JP5611536B2 - 通気部材および通気構造 - Google Patents

Description

本発明は、通気部材および通気構造に関する。

ランプ、モータ、センサ、スイッチ、ＥＣＵ等の自動車の電装部品を収容している筐体には、通気部材が取り付けられている。通気部材は、筐体の内部と外部との通気を確保して圧力変化に基づく不具合を防止するとともに、筐体の内部への異物の侵入を阻止する。そのような通気部材の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された通気部材を図６Ａおよび図６Ｂに示す。

通気部材６０は、通気膜６３と、通気膜６３が溶着された支持体６２と、支持体６２を覆うカバー６１とを備えている。支持体６２は、典型的には、熱可塑性エラストマーでできている。熱可塑性エラストマーの弾性を利用して、通気部材６０が筐体７０のノズル７０ａに固定されている。この通気部材６０は、ワンタッチで筐体７０に取り付け可能であり、作業性に優れている。しかし、通気部材６０を筐体７０に取り付けると、支持体６２の弾性変形に伴って通気膜６３も変形する。この場合、支持体６２と通気膜６３との溶着界面に応力が発生し、通気膜６３が支持体６２から剥がれやすくなる。

特開２００１−１４３５２４号公報

上記事情に鑑み、本発明は、通気膜が変形しにくい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、
第１貫通孔を有する板状の第１金属体と、
第１主面と第２主面とを有し、前記第１主面で前記第１貫通孔を覆うように前記第１金属体の上に配置された通気膜と、
前記通気膜によって前記第１貫通孔から隔てられた第２貫通孔を有し、前記通気膜を介して前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間の通気が可能となるように前記通気膜の前記第２主面側に配置された板状の第２金属体と、
前記第１金属体の凹部に前記第２金属体の凸部を嵌め合わせた構造を含み、前記第１金属体と前記第２金属体との間に前記通気膜を保持した状態で前記第１金属体と前記第２金属体とを互いに固定する結合部と、
を備えた、通気部材を提供する。

他の側面において、本発明は、
通気が必要な内部空間と、前記内部空間と外部との通気を行うための開口部とを有する筐体と、
前記開口部に取り付けられた、上記本発明の通気部材と、
を備えた、通気構造を提供する。

本発明によれば、第１金属体と第２金属体との間に通気膜が保持されている。各金属体は、従来の樹脂製の支持体に比べて高い剛性を有するので、当該通気部材を筐体等の物品に取り付けた際の通気膜の変形防止に貢献する。また、第１金属体と第２金属体との間に通気膜を挟んで、第１金属体と第２金属体とを結合部で互いに固定している。そのため、各金属体への通気膜の溶着または接着が必須でない。この場合、各金属体と通気膜との界面で応力が発生しえないことはもとより、通気膜を支持体に溶着または接着することに基づく問題、すなわち、溶着または接着不良や、経年劣化で通気膜が支持体から剥離するという問題が本質的に生じない。また、各金属体は、従来の樹脂製の支持体に比べて耐薬品性などの耐環境性に優れている。そのため、本発明の通気部材は、エンジンルーム等の厳しい環境下での使用にも適している。

本発明の第１実施形態にかかる通気部材を示す斜視図 図１の通気部材を示す断面斜視図 通気膜の断面図 本発明の第２実施形態にかかる通気部材を示す断面斜視図 図４Ａの通気部材を用いた通気構造を示す断面斜視図 本発明の第３実施形態にかかる通気部材を示す断面斜視図 図５Ａの通気部材を用いた通気構造を示す断面斜視図 従来の通気部材を示す分解斜視図 従来の通気部材を示す断面図

以下、添付の図面を参照しつつ本発明のいくつかの実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１および図２に示すように、本実施形態の通気部材１０は、第１金属体４、通気膜２および第２金属体６を備えている。第１金属体４は、貫通孔５（第１貫通孔）を有する円板状の部品である。第２金属体６も貫通孔７（第２貫通孔）を有する円板状の部品である。通気膜２は、第１金属体４と第２金属体６との間に保持されている。貫通孔５と貫通孔７とは、通気膜２によって互いに隔てられている。通気膜２を介して貫通孔５と貫通孔７との間の通気が可能である。

図２に示すように、第１金属体４と第２金属体６とは、両者の間に通気膜２を保持した状態で結合部１２によって互いに固定されている。これにより、各金属体と通気膜２との隙間がシールされている。具体的に、第１金属体４には、凹部８（凹孔）が形成されている。第２金属体６には、凸部９（凸ダボ）が形成されている。結合部１２は、これら凹部８と凸部９との嵌め合わせ構造を含む。結合部１２が貫通孔５および７の周囲の複数箇所に等間隔で形成されるように、凹部８が貫通孔５の周囲の複数箇所に形成され、凸部９が貫通孔７の周囲の複数箇所に形成されている。

この通気部材１０によると、第１金属体４および／または第２金属体６への通気膜２の接着または溶着を必須としない。ただし、通気膜２の一部が第１金属体４または第２金属体６に接着または溶着されていてもよい。通気膜２を接着等により仮留めすれば、組み立て時における第１金属体４、通気膜２および第２金属体６の位置合わせが容易化する。

結合部１２は、金属の膨張および収縮を利用した、かしめ結合部でありうる。金属板同士をかしめて結合する方法として、Ｖかしめ、丸かしめ、丸Ｖかしめ等が知られているが、本発明では、そのいずれも採用できる。結合部１２の数に特に限定はなく、例えば３〜８個の範囲で適宜調節できる。平面視での結合部１２の形状、すなわち、凹部８および凸部９の形状は、典型的には円形である。結合部１２の径、すなわち、凹部８および凸部９の径にも特に限定はなく、例えば０．５〜２ｍｍの範囲で適宜調節できる。結合部１２の突出し量（ダボ突出し量）にも特に限定はなく、０．２５〜１ｍｍの範囲で適宜調節できる。結合部１２の強度を考慮して、結合部１２の突出し量を通気膜２の厚さよりも大きくしてもよい。

図２において、凹部８と凸部９との間に通気膜２が示されていないが、凹部８と凸部９との間に通気膜２が介在していることもある。つまり、凹部８に凸部９が直接嵌め合わされていることもあるし、通気膜２を介して嵌め合あわされていることもある。この違いは、通気部材１０の製造方法に由来する。通気部材１０は、典型的には次の手順で製造できる。まず、第１金属体４、通気膜２および第２金属体６を重ね合わせて積層体を作る。そして、この積層体を厚み方向に一括プレスして、結合部１２を形成する。この方法によれば、凹部８と凸部９との間に通気膜２が存在しうる。通気膜２を避けてプレスを行う必要がないので、組み立てが非常に容易である。他方、通気膜２に予め孔を形成しておき、それらの孔に対応する位置に結合部１２ができるように組み立てを行えば、凹部８と凸部９との間に通気膜２が存在していない構造が得られる。

なお、第１金属体４および第２金属体６に予め凹部８および凸部９をそれぞれ形成し、凹部８と凸部９との位置合わせを行いつつ第１金属体４、通気膜２および第２金属体６を重ね合わせた後、凹部８に凸部９を押し込むことで、結合部１２を形成してもよい。

本実施形態では、第１金属体４が、第２金属体６の寸法（直径および厚み）に等しい寸法を有する。つまり、組み立て前において、第１金属体４と第２金属体６とが同じ部品である。第１金属体４に使用する部品と第２金属体６に使用する部品とを共通化すれば、部品の種類を少なくできるので、コスト低減に有利である。金属体４および６は、結合部１２を容易に形成できるように、例えば０．２５〜１ｍｍの厚みを有する。

金属体４および６の材料として、ステンレス、鋳鉄、炭素鋼、アルミニウムなどの汎用の金属を用いることができる。酸化を防止するために表面処理がなされた材料や、酸化しにくい材料を用いることが望ましい。プレス加工、切削加工、絞り加工、ダイキャストなどの一般的な加工・成形方法で金属体４および６を製造できる。

通気膜２は、第１主面２ｐおよび第２主面２ｑを有する。第１主面２ｐで貫通孔５を、第２主面２ｑで貫通孔７をそれぞれ覆うように、第１金属体４と第２金属体６との間に通気膜２が配置されている。

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３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。

最も好適な例の一つは、通気膜２が膜本体２ａのみで構成されるとともに、膜本体２ａがＰＴＦＥ膜でできていることである。通気膜２として通常用いられるＰＴＦＥ膜は薄くかつ柔軟なので、凹部８と凸部９との間に通気膜２を介在させた場合でも、結合部１２の強度（結合強度）を十分出せる。なお、結合部１２において、通気膜２が破断している可能性があるが、そのことは通気部材１０の性能に大きな影響を及ぼさない。

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の直径は、金属体４および６の直径に等しくてもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、通気膜２の直径が各金属体４および６の直径に等しい。そのため、通気膜２の外周縁よりも内側に結合部１２が形成されている。通気膜２の通気度は、ＪＩＳ 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。

（第２実施形態）
図４Ａに示す通気部材２０は、図１および図２を参照して説明した通気部材１０を本体部１０として用いたもので、金属体４および６の各外周部分を全周囲にわたって包み込んでいる樹脂部品１４をさらに備えている。具体的に、樹脂部品１４は径方向に弾性変形可能な円形かつリングの形状を有している。樹脂部品１４は、典型的にはエラストマーでできている。そのようなエラストマーとして、熱可塑性エラストマーが好ましく、具体的には、三井化学社より入手可能な「ミラストマー（登録商標）」や三菱化学社より入手可能な「ミラプレーン（登録商標）」などを好適に使用できる。

樹脂部品１４は、例えば、公知のインサート射出成形法で形成できる。つまり、本体部１０を金型内に挿入して樹脂部品１４の成形を行う。インサート射出成形法によれば、樹脂部品１４と本体部１０とを簡単に一体化できる。また、射出成形法等の公知の樹脂成形法で、環状の内周溝１６を有する樹脂部品１４のみを別途製造し、内周溝１６に本体部１０を嵌め合わせる形で、樹脂部品１４に本体部１０を固定してもよい。

通気部材２０がこのような樹脂部品１４を有していると、筐体等の物品への通気部材２０の取り付けが容易化する。図４Ｂに示すように、筐体４２に通気部材２０を取り付けることによって通気構造４０が得られる。筐体４２は、通気が必要な内部空間４６と、内部空間４６と外部との通気を行うための開口部４４とを有する。筐体４２は、例えば金属や硬質樹脂で作られている。開口部４４は、貫通孔４３と、貫通孔４３の周囲から上方向（内部空間４６から外部に向かう方向）に延びている円筒部４５とを有する。円筒部４５の内径は、樹脂部品１４よりもやや小さい。通気部材２０が開口部４４から突出しないように、円筒部４５の高さは樹脂部品１４の厚みよりも大きく調節されている。

この開口部４４に通気部材２０を取り付ければ、通気部材２０を通じて筐体４２の内部空間４５の圧力が、外部の圧力に等しく保たれる。特に、樹脂部品１４がエラストマーでできている場合には、樹脂部品１４の弾性力を利用して通気部材２０を筐体４２に固定できる。樹脂部品１４が弾性変形しても金属体４および６は殆ど変形せず、通気膜２は第１金属体４と第２金属体６との間にしっかり保持されている。

（第３実施形態）
図５Ａに示す通気部材３０は、図１および図２を参照して説明した通気部材１０を本体部１０として用いたもので、金属体４および６の各外周部分を全周囲にわたって包み込んでいる樹脂部品３２をさらに備えている。樹脂部品３２は、第１金属体４の貫通孔５に連通している部分と第２金属体６の貫通孔７に連通している部分とを含む貫通孔３４（第３貫通孔）を有する筒状部品である。樹脂部品３２は、典型的にはエラストマーでできている。エラストマーの具体例は、第２実施形態で説明した通りである。

樹脂部品３２の貫通孔３４の中心は、本体部１０の貫通孔５および７の中心に一致している。貫通孔３４の内径は、貫通孔５の内径よりも大きい。そのため、第１金属体４の内周部４ｐが樹脂部品３２で覆われずに貫通孔３４内に露出している。第２実施形態で説明した樹脂部品１４と同様に、樹脂部品３２も公知のインサート射出成形法で形成できる。

図５Ｂに示すように、筐体５２に通気部材３０を取り付けることによって通気構造５０が得られる。具体的に、筐体５２は、通気が必要な内部空間５５と、内部空間５５と外部との通気を行うためのノズル５４とを有する。ノズル５４は、図４Ｂを参照して説明した開口部４４の他の例である。通気部材３０の貫通孔３４にノズル５４が接続されており、ノズル５４を介して内部空間５５と第１金属体４の貫通孔５とが連通している。樹脂部品３２がエラストマーでできている場合には、貫通孔３４にノズル５４を挿し込むだけで通気部材３０を筐体５２に固定できる。樹脂部品３２が弾性変形しても金属体４および６は殆ど変形せず、通気膜２は第１金属体４と第２金属体６との間にしっかり保持されている。また、第１金属体４の内周部４ｐは、ノズル５４の進行を阻止するストッパとして利用されている。これにより、ノズル５４で通気膜２が損傷するのを防げる。

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。さらに、本発明の通気部材は、通気用途だけでなく、音を通過させつつ水や埃等の異物を遮断する通音−通気部材としての利用価値も高い。

２ 通気膜
４ 第１金属体
５ 貫通孔（第１貫通孔）
６ 第２金属体
７ 貫通孔（第２貫通孔）
８ 凹部
９ 凸部
１０，２０，３０ 通気部材
１２ 結合部
１４，３２ 樹脂部品
１６ 内周溝
３４ 貫通孔（第３貫通孔）
４０，５０ 通気構造
４２，５２ 筐体
４４ 開口部
４６，５５ 内部空間
５４ ノズル

Claims (8)

1. 第１貫通孔を有する板状の第１金属体と、
   第１主面と第２主面とを有し、前記第１主面で前記第１貫通孔を覆うように前記第１金属体の上に配置された通気膜と、
   前記通気膜によって前記第１貫通孔から隔てられた第２貫通孔を有し、前記通気膜を介して前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間の通気が可能となるように前記通気膜の前記第２主面側に配置された板状の第２金属体と、
   前記第１金属体の凹部に前記第２金属体の凸部を嵌め合わせた構造を含み、前記第１金属体と前記第２金属体との間に前記通気膜を保持した状態で前記第１金属体と前記第２金属体とを互いに固定する結合部と、
   前記第１金属体および前記第２金属体の各外周部分を全周囲にわたって包み込んでいる樹脂部品と、
   を備え、
   前記結合部は、前記第１金属体と前記第２金属体とをかしめることによって形成されたかしめ結合部であり、
   前記結合部が前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の周囲の複数箇所に形成されるように、前記凹部が前記第１貫通孔の周囲の複数箇所に形成され、前記凸部が前記第２貫通孔の周囲の複数箇所に形成され、
   前記凹部と前記凸部との間に前記通気膜が存在している、通気部材。
2. 前記結合部が、前記第１金属体および前記第２金属体を厚み方向に一括プレスすることによって形成されている、請求項１に記載の通気部材。
3. 前記樹脂部品がエラストマーでできている、請求項１または２に記載の通気部材。
4. 前記樹脂部品が径方向に弾性変形可能なリングの形状を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気部材。
5. 前記樹脂部品が、前記第１貫通孔に連通している部分と前記第２貫通孔に連通している部分とを含む第３貫通孔を有する筒状部品であり、
   通気が必要な内部空間を有する筐体に設けられたノズルを前記第３貫通孔に挿入して当該通気部材を前記筐体に固定可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気部材。
6. 前記第１金属体、前記第２金属体および前記通気膜を含む本体部の内周部が、前記ノズルの進行を阻止するストッパとして、前記樹脂部品に覆われずに前記第３貫通孔に露出している、請求項５に記載の通気部材。
7. 通気が必要な内部空間と、前記内部空間と外部との通気を行うための開口部とを有する筐体と、
   前記開口部に取り付けられた、請求項１〜６のいずれか１項に記載の通気部材と、
   を備えた、通気構造。
8. 前記開口部が、前記筐体に設けられたノズルである、請求項７に記載の通気構造。

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