JP6291931B2 - 電子機器のシール構造およびこの電子機器のシール構造を用いた電磁継電器 - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器のシール構造、および、この電子機器のシール構造を用いた電磁継電器に関する。
従来、電磁継電器のシール構造としては、特開2000−260283号公報(特許文献1)に記載されたものがある。このシール構造では、ケースの開口側にシール材を充填し、硬化させることで、ケース内部の密閉性を確保している。そして、可動端子が突出している開口からのシール材の流入を防ぐために、ケース44内部に突起を設けたり、可動接点端子に切り起こしを設けたりしている。
特開2000−260283号公報
しかしながら、前記従来のシール構造では、ケース、あるいは、可動接点端子などの構成部品に高い部品精度が要求されるため、ケース内部の密閉性にバラツキが生じ易く、製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、前述の課題に鑑み、電子機器の製造を容易にし、かつ、製造コストを低減できる電子機器のシール構造を提供することを目的とする。
本発明の電子機器のシール構造は、前記課題を解決すべく、
ベースと、前記ベースの上面を覆うと共に一面が開口したケースと、本体部と、前記本体部の一端に設けられた一対の端子部とを有し、前記ベースに取り付けられた端子と、を備え、前記ベースと前記ケースとの間の第1の隙間をシール材で封止している電子機器のシール構造であって、前記ベースの端面に対向するように設けられた前記一対の端子部の基部の各々に、隙間形成部が、対向するようにそれぞれ設けられており、前記一対の端子部の各々の前記隙間形成部と、前記本体部と、前記ケースとで、第2の隙間が形成されている
本発明の電子機器のシール構造によれば、シール材でケース内部の空間を密閉できるように、ベースの端面に対向するように設けられた一対の端子間に第2の隙間が設けられているので、構成部品に高い部品精度を必要としない。このため、電子機器の製造を容易にし、かつ、製造コストを低減できる。
本発明の一実施形態としては、前記一対の端子部が、板状部材を折り重ねた積層体である構成としてもよい。
この実施形態によれば、設計の自由度が高い電子機器が得られる。
本発明の一実施形態としては、前記端子の前記本体部から前記ケースの内面までの寸法が、0.16mm以上、0.25mm以下であり、前記隙間形成部間の前記第2の隙間が、2.0mm以下であり、前記隙間形成部の対向部分の長手方向寸法が、2.1mm以下であり、かつ、前記シール材が、25±5℃の範囲で粘度39000〜48000mPa・sである構成としてもよい。
この実施形態によれば、端子の本体部からケースの内面までの寸法が、0.16mm以上、0.25mm以下とし、端子の隙間形成部の対向部分の長手方向寸法が、2.1mm以下とし、そして、25±5℃の範囲で粘度が39000〜48000mPa・sであるシール材を用いた場合に、隙間形成部間の第2の隙間を2.0mm以下とすることで、この隙間からケース内部へ流入するシール材の流れ込み距離を抑制できる。このため、シール材のケース内部への流入を防ぐために、可動接点端子に突き出しまたは切り起こし等の構成を設けたり、あるいは、電子機器の高さ寸法を大きくしたりして、シール材のケース内部への流れ込みを防ぐ必要が無くなる。その結果、電子機器の製造コストを下げることができる。
また、25±5℃の範囲で粘度が39000mPa・sよりも小さいシール材を用いると、シール材がケース30内部深くに流入してしまう。また、25±5℃の範囲で粘度が48000mPa・sよりも大きいシール材を用いると、ベースとケースとの間の隙間を十分に塞ぐことができず、ケース内部の密閉性を担保できない。このため、前記温度および粘度のシール材を用いることで、ケース内部の密閉性を保ちつつ、ケース内部に流入するシール材をコントロールし易くなる。
本発明の一実施形態としては、前記隙間形成部間の前記第2の隙間が、0.5mm以下である構成としてもよい。
この実施形態によれば、第2の隙間からケース内部へ流入するシール材の流れ込み距離を確実に抑制できるので、電子機器の製造コストを下げることができる。
本発明の一実施形態としては、前記ベースと前記ケースとの間の前記第1の隙間が、0.01mm以上、0.10mm以下である構成としてもよい。
この実施形態によれば、ベースとケースとの間の第1の隙間が0.01mm未満の場合、毛細管現象が発生し、シール材がケース内部へ流入するおそれがある。また、ベースとケースとの間の第1の隙間が0.10mmを超える場合、ケース内部へのシール材の流入をコントロールすることが困難になる。このため、前記寸法の隙間とすることで、ケース内部に流入するシール材をコントロールし易くなる。
本発明の一実施形態としては、前記一対の端の対向する縁部に、テーパー部を設けた構成としてもよい。
この実施形態によれば、ケース内部に流入するシール材をコントロールし易くなる。
本発明の一実施形態としては、前記テーパー部の角度が20°以上である構成としてもよい。
この実施形態によれば、ケース内部に流入するシール材をコントロールし易くなる。
本発明の電磁継電器は、前記電子機器のシール構造を用いたことを特徴としている。
本発明によれば、製造が容易で、かつ、製造コストが低い電磁継電器が得られる。
本発明の一実施形態の電子機器である電磁継電器を示す斜視図である。 図1の電磁継電器のケースを外した状態を示す斜視図である。 図1の電磁継電器の可動接点端子部分を示す拡大横断面図である。 1の電磁継電器の底面をエポキシ樹脂で封止する前の状態を示す縦断面図である。 図1の電磁継電器の底面をエポキシ樹脂で封止している途中の状態を示す縦断面図であり、エポキシ樹脂の注入方向が図の上側になるように示している。 図1の電磁継電器の底面をエポキシ樹脂で封止した後の状態を示す縦断面図であり、エポキシ樹脂の注入方向が図の上側になるように示している。 実施例1を説明するための図である。 実施例2を説明するための図である。 実施例3を説明するための図である。 図9に続く実施例3を説明するための他の図である。 図10に続く実施例3を説明するための別の図である。
以下、本発明に係る電磁継電器を添付図に従って説明する。
本実施形態の電磁継電器は、図1,図2に示すように、ベース10と、このベース10上に設けられた電磁石ユニット20と、ベース10および電磁石ユニット20を覆うケース30とを備えている。そして、前記電磁石ユニット20には、可動接点端子40,常開固定接点端子50および常閉固定接点部60が組み付けられている。また、前記電磁継電器は、図5,図6に示すように、シール材100によってケース30の内部空間が密閉されている。なお、シール材100は、説明の便宜上、図5,図6においてのみ図示している。
ベース10は、図2に示すように、幅方向の両端に、可動端子部41,41および固定端子部51を下方に突出させるための切欠11(図2では、一方の切欠11のみを示す)を有している。また、ベース10には、図示していないが、コイル端子21を圧入するための端子孔、並びに、常開固定接点端子50および常閉固定接点部60を固定するための圧入孔などが設けられている。
電磁石ユニット20は、図2に示すように、ベース10に一体成形されたスプール22と、このスプール22の胴部に巻回されたコイル23と、前記スプール22に組み付けられた断面L字形のヨーク24とを有している。スプール22の上部には、鍔部22aが設けられている。ヨーク24は、コイル23に沿って延在している垂直部24aと、図示しない水平部とから構成されている。この水平部には、スプール22の胴部内に挿入された鉄心(図示せず)の下端がカシメ固定されている。
ケース30は、図4に示すように、一面が開口している箱形状であり、ベース10に嵌合可能な外形を有している。
可動接点端子40は、図2に示すように、略L字形状の導電性板バネで形成され、本体部40aと、この本体部40aの一端に一対の可動端子部41,41とを有する一方、他端に可動接触片42を有している。この可動接触片42には、その自由端部に可動接点43が設けられ、下面に可動鉄片45が設けられている。そして、前記可動接点端子40は、前記ヨーク24の垂直部24aにカシメ固定されている。
可動端子部41,41は、板バネを180°折り曲げ、プレスで圧着すること(いわゆるヘミング曲げ)により形成され、本体部40aの一端で、所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。可動端子部41,41の基部には、板バネが本体部40a上に折り曲げられ圧着された隙間形成部41a,41aが設けられている。この隙間形成部41a,41aによって、本体部40a上に隙間46が設けられている。また、隙間形成部41a,41aの対向する上端縁部には、テーパー部44,44がそれぞれ設けられている。
常開固定接点端子50は、図2に示すように、上端に常開固定接点53が設けられた水平部52を有し、下端に固定端子部51を有している。また、常開固定接点端子50の下端部分には、図示しない圧入用端子部が設けられている。この圧入用端子部をベース10の圧入孔に圧入することにより、常開固定接点端子50をベース10に固定している。
常閉固定接点部60は、図2に示すように、上端に常閉固定接点63が設けられた水平部62を有している。また、常閉固定接点部60の下端部には、図示しない圧入用端子部が設けられている。この圧入用端子部をベース10の圧入孔に圧入することにより、常閉固定接点部60をベース10に固定している。
次に、前記電磁継電器の組み立て手順について説明する。
まず、ベース10にコイル端子21,21を圧入したスプール22の胴部にコイル23を巻回する。そして、このコイル23の引き出し線をコイル端子21,21に絡げて半田付けする。
次いで、スプール22の胴部内に鉄心を挿入し、この鉄心をベース10に組み付けたヨーク24の水平部にカシメ固定して一体化する。
続いて、可動接点端子40をヨーク24の垂直部24aにカシメ固定すると共に、ベース10に常開固定接点端子50および常閉固定接点部60を固定する。このとき、可動鉄片45が、ヨーク24の上端部に回動可能に支持されると共に、可動接点43が、常開固定接点53および常閉固定接点63に交互に接離可能に対向する。
最後に、ベース10にケース30を嵌合し、その後、ベース10の底面とケース30の開口縁部とで形成される凹所70(図4参照)に、硬化性樹脂をシール材100として注入する。そして、シール材100を硬化させて、組立作業が完了する。
ここで、前記シール材100は、常温(25±5℃)の範囲で、JIS K-6833 6.3項に準拠して測定された粘度が、39000〜48000mPa・sである硬化性樹脂が好ましい。
これは、常温で粘度が39000mPa・s未満の硬化性樹脂を用いると、硬化性樹脂が凹所70に留まらず、ケース30内部深くに流入してしまうからである。また、常温で粘度が48000mPa・sを超える硬化性樹脂を用いると、ベース10とケース30との間の隙間を十分に塞ぐことができず、ケース30内部の密閉性を担保できないからである。
なお、硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂が挙げられる。
また、シール材100として前述の硬化性樹脂を用いる場合、ベース10にケース30を嵌合したときに、ベース10の側面とケース30の内面との間に、可動接点端子40の一部分を除いて、0.01mm以上、0.10mm以下の寸法H0(図3に示す)の隙間を有するのが好ましく、0.05mmの寸法H0の隙間を有するのがより好ましい。
これは、ベース10の側面とケース30の内面との間の隙間の寸法H0が0.01mmより小さい場合、毛細管現象が発生し、硬化性樹脂がケース30の内部へ流入するおそれがあるからである。また、ベース10の側面とケース30の内面との間の隙間の寸法H0が0.10mmより大きい場合、ケース30内部への硬化性樹脂の流入をコントロールすることが困難になるからである。
なお、前記隙間の寸法H0は、電磁石ユニット20、可動接点端子40,常開固定接点端子50および常閉固定接点部60を取り付けた状態のベース10の外面とケース30の内面との隙間の寸法であるため、ベース10の外面とケース30の内面との間の隙間の寸法公差を0.01mm以上、0.10mm以下の範囲内に設定すればよい。
続いて、可動接点端子40部分のシール構造について、図4〜図6を用いて説明する。
図4に示すように、組み立てた電磁継電器を逆さにして、凹所70にシール材100を注入し、図5に示すように、凹所70にシール材100を充填する。充填されたシール材100は、硬化するまでの間、時間の経過と共に、ベース10とケース30との間の隙間からケース30の内部に向かって流下する。
可動接点端子40には、可動端子部41,41の間に隙間46が設けられている。この隙間46は、可動接点端子40の本体部40aからケース30の内面との間の寸法H1(図3に示す)が、前記寸法H0よりも板バネの厚さ分だけ大きい。このため、図6に示すように、可動端子部41,41の隙間46部分からケース30内部に向かって流入するシール材100の流れ込み距離Lは、ベース10とケース30との間の隙間からケース30内部に向かって流入するシール材100の流れ込み距離よりも大きくなる。
シール材100として前述の硬化性樹脂を用い、厚さ0.15mmの板バネで、隙間形成部41aの対向部分の長手方向寸法L(図6に示す)が2.1mmになるように、可動接点端子40を形成した場合(すなわち、H1が0.16mm以上、0.25mm以下の範囲)、隙間46は、その寸法W(図4に示す)が2.0mm以下であるが好ましく、寸法Wが0.5mm以下であるのがより好ましい。隙間46の寸法Wを2.0mm以下、好ましくは0.5mm以下とすることで、隙間46からケース30内部へ流入するシール材100の流れ込み距離を抑制できる。このため、シール材100のケース30内部への流入を防ぐため、可動接点端子40に突き出しまたは切り起こし等の構成を設けたり、あるいは、電磁継電器の高さ寸法を大きくしたりして、シール材100のケース30内部への流れ込みを防ぐ必要が無くなり、その結果、前記電磁継電器の製造コストを下げることができる。
一方、隙間46の寸法Wが2.0mmよりも大きい場合、ケース30内部への硬化性樹脂の流入をコントロールすることが困難になる。
また、可動接点端子40の隙間形成部41aの上端縁部にテーパー部44,44を設けることで、ケース30内部へのシール材100の流れ込みを確実に抑制できる。
なお、テーパー部44,44の角度(テーパー角)は、20°以上であるのが好ましい。テーパー角を20°以上にすることで、ケース30内部へのシール材100の流れ込みを確実に抑制できる。
前記電磁継電器では、可動端子部41,41に隙間形成部41aを設けているが、これに限らない。可能であれば、例えば固定端子部あるいはコイル端子に設けるようにしてもよい。
なお、隙間46が形成されないように隙間形成部を形成することで、ケース30内部へのシール材100の流れ込み量を抑制することができる。しかし、このような可動接点端子を製造する場合、ヘミング曲げしたときに本体部上の隙間形成部間の隙間を塞ぐことができるように板バネを加工する必要があるため、板バネの送りピッチが大きく、材料取りの効率が悪くなる。
これに対して、前記電磁継電器では、隙間形成部41a,41a間に前記隙間46を設けているので、ケース30内部へのシール材100の流れ込み量を抑制しつつ、可動端子部41,41を形成するための板バネの幅寸法を小さくできる。このため、板バネの送りピッチを抑制できると共に、材料取りの効率を向上できるので、前記電磁継電器の生産性を高めることができる。
[実施例1−1]
図7(A)に示すように、前記可動接点端子40を構成する板バネ110,110を厚さゲージによりW1=2.0mmの隙間が形成されるように対向配置し、この隙間に硬化性樹脂を注入して、硬化性樹脂の隙間への流れ込み距離rLを測定した。
(測定条件)
・周囲温度25±5℃で測定を行った。
・硬化性樹脂として、周囲温度25±5℃の範囲で粘度が39000〜48000mPa・sであるエポキシ樹脂を用いた。
・板バネ110として、薄板ステンレス鋼板を用いた。
・硬化性樹脂注入後、1時間以上放置して、流れ込み距離rL1を測定した。
(結果)
測定の結果、硬化性樹脂の流れ込み距離rL1は2.1mmであった。
[比較例1]
板バネ110,110間の隙間をW0=0.5mmとした点を除いて、実施例1−1と同様の条件で、硬化性樹脂の流れ込み距離rL0を測定した。
(結果)
測定の結果、硬化性樹脂の流れ込み距離rL0は1.7mmであった。
(考察)
実施例1−1および比較例1の結果から、板バネ110,110間の隙間をW1=2.0mmからW0=0.5mmに狭めると、硬化性樹脂の流れ込み距離rLの値が小さくなることが分かった。
[実施例1−2]
板バネ110,110間の隙間をW2=4.0mmとした点を除いて、実施例1−1と同様の条件で、硬化性樹脂の流れ込み距離rL2を測定した。
(結果)
測定の結果、硬化性樹脂の流れ込み距離rL2は6.5mmであった。
(考察)
実施例1−2および比較例1の結果から、板バネ110,110間の隙間をW0=0.5mmからW2=4.0mmに広げると、硬化性樹脂の流れ込み距離rLの値が著しく大きくなることが分かった。
[実施例2−1]
図8(A)に示すように、板バネ110を厚さゲージによりW=2.0mmの隙間が形成されるように対向配置し、この隙間に硬化性樹脂を注入して、硬化性樹脂の隙間への流れ込み距離rLを測定した。この実施例の板バネ110には、下端縁部に、X=0.88mm、Y=0.3mmの寸法で形成されたテーパー部(テーパー角約20°)を設けた。
(測定条件)
・周囲温度25±5℃で測定を行った。
・硬化性樹脂として、周囲温度25±5℃の範囲で粘度が39000〜48000mPa・sであるエポキシ樹脂を用いた。
・板バネ110として、薄板ステンレス鋼板を用いた。
・硬化性樹脂注入後、1時間以上放置して、流れ込み距離rL1を測定した。
(結果)
測定の結果、硬化性樹脂の流れ込み距離rL1は1.8mmであった。
[比較例2]
テーパー部を設けない点を除いて、実施例2−1と同様の条件で、硬化性樹脂の流れ込み距離rL0を測定した。
(結果)
測定の結果、硬化性樹脂の流れ込み距離rL0は1.9mmであった。
(考察)
実施例2−1および比較例2の結果から、テーパー部を設けることで、硬化性樹脂の流れ込み距離rLの値が小さくなることが分かった。
[実施例2−2]
テーパー部をX=0.35mm、Y=0.3mmの寸法(テーパー角約60°)で形成した点を除いて、実施例2−1と同様の条件で、硬化性樹脂の流れ込み距離rL2を測定した。
(結果)
測定の結果、硬化性樹脂の流れ込み距離rL2は1.7mmであった。
(考察)
実施例2−2および比較例2の結果から、テーパー部の角度を大きくすることで、硬化性樹脂の流れ込み距離rLの値が小さくなることが分かった。
図1に示す電磁継電器の凹所に硬化性樹脂を充填した後、硬化するまでの硬化性樹脂の流れを観察した。
(測定条件)
・図1に示す構成の電磁継電器を用いた。この電磁継電器では、テーパー部を設けていない可動接点端子に厚さ0.15mmの板バネを用いて、可動端子部の厚さ0.30mmとした。また、可動接点端子の本体部上の隙間形成部間に、W=2.0mmの隙間(ベースと本体部との間の隙間の寸法H1=0.20mm)を設けた。この隙間形成部間の隙間への硬化性樹脂の流れ込みを観察するために、透明のケースを用いた(図9(A)参照)。
・板バネとして、薄板ステンレス鋼板を用いた。
・ベースの外面とケースの内面との間の隙間の寸法公差を、0.01mm以上、0.10mm以下の範囲に設定した。
・周囲温度23℃で測定を行った。
・硬化性樹脂として、周囲温度25±5℃の範囲で粘度が39000〜48000mPa・sであるエポキシ樹脂を用いた。
(測定方法)
・電磁継電器の凹所に硬化性樹脂を充填した後放置し、硬化性樹脂充填後30分経過するまで、可動端子部間の隙間に流れ込む硬化性樹脂を1分毎に写真撮影した。
・次に、50°の恒温槽に電磁継電器を投入し、恒温槽投入後250分経過するまで、隙間形成部間の隙間に流れ込む硬化性樹脂を5分毎に写真撮影した。写真は、恒温槽から5分毎に電磁継電器を取り出して撮影した。
(結果)
観察の結果、常温では、約15分で硬化性樹脂の流れ込みが止まり、変化がなくなった(図10(A)参照)。また、恒温槽に投入後、約60分で硬化性樹脂の流れ込みが止まり、変化がなくなった(図11参照)。これにより、時間が経過しても、本体部上の隙間形成部間の隙間よりもケース内部に硬化性樹脂が流れ込まないことを確認できた。
[比較例3]
隙間形成部間の隙間を塞いだ形状の可動接点端子を用いた点を除いて、実施例3と同様の条件で、電磁継電器の凹所に硬化性樹脂を充填した後、硬化するまでの硬化性樹脂の流れを観察した(図9(B)参照)。
(結果)
観察の結果、常温では、約15分で硬化性樹脂の流れ込みが止まり、変化がなくなった(図10(B)参照)。また、恒温槽に投入後、約60分で硬化性樹脂の流れ込みが止まり、変化がなくなった(図11参照)。これにより、時間が経過しても、可動端子部間からケース内部に硬化性樹脂が流れ込まないことを確認できた。
(考察)
実施例3および比較例3の結果から、可動端子部間を完全に塞がなくても、硬化性樹脂のケース内部への流入を抑制できることを確認できた。
以上の実施例1,実施例3から、硬化性樹脂として周囲温度25±5℃の範囲で粘度が39000〜48000mPa・sであるエポキシ樹脂を用い、可動接点端子を、厚さ0.15mmの板バネで隙間形成部41aを高さ寸法Lが2.1mmになるように形成した場合(ベースと可動接点端子の本体部との間の隙間の寸法H1が0.16mm以上、0.26mm以下の範囲)、可動接点端子の隙間形成部間の隙間の寸法をW=2.0mmとすることで、この隙間からケース内部へ流入する硬化性樹脂の流れ込み距離rLを2.1mm以下に抑制できることが分かった。また、実施例2から、可動接点部の対向する縁部にテーパー部を設け、このテーパー部のテーパー角を大きくすることで、隙間形成部間の隙間からケース内部へ流入する硬化性樹脂の流れ込み距離rLを抑制できることが分かった。
本発明に係るシール構造は、前述の電磁継電器に限らず、スイッチあるいはセンサなどの任意の電子機器に適用できる。
10 ベース
11 切欠
20 電磁石ユニット
21 コイル端子
22 スプール
22a 鍔部
23 コイル
24 ヨーク
24a 垂直部
30 ケース
40 可動接点端子
40a 本体部
41 可動端子部
41a 隙間形成部
42 可動接触片
43 可動接点
44 テーパー部
45 可動鉄片
46 隙間
50 常開固定接点端子
51 固定端子
52 水平部
53 常開固定接点
60 常閉固定接点部
62 水平部
63 常閉固定接点
70 凹所
100 シール材
110 板バネ

Claims (8)

  1. ベースと、
    前記ベースの上面を覆うと共に一面が開口したケースと、
    本体部と、前記本体部の一端に設けられた一対の端子部とを有し、前記ベースに取り付けられた端子と、を備え、
    前記ベースと前記ケースとの間の第1の隙間をシール材で封止している電子機器のシール構造において、
    前記ベースの端面に対向するように設けられた前記一対の端子部の基部の各々に、隙間形成部が、対向するようにそれぞれ設けられており、
    前記一対の端子部の各々の前記隙間形成部と、前記本体部と、前記ケースとで、第2の隙間が形成されている、電子機器のシール構造。
  2. 前記一対の端が、板状部材を折り重ねた積層体である、請求項に記載の電子機器のシール構造。
  3. 前記端子の前記本体部から前記ケースの内面までの寸法が、0.16mm以上、0.25mm以下であり、前記隙間形成部間の前記第2の隙間が、2.0mm以下であり、前記隙間形成部の対向部分の長手方向寸法が、2.1mm以下であり、かつ、前記シール材が、25±5℃の範囲で粘度39000〜48000mPa・sである、請求項または2の電子機器のシール構造。
  4. 前記隙間形成部間の前記第2の隙間が、0.5mm以下である、請求項3の電子機器のシール構造。
  5. 前記ベースと前記ケースとの間の前記第1の隙間が、0.01mm以上、0.10mm以下である、請求項1からのいずれか1項の電子機器のシール構造。
  6. 前記一対の端の対向する縁部に、テーパー部を設けた、請求項1からのいずれか1項の電子機器のシール構造。
  7. 前記テーパー部の角度が20°以上である、請求項6の電子機器のシール構造。
  8. 請求項1からのいずれか1項の電子機器のシール構造を用いた電磁継電器。
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