防水通气件及电子设备装置的制作方法

本发明涉及一种防水通气件及包括该防水通气件的电子设备装置，上述防水通气件设置于通气孔，上述通气孔将设置于室外的电子设备装置所具有的框体的内部与外部连通。

背景技术：

以往，作为设置于通气孔的防水通气结构，已知有一种防水通气结构，该防水通气结构在壁体内设置有斥水性微小多孔构件(称作防水通气片)，并且该防水通气结构设置有迷宫结构以覆盖该斥水性微小多孔构件，其中，上述通气孔将设置于室外的电子设备装置所具有的框体的内部与外部连通，上述斥水性微小多孔构件具有空气可通过而水不可通过的性质(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-120579号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

设置于室外的电子设备装置有时会暴露于猛烈的风雨中。此外，在装设于船舶等的情况下，有时也会被波浪等侵袭。在专利文献1的防水通气结构中，存在如下所述的问题。有时水会滞留在迷宫结构的开口部或内部，从而堵塞通气的流路。在该状态下，若框体的内部变为负压(内部的压力比外部气压小的状态)，则会发生穿过防水通气片而吸入水的情况。在强喷流从下方或斜下方直接冲击时，水流会直接撞到防水通气片。由于各种环境负荷，防水通气片会老化而损害防水性或通气性。

本发明为解决上述问题而作，其目的在于，具有确定的防水性能，并且即使在防水通气件泼到水之后空气进入安装有防水通气件的框体内部的情况下，也能防止水进入框体内部。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的防水通气件包括外侧中空体和内侧中空体。外侧中空体在内部具有空间，并且在侧面下部具有水膜无法形成的外侧开口。内侧中空体在内部具有空间，并且该内侧中空体的至少一部分收容在外侧中空体的内部。内侧中空体的外表面配置成在内侧中空体的外表面与外侧中空体的内表面之间水膜无法形成。内侧中空体具有内侧开口和上部开口。内侧开口设置在经由外侧开口进入外侧中空体的内部的水无法直接撞击的位置，且设置成水膜无法形成。上部开口设置在比内侧开口靠上侧的位置，并且该上部开口与外侧中空体的外部连通。

发明效果

根据本发明的防水通气件，具有确定的防水性能，并且即使在防水通气件泼到水之后空气进入安装有防水通气件的框体内部的情况下，也能防止水进入框体内部。

附图说明

图1是具有本发明实施方式1的防水通气件的电子设备装置的剖视图。

图2是从具有实施方式1的防水通气件的电子设备装置的下方观察到的平面图。

图3是实施方式1的防水通气件的立体图。

图4是实施方式1的防水通气件的俯视图。

图5是实施方式1的防水通气件在图4所示的b-b线处的垂直剖视图。

图6是实施方式1的防水通气件在图4所示的c-c线处的垂直剖视图。

图7是实施方式1的防水通气件在图5所示的d-d线处的水平剖视图。

图8是实施方式1的防水通气件在图5所示的e-e线处的水平剖视图。

图9是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图6所示的f-f线处的垂直剖视图。

图10是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图5所示的g-g线处的垂直剖视图。

图11是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图6所示的f-f线处切断的防水通气件的立体图。

图12是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图5所示的g-g线处切断的防水通气件的立体图。

图13是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的将上侧的一部分切开的防水通气件的立体图。

图14是用于对实施方式1的防水通气件所具有的双层筒构件的结构进行说明的将上侧的一部分切开的双层筒构件的立体图。

图15是实施方式1的防水通气件所具有的底构件的立体图。

图16是对实施方式1的防水通气件的从外侧开口至上表面的框体侧孔为止的路径进行说明的图。

具体实施方式

实施方式1

使用图1和图2对具有本发明实施方式1的防水通气件的电子设备装置的结构进行说明。图1是具有本发明实施方式1的防水通气件的电子设备装置的剖视图。图2是从具有实施方式1的防水通气件的电子设备装置的下方观察到的平面图。图1是在穿过防水通气件的位置即图2所示的a-a线处的剖视图。

用电的设备即电子设备1(未图示)收容于框体2。在框体2的底面设置有通气孔3。在通气孔3的下方安装有防水通气件4。防水通气件4使空气在通气孔3与框体2的外部之间来回地连通。同时，防水通气件4防水以避免水从通气孔3进入框体2的内部。防水通气件4向框体2的安装方法可以是利用粘接材料、螺纹紧固件等的适当的方法。

使用图3至图15对实施方式1的防水通气件的结构进行说明。图3是实施方式1的防水通气件的立体图。图4是实施方式1的防水通气件的俯视图。图5是实施方式1的防水通气件在图4所示的b-b线处的垂直剖视图。图6是实施方式1的防水通气件在图4所示的c-c线处的垂直剖视图。图7是实施方式1的防水通气件在图5所示的d-d线处的水平剖视图。图8是实施方式1的防水通气件在图5所示的e-e线处的水平剖视图。图9是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图6所示的f-f线处的垂直剖视图。图10是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图5所示的g-g线处的垂直剖视图。图11是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图6所示的f-f线处切断的防水通气件的立体图。图12是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的在图5所示的g-g线处切断的防水通气件的立体图。图13是用于对实施方式1的防水通气件的结构进行说明的将上侧的一部分切开的防水通气件的立体图。图14是用于对实施方式1的防水通气件所具有的双层筒构件的结构进行说明的将上侧的一部分切开的双层筒构件的立体图。图15是实施方式1的防水通气件所具有的底构件的立体图。

如图3所示，防水通气件4的外形呈具有上底和下底的圆筒，并且高度为3cm左右且直径为2cm左右。在防水通气件4的上表面具有凸部5和框体侧孔6，上述凸部5具有与通气孔3的内径大致相同的外径，上述框体侧孔6设置于凸部5。在侧面的下部具有两个外侧开口7，上述两个外侧开口7设置成彼此相向。外侧开口7的形状呈将上侧的角变圆的梯形。设置有外侧开口7的侧面、底面以及上表面构成在内部具有空间的外侧中空体8。凸部5的上部以进入通气孔3的内部的状态安装于框体2。框体侧孔6是与通气孔3连通的上部开口。

此处，如图3所示，定义彼此正交的x轴、y轴、z轴的方向。z轴是与防水通气件4的上表面垂直的方向即高度方向。x轴和y轴存在于与上表面平行的平面内。x轴是两个外侧开口7相向的方向，即与连接两个外侧开口7的中心的直线平行的方向。y轴是与x轴及z轴垂直的方向。防水通气件4呈在xz平面和yz平面上相对于z轴线对称的形状。

在图4中示出用于对防水通气件4的结构进行说明的包括z轴的平面即垂直截面的位置。b-b截面是将防水通气件4在图中的右半部分作为与xz平面平行的截面并将左半部分作为从侧面观察到的图的截面。c-c截面是将防水通气件4在图中的右半部分作为与yz平面平行的截面并将左半部分作为从侧面观察到的图的截面。

在图5中示出用于对防水通气件4的结构进行说明的与xy平面平行的平面即水平截面的位置。d-d截面是存在内侧中空体9的部分处的水平截面。e-e截面是内侧中空体9下侧处的水平截面。

如图13所示，防水通气件4是在圆筒状的外侧中空体8的内部空间的上部具有另一个中空体即内侧中空体9的结构。内侧中空体9呈具有上底和下底的圆筒状。在内侧中空体9的下部也设置有彼此相向的两个内侧开口10。两个内侧开口10相向的方向即连接两个内侧开口10的中心的直线与y轴平行。内侧开口10的形状呈将角变圆的梯形。

防水通气件4由双层筒构件11和底构件12构成，上述双层筒构件11具有双层的圆筒，该双层的圆筒以共用上底、下底开放、中心轴位于相同位置的方式配置，上述底构件12堵塞双层筒构件11具有的两个圆筒的开放的下底。如图14所示，在双层筒构件11的外侧筒13的下底侧即下端的彼此相向的位置设置有两个梯形的缺口14。内侧筒15的长度设为外侧筒13的30％左右。在内侧筒15的下底侧即下端的彼此相向的位置也设置有两个梯形的缺口16。连接外侧筒13的两个缺口14的中心的直线与连接内侧筒15的两个缺口16的中心的直线彼此正交。严格来说，上述两根直线不在同一平面上，而是位于扭转的位置。本说明书中的正交也包括使任意的直线平行移动而使两根直线存在于同一平面上的状态下两根直线正交的情况。外侧筒13的缺口14设置成在缺口14与底构件12所具有的外侧筒13的下底之间形成外侧开口7。内侧筒15的缺口16也设置成在缺口16与底构件12所具有的内侧筒15的下底之间形成内侧开口10。

由于以与外侧中空体8的下底相接的方式设置外侧开口7，因此，进入外侧中空体8的内部的水在重力的作用下从外侧开口7排出。由于以与内侧中空体9的下底相接的方式设置内侧开口10，因此，进入内侧中空体9的内部的水在重力的作用下从内侧开口10排出。

在外侧筒13下部的相向位置设置有两个爪收纳孔17，两个该爪收纳孔17用于将双层筒构件11与底构件12形成一体。两个爪收纳孔17的截面形状相同，呈将角变圆的长方形。两个爪收纳孔17位于距外侧筒13的下端相同高度的位置。

如图15所示，底构件12具有：内侧底19，该内侧底19具有与内侧筒15嵌合的圆形的突起18；外侧底20，该外侧底20堵塞外侧筒13的开放的下底；以及两个脚21，两个该脚21是连接内侧底19与外侧底20的连接部。

两个脚21分别在其外侧的下部相同高度的位置设置有宽度为脚21的宽度一半的爪22。脚21的爪22进入外侧筒13的爪收纳孔17并嵌合，藉此，双层筒构件11与底构件12形成一体。由外侧筒13和外侧底20构成外侧中空体8。由内侧筒15和内侧底19构成内侧中空体9。爪22和爪收纳孔17的位置是在爪22进入爪收纳孔17后的状态下使外侧底20的下端与外侧筒13的下端一致的位置。如图12所示，爪22的、在通过底构件12的中心且包括z轴的平面处的截面形状呈下侧为直线且上侧为圆弧的中心角为90度的扇形。

如图9和图10中虚线的椭圆所示，外侧中空体8内部的空间大致分为三部分。第一部分是比内侧中空体9靠下侧的空间即下部空间23。第二部分是内侧中空体9内部的空间即上部空间24。第三部分是比内侧中空体9的下底靠上且内侧中空体9以外的空间即联络空间25。如图9所示，下部空间23与联络空间25在外侧筒13的设置有外侧开口7的部分的内侧连通。如图10所示，在内侧筒15的设置有内侧开口16的部分的下方存在底构件12的脚21，因此下部空间23与联络空间25在该部分未连通。如图10所示，联络空间25与上部空间24通过内侧开口10连通。当然，在内侧筒15的未设置内侧开口10的部分，联络空间25与上部空间24不连通。

与开口及空间的尺寸相关的变量定义如下。上述变量在图6中示出。

h1：下部空间23的高度

h2：外侧开口7的高度

h3：上部空间24的高度

h4：内侧开口10的高度

w：外侧筒13的内表面与内侧筒15的外表面之间的距离

确定外侧开口7和内侧开口10的形状和大小，以无法因表面张力而形成水膜。外侧筒13的内表面与内侧筒15的外表面之间的距离w也根据形状设为足够大，以使在外侧筒13的内表面与内侧筒15的外表面之间水膜无法形成。

在本实施方式1中保持h1/h2＞2、h3/h4＞1.5的关系。对于相同的h2，h1/h2越大，则从外侧开口7进入下部空间23的水到达内侧开口10的概率越小。同样，对于相同的h4，若h3/h4变大，则能使从内侧开口10进入上部空间24的水到达框体侧孔6的概率变小。若h1/h2相同，则h1越大，进入下部空间23的水到达内侧开口10的概率越小。若h3/h4相同，则h3越大，进入上部空间24的水到达框体侧孔6的概率越小。根据应确保的通气量和能设置的空间的制约等适当确定防水通气件各部分的尺寸。

接下来，对本实施方式1的防水通气件4防水的动作进行说明。防水通气件4满足jis标准“电气设备器具的外廓的保护等级(jisc0920)”的保护等级6(ipx6)。在保护等级6(ipx6)中，需要“没有来自所有方向的强喷流水导致的有害影响(防水型)”。

在防水通气件4中，为了防水而具有以下三种结构。

(a)使内部空间的截面积比外侧开口7的截面积大的急剧扩大管的结构。

(b)使从外侧开口7至框体侧孔6为止的路径多次弯曲的迷宫结构。

(c)在开口和内部，无法因表面张力而形成水膜的结构。

首先对防水通气件4具有的急剧扩大管的结构对于喷流水的防水动作进行说明。两个外侧开口7和下部空间23可被视作x轴方向的管路。由图10可知，外侧开口7的宽度与下部空间的宽度大致相同，因此管路在外侧开口7处的截面积与在下部空间23处的截面积之比与高度之比(＝h1/h2)大致相同。也就是说，针对从外侧开口7进入的水，形成截面积急剧扩大两倍以上的所谓急剧扩大管。考虑从防水通气件4的外部流入内部的水流主要是x轴方向的流动。沿x轴方向流入的水流在从外侧开口7进入后立即在急剧扩大部分发生紊乱而产生损失。因此具有使朝向比外侧开口7靠上方行进的水量减少的效果。

此外，由于两个外侧开口7彼此相向，因此从外部流入的水流从与流入有该水流的大部分的外侧开口7相反的一侧的外侧开口7流下。如此，通过设置两个相对于防水通气件4的整体大小具有一定程度大小的外侧开口7，藉此，即使在任一方的外侧开口7因连续流入的水或异物而导致失去通气性能的情况下，也能利用另一方的外侧开口7确保通气。此外，在内侧中空体9的内部要向上方移动，之后由于重力等落下的水也可容易地流出至防水通气件4的外部。

在喷流水的方向相对于x轴方向倾斜的情况下，外侧开口7的有效截面积变小，水很难进入防水通气件4的内部。对于相对于x轴方向倾斜的喷流水，截面积缓缓地扩大，但截面积扩大的程度也变大。因此认为相对于x轴方向的情况，削减水流的动量的效果应该不会大幅降低。

接下来，对防水通气件4具有的迷宫结构的特征和效果进行说明。图16是对实施方式1的防水通气件的从外侧开口至上表面的框体侧孔为止的路径进行说明的剖视图。由于在内侧开口10的径向外侧的下方存在脚21，因此不能直接从下部空间23向内侧开口10的径向外侧的联络空间25移动，故形成如下的路径。如图16(a)所示，从外侧开口7至上表面的框体侧孔6为止的路径26在刚进入外侧开口7之后的位置或在出另一个外侧开口7之前的位置向上侧改变方向，并从下部空间23进入联络空间25。如图16(b)所示，路径26在外侧筒13与内侧筒15之间朝向内侧开口10一方旋转约四分之一周后，从内侧开口10进入上部空间24。如图16(c)所示，路径26在上部空间24内部向上侧改变方向，并到达框体侧孔6。如此，从外侧开口7到达上表面的框体侧孔6至少需要四次以接近直角的角度改变方向。此外，该路径是克服重力而向上行进的路径。

无法从外侧开口7直接看到内侧开口10。内侧开口10设置在经由外侧开口7进入外侧中空体8内部的水无法直接撞击的位置。由于在内侧开口10径向的紧靠外侧的下方存在脚21，因此流入内侧开口10的流体主要在联络空间25内沿水平方向移动。这意味着脚21起到防止水从内侧开口10的下方进入的流路限制部的功能。也可以在底构件的脚的上部安装用于限制从下方朝向内侧开口10的流路的构件。此外，也可以将内侧底和外侧底形成为不同构件，并在内侧底设置用于限制从下方朝向内侧开口的流路的构件。

从外侧开口7进入防水通气件4内部的流体(水或含水的空气)在防水通气件4的内部多次与防水通气件4的内部壁面碰撞而使动量减弱。由于在截面积较小的联络空间25之前存在下部空间23这样的截面积比较大的路径，因此流体的动量由于截面积的增加而减弱，从而进入联络空间25的水量变小。此外，由于动量减弱，因此进入联络空间25的水几乎都由于重力而朝向下部空间23落下。

由于联络空间25处的流路的截面积在内侧开口10和上部空间24处变大，因此，从联络空间25经由内侧开口10进入内侧中空体9的内部空间即上部空间24的流体的动量减弱，进入上部空间24的水几乎都由于重力而落至内侧底19。

由于内侧中空体9的两个内侧开口10彼此相向，因此从一方的内侧开口10进入内侧中空体9的内部的水会从另一方的内侧开口10流出。或者，在内侧中空体9的内侧面反射的水的动量减小而落至底面，并从内侧开口10流出。

对防水通气件4具有的在开口和内部无法因表面张力而形成水膜的结构进行说明。由于将外侧开口7的形状和大小设为水膜无法形成的形状和大小，因此，即使大量的喷流水暂时堵塞外侧开口7，之后也不会产生水膜。由于联络空间25的间隔w设为水膜无法形成这样的间隔，因此水不会积存于联络空间25。虽然还未考虑能堵塞内侧开口10的所有开口面这样的水一下子到达内侧开口10的情形，但即使发生这样的情形，由于将内侧开口10的形状和大小设成水膜无法形成的程度的形状和大小，因此不会作为堵塞内侧开口10的水膜残留。在底构件12的脚21与外侧筒13之间存在越向下越狭窄的间隙。水可能会残留在该间隙中，但该水会偏离供流体流通的路径，因此不会造成防水上的问题。另外，也可以改变底构件的形状而无法在脚与外侧筒之间形成空间。

可考虑防水通气件的材料的亲水性来确定开口的形状和大小、连接空间的形状和间隔。若是具有斥水性的材料，则要保证即使由于老化等而导致斥水性降低，也不会产生水膜。

在防水通气件4安装于框体的纵横尺寸为350mm左右的室外设置用的框体的通气孔的状态下，实施jis标准“电气设备器具的外廓的保护等级(jisc0920)”的保护等级6(ipx6)规定的防水试验。其结果是确认水无法进入室外设置用的框体的内部，满足ipx6标准。

而且确认了即使在框体中产生负压的状态下，也满足jis标准的保护等级5(ipx5)。在保护等级5(ipx5)中，需要“没有来自所有方向的喷流水导致的有害影响(防喷流型)”。

对试验方法进行说明。在试验前，使电子设备装置的整体和框体内部的空气温度上升。在开始jis标准的保护等级5(ipx5)所规定的防水试验之后，立即对框体的内部进行强制冷却，在防水试验中产生约40℃的温度差，在防水试验中的电子设备装置的内部造成负压状态。在该评价试验中也能确保电子设备装置内部足够的防水性。而且，在防水通气件的开口部和防水通气件的内部水膜没有形成，能确保电子设备装置内外的通气。

防水通气件4由双层筒构件11和底构件12这两个构件构成，能容易地组装。由于在底构件12的上表面设置了与内侧筒19的内表面嵌合的圆盘状的突起18，因此在将底构件12组装于双层筒构件11时，可抑制内侧底19在xy平面内的位置偏差。此外，利用圆盘状的突起18将底构件19保持在内侧筒15的中心，可抑制爪21与贯通孔17的嵌合的松动。藉此，无需另外使用粘接构件等，就能使该防水通气件的流路维持希望的尺寸和形状。

在本实施方式1中，将防水通气件的外形设为圆筒状，但也可以是方筒状、圆锥台状、棱锥台状、多面体状以及椭圆球状等。外侧中空体的上底和内侧中空体的上底是共用的，但内侧中空体的上部可以从外侧中空体伸出。只要内侧中空体的至少一部分收容于外侧中空体的内部，且内侧开口进入外侧中空体的内部，则防水通气件可以是任何形状。

在防水通气件的构件中，也可以将具有与框体的通气孔连通的上部开口一侧的构件与框体一体地形成。

设置了两个外侧开口，但也可以是一个或三个以上。内侧开口也可以设为一个或三个以上。将中空体的开口设为一个，有利于将一个开口形成得较大从而成为水膜无法形成的大小的开口。将外侧开口设为具有相同形状和大小的两个开口，但只要将较小一方也设为水膜无法形成的形状和大小，则开口的形状和大小中的任一项或两项也可以不同。关于内侧开口，只要将较小一方也设为水膜无法形成的形状和大小，则开口的形状和大小中的任一项或两项也可以不同。

两个外侧开口相向的方向与两个内侧开口相向的方向不必一定正交。只要将内侧开口配置在从外侧开口进入的水无法直接撞击的位置即可。将相同形状和大小的两个外侧开口及相同形状和大小的两个内侧开口配置成其相向的方向正交，藉此，任意的开口都具有相同的防水性能。

作为防水标准，也可以使用与jis不同的标准。在jis标准中，对于比保护等级6(ipx6)严格或宽松的标准，本发明也能应用。本发明也能应用在不根据标准而满足独自确定的防水性能的情况。

本发明在其发明主旨的范围内能够进行实施方式的变形、省略。

符号说明

1：电子设备

2：框体

3：通气孔

4：防水通气件

5：凸部

6：框体侧孔

7：外侧开口

8：外侧中空体

9：内侧中空体

10：内侧开口

11：双层筒构件

12：底构件

13：外侧筒

14：缺口

15：内侧筒

16：缺口

17：爪收纳孔

18：突起

19：内侧底

20：外侧底

21：脚(流路限制部)

22：爪

23：下部空间

24：上部空间

25：联络空间

26：路径。