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JP2015008248A - 防水ケース - Google Patents

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JP2015008248A
JP2015008248A JP2013133407A JP2013133407A JP2015008248A JP 2015008248 A JP2015008248 A JP 2015008248A JP 2013133407 A JP2013133407 A JP 2013133407A JP 2013133407 A JP2013133407 A JP 2013133407A JP 2015008248 A JP2015008248 A JP 2015008248A
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piece
groove
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JP2013133407A
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信次 高井
Shinji Takai
信次 高井
立二郎 百瀬
Tatsujiro Momose
立二郎 百瀬
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Abstract

【課題】外部から水を特に高い圧力で吹き付けた場合でも、ケース内に水が浸入することを防止でき、高い防水効果を奏する防水ケースを提供する。【解決手段】防水ケース1は、第1ケース片2aと第2ケース片2bとの少なくとも2つのケース片2を互いに組み合わせることにより構成されている。第1ケース片2aには、第2ケース片2bに向かって突出する突条部3を形成してある。第2ケース片2bに、突条部3が嵌合する溝部4を形成してある。第1ケース片2aと第2ケース片2bとには、突条部3に対してケース外側に隣接する位置に、突条部3の側面30に直交し互いに対向する外側端面5a,5bを形成してある。第1ケース片2aと第2ケース片2bとの間に、防水シール材6を介在させてある。【選択図】図1

Description

本発明は、電気機器用の防水ケースに関する。
例えば電力変換装置等の電気機器として、半導体モジュールやコンデンサ等の電子部品からなる機器本体部と、該機器本体部を収容するケースとを備えるものが知られている(下記特許文献1参照)。
上記電気機器では、それぞれ開口部を有する複数のケース片を互いに組み合わせることにより、上記ケースを構成してある。電気機器を製造するときには、あるケース片の開口部から機器本体部を収容し、他のケース片によって上記開口部を塞ぐ。これにより、機器本体部をケース内に密閉するよう構成されている。
複数のケース片は、それぞれの端面を互いに当接させた状態で、組み合わされている。端面の間には、防水シール材を介在させてある。これにより、外部から水が吹き付けられた場合でも、端面の間から水がケース内に浸入しないようにしている。
特開2010−287824号公報
しかしながら、上記ケースは、ケース外側からケース内側にわたって、ケース片の上記端面が平坦であるため、外部から水が特に勢いよく吹き付けられた場合、防水シール材によって完全に防水できず、ケース内に水が浸入する可能性が考えられる。そのため、外部から水を特に高い圧力で吹き付けた場合でも、ケース内に水が浸入することを抑制できる防水ケースが望まれている。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、外部から水を特に高い圧力で吹き付けた場合でも、ケース内に水が浸入することを防止でき、高い防水効果を奏する防水ケースを提供しようとするものである。
本発明は、電気機器用の防水ケースであって、
第1ケース片と第2ケース片との少なくとも2つのケース片を互いに組み合わせることにより構成され、
上記第1ケース片における上記第2ケース片側の端縁には、上記第2ケース片に向かって突出する突条部を形成してあり、
上記第2ケース片における上記第1ケース片側の端縁には溝部が形成され、上記突条部を上記溝部に嵌合することにより、上記第1ケース片と上記第2ケース片とを組み合わせてあり、
上記第1ケース片と上記第2ケース片とには、上記突条部に対してケース外側に隣接する位置に、上記突条部の側面に直交し互いに対向する外側端面をそれぞれ形成してあると共に、上記突条部に対してケース内側に隣接する位置に、互いに対向した内側端面をそれぞれ形成してあり、
互いに対向する2つの上記外側端面の間と、上記突条部と上記溝部との間と、上記2つの内側端面の間との、少なくとも一部に防水シール材が介在していることを特徴とする防水ケースにある。
上記防水ケースにおいては、第1ケース片に形成した上記突条部を、第2ケース片に形成した溝部に嵌合することにより、これら第1ケース片と第2ケース片とを組み合わせてある。また、第1ケース片と第2ケース片とには、組み合わせた状態において互いに対向する外側端面をそれぞれ形成してある。突条部と溝部とは、外側端面よりもケース内側に形成されている。そして、第1ケース片と第2ケース片との間に、防水シール材を介在させてある。
そのため、溝部に嵌合した突条部と、防水シール材とによって、ケース内に水が浸入することを効果的に防止することが可能になる。すなわち、上記構成にすると、仮にケース外から水が高い圧力で吹き付けられ、2つの外側端面の間に水が浸入したとしても、外側端面よりもケース内側に突条部を形成してあるため、この突条部によって、水を遮断できる。そのため、勢いよく吹き付けられた水が、そのままケース内に浸入することを防止できる。
また、2つのケース片の間には防水シール材を介在させてあるため、例えば毛細管現象によって、2つのケース片間の僅かな隙間を伝わって水がケース内に浸入することを抑制できる。
以上のように、本発明によれば、外部から水を特に高い圧力で吹き付けた場合でも、ケース内に水が浸入することを防止でき、高い防水効果を奏する防水ケースを提供することができる。
実施例1における、防水ケースの組み立て工程を説明するための拡大断面図。 実施例1における、組み立て後の防水ケースの拡大断面図。 実施例1における、防水ケースの分解斜視図。 実施例1における、電力変換装置の全体斜視図。 実施例1における、電力変換装置の平面図。 図5のVI-VI断面図。 実施例1における、電力変換装置の製造工程説明図。 実施例2における、防水ケースの組み立て工程を説明するための拡大断面図。 実施例2における、組み立て後の防水ケースの拡大断面図。 実施例3における、防水ケースの組み立て工程を説明するための拡大断面図。 実施例3における、組み立て後の防水ケースの拡大断面図。 実施例4における、防水ケースの組み立て工程を説明するための拡大断面図。 実施例4における、組み立て後の防水ケースの拡大断面図。
上記防水ケースにおいて、上記突条部を上記溝部に圧入してあり、互いに対向する2つの上記外側端面の間に上記防水シール材が介在していることが好ましい。
この場合には、突条部を溝部に圧入してあるため、ケース外から水を高い圧力で吹き付けても、突条部と溝部との間に水が浸入しにくくなる。そのため、防水効果をより高めることが可能になる。
(実施例1)
上記防水ケースに係る実施例について、図1〜図7を用いて説明する。本例の防水ケース1は、電気機器10(電力変換装置10a)の構成部品を収容するために用いられる。図3に示すごとく、防水ケース1は、第1ケース片2aと第2ケース片2bとの少なくとも2つのケース片2を互いに組み合わせることにより構成されている。
図2、図3に示すごとく、第1ケース片2aにおける第2ケース片2b側の端縁20には、第2ケース片2bに向かって突出する突条部3を形成してある。
第2ケース片2bにおける第1ケース片2a側の端縁21には溝部4が形成されている。突条部3を溝部4に嵌合することにより、第1ケース片2aと第2ケース片2bとを組み合わせるよう構成されている。
図2に示すごとく、第1ケース片2aと第2ケース片2bとには、突条部3に対してケース外側に隣接する位置に、突条部3の側面30に直交し互いに対向する外側端面5a,5bをそれぞれ形成してある。また、突条部3に対してケース内側に隣接する位置に、互いに対向する内側端面8a,8bをそれぞれ形成してある。
互いに対向する2つの外側端面5a,5bの間と、突条部3と溝部4との間と、2つの内側端面8a,8bの間との、少なくとも一部に防水シール材6を介在させてある。
本例の電気機器10は、ハイブリッド車や電気自動車に搭載するための、電力変換装置10aである。図4に示すごとく、本例の防水ケース1は、4つのケース片2(2a〜2c)を組み合わせて構成されている。第1ケース片2aは、防水ケース1の側壁をなしている。第3ケース片2cと第4ケース片2dは、防水ケース1の蓋部をなしている。
図3、図7に示すごとく、第1ケース片2aは、突条部3の側面30の法線方向(Y方向)から見たときに、その一部が凹状に切り欠かれた形状をしている。電力変換装置10aを製造する際には、切り欠いた部位から治具16を挿し込み、この治具16を使って、後述する半導体モジュール7の制御端子71の位置合わせをする。そして、制御端子71を制御回路基板15に接続する作業を行う。このように、ケース外から治具16を差し込むために、第1ケース片2aの一部を切り欠いてある。この切り欠いた部位の端縁20に、突条部3を形成してある。また、制御回路基板15を接続する作業を行った後、この切り欠いた部位を塞ぐために、第2ケース片2bが取り付けられる。
図7に示すごとく、第1ケース片2aは、Y方向から見たときに、半導体モジュール7の積層方向(X方向)に延びる第1辺211と、該第1辺211の端部にそれぞれ連なる第2辺212、及び第3辺213を有する形状に切り欠かれている。第2辺212と第3辺213との間のX方向間隔L1は、制御回路基板15に近づくほど次第に長くなっている。そして、これら第1辺211と、第2片212と、第3辺213とにわたって、突条部3が形成されている。
図3に示すごとく、第1ケース片2aは、電力変換装置10aの部品を固定するための中板29を備える。また、第1ケース片2aには、電力変換装置10aのコネクタ14(図4参照)を取り付けるためのコネクタ接続部28を形成してある。第1ケース片2aのうち、第3ケース片2c(図4参照)に接触する端面220は、平坦状に形成されている。
第2ケース片2bは、第1ケース片2aの、切り欠いた部位に組み合わさる形状をしている。上述したように、第2ケース片2bのうち第1ケース片2a側の端縁21には、突条部3が嵌合する溝部4(図2参照)を形成してある。第2ケース片2bには、該第2ケース片2bを第1ケース片2aにボルト固定するためのボルト挿通孔231,232が形成されている。また、第2ケース片2bには、第3ケース辺2c(図4参照)を固定するための雌螺子部223,224を形成してある。第2ケース片2bの、溝部4を形成した側とは反対側の端面221は、第1ケース片2aに組み合わせた状態において、第1ケース片2aの上記端面220と面一になる。
図2に示すごとく、第1ケース片2aは、防水ケース1の側壁を構成する本体壁部200と、上記中板29とを有する。本体壁部200の内面290は、Y方向において、突条部3の2つの側壁30,31の間に位置している。
第1ケース片2aに第2ケース片2bを組み付ける際には、図1に示すごとく、まず突条部3の先端面32に防水シール材6を塗布する(塗布工程)。防水シール材6は、シリコン樹脂である。本例では、突条部3の側面30,31や外側端面5a、内側端面8aには防水シール材6を塗布しない。また、第2ケース2b側にも防水シール材6を塗布しない。
その後、図2に示すごとく、第2ケース片2bを組み付ける(組み付け工程)。このようにすると、防水シール材6が2つのケース片2a,2bによって押圧され、突条部3の側面30,31と溝部4との間へ防水シール材6が移動する。本例では、組み付け工程を完了した時点で、防水シール材6が外側端面5a,5bの間まで移動しないように、塗布工程において塗布する防水シール材6の量を少なくしてある。
また、本例では、突条部3の突出方向(Z方向)における、2つの外側端面5a,5b間の隙間D1は、突条部3と溝部4との間の隙間よりも広い。これにより、塗布工程において防水シール材6を多めに塗布してしまった場合でも、防水シール材6が外側端面5a,5bからケース外側へはみ出ないようにしてある。
同様に、Z方向における、2つの内側端面8a,8b間の隙間D2は、突条部3と溝部4との間の隙間よりも広い。これにより、塗布工程において防水シール材6を多めに塗布してしまった場合でも、防水シール材6が内側端面8a,8bからケース内側へはみ出ないようにしてある。
なお、図2では、突条部3と溝部4との間の隙間を誇張して描いてある。すなわち、この隙間は意図的に形成したものではない。突条部3と溝部4との表面には、加工に伴って形成された、微小な凸部と凹部が存在する。突条部3と溝部4の表面は、上記凸部において互いに接触しており、凹部において離隔し、ここに隙間が形成される。防水シール材6は、この微小な隙間を充填している。
一方、図5、図6に示すごとく、本例の電力変換装置10aは、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール7と、該半導体モジュール7を冷却する複数の冷却管78とを積層した積層体100を備える。個々の半導体モジュール7は、図6に示すごとく、半導体素子を内蔵した本体部70と、該本体部70から突出したパワー端子72および制御端子71を備える。
パワー端子72には、直流電圧が加わる正極端子72aおよび負極端子72bと、交流負荷に接続する交流端子72cとがある。正極端子72aおよび負極端子72bは、図示しない直流用バスバーによって、平滑コンデンサ17に接続されている。交流端子72cには、図示しない交流用バスバーが接続される。この交流用バスバーを介して、交流端子72cを上記交流負荷に電気接続している。
制御端子71は、制御回路基板15に接続している。この制御回路基板15を使って、半導体モジュール7のスイッチング動作を制御している、これにより、正極端子72aと負極端子72bとの間に加わる直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子72cから出力するよう構成されている。
図5に示すごとく、X方向に隣り合う冷却管78同士は、Y方向における両端部にて、連結管79によって連結されている。また、複数の冷却管78のうち、X方向における一端に位置する冷却管78aには、冷媒13を導入するための導入管11と、冷媒13を導出するための導出管12とが接続している。導入管11から冷媒13を導入すると、冷媒13は連結管79を通って全ての冷却管78内を流れ、導出管12から導出する。これにより、半導体モジュール7を冷却している。
また、本例では、積層体100に対してX方向に隣接する位置に、加圧部材18(板ばね)を設けてある。この加圧部材18を使って、積層体100を支持壁部150に向けて加圧している。これにより、半導体モジュール7と冷却管78との接触圧を確保しつつ、積層体100を防水ケース7内に固定している。
図7に示すごとく、電力変換装置10aを製造する際には、第1ケース片2aに積層体100を収容し、上記加圧部材18を用いて積層体100を第1ケース片2a内に固定する。この状態では、Y方向から見ると、第1ケース片2aのうち切り欠いた部位から、半導体モジュール7の制御端子71を視認できる。この後、櫛歯状の治具16をY方向から挿入し、制御端子71の位置決めを行う。そして、接続用の貫通孔150を有する制御回路基板15をZ方向から積層体100に接近させ、制御端子71を貫通孔150に挿入する。これにより、制御端子71と制御回路基板15とを電気接続する。
この後、治具16を引き抜き、第1ケース片2aに第2ケース片2bを組み合わせる。その後、第3ケース片2cおよび第4ケース片2dを組み付けて、防水ケース1および電力変換装置10aを完成させる。
本例の作用効果について説明する。図2に示すごとく、本例では、第1ケース片2aに形成した突条部3を、第2ケース片2bに形成した溝部4に嵌合することにより、これら第1ケース片2aと第2ケース片2bとを組み合わせている。第1ケース片2aと第2ケース片2bとには、互いに対向する外側端面5a,5bをそれぞれ形成してある。突条部3と溝部4とは、外側端面5a,5bよりもケース内側に形成されている。そして、第1ケース片2aと第2ケース片2bとの間に防水シール材6を介在させてある。
そのため、溝部4に嵌合した突条部3と、防水シール材6とによって、ケース内に水が浸入することを効果的に防止することが可能になる。すなわち、本例では、仮にケース外から水が高い圧力で吹き付けられ、2つの外側端面5の間に水が浸入したとしても、外側端面5よりもケース内側に突条部33を形成してあるため、この突条部3によって、水を遮断できる。そのため、勢いよく吹き付けられた水が、そのままケース内に浸入することを防止できる。
また、2つのケース片2の間には防水シール材6を介在させてあるため、例えば毛細管現象によって、2つのケース片2a,2b間の僅かな隙間を伝わって水がケース内に浸入することを防止できる。
また、本例では図1、図2に示すごとく、防水ケース1を製造する際には、突条部3の先端面32に防水シール材6を塗布する塗布工程と、第1ケース片2aと第2ケース片2bとを組み合わせつつ、第1ケース片2aと第2ケース片2bとによって防水シール材6を押圧し、防水シール材6を側面30,31と溝部4との間へ流動させる組み合わせ工程と、を行う。
このようにすると、塗布工程において、突条部3の側面30,31に防水シール材6を塗布しなくても、先端面32に塗布するだけで、ケース片2a,2bを組み合わせた状態において、側面30,31と溝部4との間に防水シール材6を介在させることができる。突条部3の側面30,31は、防水シール材6を塗布しにくい部位であり、先端面32は塗布しやすい部位である。本例では、先端面32のみに防水シール材6を塗布するため、塗布工程を容易に行うことができる。
また、本例では、Z方向における2つの外側端面5a,5bの間の隙間D1を、突条部3と溝部4との間の隙間よりも広くしてある。
そのため、塗布工程(図1参照)において突条部3の先端面32に防水シール材6を塗布し過ぎてしまった場合でも、防水シール材6を外側端面5a,5bの間に蓄えることができ、外側端面5a,5bよりもケース外側に防水シール材6がはみ出ることを防止できる。防水シール材6がはみ出ると、これをふき取る作業が必要になるが、本例ではこれが不要になるため、防水ケース1の製造工程を簡易にすることができる。
また、本例では、Z方向における2つの内側端面8a,8bの間の隙間D2を、突条部3と溝部4との間の隙間よりも広くしてある。そのため、塗布工程において突条部3の先端面32に防水シール材6を塗布し過ぎてしまった場合でも、防水シール材6を内側端面8a,8bの間に蓄えることができ、内側端面8a,8bよりもケース内側に防水シール材6がはみ出ることを防止できる。
以上のように、本例によれば、外部から水を特に高い圧力で吹き付けた場合でも、ケース内に水が浸入することを防止でき、高い防水効果を奏する防水ケースを提供することができる。
なお、本例では図2に示すごとく、突条部3と溝部4との間にのみ防水シール材6を介在させているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、2つの外側端面5a,5bの間にのみ防水シール材6を介在させてもよく、2つの内側端面8a,8bの間にのみ防水シール材6を介在させてもよい。また、2つの外側端面5a,5bの間と、突条部3と溝部4との間と、2つの内側端面8a,8bの間との、全ての間に防水シール材6を介在させてもよい。
(実施例2)
本例は、第1ケース片2aと第2ケース片2bの形状を変更した例である。図9に示すごとく、本例では、第1ケース片2aと第2ケース片2bとを組み合わせた状態において、突条部3の先端面32と、該先端面32に対向する溝部4における対向面49とが、全面に渡って離隔している。そして、これら先端面32と対向面49との間に防水シール材6が介在している。
防水ケース1を製造する際には、実施例1と同様に、まず、突条部3の先端面32(図8参照)に防水シール材6を塗布する工程(塗布工程)を行う。その後、突条部3を溝部4に嵌合する。これにより、第1ケース片2aと第2ケース片2bとを組み合わせつつ、これらのケース片2a,2bを使って防水シール材6を押圧し、防水シール材6を側面30,31と溝部4との間に移動させる(組み合わせ工程)。
本例では、先端面32と対向面49とが離隔しているため、塗布工程において防水シール材6を塗り過ぎても、先端面32と対向面49との間に充分な量の防水シール材6を介在させることができる。そのため、防水シール材6が外側端面5a,5bの間に移動し、さらにケース外側へはみ出ることを抑制できる。したがって、はみ出た防水シール材6をふき取る作業を、殆ど行わなくてすむ。
なお、図9では、突条部3の側面30,31と溝部4との間の隙間を誇張して描いてある。すなわち、この隙間は意図的に形成したものではない。溝部4の表面と側面30,31とには、加工に伴って形成された、微小な凸部と凹部が存在する。溝部4の表面と側面30,31とは、上記凸部において互いに接触しており、凹部において離隔し、ここに隙間が形成されている。防水シール材6は、この微小な隙間を充填している。
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
(実施例3)
本例は、第1ケース片2aと第2ケース片2bの形状を変更した例である。本例では、図10に示すごとく、組み付け前の状態において、突条部3のY方向長さL2が、溝部4のY方向長さL3よりも僅かに長い。また、図11に示すごとく、組み付け工程において、突条部3を溝部4に圧入している。
このようにすると、突条部3を溝部4に圧入するため、ケース外から水を高い圧力で吹き付けても、突条部3と溝部4との間に水が浸入しにくくなる。そのため、防水効果をより高めることが可能になる。
なお、本例では、突条部3を溝部4に圧入するため、図10に示すごとく、塗布工程において、防水シール材6を突条部3の表面に塗布することはできない。そのため本例では、防水シール材6を、第1ケース片2aの外側端面5aにのみ塗布し、突条部3の表面には塗布していない。したがって、2つのケース片2a,2bを組み合わせた状態では、図11に示すごとく、突条部3と溝部4との間には防水シール材6が介在していない。
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
(実施例4)
本例は、突条部3の先端面32を第2ケース片2bに密着させた例である。図12に示すごとく、本例では、塗布工程において、突条部3の先端面32に防水シール材6を塗布する。そして、突条部3を溝部4に嵌合し、第2ケース片2bを第1ケース片2a側へ強く押し付ける。この状態で、第1ケース片2aと第2ケース片2bとをボルト締結する。これにより、突条部3の先端面32を第2ケース片2bに密着させる。防水シール材6は、第2ケース片2bを押し付けたときに、先端面32から、側面30,31と溝部4との間へ移動する。
このようにすると、突条部3の先端面32が第2ケース片2bに密着しているため、ケース外から水を高い圧力で吹き付けたときに、仮に、側面30と溝部4との間に水が浸入したとしても、先端面32と第2ケース片2bとの間において水を遮断できる。そのため、水の浸入をより効果的に抑制することが可能になる。
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
1 防水ケース
10 電気機器
2a 第1ケース片
2b 第2ケース片
20,21 端縁
3 突条部
30,31 側面
4 溝部
5a,5b 外側端面
6 防水シール材
8a,8b 内側端面

Claims (4)

  1. 電気機器(10)用の防水ケース(1)であって、
    第1ケース片(2a)と第2ケース片(2b)との少なくとも2つのケース片(2)を互いに組み合わせることにより構成され、
    上記第1ケース片(2a)における上記第2ケース片(2b)側の端縁(20)には、上記第2ケース片(2b)に向かって突出する突条部(3)を形成してあり、
    上記第2ケース片(2b)における上記第1ケース片(2a)側の端縁(21)には溝部(4)が形成され、上記突条部(3)を上記溝部(4)に嵌合することにより、上記第1ケース片(2a)と上記第2ケース片(2b)とを組み合わせてあり、
    上記第1ケース片(2a)と上記第2ケース片(2b)とには、上記突条部(3)に対してケース外側に隣接する位置に、上記突条部(3)の側面(30,31)に直交し互いに対向する外側端面(5a,5b)をそれぞれ形成してあると共に、上記突条部(3)に対してケース内側に隣接する位置に、互いに対向した内側端面(8a,8b)をそれぞれ形成してあり、
    互いに対向する2つの上記外側端面(5a,5b)の間と、上記突条部(3)と上記溝部(4)との間と、上記2つの内側端面(8a,8b)の間との、少なくとも一部に防水シール材(6)が介在していることを特徴とする防水ケース(1)。
  2. 上記突条部(3)を上記溝部(4)に圧入してあり、互いに対向する2つの上記外側端面(5a,5b)の間に上記防水シール材(6)が介在していることを特徴とする請求項1に記載の防水ケース(1)。
  3. 上記突条部(3)の先端面(32)に上記防水シール材(6)を塗布する塗布工程と、上記第1ケース片(2a)と上記第2ケース片(2b)とを組み合わせつつ、上記第1ケース片(2a)と上記第2ケース片(2b)とによって上記防水シール材(6)を押圧し、該防水シール材(6)を上記側面(30,31)と上記溝部(4)との間へ流動させる組み合わせ工程と、を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の防水ケース(1)の製造方法。
  4. 上記第1ケース片(2a)と上記第2ケース片(2b)とを組み合わせた状態において、上記突条部(3)の上記先端面(32)と、該先端面(32)に対向する上記溝部(4)における対向面(49)とが、全面に渡って離隔しており、これら上記先端面(32)と上記対向面(49)との間に上記防水シール材(6)が介在していることを特徴とする請求項3に記載の防水ケース(1)の製造方法。
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