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筐体(きょうたい)とは、何らかの機能を有する、機械、電気機器を中に収めた箱。フレームを含めた外装を指す。ことさら筐体という語が用いられるのは、一般的には単にその機器を保護したり、パソコンなど発熱する機器の場合にその放熱を助けるためであったり、あるいは裸で設置することが何らかの理由で困難であるがゆえに使われるといったような場合である。ただし、大型のアーケードゲームの筐体などのように、機能を実現するために必要とされるような特定の形状をもつものについて使われることもある。機器の保護に関しては、衝撃や圧力、電磁波、光などに対する防御などが考えられる。

英語では、ケース ()、ハウジング ()、エンクロージャー ()などと呼ばれるものに相当する。

◆ 衝撃対策

通常、動力機械にしろ電子機器にしろ、直接的な衝撃に対する耐性はそんなに強くは無い。もちろん、そういった機能部品自体の強度を上げることも重要であるが、より根本的な対策として、機器をすっぽり覆ってしまうようなバリアを設けることが有効である。そして、このバリアとしての機能こそ、筐体が持つ機能の中で最も普遍的なものの一つであるといえる。

打撃や落下に対して、その衝撃をダイレクトに機能部品が受けるよりは、その外側の堅牢な構造が直接の衝撃を吸収緩和するようにしたほうが、衝撃による機能部品のダメージを和らげるのは簡単である。特に衝撃や振動に弱い部品が使われている場合や、対衝撃耐性をおおきく取りたい場合には、筐体と内部構造の間を剛結合することを避け、保護する部品の間にゴムなどで緩衝材料によって結合することによって、対外的な振動などを吸収し内部保護を行う。

また、筐体の一部を意図的に弱く作り、その部分が破壊されることによって衝撃を吸収するような構造をとる場合もある。

◆ 防水容器・防塵容器としての筐体

機械類や電子機器は一般的に水に弱い。また、塵などの混入にも気を使う必要がある。このような機器を一般的な環境で使用するとき、当然剥き出しでは使用できないので、それらをシャットアウトするような筐体を設計する必要がある。

◆ 耐圧容器としての筐体

機械や電気機器の中には、気圧変化、特に急激な気圧変化によって誤動作を引き起こしたり、故障したりする虞のあるものも存在する。そのような機器を気圧変化が起こるような環境で使用する場合には、気密かつ堅牢な筐体を使用することによって、内部の気圧変化が小さくなるようにしなければならない。

◆ 怪我や誤動作、悪戯の防止

一般に、機能部品を手が触れられるような状態で外部にさらしておくことは、安全性や信頼性の観点から見て好ましくない。動いている機械類に触れることは、少なからず怪我の原因となるし、特に動力源のパワーがおおきい場合などは巻き込み事故など重篤な事故を引き起こす危険性が極めて高いといえる。電気機器の場合でも、高電圧を発生させ使用している機器は多く、そうでなくとも家庭用商用電源のAC100Vですら、感電など生命に危険を及ぼす可能性があるのだから、剥き出しの配線材を直接手に触れられるような場所にさらけ出しておくことは非常に危険である。

のみならず、とくに動力機械の場合、外部からの攪乱によって、設計時に意図しなかった負荷がかかり、故障を引き起こす可能性も高い。また、微妙なトルクの変化などを利用して動作する機械も少なくは無いので、そうした部分に触れることによって誤動作を引き起こす可能性が付きまとう。電子機器等であれば、部品の脱落や接点の汚損などばかりではなく、調整等に使われるスイッチ類の誤操作の可能性もある。

また、上記のような操作を意図して行えば、妨害工作、破壊工作の手段として有効であることはいうまでもない。

一般に機器全体を筐体で覆うことによって、このような可能性を小さくすることができる。ただし、機器の修理・メンテナンスが必要となる場合があるため、外部からのアクセス手段を残しておくこともまた必要なことであり、筐体の機能を考える上で重要なことである。

◆ 騒音対策

内燃機関やモーターなどの動力源を筆頭に、歯車、ローラーチェーン、軸受け、継手など耳障りで不快な騒音を発生させるような装置には枚挙に暇が無い。こうした音を外部に漏らさないようにすることもまた筐体の主要な機能の一つであるといえる。たんに、すっぽりと覆ってしまうだけでもこうした音はかなり低減されるものである。このとき、筐体に隙間があるのと、無いのとでは格段の差が生じるので注意したい。特に騒音の大きな機器を使う場合や、近年の騒音公害に当に敏感な世情を考慮して、より高いレベルでの遮音を実現しようとするならば、筐体の内面にグラスウールや、スポンジ状のものを貼り付ける事によって、遮音性をさらに向上させることができる。ただし、隙間だらけの筐体にこのような改良を施しても効果は薄いということを付記しておく。

筐体の構造によっては、内部の振動に共鳴して、それ自体が騒音の発生源ないしは増幅装置として機能してしまうことがある。このような場合は、筐体にゴムなどを貼り付け共振周波数をずらすことが最良な策といえるであろう。

以上のように、筐体の工夫によって内部装置で発生した騒音を低減することは可能であるが、そもそも騒音が発生するということは、入力エネルギーの一部が音という形で散逸しているということであるし、このような機器類の振動は、機械部品の摩耗を進行させ機器の寿命を縮める元凶である。したがって、内部装置で発生する騒音の絶対量自体を低減することをまず第一に考えるべきであって、そのような対策を施さないまま筐体の改良に邁進(まいしん)するのは、まさにくさいものに蓋をするだけということになる。

◆ 電気的ノイズ対策

電子機器の設計において、外部からの電気的ノイズによる誤動作を起こさないようにすることは、非常に重要な課題である。とくに、近年の非常に高速化したコンピュータに有っては、その動作時に行われるスイッチング動作のオンオフ間の電圧差がますます小さくなる傾向にあり、外来ノイズに対するマージンが減少しているため、外来ノイズをシャットアウトできるような筐体を用いなければ、安定動作など望むべくも無い状態に有るといえる。

のみならず、家庭にも職場にも電子機器があふれ返るという現状では、それらの電子機器自身が発生させる電磁波を、いかに外に出さないように設計するかということも重要な課題として認識されている。

電気的ノイズはその性質上、電気伝導性の素材で機器を覆ってしまうことによってシャットアウトすることが可能である。具体的には筐体その物を導電性の金属にする、プラスチック製品の内面に金属膜を蒸着させ電磁波を防ぐ、などの方法があり一般的には家庭内電化製品やパソコンなどに利用されている。

◇ 接地との関連

接地(アース)は、大地に対する接地と、筐体に対する接地(シャーシアースと呼ばれる)の2種類に分類できる。筐体に対する接地は、回路の動作を安定させるため、電磁波の侵入・漏洩を防ぐためなどの目的で用いられる。

◆ 温度対策

動力部品にしろ、電子部品にしろ、動作させている間は何らかの形で熱を持つことになる。このような熱は、蓄積させると、動力部品ならば強度の低下を招き、部品の破損などの故障を引き起こす。電子部品でもめったなことで回復不可能な障害は発生しないとはいえ、特にコンピュータなどにあっては、誤動作の原因となる。

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