JP5193919B2

JP5193919B2 - 防水型コントロールボックス

Info

Publication number: JP5193919B2
Application number: JP2009074686A
Authority: JP
Inventors: 昌浩田中; 憲一郎加藤
Original assignee: ムネカタ株式会社
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: JP2010221676A

Description

本発明は、熱可塑性樹脂で成形された下ケースと上ケースの溶着面間に抵抗発熱体を挟み込み、この発熱体に電圧を印加して発熱させ、この発熱で溶着面の樹脂を溶融して下ケースと上ケースを溶着させることにより内部に組み込んだ電子回路等を密封する防水型コントロールボックスに関するものである。

熱可塑性樹脂で成形された下ケースと上ケースから成る成形品を接合する方法の代表例として、下ケースと上ケースに形成された溶着部へ抵抗発熱体を挟み込み、前記抵抗発熱体に電圧を印加して直接発熱させ、その熱でお互いの溶着部の樹脂を溶融して溶着するという熱溶着方法が公知である。

この方法は、瞬間的な熱による接合方法であるため、内部部品に対して熱影響を与えることがなく、また、接着剤の様に、有機溶剤を用いることによる環境負荷への影響がないため、極めて有効な接合方法である。

この一例として、特開昭５３−９６０７８号公報には、抵抗発熱体へ電圧を印加した時に発生するジュール熱を利用して溶着する方法が開示されている。

また、実用新案登録第３０６４１８０号公報には、上ケース及び下ケースにおける開口部周囲の溶着面に２分割した２つの抵抗発熱体をループ状にセットし、その後この２つの抵抗発熱体に同時に電圧を印加して、上ケースと下ケースを溶着する方法が開示されている。

この例では、抵抗発熱体の製造に際し、一枚の素材を打ち抜いて加工するときに、発熱体が輪状を呈していると素材のロスが多くなるのに対し、２分割方式で抵抗発熱体を打ち抜き加工することにより、素材のロス、つまり歩留まり率が向上して製造コストを削減することができるという利点がある。

また、特開２００４−３１７５１号公報には、ケーシング本体２に蓋体を合わせ、この合わせ部である溝２１内に発熱線６１・６２をセットし、この発熱線６１・６２に電圧を印加してケーシング本体２と蓋体とを溶着する場合、発熱線６１・６２に電圧を印加するための電極の挿入穴７をケーシング本体２に設ける必要があることから、溶着した後にこの貫通穴７を経由してケーシング本体２内に水が浸入しないように、取り付け穴２２と貫通穴７を迂回するように迂回部２３を設け、この迂回部２３で取り付け穴２２及び貫通穴７とケーシング本体２の内部隔絶するという内容の発明が開示されている。

特開昭５３−９６０７８号公報特開２００４−３１７５１号公報実用新案登録第３０６４１８０号公報

しかし、この特開２００４−３１７５１号公報に開示されたケーシングの場合、取り付け穴２２と貫通穴７のところが水密構造となっていないため、貫通穴７内に水が浸入して露出している発熱体６１、６２が腐食し、この腐食は溶着部分内に入り込んでいくようになる。

特に浴室に取り付けられた熱源機のリモートコントロール用のボックスの場合は、水以外に洗剤で濡れることが多く、この洗剤であると、浸透した洗剤の成分であるアルカリ剤や酸などにより発熱体６１、６２が化学変化を起して膨張し、これが溶着部分においてクラック（ひび割れ）発生の要因となり、経年的に密封性能が低下して水や洗剤等がケーシング内に浸入し、内設した電子部品に対して悪影響を及ぼし、故障や誤作動の原因となる。

本発明は、以上に記述した欠点に鑑みて提案されるものであって、電極挿入穴に水や洗剤等が浸入しない構造を持った防水型コントロールボックスを提供するのが目的である。

上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明においては、浴室用給湯設備等を操作するリモートコントロール用ボックスにおいて、
ａ．樹脂製下ケースの周囲に形成された接合面に樹脂製上ケースの周囲に形成された接合面を接合させると共に前記互いの接合面間に抵抗発熱体を介装し、この介装した抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させ、この発熱により互いの接合面を溶融して下ケースと上ケースを溶着するように構成して成る防水型コントロールボックスにおいて、
ｂ．前記コントロールボックスの左右端の中央には、上ケースから下ケースにかけて貫通した取付穴が形成されていると共に前記下ケースには、その裏面から前記抵抗発熱体の両端に形成した電圧印加端子部まで到達するように電極挿入穴が設けられていること、
ｃ．前記抵抗発熱体の一方の端子部側は、前記取付穴及び電極挿入穴の内側を迂回して形成された接合面から前記電極挿入穴内に双方の端子部が揃って露出するように配置されていること、
ｄ．前記迂回した抵抗発熱体の外側であって、前記取付穴をとり囲むように、下ケースの内側には、取付穴防水壁が突設されていること、
ｅ．前記電極挿入穴をとり囲むように、下ケースの内側には、電極挿入穴防水壁が突設されていること、
ｆ．前記電極挿入穴内には、電極を抜いた後でこの穴を閉塞する閉塞部材が用意されていること、
ｇ．前記取付穴防水壁及び前記電極挿入穴防水壁の先端と対向する位置であって、前記上ケースの内面には、これらの壁の先端が当接して密着する当接面が形成されていること、
を特徴とするものである。
この発明により防水壁で電極挿入穴内に露出している抵抗発熱体のところに水が浸透して行くのを阻止することができる。

更に請求項２に記載の発明においては、請求項１記載のコントロールボックスにおいて、前記取付穴防水壁及び電極挿入穴防水壁の先端と上ケースの内面に形成された前記当接間には、互いに傾斜面で当接しあうようにテーパーがつけられていることを特徴とするものである。
この発明によると、下ケースと上ケースの加工精度等に多少の誤差があっても密着性能を確実に保持することができる。

更に請求項３に記載の発明においては、請求項１記載の防水型コントロールボックスにおいて、前記取付穴防水壁及び電極挿入穴防水壁の先端は上ケースの内面に形成された溝内に嵌合するように形成されていることを特徴とするものである。
この発明によると、密着性を高めることができる。

更に請求項４に記載の発明においては、請求項１記載の防水型コントロールボックスにおいて、前記取付穴防水壁及び電極挿入穴防水壁の先端は上ケースの内面に形成されたリブ内に嵌合するように形成されていることを特徴とするものである。
この発明によると、密着性を高めることができる。

更に請求項５に記載の発明においては、前記取付穴防水壁又は電極挿入穴防水壁の先端又は上ケースの当接面又はこの双方にはシール材層が形成されていることを特徴とするものである。
この発明によると、密着性を高めることができる。

更に請求項６に記載の発明においては、請求項１記載の防水型コントロールボックスにおいて、前記抵抗発熱体は、下ケース側の当接面に形成した溝内に装入されていると共に前記上ケース側の当接面には、前記溝内において抵抗発熱体に当接するリブが形成されていることを特徴とするものである。
この発明によると、抵抗発熱体の組み付け精度を高めることができると共に溶着を確実に行うことができる。

更に請求項７に記載の発明においては、請求項１記載の防水型コントロールボックスにおいて、前記取付穴及び電極挿入穴は、コントロールボックスの左右両端において隣接して形成されていると共に前記抵抗発熱体は、前記左右に形成された電極挿入穴内にそれぞれの端子部が並列で露出するように２分割されていることを特徴とするものである。
この発明によると、２分割された抵抗発熱体に対して同時に電圧を印加することができる。

本発明の効果は次の通りである。
１．コントロールボックスの取付穴は防水壁により囲まれているため、外からこの穴内に浸入した水は防水壁の止水作用でボックス内に浸入するのが阻止される。
２．電極挿入穴はその周囲が防水壁で囲まれているため、電極挿入穴内に水が浸入しない。
３．電極を引き抜いたあとの電極挿入穴はシール材にて閉塞されているため、電極挿入穴内に外から水が浸入しない。
４．上記１〜３の作用効果により、抵抗発熱体が腐食するのを防止できる。
５．抵抗発熱体の腐食を防止できるため、溶着部分にまで腐食が浸入して溶着部分にクラック等が発生し、ここから水がボックス内に浸入して内部の電子部品等に悪影響が出るのを防止できる。

本発明の防水型コントロールボックスは、この内部に電子部品等を組み込み、上ケースと下ケースの溶着面に抵抗発熱体を挟み込み、その抵抗発熱体へ電圧を印加することにより発熱させて溶着面の樹脂を溶融し、その後冷却固化し、上ケースと下ケースを溶着するものである。

防水型コントロールボックスの材料としては、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＣ、ＰＯＭ、ＰＭＭＡ，ＰＢＴ、ＡＢＳとＰＣのアロイ、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＰＥＴ、ＬＣＰ、ＰＡなどの熱可塑性樹脂が代表例として挙げられるが、これに限定するものではない。また、ガラスフィラー入り等の強化材を樹脂に混合して用いても良い。

本発明に係るコントロールボックスの斜視図である。上ケースの内面を示す斜視図である。下ケースの内面を示す平面図である。下ケースの内面を示す斜視図である。（ａ）は図３の丸Ａで囲まれた部分の拡大図、（ｂ）はＡ−Ａ´線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ´線断面図である。抵抗発熱体の説明図である。抵抗発熱体を下ケースの溝内にセットした状態の説明図である。（ａ）は下ケースを上ケースで閉じる前の説明図、（ｂ）は閉じた後の説明図である。抵抗発熱体に電圧を印加する状態の説明図である。図１においてＦで囲まれた部分の拡大正面図である。図１０におけるＣ−Ｃ´線断面図である。図１０におけるD−D´線断面図である。電極挿入穴に閉塞部材を挿入してシールした状態の説明図である。（ａ）は壁と当接面が接触する前、（ｂ）は接触した後の説明図である。（ａ）は当接面に溝を形成し、ここに防水壁の先端が嵌合して防水効果を高めるように形成した例、（ｂ）は当接面にリブを形成した例、（ｃ）は防水壁の先端と当接面間にシール材層を形成した例の説明図である。

図１乃至図１５に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。図１は浴室の内壁面に取り付けられるコントロールボックスの斜視図、図２は上ケースの内側を示す斜視図、図３は上ケースを取り外した下ケースの正面図、図４は下ケースの内側を示す斜視図、図５（ａ）は図３におけるＡ部の拡大図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ′部の断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ′部の断面図、図６は抵抗発熱体の説明図、図７は下ケースに抵抗発熱体を取り付けた状態の正面図、図８（ａ）は下ケースに上ケースを閉じている状態の説明図、図８（ｂ）は下ケースと上ケースを閉じた状態の説明図、図９は電圧印加状態の説明図、図１０は図１においてＦで囲まれた部分の正面図、図１１は図１０におけるＣ−Ｃ′線断面図、図１２は図１０におけるD−D´線断面図、図１３は電極挿入穴１０を封止した状態の説明図、図１４及び図１５は防水壁のシール構造例の説明図である。

先ず、本実施例のコントロールボックス（以下「ボックス」という。）について説明する。図１に示すボックス1は、ＡＢＳ樹脂からなり、このボックス１は、上ケース２と下ケース３が熱溶着方法によって一体化されたものである。なお、組み込み時は窓から電子回路基板に組み込まれた機能表示板が覗かれるが、電子回路として理解しやすいように機能表示部材を除いて電子回路基板を表示している。熱溶着後のボックスは、更に、操作パネルや操作蓋を取付けて製品として完成する。

本ボックス１は、風呂給湯機の用リモートコントロール用として、浴室の壁に取り付けられる。符号の４は、上ケース２と下ケース３の両サイド中央において、ボックス１を壁に固定するための固定具（例えばネジ）を通すための貫通した取付穴である。当然、湯水、洗剤、蒸気などから内設した電子回路等を保護するため防水対策が必要であり、そのためボックス１の全周囲を熱溶着することにより防水効果を得ている。

図２は、上ケース２の裏面の斜視図である。この上ケース２の開口部の周囲には、下ケース３の周囲に設けられた後述する溝に挿入される溶着壁（リブ）５が突設されている。また、取付穴４の周囲には、当接面４ａが形成されている。
符号の６は機能表示部材を覗くための窓である。

図３及び図４に示す下ケース３の周囲の溶着面には、後述する抵抗発熱体を納める溝７が形成されている。また、上ケース２の取付穴４と対向する位置には取付穴８が形成され、この取付穴８の周囲にはその先端９ａが上ケース２側の当接面２ａに密着する防水壁（防水リブ）９が形成されている。

前記取付穴８の周囲に形成された防水壁９の隣には、下ケース３の底面から電極を挿入するための電極挿入穴１０が貫通するようにして形成されている。また、この電極挿入穴１０の周囲には、上ケース２の内面に形成された当接面２aにその先端１１aが届く高さの防水壁（防水リブ）１１が形成されている。

図５は図３においてAで囲まれた部分の拡大図である。
図５（ａ）〜（ｃ）を用いて取付穴８及び電極挿入穴１０部分の防水構造を詳細に説明する。

下ケース３には、取付穴８が開口しており、その周囲には防水壁９が形成されている。抵抗発熱体を収めるための溝７は、外側壁７ａ及び内側壁７ｂにより形成されており、さらに、溝７は、前記取付穴８及び電極挿入穴１０をボックス１内において内側を迂回するように形成されている。したがって、上ケース２に形成されたリブ５もこれに合わせて迂回するように形成されている。その結果、取付穴８より浸入した水が抵抗発熱体１４の端子部１７及び上ケース２と下ケース３の溶着部へ浸透するのを防ぐことができる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるA−A′部の断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）におけるB−B′部の断面図である。なお、符号１２は電極挿入穴１０を封止するためのゴムブッシュ（シール材）を差し込む際のヘッド収納部である。

符号の１３は、左廻りと右廻りの溝７の合流部であって、この合流部１３は防水壁１１から電極挿入穴１０内に通じている。

次に、上下ケース２、３を用いて一体になったボックス１を得るための溶着方法について説明する。

図６は熱溶着に用いる抵抗発熱体１４の説明図、図７は下ケース３の溝７に抵抗発熱体１４を収めた図、図８は上下ケース２、３の組み込み図であり、図８（ａ）は上ケース２を下ケース３へ被せる説明図、図８（ｂ）は組み合わされたボックス１の側面の説明図、図９は抵抗発熱体１４を発熱させる説明図、図１０は図１のＦ部の拡大正面図、図１１は図１０におけるＣ−Ｃ′部の断面図であって、抵抗発熱体１４の端子部１７へ電極１５を当てて発熱させている拡大説明図、図１２は図１０におけるＤ−Ｄ′部の断面図であって、熱溶着が完了した状態の拡大説明図、図１３はゴムブッシュ１６を電極挿入穴１０へ差し込んで電極挿入穴１０を封止した状態の拡大説明図である。

図６に示す、抵抗発熱体１４は、下ケース３の開口部周囲に形成された溝７の形状を２等分する形状であり、両端が電圧印加端子部１７となる。この抵抗発熱体１４は２本を組合せることにより、下ケース３に形成した溝７と同形のリング状となる。

以上説明した抵抗発熱体１４を下ケース３の溝７に組み込んだ様子を図７に示す。電極挿入孔１０の位置において、合流部１３から出た抵抗発熱体１４の電圧印加端子部１７はお互いに添う様に電極挿入穴１０内において並ぶことになる。その結果、１つの電極１５を電圧印加部１７へ同時に押し当てることにより両方の抵抗発熱体１４へ電圧を印加して、上下ケース２、３の開口部を全周に亘って熱溶着することができる。

下ケース３の溝７内に抵抗発熱体１４を組み込んだ後、上ケース２を被せると、溝７内において溶着壁５と溝７間に抵抗発熱体１４が挟み込まれる（図８（ａ））。下ケース３と上ケース２の組み合わせ終了後の側面を図８（ｂ）に示す。

次に、図９に示す様に下ケース３の底面に開口している電極挿入穴１０の２箇所へ各々の電極１５を挿入し、内設された抵抗発熱体１４の電圧印加端子部１７へ押し当てた後、交流電源から電圧を供給する。図１１に抵抗発熱体１４の電圧印加端子部１７へ電極１５を押し当てた様子を示す。符号１８は抵抗発熱体１４の熱で溝９及び溶着壁５が溶融して融合した場所を示す。設定した溶融時間経過後、電圧の印加を停止し、冷却させると上ケース２と下ケース３が一体化した図１に示すボックスを得ることができる。

取付穴８部の断面図を図１２に示す。従来取付穴８から水が浸入していたが、本実施例では防水壁９にて溶着部への水の浸入を防ぐことができる。この結果、水や洗剤が要因となって抵抗発熱体１４の端子部１７に腐食が発生して溶着部にクラックが発生するのを防ぐことが可能である。

なお、電極挿入穴１０については、溶着完了後図１３に示す様にゴムブッシュ１９を差し込んで水の浸入を阻止する。

なお、電極挿入穴１０の封止方法としては、シール材での封印、電極挿入部穴１０への樹脂の注入などにより行うようにしても良く、これらの方法は適宜選択することができる。

以上の溶着方法で得られたボックス１について、下記の試験方法で防水性を確認した。
※ 洗剤試験
洗剤原液をスポンジに含ませ、ボックス１の接合部分及び取付穴８、電極挿入穴１０の入口に５往復こすりつけ、その後、迂回で囲まれた内部に３５〜６０mmH₂Oの内圧を５秒間かけたときの取付穴８と電極挿入穴１０の入口部分における気泡の発生状況を視認で確認した。この結果、全く気泡を確認することは出来なかった。
なお、防水性能を高めるために、防水壁９を積極的に上ケース２の当接面２ａに押し当てることができるように、図１４（ａ）では、防水壁９の先端９ａに前記防水壁９の一方の側面に天面へ向かって次第に細くなる形状の傾斜面（テーパー面）９ａを形成すると共に、前記上ケース２の当接面２ａには、前記防水壁９先端面９ａの傾斜面９ｂと接合するための傾斜面（テーパー面）２ｂを形成した。この際、防水壁９の高さは、上ケース２と下ケース３とが合体したとき、図１４（ｂ）に示すように、防水壁９が若干反ることを想定した高さとすることが望ましい。これにより、防水壁９の傾斜面９ｂと傾斜面２ｂとの密着効果を高めることができる。

上記の様に形成された上ケース２と下ケース３を組み合わせると、図１４（ｂ）に示す様に、防水壁９の先端９ａと当接面２ａ（傾斜面９ａ）が密着し、さらに破線で示す様に防水壁９が若干反り、高い密着性と防水性が得られる。

上記密着性を高める手段としては図１５（ａ）に示すように、防水壁９の先端９ａを当接面２ａに形成した溝２０内に嵌合させる法、あるいは（ｂ）に示すようにリブ２１で囲まれた内に嵌合させる法、（ｃ）に示すように防水壁９の先端９ａと当接面間にシール材層２２（本実施例ではホットメルト剤を塗りつけ）を形成する法等を採用することができる。以上の密着法は、防水壁１１側にも同じ構造で採用する。

比較例

比較例として、防水壁９及びリング壁１１が形成されていない特許文献２のケーシングについて、上記試験と同様の方法で防水性確認試験を行った。この結果、内圧をかけると直ぐに気泡の発生を確認できた。

１．浴室に設置するリモートコントロール用ボックス
２．屋外に設置する電子機器収納ボックス

Claims

ａ．樹脂製下ケースの周囲に形成された接合面に樹脂製上ケースの周囲に形成された接合面を接合させると共に前記互いの接合面間に抵抗発熱体を介装し、この介装した抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させ、この発熱により互いの接合面を溶融して下ケースと上ケースを溶着するように構成して成る防水型コントロールボックスにおいて、
ｂ．前記コントロールボックスの左右端の中央には、上ケースから下ケースにかけて貫通した取付穴が形成されていると共に前記下ケースには、その裏面から前記抵抗発熱体の両端に形成した電圧印加端子部まで到達するように電極挿入穴が設けられていること、
ｃ．前記抵抗発熱体の一方の端子部側は、前記取付穴及び電極挿入穴の内側を迂回して形成された接合面から前記電極挿入穴内に双方の端子部が揃って露出するように配置されていること、
ｄ．前記迂回した抵抗発熱体の外側であって、前記取付穴をとり囲むように、下ケースの内側には、取付穴防水壁が突設されていること、
ｅ．前記電極挿入穴をとり囲むように、下ケースの内側には、電極挿入穴防水壁が突設されていること、
ｆ．前記電極挿入穴内には、電極を抜いた後でこの穴を閉塞する閉塞部材が用意されていること、
ｇ．前記取付穴防水壁及び前記電極挿入穴防水壁の先端と対向する位置であって、前記上ケースの内面には、これらの壁の先端が当接して密着する当接面が形成されていること、
ｈ．を特徴とする防水型コントロールボックス。
前記取付穴防水壁及び電極挿入穴防水壁の先端と上ケースの内面に形成された前記当接間には、互いに傾斜面で当接しあうようにテーパーがつけられていることを特徴とする請求項1に記載の防水型コントロールボックス。
前記取付穴防水壁及び電極挿入穴防水壁の先端は上ケースの内面に形成された溝内に嵌合するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防水型コントロールボックス。
前記取付穴防水壁及び電極挿入穴防水壁の先端は上ケースの内面に形成されたリブ内に嵌合するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防水型コントロールボックス。
前記取付穴防水壁又は電極挿入穴防水壁の先端又は上ケースの当接面又はこの双方にはシール材層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防水型コントロールボックス。
前記抵抗発熱体は、下ケース側の当接面に形成した溝内に装入されていると共に前記上ケース側の当接面には、前記溝内において抵抗発熱体に当接するリブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防水型コントロールボックス。
前記取付穴及び電極挿入穴は、コントロールボックスの左右両端において隣接して形成されていると共に前記抵抗発熱体は、前記左右に形成された電極挿入穴内にそれぞれの端子部が並列で露出するように２分割されていることを特徴とする請求項1に記載の防水型コントロールボックス。