JP6774596B2 - 電子機器の防水構造 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の防水構造に係る。

携帯無線機などの電子機器の防水構造として、特許文献１に記載されているような、筐体を構成するケース本体と、シャーシと、の間にパッキングを挟み込む構造が知られている。

特許文献１に記載された防水構造は、パッキングを取り付けるための周リブを縁部付近に有するシャーシと、その周リブに嵌合する嵌合溝が形成された枠状の取付部及びその取付部の外面から外方に傾斜延設された鍔状の延設部を有するパッキングと、を備える。
そして、組み立ての際に、パッキングの嵌合溝をシャーシの周リブに嵌合させると共に、ケース本体とシャーシとを、パッキングの延設部がシャーシの外側縁とケース本体の内面との間に挟み込まれるように組み付けることで防水効果を得るようになっている。

特許第３６１４２８４号公報

特許文献１に記載された防水構造は、ケース本体の内面とシャーシの周リブの外面との間の内外方向に、ある程度のスペースが必要となる。
そのため、電子機器の筐体外形寸法に対し、そのスペースの分だけ周リブの対向内面間距離が短くなり、筐体に収容できる電子部品（例えば基板）のサイズを大きくしにくい、という点で改善の余地があった。

また、組み立ての際には、ケース本体とシャーシとの間に、パッキングの延設部を擦りながら挟み込むため、形状によっては、延設部において過剰に伸びる部分が偏って生じ、長期的に高い防水性を維持しにくくなる虞があった。

そこで、防水性が求められる携帯無線機などの電子機器に適用可能であって、筐体内により大きな電子部品を収容可能であり、高い防水性を長期的に維持できる防水構造が望まれていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、筐体内により大きな電子部品を収容可能であり、高い防水性を長期的に維持できる電子機器の防水構造を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の１）の構成を有する。
１） 電子機器の筐体を構成するケースと、
前記筐体内に配置されるシャーシと、
前記ケースと前記シャーシとの間に介在するパッキングと、
前記シャーシにおいて前記筐体の外形に沿って形成された周壁と、
前記ケースにおいて前記周壁の内側に前記周壁に囲われるように形成された周リブと、
を備え、
前記パッキングは、前記周リブに嵌合する周溝部を有する基部と、前記基部から外方に鍔状に延出した延出部と、を有し、
前記延出部は、前記基部の前記周溝部が形成された面における前記周溝部の開口縁よりも外側にずれた位置から前記周リブに沿って延出する立ち上がり部と、前記立ち上がり部から外方に延びる鍔部と、を有し、
前記基部は、前記周溝部が形成された前記面において前記開口縁と前記立ち上がり部の内面との間に段部を有し、
前記延出部が、前記周壁により前記周リブの根本側に押し込まれて、前記周壁に対して前記鍔部が第１の当接部で当接すると共に前記周リブの外側面に対し前記立ち上がり部が第２の当接部で当接するよう弾性変形している電子機器の防水構造である。

本発明によれば、筐体内により大きな電子部品を収容可能であり、高い防水性を長期的に維持できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の防水構造の実施例である防水構造ＢＫを備えた無線機５１を説明するための前面図である。 図２は、図１におけるＳ２−Ｓ２位置での組み立て図（断面図）である。 図３は、無線機５１が備えるパッキング５を説明するための平面図である。 図４は、図３におけるＳ４−Ｓ４位置での断面図である。 図５は、図１におけるＳ５−Ｓ５位置での断面図である。 図６は、前ケース１の突起１ｂ２を説明するための部分斜視図である。 図７は、図１におけるＳ７−Ｓ７位置での断面図である。

本発明の実施の形態に係る電子機器の防水構造の実施例である防水構造ＢＫを、それを備えた電子機器としての無線機５１により説明する。
まず、無線機５１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、無線機５１の前面図であり、図２は、図１におけるＳ２−Ｓ２位置での組み立て断面図である。

ここで、上下左右の各方向は、図１に矢印で規定する。また、前後方向は図１の紙面直交方向であり、前方が紙面表方、後方が紙面裏方である。
上下前後左右の各方向は、説明のために便宜的に規定するものであり、無線機５１及び各部品の使用姿勢及び取付姿勢などを限定するものではない。

無線機５１は、図１に示されるように、前側に位置する前ケース１と、前ケース１に対する上部後側に位置する上ケース２とを有する。前ケース１及び上ケース２を含み筐体ＫＴが構成されている。
無線機５１は、使用者が筐体ＫＴを把持できる携帯タイプである。

前ケース１は後方と上方の一部（上後方側）が解放した箱状に形成されている。
上ケース２は、断面形状がL字形状に成形され、前ケース１と組み合わされて前ケース１の上方と上後方の解放した部分とを塞ぐようになっている。
前ケース１及び上ケース２は、例えば樹脂の射出成形で形成される。

筐体ＫＴの内部には、シャーシ３と電子部品群４とが収容されている。
電子部品群４は、例えばプリント基板４ａ及び画像表示デバイス４ｂ１とその駆動基板４ｂ２とを含む画像表示ユニット４ｂである。

前ケース１の前面上部には、透明の保護グラス１ａが取り付けられている。
使用者は、保護グラス１ａを通して、画像表示デバイス４ｂ１に表示された画像を視認できる。
前ケース１の後面側の左右及び上下の縁部に近い位置には、後方に向け突出する周リブ１ｂが枠状に形成されている。周リブ１ｂの幅を、図２に示されるように幅ｄｒ１とする。

シャーシ３は、前方が解放された箱状に金属（例えばアルミ二ウム）で形成される。
シャーシ３の縁部には、前方に延びる周壁３ａが枠状に形成されている。
周壁３ａは、前ケース１の周リブ１ｂに対して組み合わせたときに、周リブ１ｂの外側に位置して周リブ１ｂを取り囲むように形成されている。逆に言うならば、周リブ１ｂは、周壁３ａの内側において周壁３ａに囲まれるように形成されている。

無線機５１において、前ケース１の周リブ１ｂとシャーシ３の周壁３ａとの間には、両部材に跨るように、枠状のパッキング５が挟み込まれて介在している。
すなわち、無線機５１を組み立てるときに、シャーシ３の内側に電子部品群４が収められ、前ケース１とシャーシ３とが、両部材間にパッキング５を介在させて組み合わされ、上ケース２はシャーシ３及び前ケース１に対して組み付けられる。
前ケース１とシャーシ３との間に介在するパッキング５によって、前ケース１とシャーシ３とに囲まれた内部空間が、外部に対してシールされて防水状態とされる。

図３は、パッキング５の平面図（前面図に相当）である。
パッキング５は、柔軟性を有する材料（例えばシリコーンゴム）で枠状に形成されている。

パッキング５の基本的な断面形状は、図３のＳ４−Ｓ４位置での断面である図４に示される。
図２〜図４に示されるように、パッキング５は、周溝部５ａ１を有する基部５ａと、基部５ａの外側前部から外方（図４では右方）へ全周に亘り鍔状に延出した延出部５ｂと、を有する。

周溝部５ａ１は、基部５ａの前面５ａ３に開口し後方に向け抉れた断面形状が矩形の溝として、全周に亘り形成されている。
周溝部５ａ１の幅ｄ２は、周リブ１ｂの幅ｄｒ１とほぼ同じとされている。

基部５ａは、その後面５ａ４と周溝部５ａ１とを繋ぐ貫通孔５ａ５を、周方向に離隔して複数有している。図４には、この貫通孔５ａ５における断面が示されている。貫通孔５ａ５は、例えば丸孔とされる。貫通孔５ａ５は、丸孔に限定されず、例えば角孔であってもよい。

延出部５ｂは、基部５ａに対し、基部５ａの前面５ａ３から前方に突出した立ち上がり部５ｂ１と、立ち上がり部５ｂ１から外側のやや後方（図４では右やや下方）に延びる鍔部５ｂ２とを有する。
立ち上がり部５ｂ１は、後述のようにパッキング５を周リブ１ｂに嵌め込み取り付けた状態で、基部５ａから周リブ１ｂに沿って延出する部分である。

立ち上がり部５ｂ１の内面５ｂ１ａ（図４では左面）は、周溝部５ａ１の外側となる内面の溝内面５ａ１ａ（図４では右側の内面）に対し、外方（図４では右方）にずれた位置にある。
換言するならば、立ち上がり部５ｂ１は、周溝部５ａ１の開口縁よりも外側の位置から、周リブ１ｂに沿って延出している。
すなわち、立ち上がり部５ｂ１の内面５ｂ１ａと溝内面５ａ１ａとの間には、段部５ｃが形成されており、内面５ｂ１ａは、溝内面５ａ１ａに対し外方に距離ｄ１だけずれた位置に形成されている。
内面５ｂ１ａは、例えば、溝内面５ａ１ａと平行な上下前後に延在する面として形成されている。

立ち上がり部５ｂ１と鍔部５ｂ２との交わる部位の先端となる頂部Ｐ１は、周方向に延在する鋭角（先端は微小Ｒ付き）の稜線である。
鍔部５ｂ２は、その前面５ｂ２ａと後面５ｂ２ｂとが、外側後方に向け概ね平行に傾斜して延び、一定の厚さの鍔状を呈する。
ただし、先端部は、前面５ｂ２ａが前方に傾斜し厚みが拡大した厚肉部５ｂ２ｃが形成されている。
鍔部５ｂ２の後面５ｂ２ｂは、基部５ａから離れるほど後方側に位置する平坦な傾斜面とされる。

厚肉部５ｂ２ｃを形成することで、パッキング５の成形における金型の割り位置であるパーティングラインＰＬを、図４に示すように、一平面上又は一平面上に近い位置に設定することができる。従って、金型の構造が単純で安価となり、パッキング５の成形性も向上する。
厚肉部５ｂ２ｃを形成しない場合、鍔部５ｂ２の先端位置が、基部５ａの前面５ａ３よりも後方側に位置し、パーティングラインＰＬを一平面上に設定することができなくなるので、厚肉部５ｂ２ｃを設けることは好ましい。

鍔部５ｂ２の先端の、根本に対する後方側への偏倚距離は、図４で距離ｈ１として示される。ここで、鍔部５ｂ２の後面５ｂ２ｂの先端位置を頂部Ｐ２とし、前面５ｂ２ａの先端位置を頂部Ｐ３とする。

無線機５１の組み立てでは、前ケース１とシャーシ３とを前後方向に組み合わせる。すなわち、上ケース２を除き、組み付け方向は前後方向であり、周リブ１ｂは組み付け方向における後方を先端として立設され、周壁３ａは組み付け方向における前方を先端として形成されている。
各部品間の組み付けは、ねじ固定などの周知の組み付け技術が利用される。
各部品の組み合わせ作業では、予め前ケース１の周リブ１ｂに、パッキング５の周溝部５ａ１を嵌め込んでおく。その後、シャーシ３を前ケース１に組み付ける。これにより、パッキング５は、図５に示される挟持状態となる。

すなわち、各部材を組み合わせた状態で、周リブ１ｂに対し、パッキング５の周溝部５ａ１が嵌合しており、延出部５ｂの鍔部５ｂ２が、シャーシ３の周壁３ａによって前方に押され（矢印ＤＲａ）、自然位置に対し前方に弾性変形した状態になっている。

さらに、延出部５ｂの前方への変形により、頂部Ｐ１が、周リブ１ｂの外側面１ｂ１に対し、その前方側の部位である当接部Ｐ４で当接する。また、鍔部５ｂ２の後面５ｂ２ｂが、周壁３ａの先端面３ａ１に当接部Ｐ５において当接した状態になっている。当接部Ｐ４及び当接部Ｐ５は、枠状のパッキング５の全周に亘り当接した状態となっている。

このように、前ケース１とシャーシ３との間は、左右方向において当接部Ｐ４でシールされ、前後方向において当接部Ｐ５でシールされる。
これにより、筐体ＫＴの内部、すなわち、前ケース１とシャーシ３とが組み合わされた組み合わせ体の内部空間は、外部からの水や塵埃の進入が防止される。

パッキング５の当接部Ｐ４での当接は、段部５ｃが形成されていることにより、局所的となる。
すなわち、周壁３ａの押し込みに伴う立ち上がり部５ｂ１の変形は、段部５ｃの入隅部分である根本部５ｃ１を起点に行われる。

そのため、立ち上がり部５ｂ１の変形がスムースになると共に変形形状が周方向で安定する。
従って、鋭角で形成された頂部Ｐ１が、鋭角を維持したまま周リブ１ｂの外側面１ｂ１に狭い範囲で付勢当接する。

これにより、当接部Ｐ４における当接面積が小さくなり、当接部Ｐ４において外側面１ｂ１に加わる応力が高くなってシール性が向上する。
また、立ち上がり部５ｂ１の変形形状が周方向において偏りなく安定化し、高度のシール性能が長期間維持される。

一方、鍔部５ｂ２も、後面５ｂ２ｂが傾斜面とされている。また、周壁３ａの鍔部５ｂ２に対する当接後の押し込み量は、距離ｈ１より大きく設定されている。
そのため、周壁３ａに押し込まれた際の当接部Ｐ５は、いわゆる面当たりではなく、実質的に周方向に延びる線当たり（断面図では点当たり）となり、当接面積は大変小さくなる。
これにより、当接部Ｐ５において周壁３ａに加わる応力が高くなりシール性が向上する。

ところで、図６に示されるように、前ケース１の周リブ１ｂには、パッキング５の複数の貫通孔５ａ５それぞれに対応して、突起１ｂ２が複数形成されている。
この対応関係により、周溝部５ａ１を周リブ１ｂに嵌合させると、突起１ｂ２は自ずと貫通孔５ａ５に進入して嵌合するようになっている。
すなわち、突起１ｂ２と貫通孔５ａ５とからなる凹凸係合部ＫＧを有している（図４〜図６参照）。

この貫通孔５ａ５と突起１ｂ２との係合によって、パッキング５を周リブ１ｂに嵌合させた後、パッキング５が周リブ１ｂに対して周方向にずれる移動を規制する。
従って、貫通孔５ａ５と突起１ｂ２との係合により、パッキング５のシール効果が周方向で偏りなく安定して発揮される。

防水構造ＢＫは、パッキング５を、前ケース１とシャーシ３の周壁３ａとの間で前後方向に挟むようになっている。
これにより、筐体ＫＴの内面と、シャーシ３の周壁３ａの外面と、の間の内外方向のスペースは必要最小限で済む。
そのため、周壁３ａは、筐体ＫＴの外形により近い位置に配置することができ、その対向内面間距離を長く確保できる。
従って、シャーシ３の内部、換言するならば筐体ＫＴの内部に収容できる電子部品群４のサイズをより大きくすることができる。

上述の無線機５１の防水構造ＢＫは、パッキング５を前ケース１とシャーシ３との間に前後方向に挟むものである。
そのため、従来の、パッキングをケース本体の内側面とシャーシの外側面との間に挟み防水構造のように、ケース本体が外側に開く変形が生じない。
そのため、無線機５１の筐体ＫＴの側面に、使用者がスイッチ操作やコネクタ接続をするための開口部を設け、その開口部から内部に水などが進入しないようにする防水構造ＢＫ２を設けた場合に、そのシール性が高度に発揮維持される。

これについて、図７を参照して説明する。
図７は、図１におけるＳ７−Ｓ７位置での断面図である。
図７における上部には、上述のパッキング５による防水構造ＢＫが示されている。

Ｓ７−Ｓ７位置において、前ケース１の右側部には開口部１１ａが形成されている。
開口部１１ａには、ゴムなどで形成されたキャップ１２が着脱自在に嵌め込まれている。
開口部１１ａからは、プリント基板４ａに実装された電子部品としてのジャック１３が臨まれる。
すなわち、使用者は、キャップ１２を取り外し、ジャック１３に外部機器に接続されたコードのプラグを挿抜することができる。

また、孔１４ａを有するサイドパッキング１４が、前ケース１とシャーシ３との間に挟まれて取り付けられている。
また、孔１４ａにはジャック１３が強嵌合されている。
これにより、キャップ１２を外しても、サイドパッキング１４によって前ケース１及びシャーシ３で囲まれた内部空間への外部から水などの進入が防止される。

既述のように、パッキング５による防水構造ＢＫは、前ケース１を外方に開く変形を生じさせない。
そのため、防水構造ＢＫは、筐体ＫＴの側面の開口部１１ａに対応して設けられた防水構造ＢＫ２におけるサイドパッキング１４のシール性能を低下させる虞はない。

以上詳述した実施例は、上述の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形してよい。

組み立てた状態で、頂部Ｐ３は、前ケース１の後面１ｃ（図５参照）に当接させてもさせなくてもよい。ただし、当接させた場合、頂部Ｐ３が後面１ｃを顕著に付勢すると、当接部Ｐ４，Ｐ５での当接状態にばらつきが生じる虞がでるため、当接させた場合は付勢させないことが好ましい。

凹凸係合部ＫＧは、周リブ１ｂ側が凸（突起１ｂ２）でパッキング５側が凹（貫通孔５ａ５）とした例を説明したが、逆であってもよい。
すなわち、凹凸係合部ＫＧは、周リブ１ｂ側に形成された凹部と、その凹部に進入するようパッキング５の基部５ａ側に形成された凸部と、で構成してもよい。

防水構造ＢＫを適用できる電子機器は、携帯無線機に限定されない。防水構造ＢＫは、防水機能を必要とする種々の電子機器、例えば、自転車用ナビゲーション装置、ウエアラブル端末装置、並びに、屋外設置用の音響機器及び監視カメラ装置など、に適用可能である。

１ 前ケース
１ａ 保護グラス、 １ｂ 周リブ、 １ｂ１ 外側面
１ｂ２ 突起、 １ｃ 後面
２ 上ケース
３ シャーシ、 ３ａ 周壁、 ３ａ１ 先端面
４ 電子部品群
４ａ プリント基板、 ４ｂ 画像表示ユニット
４ｂ１ 画像表示デバイス、 ４ｂ２ 駆動基板
５ パッキング
５ａ 基部
５ａ１ 周溝部、 ５ａ１ａ 溝内面、 ５ａ３ 前面
５ａ４ 後面、 ５ａ５ 貫通孔、 ５ｂ 延出部
５ｂ１ 立ち上がり部、 ５ｂ１ａ 内面、 ５ｂ２ 鍔部
５ｂ２ａ 前面、 ５ｂ２ｂ 後面、 ５ｂ２ｃ 厚肉部
５ｃ 段部、 ５ｃ１ 根本部
１１ａ 開口部
１２ キャップ
５１ 無線機
ＢＫ，ＢＫ２ 防水構造
ｄｒ１ 幅、 ｄ１，ｈ１ 距離
ＫＧ 凹凸係合部、 ＫＴ 筐体
ＰＬ パーティングライン
Ｐ１〜Ｐ３ 頂部、 Ｐ４，Ｐ５ 当接部

Claims (3)

1. 電子機器の筐体を構成するケースと、
   前記筐体内に配置されるシャーシと、
   前記ケースと前記シャーシとの間に介在するパッキングと、
   前記シャーシにおいて前記筐体の外形に沿って形成された周壁と、
   前記ケースにおいて前記周壁の内側に前記周壁に囲われるように形成された周リブと、
   を備え、
   前記パッキングは、前記周リブに嵌合する周溝部を有する基部と、前記基部から外方に鍔状に延出した延出部と、を有し、
   前記延出部は、前記基部の前記周溝部が形成された面における前記周溝部の開口縁よりも外側にずれた位置から前記周リブに沿って延出する立ち上がり部と、前記立ち上がり部から外方に延びる鍔部と、を有し、
   前記基部は、前記周溝部が形成された前記面において前記開口縁と前記立ち上がり部の内面との間に段部を有し、
   前記延出部が、前記周壁により前記周リブの根本側に押し込まれて、前記周壁に対して前記鍔部が第１の当接部で当接すると共に前記周リブの外側面に対し前記立ち上がり部が第２の当接部で当接するよう弾性変形している電子機器の防水構造。
2. 前記周リブと前記周溝部とは、前記パッキングの前記周リブに対する周方向の移動を規制する凹凸係合部を有していることを特徴とする請求項１記載の電子機器の防水構造。
3. 前記電子機器は、携帯無線機であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子機器の防水構造。

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