JP5832580B2 - 防水型電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置を収納した防水型電子装置に関するものである。
例えば、従来の車載用の防水型制御ユニットとして、回路基板に固定されるコネクタハウジングとカバーとを別体構造として、回路基板の一辺に設けられたコネクタハウジングの端面を外部に覗かせながら、筐体の第一部分となるベースと、筐体の第二部分となるカバーと、コネクタハウジングが一体成形され筐体の第三部分となる端蓋とによって回路基板を水密収納してなる構造は公知である。この形態の防水型制御ユニットはコネクタハウジングとカバーとを一体成形した形式のものに比べて、コネクタ部分の標準化を行うのに適しているが、カバーとベース間における防水シール構造に加えて、カバーと端蓋間及び端蓋とベース間の防水構造が必要となる。
例えば、従来の防水型電子装置として、回路基板に接続された外部接続端子を有するコネクタ部材と、上記回路基板の裏面及び上記コネクタ部材の外周シール部の下部を、上記外部接続端子を外部に覗かせた状態で覆うように配置されて筐体の第一部分を構成するベースと、上記回路基板の表面及び上記コネクタ部材の外周シール部の残部を覆うように配置されて上記筐体の第二部分を構成するカバーとを備え、上記ベースと上記カバーの外周部相互が、直接対向されて水密シールされる第1シール部と、上記コネクタ部材の外周シール部を介して水密シールされ、上記第1シール部に対して2つの交点部をもつ第2シール部を有し、上記水密シールは何れも対向面にそれぞれ形成された凹溝部と凸部からなる凹凸面がシール材を介して互いにかみ合うように密着されてなる構造が示されている(例えば特許文献1参照)。
また、液晶表示パネルのセル領域の周囲にシール材を塗布し、このシール材で部品間の隙間を密着させる技術が示されている(例えば特許文献2参照)。
特開2012−69611号公報 特許第4854728号公報
例えば、コネクタ部材とハウジングを防水シールする場合、シール材をあらかじめハウジングのコネクタ部材の組み合わせ部に充填する必要があった。しかし、このコネクタ部材の組み付けにより、ハウジングに設けられた凹溝からシール材が掻き出されてしまう。そのため、筐体部品の組み合わせ部におけるシール性の確保が難しかった。また、シール材がはみ出しても十分シール材が充填できているように管理する必要があった。さらに、ハウジングにコネクタ部材を組み付け後に、シール性を視覚的に確認することができないという問題があった。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、部品の組み付けによるシール材の掻き出しがなく、筐体を構成する部品の組み付け後におけるシール材の充填状況を確認可能な防水型電子装置を提供することを目的とする。
この発明に係わる防水型電子装置は、筐体本体部、上記筐体本体部に組み付けられ、上記筐体本体部と協同して電子装置を収納するとともに上記電子装置に電気的に接続される筐体構成部、上記筐体本体部および上記筐体構成部に組み付けられ、上記電子装置を封止する筐体蓋部、上記筐体本体部の上記筐体構成部との突き合わせ面に形成された第一の嵌合部、上記筐体構成部の上記筐体本体部との突き合わせ面に形成され、上記第一の嵌合部に嵌合する第二の嵌合部、上記第一の嵌合部と上記第二の嵌合部の間に形成された筋状の一続きの間隙部に注入された封止樹脂を備え、上記筐体本体部または上記筐体構成部に、上記間隙部に到達する穴部が、筋状の上記間隙部の中央部に繋がるように形成され、上記間隙部の両端部は上記封止樹脂の注入口であり、筋状の上記間隙部の中央部に繋がる上記穴部は上記間隙部の空気を吸引する吸引口であるとともに上記間隙部に上記封止樹脂が充填されたことを確認する確認窓であることを特徴とするものである。
この発明の防水型電子装置によれば、筐体本体部と筐体構成部の突き合わせ面において、第一の嵌合部と第二の嵌合部の間に形成された間隙部に封止樹脂を注入形成するため、間隙部への封止樹脂の十分な充填が可能であり、間隙部の一端を樹脂充填の確認窓とすることが可能である。
本発明の実施の形態1による防水型電子装置の筐体全体の外観を示す斜視図である。 実施の形態1の防水型電子装置の筐体本体部の斜視図である。 図2のA領域の拡大平面図であり、実施の形態1の筐体本体部のコネクタ部材組み付け部の要部平面図である。 図2のB領域の拡大図であり、実施の形態1の筐体本体部のコネクタ部材組み付け部の要部斜視図である。 実施の形態1の防水型電子装置のコネクタ部材の斜視図である。 実施の形態1の防水型電子装置のコネクタ部材の断面図である。 実施の形態1の防水型電子装置の筐体蓋部を示す斜視図である。 実施の形態1の防水型電子装置の筐体本体部にコネクタ部材を組み付けた状態を示す斜視図である。 実施の形態1の防水型電子装置の筐体本体部にコネクタ部材を組み付けた状態を示す断面図である。 コネクタ部材と筐体本体部との組み付け部にシール材を注入する場合の概略斜視図である。 実施の形態1の防水型電子装置の筐体本体部裏面側を示す平面図である。 実施の形態1の防水型電子装置の要部断面図である。 本発明の実施の形態2による防水型電子装置のコネクタ部材と筐体本体部との組み付け部にシール材を注入する場合の概略斜視図である。 本発明の実施の形態3による防水型電子装置の筐体本体部の斜視図である。 実施の形態3の防水型電子装置の筐体本体部の要部断面図である。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の防水型電子装置について図1から図12を用いて説明する。
図1に示すように、制御ユニットである防水型電子装置100は、アルミダイキャスト製の筐体本体部1と、筐体本体部1内部の平面部1a上面側に実装された電子装置(図示せず)と、筐体本体部1の平面部1aから立ち上がる側面部1bの開口部を密閉し、側面部1bと協同して筒形側面部を構成し電子装置を取り囲むとともに外部接続端子を有するコネクタ部材2(筐体構成部に相当する。)と、筐体本体部1の側面部1bとコネクタ部材2とで構成される筒形側面部の開口側の同一面(上面)に組み付けられ、電子装置を実装した筐体内部の空間を密閉する筐体蓋部3によって主に構成されている。つまり、防水型電子装置100の筐体は、筐体本体部1、コネクタ部材(筐体構成部)2、筐体蓋部3によって構成される。筐体本体部1の平面部(底面部)1aと側面部1bは一体構造である。
図2に防水型電子装置100の筐体本体部1の斜視図を示すように、筐体本体部1のコネクタ部材2が組み付けられる開口部には、その突き合わせ面に凹形状の第一の嵌合部となる溝部4a、4bが設けられている。筐体本体部1の側面部1bの端部にはテーパー面に凹形状の溝部4aが、平面部1aの突き合わせ面には凹形状の溝部4bが形成されている。それら第一の嵌合部である溝部4a、4bは、コネクタ部材2の凸形状の第二の嵌合部に組み付けられる部分であるため、コネクタ部材2側の第二の嵌合部である凸形状部と同じ外形形状の突き合わせ面を持つように形成されている。
また、平面部1aの凹形状の溝部4bの中央部分には、平面部1aの裏面側まで到達する穴部4cが形成されている。この穴部4cは、溝部4a、4bに樹脂が注入される場合に、充填空間の空気を吸引する吸引口となるとともに、樹脂充填を確認する確認窓となる。
なお、筐体本体部1の側面部1b上端には、筐体蓋部3を嵌合させるための凸形状部4dが形成されている。
図3は、図2の領域Aの拡大平面図であり、実施の形態1の筐体本体部1のコネクタ部材2組み付け部の要部平面図を示す図である。図3に示すように、筐体本体部1の開口部にはコネクタ部材2を組み付けるために凹形状の溝部4a、4bを有しており、側面部1bの傾斜した突き合わせ面部5aの中央部分には溝部4aが、平面部1aには溝部4bが形成されている。側面部1bとコネクタ部材2によって、略円筒形の筒形側面部が構成される場合、平面部1aに形成される溝部4bは円弧形状となるように形成される。
図4に、図2のB領域の拡大図であり、実施の形態1の筐体本体部1のコネクタ部材2組み付け部の要部斜視図を示すように、コネクタ部材2を組み付ける筐体本体部1の側面部1bの突き合わせ面部5aは、テーパー形状に形成されており、筐体本体部1の開口部が、筐体蓋部3を組み付ける側面部1b上端側から下端側(電子装置の実装面となる平面部1a上面)に向かって開口幅が小さくなるような傾斜となっている。
図5に防水型電子装置100のコネクタ部材2の斜視図を、図6にコネクタ部材2の断面図を示すように、コネクタ部材2は、筐体本体部1の側面部1bに組み付けられる突き合わせ面部(図5の左右方向)がテーパー形状に形成され、筐体本体部1側の溝部4aに嵌合する凸形状部6aを有している。また、コネクタ部材2の上側には筐体蓋部3に組み付けられる凸形状部6bが、コネクタ部材2の下側には筐体本体部1の平面部1aに組み付けられる凸形状部6cがそれぞれ形成されている。これら凸形状部6a、6b、6cが形成された面部が、筐体本体部1または筐体蓋部3に組み付けられる突き合わせ面である。
なお、コネクタ部材2は、凸形状部6a、6cの外周部に十分柔軟性のあるシリコンゴムのような部品(図示せず)が取り付けられており、この部品によって筐体本体部1の開口部にコネクタ部材2が組み付けられた場合に、接触面(突き合わせ面)間の隙間を完全に封止する。
次に、図7に、筐体蓋部3を筐体内部側から見た斜視図を示すように、筐体蓋部3は、筐体本体部1の側面部1bとコネクタ部材2とを組み合わせた筒形側面部の上端側の突き合わせ面にシール材をためるとともに、筒形側面部上端の凸形状の嵌合部である凸形状部4d、6bを嵌合させるための凹形状の溝部7aを有している。
図8は、防水型電子装置100の筐体本体部1の開口部にコネクタ部材2を組み付けた状態を示す斜視図である。筐体本体部1の平面部1aに実装された電子装置は、平面部1aから立ち上がる筒型側面部(側面部1bおよびコネクタ部材2によってなる。)によって取り囲まれた状態となる。
そして、筐体本体部1にコネクタ部材2を組み付けた状態では、突き合わせ面に後述する間隙部が形成される。その間隙部には封止樹脂が加圧注入されるが、封止樹脂を注入する注入口8a、8bが間隙部の端部によって構成される。
図9に、筐体本体部1にコネクタ部材2を組み付けた状態の断面図を示すように、筐体本体部1の平面部1aに形成された凹形状の溝部4bに、コネクタ部材2の凸形状部6cを嵌合させた状態で、図示しないネジにより例えば2カ所の位置決め固定を行う。この時、溝部4aと凸形状部6cが嵌合する突き合わせ面においては、凸形状部6cが溝部4b内壁に接触することはなく、封止樹脂が注入される間隙部9a、9b、9cが形成される。ここで、凹形状の溝部4b内の間隙部9aは、凸形状部6cよりも内周側の空隙、間隙部9bは凸形状部6cよりも外周側の空隙、間隙部9cは凸形状部6cよりも下方部側の空隙をそれぞれ示している。このように、突き合わせ面と封止樹脂との接着面積を稼ぐことで接着性を向上させることができる。
また、溝部4bの中央部には、後述する吸引口となる穴部4cが、平面部1aの裏面側から溝部4bに到達するように開口されている。なお、側面部1bに形成された溝部4aにおいても、同様の間隙部が形成され、平面部1a側の間隙部9a、9b、9cと一続きとなっている。
さらに、コネクタ部材2の凸部外周を覆う十分柔軟性のあるシリコンゴムのような部品(図示せず)により筐体本体部1とコネクタ部材2間の隙間部は密閉された状態となる。
次に、図10に、コネクタ部材2と筐体本体部1との組み付け部に封止樹脂(シール材)を注入する場合の概略斜視図を示す。また、図11に、筐体本体部1の平面部1a裏面側の平面図を示す。図10に示すように、筐体構成部品の突き合わせ面に形成された間隙部の端部である注入口8a、8bには、それぞれ治具10aが配置される。治具10aは、封止樹脂の注入器の先端にウレタン素材のように柔軟性があり、かつ強度のあるものを用い、この治具10aを注入口8a、8bの周囲の接触面に押し当て密着させることにより、樹脂注入時の圧力逃げによる封止樹脂の外部への漏れを防止する。
封止樹脂は、注入口8a、8b(一続きの間隙部の両端部)より、2カ所から同時に加圧注入され、この樹脂注入と同時に、筐体本体部1に設けられた穴部4c(筋状の間隙部の中央部に繋がる穴部)を吸引口として、吸引設備により間隙部9a、9b、9cの空気を吸引する。穴部4cから空気を吸引することによって、筐体本体部1の溝部4a、4b、コネクタ部材2の凸形状部6a、6cの周囲の空隙が負圧状態となり、粘性のある液体の封止樹脂が充填されることにより第1シール部が形成される。
ここで、穴部4cに封止樹脂が到達することにより、間隙部9a、9b、9cへの封止樹脂充填を確認することができる。つまり、穴部4cは樹脂充填を確認する確認窓としての役割を果たす。
図12に、防水型電子装置100の要部断面図を示すように、電子装置を実装した筐体本体部1とコネクタ部材2との円筒形側面部の上端部となる開口面部には、筐体蓋部3が被せられ、電子装置が封止された状態を得ることができる。ここで、筐体本体部1の凸形状部4dと、コネクタ部材2の凸形状部6bが組み合わされて環状の凸形状部が形成されている。この環状の凸形状部は、筐体蓋部3の裏面側に設けられた環状の溝部7aに嵌合するが、筐体蓋部3を組み付けた状態で、溝部7aと凸形状部6bの間に形成される間隙部9d、9e、9fは図示しない封止樹脂が充填された状態となる。なお、間隙部9dは、凸形状部6bよりも内周側の空隙、間隙部9eは、凸形状部6bよりも外周側の空隙、間隙部9fは、凸形状部6bよりも上方側の空隙を示している。
筐体蓋部3の組み付け時においては、まず、筐体本体部1およびコネクタ部材2の上端部側に形成された凸形状部4d、6bを含む突き合わせ面部(凹凸面)に封止樹脂を塗布しておき、同様に、筐体蓋部3の溝部7aを含む突き合わせ面部(凹凸面)にも封止樹脂を塗布しておく。その後、対向する突き合わせ面部同士を重ね合わせて組み付けることによって、凸部と凹部が互いにかみ合うように係合し、間隙部9d、9e、9f内に封止樹脂が充填され第2シール部が形成される。
このように、第1シール部、第2シール部によって、防水型電子装置100の各部品間の接合面が水密シールされ防水機能を有するユニットを得ることができる。
以上、示したように、本発明の実施の形態1の防水型電子装置100は、筐体本体部1、この筐体本体部1に組み付けられ、筐体本体部1と協同して電子装置を収納するとともに電子装置に電気的に接続されるコネクタ部材2(筐体構成部)、筐体本体部1およびコネクタ部材2に組み付けられ、電子装置を封止する筐体蓋部3、筐体本体部1のコネクタ部材2との突き合わせ面に形成された溝部4a、4b(第一の嵌合部)、コネクタ部材2の筐体本体部1との突き合わせ面に形成され、第一の嵌合部に嵌合する凸形状部6a、6c(第二の嵌合部)、第一の嵌合部と第二の嵌合部の間に形成された間隙部に注入された封止樹脂を備えた構造である。そして、筐体本体部1(またはコネクタ部材2)に、間隙部に到達する穴部4cが吸引口として形成されている。
また防水型電子装置100の製造方法においては、筐体本体部1にコネクタ部材2が組み付けられ、筐体本体部1とコネクタ部材2が協同して電子装置を収納するステップ、筐体本体部1のコネクタ部材2との突き合わせ面に形成された溝部4a、4b(第一の嵌合部)と、コネクタ部材2の筐体本体部1との突き合わせ面に形成され、第一の嵌合部に嵌合する凸形状部6a、6c(第二の嵌合部)の間の間隙部に、封止樹脂を加圧注入するとともに、間隙部の空気を吸引するステップ、電子装置を封止する筐体蓋部3を筐体本体部1およびコネクタ部材2に組み付けるステップを含んでいる。
この実施の形態1の防水型電子装置100およびその製造方法によれば、筐体本体部1とコネクタ部材2の嵌合部では、筐体本体部1とコネクタ部材2を突き合わせた後に、突き合わせ面の間隙部に樹脂を充填する。よって、従来のように、一方の嵌合部の溝に封止樹脂を充填後、他方の嵌合部の突起を嵌合させる構造ではないため、封止樹脂の掻き出しがなく、十分な量の封止樹脂を充填することができる。また、穴部4cに到達した封止樹脂を外部から目視確認することで、封止樹脂の充填状況を把握することができるため、シール性及び工作性を向上させることができる。
なお、穴部4cは、筐体本体部1側に形成された例を示したが、筐体部品間の突き合わせ面に形成された間隙部の空気を吸引する吸引口や、樹脂充填を確認する確認窓として用いることが可能であれば、コネクタ部材2側に形成しても良いことは言うまでもない。
また、上述の例では、筐体本体部1に設ける第一の嵌合部を凹形状の溝部とし、コネクタ部材2に設ける第二の嵌合部を凸形状部としていたが、逆に、筐体本体部1に設ける第一の嵌合部を凸形状部とし、コネクタ部材2に設ける第二の嵌合部を凹形状の溝部とするなどの変形も可能である。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2の防水型電子装置について図13を用いて説明する。図13は、防水型電子装置100のコネクタ部材2と筐体本体部1との組み付け部に封止樹脂(シール材)を注入する場合の概略斜視図である。上述の実施の形態1では、筐体本体部1とコネクタ部材2の突き合わせ面の間隙部の両端部を封止樹脂の注入口8a、8bとし、これら二カ所の注入口8a、8bから同時に、穴部4c側に向かって封止樹脂を注入する例を示したが、ここでは、穴部4cを形成せず、一方の注入口8bを、間隙部内の空気を吸引する吸引口として用いる場合について説明する。
この実施の形態2では、図13に示すように、筐体本体部1とコネクタ部材2の突き合わせ面に形成された一続きの間隙部の一端は、封止樹脂の注入口であり、治具11aを介して矢印方向に封止樹脂が加圧注入される。そして、間隙部の他端は、間隙部の空気を吸引する吸引口であり、治具11bを介して矢印方向に間隙部内の空気が吸引され、封止樹脂の間隙部への注入を補助する。そして、治具11bを外した状態で間隙部の他端を確認窓として用い、この確認窓に封止樹脂が見えた場合、間隙部に封止樹脂が充填されたことを確認するものである。
このように、筐体本体部1とコネクタ部材2の突き合わせ面に形成された一続きの間隙部の一端は封止樹脂の注入口とし、他端は間隙部内を負圧とする吸引口および樹脂充填の確認窓として用いることで、筐体本体部1に吸引口および確認窓となる穴部4cを追加する加工費の削減になるとともに、封止樹脂の注入設備を減らすことができ、設備費の削減ができる。また、上述の実施の形態1と同様に、筐体本体部1とコネクタ部材2との嵌合部である第1シール部については封止樹脂の掻き出しがなく、吸引口となる間隙部の他端に到達した封止樹脂を外部から目視確認することで、封止樹脂の充填状況を把握することができるため、シール性及び工作性を向上させることができる。なお、筐体蓋部3と他の筐体部品との嵌合部である第2シール部については上述と同様の封止手法であり、実施の形態2の防水型電子装置100は実施の形態1と同様のシール性を得ることができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3の防水型電子装置について図14、図15を用いて説明する。図14は防水型電子装置100の筐体本体部1の斜視図であり、図15は、筐体本体部1の平面部1aの突き合わせ面を中心とした要部断面図である。この筐体本体部1の凹形状の溝部4a、4bの両脇、つまり、溝部4aの径方向外側、内側に第一の嵌合部である溝部4a、4bよりも浅い溝部13a、13bを設けている。溝部13a、13bは、筐体本体部1の平面部1a上面から、溝部4bよりも浅く掘り下げられた溝である。そして、この溝部13a、13bには、コネクタ部材2を突き合わせる前に、あらかじめ封止樹脂を硬化させた硬化樹脂材14a、14bを配設している。筐体本体部1の凹形状の溝部13a、13bに塗布した封止樹脂を硬化させて硬化樹脂材14a、14bとした状態で、コネクタ部材2を筐体本体部1の開口部に組み付けることにより、筐体本体部1とコネクタ部材2の部品間の隙間を完全に封止することが可能となる。
上述したように、溝部13a、13bに、硬化樹脂材14a、14bを配設することにより、コネクタ部材2の凸形状部6a、6b、6cの外周部にOリングまたはシール材(液体パッキン、ガスケット)等の柔軟性のあるシリコンゴムのような部品を配設することが不要となり、部品の直材費(材料費および生産に必要となる費用)を削減することができる。
また、この実施の形態3の防水型電子装置100の製造過程において、筐体本体部1とコネクタ部材2の突き合わせ面に形成される間隙部への封止樹脂の注入は、上述の実施の形態1において示したように、筐体本体部1の平面部1aに開口した穴部4cである吸引口を用い、間隙部の両端の注入口8a、8bから封止樹脂を加圧注入するとともに穴部4cから間隙部内の空気を吸引する方法を用いることができる。また、実施の形態2において示したように、穴部4cを用いることなく、筐体本体部1とコネクタ部材2の突き合わせ面に形成される一続きの間隙部の一端を封止樹脂の注入口とし、他端を間隙部内の空気の吸引口として用いる方法を、本実施の形態3のものに適用させることも可能であることは言うまでもない。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 筐体本体部、1a 平面部、1b 側面部、2 コネクタ部材、3 筐体蓋部、4a、4b、7a、13a、13b 溝部、4c 穴部、4d、6a、6b、6c 凸形状部、5a 突き合わせ面部、8a、8b 注入口、9a、9b、9c、9d、9e、9f 間隙部、10a、11a、11b 治具、14a、14b 硬化樹脂材、100 防水型電子装置。

Claims (5)

  1. 筐体本体部、上記筐体本体部に組み付けられ、上記筐体本体部と協同して電子装置を収納するとともに上記電子装置に電気的に接続される筐体構成部、上記筐体本体部および上記筐体構成部に組み付けられ、上記電子装置を封止する筐体蓋部、上記筐体本体部の上記筐体構成部との突き合わせ面に形成された第一の嵌合部、上記筐体構成部の上記筐体本体部との突き合わせ面に形成され、上記第一の嵌合部に嵌合する第二の嵌合部、上記第一の嵌合部と上記第二の嵌合部の間に形成された筋状の一続きの間隙部に注入された封止樹脂を備え
    上記筐体本体部または上記筐体構成部に、上記間隙部に到達する穴部が、筋状の上記間隙部の中央部に繋がるように形成され、
    上記間隙部の両端部は上記封止樹脂の注入口であり、筋状の上記間隙部の中央部に繋がる上記穴部は上記間隙部の空気を吸引する吸引口であるとともに上記間隙部に上記封止樹脂が充填されたことを確認する確認窓であることを特徴とする防水型電子装置。
  2. 上記第一の嵌合部は凹形状であり、上記第二の嵌合部は凸形状であることを特徴とする請求項記載の防水型電子装置。
  3. 上記第一の嵌合部は、凹形状の溝部の両脇に配設された硬化樹脂材を備えたことを特徴とする請求項記載の防水型電子装置。
  4. 上記筐体本体部は、上記電子装置を実装する平面部と、上記平面部から立ち上がる側面部を含み、上記側面部と上記筐体構成部によって上記電子装置を取り囲む筒形側面部が構成されることを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の防水型電子装置。
  5. 上記筐体本体部と上記筐体構成部と上記筐体蓋部を、それぞれ同等の線膨張係数の材料により構成したことを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の防水型電子装置。
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