JP2020046033A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】気密性を確保できるシール材付き筐体を提供する。【解決手段】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。【選択図】 図１

Description

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。

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。

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。

特開平０７−２４９７５０号公報

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。

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。

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。

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。

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。 第２の実施形態の気密構造を示す斜視図である。 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。 第２の実施形態の各部の寸法の例を示す断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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

Claims (10)

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。
2. 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
   ことを特徴とする請求項１に記載のシール材付き筐体。
   前記環状部の
3. 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または２のいずれか一項に記載のシール材付き筐体。
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。
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。
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、一対の隆起部を有する
   ことを特徴とする気密構造。
7. 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６に記載の気密構造。
8. 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または７のいずれかに記載の気密構造。
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する、
   ことを特徴とする気密構造の製造方法。
10. 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
    ことを特徴とする請求項９に記載の気密構造の製造方法。

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