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

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。
特開2007−141629号公報
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。
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。
本発明の実施形態に係る通気部材の分解斜視図である。 図1に示す通気部材の断面図である。 図1に示す支持体の側面図である。 図3に示す支持体の背面図である。 図3に示す脚部のIII−IIIにおける断面図である。 図4に示す脚部のIVにおける拡大図である。 従来の支持体の側面図である。 図7に示す支持体の背面図である。 図7に示す脚部のVII−VIIにおける断面図である。 図8に示す脚部のVIIIにおける拡大図である。 図1に示す通気膜の断面図である。 従来の支持体の断面図である。
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。
(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。
(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。
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

Claims (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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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