JP5500638B2 - 防水型筐体及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、防水型筐体及びこれを備えた電子機器に関する。

近時、携帯電話機などの携帯型電子機器に対する防水性の要求が高まってきている。携帯型電子機器はその筐体内に一次電池又は二次電池を収容するタイプのものが多く、これらの電池の交換のために筐体には蓋が設けられているため、この蓋も防水型とする必要がある。このような防水型の蓋を備える電子機器は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された電子機器では、筐体側に止水部材であるパッキンが電池（バッテリパック）を収容する電池室を取り囲むように設けられている。一方、筐体とヒンジで結合された電池蓋には、パッキンに対応する周回状の溝が設けられている。この電池蓋を筐体に取り付けると、パッキンが電池蓋側の溝に嵌合してシールすることにより、防水性が確保されるようになっている。

特開２００６−３２０８９号公報

特許文献１に開示されたような従来の蓋の防水構造では、溝に嵌合されることでパッキンの両側をシールしていた。しかしながら、この構造では蓋の着脱方向を垂直方向とするか、片側を持ち上げて蓋を開ける際には蓋のシール部とヒンジとの距離を離してヒンジを中心とする半径を大きくする必要がある。従って、携帯端末のように例えば蓋の脱落防止が求められる電子機器において、ヒンジ付きを選択する場合には蓋が大きくなってしまうこととなり、小型化などが要求される電子機器の設計を限定してしまう欠点があった。

また、この制約を解決するために、単にパッキンに当接するシール面を一面のみとすると、蓋に外荷重などの負荷が加わった時にシール部に隙間が生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ヒンジにより開閉される蓋を備える防水性の筐体において、防水性が確保され、かつ設計の自由度が高い防水型筐体を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、このような防水型筐体を備えた電子機器を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る防水型筐体は、
開口部を有する箱体と、
板状体と該板状体の外縁部から前記開口部を取り囲むように延設された環状の側壁とを備え、前記開口部を封止する蓋体と、
前記箱体と前記蓋体とを固定する固定部と、
前記側壁に被覆して設けられ、該側壁の内側及び外側のそれぞれに形成された肉厚部を備える弾性体の止水部材と、
前記箱体に設けられ、前記蓋体を閉じた時に、前記止水部材の一方の前記肉厚部に当接する防水壁と、他方の前記肉厚部の最大厚さの位置よりも前記側壁の縁端部に近い位置に当接する１又は複数の押さえリブと、を備え、
前記押さえリブは、前記止水部材の当該押さえリブとの当接面の角度と一致する傾斜面を備える、
ことを特徴とする。

前記固定部は、前記箱体と前記蓋体とを回動可能に連結するヒンジである、
こととしてもよい。

前記止水部材のうち前記ヒンジの回動軸方向と平行な一部分において、該一部分が前記箱体から離脱する際に近づく側に前記押さえリブが配置されており、遠ざかる側に前記防水壁が配置されている、
こととしてもよい。

前記側壁及び被覆された前記止水部材は、前記開口部の開口方向に向かって矩形をなしており、
前記押さえリブは、前記矩形の１又は複数の辺に対応して配設されている、
こととしてもよい。

前記開口部と開口方向が一致し該開口部を取り囲むように前記箱体に設けられた環状の溝をさらに備え、
前記押さえリブは、前記溝の互いに向かい合う内壁の一方に設けられている、
こととしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る電子機器は、上述の防水型筐体を備えた、ことを特徴とする。

本発明によれば、ヒンジにより開閉される蓋を備える防水性の筐体において、防水性が確保され、かつ小型化できるなど設計の自由度が高い防水型筐体を提供することができる。また、上記構成による構造は薄板で筐体が構成される電子機器に好適に用いることができる。

本発明の実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 第２の筐体とカバー及び電池蓋との関係を示す断面図である。 （ａ）は電池蓋のパッキン取付部を示す部分拡大断面図であり、（ｂ）は電池蓋が取り付けられる第２の筐体の溝付近を示す部分拡大断面図である。 シール部を示す部分拡大断面図である。 比較例の構造における第２の筐体とカバー及び電池蓋との関係を示す断面図である。 比較例の構造における外力に対する作用を示す断面図である。 比較例の構造におけるシール部の一例を示す部分拡大断面図である。 比較例の構造におけるシール部の他の例を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施形態におけるシール部とヒンジ部の関係の一例を示す部分拡大断面図である。 図９の例におけるシール部を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施形態におけるシール部とヒンジ部の関係の他の例を示す部分拡大断面図である。 図１１の例におけるシール部を示す部分拡大断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は第２の筐体の開口部に対する押さえリブの配置例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、電子機器の例として携帯電話機（携帯端末１）を挙げて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る携帯端末１は、第１の筐体１０と第２の筐体２０とを備えている。図示の便宜上第２の筐体２０を上として表示しているが、通常の使用では第１の筐体１０が上で第２の筐体２０が下として使用される。第１の筐体１０と第２の筐体２０とは配線構造体を含むヒンジ部（図示せず）で機械的及び電気的に接続されており、開閉することが可能である。このヒンジ部は、例えば、いわゆる回転ヒンジやスライドヒンジのような任意の構造のヒンジでよい。第１の筐体１０及び第２の筐体２０には、それぞれ操作表示、及び通話等の任意の機能を有する構造体を配置することができるが、本実施形態ではその詳細な説明は省略する。

携帯端末１は防水型の電子機器として構成されており、第１の筐体１０及び第２の筐体２０はともに筐体として個別に防水構造を備えている。第１の筐体１０及び第２の筐体２０は、それぞれ図１の上から見て略矩形となるように形成されており、防水性を確保するようにしてその内側に制御部、電気回路等を収容している。

第２の筐体２０は、携帯端末１の各部の電源として機能する二次電池のバッテリパック５０を収容できるようになっている。バッテリパック５０は所定の位置に複数の電極を備えているが、その位置等は任意であり、図１では簡略化のため図示を省略している。バッテリパック５０は経時的な使用により交換が必要であるため、第２の筐体２０から構成された箱体であり第２の筐体２０のの背面に設けられた電池室２１に収容される。

また、第２の筐体２０の背面を覆うように、カバー３０が設けられている。カバー３０は、外力から第２の筐体２０を保護するものであり、略矩形状である第２の筐体２０の背面の１辺にてヒンジ部４０（後述）により機械的に接続されている。そして、ユーザの操作により図１に示すようにカバー３０を開くことができ、バッテリパック５０を交換し、またカバー３０を閉じることができるようになっている。

前述のように携帯端末１は防水型であり、特にバッテリパック５０の収容部の防水性を保つことが必要である。図１に示すように、第２の筐体２０には、電池室２１の入口の開口部２５の四方を取り囲むように防水壁２２が設けられている。また、防水壁２２とその周囲の部材との間には溝２３が設けられている。

カバー３０の内側には電池蓋３１が設けられている。電池蓋３１は、板状体である蓋の主面３１ｂの周縁部から第２の筐体２０側に向かって垂直に延設された環状の側壁３１ａを備えている。電池蓋３１は、側壁３１ａが電池室２１の入口の開口部２５を覆うとともにその全周にわたって第２の筐体２０の溝２３に嵌合されるような大きさで形成されており、図１で目視できない主面３１ｂの背面はカバー３０の内側に固定されている。

以下の説明では、電池室２１の防水を確保するための構造を主題として説明するため、第１の筐体１０、及び第２の筐体２０側のバッテリパック５０以外の内容物についての説明及び図示は省略する。

図２に示すように、第２の筐体２０とカバー３０とはヒンジ部４０で結合されている。ヒンジ部４０は、カバー３０の閉状態（図２）から図１の状態を経てバッテリパック５０を取り出すことが十分可能な程度にカバー３０を開かせることができる。すなわち、ヒンジ部４０に近い方のパッキン３２が、回転半径Ｒでヒンジ部４０を中心として往復の回転動作をする。

電池蓋３１の側壁３１ａには全周にわたって止水部材であるパッキン３２が被せられている。パッキン３２は、本実施形態ではシリコーンゴムから形成されている。パッキン３２は、防水シールのための所定のつぶれ代の範囲で弾性を有する材料であることが好ましく、シリコーンゴム以外のゴムや樹脂から形成することとしてもよい。

パッキン３２の取付部を図３（ａ）に拡大して示す。図３（ａ）に示すように、パッキン３２は側壁３１ａを中心として両側が膨らんでおり、肉厚が厚くなっている。側壁３１ａの第２の筐体２０側の端部付近に幅が広がったシール部３３が形成されている。本実施形態ではシール機能は主にシール部３３の一方で担当する。シール機能を担当しない側の膨らみは、後述するように係止部３４として機能する。パッキン３２の係止部３４側の端部には段付部３５が形成されていることが好ましいが、溝２３側の形状に応じて設けないこととしてもよい。

溝２３付近の詳細を図３（ｂ）に拡大して示す。図３（ｂ）に示すように、溝２３の底面を挟んで、一方には防水性を確保するために側壁３１ａの高さに応じた高さの防水壁２２が形成されており、他方にはそれより低い高さの押さえリブ２４が形成されている。溝２３の底面から立ち上がる両側の壁面は、側壁３１ａ及びパッキン３２の嵌合を考慮して少し広がるような角度をつけることが好ましい。また、押さえリブ２４の底面に近い立ち上がりの付近に、パッキン３２の係止部３４の傾斜に一致した傾斜を有する係止面２４ａが形成されている。なお、図示しないが溝２３の底部に溜まる水を排水するための水抜き機構を適宜設けることとしてもよい。

次に、上述したような構成を備える携帯端末１の動作について説明する。なお、以下の動作の説明において、単に「蓋」と称する場合には図３（ａ）に示す側壁３１ａの端部付近を指す。

図４に示すように、蓋を溝２３に嵌合すると、パッキン３２のシール部３３が防水壁２２に当接して圧縮され弾性変形することでこの当接面がシールされる。その際、シール部３３の圧縮の反力により、蓋が図４の矢印方向に開こうとする。その開こうとする蓋側の係止部３４を押さえリブ２４の係止面２４ａが係止する。これにより、シール部３３側のシール性能が確保されるとともに側壁３１ａの変形が抑制される。

なお、図４に示すように、前述したパッキン３２の段付部３５が溝２３にて補助的に係止されることとしてもよい。また、係止部３４の最大肉厚部は、蓋の着脱が容易にできるように、蓋を嵌合したときに係止面２４ａよりも外側に出るように形成しておくことが好ましい。

ここで、図５〜図８に示す比較例の構造及びその動作を参照して、本実施形態の特徴についてさらに説明する。

図５に示す携帯端末１００は、概略構成としては図２の携帯端末１と略同様であるが、ヒンジ部４０からこのヒンジ部４０に近い方のパッキン３２までの長さ（回転半径Ｒ１）が携帯端末１の回転半径Ｒよりも長くなっている。なお、その他の詳細構成の差異については後述する。

また、図６に示すように、例えば携帯端末１００のカバー３０の主面に垂直な外力Ｆが働く場合を考える。このとき、電池蓋３１が付勢されて凹むような変形をすると、側壁３１ａは外側に歪む。図６に示す歪方向は、本実施形態の例で図４に示した矢印の方向と同様である。

本実施形態の図４の状態を示す２つの比較例を図７、図８にそれぞれ示す。図７に示す構成は、本実施形態の押さえリブ２４に相当する部分に防水壁２２と同等の高さのリブ１２４が形成されている点において、本実施形態と異なっている。

図７に示す２本の二点鎖線は、パッキン３２の最大幅の部分における蓋の着脱軌道の範囲を示す。着脱軌道とリブ１２４との最大重複距離は図７に示すＡであり、この距離Ａがパッキン３２の材料の限界圧縮量を超えない距離であるように各部材が配置されている。

図７のような構成では、パッキン３２と防水壁２２との間、及びパッキン３２とリブ１２４との間にシール面が形成される。回転半径Ｒ１自体は本実施形態の回転半径Ｒより大きくなるものの、蓋の着脱動作によりパッキン３２、特にリブ１２４側が傷付きやすくなる。パッキン３２が傷付くと、経時的な使用に伴いその部分から水が電池室２１の内部に浸入し易くなるため、防水性を確保することが困難となる。

また、回転半径Ｒ１をこれ以上小さくすることができないため、小型化及びデザイン性が要求される携帯型電子機器としての設計の自由度を限定してしまう。

また、図８に示す構成は、パッキン３２が傷付かないよう溝の幅Ｂ１を広くとった例である。この場合には、カバー３０に外力Ｆが加わった際に側壁３１ａが図８の矢印で示す歪方向に変形することで、防水壁２２とシール部３３との間に隙間が生じるおそれがある。これにより、やはり防水性を確保することが困難になる。

以上の比較例に対して、本実施形態のようにパッキン３２の幅が広い部分の一方をシールに利用し他方を歪み抑制のための係止に利用することで、パッキン３２は傷が付きにくくなるとともにシール効果の低下を防止して、経時的な使用によってもシール性能を十分に確保することが可能となる。

また、回転半径Ｒを小さくとることができるため、筐体設計の自由度が高くなるという利点も得られる。

次に、パッキン３２とヒンジ部４０との位置関係について説明する。図９及び図１０に示す例は、パッキン３２のシール部３３を通る線よりヒンジ部４０が下（すなわち電池室２１の底面に近い方）に位置する例を示している。このとき、ヒンジに平行な辺のパッキン３２の着脱方向は、図１０に図示された防水壁２２の角部に向かって凸の円弧状となる。すなわち、パッキン３２が溝２３から抜ける方向に押さえリブ２４を配置することが好ましい。これにより、パッキン３２が傷つきにくくなるため、使用による防水性の低下を抑制することができる。

なお、この場合には、パッキン３２の係止部３４が押さえリブ２４の係止面２４ａに当接しているが、側壁３１ａの歪み方向は防水壁２２に向かう方向となるため、シール部３３が係止部としての機能を兼ねており、押さえリブ２４はパッキン３２を支持する役割を果たす。

図１１及び図１２に示す例は、パッキン３２のシール部３３を通る線よりヒンジ部４０が上（すなわち電池室２１の底面から遠い方）に位置する例を示している。このとき、ヒンジに平行な辺のパッキン３２の着脱方向は、図１０に図示された押さえリブ２４に向かって凸の円弧状となる。すなわち、この場合もパッキン３２が溝２３から抜ける方向に押さえリブ２４を配置することが好ましい。

図２に示したようなシール部３３とヒンジ部４０とがほぼ同じレベルにある場合には、図９と図１１との中間に位置することとなる。この場合には、回転半径Ｒ及び各部材の寸法を考慮して、パッキン３２が溝２３から抜ける方向に押さえリブ２４を設けることが好ましい。

なお、前述の各図では電池室２１の周囲に４辺配置されている側壁３１ａ及びパッキン３２のうちヒンジ部４０の軸方向に平行なもののみが図示されているが、ヒンジ部４０の軸方向に垂直な側壁３１ａ及びパッキン３２の場合には溝２３の延設方向に見て着脱方向が図１０又は図１２の上下方向となる。このような場合には、他の辺に対応する押さえリブ２４と連続して環状となるように押さえリブ２４を配置することが好ましい。又は、ヒンジ部４０に平行な１辺のみ押さえリブ２４を配置することとし、他の辺は両側でシールする構造としてもよい。

また、前述したように押さえリブ２４はそれ自体がシール機能を持つものではないため、必ずしも図１３（ａ）に示すような電池室２１の開口部２５の全周に連続的に設けられる必要はない。例えば、図１３（ｂ）に示すように全周ではあるが断続的に設置されることとしてもよい。この他に、前述したように例えば図１３（ｃ）に示すように４辺のうち１辺にのみ押さえリブ２４を設置してもよい。さらに、図１３（ｄ）に示すように、１辺のみでかつ断続的に押さえリブ２４を設置してもよい。なお、断続的設置の場合、必ずしも図１３（ｂ），（ｄ）のような均等な間隔でなくてもよい。図１３（ａ）〜（ｄ）のような配置をとることができるため、電子機器及び筐体の構造に適した押さえリブ２４の配置を適宜選択することができる。

以上説明したように、本実施形態では、ヒンジにより開閉される電池蓋３１において、パッキン３２の着脱軌道を遮らないように押さえリブ２４を設けることとした。これにより、パッキン３２とヒンジ部４０との距離（回転半径）の制約が緩和され、筐体設計の自由度を高めることができる。また、パッキンの損傷を抑制しながら防水性を確保することができるため、外荷重にも強い防水型筐体が得られる。さらに、本発明によれば、筐体が薄板で構成されることが多い電気機器において好適な防水構造が得られる。

なお、本発明は上述した実施形態、具体例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

本発明は、携帯電話機以外にも、例えば、カメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ノートＰＣ（Personal Computer）、ウェアラブルＰＣ、電卓、電子辞書など、種々の電子装置に適用することができる。

また、防水性を確保したまま電池蓋３１をロックするロック機構を設けてもよい。

また、上述の実施形態では溝２３を設けることで押さえリブ２４がコンパクトに配置され溝２３を排水路にも利用できるため好適であるが、溝２３を設けずに、シール部３３が当接する壁面と押さえリブ２４が同じ平面から立設するように構成してもよい。

また、上述の実施形態では電池室２１の防水について記載しているが、ヒンジ部４０のような回転ヒンジ付きの部分であれば、電池室に限られない。なお、前記筐体と前記電池蓋３１とをヒンジで固定したもの以外に、電池蓋３１を取り外し可能としたものであってもよい。この場合、筐体に設けられた孔に電池蓋３１に設けられたフックを差込んで、回動させながら電池蓋３１を装着することとしてもよい。

１…携帯端末、１０…第１の筐体、２０…第２の筐体、２１…電池室、２２…防水壁、２３…溝、２４…押さえリブ、２４ａ…係止面、２５…開口部、３０…カバー、３１…電池蓋、３１ｂ…主面、３１ａ…側壁、３２…パッキン、３３…シール部、３４…係止部、３５…段付部、４０…ヒンジ部、５０…バッテリパック、１００…携帯端末、１２４…リブ

Claims (6)

1. 開口部を有する箱体と、
   板状体と該板状体の外縁部から前記開口部を取り囲むように延設された環状の側壁とを備え、前記開口部を封止する蓋体と、
   前記箱体と前記蓋体とを固定する固定部と、
   前記側壁に被覆して設けられ、該側壁の内側及び外側のそれぞれに形成された肉厚部を備える弾性体の止水部材と、
   前記箱体に設けられ、前記蓋体を閉じた時に、前記止水部材の一方の前記肉厚部に当接する防水壁と、他方の前記肉厚部の最大厚さの位置よりも前記側壁の縁端部に近い位置に当接する１又は複数の押さえリブと、を備え、
   前記押さえリブは、前記止水部材の当該押さえリブとの当接面の角度と一致する傾斜面を備える、
   ことを特徴とする防水型筐体。
2. 前記固定部は、前記箱体と前記蓋体とを回動可能に連結するヒンジである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の防水型筐体。
3. 前記止水部材のうち前記ヒンジの回動軸方向と平行な一部分において、該一部分が前記箱体から離脱する際に近づく側に前記押さえリブが配置されており、遠ざかる側に前記防水壁が配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の防水型筐体。
4. 前記側壁及び被覆された前記止水部材は、前記開口部の開口方向に向かって矩形をなしており、
   前記押さえリブは、前記矩形の１又は複数の辺に対応して配設されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の防水型筐体。
5. 前記開口部と開口方向が一致し該開口部を取り囲むように前記箱体に設けられた環状の溝をさらに備え、
   前記押さえリブは、前記溝の互いに向かい合う内壁の一方に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の防水型筐体。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の防水型筐体を備えた、
   ことを特徴とする電子機器。

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