JP2015176636A - 中空箱状筐体の封止構造および該封止構造の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、中空箱状筐体を構成する筐体の封止のための寸法精度を緩和でき、かつ、中空箱状筐体の内部空間の寸法や形状への影響を抑制できる中空箱状筐体の封止構造および該封止構造の形成方法を提供する。
【解決手段】一面が開口した一つの筐体（上箱１）と、この開口に嵌合されたもう一つの筐体（下箱２）とから、封止前の中空箱状筐体３が形成され、封止前の内部空間３１が形成された状態でホットメルト材４によって封止される。上箱１と下箱２の各々は、各々の開口縁部の周方向に周状に形成された外側嵌合部１０と内側嵌合部２０とを有し、それぞれ嵌合時に互いに接触するテーパ面１ａ，２ａを有する。この封止構造によれば、テーパ面１ａ，２ａを接触させて封止するので、封止のための寸法精度を緩和でき、外側嵌合部１０と内側嵌合部２０とをより確実に接触させて内部空間３１へのホットメルト材４の侵入を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空箱状筐体の封止構造および該封止構造の形成方法に関する。

従来から、樹脂製の筐体を組み合わせて成る中空箱状筐体に封止空間を形成する封止構造として、筐体間にパッキンを挟んで固定する封止構造、筐体同士を溶着する封止構造、筐体同士を接着する封止構造、などが知られている。封止構造は、中空箱状筐体の封止空間の防水や内部環境維持などのために用いられる。これらの封止構造のうち、パッキンを用いる封止構造は、パッキンの収納構造やねじ止め等の固定構造の作り込み設計、パッキンや固定用ねじの部品管理などの付帯業務が不可避的に発生するので、開封が予定されない封止などには不向きと考えられる。溶着による封止構造は、溶着部分に沿って連続的に熱エネルギを付与する作業が必要であり、生産性が悪い。また、筐体同士をレーザ光によって溶着する場合、筐体間の互いの接触面において溶着させるには、一方の筐体をレーザ光透過樹脂とするなど、溶着のために特別な材料や構造を設計する必要がある。

接着による封止構造の形成に関し、例えば、中空箱状筐体を金型内に収納し、中空箱状筐体を構成する筐体の係合部と金型と間の空間に低圧成形法によって樹脂製シール材を充填する密封型電気機器の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−２６４２９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような、金型を用いる封止構造の形成においては、中空箱状筐体内にシール材を流入させないように、その構成部材である筐体同士を金型内で互いに確実に接触させる寸法精度が要求される。例えば、金型の収納空間に対し組み合わされた筐体の寸法が小さい場合、筐体間に隙間ができるためシール材が中空箱状筐体内に侵入する。また、金型の収納空間に対し組み合わされた筐体の嵌合寸法が大きい場合、金型からの過大の圧力によって中空箱状筐体が押し潰されたり割れが発生したりする。

また、中空箱状筐体の封止空間は、精密機械部品や精密電機部品などを内蔵して封止するものにおいては、その内部空間の寸法や形状が厳密に形成されている旨要求されるものがある。従って、封止構造の形成時に金型を使用するか否かに拘わらず、このような中空箱状筐体の封止構造は、組み合わされる筐体の寸法形状の管理に加え、封止構造形成に起因する封止空間の寸法形状の変形が発生しないように形成する必要がある。例えば、封止構造形成に用いているシール材からの応力が中空箱状筐体の寸法形状を変形させたり、封止構造形成時にシール材が封止空間に侵入し、その侵入したシール材が封止空間の形状変動や体積変動を起こしたりすることを回避する必要がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、中空箱状筐体を構成する筐体の封止のための寸法精度を緩和でき、かつ、中空箱状筐体の内部空間の寸法や形状への影響を抑制できる中空箱状筐体の封止構造および該封止構造の形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明の中空箱状筐体の封止構造は、一面が開口した筐体と、この開口に嵌合されたも他の筐体とから成る中空箱状筐体の封止構造において、複数の筐体の各々は、これらの嵌合状態において互いに接触するテーパ面を持つ嵌合部を有し、嵌合部の外周面において該嵌合部間をホットメルト材によって封止したことを特徴とする。

この中空箱状筐体の封止構造において、中空箱状筐体は、互いに接触するテーパ面に連通する凹部を嵌合部の外周に有し、ホットメルト材が凹部に充填されていてもよい。

この中空箱状筐体の封止構造において、ホットメルト材は、ホットメルト材の剛性が中空箱状筐体の剛性よりも低く設定されていることが望ましい。

本発明の中空箱状筐体の封止構造の形成方法は、一面が開口した筐体と、この開口に嵌合された他の筐体とから成る中空箱状筐体の封止構造の形成方法において、複数の筐体の各々は、これらの嵌合状態において互いに接触するテーパ面を持つ嵌合部を有し、嵌合部同士を嵌合させた状態の中空箱状筐体を成形金型内に収納する収納ステップと、中空箱状筐体と成形金型との隙間にホットメルト材を圧入する封止ステップと、を備え、封止ステップは、互いに接触するテーパ面間に成形金型からの圧力がかかる状態で行うことを特徴とする中空箱状筐体の封止構造の形成方法。

本発明の中空箱状筐体の封止構造によれば、互いにテーパ面を接触させて嵌合する嵌合部を用いて嵌合して封止するので、筐体の封止のための寸法精度を緩和でき、かつ、内部へのホットメルト材の侵入を防止できるので、封止空間の寸法形状の変化を防止できる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る中空箱状筐体の封止構造を示す中空箱状筐体の分解断面図、（ｂ）は封止状態の同中空箱状筐体の断面図。 本発明の一実施形態に係る中空箱状筐体の封止構造の形成方法を示すフローチャート。 同形成方法の嵌合ステップを説明する断面図。 同形成方法の収納ステップを説明する断面図。 同形成方法の封止ステップを説明する断面図。 同形成方法によって形成された封止構造を有する中空箱状筐体の断面図。 （ａ）は他の封止構造の断面図、（ｂ）はさらに他の封止構造の断面図。

（中空箱状筐体の封止構造）
以下、本発明の実施形態に係る中空箱状筐体の封止構造および該封止構造の形成方法について、図面を参照して説明する。図１（ａ），（ｂ）は、一実施形態に係る中空箱状筐体の封止構造を示す。一面が開口した一つの筐体（上箱１）と、この開口に嵌合されたもう一つの筐体（下箱２）とから、封止前の中空箱状筐体３が形成され、封止前の内部空間３１が形成される。中空箱状筐体３は、上箱１と下箱２とを互いに嵌合方向ｘに沿って組み合わされ、嵌合された状態で、ホットメルト材４によって封止される。上箱１と下箱２とは、例えば、樹脂成形品である。中空箱状筐体３は、例えば、電磁リレーなどの可動機構や電気接点などを有する電子部品や電気部品を防水し封止内蔵するために用いられる。

上箱１は外側嵌合部１０を有し、下箱２は内側嵌合部２０を有する。外側嵌合部１０と内側嵌合部２０とは、それぞれ、上箱１と下箱２の各々の開口縁部の周方向に周状に形成されている。外側嵌合部１０はその内面にテーパ面１ａを有し、内側嵌合部２０はその外面にテーパ面２ａを有する。テーパ面１ａは、嵌合方向ｘに対して角度αの傾斜を有し、テーパ面１ａは、嵌合方向ｘに対して角度βの傾斜を有する。ここで、例えば、理想的に角度α＝βの場合、上箱１と下箱２とを嵌合方向ｘに沿って互いに接近させ、嵌合方向ｘ上のある位置において、テーパ面１ａの内周長とテーパ面２ａの外周長とが一致したところで、テーパ面１ａ，２ａが互いに全面で接触する。

一般には、角度α，βは、各テーパ面１ａ，２ａにおいて一定とは限らず、例えば、テーパ面が凸面となるように段階的に、または連続的に変化する複数の角度とすることができる。これらの角度α，βは、従って、平均角度、または、典型的な角度を表すものと解釈される。また、テーパ面１ａ，２ａの嵌合方向ｘの下部や上部には、各テーパ面１ａ，２ａから退行した逃げ面が適宜形成されている。いずれにしても、テーパ面１ａ，２ａは、上箱１と下箱２の嵌合状態において互いに接触する面形状を有するものであればよい。上箱１と下箱２とは、互いのテーパ面１ａ，２ａを接触させて嵌合され、外側嵌合部１０と内側嵌合部２０とが嵌合部３０を形成する。テーパ面１ａ，２ａが互いに接触している接触点Ｐは、少なくとも線状に上箱１と下箱２の各々の開口縁部の周方向に連続し、通常は、面状に周方向に連続している。

外側嵌合部１０は、上箱１の側壁の厚み内における外方寄りの位置に、その内側の根本部に段差を持って形成され、内側嵌合部２０は、下箱２の側壁の厚み内における内方寄りの位置に、その外側の根本部に段差をもって形成されている。上箱１と下箱２の各側壁の厚みは互いに等しく、上箱１と下箱２との嵌合状態において、嵌合部３０は、各側壁の厚みと略同じ厚みとなる。また、嵌合状態において、外側嵌合部１０の先端と、内側嵌合部２０の外側の根本部の段差部とは、互いに接触することなく、凹部３ａを形成している。また、同様に、嵌合状態において、内側嵌合部２０の先端と、外側嵌合部１０の内側の根本部の段差部とは、互いに接触していない。これらの、外側嵌合部１０の先端と、内側嵌合部２０の先端とが、いずれも他の部材に接触していないことにより、テーパ面１ａ，２ａ同士の接触が保証されている。

上述の、凹部３ａは、嵌合部３０の外周面に形成されており、上箱１と下箱２の各々の開口縁部の周方向に周状に存在する。この凹部３ａは、互いに接触するテーパ面１ａ，２ａに連通する凹部である。その凹部３ａにホットメルト材４が充填されている。すなわち、嵌合部３０の外周面において、外側嵌合部１０と内側嵌合部２０との間が、ホットメルト材４によって封止されている。この凹部３ａは、外側嵌合部１０と内側嵌合部２０の互いに対向する表面を側壁とする溝を形成し、ホットメルト材４は、その溝に、Ｏリングなどのパッキンと同様の形態で充填されている。これらの嵌合部３０とホットメルト材４等により、内部空間３１を封止した封止空間が形成され、中空箱状筐体３の封止構造が形成される。

ホットメルト材４は、例えば、一般にホットメルト接着剤として知られる樹脂と同様の樹脂を用いることができる。ホットメルト接着剤は、常温で固形の樹脂でできており、熱をかけて溶かすことができ、冷えれば接着力が出る熱可塑性樹脂である。中空箱状筐体３の封止構造の形成は、加熱道具（アプリケータ、押出機など）を用いてホットメルト材４を加熱して流動性を付与（ホットメルト）し、嵌合部３０の外周面に塗布し、冷却して硬化させればよい。ホットメルト材４を塗布し冷却する際には、上箱１と下箱２とを互いに嵌合させた状態で、嵌合方向ｘに沿って適宜の圧力をかけて所定の間隔間に挟持してテーパ面１ａ，２ａ同士の接触を維持しておく。

本実施形態の封止構造によれば、互いにテーパ面１ａ，２ａを接触させる嵌合部３０を用いて嵌合して封止するので、嵌合方向ｘにおける封止のための寸法精度を緩和できる。また、テーパ面１ａ，２ａが接触する嵌合により、中空箱状筐体３を構成する筐体の封止前の外側嵌合部１０と内側嵌合部２０とを互いにより確実に接触させることができ、中空箱状筐体３の内部空間３１へのホットメルト材４の侵入を防止できる。また、中空箱状筐体３の内部空間３１（封止空間）へのホットメルト材４の侵入を防止できるので、ホットメルト材の侵入による空間体積減少などという、封止空間の寸法形状の変化を防止できる。また、凹部３ａにホットメルト材４が充填されているので、中空箱状筐体３の外表面から突出することがなく、中空箱状筐体３の外観形状の維持や、ホットメルト材４の保護が図られる。

さらに、ホットメルト材４が、互いに接触するテーパ面１ａ，２ａに連通する凹部３ａから成る溝にパッキンと同様の形態で充填されていることにより、中空箱状筐体３の使用時にホットメルト材４に圧力をかけることにより、封止機能を向上させることができる。これは、外側嵌合部１０と内側嵌合部２０とがテーパ面１ａ，２ａを有するので、上箱１と下箱２とを互いに接近させるように嵌合方向ｘに沿った圧力をかけることができ、従って、凹部３ａ内のホットメルト材４に圧力をかけることができることによる。

（封止構造の形成方法）
図２乃至図６は、本発明の一実施形態に係る中空箱状筐体の封止構造の形成方法を示す。本形成方法は、上述の中空箱状筐体３の封止構造におけるホットメルト材４による封止を、成形金型を用いるホットメルト成形によって行うものである。図２に示すように、本形成方法は、筐体から中空箱状筐体３を形成する嵌合ステップ（Ｓ１）と、中空箱状筐体３を成形金型内に収納する収納ステップ（Ｓ２）と、中空箱状筐体と成形金型との隙間にホットメルト材を圧入する封止ステップ（Ｓ３）と、を備える。

嵌合ステップ（Ｓ１）は、図１（ａ）に示した、上箱１と下箱２とを互いに嵌合方向ｘに沿って組み合わせて嵌合させて、封止前の中空箱状筐体３を形成するステップである。

収納ステップ（Ｓ２）は、図３に示すように、上側の成形金型５と下側の成形金型６とから成るホットメルト成形用の成形金型５，６の各キャビティ５ａ，６ａによって形成される収納空間に、封止前の中空箱状筐体３を収納するステップである。

封止ステップ（Ｓ３）は、図４、図５に示すように、中空箱状筐体３と成形金型５，６との隙間にホットメルト材４を圧入するステップである。この封止ステップ（Ｓ３）において、中空箱状筐体３は、成形金型５，６から嵌合方向ｘに沿った圧力Ｆをかけて挟持され、上箱１と下箱２とが接触点Ｐにおいて互いに圧接された状態になる。また、中空箱状筐体３は、その外周に、成形金型５，６のキャビティ５ａ，６ａ内壁との隙間を有して収納されている。従って、成形金型５，６の合わせ面に形成される樹脂導入口７から溶融したホットメルト材４を圧入すると、凹部３ａへのホットメルト材４の充填を行うことができる。このホットメルト材４の充填は、成形金型５，６からの圧力Ｆが、互いに接触するテーパ面間の接触点Ｐにかかった状態で行われる。

ホットメルト材４は、成形金型５，６と中空箱状筐体３とで形成された隙間の空間に充填されるので、嵌合部３０の凹部３ａに充填されるだけでなく、中空箱状筐体３の側壁外周の全面に付着している。このような構成の成形金型５，６は、安価に容易に製造することができ、至便である。なお、成形金型５，６の構成を適宜に変更することにより、凹部３ａだけ、または凹部３ａとその近傍などの所望の位置だけに、ホットメルト材４を充填したり付着させたりすることができる。また、中空箱状筐体３の上下の面（嵌合方向ｘの両端面）が平面である旨図示しているが、これらは任意の面形状とすることができ、成形金型５，６をその形状に対応させるものとすればよい。

ホットメルト材４は、封止ステップ終了後の硬化状態で、ホットメルト材４の剛性が中空箱状筐体３の剛性よりも低くなるように設定すると好適である。また、ホットメルト材４が、嵌合部３０の凹部３ａに充填されるだけでなく、中空箱状筐体３の側壁外周の全面に付着している場合に、特に望ましい。これは、例えば、ホットメルト材４の圧入時に中空箱状筐体３に外圧（成形圧）がかかって中空箱状筐体３に変形（たわみ）が発生するが、その変形から復元する際に、ホットメルト材４がその復元を阻害しないようにするためである。剛性の高いホットメルト材４では、ホットメルト成形時の中空箱状筐体３の変形が固定されてしまい、内部空間３１の寸法や形状が変わってしまうことになる。

硬化状態におけるホットメルト材４の剛性が中空箱状筐体３の剛性よりも低く設定されていることにより、ホットメルト成形時の成形圧がかからなくなった際に、中空箱状筐体３の弾性によって元の形状に戻ることができる。また、このようなホットメルト材４の剛性の設定は、ホットメルト成形時の変形対策に有効であるばかりでなく、成形封止後における中空箱状筐体３の内部空間の寸法や形状への影響抑制に有効である。これは、ホットメルト材４に発生する応力によって中空箱状筐体３が変形する事態を抑制できることによる。このような剛性の調整は、中空箱状筐体３とホットメルト材４の各々の弾性率などの物性値、厚みや形状などの材料力学的要因などを考慮して行えばよい。

本実施形態の中空箱状筐体の封止構造の形成方法によれば、互いに接触するテーパ面間に成形金型５，６からの圧力Ｆがかかった状態で封止するので、筐体の封止のための寸法精度を緩和でき、かつ、内部へのホットメルト材の侵入を防止できる。また、内部空間３１へのホットメルト材４の侵入を防止できるので、封止空間の寸法形状の変化を防止できる。ホットメルト材４と中空箱状筐体３の各々の剛性を相互に調整するので、ホットメルト材４の圧入時に中空箱状筐体３に変形（たわみ）が発生しても、変形を残すことなく、元の形状に復帰させることができ、設計が容易であり、精度良い封止空間を形成できる。

（封止構造の他の例）
図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ封止構造の他の例を示す。図７（ａ）は、上述の図１（ｂ）に示した中空箱状筐体３の嵌合部３０における凹部３ａが、Ｖ溝状に形成されている例を示す。また、図７（ｂ）は、上述の図１（ｂ）に示した中空箱状筐体３の嵌合部３０における凹部３ａが、非常に狭い例を示す。いずれの場合においても、接触点Ｐが存在して、良好な封止が実現できる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。中空箱状筐体３を構成する筐体１，２は、３個以上の複数とすることができる。例えば、１つの下箱２に、２つの上箱１並列配置して中空箱状筐体３とすることができる。

１ 上箱（筐体）
１ａ テーパ面
２ 下箱（筐体）
２ａ テーパ面
３ 中空箱状筐体
３ａ 凹部
３０ 嵌合部
３１ 内部空間
４ ホットメルト材
５ 成形金型
６ 成形金型
Ｆ 圧力
Ｐ 接触点

Claims (4)

1. 一面が開口した筐体と、この開口に嵌合された他の筐体とから成る中空箱状筐体の封止構造において、
   前記複数の筐体の各々は、これらの嵌合状態において互いに接触するテーパ面を持つ嵌合部を有し、
   前記嵌合部の外周面において該嵌合部間をホットメルト材によって封止したことを特徴とする中空箱状筐体の封止構造。
2. 前記中空箱状筐体は、前記互いに接触するテーパ面に連通する凹部を前記嵌合部の外周に有し、前記ホットメルト材が前記凹部に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の中空箱状筐体の封止構造。
3. 前記ホットメルト材は、該ホットメルト材の剛性が前記中空箱状筐体の剛性よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中空箱状筐体の封止構造。
4. 一面が開口した筐体と、この開口に嵌合された他の筐体とから成る中空箱状筐体の封止構造の形成方法において、
   前記複数の筐体の各々は、これらの嵌合状態において互いに接触するテーパ面を持つ嵌合部を有し、
   前記嵌合部同士を嵌合させた状態の中空箱状筐体を成形金型内に収納する収納ステップと、
   前記中空箱状筐体と前記成形金型との隙間にホットメルト材を圧入する封止ステップと、を備え、
   前記封止ステップは、前記互いに接触するテーパ面間に前記成形金型からの圧力がかかる状態で行うことを特徴とする中空箱状筐体の封止構造の形成方法。

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