JP7334701B2

JP7334701B2 - 基板収容構造

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Publication number: JP7334701B2
Application number: JP2020162747A
Authority: JP
Inventors: 慶一佐々木
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2040-09-28
Also published as: US20220102834A1; JP2022055257A; CN114284775A; US11652271B2

Description

本開示は、基板収容構造に関する。

例えば、プラントなどで使用されるフィールド機器などの電子機器に無線通信機能を付加するために取り付けられる無線通信モジュールなどに設けられる基板収容構造が知られている（例えば非特許文献１参照）。

山本周二、稲垣哲朗、戸田秀之、北野欽一、望月聡、「無線の普及を促進するフィールド無線用通信モジュール（英題：Field Wireless Communication Module to Promote Field Wireless）」、横河電機株式会社、横河技報Vol.57No.1、２０１４年、p.3-6

しかし、従来の基板収容構造は、主に筐体内に流し込んで硬化させるポッティング材によって基板を保持しているため、より簡易な組み立てが可能な基板収容構造が求められていた。

本開示の目的は、簡易な組み立てを可能にすることができる基板収容構造を提供することにある。

幾つかの実施形態に係る基板収容構造は、基板と、前記基板の位置を厚さ方向の両側から規制する厚さ方向規制部と、前記基板の位置を幅方向の両側から規制する幅方向規制部と、前記基板の位置を長さ方向の両側から規制する長さ方向規制部と、を備えるとともに前記基板を収容する筐体と、を有し、前記筐体が、第１部分と、前記第１部分に連結される第２部分と、を有し、前記第１部分が、前記厚さ方向規制部と、前記長さ方向規制部の一部と、を有し、前記第２部分が、前記幅方向規制部と、前記長さ方向規制部の他の一部と、を有する。このような構成によれば、筐体の第１部分と筐体の第２部分とを互いに連結させることで、基板の位置を厚さ方向の両側、幅方向の両側及び長さ方向の両側から規制し、それにより基板をしっかりと保持した状態で筐体内に収容することができる。したがって、簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記厚さ方向規制部は、前記基板に前記厚さ方向の一方側から当接可能な第１当接面と、前記基板に前記厚さ方向の他方側から当接可能な第２当接面と、を有し、前記幅方向規制部は、前記基板に前記幅方向の一方側から当接可能な第１当接面と、前記基板に前記幅方向の他方側から当接可能な第２当接面と、を有し、前記長さ方向規制部の前記一部は、前記基板に前記長さ方向の一方側から当接可能な第１当接面を有し、前記長さ方向規制部の前記他の一部は、前記基板に前記長さ方向の他方側から当接可能な第２当接面と、を有する。このような構成によれば、筐体の構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記第１部分は、前記長さ方向に延びる筒状壁を有し、前記厚さ方向規制部は、前記筒状壁の端面から前記長さ方向に延びるスリットで構成される。このような構成によれば、筐体の構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記筒状壁の外周面は、前記スリットを横断して周方向に延びる周溝を有し、前記基板収容構造は、前記周溝内に配置されることで前記基板を前記スリットに挿入された状態に保持する環状保持部材を有する。このような構成によれば、基板をより一層しっかりと保持することができる。

一実施形態において、前記長さ方向規制部の前記一部は、クッション部材で構成される。このような構成によれば、基板の長さのばらつきが大きい場合でも簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記第２部分は、前記長さ方向に平行な軸線を中心とするねじ部を介して前記第１部分に連結される。このような構成によれば、ねじ部によって、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記第２部分は、先端に向けて拡径するとともに前記幅方向規制部を構成する内周面を備える筒状の幅方向規制壁を有する。このような構成によれば、筐体の構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記第２部分は、一端が閉塞する有頂筒状をなすとともに他端が前記第１部分に連結され、且つ、前記一端から前記他端まで一体に連なる材料で形成される。このような構成によれば、筐体の第２部分の構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記基板を収容する内部空間への水の侵入を防止する防水構造を有する。このような構成によれば、防水構造とされた基板収容構造の簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記基板は、無線通信用のアンテナを有する。このような構成によれば、無線通信用の基板収容構造の簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記筐体の前記第１部分は、金属製の筐体本体部と、前記筐体本体部に保持されるクッション部材と、を有する。このような構成によれば、筐体の第２部分の構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記第２部分は非導電性を有する。このような構成によれば、基板のアンテナによる良好な無線通信を可能にすることができる。

一実施形態において、前記第２部分は樹脂製である。このような構成によれば、筐体の第１部分の構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記第１部分に保持される第１コネクタを有し、前記基板は、基板本体と、前記基板本体に実装されるとともに前記第１コネクタに接続される第２コネクタと、を有する。このような構成によれば、基板のための配線構造を簡素化し、より一層簡易な組み立てを可能にすることができる。

一実施形態において、前記基板収容構造は、電子機器に無線通信機能を付加するために前記電子機器に取り付けられる無線通信モジュールに設けられる。このような構成によれば、無線通信モジュールの簡易な組み立てを可能にすることができる。

本開示によれば、簡易な組み立てを可能にすることができる基板収容構造を提供することができる。

一実施形態に係る基板収容構造の縦断面図である。図１に示す基板収容構造の斜視図である。図１の部分拡大図である。図１に示す基板収容構造において、筐体の第１部分に基板を組み付けた時の状態を示す平面図である。図４に示す状態から筐体の第２部分を組み付ける時の状態を示す斜視断面図である。図５に示す状態から筐体の第２部分の組み付けを完了させた時の状態を示す斜視断面図である。

以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態について詳細に例示説明する。

図１～図３に示す本実施形態に係る基板収容構造１は、電子機器に無線通信機能を付加するために電子機器に取り付けられる無線通信モジュールＭに設けられる。なお、基板収容構造１は、電子機器に直接設けてもよい。

電子機器は、例えばフィールド機器である。フィールド機器は、プラントにおいて用いられる機器である。フィールド機器としては、例えば、温度計、圧力計、流量計、振動計等の測定機器、バルブやモータ等を駆動する駆動機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器等が挙げられる。プラントとしては、例えば、化学等の工業プラント、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等が挙げられる。

基板収容構造１は、基板２、筐体３及び基板用配線４を有する。筐体３は、第１部分３ａと、第１部分３ａに連結される第２部分３ｂと、を有する。

第１部分３ａは、金属製の筐体本体部５と、弾性を有する円環状のクッション部材６と、円環状の第１封止部材７と、円環状の第２封止部材８と、を有する。クッション部材６、第１封止部材７及び第２封止部材８は筐体本体部５に保持される。第１部分３ａは、コネクタ部材９と、コネクタ部材９に第１ねじ部１０を介して連結されるジョイント部材１１と、を有する。コネクタ部材９は、第１封止部材７を有する。ジョイント部材１１は、クッション部材６と第２封止部材８を有する。筐体本体部５は、コネクタ部材９における第１封止部材７を除いた金属製の部分と、ジョイント部材１１におけるクッション部材６と第２封止部材８とを除いた金属製の部分と、で構成される。

第２部分３ｂは、一端が閉塞する有頂筒状をなすとともに他端が第２ねじ部１２を介してジョイント部材１１に連結され、且つ、一端から他端まで一体に連なる樹脂材料で形成される。クッション部材６は、例えば、ゴム、エラストマー又はスポンジなどで形成される。基板用配線４は、ジョイント部材１１に保持される第１コネクタ４ａと、第１コネクタ４ａに連なるケーブル４ｂと、を有する。コネクタ部材９は、無線通信機能を付加するために電子機器に接続される。

コネクタ部材９における筐体本体部５を構成する部分は、２つの部品から構成される。ジョイント部材１１における筐体本体部５を構成する部分は、１つの部品から構成される。第２部分３ｂは、１つの部品から構成される。

基板２は、基板本体２ａと、基板本体２ａに実装されるとともに第１コネクタ４ａに接続される第２コネクタ２ｂと、を有する。また、基板２は、図示しない無線通信用のアンテナを有する。基板２は、互いに垂直な厚さ方向Ｄｔ、幅方向Ｄｗ及び長さ方向Ｄｌを規定する厚さ、幅及び長さを有する。

第２部分３ｂは、長さ方向に平行な軸線Ｏを中心とする円筒状の周壁１３と、周壁１３の一端を閉塞する端壁１４と、を有する。第１ねじ部１０と第２ねじ部１２は、それぞれ、軸線Ｏを中心とする回転操作によって螺合が行われるように形成されている。

なお、本実施形態においては、説明の便宜のため、軸線Ｏに沿う方向を上下方向とも呼び、軸線Ｏに沿って第１部分３ａから第２部分３ｂに向かう方向（図１での上方）を上方とも呼び、その反対方向を下方とも呼び、軸線Ｏを周回する方向を周方向とも呼び、軸線Ｏに直交する直線に沿う方向を径方向とも呼ぶ。

第１封止部材７は、第１ねじ部１０の内側に隣接して配置され、基板２が収容される内部空間Ｓへの第１ねじ部１０を通じた水の侵入を防止する。第２封止部材８は、第２ねじ部１２の外側に隣接して配置され、内部空間Ｓへの第２ねじ部１２を通じた水の侵入を防止する。このように、基板収容構造１は、内部空間Ｓへの水の侵入を防止する防水構造を有する。第１封止部材７と第２封止部材８はそれれぞれ、例えば、ゴム又はエラストマーで形成される。

第１ねじ部１０は、コネクタ部材９の外周面に設けられる雄ねじと、ジョイント部材１１の内周面に設けられる雌ねじと、で構成される。ジョイント部材１１はコネクタ部材９の上方に配置された状態でコネクタ部材９に第１ねじ部１０を介して連結される。

第２ねじ部１２は、ジョイント部材１１の外周面に設けられる雄ねじと、第２部分３ｂの他端の内周面に設けられる雌ねじと、で構成される。第２部分３ｂはジョイント部材１１の上方に配置された状態でジョイント部材１１に第２ねじ部１２を介して連結される。

コネクタ部材９は軸線Ｏを中心とする略有頂筒状をなす。ジョイント部材１１は軸線Ｏを中心とする筒状をなす。ジョイント部材１１は、下端に第１ねじ部１０の雌ねじを備えるとともに上端に第２ねじ部１２の雄ねじを備える下周壁１５と、下周壁１５の上端から上方に延びるとともに下周壁１５よりも小さい外径を備える筒状壁１６と、を有する。

筒状壁１６の外周面と第２部分３ｂの内周面との間には隙間Ｇが形成され、この隙間Ｇ内にクッション部材６が配置される。クッション部材６の下面は下周壁１５の上面に支持される。筒状壁１６の外周面の下端には第１周溝１６ａが設けられ、クッション部材６の内周面は、第１周溝１６ａにおいて筒状壁１６の外周面に支持される。したがって、クッション部材６は、ジョイント部材１１に嵌合によって保持される。クッション部材６は周方向に亘って一定の矩形の断面形状を有する。

図３、図４及び図６に示すように、筒状壁１６は筒状壁１６の上端面から長さ方向Ｄｌに延びる一対のスリット１７を有する。各々のスリット１７には、基板２の下端が挿入され、基板２の下端面がクッション部材６の上面で支持される。またこの基板２の挿入により、基板２に保持された第２コネクタ２ｂが第１部分３ａに保持された第１コネクタ４ａに接続される。基板２の下端の位置は、各々のスリット１７により、厚さ方向Ｄｔの両側に規制される。

筒状壁１６の外周面は、一対のスリット１７を横断して周方向に延びる第２周溝１８を有し、基板収容構造１は、第２周溝１８内に配置されることで基板２を一対のスリット１７に挿入された状態に保持する環状保持部材１９を有する。環状保持部材１９は弾性を有し、例えば、ゴム又はエラストマーで形成される。基板２の下端には、幅方向Ｄｗの両端面にそれぞれ切欠き２ｃが設けられ、環状保持部材１９は、各々の切欠き２ｃ内に配置される。

したがって、第１部分３ａの一対のスリット１７に基板２を挿入し、その後に環状保持部材１９を組み付けることで、基板２を第１部分３ａに保持することができる。なお、環状保持部材１９を先に組み付けておき、基板２を一対のスリット１７に挿入する時に環状保持部材１９を弾性変形させて基板２を組み付けてもよい。

図５に示すように、第２部分３ｂは、先端（下端）に向けて拡径する円錐面状の内周面２０ａを備える筒状の幅方向規制壁２０を有する。幅方向規制壁２０は、端壁１４から下方に延びる。また、第２部分３ｂは、幅方向規制壁２０の内側で端壁１４から下方に延びる突出部２１を有する。突出部２１は、軸線Ｏを中心とする柱状をなす。

したがって、基板２を組み付けた状態の第１部分３ａに第２部分３ｂを第２ねじ部１２を介して組み付けることにより、突出部２１の下端を基板２に上方から押し付けるとともに幅方向規制壁２０の内周面２０ａを基板２に幅方向Ｄｗの両側から押し付けることができる。これにより、幅方向Ｄｗの基板２の上端の位置を規制することができる。またこの時、基板２はクッション部材６を弾性変形させて下方に沈み込むことができるので、長さ方向Ｄｌの基板２の寸法のばらつきが大きい場合でも、そのばらつきをクッション部材６の弾性変形によって吸収し、長さ方向Ｄｌの基板２の位置を規制することができる。そのために、図３、図６に示すように、各々のスリット１７は、クッション部材６の弾性変形前の状態での上面の位置よりも下方まで延びている。

このような組み立てにより、図１に示すように、基板２を筐体３の内部空間Ｓに収容することができる。なお、内部空間Ｓは、第２部分３ｂの内面と、ジョイント部材１１の内周面と、コネクタ部材９の上面と、を含む部分によって形成されている。

上述したように、筐体３は、基板２の位置を厚さ方向Ｄｔの両側、幅方向Ｄｗの両側及び長さ方向Ｄｌの両側に規制する。つまり、図３、図５及び図６に示すように、筐体３は、基板２の位置を厚さ方向Ｄｔの両側に規制する厚さ方向規制部２２と、基板２の位置を幅方向Ｄｗの両側に規制する幅方向規制部２３と、基板２の位置を長さ方向Ｄｌの両側に規制する長さ方向規制部２４と、を有する。また、第１部分３ａは、厚さ方向規制部２２と、長さ方向規制部２４の一部と、を有し、第２部分３ｂは、幅方向規制部２３と、長さ方向規制部２４の他の一部と、を有する。

より具体的に、厚さ方向規制部２２は、基板２に厚さ方向Ｄｔの一方側から当接可能な第１当接面２２ａと、基板２に厚さ方向Ｄｔの他方側から当接可能な第２当接面２２ｂと、を有し、幅方向規制部２３は、基板２に幅方向Ｄｗの一方側から当接可能な第１当接面２３ａと、基板２に幅方向Ｄｗの他方側から当接可能な第２当接面２３ｂと、を有し、長さ方向規制部２４の一部は、基板２に長さ方向Ｄｌの一方側から当接可能な第１当接面２４ａを有し、長さ方向規制部２４の他の一部は、基板２に長さ方向Ｄｌの他方側から当接可能な第２当接面２４ｂと、を有する。

また、厚さ方向規制部２２は一対のスリット１７で構成される。長さ方向規制部２４の一部（第１当接面２４ａ）は、クッション部材６で構成される。長さ方向規制部２４の他の一部（第２当接面２４ｂ）は、突出部２１で構成される。幅方向規制部２３は、幅方向規制壁２０の内周面２０ａで構成される。

本実施形態に係る基板収容構造１によれば、筐体３のみによって基板２の位置を厚さ方向Ｄｔの両側、幅方向Ｄｗの両側及び長さ方向Ｄｌの両側に規制して基板２をしっかりと保持することができるので、ポッティング材を内部空間Ｓに流し込んで硬化させる必要がなく、簡易な組み立てを可能にすることができる。なお、本実施形態によればポッティング材を用いる必要はないが、更なる補強などの目的でポッティング材を追加的に用いても構わない。

前述した実施形態は本開示の一例であり、種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前述した実施形態に係る基板収容構造１は、以下に述べるような種々の変更が可能である。

前述した実施形態に係る基板収容構造１は、基板２と、基板２の位置を厚さ方向Ｄｔの両側から規制する厚さ方向規制部２２と、基板２の位置を幅方向Ｄｗの両側から規制する幅方向規制部２３と、基板２の位置を長さ方向Ｄｌの両側から規制する長さ方向規制部２４と、を備えるとともに基板２を収容する筐体３と、を有し、筐体３が、第１部分３ａと、第１部分３ａに連結される第２部分３ｂと、を有し、第１部分３ａが、厚さ方向規制部２２と、長さ方向規制部２４の一部と、を有し、第２部分３ｂが、幅方向規制部２３と、長さ方向規制部２４の他の一部と、を有する限り、種々の変更が可能である。

しかし、厚さ方向規制部２２は、基板２に厚さ方向Ｄｔの一方側から当接可能な第１当接面２２ａと、基板２に厚さ方向Ｄｔの他方側から当接可能な第２当接面２２ｂと、を有し、幅方向規制部２３は、基板２に幅方向Ｄｗの一方側から当接可能な第１当接面２３ａと、基板２に幅方向Ｄｗの他方側から当接可能な第２当接面２３ｂと、を有し、長さ方向規制部２４の一部は、基板２に長さ方向Ｄｌの一方側から当接可能な第１当接面２４ａを有し、長さ方向規制部２４の他の一部は、基板２に長さ方向Ｄｌの他方側から当接可能な第２当接面２４ｂと、を有することが好ましい。また、第１部分３ａは、長さ方向にＤｌ延びる筒状壁１６を有し、厚さ方向規制部２２は、筒状壁１６の端面から長さ方向Ｄｌに延びるスリット１７で構成されることが好ましい。筒状壁１６の外周面は、スリット１７を横断して周方向に延びる周溝（第２周溝１８）を有し、基板収容構造１は、周溝（第２周溝１８）内に配置されることで基板２をスリット１７に挿入された状態に保持する環状保持部材１９を有することが好ましい。長さ方向規制部２４の一部は、クッション部材６で構成されることが好ましい。第２部分３ｂは、長さ方向Ｄｌに平行な軸線Ｏを中心とするねじ部（第２ねじ部１２）を介して第１部分３ａに連結されることが好ましい。第２部分３ｂは、先端に向けて拡径するとともに幅方向規制部２３を構成する内周面２０ａを備える筒状の幅方向規制壁２０を有することが好ましい。第２部分３ｂは、一端が閉塞する有頂筒状をなすとともに他端が第１部分３ａに連結され、且つ、一端から他端まで一体に連なる材料で形成されることが好ましい。基板２を収容する内部空間Ｓへの水の侵入を防止する防水構造を有することが好ましい。基板２は、無線通信用のアンテナを有することが好ましい。

また、第１部分３ａは、金属製の筐体本体部５と、筐体本体部５に保持されるクッション部材６と、を有することが好ましい。第２部分３ｂは非導電性を有することが好ましい。第２部分３ｂは樹脂製であることが好ましい。第１部分３ａに保持される第１コネクタ４ａを有し、基板２は、基板本体２ａと、基板本体２ａに実装されるとともに第１コネクタ４ａに接続される第２コネクタ２ｂと、を有することが好ましい。基板収容構造１は、電子機器に無線通信機能を付加するために電子機器に取り付けられる無線通信モジュールＭに設けられることが好ましい。

１基板収容構造
２基板
２ａ基板本体
２ｂ第２コネクタ
２ｃ切欠き
３筐体
３ａ第１部分
３ｂ第２部分
４基板用配線
４ａ第１コネクタ
４ｂケーブル
５筐体本体部
６クッション部材
７第１封止部材
８第２封止部材
９コネクタ部材
１０第１ねじ部
１１ジョイント部材
１２第２ねじ部
１３周壁
１４端壁
１５下周壁
１６筒状壁
１６ａ第１周溝
１７スリット
１８第２周溝
１９環状保持部材
２０幅方向規制壁
２０ａ内周面
２１突出部
２２厚さ方向規制部
２２ａ第１当接面
２２ｂ第２当接面
２３幅方向規制部
２３ａ第１当接面
２３ｂ第２当接面
２４長さ方向規制部
２４ａ第１当接面
２４ｂ第２当接面
Ｇ隙間
Ｄｌ長さ方向
Ｄｔ厚さ方向
Ｄｗ幅方向
Ｍ無線通信モジュール
Ｏ軸線
Ｓ内部空間

Claims

基板と、
前記基板の位置を厚さ方向の両側から規制する厚さ方向規制部と、前記基板の位置を幅方向の両側から規制する幅方向規制部と、前記基板の位置を長さ方向の両側から規制する長さ方向規制部と、を備えるとともに前記基板を収容する筐体と、を有し、
前記筐体が、第１部分と、前記第１部分に連結される第２部分と、を有し、
前記第１部分が、前記厚さ方向規制部と、前記長さ方向規制部の一部と、を有し、
前記第２部分が、前記幅方向規制部と、前記長さ方向規制部の他の一部と、を有し、
前記第１部分は、前記長さ方向に延びる筒状壁を有し、
前記厚さ方向規制部は、前記筒状壁の端面から前記長さ方向に延びるスリットで構成され、
前記筒状壁の外周面は、前記スリットを横断して周方向に延びる周溝を有し、
前記基板収容構造は、前記周溝内に配置されることで前記基板を前記スリットに挿入された状態に保持する環状保持部材を有する、基板収容構造。
前記厚さ方向規制部は、前記基板に前記厚さ方向の一方側から当接可能な第１当接面と、前記基板に前記厚さ方向の他方側から当接可能な第２当接面と、を有し、
前記幅方向規制部は、前記基板に前記幅方向の一方側から当接可能な第１当接面と、前記基板に前記幅方向の他方側から当接可能な第２当接面と、を有し、
前記長さ方向規制部の前記一部は、前記基板に前記長さ方向の一方側から当接可能な第１当接面を有し、
前記長さ方向規制部の前記他の一部は、前記基板に前記長さ方向の他方側から当接可能な第２当接面と、を有する、請求項１に記載の基板収容構造。
前記長さ方向規制部の前記一部は、クッション部材で構成される、請求項１又は２に記載の基板収容構造。
前記第２部分は、前記長さ方向に平行な軸線を中心とするねじ部を介して前記第１部分に連結される、請求項１～３の何れか１項に記載の基板収容構造。
前記第２部分は、先端に向けて拡径するとともに前記幅方向規制部を構成する内周面を備える筒状の幅方向規制壁を有する、請求項１～４の何れか１項に記載の基板収容構造。
前記第２部分は、一端が閉塞する有頂筒状をなすとともに他端が前記第１部分に連結され、且つ、前記一端から前記他端まで一体に連なる材料で形成される、請求項１～５の何れか１項に記載の基板収容構造。
前記基板を収容する内部空間への水の侵入を防止する防水構造を有する、請求項１～６の何れか１項に記載の基板収容構造。
前記基板は、無線通信用のアンテナを有する、請求項１～７の何れか１項に記載の基板収容構造。