JP5553223B2 - 電気部品用容器 - Google Patents

Description

本発明は、水密構造とすることが要求される電気部品用容器に関し、とくに電気自動車用のバッテリ容器等として好適な電気部品用容器に関する。

水密構造とすることが要求される電気部品用容器、とくに電気自動車用のバッテリ容器の構造として、例えば特許文献１に開示された構造が知られている。このような用途の容器では、水密構造の他に、比較的重量の大きな内蔵物（特許文献１の場合、バッテリ）を必要に応じて複数個収容することが求められるとともに、容器全体を周囲の所定部位に取り付けるために、高剛性の取付構造要素が要求される。

特許文献１に開示の構造においては、これらの要求を満たすために、バッテリを収容しバッテリの重量を支持する容器部を、水密構造を維持するためのトレイ状の樹脂製のシールドフレームと、周囲への高剛性の取付構造要素を構成するための金属製の外枠フレームとの２部品に分け、シールドフレームをバッテリカバーで覆うように構成している。また、取付構造要素としての外枠フレームは、シールドフレームを所定位置に高い剛性をもって支持するとともに、周囲への取付構造にも高い剛性を確保するために、比較的複雑な構造に構成されている。さらに、シールドフレームと外枠フレームとの間の配置、支持構造を考慮しなければならないため、バッテリ容器全体としても比較的複雑な構造となっている。

特開平１０−６７８５号公報

上記のように、特許文献１に開示されているような従来構造においては、バッテリ容器部が水密構造を維持するためのシールドフレームと周囲への高剛性の取付構造を確保するための外枠フレームとの２部品に分けられているため、容器全体としての構造が複雑になり、製造や組立、さらには取付の容易化が難しく、容器全体としての軽量化や小型化も難しい構造となっている。

そこで本発明は、上記のような従来技術における問題点に着目し、部品点数が少なく、簡単な構造で所望の水密構造を構成でき、同時に周囲への高剛性の取付構造を達成できる、電気自動車用のバッテリ容器等として好適な軽量、高剛性の電気部品用容器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電気部品用容器は、内部に電気部品を収容可能で、樹脂製のトレイと、カバーとにより水密構造を構成可能で、周囲への取付構造部を有する電気部品用容器であって、前記取付構造部が前記トレイの外周壁に沿って延びるとともに該取付構造部が前記トレイと一体に成形されており、該取付構造部一体トレイの少なくとも取付構造部部分の少なくとも一部が、繊維強化樹脂から構成されており、前記取付構造部が、前記トレイの外周壁に、該外周壁との間に間隙を持たせて接続されており、かつ、前記取付構造部と前記トレイの外周壁との間の間隙に、両部位にわたって延びるリブが設けられていることを特徴とするものからなる（第１の発明）。また、本発明に係る電気部品用容器は、内部に電気部品を収容可能で、樹脂製のトレイと、カバーとにより水密構造を構成可能で、周囲への取付構造部を有する電気部品用容器であって、前記取付構造部が前記トレイの外周壁に沿って延びるとともに該取付構造部が前記トレイと一体に成形されており、該取付構造部一体トレイの少なくとも取付構造部部分の少なくとも一部が、繊維強化樹脂から構成されており、前記取付構造部の少なくとも一部を構成する繊維強化樹脂に、前記トレイの外周壁に沿って延びる方向の一方向に引き揃えられた連続強化繊維が配されていることを特徴とするものからなる（第２の発明）。

このような本発明に係る電気部品用容器においては、トレイ部と周囲への取付構造部とが、２部品に分割されることなく、一体成形された一つの部品として構成されているので、２部品に分割される場合の両分割部品間の取り合いや互いの係合構造等を考慮する必要がなく、この取付構造部一体トレイの構造が簡素化され、それによって電気部品用容器全体としても構造が大幅に簡素化される。また、一体成形された一つの部品構造により、製造や組立が容易化される。また、この取付構造部一体トレイは成形品であるから、容易に液漏れ等が生じないトレイ部の構造が形成でき、適切なカバーを取り付けることで、容易に水密構造の容器を構成できる。また、トレイ部と取付構造部が一体成形されていることにより、両部分間の接合強度は十分に高い。そして、この取付構造部一体トレイの取付構造部部分の少なくとも一部が（少なくとも高剛性が要求される部分が）、繊維強化樹脂から構成されているので、この部分の高い剛性が確実に実現され、容器を周囲のしかるべき取付部へ取り付けるに際し、十分に高い取付剛性が確保される。さらに、この電気部品用容器の取付構造部一体トレイは、繊維強化樹脂から構成されている部分が多いか少ないかにかかわらず、全体としてみれば、樹脂の一体成形品であるから、上記構造の簡素化に加え、全体として小型、軽量に形成することが可能になる。したがって、必要な水密構造を備えた軽量な電気部品用容器が、全体として簡素な構造で、かつ、少なくとも周囲への取付構造部の高い剛性を確保した状態にて、実現されることになる。

また、上記第１の発明に係る電気部品用容器においては、上記取付構造部が、上記トレイの外周壁に、該外周壁との間に間隙を持たせて接続されている。取付構造部には、周囲への取付のために必要な部位に締結手段（例えば、ボルト等）用の孔等が設けられるが、上記のような間隙を適切に持たせておけば、孔に挿通された締結手段の締結操作等を容易化できる。取付構造部のトレイの外周壁への接続形状はとくに限定しないが、接続部の横断面形状にて、例えば逆Ｕ字状に形成しておくと、適切な上記間隙を容易に形成することが可能になる。このような形態においては、上記取付構造部が上記トレイの外周壁に沿って該外周壁の全周にわたって延びていることが、取付構造部の高い剛性、ひいては容器全体の高い剛性を達成する上で望ましいが、トレイの外周壁に沿って部分的に延びる構造とすることも可能である。

また、上記第１の発明に係る電気部品用容器においては、上記取付構造部と上記トレイの外周壁との間の間隙には、両部位にわたって延びるリブが設けられている。リブの形態は特に限定されず、前述のような締結操作の邪魔にならないような形態であればよい。このようなリブを設けることにより、トレイの外周壁に沿って延びる取付構造部と、該トレイの外周壁とが、リブを介して高い強度、剛性を有する構造に構成されるので、取付構造部に一層高い剛性を付与できるとともに、容器全体としても、一層高い剛性を有する構造に構成される。

また、上記第２の発明に係る電気部品用容器においては、上記取付構造部の少なくとも一部を構成する繊維強化樹脂における構成、とくに内在される強化繊維の配向形態として、トレイの外周壁に沿って延びる取付構造部の剛性をより効果的に向上するという点から、上記トレイの外周壁に沿って延びる方向の一方向に引き揃えられた連続強化繊維が配されている。このような一方向連続強化繊維が配された繊維強化樹脂からなる構成においては、特定の方向、つまり、上記取付構造部が周囲に取り付けられる際の取付構造部自体の剛性向上のために最も補強効果が奏される方向について、取付構造部の剛性や強度が効率よく増大されることになる。ただし、他の形態の強化繊維を併用することも可能である。上記一方向連続強化繊維の種類としては、取付構造部の剛性や強度を効率よく増大させる点から、炭素繊維であることが好ましい。ただし、他の強化繊維、例えば、ガラス繊維やアラミド繊維、さらには複数種の強化繊維を組み合わせたハイブリッド形態も採用可能である。

なお、上記一方向連続強化繊維の所定部位への配設方法としては、予め連続強化繊維が一方向に引き揃えられたシート状のプリプレグ（強化繊維に含浸されたマトリックス樹脂が半硬化状態に維持されている材料）を準備し、そのシート状プリプレグまたはそれを所定厚みになるまで複数枚積層したものを、成形型内の所定位置に配置し、後述の射出成型等により射出される樹脂によって、全体を一体成形する手法、あるいは、一方向に引き揃えられた連続強化繊維の束を、成形型内の所定位置に配置し、後述の射出成型等により射出される樹脂をそれら連続強化繊維束に含浸させるとともに、射出される樹脂によって全体を一体成形する手法、等が使用可能である。

また、上記第１、第２の発明においては、上記取付構造部一体トレイの繊維強化樹脂から構成されている取付構造部部分と、他の部分とが、射出成形される樹脂により一体成形されている形態を採ることができる。つまり、樹脂の射出成形により、所定形状の取付構造部一体トレイが容易に効率よく成形される。射出される樹脂としては、射出成形の容易性を考慮すると、熱可塑性樹脂であることが好ましい。また、この場合、射出される樹脂が、短繊維の強化繊維を含んでいる樹脂であると、取付構造部一体トレイ全体の一層の高剛性化、高強度化が可能である。射出成形の場合には、短繊維の形態であれば、射出される樹脂中に繊維が含まれていても、成形の障害にはならない。この場合にも、短繊維の強化繊維は、取付構造部一体トレイ全体の剛性や強度を効率よく増大させる点から、炭素繊維であることが好ましい。ただし前述したのと同様に、他の強化繊維、例えば、ガラス繊維やアラミド繊維、さらには複数種の強化繊維を組み合わせたハイブリッド形態も採用可能である。短繊維の長さは１〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。１ｍｍ未満では、取付構造部一体トレイの強度や剛性が発現しにくくなり、逆に１０ｍｍを超えると、射出成形時に成形機へのカミコミが難しく供給が困難になる場合がある。

また、本発明において、使用可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。これらの混合物でもよい。また、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。さらに得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくことができる。

また、本発明においては、上記カバーの材料としては、とくに、カバーには大きな負荷が加わらず、それほど高い剛性や強度が要求されないことから、金属を含むあらゆる材料の使用が可能である。しかし容器全体の軽量性や成形のし易さを考慮すると、このカバーも、樹脂または繊維強化樹脂から構成されていることが好ましい。

また、上記トレイへのカバーの装着構造はとくに限定されず、トレイとカバーによって所望の水密構造を構成できればよい。水密構造を構成するためには、トレイとカバーの間に何らかのシール機構が必要であるので、例えば、上記トレイと上記カバーの間にシール材が介装されている構造を採用できる。

このように、本発明に係る電気部品用容器によれば、前述したような従来技術に比べ、部品点数を削減しつつ、簡単な構造で所望の水密構造を構成でき、同時に周囲への高剛性の取付構造を達成することができる。また、取付構造部とトレイとを一体化するとともに取付構造部の必要な部位を繊維強化樹脂構成として、簡素な構造で効率よく必要な部位の剛性や強度を向上できるようにしたので、容器全体としても小型(薄肉)で軽量化されたものに構成可能となる。また、取付構造部とトレイの一体成形により、優れた生産性をもって所望の容器の製造が可能になる。さらに、強化繊維として炭素繊維等の適切な繊維を使用することにより、容器の特定部位、さらには容器全体の高い剛性、強度を実現でき、電気自動車用のバッテリ容器等として好適な軽量、高剛性の電気部品用容器を提供することができる。

本発明の一実施態様に係る電気部品用容器の概略断面図である。 図１の電気部品用容器の取付構造部一体トレイの概略斜視図である。 本発明の別の実施態様に係る電気部品用容器の概略部分断面図である。 本発明におけるリブの構造例を示す取付構造部一体トレイの概略斜視図である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電気部品用容器の概略断面を示している。電気部品用容器１は、内部にバッテリ等の電気部品を収容可能な構造を有しており、該電気部品用容器１は、樹脂製のトレイ２と周囲への取付構造部３とが一体に成形された取付構造部一体トレイ４と、該取付構造部一体トレイ４のトレイ２部分とにより水密構造を構成可能なカバー５、例えば樹脂製のカバー５とを備えている。図２に示すように、取付構造部３はトレイ２の外周壁２ａに沿って延びており、本実施態様では、外周壁２ａの全周にわたって延びている。そして、この取付構造部一体トレイ４の少なくとも取付構造部３部分の少なくとも一部が、本実施態様では、取付構造部３部分の全周にわたって、繊維強化樹脂から構成されている。この繊維強化樹脂構成部分は、本実施態様では、図２に概略示すように、トレイ２の外周壁２ａに沿って外周壁２ａの延在方向と同じ方向の一方向に引き揃えられた連続強化繊維６、とくに炭素繊維からなる連続強化繊維６が配されている形態の繊維強化樹脂に構成されている。また、この取付構造部３部分の必要な部位には、周囲への取付のための締結手段（例えば、ボルト等）用の取付用孔７が複数設けられている。取付構造部３は、トレイ２の外周壁２ａの頂部側に逆Ｕ字状の断面形状にて接続されており、取付構造部３と外周壁２ａとの間には間隙８が形成されている。間隙８の形成により、ボルト等の締結操作を容易に行うことができるようになっている。

また、本実施態様では、上記取付構造部一体トレイ４において、繊維強化樹脂から構成されている取付構造部３部分と、トレイ２部分とが、樹脂の射出成形により一体成形されている。この射出成形においては、射出される樹脂として、上記と同じ熱可塑性樹脂中に短繊維の強化繊維、とくに炭素繊維を含んでいる樹脂が用いられており、取付構造部一体トレイ４の実質的に全体が繊維強化樹脂から構成されているとともに、取付構造部３部分が上記の如く特定の一方向連続強化繊維６を含む繊維強化樹脂から構成されている。

このように、本実施態様に係る電気部品用容器１においては、前述の特許文献１に記載されているような従来構造に比べ、取付構造部３部分とトレイ２部分との一体成形により部品点数を削減しつつ、簡単な構造の所望の取付構造部一体トレイ４を成形できる。この取付構造部一体トレイ４を用いれば、そのトレイ２部分にカバー５を装着するだけでよういに所定の水密構造を構成でき、同時に、一方向連続強化繊維６を含む繊維強化樹脂、とくに炭素繊維を用いた繊維強化樹脂から構成された取付構造部３部分により、周囲への高剛性の取付構造を達成することができる。また、この取付構造部一体トレイ４の構成と取付構造部３の必要な部位の繊維強化樹脂構成とにより、簡素な構造でありながら効率よく必要な部位の剛性や強度を向上できるとともに、容器全体として比較的薄肉で必要な剛性、強度を確保でき、容器全体の軽量化が可能になる。さらに、取付構造部３とトレイ２の一体成形により、優れた生産性の実現も可能になる。

図３は、本発明の別の実施態様に係る電気部品用容器１１の概略部分断面を示しており、とくに、トレイ１２の外周壁１２ａと取付構造部１３との間の間隙１４に、両部位にわたって延びるリブ１５が設けられる場合を示している。リブ１５が設けられることにより、取付構造部１３に一層高い剛性を付与できるとともに、容器１１全体としても、一層高い剛性を有する構造に構成される。リブ１５の形態は特に限定されないが、例えば図４に示すように、トレイ１２の外周壁１２ａと取付構造部１３との間の間隙１４の延在方向にジグザグに延びる形態とすれば、極めて高い剛性を付与することができる。

なお、図３には、取付構造部一体トレイ１６とカバー１７との間のシール部１８の構造例と、取付構造部１３の、周囲の構造体１９へのボルト２０を介しての取付例も示されている。シール部１８には、例えば、Ｏ−リング等のシール材(図示略)が介装されればよい。

本発明に係る電気部品用容器は、比較的重たい内蔵物を収容し、高剛性、軽量性が求められる電気部品用容器として好適なものであり、例えば、電気自動車用のバッテリ容器等として好適なものである。

１、１１ 電気部品用容器
２、１２ トレイ
２ａ、１２ａ トレイの外周壁
３、１３ 取付構造部
４、１６ 取付構造部一体トレイ
５、１７ カバー
６ 連続強化繊維
７ 取付用孔
８、１４ 間隙
１５ リブ
１８ シール部
１９ 周囲の構造体
２０ ボルト

Claims (8)

1. 内部に電気部品を収容可能で、樹脂製のトレイと、カバーとにより水密構造を構成可能で、周囲への取付構造部を有する電気部品用容器であって、前記取付構造部が前記トレイの外周壁に沿って延びるとともに該取付構造部が前記トレイと一体に成形されており、該取付構造部一体トレイの少なくとも取付構造部部分の少なくとも一部が、繊維強化樹脂から構成されており、前記取付構造部が、前記トレイの外周壁に、該外周壁との間に間隙を持たせて接続されており、かつ、前記取付構造部と前記トレイの外周壁との間の間隙に、両部位にわたって延びるリブが設けられていることを特徴とする電気部品用容器。
2. 内部に電気部品を収容可能で、樹脂製のトレイと、カバーとにより水密構造を構成可能で、周囲への取付構造部を有する電気部品用容器であって、前記取付構造部が前記トレイの外周壁に沿って延びるとともに該取付構造部が前記トレイと一体に成形されており、該取付構造部一体トレイの少なくとも取付構造部部分の少なくとも一部が、繊維強化樹脂から構成されており、前記取付構造部の少なくとも一部を構成する繊維強化樹脂に、前記トレイの外周壁に沿って延びる方向の一方向に引き揃えられた連続強化繊維が配されていることを特徴とする電気部品用容器。
3. 前記連続強化繊維が炭素繊維からなる、請求項２に記載の電気部品用容器。
4. 前記取付構造部一体トレイの前記繊維強化樹脂から構成されている取付構造部部分と、他の部分とが、射出成形される樹脂により一体成形されている、請求項１〜３のいずれかに記載の電気部品用容器。
5. 前記射出成形される樹脂が、短繊維の強化繊維を含んでいる、請求項４に記載の電気部品用容器。
6. 前記短繊維の強化繊維が炭素繊維からなる、請求項５に記載の電気部品用容器。
7. 前記カバーが、樹脂または繊維強化樹脂から構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の電気部品用容器。
8. 前記トレイと前記カバーの間にシール材が介装されている、請求項１〜７のいずれかに記載の電気部品用容器。

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