JP2019012785A - 筐体及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に配線を通すことができる筐体に納められた電気部品が、その筐体の内部に侵入した液体に触れる蓋然性を低くする。【解決手段】筐体１００は、電気部品１０が収容される筐体である。電気部品１０は、配線を介して、筐体１００の外部に設けられている他の電気部品と接続される。筐体１００の内部には、第１壁１０２及び第２壁１０４が設けられている。第１壁１０２は、筐体１００において、筐体１００の使用時に略上方を向く側に設けられている。第２壁１０４は、筐体１００において、筐体１００の使用時に略下方を向く側に設けられている。第１壁１０２は、１つ以上の第１開口１０６を有する。また、第２壁１０４は、１つ以上の第２開口１０８を有する。第１開口１０６と第２開口１０８はいずれも、配線を通すための開口である。第２開口１０８の少なくとも一つは、いずれの第１開口１０６よりも、液体が通過しやすいように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は電気部品の筐体及びその筐体を含む電気機器に関する。

電気機器を収容するための様々な筐体が開発されている。その一つの例として、蓄電池の制御などに利用される回路基板を納める筐体がある。例えば特許文献１は、蓄電池と回路基板が納められる電池パックを開示している。

特開２０１４−１３８４８３号公報

電気部品を筐体に納める目的の一つとして防水がある。電気部品を筐体に納めることで、その電気部品が水などの液体に触れて故障することを防止する。

しかしながら、内部に配線を通すことができる筐体では、配線を通すための開口から、少なからず液体が侵入してしまう可能性があるため、内部に液体が侵入することを完全に防ぐことが難しい。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、内部に配線を通すことができる筐体に納められた電気部品が、その筐体の内部に侵入した液体に触れる蓋然性を低くする技術を提供することをその目的の一つとする。

本発明の筐体は、電気部品を収容する筐体である。当該筐体は、１）上側の第１壁に設けられた１つ以上の第１開口と、２）下側の第２壁に設けられた１つ以上の第２開口と、
を有する。前記第１開口及び前記第２開口は、配線を通すために設けられている。配線が通された状態において、前記第２開口の少なくとも一つは、いずれの前記第１開口よりも、液体が通過しやすいように構成される。

本発明の電気機器は、上述した本発明の筐体と、前記電気部品と、前記配線と、を備える。

本発明によれば、内部に配線を通すことができる筐体に納められた電気部品が、その筐体の内部に侵入した液体に触れる蓋然性を低くする技術が提供される。

本実施形態の筐体を例示する斜視図である。 筐体に納められた電気部品に配線が接続されている様子を例示するＸＺ平面図である。 電池パックを例示する斜視図である。 リブが設けられた筐体の斜視図である。 リブが設けられた筐体のＸＺ平面図である。 実施形態２の筐体を例示するＸＺ平面図である。 第２壁の内側の面と外側の面が略平行な面として形成されている実施形態２の筐体を例示するＸＺ平面図である。 リブを有する実施形態２の筐体を例示するＸＺ平面図である。 実施形態３の筐体を例示するＸＺ平面図である。 第１開口から侵入した液体の流れを例示するＸＺ平面図である。 第１壁の内側の面と外側の面が略平行な面として形成されている実施形態３の筐体を例示するＸＺ平面図である。 側壁に第３開口が設けられた筐体を例示するＸＺ平面図である。 リブを有する実施形態３の筐体を例示するＸＺ平面図である。 開口が設けられた筐体を例示するＸＺ平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本実施形態の筐体１００を例示する斜視図である。筐体１００は、電気部品１０が収容される筐体である。電気部品１０は、筐体１００の外部に設けられている他の電気部品と接続される任意の電気部品である。電気部品１０と他の電気部品の接続には、配線が用いられる。例えば図１の例において、電気部品１０は回路基板である。図２は、筐体１００に納められた電気部品１０に配線２０が接続されている様子を例示するＸＺ平面図である。

筐体１００は、例えば硬質の樹脂や金属を用いて形成されている。図１において、筐体１００は、略直方体の一つの主面（最も大きい面）に開口を設けた形状をしている。そして、筐体１００の開口に、電気部品１０が取り付けられている。さらに具体的には、筐体１００の開口は、上記した一つの主面の全体を取り除いた形状を有している。

ただし、筐体１００の形状は図１に示す例に限定されない。例えば筐体１００は、蓋を有していてもよい。この場合、この蓋を外した状態で電気部品１０は筐体１００の内側に配置される。また、筐体１００は、略直方体以外の任意の多面体とすることができる。また、筐体１００の形状は、任意の多面体の辺や頂点などを面取りした形状であってもよい。さらに、筐体１００の各面は平面である必要は無く、曲面であってもよい。

筐体１００の内部には、第１壁１０２及び第２壁１０４が設けられている。第１壁１０２は、筐体１００において、筐体１００の使用時に略上方を向く側に設けられている。図１において、第１壁１０２は、筐体１００の外壁の一つである。ただし、後述するように、第１壁１０２は必ずしも筐体１００の外壁である必要はない。

第２壁１０４は、筐体１００において、筐体１００の使用時に略下方を向く側に設けられている。図１において、第２壁１０４は、筐体１００の外壁の一つである。ただし、後述するように、第２壁１０４は必ずしも筐体１００の外壁である必要はない。

筐体１００は、第１壁１０２が略上方を向き、なおかつ第２壁１０４が略下方を向く姿勢で使用される。例えば筐体１００に納められる電気部品１０が蓄電池を制御する回路基板である場合、筐体１００は蓄電池と共に電池パックなどに納められ、蓄電池の放電時に（蓄電池から放電される電力を利用して電気機器を動作させる時に）、筐体１００が上記姿勢となるように使用される。

第１壁１０２は、１つ以上の第１開口１０６を有する。また、第２壁１０４は、１つ以上の第２開口１０８を有する。第１開口１０６と第２開口１０８はいずれも、配線２０を通すための開口である。配線２０は、筐体１００の内側において電気部品１０と接続されている。第２開口１０８の少なくとも一つは、いずれの第１開口１０６よりも、液体が通過しやすいように構成される。このような構成する方法には、例えば以下の２つの例がある。

＜＜第１の例＞＞
配線２０が通された状態において、第１開口１０６のうち配線が占めていない部分（空隙となる部分）の面積が、第２開口１０８のうち配線が占めていない部分の面積よりも小さくなるようにする。例えば、Ｚ方向に平面視した第１開口１０６のサイズ（口径）が、Ｚ方向に平面視した第２開口１０８のサイズよりも小さくなるように、第１開口１０６と第２開口１０８を形成する。以下、Ｚ方向に平面視することをＸＹ平面視とも表記する。同様に、Ｘ方向に平面視することをＹＺ平面視とも表記し、Ｙ方向に平面視することをＸＺ平面視とも表記する。

ただし、ＸＹ平面視における第１開口１０６のサイズと第２開口１０８のサイズは互いに同一にし、第１開口１０６を通す配線と第２開口１０８を通す配線の太さを互いに異ならせるようにしてもよい。具体的には、第２開口１０８に通す配線を、第１開口１０６に通す配線よりも細いものにする。

＜＜第２の例＞＞
配線２０が通された第１開口１０６と第２開口１０８を、封止材などで封止するとする。この場合、第１開口１０６については全て封止し、第２開口１０８については少なくとも１つを封止しないようにする。ここで、第２開口１０８の少なくとも一つにおいて、封止材を設けるが完全には封止しないようにしてもよい。

＜作用・効果＞
筐体１００には配線２０を通すために開口が設けられているため、筐体１００の内部に液体が侵入することを完全に防ぐことは難しい。そして、筐体１００の内部に液体が侵入してしまった場合、その液体が筐体１００の内部に滞留してしまうと、電気部品１０がその液体に触れて故障等してしまう蓋然性が高くなってしまう。

そこで本実施形態の筐体１００では、その使用時に略下方を向く第２壁１０４に設けられた第２開口１０８が液体を通過させやすい構成としている。このようにすることで、筐体１００の内部に侵入してしまった液体が筐体１００の内部に滞留してしまうことを防ぐことができるため、電気部品１０がその液体に触れてしまう蓋然性を低くすることができる。

以下、筐体１００についてさらに詳細に説明する。

＜筐体１００の使用環境の例＞
筐体１００は、例えば、電池パックに納める回路基板を保護する保護ケースとして利用される。この電池パックは、内部に納められた二次電池から、電動式の任意の機械に対して電力を供給する。例えば電動式の機械としては、電動機付き自転車などが挙げられる。

図３は、電池パック４０を例示する斜視図である。電池パック４０は、電池セル５０、筐体１００、電気部品１０、及び保護カバー６０が、電池パックのケースに収められたものである。電池パックのケースは、ケース前部６２及びケース後部６４から成る。ケース前部６２とケース後部６４とを嵌め合わせることで、電池パック４０の内部に電池セル５０などが納められる。

電池セル５０は、リチウムイオン電池などの２次電池のセルである。なお、電池パック４０に納められる電池セル５０は、１つであってもよいし、複数であってもよい。そして電池セル５０は、ケース後部６４と筐体１００の間に位置している。なお、筐体１００のうち電気部品１０とは逆側の主面が、電池セル５０に対向している。

電気部品１０は、電池セル５０を制御する制御回路が実装されている回路基板である。電気部品１０は、筐体１００に納められ、配線２０を介して電池セル５０と接続される。

保護カバー６０は、電気部品１０を保護するためのカバーである。保護カバー６０は、ＸＺ平面視において、筐体１００のうちの電気部品１０が納められる領域と重なるように、電気部品１０が納められた筐体１００に取り付けられる。例えば筐体１００が略直方体の一つの主面を取り除いた形状を有している場合、保護カバー６０はこの主面の代わりに設けられている。言い換えると、筐体１００の本体と保護カバー６０によって形成される空間の中に、電気部品１０が配置されている。なお、電気部品１０のうち保護カバー６０に対向する面にスイッチが設けられている場合、保護カバー６０には、このスイッチを露出するための開口が設けられている。

＜電気部品１０を保持するリブ＞
筐体１００は、電気部品１０が遊動しにくいように構成されることが好ましい。そこで例えば、平面視における筐体１００のサイズが電気部品１０のサイズよりも大きい場合、筐体１００の内部に電気部品１０を保持するリブを設けることが好適である。リブの平面形状は線状（すなわち壁状）であってもよいし、ドット状であってもよい。リブが壁状である場合、第１壁１０２は筐体１００の使用時において略上方に位置するリブとなり、第２壁１０４は筐体１００の使用時において略下方に位置するリブとなる。また、第１開口１０６は、筐体１００の使用時において略上方に位置するリブに設けられる開口となり、第２開口１０８は、筐体１００の使用時において略下方に位置するリブに設けられる開口となる。

図４は、リブが設けられた筐体１００の斜視図である。図５は、リブが設けられた筐体１００のＸＺ平面図である。第１壁１０２は、筐体１００の使用時において略上方に位置するリブである。また、第１開口１０６は、このリブに設けられる開口である。一方、第２壁１０４は、筐体１００の使用時において略下方に位置するリブである。また、第２開口１０８は、このリブに設けられる開口である。

電気部品１０は、上方のリブ（第１壁１０２）と下方のリブ（第２壁１０４）との間の領域１１２に納められる。そのため、正面視において、領域１１２の面積は電気部品１０の面積と略同一となることが好適である。こうすることで、電気部品１０が遊動しにくくなる。

なお、筐体１００にリブが設けられる場合、リブと共に筐体１００の外壁にも配線２０を通すための開口が設けられる。具体的には、筐体１００の使用時において略上方に位置する外壁（外壁１３０）及びリブ（第１壁１０２）の双方に、互いに同じ配線を通すための開口が設けられる。同様に、筐体１００の使用時において略下方に位置する外壁（外壁１３４）及びリブ（第２壁１０４）の双方に、互いに同じ配線を通すための開口が設けられる。

なお互いに同じ配線が通される外壁とリブには、同様の開口が設けられることが好適である。すなわち、筐体１００にリブを設ける場合、筐体１００の略下方の外壁１３４に設けられる開口１３６の内の少なくとも一つについても、筐体１００の略上方の外壁１３０に設けられるいずれの開口１３２よりも、液体が通過しやすいように構成されることが好適である。その方法には、第２開口１０８の内の少なくとも一つをいずれの第１開口１０６よりも液体が通過しやすいに様に構成する方法と同様の方法を採用できる。

［実施形態２］
図６は、実施形態２の筐体１００を例示するＸＺ平面図である。以下で説明する点を除き、実施形態２の筐体１００は、実施形態１の筐体１００と同様の構成を有する。

図６では、図１と同様に、第１壁１０２と第２壁１０４がそれぞれ、筐体１００の略上方の外壁と略下方の外壁である。実施形態２の筐体１００において、第２壁１０４の内側の面１１４は、第２開口１０８に向かって下がる傾斜を有する。例えば第２壁１０４の内側の面１１４が有する傾斜は、第２開口１０８を中心として略Ｖ字型の形状となる。言い換えると、略Ｖ字型の底部に第２開口１０８が設けられている。こうすることで、筐体１００の内部に侵入した液体が第２開口１０８に向かって流れやすくなる。よって、筐体１００の内部に侵入した液体を、より確実に第２開口１０８から外部へ排出できるようになる。

ここで、第２壁１０４の内側の面のうち、傾斜を構成する部分は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。

なお図６において、第２壁１０４の外側の面は水平方向（Ｘ方向）に平坦な平面となっている。しかしながら、第２壁１０４の外側の面は、第２壁１０４の内側の面と略平行な面となるように、第２壁１０４の内側の面と同様の傾斜を有していてもよい。図７は、第２壁１０４の内側の面と外側の面が略平行な面として形成されている実施形態２の筐体１００を例示するＸＺ平面図である。

＜筐体１００がリブを有する形態＞
前述したように、筐体１００は電気部品１０を保持するリブを有してもよい。そしてこの際、第１壁１０２と第２壁１０４はそれぞれ、筐体１００の使用時において略上方に位置するリブと、筐体１００の使用時において略下方に位置するリブとなる。よって、実施形態２の筐体１００では、筐体１００の使用時において略下方に位置するリブ（第２壁１０４）の内側の面が、そのリブに設けられた開口（第２開口１０８）に向かって下がる傾斜を有する様に構成される。

図８は、リブを有する実施形態２の筐体１００を例示するＸＺ平面図である。図８において、第２壁１０４は、筐体１００の使用時において略下方に位置するリブである。そして、このリブの内側の面１１４が、そのリブに設けられた第２開口１０８に向かって下がる傾斜を有している。

なお、筐体１００がリブを有する場合、筐体１００の使用時において略下方に位置するリブに、そのリブに設けられた開口に向かって下がる傾斜を設けることに加え、筐体１００の使用時において略下方に位置する外壁１３４の内側の面１３８にも、その外壁１３４に設けられた開口１３６に向かって下がる傾斜を設けることが好適である（図８参照）。

［実施形態３］
図９は、実施形態３の筐体１００を例示するＸＺ平面図である。以下で説明する点を除き、実施形態３の筐体１００は、実施形態１の筐体１００又は実施形態２の筐体１００と同様の構成を有する。

図９において、第１壁１０２と第２壁１０４はいずれも、筐体１００の外壁である。本実施形態の筐体１００は、第１壁１０２の内側の面１１６が、筐体１００の側壁に向かうにつれて下がっている。このように第１壁１０２の内側の面１１６に傾斜を設けることで、第１開口１０６から侵入した液体の少なくとも一部が、電気部品１０を避けるように筐体１００の中を流れるようになる。

図１０は、第１開口１０６から侵入した液体の流れを例示するＸＺ平面図である。図１０に示すように、第１開口１０６から侵入した液体３０は、第１壁１０２の内側の面１１６を伝って、側壁１１５へ向かう。側壁１１５へ到達した液体３０は、側壁１１５を伝って、第２壁１０４の内側の面１１４へ向かう。面１１４へ到達した液体３０は、第２開口１０８から筐体１００の外部へ排出される。なお、面１１４は、実施形態２で説明したように、第２開口１０８へ向かう傾斜を有することが好適である。

このように、液体３０が、第１壁１０２の内側の面１１６に設けられた傾斜を伝って流れるようにすることで、電気部品１０が液体３０に触れる蓋然性をさらに低くすることができる。よって、電気部品１０が故障する蓋然性をより低くすることができる。

なお図９において、第１壁１０２の外側の面は水平方向（Ｘ方向）に平坦な平面となっている。しかしながら、第１壁１０２の外側の面は、第１壁１０２の内側の面１１６と略平行な面となるように、側壁１１５に向かうにつれて下がる傾斜が形成されていてもよい。図１１は、第１壁１０２の内側の面と外側の面が略平行な面として形成されている実施形態３の筐体１００を例示するＸＺ平面図である。

ここで、側壁１１５から液体３０を外部に排出するため、側壁１１５に開口を設けることが好適である。この開口を第３開口と呼ぶ。図１２は、側壁１１５に第３開口１２０が設けられた筐体１００を例示するＸＺ平面図である。第３開口１２０を設けることにより、第１壁１０２の内側の面１１６を伝って側壁１１５へ流れる液体の少なくとも一部が、側壁１１５から排出される。よって、電気部品１０が液体３０に触れる蓋然性をさらに低くすることができる。

なお、第３開口１２０には配線２０を通す必要がないため、第３開口１２０の口径は、第１開口１０６や第２開口１０８の口径よりも小さくすることができる。

第３開口１２０は、側壁１１５の上方寄りの位置に設けられることが好適である。すなわち、第３開口１２０と側壁１１５の上端との間の距離が、第３開口１２０と側壁１１５の下端との間の距離よりも短くなることが好適である。こうすることで、筐体１００の内部に侵入した液体が電気部品１０に触れる蓋然性をさらに低くすることができる。例えば図１２において、第３開口１２０は側壁１１５の上端に設けられており、第３開口１２０の一端が面１１６と繋がっている。

しかしながら、第３開口１２０は必ずしも側壁１１５の上端に設けられる必要はない。また、第３開口１２０は必ずしも側壁１１５の上方寄りの位置に設けられる必要はなく、側壁１１５の下方寄りの位置に設けられてもよい。

なお、ＹＺ平面視における第３開口１２０の位置は任意である。ただし、第３開口１２０の一端は、側壁１１５と交わる筐体１００の他の側壁１１５に繋がっていることが好適である。

＜筐体１００がリブを有する形態＞
前述したように、筐体１００は電気部品１０を保持するリブを有してもよい。そしてこの際、第１壁１０２は、筐体１００の使用時において略上方に位置するリブとなる。よってこの場合、筐体１００の使用時において略上方に位置するリブ（第１壁１０２）の内側の面の少なくとも一部が、筐体１００の側壁１１５に向かうにつれて下がるように構成される。

図１３は、リブを有する実施形態３の筐体１００を例示するＸＺ平面図である。図１３において、筐体１００の使用時において略上方に位置するリブの内側の面１１６が、側壁１１５に向かって下がる傾斜を有している。なお、この場合においても、側壁１１５において、第１壁１０２と側壁１１５とが交わる位置又はその位置よりも下方に、第３開口１２０を設けることが好適である。

さらに、第３開口１２０に加えて、又は第３開口１２０に代えて、側壁１１５が筐体１００の上側の外壁と交わる位置と、側壁１１５が筐体１００の上側のリブと交わる位置との間に開口を設けることが好適である。この場合、筐体１００の上側の外壁の内側の面にも、側壁１１５に向かって下がる傾斜を設ける。こうすることで、外壁とリブとの間の空間に液体が溜まることを防ぐことができる。

図１４は、開口１４０が設けられた筐体１００を例示するＸＺ平面図である。開口１３２から侵入した液体の少なくとも一部は、外壁１３０の内側の面１３１を伝って側壁１１５に向かう可能性がある。この液体は開口１４０から筐体１００の外部へ排出される。これにより、空間１４２に液体が滞留することを防ぐことができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記各実施形態を任意に組み合わせた構成や、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 電気部品
２０ 配線
３０ 液体
４０ 電池パック
５０ 電池セル
６０ 保護カバー
６２ ケース前部
６４ ケース後部
１００ 筐体
１０２ 第１壁
１０４ 第２壁
１０６ 第１開口
１０８ 第２開口
１１２ 領域
１１４ 面
１１５ 側壁
１１６ 面
１２０ 第３開口
１３０ 外壁
１３１ 面
１３２ 開口
１３４ 外壁
１３６ 開口
１３８ 面
１４０ 開口
１４２ 空間

Claims (14)

1. 電気部品を収容する筐体であって、
   上側の第１壁に設けられた１つ以上の第１開口と、
   下側の第２壁に設けられた１つ以上の第２開口と、
   を有し、
   前記第１開口及び前記第２開口は、配線を通すために設けられており、
   配線が通された状態において、前記第２開口の少なくとも一つは、いずれの前記第１開口よりも、液体が通過しやすい、筐体。
2. 配線が通された状態において、前記第１開口のうち配線が占めていない部分の面積は、前記第２開口のうち配線が占めていない部分の面積よりも小さい請求項１に記載の筐体。
3. 前記第２開口の内の少なくとも１つが封止されておらず、前記第１開口の全てが封止されている、請求項１に記載の筐体。
4. 前記第２壁の内側の面の少なくとも一部は、前記第２開口に向かって下がる方向の傾斜を有している、請求項１乃至３いずれか一項に記載の筐体。
5. 前記第１壁の内側の面の少なくとも一部は、前記筐体の側面に向かうにつれて下がっている、請求項１乃至４いずれか一項に記載の筐体。
6. 前記第１壁は前記筐体の上側の外壁であり、
   前記第２壁は前記筐体の下側の外壁である、請求項１乃至５いずれか一項に記載の筐体。
7. 前記第１壁は、前記筐体の内側かつ上側に設けられているリブであり、
   前記第２壁は、前記筐体の内側かつ下側に設けられているリブである、請求項１乃至５いずれか一項に記載の筐体。
8. 前記筐体の側面に設けられた第３開口を備え、
   前記第３開口は、前記第１壁と前記側面とが交わる位置又はその位置よりも下方に設けられる、請求項６に記載の筐体。
9. 前記筐体の側面に設けられた第３開口を備え、
   前記第３開口は、前記筐体の上側の外壁が前記側面と交わる位置と、前記第１壁が前記側面と交わる位置との間に設けられている、請求項７に記載の筐体。
10. 前記第３開口の一端は、前記第３開口が設けられている側面と交わる前記筐体の他の側面に繋がっている、請求項８又は９に記載の筐体。
11. 前記電気部品は回路基板である請求項１乃至１０いずれか一項に記載の筐体。
12. 前記回路基板は２次電池の制御用の回路基板である、請求項１１に記載の筐体。
13. 請求項１乃至１２いずれか一項に記載の筐体と、
    前記電気部品と、
    前記配線と、
    を備える電気機器。
14. 前記配線を介して前記電気部品と接続される２次電池をさらに備え、
    前記電気部品は前記２次電池の制御用の回路基板である、請求項１３に記載の電気機器。

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