(57)【要約】【課題】金属を用いた筐体において薄型軽量化を図りつつ剛性を確保する。【解決手段】金属により形成された薄板部４を有する筐体３において、薄板部４に、ハニカム構造に配列された複数の六角形セル７の輪郭を形成して断面略Ｖ字状に屈曲して六角形セル７から突出するハニカム屈曲部６を形成し、六角形セル７の内接円の直径Ｂが５０００μｍ以下とし、六角形セル７に対するハニカム屈曲部６の突出高さＣが５μｍ以上５００μｍ以下とする。これにより、様々な方向からの荷重に対して高い剛性を発揮するハニカム構造を細密充填することができ、しかも、ハニカム屈曲部６の加工時にハニカム屈曲部６の板厚ａが部分的に小さくなり過ぎるのを防止しつつ、薄板部４の剛性を全体として向上させることができる。【選択図】図５
2014007282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属により形成された薄板部を有する筐体であって、
前記薄板部に、ハニカム構造に配列された複数の六角形セルの輪郭を形成し、断面略Ｖ字状に屈曲して前記六角形セルから突出するハニカム屈曲部が形成されており、
前記六角形セルの内接円の直径が５０００μｍ以下であり、
前記六角形セルに対する前記ハニカム屈曲部の突出高さが５μｍ以上５００μｍ以下である、
筐体。
【請求項２】
前記薄板部の板厚が、１０００μｍ以下１００μｍ以上である、
請求項１に記載の筐体。
【請求項３】
前記六角形セルから前記ハニカム屈曲部が突出する方向の面が筐体の内側に配置される、
請求項１又は２に記載の筐体。
【請求項４】
前記六角形セルから前記ハニカム屈曲部が突出する方向の面が筐体の外側に配置される、
請求項１又は２に記載の筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、スマートフォン、パソコン、タブレット、ＰＤＡ、ゲーム機、ＧＰＳ、ナビゲーション、カメラ、魚群探知機、歩数計、ヘルスメーター、電卓などのモバイル機器などに使用される筐体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活の多様化により誰でも気軽にモバイル機器を使用するようになり、ハンドリング性からの軽量化やデザイン面からの薄型化のニーズが高まり、今まで以上の筐体としての平面剛性向上を要求されるようになってきた。
【０００３】
このような筐体の平面剛性は、簡易的に材料力学で曲げこわさと定義され、次の式（１）で表される。
１／Ｅ×Ｉ  …（１）
ここで、Ｅは材料の弾性率、Ｉは弾性二次モーメントである。
【０００４】
また、弾性二次モーメントＩは、次の式（２）で表される。
Ｉ＝（ｂ×ｔ３）／１２  …（２）
ここで、ｂは板の幅、ｔは板の板厚である。
【０００５】
すなわち、筐体の平面剛性は、材料の弾性率と板の厚みの３乗とに比例し、薄肉化とは反比例の関係にある。
【０００６】
しかし、モバイル機器はその機能上、薄肉軽量化が求められるため、軽量な金属を薄肉化して筐体を形成することが考えられ、金属の薄肉剛性化技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、アルミニウム製の平板をエンボス成形することで、球状に隆起した複数の凸部を平面部に配列させ、凸部高さ／凸部幅を１２％以上２０％以下とし、凸部幅を１０ｍｍ以上１６ｍｍ以下とすることで、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保することができると記載されている。なお、この場合の凸部高さは１．２ｍｍ以上３．６ｍｍ以下となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、自動車の車両フロア下方の空きスペースに設置されるヒートインシュレータに関するものであって、モバイル機器などの筐体に適用するものではない。また、特許文献１に記載された技術は、凸部の幅が１０ｍｍ以上１６ｍｍ以下と大きく、凸部高さが１．２ｍｍ以上３．６ｍｍと高いため、特許文献１に記載された技術をモバイル機器の筐体に適用したとしても、筐体の薄型軽量化を図りつつ剛性を確保することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、金属を用いた筐体において薄型軽量化を図りつつ剛性を確保することができる筐体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る筐体は、金属により形成された薄板部を有する筐体であって、薄板部に、ハニカム構造に配列された複数の六角形セルの輪郭を形成し、断面略Ｖ字状に屈曲して六角形セルから突出するハニカム屈曲部が形成されており、六角形セルの内接円の直径が５０００μｍ以下であり、六角形セルに対するハニカム屈曲部の突出高さが５μｍ以上５００μｍ以下である。
【００１１】
本発明に係る筐体によれば、薄板部にハニカム屈曲部を形成し、ハニカム屈曲部により形成される六角形セルの内接円の直径を５０００μｍ以下と小さくすることで、様々な方向からの荷重に対して高い剛性を発揮するハニカム構造を細密充填することができる。しかも、ハニカム屈曲部の突出高さを５μｍ以上５００μｍ以下とすることで、薄板部の薄型軽量化を図りつつ、ハニカム屈曲部の加工時にハニカム屈曲部の板厚が部分的に小さくなり過ぎるのを防止して、薄板部の剛性を全体として向上させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る筐体は、薄板部の板厚が、１０００μｍ以下１００μｍ以上であるものとすることができる。このように、薄板部の板厚を１０００μｍ以下１００μｍ以上とすることで、ハニカム屈曲部の加工性を向上させることができるとともに、更に薄型軽量化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る筐体は、六角形セルからハニカム屈曲部が突出する方向の面が筐体の内側に配置されるものとすることができる。このように薄板部を配置すれば、ハニカム屈曲部により、二次電池などの発熱部材を線接触で支え、発熱部材と筐体との間に断熱空気層が形成される。これにより、このような発熱部材から筐体への熱伝導を極めて小さく抑えることができる。これにより、筐体の温度上昇を抑制することもできる。
【００１４】
また、本発明に係る筐体は、六角形セルからハニカム屈曲部が突出する方向の面が筐体の外側に配置されるものとすることができる。このように薄板部を配置すれば、ハニカム屈曲部により、モバイル機器とモバイル機器を持つユーザとの接触が線接触となり、ユーザと六角形セルとの間に断熱空気層が形成される。これにより、二次電池などの発熱部材が発熱することで筐体が高温になったとしても、筐体からユーザへの熱伝導を極めて小さく抑えることができ、低温火傷の防止にもつながる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属を用いた筐体において薄型軽量化を図りつつ剛性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る製品の概略斜視図である。
【図２】図１に示す製品の分解斜視図である。
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】薄板部の拡大斜視図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】筐体と発熱部材との接触状態を示す断面図である。
【図７】筐体と発熱部材とユーザとの接触状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る筐体の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００１８】
本実施形態に係る筐体は、モバイル機器を機能させる基板などを含む機器本体部（不図示）を覆う箱体である。この筐体は、金属単体で形成される場合と、金属と樹脂とのハイブリッド構造により形成される場合とがある。
【００１９】
筐体形成に用いられる金属の種類としては、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金などの比較的防錆効果のある金属を使用することができる。
【００２０】
筐体形成に用いられる樹脂の種類としては、生産性を考慮して、押出し、射出成形、熱プレス、真空成形に使用されている熱可塑性樹脂を使用することができる。熱可塑性の樹脂の内、ポリアミドイミド、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンや、これらを一構成成分とするアロイ材料および共重合体等も使用することができる。
【００２１】
筐体形成に樹脂を用いる場合は、モバイル機器に使用する筐体として薄肉化により剛性を上げる必要があるため、筐体を形成する樹脂に無機充填材を添加（含有）させることが好ましい。また、樹脂部に対して無機充填材を２０〜７０％ｗｔに高密度添加することが好ましく、この場合、使用する樹脂は、押出し性と薄肉流動性を考慮して結晶性の樹脂が好ましい。
【００２２】
樹脂に添加する無機充填材の種類としては、ガラス繊維、ＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、参加チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、ワラステナイトなどの繊維状、ウィスカー状充填材、ガラスビーズ、ガラスバルーン、タルク、硫酸バリウムなどの充填材が挙げられる。その中でも、剛性、強度、コスト面からガラス繊維が好ましい。ガラス繊維は、射出成型の押出し工程において添加時よりも短くなり、その平均長さが約２００μｍ以上３００μｍ未満になってしまう。また、ガラス繊維の平均径φ（直径）は、３μ以上５０μｍ未満のものが使用でき、コスト面と強度面から５μｍ以上３０μｍ未満のもの使用すること好ましい。
【００２３】
更に、無機充填材は、その表面を、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤などのカップリング剤、その他の表面処理剤および膨潤性の層状珪酸塩では有機化オニウムイオンで予備処理したものとすることで、より優れた機械的強度を得ることができるため好ましい。
【００２４】
次に、図１〜図３を参照して、実施形態に係る筐体の形状について説明する。
【００２５】
図１は、実施形態に係る製品の概略斜視図である。図２は、図１に示す製品の分解斜視図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態に係る製品１は、薄い直方体に形成されており、モバイル機器の表側に配置されてモバイル機器の表示・操作パネルＰなどが配置される筐体２と、モバイル機器の裏側に配置される筐体３と、で構成されている。また、図では示していないが、二次電池を交換しやすいように、筐体２に樹脂製の電池蓋を付けてもよい。
【００２６】
筐体３は、矩形平板状の薄板部４と、薄板部４の周縁から立設されて筐体２と接続される周縁部５と、を備えている。薄板部４は、金属単体で形成されており、周縁部５は、金属単体、樹脂単体、又は、金属と樹脂とのハイブリッドで形成されている。すなわち、薄板部４は、少なくとも一部が金属単体で形成されているが、周縁部５は、必ずしも金属単体で形成する必要はない。
【００２７】
図４は、薄板部４の拡大斜視図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。図４及び図５に示すように、薄板部４は、断面略Ｖ字状に屈曲したハニカム屈曲部６により、ハニカム構造に配列された複数の六角形セル７、すなわち、六角形セル７の輪郭形成されている。
【００２８】
六角形セル７は、ハニカム構造を構成する正六角形のセルであり、各六角形セル７は、面一な平板状に形成されている。ハニカム屈曲部６は、六角形セル７を囲むように網状に延びており、六角形セル７の周縁から薄板部４（六角形セル７）の表面側又は裏面側に向けて逆Ｖ字状（三角山状）に突出している。なお、ハニカム屈曲部６により形成される凸状及び凹状の角部（コーナー）は、筐体３に作用する応力の集中を抑制するために、曲面状となるように丸められている（Ｒが付けられている）。
【００２９】
ハニカム屈曲部６及び六角形セル７の形成は、例えば、薄板部４となる薄い平板状の金属板を、プレス工程によりエンボス加工することにより形成することができる。
【００３０】
薄板部４の板厚Ａは、１０００μｍ以下１００μｍ以上であり、製造容易性の観点から８００μｍ以下とすることが好ましく、剛性向上の観点から２００μｍ以上とすることが好ましい。板厚Ａを１０００μｍ以下とすることで、モバイル機器の薄型軽量化を図るとともに、ハニカム屈曲部６の加工性を向上させることができる。一方、板厚Ａを１００μｍ以上とすることで、筐体の剛性を向上することができる。
【００３１】
ハニカム構造を構成する六角形セル７の内接円の直径Ｂは、５０００μｍ以下であり、ハニカム屈曲部６の加工性の観点から１００μｍ以上であることが好ましく、剛性向上の観点から３０００μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
六角形セル７に対するハニカム屈曲部６の突出高さＣは、５μｍ以上５００μｍ以下であり、剛性向上の観点から１００μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。なお、六角形セル７に対するハニカム屈曲部６の突出高さＣとは、六角形セル７の平面に垂直な方向において、六角形セル７におけるハニカム屈曲部６が突出する側の面からハニカム屈曲部６の頂点までの寸法である。すなわち、ハニカム屈曲部６が六角形セル７の表面側に向けて突出する場合は、高さＣが、六角形セル７の平面に垂直な方向において、六角形セル７の表面からハニカム屈曲部６の頂点までの寸法となる。一方、ハニカム屈曲部６が六角形セル７の裏面側に向けて突出する場合は、高さＣが、六角形セル７の平面に垂直な方向において、六角形セル７の裏面からハニカム屈曲部６の頂点までの寸法となる。この高さＣを高くするほど、薄板部４の剛性は高くなる。しかしながら、この高さＣを高くし過ぎると、ハニカム屈曲部６の形成時にハニカム屈曲部６が長く伸ばされるため、ハニカム屈曲部６の板厚ａが部分的に小さくなり過ぎてしまう。その結果、薄板部４の剛性が全体として低下してしまう。そこで、高さＣを５μｍ以上５００μｍ以下、更には１００μｍ以上４００μｍ以下とすることで、ハニカム屈曲部６の板厚ａが小さくなり過ぎるのを防止して、薄板部４の剛性を全体として向上させることができる。
【００３３】
ハニカム屈曲部６の一辺の幅Ｄは、５μｍ以上５００μｍ以下であり、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。幅Ｄを５μｍ以上とすることで、ハニカム屈曲部６の加工性を向上させることができる。一方、幅Ｄを５００μｍ、更には２００μｍ以下とすることで、六角形セル７を細密充填することができるため、薄板部４の剛性を向上させることができる。
【００３４】
このように構成される薄板部４は、六角形セル７からハニカム屈曲部６が突出する方向の面が筐体３の内側及び外側の何れを向くように形成してもよい。
【００３５】
六角形セル７からハニカム屈曲部６が突出する方向の面が筐体３の内側に向く場合は、図６に示すように、ハニカム屈曲部６により、二次電池などの発熱部材Ｈを線接触で支え、発熱部材Ｈと六角形セル７との間に断熱空気層Ｌが形成される。これにより、このような発熱部材Ｈから筐体３への熱伝導を極めて小さく抑えることができるため、筐体３の温度上昇を抑制することができる。しかも、薄板部４の外表面の大部分が、平板状に形成された六角形セル７で占められるため、モバイル機器に平面的な意匠性を持たせることができる。
【００３６】
一方、六角形セル７からハニカム屈曲部６が突出する方向の面が筐体３の外側に向く場合は、図７に示すように、ハニカム屈曲部６により、モバイル機器とモバイル機器を持つユーザＵとの接触が線接触となり、ユーザＵと六角形セル７との間に断熱空気層Ｌが形成される。これにより、二次電池などの発熱部材Ｈが発熱することで筐体３が高温になったとしても、筐体３からユーザＵへの熱伝導を極めて小さく抑えることができる。しかも、薄板部４の外表面にハニカム屈曲部６が突出するため、モバイル機器に独特な意匠性を持たせることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、薄板部４にハニカム屈曲部６を形成し、ハニカム屈曲部６により形成される六角形セル７の内接円の直径Ｂを５０００μｍ以下と小さくすることで、様々な方向からの荷重に対して高い剛性を発揮するハニカム構造を細密充填することができる。しかも、ハニカム屈曲部６の突出高さＣを５μｍ以上５００μｍ以下とすることで、薄板部の薄型軽量化を図りつつ、ハニカム屈曲部６の加工時にハニカム屈曲部６の板厚ａが部分的に小さくなり過ぎるのを防止して、薄板部４の剛性を全体として向上させることができる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、モバイル機器の裏側に配置される筐体３の薄板部４にハニカム屈曲部６を形成するものとして説明したが、金属製の薄板部であれば、如何なる部位にハニカム屈曲部を形成してもよい。例えば、周縁部を薄板部としてハニカム屈曲部を形成してもよく、モバイル機器の表側に配置される筐体にハニカム屈曲部を形成してもよく、薄板部を樹脂と金属のハイブリッド構造として金属部分の薄板部にハニカム屈曲部を形成してもよい。また、上記実施形態では、筐体が薄い直方体に形成されるものとして説明したが、筐体の形状は、特に限定されるものではなく、デザインなどにより種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…製品、２…筐体、３…筐体、４…薄板部、５…周縁部、６…ハニカム屈曲部、７…六角形セル、Ａ…薄板部の板厚、ａ…ハニカム屈曲部の板厚、Ｂ…六角形セルの内接円の直径、Ｃ…ハニカム屈曲部の突出高さ、Ｄ…ハニカム屈曲部の一辺の幅、Ｈ…発熱部材、Ｌ…断熱空気層、Ｐ…表示・操作パネル、Ｕ…ユーザ。
【図１】
2014007282.tif 000003
【図２】
2014007282.tif 000004
【図３】
2014007282.tif 000005
【図４】
2014007282.tif 000006
【図５】
2014007282.tif 000007
【図６】
2014007282.tif 000008
【図７】
2014007282.tif 000009