JP2013229281A - 換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースおよび短時間で筐体内から外部に湿気を排出できる換気システムを提供する。
【解決手段】換気システム１は、少なくとも一対の通気口２１を有する筐体２と、一対の通気口２１の少なくとも一方に取り付けられた圧電ブロア３と、を備えている。圧電ブロア３は、ダイヤフラムを圧電素子により振動させることにより通気口２１を通じた空気の流通を生じさせる。この構成によれば、圧電ブロア３は薄い板状の形状を有するために、省スペースで強制対流を生じさせることができる。また、圧電ブロア３は、電気が供給されている間は連続的に稼働するので、短時間で筐体２内から外部に湿気を排出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体内を換気する換気システムに関する。

従来、例えば自動車用ランプなどでは、電気部品を収容する筐体内での水分の結露を防止するために、筐体に複数の通気口を設け、ファンまたは車両の走行風を用いた強制対流や自然対流により筐体内を換気することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−５１９１３６号公報

しかしながら、ファンを用いた場合にはファンを設置するための大きなスペースが必要になり、車両の走行風を用いた場合には車両が走行している間だけしか筐体内から外部に湿気を排出することができない。また、自然対流では筐体内からの湿気の排出が不十分である。

本発明は、このような事情に鑑み、省スペースおよび短時間で筐体内から外部に湿気を排出できる換気システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の換気システムは、少なくとも一対の通気口を有する筐体と、前記一対の通気口の少なくとも一方に取り付けられた、ダイヤフラムを圧電素子により振動させることにより前記通気口を通じた空気の流通を生じさせる圧電ブロアと、を備えた、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、圧電ブロアは薄い板状の形状を有するために、省スペースで強制対流を生じさせることができる。また、圧電ブロアは、電気が供給されている間は連続的に稼働するので、短時間で筐体内から外部に湿気を排出することができる。

本発明の一実施形態に係る換気システムの構成図 別の実施形態に係る換気システムの構成図 図１の換気システムに用いられる圧電ブロアの断面図 流入口を通気性部材で覆った圧電ブロアの断面図 流出口を通気性部材で覆った圧電ブロアの断面図 通気部材の断面図 別の通気部材の断面図

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る換気システム１を示す。この換気システム１は、筐体２と圧電ブロア３を備える。

筐体２は、例えば電気部品を収容するものである。本実施形態では、筐体２の一部が樹脂またはガラスからなる透明部材２５で構成されている。換気システム１が例えば自動車用ランプなどの照明装置に適用される場合、透明部材２５は筐体２内に収容される光源の光を透過させる。ただし、筐体２の全体が透明部材で構成されていてもよい。あるいは、筐体２は必ずしも透明部材を含む必要はなく、例えば換気システム１が自動車のＥＣＵ（Electrical Control Unit）に適用される場合には、全体的に金属で構成されていてもよ
い。

筐体２は、少なくとも一対の通気口２１を有している。本実施形態では、一対の通気口２１が上下に離間するように設けられており、下方に位置する通気口２１が吸気用、上方に位置する通気口２１が排気用になっている。そして、下方に位置する通気口２１には、通気口２１を通じた空気の流通を生じさせる圧電ブロア３が当該通気口２１を覆うように取り付けられている。本実施形態では、圧電ブロア３が通気口２１を通じて筐体２内に空気を送り込む。

ただし、圧電ブロア３は、図２に示すように、上方に位置する通気口２１に図１とは逆向きに取り付けられていてもよい。この場合、圧電ブロア３は、通気口２１を通じて筐体２内から外部に空気を排出する。あるいは、圧電ブロア３は、双方の通気口２１に取り付けられていてもよい。圧電ブロア３を双方の通気口２１に取り付ける場合には、一方の通気口２１から筐体２内に空気が供給され（図１参照）、他方の通気口２１から筐体２外へと空気が排出される（図２参照）ように、圧電ブロア３を取り付けるとよい。

圧電ブロア３は、通気口２１の開口方向に扁平な薄い板状の形状を有している。圧電ブロア３は、当該圧電ブロア３の周囲から複数の流入口３１を通じて空気を吸入し、中央の流出口３３から空気を吐出する。なお、流入口３１が開口する方向は、必ずしも流出口３３が開口する方向と反対向きである必要はなく、流出口３３が開口する方向と直交する方向であってもよい。

具体的に、圧電ブロア３は、図３に示すように、流出口３３を形成するノズルから周囲に広がる主壁４１と、主壁４１から離間する対向壁４２と、対向壁４２から離間するダイヤフラム４３を有している。なお、図３は、株式会社村田製作所のホームページより引用した。主壁４１と対向壁４２との間には各流入口３１から流出口３１に至る流路３２が形成されており、対向壁４２とダイヤフラム４３の間にはポンプ室３５が形成されている。対向壁４２の中央には当該対向壁４２を貫通する貫通穴により噴射口４１ａが設けられており、ダイヤフラム４３には圧電素子４４が取り付けられている。圧電素子４４はダイヤフラム４３を噴射口４１ａの開口方向（対向壁４２の厚さ方向）に振動させ、ポンプ室３５の容積を増大または減少させる。ポンプ室３５の容積が減少するときに噴射口４１ａから空気が流出口３３に向かって押し出される。ポンプ室３５の容積が増大するときは、噴射口４１ａを通じてポンプ室３５内に空気が流入するが、流路３３を流れる空気のほとんどは慣性により流出口３３から流出し続ける。

流入口３１は、水や塵などの異物が圧電ブロア３に吸入されることを防止するために、樹脂または金属からなる通気性部材で覆われていてもよい。このような通気性部材としては、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォーム、多孔体などや、後述する防水通気膜６と同じものを用いることができる。例えば、図４に示すように、全ての流入口３１を覆うように一枚の通気性部材４５が圧電ブロア３の吸入側に配置されていてもよい。あるいは、図５に示すように、圧電ブロア３の吐出側に流出口３３を覆うように通気性支持材４７が配置されてもよい。通気性支持材４７は、ノズルの先端面に貼り付けられてもよいし、ノズルと嵌合する支持体４６に保持されてもよい。

圧電ブロア３を通気口２１に取り付けるには、各種の方法を用いることができる。例えば、両面テープや接着剤を用いた筐体２への接合、ビスによる筐体２への固定などが挙げられる。あるいは、主壁４１が樹脂からなる場合または圧電ブロア３を別の樹脂材料と複合した場合には、超音波または熱板溶着、通気口２１への圧入、通気口２１を通じた筐体２の内面への係合（スナップフィット）なども採用可能である。

圧電ブロア３が送り出し可能な空気の流量は、例えば大気圧化で０．１〜５Ｌ／ｍｉｎである。

一対の通気口２１の一方に圧電ブロア３が取り付けられる場合、他方の通気口２１は開放されていてもよいが、図６に示すように、筐体２内への水や塵などの異物の侵入を防止する通気部材５が取り付けられていることが好ましい。通気部材５は、防水通気膜６と、防水通気膜６を支持し、筐体２に固定される支持体５１と、防水通気膜６を覆うカバー５２とを備えている。

支持体５１は、全体的に管状をなしており、防水通気膜６が貼り付けられるフランジ部５１ａ、およびフランジ部５１ａから突出して筐体２の通気口２１に挿入される筒状部５１ｂを有している。筒状部５１ｂの根元部分には通気部材５と筐体２との間の隙間をシールするシール部材７が装着されている。筒状部５１ｂの先端には、筐体２の内側から通気口２１の周縁部分に係止される爪部５１ｃが形成されている。カバー５２には、防水通気膜６に面する空間を外部に開放するための貫通孔５２ａが設けられている。

なお、通気部材５の構成は必ずしも図６に示すものに限られず、種々の変更が可能である。例えば、図７に示すように、通気口２１を延長するように筐体２からボスが突出している場合には、支持体５１はそのボスに外側から嵌合するように構成されていてもよい。さらに、図７に示すように、支持体５１の外周面とカバー５２の内周面との間に通気用の隙間が形成される場合には、通気路が迷路構造となるために防水通気膜６を省略することも可能である。また、カバー５２は適宜省略可能である。

防水通気膜６は、気体の透過を許容し、液体の透過を阻止する膜（樹脂または金属からなる、職布、不織布、メッシュ、ネットなど）であれば、構造や材料は特に限定されない。例えば、防水通気膜６は、樹脂多孔質膜に補強層が積層された構成を有していてもよい。補強層を設けることにより、高強度の防水通気膜６を得ることができる。

樹脂多孔質膜の材料には、公知の延伸法、抽出法によって製造することができるフッ素樹脂多孔質体やポリオレフィン多孔体を用いることができる。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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−エチレン共重合体等が挙げられる。ポリオレフィンを構成するモノマーとしては、エチレン、プロピレン、４−メチルペンテン−１，１ブテン等が挙げられ、これらのモノマーを単体で重合した、または共重合して得たポリオレフィンを使用することができる。また、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等を用いることもできる。中でも、小面積で通気性が確保でき、筐体内部への異物の侵入を阻止する機能の高いＰＴＦＥ多孔質体が好ましい。

なお、樹脂多孔質膜には、筐体２の使用環境に応じて撥液処理を施してもよい。撥液処理は、表面張力の小さな物質を樹脂多孔質膜に塗布し、乾燥後、キュアすることにより行うことができる。撥液処理に用いる撥液剤は、樹脂多孔質膜より低い表面張力の被膜を形成できればよく、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。撥液剤の塗布は、含浸、スプレー等で行うことができる。パーフルオロアルキル基を有する高分子を含む撥油剤を用いた被膜の形成方法は、エアースプレー法、静電スプレー法、デップコート法、スピンコート法、（キスコート法やグラビアコート法等の）ロールコート法、カーテンフローコート法、含浸法などによるパーフルオロアルキル基を有する高分子の溶液もしくはディスパージョンのコーティングや、電着塗装法やプラズマ重合法による被膜形成方法等が挙げられるが、所望の被膜を形成することができるのであれば、その方法は特に限定されない。また十分な防水性を確保するという観点から、樹脂多孔質膜の平均孔径は、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。

補強層の材料としては、樹脂多孔質膜よりも通気性に優れるものを用いることが好ましい。具体的には、樹脂または金属からなる、職布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォーム、多孔体などを用いることができる。樹脂多孔質膜と補強層とを接合する方法としては、接着剤ラミネート、熱ラミネート、加熱溶着、超音波溶着、接着剤による接着などの方法がある。

防水通気膜６の厚さは、強度および支持体５１への固定しやすさを考慮して、例えば、１μｍ〜５ｍｍの範囲で調整するとよい。防水通気膜６の通気度は、ガーレー数で表示して０秒／１００ｍＬを超えて５０秒／１００ｍＬ以下であることが好ましく、０秒／１００ｍＬを超えて１秒／１００ｍＬ以下であることがより好ましい。

以上説明した本実施形態の換気システム１では、圧電ブロア３が薄い板状の形状を有するために、省スペースで強制対流を生じさせることができる。また、圧電ブロア３は、電気が供給されている間は連続的に稼働するので、短時間で筐体２内から外部に湿気を排出することができる。例えば、換気システム１が自動車用ランプに適用される場合は、自動車のエンジンを始動させると同時に筐体２内が強制的に換気され、筐体２の一部を構成する透明部材２５に水分の結露によって曇りが発生していたとしてもその曇りを迅速に除去することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。

（実施例１）
図１に示すような、透明部材２５を含み、一対の通気口２１が設けられた筐体２を用意した。筐体２内の容積は約６０００ｃｍ³であり、双方の通気口２１の直径は５ｍｍであ
った。この筐体２を、温度４５℃、湿度９０％の恒温槽内に３０分間設置した。

その後、筐体２の下方の通気口２１に圧電ブロア３を取り付けた。圧電ブロア３としては、村田製作所社製マイクロブロア（駆動周波数：約２６ｋＨｚ、大気圧下吐出量：１Ｌ／ｍｉｎ）を用いた。これにより、換気システムを得た。

（実施例２）
上方の通気口２１に、図３に示すような通気部材５を取り付けた以外は実施例１と同様にして換気システムを得た。通気部材５の防水通気膜６の通気度は、ガーレー数で表示して０．２５秒／ｍＬであった。

（比較例）
一対の通気口２１を開放状態のままにした以外は実施例１と同様にして換気システムを得た（自然対流）。

＜試験＞
実施例１，２および比較例の換気システムにおける透明部材２５に、１０℃の純水を３０秒間散布した。その後、圧電ブロア３の電源を入れて、１５分ごとに曇りの状態を確認した。その結果を表１に示す。

自然対流を用いた比較例では、曇りが除去されるのに６０分という長い時間を要した。これに対し、強制対流を用いた実施例１では、僅か３０分で曇りを除去することができた。上方の通気口２１に通気部材５を取り付けた実施例２でも、４５分で曇りを除去できた。

１ 換気システム
２ 筐体
２１ 通気口
２５ 透明部材
３ 圧電ブロア
４３ ダイヤフラム
４４ 圧電素子
５ 通気部材

Claims (4)

1. 少なくとも一対の通気口を有する筐体と、
   前記一対の通気口の少なくとも一方に取り付けられた、ダイヤフラムを圧電素子により振動させることにより前記通気口を通じた空気の流通を生じさせる圧電ブロアと、
   を備えた、換気システム。
2. 前記筐体の少なくとも一部は、透明部材で構成されている、請求項１に記載の換気システム。
3. 前記圧電ブロアは前記一対の通気口の一方に取り付けられており、
   前記一対の通気口の他方には、前記筐体内への水の侵入を防止する通気部材が取り付けられている、請求項１に記載の換気システム。
4. 前記通気部材は、通気度がガーレー数で表示して５０秒／１００ｍＬ以下の防水通気膜を含む、請求項３に記載の換気システム。

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