KR20110093851A

KR20110093851A - 통기 마개

Info

Publication number: KR20110093851A
Application number: KR1020117012888A
Authority: KR
Inventors: 마사시 오노; 타쿠야 우에키
Original assignee: 니뽄 고어-텍스 인크.
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-08-18
Also published as: CN102239351B; WO2010053121A1; CN102239351A; US20110252971A1; CA2742724C; JPWO2010053121A1; KR101323446B1; AU2009312033B2; AU2009312033A1; EP2348234A4; JP5466166B2; EP2348234A1; AU2009312033B9; EP2348234B1; CA2742724A1; US8475575B2

Abstract

통형 부재의 볼록부에 의해 통기막의 파손을 방지하면서도, 내부에 액체가 체류하기 어려운 통기 마개를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 통기 마개는, 관통 구멍(1a)을 갖는 통형 부재(1)와, 통형 부재(1)에 주착되는 통기막(2)을 구비한 통기 마개로서, 통기막(2)은 통형 부재(1)에 접하는 주착 영역과 관통 구멍(1a)에 면하는 통기 영역을 지니고, 통형 부재(1)에는 통기 영역을 포함하는 평면보다도 돌출된 볼록부(1b)가 형성되어 있으며, 통기막(2)은 주착 영역에 있어서 볼록부(1b)의 일부 또는 전부를 따르는 형상을 갖는다.

Description

통기 마개{VENT PLUG}

본 발명은, 기체는 통과시키면서도 물방울이나 기름방울과 같은 액체를 차단하는 기능을 갖는 통기막을 갖춘 통기 마개에 관한 것이다.

자동차의 헤드램프, 리어램프, 안개등, 파워 윈도우, 압력 센서, 압력 스위치, 엔진 컨트롤 유닛 등의 전기 장치는, 물이나 기름, 계면활성제 등의 액체에 노출되는 환경 하에서 사용되는 것이다. 또한 일반 가전제품 중에서도, 전기면도기, 휴대전화, 전동칫솔 등, 물이나 기름, 계면활성제 등의 액체에 노출되는 환경 하에서 사용되는 것이 있다. 이들 전기 장치에서는, 내부에 전자 부품을 수납하는 케이스의 방적성(防滴性)을 높게 할 필요가 있지만, 완전한 밀폐 상태로 해 버리면, 온도 변화에 의해서 케이스 내부의 기체가 팽창·수축할 때에, 케이스 내외에 압력차가 발생하여, 케이스에 과대한 부하가 걸려 버린다. 따라서 상기 케이스는, 액체의 침입은 방지하면서도, 기체는 출입할 수 있는 상태로 해 둘 필요가 있다.

특허문헌 1에는, 바닥을 지닌 원통형의 커버 부품과, 그 내부에 끼워진 통 형상체로 구성되어 있으며, 커버 부품의 내주와 통형상체의 외주와의 사이, 커버 부품의 바닥면과 통형상체의 바닥부와의 사이에 미로형의 통기로를 형성함으로써, 방수성과 통기성을 발휘하는 통기 캡이 기재되어 있다.

특허문헌 2에는, 자동차용 파워 윈도우의 전동 모터 케이스에 부착되는 통기 가능 마개가 기재되어 있다. 이 원통형 마개 본체의 시트 접합부에는, 마개 본체 내부를 막도록 하여 통기 시트가 형성됨으로써, 모터 케이스 내부에 물이 침입하는 것을 방지하는 동시에, 통기막의 기능에 의해 케이스 내부와 외부 사이를 통기할 수 있게 하고 있다. 특허문헌 2에서는, 마개의 외측에 마개 본체부가 형성되어 있고, 이 마개 본체부는 통기막을 포함하는 평면보다도 위쪽으로 돌출되도록 형성되어 있기 때문에, 통기 가능한 마개를 모터 케이스에 부착하는 등의 작업을 할 때에, 이 돌출부가 방호 둑으로 되어 통기막에 직접 손이 닿는 일이 적어, 통기막의 파손 방지에 기여하고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2001-143524호 공보(도 1) 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2003-63549호 공보(도 1, 도 2)

상술한 대로, 특허문헌 2의 마개 본체부의 돌출부는 통기막의 파손 방지에는 일정한 효과를 보이는 것이다. 그러나, 이 돌출 부분이 존재하기 때문이 물이나 기름 등의 액체가 마개 외부로 배출되기 어렵고, 통기막이 액체로 덮이기 때문에 통기 가능 영역의 유효 개구 면적이 작아져, 통기막의 통기 성능이 저하되어 버린다.

이러한 사정에 감안하여, 본 발명은, 마개 본체부의 돌출부(볼록부)에 의해 통기막의 파손을 방지하면서도, 내부에 액체가 체류하기 어려운 통기 마개를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성할 수 있는 본 발명의 통기 마개는, 관통 구멍을 갖는 통형 부재와 이 통형 부재에 주착된 통기막을 구비하고, 상기 통기막은 상기 통형 부재에 접하는 주착 영역과 상기 관통 구멍에 면하는 통기 영역을 지니고, 상기 통형 부재에는 상기 통기 영역을 포함하는 평면보다도 돌출된 볼록부가 형성되어 있으며, 상기 통기막은 주착 영역에 있어서 상기 볼록부의 일부 또는 전부를 따른 형상을 갖는 것이다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 통기 영역의 중심에서 상기 주착 영역으로 향하여 뻗는 직선 중, 상기 볼록부에 의해 차단되는 것의 존재 범위가 상기 주착 영역의 주위 360도 중 180도 이상인 것이 바람직하다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 주착 영역의 외주부가 상기 통형 부재의 측면부에 접하고 있는 것이 바람직하다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 통형 부재가 상기 볼록부를 2 개 이상 포함하는 것이 바람직하다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 볼록부의 높이가 상기 주착 영역의 둘레 방향에 대하여 불연속적인 것이 바람직하다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 주착 영역의 외주부가, 상기 볼록부의 꼭대기 부분보다 외측으로 뻗어나와 있는 양태가 장려된다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 주착 영역에는 상기 볼록부의 꼭대기 부분보다 내측에 단차부가 형성되어 있는 양태가 장려된다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 주착 영역의 내주부에 평탄부를 지니고, 이 평탄부와 상기 통기 영역이 동일 평면에 포함되는 양태가 장려된다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 통기막을 불소 수지로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 불소 수지가 다공질 폴리테트라플루오로에틸렌인 것이 바람직하다.

상기 통기 마개에 있어서, 상기 통기막은 발액성(撥液性)을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 통기 마개에 있어서는, 통기막이 통형 부재의 볼록부를 덮도록 장착되기 때문에, 볼록부에 의한 액체의 막힘이 경감되어, 액체가 통기 마개의 외측으로 원활하게 배출된다. 즉, 액체가 통기막 위를 타고서 이동하기 쉽게 되기 때문에, 통기 마개 내에 액체가 체류하기 어려워, 옥외 등의 가혹한 사용 환경 하에서도 높은 통기성을 유지할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 실시형태 1에 따른 통기 마개의 사시도이고, (b)는 통기 마개의 단면도이다.
도 2는 종래의 통기 마개의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 통기 마개의 일부 단면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시형태 2에 따른 통기 마개의 사시도이고, (b)는 통기 마개의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 3에 따른 통기 마개의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 따른 다른 통기 마개의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 4에 따른 통기 마개의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 5에 따른 통기 마개의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 6에 따른 통기 마개의 일부 단면도이다.
도 10은 본 발명의 통기 마개의 변형예의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 통기 마개의 다른 변형예의 단면도이다.
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 통기 마개의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도이다.
도 13의 (a)는 본 발명의 제작예 1에 따른 통기 마개의 단면도이고, (b)는 통기 마개의 평면도이다.
도 14의 (a)는 본 발명의 제작예 2에 따른 통기 마개의 단면도이고, (b)는 통기 마개의 평면도이다.
도 15의 (a)는 본 발명의 제작예 3에 따른 통기 마개의 단면도이고, (b)는 통기 마개의 평면도이다.
도 16의 (a)는 본 발명의 제작예 4에 따른 통기 마개의 단면도이고, (b)는 통기 마개의 평면도이다.
도 17의 (a)는 본 발명의 제작예 5에 따른 통기 마개의 단면도이고, (b)는 통기 마개의 평면도이다.
도 18의 (a)는 본 발명의 제작예 6에 따른 통기 마개의 단면도이고, (b)는 통기 마개의 평면도이다.

1. 통기 마개의 구조

이하, 본 발명의 실시형태에 있어서의 통기 마개의 구조에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 통기 마개를 나타내는 것으로, (a)는 사시도, (b)는 통기 마개에 마련되는 통기막의 수직 방향의 단면도이다. 도 1에 도시하는 것과 같이, 관통 구멍(1a)을 갖는 통형 부재(1)의 상부에 통기막(2)이 장착되어 있다. 통기막(2) 중, 통형 부재(1)에 둘레형으로 접하고 있는 부분을 「주착(周着) 영역」이라고 부르기로 한다. 또한, 통형 부재(1)에 접해 있지 않고 관통 구멍(1a)에 면하고 있는 부분에서는, 관통 구멍(1a)을 통하여 통기가 가능하므로, 이것을 「통기 영역」이라고 부르기로 한다.

통형 부재(1)에는, 통기막(2)의 통기 영역을 포함하는 평면[도 1(b)에 있어서 점선으로 나타내어지는 면]보다도 위쪽으로 돌출된 볼록부(1b)가 형성되어 있다. 이 볼록부(1b)가 방호 둑으로 되어, 통기 마개의 취급 작업시 등에 작업자의 손 등이 통기막(2)에 직접 닿는 것이 방지되기 때문에, 통기막(2)이 파손될 확률을 낮출 수 있다. 한편, 볼록부(1b)는 통형 부재(1)의 일부로서 일체로 형성된 것이라도 좋고, 통형 부재(1)에 별도로 추가된 부품이라도 좋다.

본 발명의 실시형태 1에 따른 통기막(2)은, 주착 영역에 있어서 볼록부(1b)를 덮도록 형성되어 있으며, 볼록부(1b)의 표면 형상을 따르는 형상을 갖고 있다. 따라서, 통기막(2)의 통기 영역에 존재하는 액적(液滴)이 볼록부(1b)에 의해서 막히는 일 없이, 통기막(2) 상에서 통기 영역에서부터 주착 영역으로 원활하게 이동한다. 이 때문에, 통기 마개의 내부에 액적이 체류하기 어려워, 옥외나 엔진룸 내부 등의 가혹한 사용 환경 하에서도 통기막(2)의 유효 개구 면적은 유지되므로, 높은 통기성을 유지할 수 있다.

도 2 및 도 3은 액적이 흐르는 모습을 자세히 설명한 것이다. 도 2는 종래의 통기 마개의 일부 단면도이며, 통기막(2)이 통형 부재(1)의 내부에서 고정되어 있고, 통기막(2)이 볼록부(1b)의 표면을 따라서 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 통기막(2)의 통기 영역에서 통형 부재(1)의 볼록부(1b)로 올라가는 입구는 이종 재료의 경계로 되어 있다. 일반적으로 액체는 모관부에 체류하는 경향이 있기 때문에, 도 2의 통기 마개에서는 통기막(2)과 볼록부(1b)와의 경계선[통기막(2)의 구석]에 액체가 체류하기 쉽다.

통기막(2)과 볼록부(1b)와의 경계선에 체류하는 액적(3)은 통기막(2)의 유효 개구 면적을 감소시켜 버린다. 이에 대하여, 도 3의 일부 단면도에 의해 도시된 본 발명의 통기 마개에서, 통기막(2)은 볼록부(1b)의 표면 형상을 따라서 연속적으로 형성되어 있기 때문에, 통기 마개의 기울어짐이나 진동 등에 의해 통기막(2) 상의 액적(3)이 원활하게 외부로 흘러나온다.

통기막(2)의 구성 재료의 상세한 점에 대해서는 후술하지만, 통기막(2)의 구성 재료가, 통형 부재(1)의 구성 재료보다도 높은 발수 기능(혹은 발유 기능)을 갖고 있으면, 통기막(2) 상의 물이나 기름 등이 원활하게 배출되는 효과가 높아진다. 통기막(2)의 발수 혹은 발유 기능은, 통기막(2)의 표면과 액적(3)의 표면이 접하는 부분에 있어서, 액적(3) 표면의 접선과 통기막(2)의 표면이 이루는 각도에 의해 평가될 수 있다. 예컨대, 통형 부재(1)의 발수·발유 기능이 낮은 경우는 상기 각도가 크고, 도 2에 도시하는 것과 같이 액적(3)의 흐름은 나빠진다. 한편, 통기막(2)의 발수·발유 기능이 높으면 도 3에 도시하는 것과 같이 상기 각도는 작고, 액적(3)은 통기막(2) 위를 굴러가는 식으로 하여 원활하게 배출된다.

본 발명의 실시형태 1에 따른 통기 마개는, 통기막(2)의 주착 영역의 외주부가 통형 부재(1)의 측면부에 접하고 있다. 이는 액적(3)을 통기 마개의 측면부까지 확실하게 유도하기 때문이다. 그러나 통기막(2)이 통형 부재(1)의 측면부에 도달하고 있지 않더라도, 통기막(2)이 볼록부(1b)의 적어도 일부를 덮도록 형성되어 있으면, 볼록부(1b)에 의해 액적의 흐름이 저해되는 현상은 개선된다.

도 1에 도시한 것과 같이, 통형 부재(1)의 볼록부(1b)를 2곳(또는 3곳 이상) 형성하면, 복수의 볼록부(1b)의 존재에 의해, 통기 마개의 취급 작업 중에 생길 수 있는 통기막(2)의 파손을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 형성되는 볼록부(1b)의 수가 증가하면, 통형 부재(1)의 형상이 복잡하게 되기 때문에, 통형 부재(1)와 통기막(2)과의 고착 효과를 높인다. 요컨대, 볼록부(1b)의 높이가 통기막(2)의 주착 영역의 둘레 방향에 대하여 불연속적이면 된다. 또한, 복수의 볼록부(1b)의 존재에 의해 하나의 볼록부(1b)와 인접하는 다른 볼록부(1b)와의 사이에 간극을 둘 수 있다. 이러한 간극에 의해, 액적(3)의 배출이 보다 원활하게 이루어진다.

단, 볼록부(1b)와 인접하는 다른 볼록부(1b)와의 사이의 간극을 넓게 잡는 것은 피해야 한다. 볼록부(1b)와 볼록부(1b) 사이에 어느 정도의 간극을 두는 데에 의의가 있으며, 간극을 크게 넓히더라도 액적 배출 효과는 그다지 변하지 않는다. 한편으로, 간극이 지나치게 넓으면 볼록부(1b)를 방호 둑으로 하여 통기막(2)에 직접 손이 닿는 것을 방지한다고 하는, 본 발명에 있어서의 볼록부(1b)의 원래의 목적이 달성되지 않게 되기 때문이다.

따라서, 본 실시형태의 통기 마개에 있어서, 통기 영역의 중심에서 주착 영역으로 향하여 뻗는 직선 중, 볼록부(1b)에 의해 차단되는 것의 존재 범위가 주착 영역의 주위 360도 중 180도 이상으로 하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는, 후술하는 도 16을 이용하여 설명된다. 도 16(b)에 도시하는 것과 같이, 통기 영역의 중심에서 주착 영역으로 향하여 뻗는 직선 중, 볼록부(1b)에 의해 차단되는 것(파선 화살표)의 존재 범위를, 주착 영역의 주위 360도 중 180도 이상(바람직하게는 210도 이상, 더욱 바람직하게는 240도 이상)으로 하는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 볼록부(1b)에 의해 차단되지 않는 직선(실선 화살표)의 존재 범위, 즉 각도(α)의 총합을 180도 미만(바람직하게는 150도 미만, 더욱 바람직하게는 120도 미만)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 여기서는 통기 영역이 원인 경우를 예로 설명했지만, 통기 영역이 원이 아닌 경우는, 통기 영역의 무게중심을 통기 영역의 중심으로 한다.

이상과 같이, 본 발명에서는 주착 영역에 볼록부(1b)가 존재하고 있으면 상기 직선은 차단되고, 볼록부(1b)가 존재하지 않고 있으면 상기 직선은 차단되지 않게 되는데, 필요에 따라, 「차단된다」의 정의를 한층 더 좁게 한정하는 것도 가능하다. 예컨대, 도 16(a)에 도시하는 것과 같이, 상기 원의 중심에서 본 볼록부(1b)의 앙각(β)이 15도 이상(더욱 바람직하게는 30도 이상)인 영역을 「통기 영역의 중심에서 주착 영역으로 향하여 뻗는 직선이 볼록부(1)에 의해서 차단되는」 영역으로 정의함으로써, 손과 손가락에 대한 볼록부(1b)의 방호 기능이 한층 더 높은 통기 마개를 얻을 수 있다. 한편, 앙각(β)의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 60도 이하, 혹은 45도 이하로 한다.

물론, 볼록부(1b)가 통형 부재(1)의 전체 주위에 형성되어 있더라도, 통기막(2)이 볼록부(1b)의 적어도 일부를 덮도록 형성되어 있는 한, 본 발명의 통기 마개는 액적(3)을 효율적으로 배출할 수 있다.

본 발명의 실시형태 1에 따른 통기 마개는, 통기와 방적 양자를 필요로 하는 전기 장치의 수납 케이스 등에 이용된다. 수납 케이스에는, 예컨대 원형의 구멍이 뚫려 있고, 통기 마개는 이 구멍에 끼워져 들어가는 식으로 부착된다. 도 1에 도시하는 것과 같이, 통기 마개의 원통부재(1)를 테이퍼 형상으로 하면, 통기 마개를 구멍에 확실하게 끼워 넣을 수 있다.

(실시형태 2)

도 4는 본 발명의 실시형태 2에 따른 통기 마개를 도시하는 것으로, (a)는 사시도, (b)는 통기 마개에 마련되는 통기막의 수직 방향의 단면도이다. 실시형태 2에 따른 통기 마개는, 기본적으로는 실시형태 1에 따른 통기 마개와 같은 구성을 갖지만, 도 4에 도시하는 것과 같이, 실시형태 2에 따른 통기 마개의 볼록부(1b)는, 코너부가 떨어져, 완만한 곡면으로 구성되어 있다. 볼록부(1b)의 표면이 완만하므로, 액적의 흐름이 보다 원활하게 된다. 바람직하게는, 볼록부(1b)의 표면의 곡률 반경이 0.5 mm 이상인 것이 바람직하다. 한편, 통기 마개의 취급을 반복하는 중에 볼록부(1b)의 코너부에 눈에 띈 오물이 집중적으로 부착되어, 통기 마개의 상품적 가치가 저하되어 버리는데, 볼록부(1b)의 표면이 완만한 모양이라면, 부착된 오물이 눈에 띄지 않는다. 또한, 필터의 코너가 문질러지는 현상을 피할 수 있어, 필터 보호성이 향상되는 효과도 있다.

(실시형태 3)

실시형태 3 이후에는, 본 발명의 통기 마개의 다른 변형에 관해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시형태 3에 따른 통기 마개의 사시도이다. 실시형태 3에 따른 통기 마개는, 볼록부(1b)가 3곳에 형성되어 있다. 볼록부(1b)가 3개 있기 때문에, 볼록부(1b)와 다른 볼록부(1b) 사이에 존재하는 간극도 3곳 존재하여, 통기 마개의 내측에 체류하는 액적이 외부로 배출되기 쉽다. 실시형태 3에 따른 통기 마개에서는, 통기막(2)이 약간 작기 때문에 통기막(2)의 주착 영역의 외주부가 통형 부재(1)의 측면에까지 도달하지 않고 있는데, 액적을 볼록부(1b)의 꼭대기 부분까지 원활하게 유도하기에는 충분한 구조이다.

도 6은 본 발명의 실시형태 3에 따른 다른 통기 마개의 사시도이다. 도 6에 도시하는 통기 마개는, 통기막(2)의 주착 영역의 외주부가 볼록부(1b)의 꼭대기 부분보다 외측으로 뻗어나와 있는 양태이며, 액적을 통기 마개의 외측까지 확실하게 배출하는 효과가 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 볼록부(1b)는 둘레 방향의 단면 형상이 사다리꼴이다. 단면 형상을 사다리꼴로 함으로써, 통기 마개의 내측 및 외측에 사면이 형성되어, 액적을 보다 원활하게 배출할 수 있다.

(실시형태 4)

도 7은 본 발명의 실시형태 4에 따른 통기 마개의 사시도이다. 실시형태 4에 따른 통기 마개의 볼록부(1b)의 형상은 구면(球面) 형상이다. 본 실시형태에 있어서의 통기 마개는, 통기 마개의 볼록부(1b)에 의해 통기막의 파손을 예방하면서도, 볼록부(1b)의 표면 형상이 완만한 모양이기 때문에 내부에 액체가 체류하기 어려운 구조를 제공하는 것이다.

(실시형태 5)

도 8은 본 발명의 실시형태 5에 따른 통기 마개의 사시도이다. 실시형태 5에 따른 통기 마개에서는, 통기막(2)이 통형 부재(1)의 측면도 덮는 것이기 때문에, 통기 마개의 내측에서 외측에 걸쳐, 액적의 배출이 매우 원활하다. 또한, 통기막(2)과 통형 부재(1)와의 접촉 면적이 매우 크기 때문에, 통기막(2)이 통형 부재(1)로부터 벗겨지기 어려워, 통기 마개의 내용(耐用) 기간이 대폭 늘어난다.

(실시형태 6)

도 9는 본 발명의 실시형태 6에 따른 통기 마개의 일부 단면도이며, 볼록부(1b)를 특히 확대하여 도시한 것이다. 실시형태 6에 따른 통기 마개는, 통기막(2)의 주착 영역에서 볼록부(1b)의 꼭대기 부분보다 내측에 단차부(1c)가 형성되어 있는 양태이다. 본 발명에 있어서 단차부란, 볼록부(1b) 표면의 경사각이 국소적으로 작게 되어 있는 부분을 가리키는 것으로 한다. 경사각이 작다는 것은, 볼록부(1b)의 사면과 통기막(2)의 통기 영역을 포함하는 평면이 이루는 각도가 작음을 의미한다.

본 발명에 있어서의 통기막(2)은, 기체가 투과되도록 하기 위한 미세한 통기 구멍이 형성되어 있는 것이다. 통형 부재(1)와 통기막(2)과의 계면에 있어서는, 통형 부재(1)의 일부가 통기막(2)의 통기 구멍 내부로 들어가는 앵커 효과에 의해, 통형 부재(1)와 통기막(2)과의 고착력이 강해진다. 그런데 볼록부(1b)의 사면부에서는, 성형시의 압력에 의해 통기막(2)의 미세 통기 구멍 구조가 변형되어, 미세 통기 구멍이 상대적으로 작기 때문에, 통형 부재(1)가 통기막(2)의 통기 구멍으로 들어가기 어려워, 통형 부재(1)와 통기막(2)의 고착력이 약해지게 된다.

본 발명의 실시형태 6에 따른 통기 마개에서는, 볼록부(1b) 표면의 경사각이 국소적으로 작은 부분을 형성함으로써, 즉, 사면에 단차부(1c)를 형성함으로써, 통형 부재(1)와 통기막(2)과의 고착력 저하를 국소적으로 완화시킬 수 있다.

이러한 단차부(1c)의 존재에 의해, 도 9에 도시한 것과 같이 통기 영역의 아래쪽으로부터 일시적으로 큰 차압이 걸려, 볼록부(1b)의 사면을 따라서 통기막(2)이 감겨 올라갔다고 하여도, 단차부(1c)가 박리 정지 기능을 발휘하여, 통기막(2)의 완전한 이탈을 피할 수 있다.

2. 통기 마개의 각 구성 요소의 상세한 설명

이상 실시형태 1 내지 실시형태 6에 의해 본 발명의 통기 마개의 구조를 설명했는데, 통형 부재(1) 및 통기막(2)의 상세한 점(바람직한 재료 등)에 관해서 이하에 설명한다.

(1) 통형 부재

통형 부재(1)는, 상술한 것과 같이 전기 장치의 일부에 통기 마개를 끼워 넣는 용도를 고려하면, 탄력성 있는 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 수지의 예로서는, 산토프레인, 밀라스토머 등의 올레핀계를 주로 한 탄성 수지, 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 아크릴 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등의 고무계 혹은 고무 대체의 탄성 수지, 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 것이 바람직하다. 전기 장치의 일부에 본 발명의 통기 마개를 용이하게 삽입하기 위해서는, 통형 부재(1)의 경도(JIS K 6253)는 100도 이하, 보다 바람직하게는 80도 이하이다. 통형 부재의 시일성을 담보하기 위해서는, 10도 이상, 보다 바람직하게는 40도 이상이다. 고무 경도의 계측에는, 듀로미터(주식회사 시마즈세이사쿠쇼 제조 : DUROMETER A)가 이용된다.

통형 부재(1)의 볼록부(1b)의 높이는, 관통 구멍(1a)의 직경에 대하여, 5 내지 200%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 100%, 더욱 바람직하게는 15 내지 50%로 하는 것이 바람직하다.

(2) 통기막

통기막(2)의 구성 재료로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리이미드 등을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 방수성이 우수한 불소 수지, 더욱 바람직하게는, 다공질 폴리테트라플루오로에틸렌(다공질 PTFE)의 필름을 이용하는 것이 장려된다. 통기막(2)의 미시적 형상으로서는, 네트형, 메쉬형, 다공질인 것을 이용할 수 있다. 다공질 PTFE 필름은, 방적성이 우수하여, 물방울, 기름방울, 먼지의 침입을 방지하면서 전기 장치의 안팎에 통기성을 갖게 하는 용도에 적합하다.

다공질 PTFE 필름은, PTFE의 미세 분말을 성형 조제와 혼합함으로써 얻어지는 페이스트의 성형체로부터, 성형 조제를 제거한 후, 고온고속으로 연신하고, 또한 필요에 따라서 소성함으로써 얻어지는 것이다. 일축 연신의 경우, 노드(절첩 결정)가 연신 방향에 직각으로 가는 섬 형상으로 되어 있어, 이 노드 사이를 잇도록 발 형상으로 피브릴(절첩 결정이 연신에 의해 풀려 잡아 빼내어진 직쇄형의 분자 다발)이 연신 방향으로 배향하게 된다. 그리고, 피브릴들 사이 또는 피브릴과 노드에 의해 구분되는 공간은 빈 구멍으로 된 섬유질 구조로 되어 있다. 또한, 이축 연신의 경우에는, 피브릴이 방사상으로 퍼지고, 피브릴을 잇는 노드가 섬 형상으로 점재하여, 피브릴과 노드에 의해 구분되는 공간이 다수 존재하는 거미집 형상의 섬유질 구조로 된다.

통기막(2)은, 1축 연신 다공질 PTFE 필름이라도 좋고, 2축 연신 다공질 PTFE 필름이라도 좋다.

통기막(2)은, 단독으로(단층으로) 사용할 수 있을 만큼의 강도를 갖는 것이 바람직하지만, 부직포, 직물이나 편물 등의 네트 등, 신축성을 가지면서, 바람직하게는 120℃의 고온에 견딜 수 있는 통기성 보강층과 적층하여 사용하더라도 좋다.

통기막(2)의 물리적 특성으로는, 1 kPa 이상, 보다 바람직하게는 10 kPa 이상의 내수압과, 1000초 이하, 보다 바람직하게는 100초 이하의 투기도(透氣度)(JIS P 8117)를 갖는 것이 바람직하다.

통기막(2)은, 그 세공 내표면에 발액성이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 통기막(2)에 발액성을 갖게 함으로써, 체지(體脂)나 기계유, 물방울 등의 여러 가지 오염물이 통기막의 세공 내에 침투 혹은 유지되는 것을 억제할 수 있다. 이들 오염 물질은, 통기막의 포집(捕集) 특성이나 통기 특성을 저하시켜, 통기막으로서의 기능을 손상시키는 원인이 된다. 또, 통형 부재(1)의 표면 전체에 발액성을 부여하더라도 좋다.

한편, 특허청구범위 및 본 명세서에 있어서, 발액성을 부여하는 방법으로서는, 발액성 재료를 사용하거나 혹은 발액제를 첨가하여도 가능하며, 이 경우의 「발액」이란, 액체를 튀기는 성질 내지는 기능을 가리키는 것으로 하고, 「발액제」에는 「발수제」, 「발유제」, 「발수발유제」 등을 포함하는 것으로 한다. 이하, 발수발유성 폴리머를 예로 들어 설명한다.

발수발유성 폴리머로서는, 불소 함유 측쇄를 갖는 폴리머를 이용할 수 있다. 발수발유성 폴리머 및 그것을 다공질 PTFE 필름에 복합화하는 방법의 상세한 점에 관해서는 WO94/22928호 공보 등에 개시되어 있으며, 그 일례를 하기에 나타낸다.

발수발유성 폴리머로서는, 하기 일반식(1)(식에서, n은 3 내지 13의 정수, R은 수소 또는 메틸기임)으로 나타내어지는 플루오로알킬아크릴레이트 및/또는 플루오로알킬메타크릴레이트를 중합하여 얻어지는 불소 함유 측쇄를 갖는 폴리머(불소화알킬 부분은 4 내지 16 개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직함)를 바람직하게 이용할 수 있다. 이 폴리머를 이용하여 상기 다공질 PTFE 필름의 세공 안을 피복하기 위해서는, 이 폴리머의 수성 마이크로에멀젼(평균 입자 지름 0.01∼ 0.5 ㎛)을 불소 함유 계면활성제(예, 암모늄퍼플루오로옥타네이트)를 이용하여 제작하고, 이것을 다공질 PTFE 필름의 세공 내에 함침시킨 후, 가열한다. 이 가열에 의해서, 물과 불소 함유 계면활성제가 제거되는 동시에, 불소 함유 측쇄를 갖는 폴리머가 용융되어 연속 기공이 유지된 상태로 다공질 PTFE 필름의 세공 내표면을 피복하여, 발수성·발유성이 우수한 통기막을 얻을 수 있다.

(3) 기타

통형 부재(1)와 통기막(2)과의 접합에는, 후술하는 것과 같이 용융된 통형 부재(1)에 통기막(2)을 압착시키는 방법을 이용할 수 있으며, 양면점착테이프를 사용할 수도 있지만 본 발명의 필수적인 구성 요소가 아니다. 그 양면점착테이프에는, 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 나일론 부직포 등을 심재로 한 부직포 기재 양면점착테이프, PET 기재 양면점착테이프, 폴리이미드 기재 양면점착테이프, 나일론 기재 양면점착테이프, 발포체(예컨대, 우레탄 폼, 실리콘 폼, 아크릴 폼, 폴리에틸렌 폼) 기재 양면점착테이프, 기재가 없는 양면점착테이프 등 여러 가지 타입의 앙면점착테이프를 이용할 수 있다.

3. 통기 마개의 변형예

본원 발명의 통기 마개는, 예컨대 내부에 전자 부품을 수납하는 케이스(하우징)에 직접 또는 간접적으로 부착되는데, 부착 부위의 형상에 따라 통형 부재(1)의 형상은 여러 가지로 변경될 수 있다.

도 10에 도시하는 것과 같이, 통기 마개가 통기 파이프(5)의 선단부에 부착되는 경우에는, 통형 부재(1)의 형상을 통기 파이프(5)의 내측과 외측 양방에 감합(勘合)하도록 형성하면, 통기 마개의 부착 강도가 높아진다.

도 11에 도시하는 것과 같이, 통기 마개가 상기 케이스(몸체)(6)의 일부에 형성된 바닥이 있는 구멍에 부착되는 경우에는, 통형 부재(1)를 깊은 접시 형상으로 함으로써, 그 구멍과의 감합성이 좋기 때문에 실드성이 좋고, 또한, 부착 강도도 우수한 통기 마개를 제작할 수 있다.

4. 통기 마개의 제조 공정

이하, 본 발명의 통기 마개의 제조에 적용할 수 있는 공정 예에 관해서 설명한다.

(1) 사출성형(인젝션 몰딩)

용융시킨 열가소성 수지를 소정의 오목 형상으로 가공한 금형 내에 압입하고, 그 후, 열가소성 수지를 냉각함으로써 통기 마개의 성형품을 얻는 방법이다. 공정 순서는 도 12의 (a) 내지 (c)의 공정 단면도에 나타낸다.

우선, 도 12(a)에 도시하는 것과 같이 제1 금형(11) 및 제2 금형(12)을 마주 대하게 하여 밀착시킴으로써, 금형의 내부에 통형 부재(1) 형상의 공동(空洞)을 형성한다. 제1 금형(11) 및 제2 금형(12) 사이에는, 미리 통기막(2)을 협지해 둔다.

이어서 도 12(b)에 도시하는 것과 같이, 주입구(13)로부터 용융시킨 열가소성 수지를 제1 금형(11) 내에 주입한다. 열가소성 수지가 통기막(2)에 도달하면, 열가소성 수지가 통기막(2)을 제2 금형(12)의 바닥부에까지 내리누르기 때문에, 통기막(2)은 열가소성 수지 형상에 따른 형상으로 성형된다. 이 때, 수지의 주입 압력에 의해, 통기막(2)(예컨대 PTFE 다공질체)의 공극 부분에 수지를 함침시키고, 또한 수지를 냉각하여, 경화시킴으로써 수지[즉 성형된 통형 부재(1)]와 통기막(2)이 앵커 효과에 의해서 강고하게 고착된 상태로 된다.

마지막으로, 도 12(c)에 도시하는 것과 같이, 제1 금형(11) 및 제2 금형(12)을 탈형함으로써, 통형 부재(1)와 통기막(2)이 일체로 성형된 통기 마개를 얻을 수 있다.

(2) 압축성형(콤프레션 몰딩)

공정 순서는 상술한 사출성형과 마찬가지지만, 압축성형에서는 가류(加硫; vulcanization)에 의해서 경화되는 수지(상기 EPDM 등의 고무계 재료)를 고압의 프레스기로 소정 형상으로 가공한 금형 내에 압입하고, 그 후, 가류에 의해서 수지를 경화시킴으로써 통기 마개의 성형품을 얻는 방법이다. 수지의 주입 압력에 의해, 통기막(2)(예컨대 PTFE 다공질체)의 공극 부분에 수지를 함침시키고, 수지를 냉각·경화함으로써 앵커 효과에 의한 강고한 고착 효과를 얻을 수 있다.

(3) 그 밖의 방법

사출성형이나 압축성형 등의 성형 가공에 의해, 우선은 통형 부재(1)를 단독으로 성형하고, 그 후, 통형 부재(1)의 주착 영역에 소정 형상의 용착 부재를 이용하여 통기막(2)을 고착하는 것도 가능하다. 고착에는, 재차 열을 가하여 통형 부재(1)를 녹이고, 녹은 수지를 통기막(2)(예컨대 PTFE 다공질체)의 공극 부분에 함침시키고, 통형 부재(1)를 냉각하여 고화시킴으로써 통형 부재(1)와 통기막(2)이 일체로 형성된 통기 마개를 얻는 방법도 있다.

더욱이 그 밖에, 수지제의 통형 부재(1)와 통기막(2)을, 접착제를 이용하여 접착하는 것, 및 이미 상세히 설명한 것과 같이 이들을 양면테이프로 고정하는 것도 가능하다.

5. 제작예

상기 실시형태 1 내지 실시형태 6 외에도, 여러 가지 형상의 통기 마개를 제작했기 때문에, 이하 이들 구성에 관해서도 설명한다.

(제작예 1)

도 13은 제작예 1에 따른 통기 마개(종래의 통기 마개)를 도시하는 것으로, (a)는 통기 마개가 구비한 통기막(2)의 수직 방향의 단면도, (b)는 통기 마개의 평면도이다. 도 13에 도시하는 것과 같이, 통기 마개에는 볼록부(1b)가 형성되어 있지만, 통기막은 이 볼록부(1b)를 따라서 형성되어 있지 않다. 즉, 통기막(2)은, 본 발명에 규정하는 주착 영역을 갖고 있지 않은 것이다.

(제작예 2)

도 14는 제작예 2에 따른 통기 마개를 도시하는 것으로, (a)는 통기 마개에 마련되는 통기막(2)의 수직 방향의 단면도, (b)는 통기 마개의 평면도이다. 도 14에 도시하는 것과 같이, 통기막(2)은 볼록부(1b)의 일부를 따르는 형상을 갖고 있다.

(제작예 3)

도 15는 제작예 3에 따른 통기 마개를 도시하는 것으로, (a)는 통기 마개에 마련되는 통기막(2)의 수직 방향의 단면도, (b)는 통기 마개의 평면도이다. 도 15에 도시하는 것과 같이, 통기막(2)은, 볼록부(1b)를 따라서, 주착 영역의 외주부가 통형 부재의 측면부에 접하고 있는 형상을 갖고 있다.

(제작예 4)

도 16은 제작예 4에 따른 통기 마개를 도시하는 것으로, (a)는 통기 마개에 마련되는 통기막(2)의 수직 방향의 단면도, (b)는 통기 마개의 평면도이다. 도 16에 도시하는 것과 같이, 통형 부재(1)에는 3개의 볼록부(1b)가 각각 독립적으로 형성되어 있다.

(제작예 5)

도 17은 제작예 5에 따른 통기 마개를 도시하는 것으로, (a)는 통기 마개에 마련되는 통기막(2)의 수직 방향의 단면도, (b)는 통기 마개의 평면도이다. 도 17에 도시하는 것과 같이, 통형 부재(1)에는 3개의 볼록부가 형성되어 있고, 통기막(2)의 주착 영역의 외주부가, 볼록부(1b)의 꼭대기 부분보다 외측으로 뻗어나와 형성되어 있다.

(제작예 6)

도 18은 제작예 6에 따른 통기 마개를 도시하는 것으로, (a)는 통기 마개에 마련되는 통기막(2)의 수직 방향의 단면도, (b)는 통기 마개의 평면도이다. 도 18에 도시하는 것과 같이, 제작예 6에 따른 통기 마개는 기본적으로는 제작예 5에 따른 통기 마개와 같은 구성을 갖지만, 제작예 6에 따른 통기 마개에 있어서는, 통기막(2)의 주착 영역의 내주부에 평탄부(1d)가 마련되고, 그 평탄부(1d)와 통기 영역이 동일 평면에 포함되도록 구성되어 있다. 즉 통기 영역에서부터 주착 영역의 내주부에 걸쳐 오르막 경사가 없고, 배리어 프리(barrier free) 상태로 되기 때문에, 통기 영역으로부터의 액적의 배출을 보다 원활하게 행할 수 있다.

상기 제작예 1 내지 제작예 6 중 어디에 있어서도, 고무 콤프레션 몰딩 성형기(주식회사 메이키세이사쿠쇼 제조 : R 시리즈, 클램프 능력 70 ton)와, 소정 형상의 공동을 갖는 금속제의 금형을 이용하여, 금형의 소정 위치에 통기막을 설치한 후, 그 금형에 미가류의 고무를 압입하여 가류·경화시켜 통기 마개를 얻었다. 한편, 통형 부재(1)를 구성하는 수지에는 EPDM을 이용하고, 통기막(2)에는 발유성 PTFE막[구멍 지름 1 μm, 두께 300 μm, 공극율 60%(모두 공칭값)]을 이용했다.

6. 시험예

상기 제작예 중, 제작예 1(종래예), 제작예 3, 제작예 4 및 제작예 6을 이용하고, 통기막의 통기 영역에 2방울(약 0.4 g)의 물을 적하하여, 통기 영역이 수평인 상태에서 서서히 통기 마개를 기울임으로써, 통기 마개로부터 물방울이 낙하했을 때의 통기 마개의 각도를 확인했다. 결과는 표 1에 나타내는 것과 같았다.

제작예	제작예1	제작예3	제작예4	제작예6
통기 마개의 기울기각(도) (물방울 낙하시)	91.3	67.7	46.7	32.3

표 1로부터, 이하의 고찰을 할 수 있다. 제작예 1(종래예)에서는, 통기 마개를 91.3도나 기울여 겨우 물방울이 배출되었다. 제작예 3은 통기막이 볼록부를 따른 형상을 갖고 있는 것으로, 통기 마개를 67.7도 기울인 시점에서 물방울이 배출되었다. 제작예 3에서는, 볼록부를 따라서 형성된 통기막의 존재에 의해, 물방울의 흐름이 원활하게 된 것으로 생각된다. 제작예 4는 통형 부재에 3개의 볼록부가 각각 독립적으로 형성된 것으로, 볼록부와 볼록부 사이에서 물방울이 원활하게 흘러, 통기 마개를 불과 46.7도 기울인 것만으로 물방울이 배출되었다.

더욱이 제작예 6에서는, 상술한 바와 같이 통기 영역에서부터 주착 영역의 내주부에 걸쳐서 배리어 프리 상태이기 때문에, 통기 영역에서 주착 영역으로의 액적의 배출을 보다 원활하게 행할 수 있기 때문에, 통기 마개를 불과 32.3도 기울인 것만으로 물방울이 배출되었다.

1 : 통형 부재 1a : 관통 구멍
1b : 볼록부 1c : 단차부
1d : 평탄부 2 : 통기막
3 : 액적 5 : 통기 파이프
6 : 케이스(하우징) 11 : 제1 금형
12 : 제2 금형 13 : 주입구

Claims

관통 구멍을 갖는 통형 부재와 이 통형 부재에 주착된 통기막을 구비하고, 상기 통기막은 상기 통형 부재에 접하는 주착 영역과 상기 관통 구멍에 면하는 통기 영역을 갖고, 상기 통형 부재에는 상기 통기 영역을 포함하는 평면보다도 돌출된 볼록부가 형성되어 있으며, 상기 통기막은 주착 영역에 있어서 상기 볼록부의 일부 또는 전부를 따른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 통기 마개.
제1항에 있어서, 상기 통기 영역의 중심에서 상기 주착 영역으로 향하여 뻗는 직선 중, 상기 볼록부에 의해 차단되는 것의 존재 범위가 상기 주착 영역의 주위 360도 중 180도 이상인 것인 통기 마개.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주착 영역의 외주부가 상기 통형 부재의 측면부에 접하고 있는 것인 통기 마개.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 통형 부재가 상기 볼록부를 2 개 이상 포함하는 통기 마개.
제1항에 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부의 높이가 상기 주착 영역의 둘레 방향에 대하여 불연속적인 것인 통기 마개.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주착 영역의 외주부가, 상기 볼록부의 꼭대기 부분보다 외측으로 뻗어나와 있는 것인 통기 마개.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주착 영역에는 상기 볼록부의 꼭대기 부분보다 내측에, 단차부가 형성되어 있는 것인 통기 마개.
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주착 영역의 내주부에 평탄부를 지니고, 이 평탄부와 상기 통기 영역이 동일 평면에 포함되는 것인 통기 마개.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 통기막은 불소 수지로 구성되어 있는 것인 통기 마개.
제9항에 있어서, 상기 불소 수지는 다공질 폴리테트라플루오로에틸렌인 것인 통기 마개.
제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 통기막은 발액성을 갖는 통기 마개.