の背面を示している。なお、以下の説明では、携帯機器の一例として携帯電話機を挙げるが、本発明はこれに限定するものではない。

本発明の携帯電話機は、第１筐体１と第２筐体２とがヒンジ３を介して、折り畳み可能になっている。第１筐体１は、フロントカバー１ａとリアカバー１ｂとで構成されており、第１筐体１の内部には、不図示の基板や表示装置などが配置される。そして、フロントカバー１ａの表示部には、表示装置の画面を保護するために、フロントパネル３が取り付けられる。

第２筐体２は、フロントカバー２ａと、リアカバー２ｂと、バッテリカバー２ｃとで構成されており、これらで囲まれた空間内に、バッテリ４、カメラ９、さらには不図示の基板などが配置される。また、第１筐体１の基板と第２筐体２の基板同士は、フレキシブル基板５によって互いにつながっている。さらに、フロントカバー２ｂには、キーボタンを備えるキーシート６が取り付けられる。第２筐体２には、Ｉ／Ｏポートを塞ぐＩ／Ｏカバー７が取り付けられている。

図３は、バッテリカバー２ｃを第２筐体２から取り外したときの、第２筐体の様子を示す概略図であり、（ａ）はバッテリ収容部の概略図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ断面の概略図である。図４は、バッテリカバー２ｃの内面の概略図であり、（ａ）はシール部材がバッテリケース２ｃに取り付けられた状態の概略図、（ｂ）はシール部材がバッテリケース２ｃから取り外された状態の概略図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ断面の概略図である。図５は、シール部材の拡大概略図である。

フロントカバー２ａには、図１（ｂ）に示すバッテリ４が収容されるバッテリ収容部２ｄが設けられている。このバッテリ収容部２ｄは、バッテリカバー２ｃで塞ぐことができる。バッテリ収容部２ｄの側面の、例えば、バッテリ収容部２ｄの側面とバッテリ収容部２ｄの底面とが接する部分には、フロントカバー側嵌合い部１０が設けられている。そして、フロントカバー側嵌合い部１０は、その側面から突出する突起１０ａが設けられている。さらに、バッテリ収容部２ｄの側面には、高さ方向で、先端からフロントカバー側嵌合い部１０の位置まで、後述するシール部材１４が進入する切欠き部１１が設けられている。フロントカバー側嵌合い部１０は、側面から突出する突起１０ａが設けられている。フロントカバー２ａには、バッテリカバー２ｃをフロントカバー２ａの取り付けるときにバッテリカバー２ｃのガイド爪２８をガイドするガイド溝２０と、バッテリカバー２ｃのロック用爪３０と係合するロック用溝２９とが設けられている。

バッテリカバー２ｃは、携帯機器の外表面となる外装カバー１５を有し、外装カバー１５のバッテリ収容部２ｃと対向する面（底面）の外周縁部から突出し、フロントカバー側嵌合い部１０と嵌合いするバッテリカバー側嵌合い部１２が設けられている。バッテリカバー側嵌合い部１２の先端には凹部１２ａが設けられており、この凹部１２ａとフロントカバー側嵌合い部１０の突起１０ａとが嵌合うようになっている。また、外装カバー１５の底面の外周縁部を囲むようにリブ１３が設けられ、リブ１３を囲むように、シール部材１４が設けられている。リブ１３は、シール部材１４を支持する働きがある。

シール部材１４は環状に延びており、フックリブ１４ａとフック頭１４ｂとフック弁１４ｃとからなる。フックリブ１４ａは、シール部材１４の延在する方向に対して直交する方向の断面が柱状であり、バッテリカバー２ｃのリブ１３に沿ってリブ１３を囲むように、外装カバー１５の底面から突出して設けられている。フックリブ１４ａの高さはリブ１３とほぼ同じである。

フック頭１４ｂは、フックリブ１４ａの高さ方向の先端に設けられており、また、フックリブ１４ａの内側に向けて延びている。具体的には、フック頭１４ｂは、フックリブ１４ａの先端から外装カバー１５のリブ１３の先端に接触して覆うように延びている。

フック弁１４ｃは、フック頭１４ａから、フックリブ１４ａの外側に向かって延びている。つまり、フック弁１４ｃは、フック頭１４ｂからリブ１３とは離れる方向に突出するように設けられている。また、フック弁１４ｃは、先端が外装カバー１５の底面に向かって細くなっている。つまり、フック弁１４ｃの第１の面である外面（外装カバー１５と対向しない面）が第２の面である内面（外装カバー１５と対向する面）に向かって傾斜している。なお、フック弁１４ｃは、フロントカバー２ａにバッテリカバー２ｃを取り付けたときに、フック弁１４ｃは、フロントカバー２ａのバッテリ収容部２ｄの側面に折り曲げられるような長さが必要である。

フックリブ１４ａとフック弁１４ｃとのなす角θは鋭角である。また、フック弁１４ｃの内面と外面とのなす角αは鋭角である。

なお、シール部材１４が塑性変形をしないで、弾性的に繰り返し撓むことを可能とするためには、図６に示す表の値が最適である。また、そのときの第２筐体２のフロントカバー２ａの最適値は、図６や図３（ｂ）に示す値である（なお、単位はｍｍである）。

シール部材１４は、樹脂成形品である外装カバー１５に、一体成形された弾性体である。この弾性体は、樹脂部材に、ゴム部材を混合させた、エラストマ部材である。エラストマ部材の場合、シリコンゴムのような接着力を発生させるためのプライマーは必要ない。よって、エラストマ部材の場合、外装カバー１４の樹脂成形直後に、同じ金型内で、一体成形する２色成形が可能である。

次に、フロントカバー２ａにバッテリカバー２ｃを取り付けるときの動作について説明する。図７は、フロントカバー２ａとバッテリカバー２ｃとが嵌合いする流れを示した図であり、時系列的に（ａ）〜（ｅ）の順である。

バッテリカバー２ｃを、フロントカバー２ａに近づけていくと（図７（ａ）参照）、フロントカバー２ａの切欠き部１１に、バッテリカバー２ｃのシール部材１４が進入する。そして、フロントカバー２ａの側面（つまり、バッテリ収容部２ｄの側面）によって、フック弁１４ｃが、角αが小さくなるように押込まれる（図７（ｂ）参照）。そして、シール部材１４をさらに切欠き部１１に進入させると、フック弁１４ｃが撓み変形する。これと同時に、フック弁１４ｃとつながるフック頭１４ｂに回転モーメントが発生して、フック頭１４ｂが切欠き１１方向に回転するように変形する。

さらにシール部材１４を切欠き部１１に進入させると、フック弁１４ｃの内面とフックリブ１４ａの外面とが密着し始め、フック頭１４ｂの回転が止まる（図７（ｃ）参照）。すると、フックリブ１４ａの外面に圧縮荷重が発生して、フックリブ１４ａの内面が圧縮変形し、フックリブ１４ａの外面が波打つ様に撓む。このように、撓んだ部分がフックリブ１４ａの外面とフロントカバー２ａの側面との隙間に逃げるため、シール部材１４が切欠き部１１にスムーズに嵌り込む（図７（ｄ）参照）。そして、さらにシール部材１４を切欠き部１１に進入させると、フロントカバー側嵌合い部１０の突起１０ａと、バッテリカバー側嵌合い部１２の凹部１２ａとが嵌合い、フロントカバー２ａとバッテリカバー２ｃとが嵌合いされる。また、シール部材１４の、特にフック弁１４ｃによって、密閉性が確保され、防水性能が付与される。

本発明の、エラストマ部材で構成されるシール部材１４による反発力は、シリコンゴム製のＯリングに比べて小さいが、フック弁１４ｃによって、防水性能は十分に維持することが出来る。そのため、フロントカバー２ａの側部の厚さを薄くすることができ、そのため、携帯機器のサイズを小さくすることができる。

また、Ｏリングは、通常、圧縮率３０％程度で、押しつぶされて使用されている。そのため、経年変化により、Ｏリングが元のサイズに戻らなくなる圧縮永久歪の量が大きく、シール性能の劣化が大きい。したがって、シール性能の信頼性が乏しく、防水性能に対する信頼性に課題がある。

しかしながら、本発明の防水機能は、シール部材１４のたわみ変形を利用している。そのため、シール部材１４の圧縮量が少なく、経年変化による圧縮永久歪みの量を小さくできる。また、エラストマ部材からなるシール部材１４は、切欠き部１１に入りやすく、かつ、座屈による塑性変形をしづらい。

本発明のシール部材１４は、携帯機器の水没時には、水圧によって、フック弁１４ｃとフロントカバー２ａの側面（切欠き部１１）との密着性を上げることができる。また、本発明のシール部材は、筐体の平面方向（ＸＹ方向）のズレ、および垂直方向（Ｚ方向）のズレを吸収でき、外力によるシール部材１４の位置のズレの影響を吸収することができる。これらのことから、シール部材１４のシール性能、つまり防水性能の信頼性を高くすることができる。

なお、上述した携帯電話機は、図８（ａ）に示すように、バッテリカバー２ｃを、リアカバー２ｂに取り付ける構成にしてもよく、図８（ｂ）に示すように、フロントカバー２ａとリアカバーとを一体化してしまっても構わない。

また、本発明のシール部材は、第１筐体１のフロントカバー１ａおよびリアカバー１ｂ、フロントパネル３、第２筐体２のリアカバー２ａおよびバッテリカバー２ｂ、キーシート６にも適用でき、さらには、フレキシブル基板５やＩ／Ｏカバー７などにも適用できる。つまり、シール部材１４を備えた一方の部材を、他方の部材に取り付ける場合に、本発明のシール部材１４を適用することができる。

なお、シール部材１４はゴム部材でもよく、フックリブ１４ａは樹脂や金属などでもよい。また、シール部材１４は環状に限定されるものではない。

また、図９に示すように、フック弁１４ｃとフックリブ１４ａとをエラストマ部材のストッパー２２で接続してもよい。このようにすることで、フック弁１４ｃが押込まれるときに、ストッパー２２によって反力が生じるため、フック弁１４ｃとフロントカバー２ａの側面との密着性が向上し、より気密性、つまり防水性を向上させることができる。なお、ストッパー２２の数は任意である。また、ストッパー２２の形状としては、三角形、四角形、多角形、円、楕円などが挙げられる。

１４ シール部材
１４ａ フックリブ
１４ｂ フック頭
１４ｃ フック弁
２２ ストッパー

Claims (10)

1. 環状に延在するフックリブと、
   前記フックリブの高さ方向の一方の端部から、前記フックリブの内側に向けて突出するフック頭と、
   前記フック頭につながっており、前記フックリブの外側に突出し、先端にいくにつれて細くなっているフック弁と、
   を有するシール部材。
2. 少なくとも、前記フック弁と前記フック頭はエラストマからなる、請求項１に記載のシール部材。
3. 前記フック弁は、前記フックリブが延在する方向に直交する断面において、前記フックリブの高さ方向で一方の端部側に位置する第１の面が、他方の端部側に位置する第２の面に向かって傾斜している、請求項１または２に記載のシール部材。
4. 前記フック弁と前記フックリブのなす角は、７５°以上９０°以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のシール部材。
5. 前記第１の面と前記第２の面とのなす角は、３０°以上４５°以下である、請求項３または４に記載のシール部材。
6. 前記フック弁と前記フックリブとの間にエラストマ部材が設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載のシール部材。
7. 前記フックリブは、樹脂または金属からなる、請求項１から６のいずれか１項に記載のシール部材。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のシール部材を備えた一方の部材と、
   前記一方の部材が取り付けられ、前記シール部材が進入する切欠き部が設けられている他方の部材と、を有する携帯機器。
9. 前記シール部材は、前記一方の部材と一体成形されている、請求項８に記載の携帯機器。
10. 前記一方の部材には、前記フックリブが延在する方向に直交する断面において、前記フックリブの内側から前記フックリブを支持し、かつ前記フック頭を支持するリブが設けられている、請求項８または９に記載の携帯機器。