JP7286789B2 - 通気部品 - Google Patents

Description

本発明は、通気部品に関する。

従来、開口を有する筐体の開口の縁に装着される通気部品が知られている。通気部品は、例えば、自動車用ランプ、インバーター、コンバーター、電子制御装置（ＥＣＵ）、バッテリーパック、ミリ波レーダー、及び車載カメラ等の機器において温度変化に伴い機器の内部に発生する差圧を解消するために使用されうる。このような機器において、異物、水、油、及び塩等の物質が機器の内部に侵入することを阻止することが要求されうる。このような要求に応じて、通気部品が機器の筐体に装着される。

特許文献１には、通気キャップを用いた自動車用ランプが記載されている。この通気キャップでは、有底筒状のカバー部品内に、略筒状体が嵌装されている。加えて、有底筒状のカバー部品の内周と略筒状体の外周との間、及び、有底筒状のカバー部品の底面と略筒状体の底部との間に通気路が形成されている。略筒状体の頂部に、筐体の取付用開口に取り付けられる取付部が形成されている。

特許文献２には、筐体の開口部に固定された状態で、開口部を通過する気体が透過する通気膜を含む通気部材が記載されている。通気部材は、通気膜を支持する支持部と、開口部へ挿入される挿入部とを有する支持体をさらに含む。挿入部の少なくとも挿入開始側が周方向に沿って複数に分割されている。

特許文献３には、換気を行うべき筐体に取り付けられる通気部材が記載されている。通気部材は、支持体と、通気膜と、カバー部品とを備えている。支持体は、筐体の内外の通気経路となる貫通孔を有する。通気膜は、支持体の貫通孔の一方の開口を塞ぐように支持体上に配置されている。カバー部品は、通気膜が配置されている側から支持体を覆う。支持体は、複数の脚部を有し、脚部を筐体の開口部に差し込むことにより、支持体を筐体に固定できる。

特開２００１－１４３５２４号公報 特開２００４－４７４２５号公報 特開２００７－１４１６２９号公報

特許文献１～３に記載の技術は、筐体の開口の軸線に対して傾いた状態で通気部品が挿入されたときに通気部品の破損を防止する観点から再検討の余地を有する。

そこで、本発明は、筐体の開口の軸線に対して傾いた状態で通気部品が挿入されたときに通気部品の破損を防止する観点から有利な通気部品を提供する。

本発明は、
筐体の内部空間と外部空間とを連通させる開口の縁に装着される通気部品であって、
当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記内部空間と前記外部空間との間を通気するための通気路を有し、
前記通気路を取り囲む支持部と、
前記支持部に固着され、前記通気路を通気可能に塞ぐ通気膜と、
前記支持部から突出して前記通気路の一端を取り囲むように形成され、当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記縁に接触する筒状の突出部と、
前記突出部の周りに配置され、当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記筐体の外面と当該通気部品との隙間をシールするシール部材と、を備え、
前記突出部と前記支持部との境界における前記突出部の最大外径Ｇｔ、前記突出部に接する前記支持部の外面を平面視したときの前記支持部の前記外面の最大外径Ｇｓ、及び前記突出部の中心軸に平行な方向における前記突出部の最大長さＬｔが、２．５≦Ｇｓ／Ｇｔ≦５．０及び１．０≦{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔ≦３．０の条件を満たす、
通気部品を提供する。

上記の通気部品は、筐体の開口の軸線に対して傾いた状態で通気部品が挿入されたときに通気部品の破損を防止する観点から有利である。

図１は、本発明に係る通気部品を示す斜視図である。 図２は、図１に示す通気部品によって提供される通気構造の一例を示す斜視断面図である。 図３Ａは、図１に示す通気部品の各部の寸法を示す斜視断面図である。 図３Ｂは、図１に示す通気部品の突出部の底面によって形成される環状の図形を示す図である。 図１に示す通気部品の突出部の底面の一例を示す断面図である。 図１に示す通気部品の突出部の底面の別の一例を示す断面図である。 図４は、通気部品の利点を説明する断面図である。

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。以下の説明は、本発明の例示であり、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

図１及び図２に示す通り、通気部品１は、筐体２の内部空間２ｕと外部空間２ｓとを連通させる開口２１の縁２ｆに装着される。通気部品１は、通気路１０を有する。通気路１０は、通気部品１が縁２ｆに装着されたときに内部空間２ｕと外部空間２ｓとの間を通気するための経路である。通気部品１は、支持部１２と、通気膜１１と、突出部１３と、シール部材１４とを備えている。支持部１２は、通気路１０を取り囲んでいる。通気膜１１は、支持部１２に固着されており、通気路１０を通気可能に塞いでいる。突出部１３は、支持部１２から突出して通気路１０の一端を取り囲むように形成されており、通気部品１が縁２ｆに装着されたときに縁２ｆに接触する筒状の部位である。シール部材１４は、突出部１３の周りに配置され、通気部品１が縁２ｆに装着されたときに筐体２の外面２ｇと通気部品１との隙間をシールする。通気部品１は、２．５≦Ｇｓ／Ｇｔ≦５．０及び１．０≦{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔ≦３．０の条件を満たす。図３Ａに示す通り、Ｇｔは、突出部１３と支持部１２との境界における突出部１３の最大外径である。Ｇｓは、突出部１３に接する支持部１２の外面１２ｇを突出部１３側から平面視したときの支持部１２の外面１２ｇの最大外径である。Ｌｔは、突出部１３の中心軸に平行な方向における突出部１３の最大長さである。

図１に示す通り、通気部品１を筐体２に装着するときに、突出部１３が開口２１に挿入される。このとき、突出部１３は、開口２１の縁２ｆと接触して内側に変形して挿入される。突出部１３の破損を防止する観点からは、通気部品１の筐体２への装着において開口２１の軸線Ａ１に平行に移動するように突出部１３が開口２１に挿入されることが最も望ましい。一方、本発明者らの検討によれば、通気部品を筐体の開口の軸線に平行に移動させて通気部品を筐体の開口に挿入することが難しい場合がある。例えば、筐体２の設計仕様又は通気部品の筐体への手作業での装着等の事情により、筐体の開口の軸線に平行に通気部品を移動させて筐体の開口に挿入することが難しい場合がある。例えば、所定の機器では、通気部品の筐体への装着を自動化することが難しく、その装着を手作業によらざる得ない場合がある。

そこで、本発明者らは、筐体の開口の軸線に対して通気部品が傾いた状態で通気部品が開口に挿入された場合でも、通気部品の破損を防止できる技術について日夜検討を重ねた。本発明者らは、多大な試行錯誤を重ねた結果、上記の通り、２．５≦Ｇｓ／Ｇｔ≦５．０及び１．０≦{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔ≦３．０の条件を通気部品１が満たすことが、軸線Ａ１に対して通気部品１が傾いた状態で突出部１３が開口２１に挿入されたときに通気部品１の破損を防止するうえで有利であることを突き止めた。

図４に示す通り、軸線Ａ１に対して通気部品１が傾いた状態で突出部１３が開口２１に挿入されるときに、突出部１３の先端が縁２ｆに接触する。通気部品１において、２．５≦Ｇｓ／Ｇｔ及び１．０≦{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔの条件が満たされていることにより、支持部１２の外面１２ｇが筐体２の外面２ｇに接触したときの軸線Ａ１に対する通気部品１の傾斜角度が小さくなりやすい。加えて、突出部１３と筐体２の外面２ｇとが接触した状態で通気部品１が筐体２の内部空間２ｕに向かって押し込まれたときに、突出部１３の外面２ｇとの接触部に作用する突出部１３の根元を支点とするモーメントが小さくなりやすい。その結果、突出部１３が外側に変形することが抑制され、通気部品１の破損を防止しやすい。

Ｇｓ／Ｇｔ≦５．０の条件が満たされていることにより、支持部１２の外面１２ｇの端と開口２１との距離が小さくなりやすく、通気部品１が装着される筐体２に対する制約が少ない。{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔ≦３．０の条件が満たされていることにより、突出部１３の最大長さＬｔが短くなりやすく、突出部１３の中心軸に平行な方向におけるシール部材１４の寸法を小さくでき、通気部品１の製造コストを低減できる。

比Ｇｓ／Ｇｔの値は、望ましくは２．６以上であり、より望ましくは２．８以上である。比Ｇｓ／Ｇｔの値は、望ましくは４．５以下であり、より望ましくは４．０以下である。

{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔの値は、望ましくは１．２以上であり、より望ましくは１．４以上である。{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔの値は、望ましくは２．５以下であり、より望ましくは２．０以下である。

図２に示す通り、突出部１３は、複数の脚部１３ａを含む。複数の脚部１３ａは、突出部１３の先端から突出部１３の中心軸に沿って延びているスリット１３ｓによって突出部１３の中心軸周りに離れて配置されている。複数の脚部１３ａの少なくとも１つは、筐体２に係合する係合部１３ｋを有する。係合部１３ｋは、突出部１３の中心軸に垂直な方向において外方に突出している。このような構成によれば、突出部１３の開口２１への挿入を含む通気部品１の筐体２への装着作業において、突出部１３の先端部が縁２ｆに接触したときに脚部１３ａが内側に弾性変形する。その後、係合部１３ｋが開口２１を通過すると、脚部１３ａの変形が解消され、係合部１３ｋが、例えば、筐体２の内面に接触する。このように、係合部１３ｋがスナップフィットにより筐体２に係合し、通気部品１が筐体２の縁２ｆに装着される。

図３Ａに示す通り、突出部１３は、例えば、その先端部に平面状又は曲面状の底面１３ｂを含む。図３Ｂに示す通り、底面１３ｂを平面視したときに底面１３ｂによって環状の図形Ｇが形成される。図形Ｇは、例えば、円環状の図形であってもよく、所定の間隔で円環に沿って配置された複数の湾曲した帯状の図形であってもよい。通気部品１において、比Ｇｓ／Ｇｒは、例えば２．５以上５．０以下である。Ｇｒは、環状の図形Ｇの最大外径である。このような構成によれば、軸線Ａ１に対して通気部品１が傾いた状態で突出部１３が開口２１に挿入されるときに、突出部１３が外側に変形することがより確実に抑制され、通気部品１の破損を防止しやすい。

図３Ｃに示す通り、図形Ｇの最外部に相当する底面１３ｂの部分が平面によって形成されている場合、その平面の外側の端Ｅによって図形Ｇの最大外径が決定される。図３Ｄに示す通り、図形Ｇの最外部に相当する底面１３ｂの部分が曲面によって形成されている場合、突出部１３の中心軸を含む平面に沿った断面において、その曲面と、その曲面より外側に位置しており曲率が０とみなせる輪郭線との境界Ｂによって図形Ｇの最大外径が決定される。

比Ｇｓ／Ｇｒの値は、望ましくは２．６以上であり、より望ましくは２．８以上である。比Ｇｓ／Ｇｒの値は、望ましくは４．５以下であり、より望ましくは４．０以下である。

支持部１２及び突出部１３は一体的に成形された部品であってもよいし、支持部１２及び突出部１３は別々に作製された部品であってもよい。支持部１２及び突出部１３の材料は、例えば、成形性の観点から、熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、及び熱可塑性エラストマーでありうる。支持部１２及び突出部１３の材料は、熱硬化性樹脂であってもよく、金属であってもよい。支持部１２及び突出部１３の材料は、ゴムであってもよい。ゴムは、例えば、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、又は水素化ニトリルゴムである。

図２に示す通り、支持部１２は、典型的には、通気膜１１が取り付けられた被着面１２ｂを有する。被着面１２ｂは、例えば、環状の面である。通気膜１１は、例えば、突出部１３の中心軸に垂直な方向に沿って配置されている。

通気部品１において、比Ｎｔ／Ｇｔは、例えば、２．０以上８．０以下である。図３Ａに示す通り、Ｎｔは、通気部品１が縁２ｆに装着されたときに内部空間２ｕを向いている通気膜１１の表面に接する通気路１０の最大内径である。このような構成によれば、通気路１０の最大内径Ｎｔの値が大きくなりやすい。このことは、通気部品１における通気量を高める観点から有利である。

比Ｎｔ／Ｇｔの値は、望ましくは２．５以上であり、より望ましくは３．０以上である。比Ｎｔ／Ｇｔの値は、望ましくは７．０以下であり、より望ましくは６．０以下である。

通気膜１１は、所望の通気性を有する限り特定の通気膜に限定されない。通気膜１１は、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。通気膜１１が多層膜である場合、各層は、多孔質膜、不織布、クロス、及びメッシュからなる群より選ばれる１つでありうる。通気膜１１は、多孔質膜及び不織布を含んでいてよく、クロス及びメッシュの少なくとも１つと多孔質膜とを含んでいてもよく、複数の不織布を含んでいてもよい。通気膜１１は、典型的には、有機高分子材料（樹脂）によって構成されている。多孔質膜の材料は、例えば、フッ素樹脂である。フッ素樹脂としては、例えば、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、又はテトラフルオロエチレン－エチレン共重合体を使用できる。多孔質膜の材料は、エチレン、プロピレン、及び４－メチルペンテン－１，１ブテン等のモノマーの単体の重合体又は共重合体等のポリオレフィンであってもよい。多孔質膜は、ポリアクリロニトリル、ナイロン、又はポリ乳酸等のナノファイバーの多孔膜であってもよい。多孔質膜は、公知の延伸法又は抽出法によって製造できる。不織布、クロス、及びメッシュの材料は、例えば、ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン、アラミド、又はエチレン酢酸ビニル共重合体である。

通気膜１１は、望ましくは、ＰＴＦＥ多孔質膜を含む。ＰＴＦＥ多孔質膜は、小面積でも通気性を確保でき、異物の侵入を効果的に阻止できる。ＰＴＦＥ多孔質膜は、不織布などの通気性支持材に積層されていてもよい。

通気膜１１は、必要に応じて撥液処理されていてもよい。撥液処理は、例えば、パーフルオロアルキル基を有するフッ素系表面修飾剤を含む撥液性の被膜を通気膜１１に形成することによってなされる。撥液性の被膜の形成は、特定の方法に限定されない。撥液性の被膜の形成は、例えば、エアスプレイ法、静電スプレイ法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、カーテンフローコーティング法、又は含浸法等の方法により、パーフルオロアルキル基を有するフッ素系表面修飾剤の溶液又はディスパージョンで樹脂多孔質膜をコーティングすることによりなされる。また、電着塗装法又はプラズマ重合法によって、撥液性の被膜を形成してもよい。

通気膜１１は、例えば、被着面１２ｂに対して接着されている。通気膜１１は、被着面１２ｂに対して溶着されていてもよい。溶着の方法としては、熱溶着、超音波溶着、及びレーザー溶着を利用できる。また、支持部１２を成形するときに、成形のための金型の内部の所定の位置に通気膜１１を配置した状態で樹脂を金型に流し込んでインサート成形を行い、通気膜１１を被着面１２ｂに取り付けてもよい。通気膜１１は、被着面１２ｂに対して両面テープによって取り付けられていてもよい。

シール部材１４は、所望のシール性を有する限り、特定のシール部材に限定されない。通気部品１が筐体２に装着されていない状態において、シール部材１４の軸線を含む平面に沿ってシール部材１４を切断して得られる断面は、例えば、円、楕円、又は角を有する平面である。角を有する平面は、多角形であってもよいし、曲線と直線とが組み合わせられた図形であってもよい。シール部材１４は、環状の内部空間を有する中空構造を有していてもよい。

シール部材１４の材料は、所望のシール性を発揮できる限り、特定の材料に限定されない。例えば、支持部１２及び突出部１３の材料として例示した材料をシール部材１４の材料として使用できる。シール部材１４は、典型的には、弾性変形可能な弾性体であり、シール部材１４の材料は、天然ゴム、合成ゴム、又は熱可塑性エラストマー等のエラストマーでありうる。

図２に示す通り、通気部品１は、例えば、カバー１６をさらに備えている。カバー１６は、支持部１２に連結されている。カバー１６は、通気膜１１を覆うとともに通気膜１１との間に通気部品１の外部空間に連通している空間１７ｓを形成する。空間１７ｓは、通気路１０の一部をなしている。これにより、通気膜１１が適切に保護される。

カバー１６は、支持部１２と一体的に成形された部品であってもよいし、支持部１２とは別に作製された部品であってもよい。カバー１６の材料として、例えば、支持部１２の材料として例示された材料を使用できる。

支持部１２及びカバー１６の少なくとも一方は、空間１７ｓの外周に配置された側壁を有していてもよい。側壁は、周方向に所定の間隔で離れて配置された複数の側壁を含みうる。支持部１２及びカバー１６のそれぞれは、周方向に所定の間隔で離れて配置された複数の側壁を有していてもよい。この場合、支持部１２が有する側壁とカバー１６が有する側壁とが周方向において部分的に重なっていてもよい。

図２に示す通り、筐体２における開口２１の縁２ｆに通気部品１を装着することによって、通気構造５０を提供できる。通気構造５０において、筐体２は、例えば、電子機器の筐体である。電子機器は、例えば、自動車用ランプ、電子制御装置（ＥＣＵ）、電力システム（ＥＰＳ）、バッテリーパック、インバーター、コンバーター、ミリ波レーダー、及び車載カメラ等の自動車用の電子機器である。電子機器は、自動車用以外の用途に使用されるものであってもよい。通気構造５０によれば、温度変化によって筐体２の内部空間２ｕと外部空間２ｓとの間に発生する差圧を通気路１０により解消させることができる。加えて、通気膜１１が通気路１０を通気可能に塞いでいるので、内部空間２ｕに異物が侵入することを阻止でき、例えば、通気構造５０は防塵性を有する。また、通気構造５０により、水、油、及び塩等が内部空間２ｕに侵入することが阻止されうる。

Claims (4)

1. 筐体の内部空間と外部空間とを連通させる開口の縁に装着される通気部品であって、
   当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記内部空間と前記外部空間との間を通気するための通気路を有し、
   前記通気路を取り囲む支持部と、
   前記支持部に固着され、前記通気路を通気可能に塞ぐ通気膜と、
   前記支持部から突出しており、前記通気路の一部を取り囲みつつ前記支持部に接している筒状の部位を含み、かつ、当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記縁に接触する突出部と、
   前記突出部の周りに配置され、当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記筐体の外面と当該通気部品との隙間をシールするシール部材と、を備え、
   前記突出部と前記支持部との境界における前記突出部の最大外径Ｇｔ、前記突出部に接する前記支持部の外面を平面視したときの前記支持部の前記外面の最大外径Ｇｓ、及び前記突出部の中心軸に平行な方向における前記突出部の最大長さＬｔが、２．５≦Ｇｓ／Ｇｔ≦５．０及び１．０≦{（Ｇｓ－Ｇｔ）／２}／Ｌｔ≦３．０の条件を満たす、
   通気部品。
2. 前記突出部は、前記突出部の先端から前記中心軸に沿って延びているスリットによって前記中心軸周りに離れて配置された複数の脚部を含み、
   前記複数の脚部の少なくとも１つは、前記中心軸に垂直な方向において外方に突出しており、前記筐体に係合する係合部を有する、請求項１に記載の通気部品。
3. 前記突出部は、前記突出部の先端部に平面状又は曲面状の底面を含み、
   前記底面を平面視したときに前記底面によって形成される環状の図形の最大外径に対する、前記支持部の前記外面の前記最大外径の比が、２．５以上５．０以下である、請求項１又は２に記載の通気部品。
4. 前記境界における前記突出部の最大外径に対する、当該通気部品が前記縁に装着されたときに前記内部空間を向いている前記通気膜の表面に接する前記通気路の最大内径の比が、２．０以上８．０以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の通気部品。

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