JP6211983B2 - 密閉度検出手段を備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、筐体内部にプリント板や電子部品を内蔵した密閉構造の電子機器に関する。

電子機器においては、その使用環境に応じて、該電子機器の筐体の密閉度を確保する構造が要求される場合がある。例えば、屋外に設置して使用される電子機器においては、雨水が該電子機器の筐体部に侵入することを防止するために、該筐体を密閉構造で構成している。また、工作機械が使用される環境の下で使用される電子機器においては、工作機械が加工時に切削液を使用することから、この切削液が霧状になって電子機器の筐体のわずかな隙間から侵入し電子部品等に降りかかる。これにより電子部品等に害を及ぼし、電子機器の信頼性を大きく損なうことが知られている。そのため、このような環境の下で使用される電子機器の筐体は切削液の侵入を許さない構造が要求されている。
その対応策として、電子機器の筐体の密閉度を高くするため、筐体の繋ぎ目などの密閉度を下げる要因のある場所にはパッキンなどのシール材を使用して密閉度を高くすることが一般的に行われている。
図１は、この一般的な密閉筐体で構成される電子機器の例であり、直方体の筐体の中に電子部品を実装したプリント板を内蔵する電子機器の簡単な概要図(筐体の一部を切り欠き内部を見えるように記載している)である。筐体３は一面を除して開口し、他の各面は隙間無く接合された箱状になっており、プリント板２を筐体３内のコネクタ６に装着した後、開口した面を蓋４で閉じる構造になっている。電子機器１に内蔵したプリント板２の修理、交換のため、筐体３と蓋４とをねじ締めによって取り付けられるのが一般的である。単に筐体３と蓋４を貼り合わせただけでは取り付け面に微少の隙間が生じ、電子機器１の筐体は密閉度が確保されない。密閉度を高くするため、筐体３と蓋４の取り付け面にパッキン５などのシール材を使用して密閉度を高くしている。また、コネクタ６もパッキン５などのシール材を用いて隙間なく筐体に取り付けられており、これによって筐体３は密閉構造としている。

また、特許文献１には、パッキンなどのシール材を用いて密閉構造にしても該電子機器を長期使用する間にパッキン部の防水機能が劣化して防水機能が低下するという問題があることから、この問題を回避するため、屋外などの環境で使用される汎用インバータなどの電子機器において、電子機器の筐体を構成するケースとカバーの嵌合部に排水溝を設けて、ケースとカバーの間から侵入した水が該排水溝を伝わってケース外に排出するように構成した、パッキンレス方式の電子機器筐体が提案されている。

特開２０１１−１８７５４２号公報

パッキンなどのシール材を用いて密閉構造を構成した場合、製造当初は密閉度が確保されていた電子機器であっても、前述したように使用年数が経つにつれて、シール材として用いられているパッキン５が化学的に劣化し、又、筐体３の蓋４が開閉動作をする場合は度重なる開閉により、蓋４やパッキン５が変形し構造的に劣化が生じる。この結果は徐々に起こるため電子機器１の使用者はその劣化に気づかないまま電子機器１を使用してしまう。この劣化は隙間の発生につながり、電子機器１の筐体３の密閉度が低下し、電子機器１が工作機械が使用される環境の下で使用されると、霧状の切削液の侵入を許してしまう。筐体３の内部に侵入した切削液は、化学的にプリント板２や該プリント板２に搭載されている電子部品を腐食させる。また、電子部品冷却用のファンモータが固着して動作不能になるなどの影響が出ることが予想される。

従来、電子機器において電子部品等を密閉筐体内に収納し、筐体内への水分の浸入を防止するという発想しかなく、これが一般的であった。特許文献１に示されるように、パッキンなどの劣化による密閉度の低下を防止するために、パッキンを使用せずに構造的に筐体内への水分の浸入を防止するという水分侵入防止策を施すことが考慮されるだけであった。シーリング等の密閉部分の劣化等による密閉度の低下を検出することで、筐体内の電子機器に害が及ぼされる前に保守管理を行うことでできるようにするという考え、発想を示すものはない。
従来は、密閉度が低下し、筐体内部のプリント板や電子部品に被害が出て、初めて筐体の密閉度が低下したことに気づくか、目視等によって密閉度が低下したことに気づくものであった。

又、特許文献１に記載されたパッキンレス方式の排水溝を用いた防水機能を備える筐体で構成する電子機器では、筐体内部への雨水等の水の侵入を防止できても、霧状になった切削液の侵入を防止することは難しく、霧状の切削液が筐体内部の電子部品に降りかかり、電子部品に害を与え、電子機器の信頼性を損なう結果となる。また、パッキン等のシーリング材を使用しないことから、これらシーリング材の劣化等を考慮する必要はないが、長年使用し続けると筐体を構成するケースとカバーの嵌合が劣化して、その密閉度が低下することも想定される。

そこで、本発明の目的は、筐体に電子部品を内蔵した密閉構造の電子機器において、該筐体の密閉度の低下を検出することができる密閉構造の電子機器を提供することにある。

筐体に電子部品を内蔵した密閉構造の電子機器において、本願の請求項１に係る発明は、前記筐体内部に配置され、該筐体内部に差し込む光を受光しその光量を測定する１以上の内部光量測定手段と、前記内部光量測定手段で測定された光量と閾値とを比較判定する判定手段と、該判定結果により異常と判断されたとき報知される報知手段と、前記電子機器の前記筐体内部で発光する光の成分をカットするフィルタ手段と、を備え、前記内部光量測定手段は、前記フィルタ手段を介して受光するようにしたことを特徴とするもので、筐体内に侵入してきた光の量によって筐体の密閉度の低下を検出できるようにしたものである。
請求項２に係る発明は、筐体に電子部品を内蔵した密閉構造の電子機器において、前記筐体の外面に配置され、照射される光を受光しその光量を測定する外部光量測定手段と、前記筐体内部に配置され、該筐体内部に差し込む光を受光しその光量を測定する１以上の内部光量測定手段と、前記外部光量測定手段と前記内部光量測定手段で測定された光量の差と予め設定された閾値とを比較判定する判定手段と、該判定結果により異常と判断されたとき報知する報知手段と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項３に係る発明は、さらに、前記電子機器の筐体内部で発光する光の成分をカットするフィルタ手段を設け、前記内部光量測定手段は、前記フィルタ手段を介して受光するようにした。
請求項４に係る発明は、前記電子機器の筐体の内壁面を、光を反射させる反射面で構成した。これによって、前記内部光量測定手段で筐体内の光量を効果的に捉えるようにした。
請求項５に係る発明は、さらに集光手段を備え、該集光手段を介して前記内部光量測定手段は受光するようにした。これによっても、前記内部光量測定手段で筐体内の光を効果的に捉えるようにした。

筐体が密閉構造となった電子機器において、初期の密閉度の低下を目視等の観察によって検出することは困難であったが、この密閉度の低下を、本発明は光を利用して検出できるようにした。しかも、光は、切削液等の霧状となった液体が筐体内に侵入する状態になる前から筐体内に侵入しているので、切削液等の霧状となった液体が筐体内に侵入可能となる前、もしくは進入可能となった初期段階で、この密閉度の低下を検知し、報知することができるから、電子機器の筐体内部のプリント板や電子部品等に発生する害を最小限に抑えることができる。そして、使用限界に近い劣化したシール材の交換や変形した板金の交換等、密閉度を低下させる要因となるものの保守交換を、電子部品に害が発生する前に行うことが可能となり、保守管理を容易とするものである。

筐体が密閉構造で構成された電子機器の一般的な例の概要図である。 本発明の第１の実施形態の電子機器の概要図である。 本発明の第２の実施形態の電子機器の概要図である。 本発明の第３の実施形態の電子機器の概要図である。 本発明の第４の実施形態の電子機器の概要図である。 内部光量測定手段に設けた集光手段の説明図である。

本発明は、電子機器の密閉筐体の密閉度の低下を検出し報知できるようにしたものである。密閉度の低下を密閉筐体内に侵入してきた光の量によって密閉度の低下を検出するもので、侵入する光の光量を測定することによって、霧状となった切削液等の侵入の状態を未然に検知できるようにしたものである。

〈実施形態１〉
図２は、本発明の第１の実施形態の概要図である。
本第１の実施形態は、従来の密閉構造の電子機器の筐体内部に設けた光量測定手段１０と、測定した光量と閾値を比較する判定手段１１と、報知手段１２を電子機器に付加した点に特徴を有するものである。

本第１の実施形態の電子機器は、図１に示した電子機器と同様に、筐体３の一面を除して開口し、他の各面は隙間無く接合された箱状になっており、プリント板２を筐体３内のコネクタ６に装着した後、開口した面にパッキン５等のシール材を介してネジ締め等によって蓋４を取り付けて閉じ密閉構造の電子機器１とする点においては、従来と同様である。この第１の実施形態では、筐体３の内部に、この例では、プリント板２上にフォトダイオードなどの受光素子から構成される光量測定手段１０(以下、内部光量測定手段という)を配設し、該内部光量測定手段１０の出力と予め設定された閾値とを比較し、内部光量測定手段１０の出力が閾値以上になったとき、筐体の密閉度が劣化したとする信号を出力する判定手段１１と、該判定手段１１からの出力で、ランプや液晶表示やブザー等で構成された報知手段１２を設けている点に特徴を有するものである。

プリント板２をコネクタ６に挿入して筐体３内に配置した後、蓋４を取り付けて密閉構造とした電子機器１を、工場などの照明機器などの光源のある場所で、電子機器１の筐体３に光が照射されるように配置する。筐体３に隙間がなく密閉が完全であれば、筐体３内は闇であり、筐体３内の光量は全くない。そのため、内部光量測定手段１０の出力はなく、予め設定されている閾値を越えないから、判定手段１１からは出力信号は出力されず、報知手段１２も作動しない。

一方、この電子機器１を長期間使用し続けるとパッキン５等のシール材の化学的劣化や、蓋４の開閉を繰り返すことにより蓋４やパッキン５の物理的変形等が生じ、隙間や孔が発生して密閉度が低下すると、筐体３内に外部からの光が侵入し、内部光量測定手段１０がこの筐体３内の光量を測定し出力する。筐体３の密閉度が低下し、筐体３の内部の光量が大きくなり、内部光量測定手段１０の出力が、判定手段１１に予め設定されている閾値を超えると、判定手段１１は出力を出し報知手段１２よりアラームを発生させて筐体３の密閉度の低下を知らせる。

密閉構造の筐体３に隙間や孔等が発生し密閉度が低下すればするほど、筐体３内の光量は増加し内部光量測定手段１０の出力も増加する。密閉度が低下して発生した隙間や孔を霧状となった切削液等の液体は通過できなくても光は通過し、又、霧状となった切削液等の液体が通過するときは、光は必ず通過する。筐体の密閉度の低下に応じて生じた隙間や孔の大きさが霧状の切削液等が通過できるようになる前から、光は筐体３内に侵入し、筐体３内の光量は、筐体３の密閉度の低下の拡大と共に増大する。そのため、筐体３の内部の光量を測定すれば、筐体３の密閉度を測定でき、内部光量測定手段１０で測定した光量の大きさによって、霧状の切削液等の侵入を防止する限界領域の密閉度に達していることを検出することができる。

〈実施形態２〉
図３は、本発明の第２の実施形態の概念図である。
この第２の実施形態は、電子機器１の筐体３の外壁等の外周部にも光量測定手段１３(以下、外部光量測定手段という)を第１の実施形態に追加して設け、判定手段１４として、内部光量測定手段１０および外部光量測定手段１３で測定された光量の差と設定閾値を比較し、密閉度低下を判定するものとした。他は第１の実施形態と同様である。

この電子機器１を照明等の光源がある場所で、筐体３に光が照射される場所に設置する。外部光量測定手段１３は、照射される光源からの光を受けるが、内部光量測定手段１０は密閉筐体３の隙間や孔等から侵入する光を受光するだけであり、外部光量測定手段１３が受ける光量は大きく、内部光量測定手段１０が受ける光量は小さく、その差は大きい。 一方、電子機器１を長期間使用し続けて、該電子機器１の筐体３の密閉度が低下し、筐体内に侵入する光の量が増大すると、内部光量測定手段１０で測定される光量も増大し、外部光量測定手段１３で測定される光量との差が小さくなってくる。そして、この差が
判定手段１４に予め設定されている閾値以下になったとき、判定手段１４は、筐体３の密閉度が低下したと判定し出力を報知手段１２に出し、報知手段１２からアラームを発生させる。

この第２の実施形態では、外部光量測定手段１３への光が何らかの原因で遮られて、受光する光量が低下し、内部光量測定手段１０と外部光量測定手段１３で測定される各光量との差が減少することになり、閾値以下となって報知手段１２より誤ったアラームを発生させる場合がある。また、この電子機器１に照射される光源がなくなったときも、内部光量測定手段１０と外部光量測定手段１３で測定される各光量との差は、閾値以下となって報知手段１２より誤ったアラームを発生させる。この対策としては、報知手段１２のランプ等によりアラームを発生したとき、電子機器１の筐体３に光が照射されているか、光が照射されていても、外部光量測定手段１３への光が遮断されていないか目視して、報知手段１２からのアラームが、正常なアラームか誤ったアラームか、を確認するようにすればよい。

又、この誤ったアラーム情報が発生するのは、外部光量測定手段１３への光が遮断されたときであるから、該外部光量測定手段１３で測定される光量が所定レベル以下になったときには、判定手段１４から出力される信号をブロックするようにする。例えば、外部光量測定手段１３で測定される光量が所定レベル以上であって、判定手段１４から密閉度が低下の判定信号が出力されたとき(アンド条件)だけ、報知手段１２に、密閉度低下の信号を出力するようにしてもよい。

〈実施形態３〉
図４は本発明の第３の実施形態を示す図である。図４(イ)は、この実施形態の電子機器の要部概要図であり、図４(ロ)は、内部光量測定手段１０とフィルタ１６の関係を説明する説明図である。なお、蓋４は図示を省略している。
この第３の実施形態は、図３に示す第２の実施形態の構成とほぼ同じであるが、この第３の実施形態は、電子機器１の筐体内部に、ＬＥＤ等の発光部１５を有すること、内部光量測定手段１０は、この発光部１５からは発光される光を、遮断、カットするフィルタ１６を内部光量測定手段１０の受光部に配置し、発光部１５からの光をカットして受光するようにしたものである。

図４で示す例では、プリント板２上に発光部１５として、赤色の光を発光するＬＥＤと、緑色の光を発光するＬＥＤを備えるものを示し、これら赤色、緑色の光を遮断、カットするフィルタ１６を図４(ロ)に示すように、内部光量測定手段１０の受光部に配置しているものである。
電子機器１の筐体３の内部には、筐体３の内部の発光部１５(赤色、緑色のＬＥＤ)から出力される光と、筐体３に生じた隙間や孔等を通って筐体外部から侵入する光が存在するが、内部光量測定手段１０がフィルタ１６を介して受光する光は、赤色、緑色の光はカットされ、外部から侵入した白色光のみがフィルタ１６を通過し受光されることになる。すなわち、外部から侵入する光のみ、測定し、その光量を検出することになる。
この第３の実施形態では、電子機器１の筐体３の内部に発光部があっても、筐体内に進入する光の光量を計測することができ、筐体の密閉度の低下を検出することができるものである。
なお、内部光量測定手段１０は、外部から侵入した白色光の赤色、緑色の光成分をもフィルタ１６でカットして受光することになるから、外部光量測定手段１３に対してもその受光部に内部光量測定手段１０の受光部に配置したフィルタと同じフィルタを配設し外部光量測定手段１３も、赤色、緑色の光成分をフィルタ１６でカットして受光するようにしてもよい。

又、第３の実施形態では、第２の実施形態の外部光量測定手段１３を備えるものにおいて、筐体３内に発光部１５を有するものに適用した例を記載したが、図２に示す第１の実施形態においても筐体内に発行部を備えるものであれば、この第３の実施形態のように、筐体内部の発光部から出力される色の光をカットするフィルタを内部光量測定手段１０の受光部に配置して、筐体内部の発光部から発生する光をカットして、筐体外部から侵入する光の光量を内部光量測定手段１０で測定するようにすればよいものである。

〈実施形態４〉
図５は、本発明の第４の実施形態の概要図である。なお、密閉筐体を構成するための蓋４は図示していない。
この第４の実施形態は、筐体３の内面に反射材を貼付するか、光を反射する塗装を施すことによって反射面３０を形成し、内部光量測定手段１０で筐体３内部に侵入する外部からの光の光量を効率よく測定できるようにしたものである。図５に示す例では、図２に示した第１の実施形態における筐体３の内面を反射面３０で構成した例を示していが、図３、図４に示した第２、第３の実施形態においても、同様に筐体３の内面を反射面３０として、内部光量測定手段１０での筐体３内部に侵入する外部からの光の光量を効率よく測定できるようにしてもよいものである。又、筐体３の内面の全てを反射面３０としてもよく、内部光量測定手段１０に向かって光が反射するような１または複数の面(この実施形態では筐体が直方体で構成されていることから、筐体３の６つの面のいずれか)を、反射面３０としてもよいものである。

さらに、内部光量測定手段１０で筐体３内部に侵入する外部からの光の光量測定を効率よいものにするために、集光手段を設けてもよい。図６に示すように、内部光量測定手段１０の上部の受光面に透過率の高いガラスまたはプラスチック等で形成されるレンズ形の集光手段３１を設けて、大気と集光手段３１の光の屈折率の違いから、内部光量測定手段１０に直接入射しないような光でも屈折して内部光量測定手段１０で受光するようにすることができ、フォトダイオードなどの感度が低い受光部でも、効率よく光量を測定できる。

内部光量測定手段１０に、集光手段３１を設ける点は、上述したフィルタを備える内部光量測定手段１０に対しても適用できるものであり、かつ、図５で示した第４の実施形態のように筐体の内面を反射面３０で構成することによって、この反射面３０と集光手段３１によって、内部光量測定手段１０で筐体内の外部から侵入した侵入してきた光の光量をより効果的に測定できるようにできる。

なお、上述した各実施形態では判定手段１１、１４を筐体３の外部に配設したが、内部光量測定手段１０と共に、筐体３の内部に配設してもよいものである。又、報知手段１２も筐体３の内部に配設してもよいが、この場合は、報知手段としてブザー等を用いる必要がある。さらに、報知手段１２は、ランプや液晶表示等の視覚情報や、ブザーなどの音情報、振動などでもよい。又、報知手段１２は、この電子機器１とは別に設置された電子機器に設け、有線もしくは無線の通信手段により、判定手段１１で判定した結果を信号によって報知手段１２を設けた電子機器に伝送することで間接的に使用者に報知するようにしてもよい。

又、上述した本発明の各実施形態においては、筐体内部に配置される内部光量測定手段１０を１つ設けた例を示しているが、この内部光量測定手段１０は筐体内に複数配設するようにしてもよいものである。

上述したように、本発明は、電子機器の密閉筐体の密閉度が低下すると、筐体内部に配置されたプリント板や電子部品にとって有害な切削液や水などの液体が霧状になった筐体内に侵入し、プリント板や電子部品に害を与えるような状態になることを防止するため、筐体の密閉度の低下が、霧状になった切削液等が筐体内に侵入するまで進む前から、筐体内に侵入する光の光量によって、霧状の切削液当が侵入しプリント板や電子部品に害を与えるような状態に達する密閉度の低下を検出するようにしたものである。そのため、この電子機器の筐体には、光が照射される状態の場所に配置されねばならない。通常は工場等内の照明機器等で照射される場所にこの電子機器を配置すればよいが、電子機器が照射されない場所や、照射されても、暗い場所に配置せざるを得ないような場合には、この電子機器の筐体を照射する光源を専用に設けるようにする。

１ 電子機器
２ プリント板
３ 筐体
４ 蓋
５ パッキン
６ コネクタ
１０ 内部光量測定手段
１１、１４ 判定手段
１２ 報知手段
１３ 外部光量測定手段
１５ 発光部
１６ フィルタ
３０ 反射面
３１ 集光手段

Claims (5)

1. 筐体に電子部品を内蔵した密閉構造の電子機器において、
   前記筐体内部に配置され、該筐体内部に差し込む光を受光しその光量を測定する１以上の内部光量測定手段と、
   前記内部光量測定手段で測定された光量と閾値とを比較判定する判定手段と、
   該判定結果により異常と判断されたとき報知される報知手段と、
   前記電子機器の前記筐体内部で発光する光の成分をカットするフィルタ手段と、
   を備え、
   前記内部光量測定手段は、前記フィルタ手段を介して受光するようにしたことを特徴とする電子機器。
2. 筐体に電子部品を内蔵した密閉構造の電子機器において、
   前記筐体の外面に配置され、照射される光を受光しその光量を測定する外部光量測定手段と、
   前記筐体内部に配置され、該筐体内部に差し込む光を受光しその光量を測定する１以上の内部光量測定手段と、
   前記外部光量測定手段と前記内部光量測定手段で測定された光量の差と予め設定された閾値とを比較判定する判定手段と、
   該判定結果により異常と判断されたとき報知する報知手段と、
   を備えたことを特徴とする電子機器。
3. 前記電子機器の筐体内部で発光する光の成分をカットするフィルタ手段を設け、前記内部光量測定手段は、前記フィルタ手段を介して受光するようにした請求項２に記載の電子機器。
4. 前記電子機器の筐体の内壁面を、光を反射させる反射面で構成した請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の電子機器。
5. 集光手段を備え、前記内部光量測定手段は、該集光手段を介して受光するようにした請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の電子機器。