JP2010267538A

JP2010267538A - 通気部材および通気構造

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Publication number: JP2010267538A
Application number: JP2009118906A
Authority: JP
Inventors: Ko Uemura; 高植村; Yozo Yano; 陽三矢野
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: JP5253291B2

Abstract

【課題】各種耐久試験を受けても筐体から外れやすくならない通気部材を提供する。
【解決手段】通気部材１０は、通気が必要な内部空間２２と通気用の開口部２１とを有する筐体２０に取り付け可能である。通気部材１０は、内部空間２２と外部空間２４との間の通気経路としての通気孔３を有する支持体４と、通気孔３を外部空間２４側で閉じるように支持体４上に配置された通気膜２とを備えている。支持体４は、通気膜３を支持しているベース部１１と、筐体２０の開口部２１に当該通気部材１０を固定するための部分であってベース部１１から内部空間２２側に向かって延びている脚部２６とを含む。脚部２６には、開口部２１に内部空間２２側から係合して筐体２０から当該通気部材１０が外れるのを防ぐための爪部２８が設けられている。爪部２８が、かぎ形の形状を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、通気部材および通気構造に関する。

ランプ、モータ、センサ、スイッチ、ＥＣＵ等の自動車の電装部品を収容している筐体には、通気部材が取り付けられている。通気部材は、筐体の内部と外部との通気を確保して圧力変化に基づく不具合を防止するとともに、筐体の内部への異物の侵入を阻止する。そのような通気部材の例が特許文献１および２に開示されている。特許文献１に開示された通気部材を図１０に示す。

通気部材１０１は、支持体１０３と、支持体１０３の上に配置された通気膜１０２と、通気膜１０２を覆っている保護部１０４とを備えている。Ｏリング１０５を介して、筐体１０６の開口部１０７に通気部材１０１が固定されている。通気部材１０１が筐体１０６から抜けないように、支持体１０３の脚部１０８が開口部１０７に係合している。

特開２００４−４７４２５号公報特開２００７−１４１６２９号公報

通気部材には、その用途に応じて高い耐久性が要求される。例えば、自動車の多くの部品や材料には、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）等の工業規格によって環境試験が義務付けられている。環境試験の例として、冷熱サイクル試験や高圧洗車試験が挙げられる。通気部材にも冷熱サイクル試験や高圧洗車試験に耐えうる性能が要求される。

しかし、従来の通気部材に対して、筐体に取り付けた状態で冷熱サイクル試験や高圧洗車試験を行うと、試験前よりも筐体から通気部材が外れやすくなっていることがある。本発明は、冷熱サイクル試験や高圧洗車試験等の各種耐久試験を受けても筐体から外れやすくならない通気部材を提供することを目的とする。本発明は、さらに、その通気部材を用いた通気構造を提供することを目的とする。

本発明者らは、従来の通気部材１０１（図１０参照）について、冷熱サイクル試験や高圧洗車試験を経ると筐体１０６から外れやすくなる原因について詳細に調べた。その結果、図１１に示すように、脚部１０８が内側に変形して脚部１０８と筐体１０６との係合が不十分になり、通気部材１０１が筐体１０６から外れやすくなることを突き止めた。こうした知見に基づいて、本発明者らは本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、
通気が必要な内部空間と通気用の開口部とを有する筐体に取り付け可能な通気部材であって、
前記内部空間と外部空間との間の通気経路としての通気孔を有する支持体と、
前記通気孔を前記外部空間側で閉じるように前記支持体上に配置された通気膜と、
を備え、
前記支持体は、前記通気膜を支持しているベース部と、前記筐体の前記開口部に当該通気部材を固定するための部分であって前記ベース部から前記内部空間側に向かって延びている脚部とを含み、
前記脚部には、前記開口部に前記内部空間側から係合して、前記筐体から当該通気部材が外れるのを防ぐための爪部が設けられ、
前記爪部が、かぎ形の形状を有している、通気部材を提供する。

他の側面において、本発明は、
通気が必要な内部空間と通気用の開口部とを有する筐体と、
前記開口部に取り付けられた、上記本発明の通気部材と、
を備え、
前記筐体には、前記内部空間側における前記開口部のエッジに沿って溝、段差、突起等の被係合部が設けられており、
前記通気部材の前記爪部が、前記被係合部に係合している、通気構造を提供する。

上記本発明によれば、通気部材の爪部がかぎ形の形状を有している。かぎ形の爪部が筐体の開口部に係合していると、各種耐久試験を受けて脚部が変形するのを防止できる。つまり、本発明によれば、各種耐久試験を経て通気部材が筐体から外れやすくなるのを防止できる。

本発明の一実施形態にかかる通気部材の分解斜視図図１に示す通気部材を筐体に取り付けた状態（通気構造）を示す断面図図１に示す通気部材の脚部の拡大断面図支持体の側面図支持体の上面図 VI-VI線に沿った支持体の断面図通気膜の断面図図１に示す通気部材の支持体の成形に使用できる金型の断面図金型の他の例の断面図従来の通気部材の側面図従来の通気部材の問題点を示す模式図

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態の通気部材１０は、通気膜２、支持体４、カバー６およびシールリング８を備えている。図２に示すように、通気構造５０は、通気が必要な内部空間２２と通気用の開口部２１とを有する筐体２０と、開口部２１に取り付けられた通気部材１０とで構成されている。通気膜２を通じて、内部空間２２と外部空間２４との間を気体が行き来できる。筐体２０としては、例えば自動車のＥＣＵ（Electric Control Unit）ボックスがあるが、図１および２には筐体２０の一部のみが示されている。

支持体４には、内部空間２２と外部空間２４との間の通気経路としての通気孔３が設けられている。通気膜２、支持体４およびカバー６が、それぞれ、平面視で円形の形状を有している。通気膜２、支持体４およびカバー６は、共通の中心軸Ｏを有している。通気膜２の厚さ方向が中心軸Ｏに平行である。

なお、本明細書では、中心軸Ｏに平行な方向を軸方向と定義する。軸方向に関して、通気膜２が位置している側を支持体４の上面側、筐体２０に向かい合う側を支持体４の下面側とし、さらに、中心軸Ｏに直交する方向を支持体４の径方向と定義する。

図２に示すように、支持体４は、ベース部１１および複数の脚部２６を有する。ベース部１１は、通気膜２を支持している部分であり、略円盤の形状を有する。脚部２６は、筐体２０の開口部２１に当該通気部材１０を固定するための部分である。脚部２６は、ベース部１１から筐体２０の内部空間２２側に向かって延びている。脚部２６には、筐体２０の開口部２１に内部空間２２側から係合して、筐体２０から通気部材１０が外れるのを防止するための爪部２８が設けられている。爪部２８は、かぎ形の形状を有している。

図３に示すように、筐体２０には、内部空間２２側における開口部２１のエッジに沿って被係合部３２が設けられている。この被係合部３２に、通気部材１０の爪部２８が係合している。これにより、通気部材１０が冷熱サイクルを受けたときに、脚部２６が変形して通気部材１０が筐体２０から外れやすくなるのを防止できる。本実施形態では、被係合部３２として、開口部２１のエッジに沿って環状の突起が形成されている。爪部２８には、被係合部３２に係合しうるかぎ形部分として、溝３４が形成されている。なお、被係合部３２は、爪部２８の溝３４が確実に係合できる限りにおいて、溝や段差などの他の構造を有していてもよい。さらに、開口部２１のエッジの一部区間にのみ被係合部３２が設けられていてもよい。

図４〜６を参照して、支持体４の構造をさらに説明する。なお、図６は、図２とは異なる角度で支持体４を切断したときの支持体４の断面を示している。

図５および６に示すように、支持体４のベース部１１は、堤部１２および中央部１４を含む。堤部１２は、環状の形状を有する部分である。堤部１２には、通気膜２の外周部分が固定されている（図２参照）。中央部１４は、堤部１２に囲まれた領域を形成している部分である。中央部１４には、中心軸Ｏを取り囲む形で複数の通気孔３が形成されている。そして、これらの通気孔３に囲まれた部分から複数の脚部２６が斜め下に向かって延びている。通気膜２を取り除いた状態で支持体４を平面視したときに、通気孔３を通じて爪部２８のかぎ形部分（溝３４）を視認できるように、脚部２６と通気孔３との位置関係が調整されている。言い換えれば、軸方向に関して爪部２８と向かい合う位置に通気孔３が設けられている。

図１０を参照して説明した従来の通気部材１０１の支持体１０３は、通常、射出成形で製造される。ただし、脚部１０８は径方向に突出した部分を有しているので、垂直方向に分かれるスライド金型と、水平方向に分かれるスライド金型とを組み合わせて、射出成形を実施する必要がある。金型が多数の部分に分かれていると製品（支持体）にバリができやすくなり、品質も低下する。また、多数個取りの射出成形が難しいので、生産性もよくない。さらに、射出成形で脚部１０８にかぎ形部分を作るのは、従来の支持体１０３の構造上極めて困難である。

これに対し、本実施形態の通気部材１０によれば、支持体４を平面視したときに、通気孔３を通じて爪部２８を上から視認できる。そのため、後述するように、垂直方向に分かれる１組のスライド金型だけで支持体４を製造でき、溝３４の形成も容易である。このことは、金型費用の節約、製品の品質の向上、生産性の向上に資する。

次に、図６に示すように、堤部１２と中央部１４との境界には、小さい段差１９が設けられている。軸方向に関して、段差１９の高さは、例えば０．２〜１ｍｍの範囲にある。段差１９の高さがこの程度であれば、支持体４の高さが過度に増すおそれもない。この段差１９は、通気膜２と中央部１４との間に空間ＡＲ₃（図２参照）を形成するためのもので、通気部材１０の通気性能を高めるのに役立つ。

一般に、通気部材１０の通気性能は、通気膜２自体の通気性能に加えて、通気膜２の通気面積に依存する。通気膜２の通気面積とは、現実に通気に寄与する部分の面積のことで、支持体４に固着されている部分の面積は通常含まない。図２に示すように、本実施形態では、通気膜２が中央部１４に固着されておらず、通気膜２と中央部１４との間に空間ＡＲ₃が形成されている。そのため、堤部１２に固着されている部分を除く部分の面積が、通気膜２の通気面積に対応する。言い換えれば、中央部１４の面積が通気膜２の通気面積に対応している。

通気孔３の合計面積は必ずしも広くないものの、段差１９が設けられているため、通気膜２の通気面積は従来の通気部材１０１（図１０参照）と比較しても遜色無い。なお、本実施形態では、中央部１４の面積が開口部２１の開口面積よりも広くなるように、支持体４の寸法が調整されている。

図４および５に示すように、支持体４には複数の脚部２６が設けられている。詳細には、３本の脚部２６が等間隔（等角度間隔）で設けられている。他方、図５に示すように、支持体４には複数の通気孔３が形成されている。詳細には、３つの通気孔３が等間隔（等角度間隔）で形成されている。つまり、本実施形態では、通気孔３の数が脚部２６の数に等しい。このようにすれば、全ての爪部２８のかぎ形部分（溝３４）を容易に形成できる。

図４に示すように、開口部２１のエッジに沿う周方向に関して、かぎ形の形状を爪部２８に与えている溝３４が、当該爪部２８の端から端まで形成されている。このようにすれば、筐体２０への通気部材１０の取り付け角度が制限されないので、筐体２０への通気部材１０の取り付け作業を迅速に行える。また、図５の平面図から理解できるように、通気孔３を通じて溝３４の全部を視認できる。言い換えれば、中心軸Ｏに平行な方向に関する支持体４の投影図で、溝３４の全部が通気孔３の中に納まっている。このような位置関係によれば、後述する垂直スライド金型を用いて溝３４を容易に形成できる。

図２に示すように、本実施形態の通気構造５０によると、脚部２６によって囲まれた空間と通気孔３とが、互いに隣り合う脚部２６と脚部２６との間の空間３６を介して連通している。そして、脚部２６に囲まれた空間、脚部２６と脚部２６との間の空間３６および通気孔３によって、内部空間２２と外部空間２４との間の通気経路が形成されている。このような構造によれば、支持体４の径方向に関して脚部２６よりも外側に通気孔３を設けたとしても、スムーズな通気を実現できる。

シールリング８は、通気部材１０を筐体２０に取り付けたときに支持体４と筐体２０との間のすき間を封じるための弾性部材である。シールリング８は、例えば、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素化ニトリルゴム等のエラストマーでできている。エラストマーに代えて、シールリング８が発泡体でできていてもよい。

筐体２０の開口部２１に支持体４の脚部２６を差し込むと、支持体４と筐体２０との間に挟まれたシールリング８の弾性力によって、支持体４は筐体２０から抜ける方向に押し返される。このとき、筐体２０の内部空間２２側において、爪部２８が筐体２０に係合し、通気部材１０が筐体２０から外れるのを防止する。なお、二色成形やインサート成形などの手法により、シールリング８に相当する部分が、支持体４に一体的に設けられていてもよい。また、シールリング８が支持体４に接着されていてもよい。

支持体４の下面側には、通気孔３が形成されている位置よりも径方向の外側の位置に、シールリング８の位置決めをするための保持部３０が設けられている。この保持部３０にシールリング８が収容されていると、シールリング８の弾性力が脚部２６に直接加わらないので、シールリング８の弾性力で脚部２６が変形するのを回避できる。

具体的に、保持部３０は、ベース部１１の下面側に形成された環状の溝で構成されている。ベース部１１は、保持部３０に収容されたシールリング８を側面方向から覆うように、径方向に関して堤部１２よりも外側の部分が下に延びている。このような構造によれば、シールリング８に水、油、埃等の異物が付着しにくくなるので、シールリング８の劣化を遅らせることができる。例えば、径方向に関してシールリング８よりも外側において、ベース部１１の下面１１ｐと筐体２０の表面２０ｐとのすき間の軸方向高さが、５ｍｍ以下であれば、上記効果を十分に得ることができる。

本実施形態によれば、シールリング８との接触面としての支持体４の表面（下面）には、パーティングラインが存在しない。ここで「パーティングライン」とは、金型を使用して部材を成形する際に、金型の一方の部分と他方の部分との間の継ぎ目に生じる微小な段差のことである。射出成形法で成形された製品には、パーティングラインが必ず存在している。パーティングラインの位置は、製品のデザインに依存する。

例えば、図１０に示す従来の通気部材１０１の支持体１０３を成形するための金型は、１組の水平スライド金型と、１組の垂直スライド金型とで構成される。この場合、水平スライド金型の継ぎ目に基づくパーティングラインが支持体１０３の下面に形成される。支持体１０３の下面は、支持体１０３とシールリング１０５との接触面でもある。射出成形でしばしば問題となるバリは、パーティングライン上にできる。支持体１０３の下面にバリが形成されていると、支持体１０３へのシールリング１０５の密着が不十分となり、筐体２０内に水が入りやすくなる可能性がある。したがって、支持体１０３の下面にパーティングラインが存在しない方が好ましい。

本実施形態の通気部材１０は、通気孔３と爪部２８との位置関係が適切に調整されているので、図８に示すように、１組の垂直スライド金型５１のみで射出成形を実施できる。この場合、支持体４の下面にパーティングラインが形成されるのを回避できる。図８に示す金型５１によれば、パーティングラインが支持体４の下面に一致するか、支持体４の側面にできる。そのため、仮に、支持体４にバリが形成されたとしても、そのバリは支持体４の外周部に位置し、シールリング８と支持体４との密着性には何ら影響しない。

次に、通気膜２について説明する。通気膜２は、気体の透過を許容し、液体の透過を阻止する性質を有するものであればよく、その構造や材料は特に限定されない。図７に示すように、通気膜２は、膜本体２ａと、膜本体２ａに重ね合わされた補強材２ｂとを有していてもよい。補強材２ｂを設けることにより、通気膜２の強度が向上する。もちろん、通気膜２が膜本体２ａのみで構成されていてもよい。

膜本体２ａには、撥油処理や撥水処理が施されていてもよい。これらの撥液処理は、表面張力の小さい物質を膜本体２ａに塗布し、乾燥後、キュアすることにより行える。撥液処理に用いる撥液剤は、膜本体２ａよりも低い表面張力の皮膜を形成できるものであればよく、例えば、パーフルオロアルキル基を有する高分子を含む撥液剤が好適である。撥液剤は、含浸、スプレー等の公知の方法で膜本体２ａに塗布される。

膜本体２ａの典型例は、フッ素樹脂またはポリオレフィンでできた多孔質膜である。十分な防水性を確保する観点から、０．０１〜１０μｍの平均孔径を有する樹脂多孔質膜を膜本体２ａに使用できる。

膜本体２ａに好適なフッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体が挙げられる。膜本体２ａに好適なポリオレフィンとして、エチレン、プロピレン、４−メチルペンテン−１，１ブテンなどのモノマーの重合体または共重合体が挙げられる。ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリ乳酸を用いたナノファイバーフィルム多孔体を用いてもよい。中でも、小面積で高い通気性が確保でき、筐体の内部への異物の侵入を阻止する能力にも優れているＰＴＦＥが好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜は、延伸法や抽出法等の公知の成形方法によって製造できる。

補強材２ｂは、ポリエステル、ポリエチレン、アラミドなどの樹脂で作られた部材でありうる。補強材２ｂの形態は、通気膜２の通気性を維持できるものであれば特に限定されず、例えば、織布、不織布、ネット、メッシュ、スポンジ、フォームまたは多孔体である。膜本体２ａと補強材２ｂとは、熱ラミネーション、熱溶着、超音波溶着または接着剤によって貼り合わされているとよい。

通気膜２の厚さは、強度やハンドリングの容易性を考慮して、１μｍ〜５ｍｍの範囲にあるとよい。通気膜２の直径は、金属体４および６の直径に等しくてもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、通気膜２の直径が各金属体４および６の直径に等しい。そのため、通気膜２の外周縁よりも内側に結合部１２が形成されている。通気膜２の通気度は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）Ｐ８１１７に規定されたガーレー試験機法で得られるガーレー値にて０．１〜３００ｓｅｃ／１００ｃｍ³の範囲にあるとよい。通気膜２の耐水圧は、１．０ｋＰａ以上あるとよい。

カバー６は、通気膜２を覆うように支持体４に取り付けられている。通気膜２とカバー６との間には、空間ＡＲ₁が形成されている。カバー６の外周部と支持体４の外周部との間にも空間ＡＲ₂が形成されている。これらの空間ＡＲ₁およびＡＲ₂も内部空間２２と外部空間２４との間の通気経路として機能する。

次に、通気部材１０の製造方法を説明する。まず、支持体４およびカバー６を別々に製造する。支持体４およびカバー６は、それぞれ、公知の射出成形法で製造できる。支持体４およびカバー６の材料として、典型的には、熱可塑性樹脂を使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。

図８に示すように、支持体４の製造には、１組の垂直スライド金型５１を使用できる。垂直スライド金型５１は、上型５２と下型５４とで構成されている。上型５２と下型５４とで形成されたキャビティＣＶに溶融樹脂を射出し、金型５１を型開きする。通気孔３が形成される予定の部分には、爪部２８に溝３４を形成するためのパターンを有する上型５２が存在している。このように、本実施形態によれば、垂直スライド金型５１だけで支持体４を成形できる。図９に示すように、上型５３の形状の変更のみで、爪部２８の形状を変更可能である。このことは、顧客の多様なニーズに応じて、爪部２８の形状を変更する必要がある場合に有意である。

なお、垂直スライド金型５１以外の金型を用いて支持体４を成形することも可能である。例えば、水平スライド金型と、垂直スライド金型とを組み合わせて、支持体４を成形してもよい。さらに、圧縮成形などの他の成形方法で支持体４を製造することも可能である。

筐体２０も公知の射出成形法で製造できる。図１および２に示すように、外部空間２４側における開口部２１の開口径は、内部空間２２側における開口部２１の開口径よりも大きい。そのため、脚部２６を開口部２１に挿入しやすい。また、このような開口部２１によれば、通気孔３から内部空間２２に至る通気経路の断面積もある程度広く確保できる。さらに、内部空間２２側における開口部２１の開口径を小さくすると、中心軸Ｏに対する脚部２６の傾きも小さくできる。このことは、爪部２８を開口部２１に確実に係合させて、筐体２０への通気部材１０の取り付け強度を高める上で好ましい。

本発明の通気部材は、ランプ、モータ、センサ、スイッチ、ＥＣＵ、ギアボックス等の自動車部品の筐体に使用できる。また、自動車部品だけでなく、移動体通信機器、カメラ、電気剃刀、電動歯ブラシ等の電気製品にも本発明の通気部材を使用できる。

２通気膜
３通気孔
４支持体
６カバー
８シールリング
１０通気部材
１１ベース部
１２堤部
１４中央部
１９段差
２０筐体
２１開口部
２２内部空間
２４外部空間
２６脚部
２８爪部
３０保持部
３２被係合部
３４溝
５０通気構造
Ｏ中心軸

Claims

通気が必要な内部空間と通気用の開口部とを有する筐体に取り付け可能な通気部材であって、
前記内部空間と外部空間との間の通気経路としての通気孔を有する支持体と、
前記通気孔を前記外部空間側で閉じるように前記支持体上に配置された通気膜と、
を備え、
前記支持体は、前記通気膜を支持しているベース部と、前記筐体の前記開口部に当該通気部材を固定するための部分であって前記ベース部から前記内部空間側に向かって延びている脚部とを含み、
前記脚部には、前記開口部に前記内部空間側から係合して前記筐体から当該通気部材が外れるのを防ぐための爪部が設けられ、
前記爪部が、かぎ形の形状を有している、通気部材。
前記ベース部が、前記通気膜の外周部分を固定した環状の堤部と、前記堤部に囲まれた領域を形成している中央部とを含み、
前記中央部には、前記支持体の中心軸を取り囲む形で複数の前記通気孔が形成されており、
前記通気孔に囲まれた部分から複数の前記脚部が延びており、
前記通気膜を取り除いた状態で前記支持体を平面視したときに、前記通気孔を通じて前記爪部のかぎ形部分を視認できるように、前記脚部と前記通気孔との位置関係が調整されている、請求項１に記載の通気部材。
前記堤部と前記中央部との境界に段差が設けられている、請求項２に記載の通気部材。
前記通気孔の数が前記脚部の数に等しい、請求項２または３に記載の通気部材。
前記開口部のエッジに沿う周方向に関して、かぎ形の形状を前記爪部に与えている溝が、当該爪部の端から端まで形成されており、前記通気孔を通じて前記溝の全部を視認できる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の通気部材。
前記通気部材を前記筐体に取り付けたときに前記支持体と前記筐体との間のすき間を封じるためのシールリングをさらに備え、
前記中心軸に平行な方向に関して、前記通気膜が位置している側を前記支持体の上面側、前記筐体に向かい合う側を前記支持体の下面側とし、さらに、前記中心軸に直交する方向を前記支持体の径方向としたとき、
前記支持体の下面側には、前記通気孔が形成されている位置よりも径方向の外側の位置に、前記シールリングの位置決めをするための保持部が設けられている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の通気部材。
前記支持体と前記シールリングとの接触面としての前記支持体の表面にパーティングラインが存在しない、請求項６に記載の通気部材。
通気が必要な内部空間と通気用の開口部とを有する筐体と、
前記開口部に取り付けられた、請求項１〜７のいずれか１項に記載の通気部材と、
を備え、
前記筐体には、前記内部空間側における前記開口部のエッジに沿って溝、段差、突起等の被係合部が設けられており、
前記通気部材の前記爪部が、前記被係合部に係合している、通気構造。
外部空間側における前記開口部の開口径が、前記内部空間側における前記開口部の開口径よりも大きい、請求項８に記載の通気構造。