JP7185363B1

JP7185363B1 - 防湿通気防水栓

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Publication number: JP7185363B1
Application number: JP2022070291A
Authority: JP
Inventors: 英美川田; 嘉博小松
Original assignee: TOWA KAGAKU CO.,LTD
Current assignee: TOWA KAGAKU CO.,LTD
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-12-07
Anticipated expiration: 2042-04-21
Also published as: JP2023160149A

Abstract

【課題】コンパクトで、防湿性を発揮すると共に、構造が簡素であり、筐体の通気孔への取付作業を能率的に行い得る通気防水栓を提供する。【解決手段】栓体１を加硫成形にて成形すると共に、通気防水膜10を栓体１の外端面６Ａに対し、加硫成形と同時に、一体積層状として、固着すると共に孔部２の内部に、弾性変形自在弁３を固着する。【選択図】図１

Description

本発明は、防湿通気防水栓に関する。

従来から、本発明者は、通気防水構造に関して、試作・実験・研究を繰返してきた。そして、図15や図16に示した構造の通気防水構造について、特許出願した（特許文献１，２参照）。

図15に示した通気防水構造では、通気性と防水性を有する呼吸フィルタ51を、超微細繊維Ｆをもって形成し、これを、加硫ゴムから成る孔53付の栓体52に一体化したものである（特許文献１参照）。
栓体52と呼吸フィルタ51との境界面Ｍに於て、呼吸フィルタ51の超微細繊維Ｆが、栓体52を構成する加硫ゴムの内部に侵入して、呼吸フィルタ51は強固に栓体52と一体化され、剥離することなく、耐圧性に優れるものであり、かつ、通気性と防水性に優れた性能を示す。

また、図16に示した通気防水構造では、筒状栓体54と、その孔部55を閉じる薄膜56とが、ゴム成形一体ものであって、この薄膜56は通気防水のための多数のレーザー加工微細孔57を有する（特許文献２参照）。なお、図16（Ｂ）は図16（Ａ）を下方向から見た拡大図である。また、栓体54は、外鍔部58を有し、栓体孔部55に、上方から、通気溝59付の副栓60が嵌着されている。
この図16の構造に於ては、微細孔57によって通気と防水機能を十分に発揮できる。

特許第６６６７８６４号公報特許第６９３７０６６号公報

電子部品等を内蔵したケーシング（密封容器の包囲外壁）の小孔に、ベントフィルタとして、図15又は図16に示した通気防水構造を適用した場合、優れた通気機能、防水機能（と防塵機能）を発揮する。
しかしながら、（湿気の浸入を削減する）防湿機能、さらには、（水中に落した場合の）耐浸水性に関しては、不十分であった。
従来、前記ベントフィルタとしては、このような防湿機能及び耐浸水性を、十分に具備したものは、存在しない。

そこで、本発明は、コンパクトかつ簡易な構造でありながら、通気機能と防水機能の他に、防湿機能と耐浸水性を具備する防湿通気防水栓を、提供することを、目的とする。特に、ベントフィルタとして多機能を発揮するコンパクトかつ簡易な構成の防湿通気防水栓の提供を目的とする。

そこで、本発明は、弾性材から成る筒状栓体と；該栓体の孔部の外端を閉鎖する通気防水膜と；該栓体の孔部の内部に付設され、防湿のために閉じると共に内圧の上昇によって開放する防湿用弾性変形自在弁とを；一体状として、具備している。

また、上記通気防水膜は、通気性と防水性を有する呼吸フィルタから成る。
また、上記通気防水膜は、上記筒状栓体と一体成型された薄膜であり、しかも、通気性と防水性を備えるために多数のレーザー加工微細孔を有する。
また、上記防湿用弾性変形自在弁は、開閉自在な２枚のアヒルの嘴形状の舌片を、有し、上記栓体の孔部の内部空間に、固着され、かつ、アヒルの嘴形状の舌片が、上記孔部の外端を向くように、配設されている請求項１記載の防湿通気防水栓。
また、上記防湿用弾性変形自在弁は、Ｙ字状又は十字状乃至放射状に切裂かれた開閉自在な弾性膜を備えている。

通気防水膜によって、内部と外部の通気機能、及び、外部からの水の浸入を防ぐ防水機能が十分発揮される。さらに、弾性変形自在弁によって、外部からの湿気の浸入を削減する機能が確実に発揮され、かつ、水圧が外部から長時間作用した際の耐浸水性も十分に得られる。
しかも、弾性変形自在弁は、内圧の上昇を防ぎ、内部の熱気をも外部へ逃がす内圧・熱気放出機能をも発揮する。

本発明の実施の一形態を示す正面断面図である。閉じた状態を示した防湿用弾性変形自在弁の一実施例の斜視図である。図１の要部拡大断面図である。図１の実施の一形態において内圧が作用した状態を示した正面断面図である。内圧が作用して開いた状態を示した防湿用弾性変形自在弁の斜視図である。他の実施形態を示す正面断面図である。図６の他の実施形態において内圧が作用した状態を示した正面断面図である。弾性変形自在弁の３つの異なる他の実施例を示した斜視図である。弾性変形自在弁の断面図である。図８と図９に示した弾性変形自在弁を筒状栓体１の孔部２に付設した状態を示す正面断面図である。図10とは異なる他の実施形態の正面断面図である。弾性変形自在弁の２つの別の実施例を示し、（Ａ）は一つ目の別の実施例の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図、（Ｃ）は二つ目の別の実施例の斜視図、（Ｄ）は（Ｃ）の断面図である。図12（Ｃ）（Ｄ）に示した弾性変形自在弁を筒状栓体１の孔部２に付設した状態を示す正面断面図である。図13とは異なる他の実施形態の正面断面図である。従来例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は拡大要部断面図である。別の従来例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は拡大底面図である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１～図５に於て、第１の実施形態を示す。１は、一軸心Ｌ₁ に沿った孔部２を有し、ゴム等の弾性材から成る筒状栓体である。この栓体１は、外鍔部６を一端に有すると共に、この外鍔部６の外端面６Ａに、通気防水膜10が固着され、上記孔部２の外端２Ａを閉鎖している。

通気防水膜10は、呼吸フィルタと呼ぶことができ、ＰＴＦＥ多孔質膜状体から成り、１平方センチメートル当りに数億個とも言われる多数の微細孔が、図３に示したように、多数の超微細繊維Ｆにて形成されている。従って、（外部からの）雨、水の浸入を防ぐ防水性、及び空気（及び熱）を通す通気性に優れた薄い膜状体である。（住友電工ファインポリマー株式会社の「ポアフロン」、日東電工株式会社の「テミッシュ」、中興化成工業株式会社の「シポラス」等を挙げることができる。なお、これらの商品名は登録商標である。）

図３に示すように、栓体１と通気防水膜（呼吸フィルタ）10との境界面Ｍに於て、呼吸フィルタ10の（前述の）多数の超微細繊維Ｆが、（栓体１を構成している）加硫ゴムの内部に侵入しており、呼吸フィルタ10は極めて強固に栓体１と一体化させている。なお、栓体１の材質を軟質プラスチックとした場合は、超微細繊維内にプラスチックが侵入して一体化している。従って、密閉状空間Ｅ内の圧力が上昇して高圧力（例えば、１００ｋＰａ）が孔部２を介して通気防水膜10に作用したとしても、剥離しない。このように、耐圧性に優れている。

次に、図１及び図２に示すような防湿用弾性変形自在弁３が、筒状栓体１の孔部２の内部に、取着される。
即ち、この弾性変形自在弁３は、栓体１の孔部２の一軸心Ｌ₁ 方向の、中間２Ｂ乃至内端２Ｃを、防湿のために閉じる（図１，図２参照）と共に、図４に示すように、密閉状空間Ｅ側の圧力―――即ち、内圧Ｐ_E ―――の上昇によって開放状態に切換わる。
この防湿用弾性変形自在弁３は、開閉自在な２枚のアヒルの嘴形状の舌片３Ａ，３Ａを有する。２枚のアヒルの嘴の先端のみが、一文字状の閉状態（図２参照）から、内圧Ｐ_E が作用した際の細長レモン型の開状態（図５参照）に、弾性変形可能であり、内圧Ｐ_E が零（気圧）となれば、図２のように、自身の弾発付勢力にて閉状態に復元する。言い換えると、舌片３Ａ，３Ａの最先端面に一文字型開閉吐出口４を、有している。

また、この弾性変形自在弁３は、円形輪型の取付用基部３Ｂを一体に有し、図１，図４に示すように、筒状栓体１の孔部２の内面の取付用凹溝11に、基部３Ｂが嵌着される。図例では、孔部２の内端２Ｃに嵌着されている。
そして、図１，図４に示す如く、アヒルの嘴形状の舌片３Ａ，３Ａ（の先端20，20）が、孔部２の外端２Ａを向くように、嵌着される。このようにして、いわゆる逆止弁としての機能を発揮する。

次に、図６と図７に他の実施形態を示す。通気防水膜10は、筒状栓体１と一体成型された薄膜７であって、通気性と防水性を備えるために多数のレーザー加工微細孔８を有している。
図１～図５の実施形態と、図６と図７に示す実施形態を比較すれば、判るように、通気防水膜10の材質、組成、拡大断面の形状、製造方法等が大きく相違している。しかしながら、それ以外の構成に関して言えば、孔部２の断面形状、弾性変形自在弁３の形状・構造、取付方法（構造）等は、同様である。

そこで、図６と図７の実施形態に関しては、主として、通気防水膜10について、以下、詳説する。
薄膜７のレーザー加工微細孔８は、内圧（高圧）が作用する密閉状空間Ｅ側が小径となるテーパ孔である。レーザー加工微細孔８の直径（テーパ孔の最小孔径を言うものとする）を、３μｍ以上30μｍ以下に設定する。また、レーザー加工微細孔８の密度を、10個／mm² 以上60個／mm² 以下に設定する。薄膜７の厚さ寸法を、0.05mm以上0.6 mm以下に設定する。

レーザー加工微細孔８の形成の一例を説明すると、レーザー加工機にて、レーザー光を、薄膜７に対して、直交方向から照射して、薄膜７を溶かして微細孔８を形成する。
図６と図７は、既説の図１，図４に対応しており、同一符号は同様の構成であって、特に、弾性変形自在弁３の形状と構造（取付構造）、作動（作用）は、図１，図４で述べた通りであるので、重複説明を省略する。

次に、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、図１～図７で説明したアヒルの嘴形状の舌片３Ａ，３Ａの形状に代わる（各々）別の実施例を示す。
即ち、図８（Ａ）に示した防湿用弾性変形自在弁３は、（Ｙ字状）切れ目15をもって、Ｙ字状に切裂かれた開閉自在な平面状の弾性膜18を有する。なお、図９の断面図に示すように、円環状の取付用基部３Ｂを（図１，図６と同様に）有している。即ち、図10又は図11に示したような筒状栓体１の取付用凹溝11に対して、（図９に示した）取付用基部３Ｂを内側から嵌着して使用する。なお、図10又は図11に示した取付用凹溝11を、孔部２の上方位置に形成して、防湿用弾性変形自在弁３を、少し上方に配設するのが望ましい。
内圧Ｐ_E が作用した際には、図９の仮想線のように、Ｙ字状に切裂かれた（三角形状）舌片16は、弾性変形して、内圧Ｐ_E を逃がす。

図８（Ｂ）では、（十字状）切れ目15をもって、十字状に切裂かれた開閉自在な平面状弾性膜18を有する。
さらに、図８（Ｃ）では、（放射状）切れ目15をもって、放射状に切裂かれた開閉自在な平面状弾性膜18を有する。
図８（Ｂ）（Ｃ）の場合も、内圧Ｐ_E を受けると、図９の仮想線のように舌片16が弾性変形して、内圧Ｐ_E を逃がすことができる。

次に、図12は、弾性変形自在弁３のさらに別の２つの実施例を示している。
即ち、図12（Ａ）（Ｂ）に示した一つ目の別の実施例では、円環状取付用基部３Ｂの上方開口端縁から、略円錐形状に弾性膜18を突設し、この円錐形状弾性膜18に、放射状切れ目15によって、三角状の舌片16を形成する。
このようにすれば、内圧Ｐ_E がスムーズに逃げ易くなり、逆に、外圧が（図12にあっては上方側から）作用した際に、確実に閉鎖状態を維持できる利点がある。なお、図12（Ａ）（Ｂ）；（Ｃ）（Ｄ）のいずれについても、図13又は図14に示したように、取付用基部３Ｂを取付用凹溝11に嵌着する。

次に、図12（Ｃ）（Ｄ）に示した二つ目の実施例では、円環状取付用基部３Ｂの上方開口端縁から、丸山形状の弾性膜18を突設し、この丸山型弾性膜18に、山の頂上から、放射状切れ目15を入れて、三角状（花弁状）の舌片16を形成している。
このようにすれば、図13又は図14、及び、図10に於て、内圧Ｐ_E がスムーズに逃げ易くなり、逆に、外圧が（図13，図14にあっては上方側から）作用した際に、確実に閉鎖状態（いわば花のつぼみの如く）維持できる利点がある。
なお、図13，図14では、図12（Ｃ）（Ｄ）に示した丸山形状の弾性膜18を嵌着しているが、これを、図12（Ａ）（Ｂ）に示した略円錐形状のものとするも自由である。

以上説明した本発明に係る防湿通気防水栓の用途について述べると、自動車用のヘッドライト、フォグライト、テールランプ、及び、一般用ライト、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）、電気かみそり、イヤフォン、湿度・温度・圧力・ガス等のセンサー、各種電動モータ、ハイブリッド自動車用のインバータ、充電器、電源モジュール、バッテリー、トラクションモータ、さらには、各種液体タンク等に使用され、図１，図４，図６，図７等に示した筐体（密封状ケーシング）30の貫孔30Ａに取着して使用される。

筐体30の内部の密閉状空間Ｅと外部Ｙとの間で、以下のような機能（作用）を発揮できる。
即ち、 (ｉ) 筐体30の内部空間Ｅから外部Ｙへ熱気及び内圧Ｐ_E を放出できる（矢印41参照）。 (ii) 外部Ｙから筐体30の内部空間Ｅへの湿気の入り込みを削減できる（矢印42参照；防湿性）。(iii) 外部Ｙから筐体30の内部空間Ｅへの粉塵の侵入を防止できる（矢印43参照；防塵性）。 (iv) 長期間水没状態となったとしても、水の内部空間Ｅへの浸入を防止できる（矢印42参照；耐浸水性）。

また、前述の図１，図６；図10，図11；図13，図14に示した実施形態では、筒状栓体１に対して、別途成型の弾性変形自在弁３を、組合せて構成したので、直接的な外圧が作用しても、弾性変形自在弁３にはダメージが及ばない、という利点がある。

本発明は、以上詳述したように、弾性材から成る筒状栓体１と；該栓体１の孔部２の外端２Ａを閉鎖する通気防水膜10と；該栓体１の孔部２の内部に付設され、防湿のために閉じると共に内圧Ｐ_E の上昇によって開放する防湿用弾性変形自在弁３とを；一体状として、具備した構成であるので、（通気・防水・防塵機能の他に、）内部空間Ｅへの湿気の入り込みを削減できる。しかも、長期間水没しても水の浸入を防止できる。また、密封状ケーシング（筐体）30の内部の電子部品等の発熱によって内部が高圧となりそうな際は、防湿用弾性変形自在弁３が（自動的に）開放して、確実に熱気と内圧を逃がして、内部の電子部品等の故障（事故）を防止できる。

また、上記通気防水膜10は、通気性と防水性を有する呼吸フィルタから成るので、部品点数が減少でき、かつ、全体のコンパクト化を図ることができる。
また、上記通気防水膜10は、上記筒状栓体１と一体成型された薄膜７であり、しかも、通気性と防水性を備えるために多数のレーザー加工微細孔８を有するので、従来の不織布等の破片等の不純物が発生せず、部品点数も少なく、全体のコンパクト化を図り得て、耐久性にも優れている。

また、上記防湿用弾性変形自在弁３は、開閉自在な２枚のアヒルの嘴形状の舌片３Ａ，３Ａを、有し、上記栓体１の孔部２の内部空間に、固着され、かつ、アヒルの嘴形状の舌片３Ａ，３Ａが、上記孔部２の外端２Ａを向くように、配設されている構成であるので、筐体（密封状ケーシング）内の圧力が上昇した際に、嘴形状の舌片３Ａ，３Ａがスムーズに開いて、圧力を迅速に低下させることができる。逆に、外部から湿度や水が浸入せんとした場合には、嘴形状の舌片３Ａ，３Ａが迅速・確実に閉鎖状態を保って、防湿と耐浸水性を発揮する。
また、上記防湿用弾性変形自在弁３は、Ｙ字状又は十字状乃至放射状に切裂かれた開閉自在な弾性膜18を備えているので、弾性変形自在弁３の厚さ寸法Ｔ₃ を、極めて小さくでき（図９，図12参照）、筒状栓体１の（孔部２の）厚さ寸法を十分小さくできて、防湿通気防水栓全体のコンパクト化を図ることができる。

１筒状栓体
２孔部
２Ａ外端
３弾性変形自在弁
３Ａ舌片
７薄膜
８レーザー加工微細孔
10 通気防水膜
18 弾性膜
Ｅ密閉状空間
Ｐ_E 内圧

Claims

弾性材から成る筒状栓体（１）と、
該栓体（１）の孔部（２）の外端（２Ａ）を閉鎖する通気防水膜（10）と、
該栓体（１）の孔部（２）の内部に付設され、防湿のために閉じると共に内圧（Ｐ_E ）の上昇によって開放する防湿用弾性変形自在弁（３）とを、
一体状として、具備したことを特徴とする防湿通気防水栓。
上記通気防水膜（10）は、通気性と防水性を有する呼吸フィルタから成る請求項１記載の防湿通気防水栓。
上記通気防水膜（10）は、上記筒状栓体（１）と一体成型された薄膜（７）であり、しかも、通気性と防水性を備えるために多数のレーザー加工微細孔（８）を有する請求項１記載の防湿通気防水栓。
上記防湿用弾性変形自在弁（３）は、開閉自在な２枚のアヒルの嘴形状の舌片（３Ａ）（３Ａ）を、有し、上記栓体（１）の孔部（２）の内部空間に、固着され、かつ、アヒルの嘴形状の舌片（３Ａ）（３Ａ）が、上記孔部（２）の外端（２Ａ）を向くように、配設されている請求項１記載の防湿通気防水栓。
上記防湿用弾性変形自在弁（３）は、Ｙ字状又は十字状乃至放射状に切裂かれた開閉自在な弾性膜（18）を備えている請求項１記載の防湿通気防水栓。