JP7379869B2 - 電子部品筺体 - Google Patents
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Description
特許文献2には、音波を吸収する吸音材の構造が開示されている。
さらに、遮音部材が特許文献2のようなシート状の場合、遮音シート部材を電子部品と対向する対向面の全域に貼り付けた場合、遮音シート部材の構成によっては端部(対向面が隣り合う面との交差部)において浮き上がり、遮音シート部材の貼り付け不良が生じる可能性がある。
[1] 電子部品を納める電子部品筐体であって、前記筐体は、 電子部品と対向する対向面を有する面部を複数有し、前記複数の面部同士は、交差部を介して接続され、
前記面部は、前記対向面における前記電子部品と対向する内側と、前記電子部品と非対向であり前記対向面の裏側と、の少なくとも一方に遮音シート部材が設けられ、前記遮音シート部材は、前記面部と接するシート状のシート面と、前記シート面に設けられた複数の凸部とを有し、前記遮音シート部材は、前記面部の少なくとも一つに前記交差部と離間して設けられている
電子部品筐体。
[2] [1]に記載の電子部品筐体において、前記面部は、表面に形成された窪みを有し、前記窪みに前記遮音シート部材が設けられている電子部品筐体。
[3] [2]に記載の電子部品筐体において、前記窪みの深さは、前記遮音シート部材の最大厚さ以上である電子部品筐体。
[4] [2]または[3]に記載の電子部品筐体において、前記筐体は、 開口部の周囲を囲む側壁部を有し前記窪みは、前記側壁部の前記開口部側の端面に開口している電子部品筐体。
[5] [1]から[4]のいずれか一項に記載の電子部品筐体において、前記筺体は、内部に収納空間を有して開口する第1部材と、前記第1部材に接合されたときに前記収納空間を閉塞する蓋部材とを有し、前記対向面は、前記第1部材および前記蓋部材が前記収納空間に臨む少なくとも一つの面である電子部品筐体。
[6] [1]から[4]のいずれか一項に記載の電子部品筐体において、前記筺体は、内部に第1収納空間を有して開口する第1部材と、内部に第2収納空間を有して開口し前記第1部材に接合されたときに、前記第1収納空間と前記第2収納空間とを閉塞する第2部材とを有し、前記対向面は、前記第1部材が前記第1収納空間に臨む少なくとも一つの面および前記第2部材が前記第2収納空間に臨む少なくとも一つの面である電子部品筐体。
[7] [1]~[6]のいずれか一項に記載の電子部品筐体において、前記電子部品は、駆動電源供給装置、インバータ、モータ、ジャンクションボックス、コンバータ、二次電池のいずれかを含む電子部品筐体。
なお、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
第1実施形態に係る筺体11、21、31(駆動電源供給ユニット1、インバータユニット2およびモータユニット3)のうち、まず筺体21、31について、図2乃至図4を参照して説明する。なお、筺体21、31は大きさが異なるものの構成は同様のため、筺体31に関しては筺体21の説明に用いる符号に対して添字(A)を付した符号を図示し、その説明を省略する。
ここで、基部51は筐体(21、31)の面部であっても良く、面部とシート面111bの間に別途基部51を設けてもよい。
シート111は、ゴム弾性を有するシートである。特に限定されないが、樹脂(有機高分子)の分子運動等に起因して、ゴム弾性を有するものであってもよい。このシート111は、騒音源から音波や振動源から振動が入射された際に、ある周波数で振動する振動子(共振器)としても機能し得るものである。すなわち、シート111は、音波あるいは固体振動が伝わって筐体が振動する際に共振器として作用する。シート111を構成する材料としては、熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。厚みが増すにつれ、照射する光が中心部まで届きにくくなる場合があるため、熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマーを用いることがより好ましい。 具体的には、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム等の熱硬化性樹脂系エラストマー等の熱硬化性エラストマー;オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー、アクリル系光硬化性エラストマー、シリコーン系光硬化性エラストマー、エポキシ系光硬化性エラストマー等の光硬化性エラストマーが例示される。より具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレン-プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、及びこれらの変性体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体が好ましく、耐熱性や耐寒性に優れる等の観点から、シリコーンゴム、アクリルゴム及びこれらの変性体がより好ましい。
シート111は、所謂ゴム弾性を示すシートである限り、難燃剤、酸化防止剤、可塑剤等の各種添加剤を含有していてもよい。難燃剤は、可燃性の素材を燃え難くする又は発火しないようにするために配合される添加剤である。その具体例としては、ペンタブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモベンゼン等の臭素化合物、トリフェニルホスフェート等のリン化合物、塩素化パラフィン等の塩素化合物、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、メラミンシアヌレート等の窒素化合物、ホウ酸ナトリウム等のホウ素化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、酸化防止剤は、酸化劣化防止のために配合される添加剤である。その具体例としては、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、可塑剤は、柔軟性や耐候性を改良するために配合される添加剤である。その具体例としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、ポリエステル、リン酸エステル、クエン酸エステル、セバシン酸エステル、アゼライン酸エステル、マレイン酸エステル、シリコーン油、鉱物油、植物油及びこれらの変性体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態において、シート111は平面視で正方形状または長方形状に形成されているが、その形状はこれに特に限定されない。三角形状、矩形状、台形状、ひし形状、5角形状や6角形状等の多角形状、円状、楕円状、これらに分類されない不定形状等、任意の平面視形状を採用することができる。
シート111の厚さは、特に限定されない。シート111の厚さによっても高い遮音性能を発現する周波数帯域(音響バンドギャップ幅や周波数位置)を制御可能であるため、音響バンドギャップが所望の遮音周波数領域に一致するように、シート111の厚みを適宜設定することができる。シート111の厚さが厚いと、音響バンドギャップ幅が狭くなり、且つ、低周波数側にシフトする傾向にある。また、シート111の厚さが薄いと、音響バンドギャップ幅が広くなり、且つ、高周波側にシフトする傾向にある。遮音性能、機械的強度、柔軟性、ハンドリング性等の観点から、シート111の厚さは、好ましくは50μm以上、より好ましくは100μm以上、さらに好ましくは200μm以上である。また、シート111の厚さは、好ましくは10mm以下、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは500μm以下である。
ここで、シート111は、遮音性能、機械的強度、柔軟性、ハンドリング性や生産性等の観点から、好ましくは0.01MPa以上、より好ましくは0.1MPa以上のヤング率を有することが好ましく、また、好ましくは100MPa以下、より好ましくは10MPa以下のヤング率を有することが好ましい。ここで、本明細書におけるヤング率とは、一軸方向に外力を加えた際の試料の単位断面積あたりに働く力(応力)と変形率(歪み)の比を意味し、JIS K 6394:2007「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-動的性質の求め方-」の強制振動非共振方法により測定される貯蔵たて弾性係数の25℃、10Hzにおける値を意味している。
また、シート111は、低温における遮音性の温度依存性を低減させる観点から、0℃以下のガラス転移温度を有することが好ましい。シート111のガラス転移温度が低いほど、耐寒性が高められ、弾性率の0℃付近での温度依存性が小さくなり遮音性能が環境温度に依存し難くなる傾向にある。より好ましくは-10℃以下、さらに好ましくは-20℃以下、特に好ましくは-30℃以下である。なお、本明細書において、シート111のガラス転移温度は、上述した周波数10Hzにおける動的粘弾性測定、特に温度依存性測定において、損失正接のピーク温度を意味する。
共振部121は、騒音源から音波が入射された際に、ある周波数で振動する振動子(共振器)として機能するものである。本実施形態の共振部121は、基部122と、この基部122に支持され且つこの基部122より大きな質量を有する錘部123とを備える複合構造体から構成されている。このような複合構造体とすることで、共振部121は、錘として働く錘部123の質量と、バネとして働く基部122のバネ定数により決定される共振周波数を持つ共振器として有効に機能する。
共振部121の配列、設置数、大きさ等は、所望性能に応じて適宜設定でき、特に限定されない。共振部121は、シートの少なくとも一方のシート面に接して設けられる。例えば本実施形態では、複数の共振部121を格子状に等間隔に配置しているが、共振部121の配列は、これに特に限定されない。例えば、複数の共振部121が、例えば千鳥状に配置されていても、ランダムに配置されていてもよい。本シートによる遮音機構は所謂フォノニック結晶のようにブラッグ散乱を利用していないため、必ずしも共振部121の間隔が規則正しく周期的に配置されていなくてもよい。
また、単位面積当たりの共振部121の設置数は、共振部121同士が接触する等により干渉しないように配置可能であれば、特に限定されない。単位面積当たりの共振部121の最大数は、共振部121の形状等によっても異なるが、例えば、共振部121が円柱状で、円柱の高さ方向がシート法線方向と平行に設置され、且つ、円柱断面直径が1cmの場合には、10cm2当たり100個以下が好ましい。また、単位面積当たりの共振部121の最小数は、例えば、共振部121が円柱状で、円柱の高さ方向がシート法線方向と平行に設置され、且つ、断面直径が1cmの場合には、10cm2当たり2個以上が好ましく、より好ましくは10個以上、さらに好ましくは50個以上である。共振部121の設置数が、上記の好ましい下限以上であることで、より高い遮音性能が得られる傾向にある。また、上記の好ましい上限以下であることで、シート全体の軽量化を図ることが容易となる。
共振部121のシート111の法線方向への最大高さH1は、所望性能に応じて適宜設定でき、特に限定されない。成形容易性及び生産性の向上等の観点から、最大高さH1は、50μm以上、100mm以下が好ましく、より好ましくは100μm以上、50mm以下、さらに好ましくは1mm以上、20mm以下である。上記の好ましい数値範囲内とすることで、共振部121を設けたシート111(すなわち遮音シート部材100)の巻き取りや重ね合わせが容易となり、所謂ロール・トゥ・ロールでの製造や保管ができ、生産性及び経済性が高められる傾向にある。
本実施形態において、略円柱状の外形形状を有する基部122が、シート111のシート面111a上に複数接して設けられており、この基部122の内部に、略円柱状の外形形状を有する錘部123がそれぞれ埋設されている。基部122の外形形状は、特に限定されず、三角柱状、矩形柱状、台形柱状、5角柱や6角柱等の多角柱状、円柱状、楕円柱状、角錐台状、円錐台状、角錐状、円錐状、中空筒状、分岐形状、これらに分類されない不定形状等、任意の形状を採用することができる。また、基部122の高さ位置によって異なる断面積及び/又は断面形状を有する柱状に形成することもできる。
基部122の材料は、上記要求特性を満足する限り、特に制限されない。例えば高分子材料が挙げられ、熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー、熱又は光硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーとしては、シートで例示したものが挙げられる。熱又は光硬化性樹脂としては、アクリル系熱硬化性樹脂、ウレタン系熱硬化性樹脂、シリコーン系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、アクリル系熱可塑性樹脂、ウレタン系熱可塑性樹脂、ポリカーボネート系熱可塑性樹脂等が挙げられる。具体例としては、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体等のゴム類;ポリアクリロニトリル、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、ポリ塩化ビニル、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等のポリマー類等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、基部122は、これらの高分子材料中に空孔(空気等の気体)を含む多孔質体であってもよい。さらに、基部122は、鉱物油、植物油、シリコーン油等の液体材料を含んでいてもよい。なお、基部122が液体材料を含む場合には、液体材料の外部への流出を抑制する観点から、高分子材料中に封じ込めておくことが望ましい。
これらのなかでも、基部122の材料は、上述したシート111と同じ材料であることが好ましく、特にエラストマー類が好ましい。シート111及び基部122が同じエラストマー類を含有するものであれば、シート111と基部122との一体成形が容易となり、生産性が飛躍的に高められる。すなわち、シート111及び共振部121(基部122)が、熱又は光硬化性エラストマー、及び熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種を共に含有する一体成形物であることが、特に好ましい態様の1つである。エラストマー類の具体例としては、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体、ポリアクリロニトリル、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、ポリ塩化ビニル、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらのなかでも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体が好ましく、耐熱性や耐寒性に優れる等の観点から、シリコーンゴム、アクリルゴム及びこれらの変性体がより好ましい。
なお、基部122は、2種又はそれ以上の高分子材料からなる2色成形体又は多色成形体とすることもできる。この場合、シート111と接する側の基部122に上述したシート111と同じエラストマー類を採用することで、シート111と基部122との一体成形が容易となる。
なお、本実施形態の如く断面円形状の共振部121(基部122)を設ける場合、複数の共振部121(基部122)の断面積の総和が最大となる共振部121(基部122)高さ位置におけるシート111のシート面111aに平行な断面において、当該断面に含まれる円(円断面)のうち、直径が最大である円の直径は100mm以下が好ましく、より好ましくは50mm以下、さらに好ましくは20mm以下である。また、直径が最小である円形の直径は50μm以上が好ましく、より好ましくは100μm以上、さらに好ましくは1mm以上である。上記の好ましい数値範囲内とすることで、シート111のシート面111aへ設置する共振部121(基部122)を所定数以上確保することができ、さらに良好な遮音性能を得ることができ、また、成形容易性及び生産性もさらに高められる傾向にある。
錘部123は、上述した基部122より大きな質量を有するものであれば特に限定されない。本実施形態においては、最大直径が基部122よりも小さな略円柱状に形成されており、共振部121の先端側において基部122内に埋設されている。このように共振器の錘として働く錘部123がバネ定数を決定する基部122に支持された構成を採用しているため、例えば基部122の形状或いは素材(弾性率、質量)の変更によるバネ定数の調整や、錘部123の質量の変更によって、共振部121の共振周波数の制御を容易に行うことができる。一般的には、基部122の弾性率が小さくなると音響バンドギャップは低周波数側にシフトする傾向にある。また、錘部123の質量が大きくなると、音響バンドギャップは低周波数側にシフトする傾向にある。
錘部123を構成する素材は、質量やコスト等を考慮して適宜選択すればよく、その種類は特に限定されない。遮音シート部材100の小型化及び遮音性能の向上等の観点から、錘部123を構成する素材は、比重の高い材料が好ましい。具体的には、アルミニウム、ステンレス、鉄、タングステン、金、銀、銅、鉛、亜鉛、真鍮等の金属又は合金;ソーダガラス、石英ガラス、鉛ガラス等の無機ガラス;これらの金属或いは合金の粉体又はこれらの無機ガラス等を上述した基部122の高分子材料中に含むコンポジット;等が挙げられるが、これらに特に限定されない。錘部123の材質、質量、比重は、遮音シート部材100の共振周波数が所望する遮音周波数領域に一致するように決定すればよい。これらの中でも、低コスト及び高比重である等の観点から、金属、合金、及び無機ガラスよりなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。なお、比重は、材料の質量と、それと同体積の圧力1013.25hPaのもとにおける4℃の純水の質量との比を意味し、本明細書においては、JIS K 0061「化学製品の密度及び比重測定方法」により測定される値を用いている。
本実施形態において、錘部123は、共振部121の先端側において基部122内に埋設されているが、その設置位置はこれに特に限定されない。基部122及び錘部123の形状、質量、弾性率等により異なるが、遮音シート部材の厚み低減、重量低減、または遮音性能向上の観点から、共振部121の重心(質量中心)が、少なくとも共振部121の高さ方向の中央よりも先端側に位置するように、基部122及び錘部123を配置することが好ましい。典型的には、錘部123を、共振部121の高さ方向の中央よりも先端側にオフセット配置すればよい。なお、錘部123は、基部122内に完全に埋設されていても、その一部のみが埋設されていても、或いは、基部122内に埋設されることなく基部122上に設けられていてもよい。また、基部122が分岐構造をとる場合には、遮音シート部材の重量低減又は遮音性能向上の観点から、分岐点から設けられた枝部に錘部を設ける場合には、枝部の中央よりも先端側に位置するように錘部123を配置することが好ましい。錘部123の形状については、略円柱状以外に、例えば球状、半球状、立方体、直方体、そろばん球状など用いることができる。
なお、共振部121はシート111のシート面111a上に複数個設けられているが、共振部121を構成する材料、共振部121の配列、形状、大きさ、共振部121の設置の方向等は、複数個の共振部121すべてにおいて必ずしも同一でなくてもよい。これらのうち少なくとも1種を相違させた複数種の共振部121を設置することにより、高遮音性能が現れる周波数領域を拡大することが可能である。
シート111は筐体面に接触して設置されるが、その方法は特に限定されない。すなわち、接着材を用いた接着や粘着、接着材を用いない自己粘着、あるいはシート部を融着させる等の方法を用いてもよい。
続いて、筺体の第2実施形態について、図10および図11を参照して説明する。
上記第1実施形態では、対向面に遮音シート部材を直接設ける構成としたが、第2実施形態では、対向面に窪みを設け、当該窪みに遮音シート部材を設ける構成について説明する。これらの図において、図1乃至図9に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
他の構成は上記第1実施形態と同様である。
続いて、筺体の第3実施形態について、図12乃至図15を参照して説明する。
これらの図において、図1乃至図9に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
Claims (7)
- 電子部品を納める電子部品筐体であって、
前記筐体は、 電子部品と対向する対向面を有する面部を複数有し、
前記複数の面部同士は、交差部を介して接続され、
前記面部は、前記対向面における前記電子部品と対向する内側と、前記電子部品と非対向であり前記対向面の裏側と、の少なくとも一方に遮音シート部材が設けられ、
前記遮音シート部材は、前記面部と接するシート状のシート面と、前記シート面に設けられた複数の凸部とを有し、
前記凸部は、錘部を有し、
前記遮音シート部材は、前記面部の少なくとも一つに前記交差部と離間して設けられている電子部品筐体。 - 請求項1に記載の電子部品筐体において、
前記面部は、表面に形成された窪みを有し、
前記窪みに前記遮音シート部材が設けられている電子部品筐体。 - 請求項2に記載の電子部品筐体において、
前記窪みの深さは、前記遮音シート部材の最大厚さ以上である電子部品筐体。 - 請求項2または3に記載の電子部品筐体において、
前記筐体は、 開口部の周囲を囲む側壁部を有し
前記窪みは、前記側壁部の前記開口部側の端面に開口している電子部品筐体。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の電子部品筐体において、
前記筺体は、内部に収納空間を有して開口する第1部材と、
前記第1部材に接合されたときに前記収納空間を閉塞する蓋部材とを有し、
前記対向面は、前記第1部材および前記蓋部材が前記収納空間に臨む少なくとも一つの面である電子部品筐体。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の電子部品筐体において、
前記筺体は、内部に第1収納空間を有して開口する第1部材と、
内部に第2収納空間を有して開口し前記第1部材に接合されたときに、前記第1収納空間と前記第2収納空間とを閉塞する第2部材とを有し、
前記対向面は、前記第1部材が前記第1収納空間に臨む少なくとも一つの面および前記第2部材が前記第2収納空間に臨む少なくとも一つの面である電子部品筐体。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の電子部品筐体において、
前記電子部品は、駆動電源供給装置、インバータ、モータ、ジャンクションボックス、コンバータ、二次電池のいずれかを含む電子部品筐体。
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