JP2014191897A - 通気部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】挿入部の根元部分の内周面におけるクラックの発生防止に適した通気部材を提供する。
【解決手段】支持体４は、ベース部１１及び複数の脚部１２を有している。脚部１２は、挿入開始側がスリット３２によって周方向に沿って複数に分割され内周側に弾性変形して開口部２１に挿入されて固定される挿入部３１と、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃと周方向端面３１Ｄとの間の部分が凸状のアール面になるように形成されたアール部３３とを有している。
【選択図】図６
【解決手段】支持体４は、ベース部１１及び複数の脚部１２を有している。脚部１２は、挿入開始側がスリット３２によって周方向に沿って複数に分割され内周側に弾性変形して開口部２１に挿入されて固定される挿入部３１と、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃと周方向端面３１Ｄとの間の部分が凸状のアール面になるように形成されたアール部３３とを有している。
【選択図】図６
Description
本発明は、筐体の開口に取り付けられる通気部材に関する。
従来、例えば自動車用ランプやＥＣＵ（Electrical Control Unit）などの自動車電装部品、ＯＡ（オフィスオートメーション）機器、家電製品、医療機器などでは、電子部品や制御基板などを収容する筐体に、筐体内の圧力変動を緩和したり筐体内を換気したりする目的で開口が設けられ、この開口が設けられた部分に通気部材が装着されることが行われている。この通気部材は、筐体の内外での通気を確保しつつ筐体内への異物の侵入を防ぐものである。
例えば、図１２に示す特許文献１には、筐体１２０の開口部１２１に装着される通気部材１１０が開示されている。通気部材１１０は、支持体１０４と、支持体１０４の上に配置された通気膜１０２と、通気膜１０２を覆っているカバー部材１０６と、支持体１０４と筐体１２０との間の隙間に装着されるシール部材１０８とを備えている。支持体１０４は、ベース部１１１と、ベース部１１１から延びる脚部１１２とを有している。脚部１１２は、挿入開始側がスリット１３２によって周方向に沿って複数に分割され内周側に弾性変形して開口部１２１に挿入される挿入部１３１と、複数の挿入部１３１のうちの一部の挿入部１３１に形成され先端部が外周側に突出する爪部１３４とを有している。爪部１３４は、通気部材１１０が筐体１２０から外れにくくするために、筐体１２０に係止される。
従来の通気部材では、挿入部を内周側に弾性変形して開口部に挿入して固定すると、挿入部の内周面にクラック（亀裂）が生じることがある。クラックが生じた通気部材を開口部に装着しておくと、クラックが進行して挿入部の根元部分が破断し、通気部材が筐体から外れやすくなるおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑み、挿入部の根元部分の内周面におけるクラックの発生防止に適した通気部材を提供することを目的とする。
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前記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、
前記脚部は、
挿入開始側がスリットによって周方向に沿って複数に分割され、内周側に弾性変形して前記開口部に挿入して固定される挿入部と、
前記挿入部の根元部分の内周面と周方向端面との間の部分が、凸状のアール面になるように形成されたアール部と、を有している、通気部材を提供する。
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前記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、
前記脚部は、
挿入開始側がスリットによって周方向に沿って複数に分割され、内周側に弾性変形して前記開口部に挿入して固定される挿入部と、
前記挿入部の根元部分の内周面と周方向端面との間の部分が、凸状のアール面になるように形成されたアール部と、を有している、通気部材を提供する。
本発明によれば、挿入部の根元部分の内周面と周方向端面との間の部分にアール部を設けることにより、挿入部の根元部分の内周面に応力が集中しにくくなるので、挿入部の根元部分の内周面におけるクラックの発生を防止できる。
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。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る通気部材１０は、図１及び図２に示すように、筐体２０の開口部２１に取り付けられるものである。開口部２１は、図２に示すように、筐体２０の内部空間２２と外部空間２４とを連通する貫通孔である。通気部材１０は、通気膜２と、支持体４と、カバー部材６及びシール部材８と、を備えている。通気膜２、支持体４及びカバー部材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及びカバー部材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。支持体４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を有している。通気膜２は、通気孔３を外部空間２４側で閉じるように支持体４上に配置されており、通気膜２を通じて、内部空間２２と外部空間２４との間を通気できる。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及び図２には筐体２０の一部のみが示されている。
図２に示すように、支持体４は、ベース部１１及び複数の脚部１２を有している。ベース部１１は、通気膜２を支持している部分であり、略円盤の形状を有している。脚部１２は、筐体２０の開口部２１に通気部材１０を固定するための部分である。脚部１２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。
図３〜図６に示すように、脚部１２は、挿入開始側がスリット３２によって周方向に沿って複数に分割され内周側に弾性変形して開口部２１に挿入され固定される挿入部３１と、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃ（図６参照）と周方向端面３１Ｄ（図６参照）との間の部分が凸状のアール面になるように形成されたアール部３３（図４〜図６参照）と、挿入部３１の挿入開始側端部３１Ｂから外周側に突出し筐体２０に係止可能な爪部３４とを有している。詳細には、挿入部３１は、３つに分割されており、それぞれが等間隔（等角度間隔）で設けられている。各挿入部３１の間には、それぞれスリット３２が形成されている。すなわち、３つのスリット３２が等間隔（等角度間隔）で設けられている。
挿入部３１は、図３に示すように、ベース部１１から筐体２０の内部空間２２側（図３下方向）に向かって延びる板状部材であって、内周側に弾性変形可能である。挿入部３１の挿入開始側端部３１Ｂには、外周側に突出する爪部３４が一体成形されている。挿入部３１は、根元部分３１Ａから挿入開始側端部３１Ｂ方向（図３下方向）に向けて幅がやや狭くなるように形成されている。逆に、各挿入部３１の間に形成されたスリット３２は、図３上方向に向けて幅がやや狭くなるように形成されている。
アール部３３は、図６に示すように、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃと周方向端面３１Ｄとの間の部分が、凸状のアール面になるように形成されている。また、挿入部３１の根元部分３１Ａから挿入開始側端部３１Ｂにわたる内周面３１Ｃと周方向端面３１Ｄとの間の部分は、凸状のアール面になるように形成されている。具体的には、アール部３３は、周方向端面３１Ｄを内周側に平行に仮想的に延長して形成された仮想周方向端面３１Ｆからスリット３２と逆側に後退し、かつ挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃをスリット３２側に周方向に仮想的に延長して形成された仮想内周面３１Ｇから外周側に後退するように形成されている。また、挿入部３１の根元部分３１Ａから挿入開始側端部３１Ｂにわたる内周面３１Ｃと周方向端面３１Ｄとの間の部分は、仮想周方向端面３１Ｆからスリット３２と逆側に後退し、かつ仮想内周面３１Ｇから外周側に後退するように形成されている。
スリット３２の底部の内周側部分３２Ａは、凸状のアール面になるように形成されている。さらに、スリット３２の底部の外周側部分３２Ｂは、凸状のアール面になるように形成されている。スリット３２の底部の内周側部分３２Ａのアール面の曲率は、スリット３２の底部の外周側部分３２Ｂのアール面の曲率より大きい。また、スリット３２の底部の内周側部分３２Ａのアール面の面積は、スリット３２の底部の外周側部分３２Ｂのアール面の面積より大きい。
なお、挿入部３１の根元部分３１Ａの外周面３１Ｅと周方向端面３１Ｄとの間の部分が、凸状のアール面になるように形成されていてもよい。また、挿入部３１の根元部分３１Ａから挿入開始側端部３１Ｂにわたる外周面３１Ｅと周方向端面３１Ｄとの間の部分が、凸状のアール面になるように形成されていてもよい。このとき、アール部３３のアール面の曲率は、挿入部３１の根元部分３１Ａの外周面と周方向端面３１Ｄとの間の部分のアール面の曲率より大きくしてもよい。また、アール部３３のアール面の面積は、スリット３２の底部の外周側部分３２Ｂの面積より大きくしてもよい。
シール部材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との間の隙間を封じるための弾性部材である。シール部材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、シール部材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１２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部材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３４が筐体２０に係止されて通気部材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、シール部材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、シール部材８が支持体４に接着されていてもよい。
次に、比較として、従来の通気部材１１０を図７〜図１０に示す。なお、従来の通気部材１１０は、挿入部３１以外の形状は上記実施形態と同一であって、同一の構成については、同一の符号に１００を付加し、その説明を省略する。
従来の通気部材１１０では、図８〜図１０に示すように、挿入部１３１の根元部分１３１Ａの内周面１３１Ｃの端部と外周面１３１Ｅの端部との間の部分には、全体にわたって、周方向端面１３１Ｄが形成されている。このような挿入部１３１を内周側に弾性変形して開口部１２１に挿入して固定すると、挿入部１３１の根元部分１３１Ａの内周面１３１Ｃに応力が集中し、挿入部１３１の根元部分１３１Ａの内周面１３１Ｃにクラックが発生することがある。
これに対して、本実施形態では、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃと周方向端面３１Ｄとの間の部分が凸状のアール面になるように形成されたアール部３３が形成されているので、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃに応力が集中しにくくなり、挿入部３１の根元部分３１Ａの内周面３１Ｃにおけるクラックの発生を防止できる。
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１１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の通気度は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）Ｐ ８１１７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。
カバー部材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とカバー部材６との間には、空間が形成されている。カバー部材６の外周部と支持体４の外周部との間にも空間が形成されている。これらの空間も内部空間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及びカバー部材６を別々に製造する。支持体４及びカバー部材６は、それぞれ、公知の射出成形法で製造できる。支持体４及びカバー部材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。
筐体２０も公知の射出成形法で製造できる。図１及び図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１２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、中心軸に対する脚部１２の傾きも小さくできる。このことは、爪部３４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。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
（実施例）
図７〜図１０及び図１２に示した構成を有するZ-PLUG（日東電工株式会社製）の挿入部を切削加工して図４〜図６に示したアール部を形成した通気部材を図１のような筐体の開口部（直径８．２ｍｍ）に取り付けた。通気部材の挿入部の根元部分の内周面にクラックは発生しなかった。
図７〜図１０及び図１２に示した構成を有するZ-PLUG（日東電工株式会社製）の挿入部を切削加工して図４〜図６に示したアール部を形成した通気部材を図１のような筐体の開口部（直径８．２ｍｍ）に取り付けた。通気部材の挿入部の根元部分の内周面にクラックは発生しなかった。
（比較例１）
通気部材としてのZ-PLUGを図１のような筐体の開口部（直径８．２ｍｍ）に取り付けた。通気部材の挿入部の根元部分の内周面にクラックは２箇所発生した。
通気部材としてのZ-PLUGを図１のような筐体の開口部（直径８．２ｍｍ）に取り付けた。通気部材の挿入部の根元部分の内周面にクラックは２箇所発生した。
（比較例２）
通気部材としてのZ-PLUGを図１のような筐体の開口部（直径８．５ｍｍ）に取り付けた。通気部材の挿入部の根元部分の内周面にクラックは１箇所発生した。
通気部材としてのZ-PLUGを図１のような筐体の開口部（直径８．５ｍｍ）に取り付けた。通気部材の挿入部の根元部分の内周面にクラックは１箇所発生した。
次に、汎用非線形構造解析ソルバーMarc（エムエスシーソフトウェア株式会社製）によるシミュレーションにより、通気部材を筐体の開口部に取り付けたときにおける挿入部の根元部分の内周面に作用する最大応力を算出した。実施例における最大応力を比率で１．００としたとき、比較例１における最大応力は比率で１．１８であり、比較例２における最大応力は比率で１．０５であった。すなわち、実施例の通気部材では、比較例１及び２の通気部材に比して、挿入部の根元部分の内周面に作用する最大応力が小さい。以上の結果から、実施例の通気部材では、挿入部の根元部分の内周面にクラックが発生しないという効果が得られることが確認できた。
また、Marcによるシミュレーションにより、耐久試験（ヒートサイクル試験条件：−４０℃／３０分〜１２５℃／３０分）を行った通気部材を筐体の開口部に取り付けたときにおける挿入部が内周側に移動する最大変位量を算出した。比較例１における最大変位量を比率で１．００としたとき、実施例における最大変位量は比率で０．９６であった。すなわち、実施例の通気部材では、比較例１の通気部材に比して挿入部が内周側に移動する最大変位量がほぼ同等である。以上の結果から、実施例の通気部材では、挿入部が内周側に移動する最大変位量を維持しながら、挿入部の根元部分の内周面にクラックが発生しないという効果が得られることが確認できた。
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
２ａ 膜本体
２ｂ 補強材
３ 通気孔
４ 支持体
６ カバー部材
８ シール部材
１０ 通気部材
１１ ベース部
１２ 脚部
２０ 筐体
２１ 開口部
２２ 内部空間
２４ 外部空間
３１ 挿入部
３１Ａ 根元部分
３１Ｂ 挿入開始側端部
３１Ｃ 内周面
３１Ｄ 周方向端面
３１Ｅ 外周面
３１Ｆ仮想周方向端面
３１Ｇ 仮想内周面
３２ スリット
３２Ａ 内周側部分
３２Ｂ 外周側部分
３３ アール部
３４ 爪部
１０２ 通気膜
１０３ 通気孔
１０４ 支持体
１０６ カバー部材
１０８ シール部材
１１０ 通気部材
１１１ ベース部
１１２ 脚部
１２０ 筐体
１２１ 開口部
１２２ 内部空間
１２４ 外部空間
１３１ 挿入部
１３１Ａ 根元部分
１３１Ｃ 内周面
１３１Ｄ 周方向端面
１３１Ｅ 外周面
１３２ スリット
１３４ 爪部
Ｏ 中心軸
２ａ 膜本体
２ｂ 補強材
３ 通気孔
４ 支持体
６ カバー部材
８ シール部材
１０ 通気部材
１１ ベース部
１２ 脚部
２０ 筐体
２１ 開口部
２２ 内部空間
２４ 外部空間
３１ 挿入部
３１Ａ 根元部分
３１Ｂ 挿入開始側端部
３１Ｃ 内周面
３１Ｄ 周方向端面
３１Ｅ 外周面
３１Ｆ仮想周方向端面
３１Ｇ 仮想内周面
３２ スリット
３２Ａ 内周側部分
３２Ｂ 外周側部分
３３ アール部
３４ 爪部
１０２ 通気膜
１０３ 通気孔
１０４ 支持体
１０６ カバー部材
１０８ シール部材
１１０ 通気部材
１１１ ベース部
１１２ 脚部
１２０ 筐体
１２１ 開口部
１２２ 内部空間
１２４ 外部空間
１３１ 挿入部
１３１Ａ 根元部分
１３１Ｃ 内周面
１３１Ｄ 周方向端面
１３１Ｅ 外周面
１３２ スリット
１３４ 爪部
Ｏ 中心軸
Claims (4)
- 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前記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、
前記脚部は、
挿入開始側がスリットによって周方向に沿って複数に分割され、内周側に弾性変形して前記開口部に挿入して固定される挿入部と、
前記挿入部の根元部分の内周面と周方向端面との間の部分が、凸状のアール面になるように形成されたアール部と、を有している、通気部材。 - 前記開口部の周囲かつ前記支持体と前記筐体との間の隙間に装着された環状のシール部材をさらに備える、請求項１に記載の通気部材。
- 前記脚部は、前記挿入部の挿入開始側端部から外周側に突出し、前記筐体に係止可能な爪部をさらに有している、請求項１または２に記載の通気部材。
- 前記スリットの底部の内周側部分は、凸状のアール面になるように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気部材。
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