JP3723923B2

JP3723923B2 - ケースの気密構造

Info

Publication number: JP3723923B2
Application number: JP03224296A
Authority: JP
Inventors: 茂信村上
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: JPH09232772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐水性、耐湿性、防塵性等が要求される電子機器等を収納するケースの気密構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の気密構造としては、電子機器等の収容物を収納するケースを構成するカバーとベースの間に、形状の変形及び復元力の大きい弾性体素材を、軟質フォーム組成の独立または連続気泡の断面あるいはソリッド状組成で矩形や円形などの断面形状を持つリングに形成してカバーとベース間に挟み込み、ボルト等の締結部品を介してカバーとベース間に締結力を加えることで前記弾性素材によるリングをカバーとベース間に密着させて気密を得る構造が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構成の気密構造においては、ボルト等の締結部品の締付け力によって弾性素材のリングに圧力を加えて変形させるため締結部品の取り付け間隔が大きくなるほどリングの変形量の均一性が乱れてしまい、気密性の信頼性を低下させる原因になるという問題があった。
【０００４】
また、締結部品を取り付けて締結を行うには、カバーとベースの外側に締結部品の取り付け部を張り出すように設ける必要があり、ケース全体の形状が大形化する原因になるという問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するため、本発明は、ケースを構成するベースとカバーとを気密が得られるように接合するケースの気密構造において、前記ベースの前記カバーの端面に対向する部分に取り付け溝を設けて、この取り付け溝内に弾性を有するリング状の気密用パッキングの一部を固着し、この気密用パッキングの前記ベース上に突出した部分に充填材を充填する中空部を設け、前記カバーの端面には入口部の幅が狭く奥側の幅が広い嵌合溝を形成して、この嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせた後、前記充填材を変化させることで前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させることを特徴する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明によるケースの気密構造の第１の実施の形態を示す要部断面図、図２は図１のケースの気密構造全体の斜視図である。
図において１はプリント基板状に所定の電子部品等を搭載することにより構成された電子機器、２はこの電子機器１を固定したベース、３はこのベース２と共に電子機器１を収納するケースを成すカバーであり、このカバー３は下面側に開口部を持つ箱型に形成されいて、この開口部側の端面にはその全周に渡って嵌合溝４がベース２の周縁部と対向するように形成されている。
【０００７】
この溝４は入口部の幅が狭く、奥側の幅が広くなる形状に形成されており、ここでは断面形状がほぼ円形に形成した例を図示しているが、四角形あるいは逆三角形等の形状でも差し支えない。
５はリング状に形成された気密用パッキンで、この気密用パッキン５は、耐熱性に優れたシリコーン系樹脂またはふっ素化合物系樹脂等の弾性復元力を持った軟質ゴム材により形成されており、その下部がベース１の表面外周に沿って設けられた取り付け溝に嵌合され、その嵌合面は接着剤で気密性が保てるように接合されている。
【０００８】
また、この気密用パッキン５のベース２上に突出した部分はカバー３の嵌合溝４の入口部から余裕を持って通過できる幅に形成されており、更にこの気密用パッキン５のベース２上に突出した部分は中空部となっていて、この中空部における気密用パッキン５の断面形状は、先端部の肉厚が最も薄くそこから離れるに従い肉厚が増すように形成されている。
【０００９】
そして、この中空部内には温度により状態が変化する充填材６が充填され、更にこの充填材６に熱を加えるシート状のヒータ−７が気密用パッキン５全周にわたるように中空部の底部に埋設されている。
ここで、充填材６としては、常温近傍で液相状態となる低融点合金のアナトミカル合金やウッド合金（融解温度：６０℃以上）、またはローズ合金（融解温度：１００℃以上）、更には非金属物質のパラフィン（融解温度：４５℃以上）等の使用が考えられ、これらの中から設置要件と使用環境条件に合わせて選定するものとする。
【００１０】
また、嵌合溝４と気密用パッキング５の容積の関係は、その断面形状において充填材６が固相状態から液相状態に相変化したときの体積差に加え、気密状態前のベース２上における気密用パッキング６の高さｈ１が気密状態の高さｈ２に変化したときの「ｈ１−ｈ２」により生じる差の高さΔｈに相当する容積分で嵌合溝４の断面容積を包容し、気密用パッキング５の外周面と嵌合溝４の内周面とが適度な密着力で接触するように気密用パッキング５の高さｈ１が決定される。
【００１１】
８は温度制御部、９はキースイッチ、１０は電源部で、これらはベース２に内蔵または外付けされて設けられ、前記ヒータ−７は温度制御部８と電源部１０にリード線１１で接続されている。
１２は、電子回路１を外部電源等に接続するためのコネクタである。
このような構成による第１の実施の形態の作用を次に説明する。
【００１２】
まず、気密用パッキング５の断面形状は、充填材６が加熱による液相状態及び非加熱の固相状態のいづれにおいても、気密用パッキング５自身の素材が持つ弾性力と剛性により図１（ａ）に示す高さｈ１で、かつカバー３の嵌合溝４の入口部を通過できる幅を保つことができる。
そこで、ケースに内蔵する電子機器１を図２に示したようにベース２上に固定し、カバー２を取り付ける時点でキースイッチ９をＯＮにすることで電源部１０から温度制御部８を介してヒータ−７に通電し、これによりヒータ−７を発熱させて気密用パッキング５の充填材６を加熱することで、充填材６を液相状態とする。
【００１３】
この状態でベース２の上方からカバー３を被せて、カバー３の嵌合溝４と気密用パッキング５とを嵌め合わせると、気密用パッキング５の先端部からカバー２の重量が加わり、これにより図１（ｂ）に示したように気密用パッキング５が順次円形を成すように変形して嵌合溝４の内周面全体に密着するので、気密性が得られる。
【００１４】
その後、ヒータ−５をＯＦＦとして充填材６を固相状態化し、気密用パッキング５の弾性力によりそのまま気密接合された状態を維持する。
カバー３を取り外す場合は、再度ヒータ−７に通電して充填材６を加熱し、充填材７を流動化する液相状態に戻す。
この状態でカバー３を持ち上げて、気密用パッキング５に対する重量を取り除くと、気密用パッキング５は自身の弾性復元力により図１（ａ）に示した元の形状に戻って、嵌合溝６の入口部の幅より狭くなるので、そのままカバー３を持ち上げることでカバー３を取り外すことができる。
【００１５】
以上説明した第１の実施の形態によれば、気密用パッキング５に充填した充填材６の固相状態と液相状態の性状変化を利用することによってケースを構成するベース２とカバー１の間の気密を得るようにしているため、ケースの全周に渡って良好な気密性が得られると共に、ボルト等の締結部品の取り付け部を張り出すように設ける必要もないので、ケースの大形化を防止できるという効果が得られる。
【００１６】
また、カバー３を固定した後、充填材６を固相状態化することで、気密用パッキング５はカバー３の嵌合溝４から外れなくなるので、ヒータ−７への通電のＯＮ−ＯＦＦをキースイッチ９により行うことで電子機器１の盗難防止を目的とした保安対策にも有効なものとなる。
図３は本発明によるケースの気密構造の第２の実施の形態を示す要部断面図でであり、この実施の形態は気密用パッキング５の中空部に充填する充填材６として低沸点の液体を使用したもので、この低沸点の液体としてはプロパン系代替フロン（ＨＣＦＣ２２５ｃａ沸点５1.１℃）等がある。
【００１７】
この実施の形態における嵌合溝４と気密用パッキング５の容積の関係は、その断面形状において充填材６が液体のときのベース２上における気密用パッキング５の高さｈ１が嵌合溝４の高さｈ３と同等以下であっても、充填材６の液相から気相への相変態による体積増加分で嵌合溝４の内周面に気密用パッキング５の外周面が適度の圧力で密着するようになっている。
【００１８】
尚、他の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような構成による第２の実施の形態の作用を説明すると、まず、充填材６が液相状態にあるときは、気密用パッキング５の幅はカバー３の嵌合溝４の入口部の幅よりも狭い幅に保たれているので、この状態で図３（ａ）に示したようにベース２の上方からカバー３を被せて、カバー３の嵌合溝４と気密用パッキング５とを嵌め合わせる。
【００１９】
その後、キースイッチ９をＯＮにすることで電源部１０から温度制御部８を介してヒータ−７に通電し、これによりヒータ−７を発熱させて気密用パッキング５内の充填材６を加熱すると、このヒータ−７の加熱によって充填材質６が気相状態に変化し、図３（ａ）に示したように気密用パッキング５の中空部が膨張する。
【００２０】
これにより気密用パッキング５は円形を成すように変形し、嵌合溝４の内周面全体に密着するので、気密性が得られる。
そして、気相状態における充填材６の圧力が安定状態を常に維持できるように温度制御部６によってヒータ−７への通電が制御され、一定の範囲内に充填材６の温度を保持する。
【００２１】
カバー３を取り外す場合は、キースイッチ９をＯＦＦにすると、ヒータ−７への通電が停止されるので、充填材６の温度が下がって液相状態に変化する。
これにより気密用パッキング５は自身の弾性復元力により元の形状に戻って、嵌合溝６の入口部の幅より狭くなるので、そのままカバー３を持ち上げることでカバー３を取り外すことができる。
【００２２】
以上の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、この第２の実施の形態では、ヒータ−７を連続動作させて温度制御部８により一定の範囲内に充填材６の温度を保持するので、その間はヒータ−７の発熱によりケースに内蔵された電子機器１も外気温度より高い一定温度範囲に保つことができ、これにより外気温度の変化に比較してケース内部の温度変動が小さくなるので、電子機器１の回路の温度特性が安定するという効果も得られる。
【００２３】
更に、ケースを構成するベース２とカバー３についても、ヒータ−７の発熱により外気温度より常時高くなるために、共に外部表面の結露防止の効果も期待でるものである。
図４は本発明によるケースの気密構造の第３の実施の形態を示す要部断面図でであり、この実施の形態は、気密用パッキング５の中空部内にヒータ−７を設けず、気密用パッキング５に最低１ケ所以上の貫通孔１３を設けて、その貫通穴１３にプラグ１４を介して供給管１５を接続し、この供給管１５にキースイッチ９を有する圧力制御部１７を介してボンベ１８を接続したものである。
【００２４】
このボンベ１８には気密用パッキング５の中空部内に充填する充填材６としての気体が高圧充填されており、この気体としては乾燥空気あるいは窒素ガスや炭酸ガスまたはヘリウム等の不活性で非可燃性の性状を持つ気体を選定する。
尚、ボンベ１８はケースに内蔵されていても、またケース外部に設けられていてもよい。
【００２５】
このような構成による第３の実施の形態の作用を説明すると、
まず、気密用パッキング５の幅をカバー３の嵌合溝４の入口部の幅よりも狭い幅に保った状態で、図４（ａ）に示したようにベース２の上方からカバー３を被せて、カバー３の嵌合溝４と気密用パッキング５とを嵌め合わせる。
その後、キースイッチ９をＯＮにすることで、ボンベ１８内の気体を圧力制御部１７に送り、この圧力制御部１７で減圧調整した後にプラグ１４と貫通孔１３を経由して気密用パッキング５の中空部内に供給する。
【００２６】
これにより気密用パッキング５の中空部が膨張して、図４（ｂ）に示したように気密用パッキング５は円形を成すように変形し、嵌合溝４の内周面全体に密着するが、このとき適度な密着圧が得られるように圧力制御部１７で気体圧力が調整され、気密用パッキング５と嵌合溝４の気密性が得られる。
その後は、充填材６の圧力を圧力制御部１７が監視し、一定の密着圧を維持するることが行われる。
【００２７】
カバー３を取り外す場合は、キースイッチ９をＯＦＦにすることで、圧力制御部１７に設けた排気弁により排気を行うと、気密用パッキング５の中空部内の加圧力が除かれ、これにより気密用パッキング５は自身の弾性復元力により元の形状に戻って、嵌合溝６の入口部の幅より狭くなるので、そのままカバー３を持ち上げることでカバー３を取り外すことができる。
【００２８】
以上の実施の形態は、気密用パッキング５の中空部への充填材６として気体を使用し、この気体を高圧充填したボンベ１８を連結して減圧供給と排気操作を行うことで、気密用パッキング５の中空部の膨張と収縮の体積変化によってケースを構成するベース２とカバー３との間の気密構造を得るので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２９】
図５は本発明によるケースの気密構造の第４の実施の形態を示す要部断面図、図６は図５の実施の形態全体の断面図である。
この第４の実施の形態は、気密用パッキング５の複数個所好ましくは３個所以上に貫通孔１３をほぼ等間隔に設け、各々貫通孔１３との対面位置にスタンド１９と一体化した伸縮自在なベロー２０を接合して気密用パッキング５の中空部とベロー２０を貫通孔１３で結び、充填材６が中空部とベロー２０間を移動できるようにしたものである。
【００３０】
この実施の形態における充填材６としては、ベロー２０の容積を最小にするため、圧縮比の小さい性状を持った液体を使用するのが望ましく、例えば粘度調整の容易なシリコーン系のオイルまたは液体金属の水銀等を使用するものとする。また、気密用パッキング５全体に均等な荷重で圧力を加える目的から、図６に示したように、ケースに収納する電子機器１はカバー３の内側中央部に設けた回転吊受け２１で支持された筐体２２に内に収容固定し、カバー３の自重と共に気密用パッキング５の変形と密着の荷重源として利用するようにしている。
【００３１】
ここで、ベロー２０の容積は、カバー３と電子機器１等の荷重負荷が作用する前のベロー２０の高さｈ４から作用した後のベロー２０の高さｈ５の差の高さΔｈに相当する容積分と、ベロー２０の使用個数分を乗算した総容積が、カバー３の嵌合溝４の容積に対して、気密用パッキング５の中空部が膨張変形し、気密用パッキング５の外周面が嵌合溝４の内周面と適度の密着力で接触できる気密用パッキング５の高さｈ６寸法で決定される。
【００３２】
ベロー２０は耐食性とバネ性を持つ成形加工性の良い金属としてリン青銅、またはコイルバネを内蔵した軟質樹脂の成型品で作られ、カバー３等の重量が荷重として働いた状態で収縮し、容積を減少することで充填材６が気密用パッキング５の中空部に移動したとき、気密用パッキング５の外周面がカバー３の嵌合溝４の内周面に適度な密着圧で接触するようなバネ強度を持つものとする。
【００３３】
このような構成による第４の実施の形態の作用を説明すると、
まず、気密用パッキング５の中空部とベロー２０に充填された充填材６は、ベロー２０にカバー３等の荷重による負荷がかかっていない状態、つまりカバー３を外している状態では、ベロー２０が自身の弾性力によって初期の形状を保っているため、その中に静止状態で貯えられている。
【００３４】
この状態では、気密用パッキング５が自身の弾性力と剛性によりカバー３の嵌合溝４の入口部を通過できる幅を保つているので、この状態でベース２の上方からカバー３を被せて、図５（ａ）に示したようにカバー３の嵌合溝４と気密用パッキング５とを嵌め合わせと、カバー３等の荷重による負荷がベロー２０に作用し、それに従ってベロー２０が収縮して充填材６が気密用パッキン５の中空部に移動する。
【００３５】
これにより気密用パッキング５の中空部が膨張し、図５（ｂ）に示したように気密用パッキング５は円形を成すように変形して、嵌合溝４の内周面全体に密着するので、気密用パッキング５と嵌合溝４の気密性が得られる。
そして、この状態でカバー３内の筐体２２や電子機器１の重量がカバー３に取り付けられた回転吊受け２１に集中するため、カバー３等の荷重負荷は適度の釣り合いを保って気密用パッキング５に働くことになり、これにより気密用パッキング５と嵌合溝４の気密性が保持される。
【００３６】
カバー３を取り外す場合は、カバー３を持ち上げると、カバー３等による荷重負荷が減少するに従ってベロー２０の収縮状態が開放され、気密用パッキング５の充填材６がベロー２０に移動する。
これにより気密用パッキング５は自身の弾性復元力により元の形状に戻って、嵌合溝６の入口部の幅より狭くなるので、そのままカバー３を更に持ち上げることで、カバー３を取り外すことができる。
【００３７】
以上の実施の形態では、充填材６として圧縮比の小さい性状を持つ液体を使用し、カバー３等の重量による荷重負荷の増減により、気密用パッキング５の中空部とベロー２０との間を充填材６が移動する構造にしたことで、ケースを構成するベース２とカバー３との間の気密構造を得るので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３８】
また、この第４の実施に形態では、ベロー２０に作用する全荷重と、ベロー２０のバネ性を組み合わせて弾性支持系を構成することから、スタンド１９を中継して伝播する外部振動数ｆに対する弾性支持系の固有振動数ｆ_nの比をｕとすれば、ｕ＝ｆ／ｆ_nをｕ＝√２より大きくすることで伝播振動に対する防振と、充填材６と貫通孔１３のダッシュポット機能が万一の共振時に振幅抑制の作用を持つ効果も期待できるものである。
【００３９】
尚、上述した第１から第４の実施の形態はいずれもベース２とカバー３との間の気密構造を実現したものであるが、気密を必要としない単なるカバーとベース間の接続固定にも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ベースのカバーの端面に対向する部分に取り付け溝を設けて、この取り付け溝内に弾性を有するリング状の気密用パッキングの一部を固着し、この気密用パッキングの前記ベース上に突出した部分に充填材を充填する中空部を設け、前記カバーの端面には入口の幅が狭く奥の幅が広い嵌合溝を形成して、この嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせた後、前記充填材を変化させることで前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させる構成としているため、ケースの全周に渡って良好な気密性が得られるという効果を奏することができ、また、ボルト等の締結部品の取り付け部を張り出すように設ける必要もないので、ケースの大形化を防止できるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部断面図である。
【図２】図１の実施の形態の全体斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す要部断面図である。
【図６】図５の実施の形態全体の断面図である。
【符号の説明】
１電子機器
２ベース
３カバー
４嵌合溝
５気密用パッキング
６充填材
７ヒータ−
８温度制御部
９キースイッチ
１０電源部
１３貫通孔
１７圧力制御部
１８ボンベ
１９スタンド
２０ベロー

Claims

ケースを構成するベースとカバーとを気密が得られるように接合するケースの気密構造において、
前記ベースの前記カバーの端面に対向する部分に取り付け溝を設けて、この取り付け溝内に弾性を有するリング状の気密用パッキングの一部を固着し、
この気密用パッキングの前記ベース上に突出した部分に充填材を充填する中空部を設け、
前記カバーの端面には入口部の幅が狭く奥側の幅が広い嵌合溝を形成して、
この嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせた後、前記充填材を変化させることで前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させることを特徴するケースの気密構造。
請求項１記載のケースの気密構造において
加熱により固体から液体に相変化する充填材をヒーターと共に気密用パッキングの中空部内に設け、
カバーの嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせる前に前記充填材を前記ヒーターにより加熱して液状化し、
前記カバーの嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせると共に、ヒーターによる加熱を停止して、カバーの重量により前記気密用パッキングを変形させることで前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させることを特徴するケースの気密構造。
請求項１記載のケースの気密構造において
加熱により液体から気体に相変化する充填材をヒーターと共に気密用パッキングの中空部内に設け、
前記カバーの嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせた後、ヒーターにより前記充填材を加熱して気体化し、
この気体化した充填材により前記中空部を膨張させることで前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させることを特徴するケースの気密構造。
請求項１記載のケースの気密構造において
気体状の充填材を加圧充填したボンベを気密用パッキングの中空部に接続し、
カバーの嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせた後、前記ボンベから充填材を前記気密用パッキングの中空部に供給して、この中空部を膨張させることで前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させることを特徴するケースの気密構造。
請求項１記載のケースの気密構造において
圧縮比の小さい性状を持つ液状の充填材を充填した伸縮自在なベローを気密用パッキングの中空部に接続するようにベースに固定すると共に、ケース内に収容する収容物をカバーの内側に取り付け、
前記カバーの嵌合溝を前記気密用パッキングに嵌め合わせて、前記カバーと収容物の重量を前記べースを介して前記ベローに加えることにより、前記充填材を前記ベローから前記気密用パッキングの中空部に移動させ、このときの中空部を変形により前記気密用パッキングの外周面を嵌合溝の内周面全体に密着させることを特徴するケースの気密構造。