JP5535265B2 - 合わせ面部シール構造、冷却装置及び車載用発熱電気部品の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスケットを２部品の面で挟み込み、お互いの面で押え付けることでシールを行う、合わせ面部シール構造に関するものである。

従来この種の合わせ面部シール構造としては、ケース取付け面とカバー取付け面とでガスケットを挟み込みカバーとケースとをボルトで締結し、締結時に発生するボルトの軸力がカバーを介してガスケットを押さえ付けることで、シールが達成されている。

このような合わせ面部シール構造においては、ボルト付近は軸力によりガスケット押さえ付け力が働くが、ボルトから離れれば離れるほど、軸力によるガスケット押え付け力は低下し、ボルトとボルトとの中間部ではガスケットの押え付け力が最も低下し、シール性が失われる問題がある。

このような問題に対しては、ボルトとボルトとの中間部にさらにボルトを追加し、固定点を増やすことで、ボルトとボルトとの中間部のガスケット押さえ付け力の低下を抑制し、シール性を確保する設計が広く一般的に行われている。

また、取付け面の板厚を厚くしたり、取付け面の形状をフランジ形状にしたりすることで、取付け面の剛性を上げ、ボルトとボルトとの中間部に伝わるボルト軸力を増加させる工夫や、カバーとケースとの取り付け面の平面度を厳しく管理し、カバーとケースとの取付け面をガスケットに密着させ、ガスケットを確実に押さえ付けることで、ボルトとボルトとの中間部のガスケット押さえ付け力の低下を抑制し、シール性を確保する工夫もみられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１７３４２４号公報

しかしながら、上記のようにボルト本数を増やす対応では、レイアウト上、現実にボルトの増加配置が困難な場合には、所望の効果は得られない。また、ボルト等の部品及びネジタップの加工箇所の増加によりコストが増加する問題や、ボルトの締付箇所の増加により、工作性も悪くなるという問題もある。

また、取付け面の剛性を上げる方法においても、カバー及びケースをガスケットと確実に密着させ、ボルトの軸力をボルトとボルトとの中間部にも伝えるためには、カバーの取付け面の平面度を極めて厳しく管理する必要があり、現実に行おうとすると、コストが高くなる問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、固定点の中間部においてもガスケットの押さえ付け力の低下を抑制することができる、低コストな合わせ面部シール構造を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の合わせ面部シール構造は、第１取付面を有するケースと、第２取付面を有するカバーと、それら第１取付面及び第２取付面の間に挟まれるガスケットと、前記カバーを前記ケースに対して固定する複数の固定部とを備え、前記第１取付面及び前記第２取付面の一方は、前記複数の固定部の間に位置する凸面部を有しており、前記複数の固定部は、前記凸面部を、前記第１取付面及び前記第２取付面の他方の対応面に合わさるように変形させ、それによって、前記第２取付面が前記第１取付面にならうような形状で前記カバーを前記ケースに固定する。

本発明によれば、固定点の中間部においてもガスケットの押さえ付け力の低下を抑制することができる、低コストな合わせ面部シール構造を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る合わせ面部シール構造を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 合わせ面部シール構造のガスケットにかかる支持力、分布荷重及びたわみを説明する概略側面図である。 合わせ面部シール構造の部品構成図である。 本発明の実施の形態２に係る合わせ面部シール構造の、図１と同態様の図である。 本発明の実施の形態２に係る合わせ面部シール構造の、図２と同態様の図である。 本発明の実施の形態２に係る合わせ面部シール構造の、図３と同態様の図である。 本発明の実施の形態２に係る合わせ面部シール構造の、図４と同態様の図である。

以下、本発明に係る合わせ面部シール構造の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１〜図４に示されるように、合わせ面部シール構造１は、第１取付面３を有するケース５と、第２取付面７を有するカバー９と、さらに、それら第１取付面３及び第２取付面７の間に配置されるガスケット１１とを備えている。

図示例では、ケース５は、平面視、矩形の底壁５ａと、その底壁５ａの実質的四辺から立ち上がる囲壁５ｂとを有する器状の部材である。したがって、ケース５の上部は、開口しており、この開口を囲むような囲壁５ｂの上端を形成している平滑な面が上向きに存在しており、この上向きの面が第１取付面３として機能する。

また、第１取付面３及びその下方の囲壁５ｂには、複数のボルト（締結具）１３を受け入れるねじ穴１５が設けられている。そして、第１取付面３及びその下方の囲壁５ｂにおける各ねじ穴１５が設けられた部分は、他の部分に比べて肉厚な膨らみ部１７を有している。

カバー９は、概ねプレート状の部材であり、ケース５の上に被せられて、ケース５及びその内側の空間を覆う。このため、カバー９は、平面視、ケース５の形状に対応しており、図示例では、平面視、矩形に形成されている。

また、カバー９には、複数の貫通孔（ケースとの固定点）１９が設けられており、これら貫通孔１９は、被せられた際にケース５のねじ穴１５に対応する位置に設けられている。また、カバー９の下面、特に、被せられた際にケース５の第１取付面３と向き合う部位に、第２取付面７を有している。

ガスケット１１は、平板状の部材であり、中央に広範な貫通領域を有する環状の部材でもある。ガスケット１１は、平面視、ケース５の第１取付面３と同じ形状か又は相似形状を有している。したがって、ガスケット１１には、ねじ穴１５のそれぞれに対応する複数の貫通孔２１と、膨らみ部１７のそれぞれに対応する複数の肉厚部２３とを含んでいる。

さらに、主に図３及び図４に基づいて、本実施の形態１に係る合わせ面部シール構造の特徴的構成及び作用について説明する。本実施の形態のカバー９は、特に図４によく示されているように、平面視、長方形をなしており、その長辺方向に概ね五つの領域が並んでいる。すなわち、カバー９は、三つの平坦部２５と、二つの凸面部２７とを有している。

平坦部２５のそれぞれには、短辺方向に所定間隔で離隔し且つ当該短辺方向に並ぶように一対の貫通孔１９が位置している。凸面部２７はそれぞれ、対応する一対の平坦部２５の間にあり、換言すると、固定点である貫通孔１９の長辺方向の間にある。凸面部２７はそれぞれ、ケース５側すなわちガスケット１１と対面する側に膨らんでおり、換言すると、ケース５側（ガスケット１１と対面する側）の反対側が凹面になっている。

このようなカバー９は、第１取付面３と第２取付面７とでガスケット１１を挟むようにケース５に対して配置され、それぞれ対応する貫通孔１９及び貫通孔２１を貫通する複数のボルト１３をねじ穴１５にねじ込むことによって、ケース５に取り付けられる。取付後は、凸面部２７がそれぞれ平坦状に変形し、これにより、カバー９は、図１に示されるように、ケース５の対応面すなわち第１取付面３に沿って全体が平坦になるように変形する。そして、ケース５内側のシール空間２９が密封される。

さらに、カバー９の凸面部２７の詳細について主に図３に基づいて説明する。図３における符号Ｒ，Ｗ，Ｙｍａｘはそれぞれ、ケース５の第１取付面３上に取り付けられ、カバー９の第２取付面７によって押さえ込まれるガスケット１１に作用する保持力（支持力）Ｒ、分布荷重Ｗ及び最大たわみ量Ｙｍａｘを意味する。カバー９に関する凸面部２７の端面でみた湾曲形状は、

式（１）で表される曲線により得られた形状である。
ここで、上記式（１）及び後述する式（２）に関する記号それぞれの意味は、次のとおりである。
Ｙｍａｘ ：任意の最大たわみ量
Ｌ ：カバーとケースとの固定点間の距離（ボルト間の距離）
Ｘ ：湾曲方向の任意の距離
Ｙ ：カバーのたわみ方向の任意の距離
Ｒ ：カバーの保持力
Ｅ ：カバーの縦弾性係数
ｂ ：カバーの湾曲方向に対し垂直の辺の長さ
ｈ ：カバー厚み
カバー９の端面でみた湾曲曲線は、式（１）で表され、すなわち、カバー９の第２取付面７は、式（１）によって表される曲面に近似した形状である凸面部２７を含むものである。

また、カバー９のケース５へのボルト１３による保持力Ｒは、一箇所当たりで、

で表される。撓んだカバー９は、板バネとしての保持力Ｒにより、ボルト１３とボルト１３の間において、ガスケット１１を、等分布荷重Ｗで押し付けることができる。なお、式（１）及び式（２）は、材料力学の一般的な等分布荷重を受ける両端支持ばりのたわみ曲線の式、最大たわみ量の式及び断面２次モーメントの式により求められる式である。

式（１）に示した等分布荷重を受ける両端支持ばりのたわみ曲線形状に成型されたカバー９の第２取付面７は、ケース５の第１取付面３に沿って弾性変形され、式（２）に示した保持力Ｒにて、たわみ部の両端を固定すれば、ケース５の第１取付面３とカバー９の第２取付面７とに挟まれたガスケット１１は等分布荷重Ｗでケース５の第１取付面３に押さえ付けられることになり、ボルト１３とボルト１３の２点間にわたって安定してシール性能を確保することができる。

このように構成された本実施の形態１によれば、レイアウト上、ボルトの増加配置が困難な場合でも、ボルトとボルトとの中間部においてもガスケットの押さえ付け力の低下を抑制することができ、さらに、ボルトに関する部品点数の増加、加工箇所の増加、締付箇所の増加等によるコストの増大を伴うこともない。また、取付け面の平面度の極めて厳しい管理が強いられることなく、確実に、ボルトの軸力をボルトとボルトとの中間部にも伝えることができる。このように、本実施の形態１によれば、ボルトとボルトとの中間部においてもガスケットの押さえ付け力の低下を抑制することがきる、低コストな合わせ面部シール構造を得ることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について、図５〜図８に基づいて説明する。図５〜図８はそれぞれ、本実施の形態２に関する、図１〜図４と同態様の図である。合わせ面部シール構造１０１は、ケース１０５と、ガスケット１１と、カバー１０９とを備えている。

カバー１０９は、平板状に形成されており、その下面にある第２取付面１０７もまた、平板状に延びている。一方、ケース１０５の囲壁の上端は、全体として平坦ではなく、すなわち、ケース１０５の第１取付面１０３は、三つの平坦部１２５と、二つの凸面部１２７とを有している。

平坦部１２５のそれぞれには、短辺方向に所定間隔で離隔し且つ当該短辺方向に並ぶように一対のねじ穴１５が形成されている。凸面部１２７はそれぞれ、対応する一対の平坦部１２５の間にあり、換言すると、固定点であるねじ穴１５の長辺方向の間にある。凸面部１２７はそれぞれ、カバー１０９側すなわちガスケット１１と対面する側に膨らんでいる。

上述したカバー１０９は、図５に示されるように、複数のボルト１３を締付けてケース１０５に取り付けられた状態では、第１取付面１０３の湾曲形状にならうように、湾曲する。

ケース１０５の第１取付面１０３における湾曲形状は、上記式（１）で表される曲線により得られた形状である。また、カバー１０９のケース１０５へのボルト１３による保持力Ｒは、一箇所当たりで、上記式（２）で表される。

本実施の形態２でも、実施の形態１同様、カバー１０９の第２取付面１０７は、ケース１０５の第１取付面１０３に沿って弾性変形され、保持力Ｒにて、たわみ部を固定すれば、ケース１０５の第１取付面１０３とカバー１０９の第２取付面１０７とに挟まれたガスケット１１は等分布荷重Ｗでケース１０５の第１取付面３に押さえ付けられることになり、ボルト１３とボルト１３との間にわたって安定してシール性能を確保することができる。

このように構成された本実施の形態２でも、実施の形態１と同様、ボルトの増加配置や取付け面の平面度の極めて厳しい管理を強いられることなく、確実に、ボルトの軸力をボルトとボルトとの中間部にも伝えることができる。よって、ボルトとボルトとの中間部においてもガスケットの押さえ付け力の低下を抑制することがきる、低コストな合わせ面部シール構造を得ることができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、上記実施の形態では、カバーのケースへの固定は、ボルトを用いていたが、本発明では必ずしもボルトに限定されるものではなく、所定の領域でカバーに対しケースへの押し付け力を付与することができる手段またはカバーをケースに対して固定しておくことができる手段を適宜用いることができる。

また、上述した凸面部は、条件等によっては、隣り合う一対の固定点の間の全てに用意されている必要はない。よって、本発明は、凸面部が少なくとも一つ用意されている態様をも含むものである。さらに、凸面部は、ケースやカバーの平面視、長方形の態様において、短辺方向に延びるものとして説明してきたが、長辺方向に延びる態様として実施することも可能であろう。

また、上記実施の形態の具体的適用として、本発明は、上記実施の形態の合わせ面部シール構造を用いた冷却装置を提案する。この冷却装置では、合わせ面部シール構造による密封された空間内に冷媒を循環させ、そのケース又はカバーの少なくとも一方に発熱部品を密着させ、ケースやカバーを介して熱の伝達を行わせ、冷媒により、発熱部品の熱を冷却することとする。一例を挙げると、車載用発熱電気部品の冷却装置として実施することができる。

１，１０１ 合わせ面部シール構造、３，１０３ 第１取付面、５，１０５ ケース、７，１０７ 第２取付面、９，１０９ カバー、１１ ガスケット、１３ ボルト（固定部）。

Claims (6)

1. 第１取付面を有するケースと、
   第２取付面を有するカバーと、
   それら第１取付面及び第２取付面の間に挟まれるガスケットと、
   前記カバーを前記ケースに対して固定する複数の固定部とを備え、
   前記カバーの前記第２取付面は、前記複数の固定部の間に位置して且つ前記固定部による保持力が作用する前の状態で前記ケース側に向けて突出した凸面部を有しており、
   前記ケースの前記第１取付面は、平坦な面であり、
   前記複数の固定部は、前記凸面部を、前記平坦な面に合わさるように保持力を作用させて変形させ、それによって、前記第２取付面が前記第１取付面にならうような形状で前記カバーを前記ケースに固定する、
   合わせ面部シール構造。
2. 第１取付面を有するケースと、
   第２取付面を有するカバーと、
   それら第１取付面及び第２取付面の間に挟まれるガスケットと、
   前記カバーを前記ケースに対して固定する複数の固定部とを備え、
   前記ケースの前記第１取付面は、前記複数の固定部の間に位置して且つ前記固定部による保持力が作用する前の状態で前記カバー側に向けて突出した凸面部を有しており、
   前記カバーの前記第２取付面は、平坦な面であり、
   前記複数の固定部は、前記平坦な面を、前記凸面部に合わさるように保持力を作用させて変形させ、それによって、前記第２取付面が前記第１取付面にならうような形状で前記カバーを前記ケースに固定する、
   合わせ面部シール構造。
3. 前記凸面部は、
   

   

   Ｙｍａｘ ：任意の最大たわみ量
   Ｌ ：前記カバーと前記ケースとの固定点間の距離
   Ｘ ：湾曲方向の任意の距離
   Ｙ ：前記カバーのたわみ方向の任意の距離
   によって表される曲面に近似した形状である、
   請求項１又は２の合わせ面部シール構造。
4. 前記固定部の保持力は、一つあたりで、
   

   

   Ｒ ：前記カバーの保持力
   Ｅ ：前記カバーの縦弾性係数
   ｂ ：前記カバーの湾曲方向に対し垂直の辺の長さ
   ｈ ：前記カバー厚み
   で表される、
   請求項３の合わせ面部シール構造。
5. シール空間内に冷媒が循環される合わせ面部シール構造を含み、
   前記合わせ面部シール構造は、請求項１乃至４の何れか一項に記載されたものであり、
   前記ケース及び前記カバーの少なくとも一方に発熱部品を密着させ、該ケース及び該カバーの少なくとも一方を介して熱の伝達を行わせ、前記発熱部品を冷却する、
   冷却装置。
6. 請求項５の冷却装置を備えた、車載用発熱電気部品の冷却装置。

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