(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、環境面及び安全面から自動車の電子制御化が進み、電装部品の数も増加している。これに伴い、電装部品の筐体の種類も増加している。その結果、ある筐体には、非常に狭いスペースしか割り当てることができないのに対し、別の筐体には、比較的十分なスペースを割り当てることができるといった問題が生じている。例えば、ある筐体には省スペース化を図ることができる通気構造を採用し、別の筐体には特許文献1の通気部材を使用した従来の通気構造を採用する可能性がある。
【0006】
こうした事情に鑑み、本発明は、それぞれ異なる構造の開口部を有する複数の種類の筐体に取り付けることができる通気部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち、本発明は、
通気用の開口部を有する筐体に取り付け可能な通気部材であって、
前記筐体の内部空間と外部空間との間の通気経路としての貫通孔を有する円筒状の支持体と、
前記貫通孔を閉じている通気膜と、
前記通気膜を保護するように前記通気膜と向かい合う位置に設けられたカバー体と、
前記カバー体と前記支持体との間に設けられ、前記カバー体を前記支持体に固定するように前記カバー体及び前記支持体の両者と一体に形成された柱部と、
を備え、
前記貫通孔は、(a)相対的に大きい内径を有する第1部分と、(b)相対的に小さい内径を有する第2部分とを含み、
前記支持体の外周面には、当該支持体の周方向に沿って環状の凸部が形成されており、
(i)前記筐体が、前記開口部として、前記筐体の表面から突出したノズル状開口部を有する場合には、前記第1部分における前記支持体の内周面が前記ノズル状開口部の外周面に密着するように前記ノズル状開口部に前記支持体を嵌め合わせることによって当該通気部材を前記筐体に取り付けることができ、(ii)前記筐体が、前記開口部として、前記筐体の表面から窪んだ凹状開口部を有する場合には、前記凸部が前記凹状開口部の内周面に密着するように前記凹状開口部に前記支持体を嵌め合わせることによって当該通気部材を前記筐体に取り付けることができる、通気部材を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の通気部材によれば、支持体の外周面には環状の凸部が形成されている。支持体の貫通孔は、大きい内径を有する第1部分と、小さい内径を有する第2部分とを有する。筐体がノズル状開口部を有する場合には、ノズル状開口部を支持体に嵌め合わせることによって通気部材が筐体に取り付けられる。筐体が凹状開口部を有する場合には、凹状開口部に支持体を嵌め合わせることによって通気部材が筐体に取り付けられる。このように、本発明の通気部材は、複数の種類の筐体に取り付けることができる。
【0009】
特に、本発明の通気部材によれば、支持体とカバー体とが柱部を介して一体に形成されているので、通気部材又はその一部が筐体から脱落することを確実に防止できる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【0012】
図1及び
図2に示すように、本実施形態の通気部材10は、通気膜2、支持体4、カバー体6及び柱部8を備えている。支持体4、カバー体6及び柱部8によって本体部11が形成されている。
【0013】
図3Aに示すように、第1の通気構造100は、開口部22を有する筐体20と、開口部22に取り付けられた通気部材10とで構成されている。
図3Bに示すように、第2の通気構造102は、開口部24を有する筐体20と、開口部24に取り付けられた通気部材10とで構成されている。通気部材10は、通気用の開口部22又は24を有する筐体20に取り付け可能に構成されている。筐体20は、通気が必要な内部空間23を有する。通気部材10によって、水滴などの異物が筐体20の中に侵入することを阻止できる。通気膜2を通じて内部空間23と外部空間25との間を気体が行き来できるので、筐体20の内部空間23の圧力が外部空間25の圧力に等しく保たれる。筐体20としては、自動車のECU(Electric Control Unit)ボックス、ランプボックスなどが挙げられる。なお、
図3A及び
図3Bには、筐体20の一部のみが示されている。
【0014】
図3Aに示す第1の通気構造100において、開口部22は、筐体20の表面から突出したノズル状開口部22である。
図3Bに示す第2の通気構造102において、開口部24は、筐体20の表面から窪んだ凹状開口部24である。通気部材10は、ボス形状を有する開口部22又は座繰り形状を有する開口部24を有する複数の筐体20に取り付け可能な通気部材である。
【0015】
図1及び
図2を参照して通気部材10の詳細な構造を説明する。
【0016】
支持体4は、全体として円筒の形状を有する。支持体4は、筐体20の内部空間23と外部空間25との間の通気経路としての貫通孔14を有する。貫通孔14は、第1部分14a及び第2部分14bを含む。第1部分14aは、筐体20のノズル状開口部22(
図3A)が挿入されるべき部分であって、相対的に大きい内径D1を有する。第2部分14bは、第1部分14aと同軸に形成された部分であって、相対的に小さい内径D2を有する。通気膜2を取り除いた状態において、第1部分14aと第2部分14bとは互いに連通している。第1部分14aの内径D1と第2部分14bの内径D2との差分(D1−D2)は、例えば1.6mm以上(半径(D1−D2)/2の差分により記述すると0.8mm以上)の範囲に調節されうる。
【0017】
支持体4は、第1部分14aと第2部分14bとの境界に形成された環状の平坦面14pをさらに有する。すなわち、第1部分14aの内径D1と第2部分14bの内径D2との相違によって貫通孔14の内部に平坦面14pが形成されている。環状の平坦面14pに通気膜2が配置されることによって、第1部分14aと第2部分14bとの境界において貫通孔14が閉じられている。このような構成によれば、通気膜2を確実に保護することができる。
【0018】
図3Aに示すように、第1部分14aにおける支持体4の内周面がノズル状開口部22の外周面に密着するようにノズル状開口部22に支持体4を嵌め合わせることによって通気部材10が筐体20に取り付けられている。ノズル状開口部22は、第1部分14aの内径D1に概ね等しい外径を有している。従って、ノズル状開口部22の押し込み量は、第1部分14aと第2部分14bとの境界に生じた段差(平坦面14p)によって制限される。その結果、ノズル状開口部22を押し込みすぎて通気膜2にダメージが及ぶことを防止できる。
【0019】
支持体4の外周面には、当該支持体4の周方向に沿って環状の凸部12が形成されている。
図3Bに示すように、凸部12における支持体4の外周面と凹状開口部24の内周面とが密着するように支持体4を凹状開口部24に嵌め合わせることによって通気部材10が筐体20に取り付けられている。このような凸部12が支持体4に設けられていると、凹状開口部22に支持体4の弾性力が確実に作用する。その結果、筐体20から通気部材10が脱落することを防止できる。
【0020】
凸部12は、支持体4の全周囲(360度)にわたって形成されている。凸部12の位置で支持体4の横断面を観察したとき、支持体4の外形は円形である。従って、通気部材10を凹状開口部24に嵌めたとき、支持体4と凹状開口部24との間に隙間は生じず、凸部12によって十分なシール効果が発揮される。より十分なシール効果が発揮されるように、本実施形態では、貫通孔14の中心軸線Oに平行な高さ方向に沿って、複数の凸部12が形成されている。具体的には、高さ方向に沿って、凸部12が2列で設けられている。
【0021】
また、中心軸線Oに平行な高さ方向において、凸部12は、第1部分14aと第2部分14bとの境界(平坦面14p)から見て、少なくとも第1部分14aの側に位置している。本実施形態では、2つの凸部12が高さ方向に沿って同心状に形成されているとともに、それら2つの凸部12が第1部分14aに対応する位置に形成されている。このような構成によれば、支持体4を凹状開口部24に確実に嵌め合わせることができる。
【0022】
本実施形態では、貫通孔14の中心軸線Oに平行な高さ方向において、第1部分14aが第2部分14bよりも十分に長い。具体的に、第1部分14aは、その第1部分14aに対応する位置に2つの凸部12を形成するのに十分な長さを持っている。第1部分14aが十分に長い場合、支持体4とノズル状開口部22又は凹状開口部24との間に十分なシール長さを確保することができる。
【0023】
なお、
図3Cに示すように、支持体4の内周面に環状の凸部13が形成されていてもよい。具体的には、貫通孔14の第1部分14aにおいて、貫通孔14の中心軸線Oに向かって突出するように凸部13を形成することができる。このような凸部13によれば、ノズル状開口部22に支持体4の弾性力が確実に作用し、通気部材10を筐体20に強固に固定することができる。
【0024】
カバー体6は、通気膜2を保護するように通気膜2と向かい合う位置に設けられている。カバー体6は、平面視で円形であり、その外径は、支持体4の外径に概ね一致している。カバー体6の下面と支持体4の上面との間には、貫通孔14の第2部分14bに連通する通気経路としての隙間16が形成されている。支持体4の上面は、貫通孔14の第2部分14bの開口端面によって形成されている。
【0025】
柱部8は、支持体4とカバー体6との間に設けられており、カバー体6を支持体4に固定するように支持体4及びカバー体6の両者と一体に形成されている。すなわち、柱部8は、支持体4の上面からカバー体6の下面に向かって伸びている。このような柱部8によれば、次のような効果が得られる。すなわち、支持体4、カバー体6及び柱部8が単一の構造物として形成されることによって、通気部材10を筐体20に取り付けたとき、開口部22又は24に作用する弾性力が強化される。これにより、通気部材10が筐体20から脱落することを確実に防止できる。
【0026】
高圧洗車時の水流、飛び石などの衝撃が通気膜2に加わる可能性がある場合、隙間16を通じて通気膜2が見えないように通気部材10を構成することによって、通気膜2を確実に保護できる。本実施形態では、中心軸線Oに平行な高さ方向における柱部8の長さ(高さ)は、隙間16を形成するために必要十分な長さに調節されている。具体的には、隙間16に向かって斜め方向から水が噴射された場合において、水が通気膜2に直接吹き付けられることがないように、カバー体6の外径及び貫通孔14の第2部分14bの内径を考慮して、柱部8の高さが定められている。
【0027】
詳細には、
図4に示すように、中心軸線Oを含む通気部材10の縦断面において、カバー体6の下面の外縁Pと貫通孔14の開口端面の内縁Qとを結ぶ直線Lが通気膜2と交差しないように、支持体4、カバー体6及び柱部8の各寸法が調節されうる。このような構成によれば、通気膜2を異物から確実に保護することができる。
【0028】
図5に示すように、支持体4の外径よりも大きい外径を有するカバー体19が設けられていてもよい。支持体4の外径よりもカバー体19の外径を大きくすると、
図4に示した直線Lは水平に近づく(直線Lと中心軸線Oとの間に形成される鋭角が大きくなる)。直線Lを水平に近づけることにより、支持体4の外径、隙間16の高さ、第2部分14bの高さ及び径などその他の部材並びに空間の大きさを一定に保ちながら、外部からの水圧が膜に直接加わることを防止できる。カバー体19は、中心軸線Oに垂直な水平方向に関して支持体4の外周面よりも外に突出している外周部19tを含んでいる。このようなカバー体19によれば、上面から自動車のオイルが滴下される場合など、隙間16への異物の侵入を確実に防止できるので、通気膜2を保護する機能をさらに高めることができる。この観点からは、支持体4の外周面からのカバー体19の外周部19tの突出量PTは、例えば2mm以上(カバー体の外径から支持体4の外径を差し引いた値により表示すると4mm以上)が好ましい。突出量PTの好ましい範囲は、その上限が特に制限されるわけではないが、例えば4mm以下である。
【0029】
図6Aは、カバー体6が除去された通気部材10の斜視図である。柱部8は、貫通孔14の第2部分14bの円環状の開口端面141に位置している。複数の柱部8が開口端面141の上に等角度間隔で設けられている。本実施形態では、90度の角度間隔で4つの柱部8が開口端面141の上に設けられている。複数の柱部8によれば、通気部材10が筐体20から脱落することを更に確実に防止できる。もちろん、柱部8は、開口端面141の1箇所にのみ設けられていてもよい。
【0030】
また、
図6Bに示すような構造の柱部18が設けられていてもよい。柱部18は、貫通孔14の第2部分14bの円環状の開口端面141に位置している。中心軸線Oに平行な方向から第2部分14bの開口を平面視したとき、第2部分14bの開口が柱部18によって複数の部分に分割されるように、柱部18は、第2部分14bの開口端面141における第1位置から、第2部分14bの開口端面141における第2位置に向かって延びる橋の形状を有している。詳細には、第2部分14bの開口を平面視したとき、柱部18の「橋の形状」は互いに交差する橋部により構成されており、より具体的には2本の橋部が十字の形状を構成している。柱部の橋の形状は、1本の橋部により構成されていてもよいが、2以上の橋部により構成されていることが好ましい。橋の形状を有する柱部18によれば、支持体4とカバー体6との接続部の面積が増加し、通気部材10を筐体20に取り付けたときに支持体4の周方向に均等に圧縮荷重が加わる。これにより、支持体4に生じる圧縮応力が緩和され、筐体20からの通気部材10の脱落を防止する効果が更に高まる。また、通気部材を筐体の開口部に圧入する際にカバー体の中央部が変形し、さらにはこれに伴って通気部材全体が変形することを防止できる。このため、通気部材を筐体の開口部に取り付けやすくなる。
【0031】
本実施形態において、本体部11(支持体4、カバー体6及び柱部8)は、エラストマーで構成されている。ゴム弾性を有する樹脂であるエラストマーで本体部11が構成されていると、本体部11の弾性力を利用して通気部材10を筐体20に取り付けることができる。後述するように、本体部11を射出成形で作製する場合には、熱可塑性エラストマーを好適に使用できる。もちろん、NBR(ニトリルゴム)、EPDM(エチレン−プロピレンゴム)、シリコーンゴム、ふっ素ゴム、アクリルゴム、水素化ニトリルゴムなどのゴム材料を本体部11の材料として使用してもよい。
【0032】
ただし、本体部11はエラストマー以外の熱可塑性樹脂で構成されていてもよい。そのような熱可塑性樹脂としては、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、成形性及び溶着性に優れている。
【0033】
通気膜2の構造及び材料は特に限定されない。通気膜2として、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を使用できる。通気膜2は、膜本体と、膜本体に重ね合わされた補強材とを有していてもよい。膜本体としては、フッ素樹脂、ポリオレフィンなどの樹脂で作られた多孔質膜を使用できる。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に使用できる。
【0034】
膜本体には、撥油処理、撥水処理などの撥液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、膜本体よりも低い表面張力の皮膜を形成できるもの、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、スプレーなどの公知の方法で膜本体に塗布される。
【0035】
膜本体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単一重合体又はこれらの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も使用できる。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、抽出法などの公知の成形方法によって作製できる。
【0036】
補強材は、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、フォーム又は多孔体である。膜本体は、熱ラミネーション、熱溶着、超音波溶着又は接着剤によって補強材に貼り合わされていてもよい。
【0037】
通気膜2の厚さは、強度及び支持体4への固定しやすさを考慮して、例えば、1μm〜5mmの範囲にある。通気膜2の通気度は、JIS(Japanese Industrial Standards)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、例えば0.1〜300sec/100cm
3の範囲にある。通気膜2の耐水圧は、例えば1.0kPa以上である。
【0038】
次に、通気部材10の製造方法を説明する。
【0039】
図7に示すように、通気部材10の本体部11は、分割金型ユニット30を用いた射出成型法によって作製することができる。分割金型ユニット30は、上金型31、下金型32及び複数のスライド金型33を有する。分割金型ユニット30を用いた射出成形法によれば、本体部11を単一の部品で構成することができるので、通気部材10の製造コストを低減できる。また、本体部11の材料としてエラストマーを使用すれば、分割金型ユニット30の寿命を延ばすことができる。
【0040】
(変形例1)
図8Aに示すように、変形例1に係る通気部材10Aは通気膜ユニット5を備えている。通気部材10Aのその他の部分は、同一の参照符号で示すように、
図1〜
図7を参照して説明した通気部材10と同一である。
【0041】
通気膜ユニット5は、通気膜2及び支持部材3を含む。変形例1〜3における支持部材3は、環状体であるため、以下ではリング部材とも称する。リング部材3は、通気部材10Aにおいて支持体4の一部を構成する。リング部材3には通気膜2が接着、溶着などの方法で固定されている。リング部材3の材料は特に限定されず、例えば、樹脂又は金属である。リング部材3の内径は、例えば、貫通孔14の第2部分14bの内径より大きく、貫通孔14の第1部分14aの内径よりも小さい。リング部材3の外径は、第1部分14aの内径に概ね一致している。支持体4がエラストマーで作られているので、支持体4の弾性力を利用して通気膜ユニット5を貫通孔14の内部に固定することができる。詳細には、通気膜ユニット5が環状の平坦面14pに着座する(接する)ように通気膜ユニット5が貫通孔14の内部に配置されている。これにより、貫通孔14が通気膜2によって閉じられている。通気膜ユニット5を使用すれば、通気膜2を平坦面14pに直接接着又は溶着する困難さを排除できる。通気膜2が平坦面14pに接するように貫通孔14の内部での通気膜ユニット5の姿勢が決められていると、筐体20のノズル状開口部22が通気膜2に接触しない。その結果、通気膜2がノズル状開口部22からダメージを受けることを防止できる。もちろん、通気膜ユニット5が平坦面14pに接着又は溶着されていてもよい。
【0042】
(変形例2)
図8Bに示すように、変形例2に係る通気部材10Bは通気膜ユニット35を備えている。通気部材10Bのその他の部分は、同一の参照符号で示すように、
図1〜
図7を参照して説明した通気部材10と同一である。
【0043】
通気膜ユニット35は、変形例1で説明した通気膜ユニット5に類似する部材である。詳細には、通気膜ユニット35は、2つの通気膜2及びリング部材3を含む。リング部材3の両面に通気膜2がそれぞれ接着、溶着などの方法で固定されている。このように、通気膜ユニット35は、2重膜の構造を有する。通気膜ユニット35は、さらに、2つの通気膜2によって閉じられた緩衝空間3hを有する。緩衝空間3hは、リング部材3の貫通孔に対応する空間である。通気部材10Bによれば、筐体20の内部への異物の侵入をより確実に防止できる。また、通気膜ユニット35によれば、一方の通気膜2がダメージを受けたとしても、他方の通気膜2によって通気部材10Bの機能が維持される。
【0044】
(変形例3)
図8Cに示すように、変形例3に係る通気部材10Cは通気膜ユニット45を備えている。通気部材10Cのその他の部分は、同一の参照符号で示すように、
図1〜
図7を参照して説明した通気部材10と同一である。
【0045】
通気膜ユニット45は、通気膜2及びリング部材9を含む。通気膜ユニット45も変形例1で説明した通気膜ユニット5と類似の部材である。リング部材9は、相対的に大きい外径を有する第1部分9aと、相対的に小さい外径を有する第2部分9bとで構成されている。第1部分9aの内径は、第2部分9bの内径に一致していてもよいし、異なっていてもよい。リング部材9の貫通孔を閉じるように第2部分9bに通気膜2が配置されている。リング部材9の第2部分9bが貫通孔14の第2部分14bに位置し、リング部材9の第1部分9aが第1部分14aに位置するように、通気膜ユニット45が支持体4の内部に配置されている。通気膜ユニット45も支持体4の弾性力を利用して貫通孔14の内部に固定されている。中心軸線Oに平行な高さ方向に関して、リング部材9の第2部分9bの長さは、貫通孔14の第2部分14bの長さに概ね一致している。このような通気膜ユニット17によれば、貫通孔14の開口端面141に概ね一致する位置に通気膜2を配置することができる。
【0046】
(変形例4)
図9に示すように、変形例4に係る通気部材10Dは通気膜ユニット15を備えている。通気部材10Dのその他の部分は、同一の参照符号で示すように、
図1〜
図7を参照して説明した通気部材10と同一である。
【0047】
通気膜ユニット15は、通気膜2及び支持部材7を含む。
図11に示すように、変形例4における支持部材7は、リング部7aと、リング部7aの第1部分と第2部分とを掛け渡すとともにリング部7aの中心軸を通過する橋部7bとを備えている。橋部7bは、通気膜2を支持する面を平面視した状態(
図11に示した状態)で互いに交差する2本の橋部から構成されている。変形例4における橋部7bは、リング部7aとリング部7aの内周面において接している。支持部材7のリング部7a及び橋部7bは、筐体側の面において通気膜2を支持している。通気膜2は、貫通孔14の第1部分14aと第2部分14bとの境界に位置している。
【0048】
通気部材10Dは、カバー体6と支持体4との間に橋の形状をした柱部18(
図6B参照)を備えている。支持部材7の橋部7bは、柱部18の通気膜2側の面の全体が支持体4により覆われように柱部18に沿って伸びている。本実施形態では、平面視で十字の形状を有する柱部18に対応し、橋部7bも十字の形状を構成している。通気部材10Dの貫通孔14の第2部分14bは、支持部材7のリング部7aの内周と橋部7bとの間に形成され、橋部7bにより複数に分割されている。貫通孔14の第1部分14aは、支持体4の内周により規定された径を有する。通気部材10Dでは、これまでに説明してきた通気部材とは異なり、貫通孔14の径を部分的に縮小する内周側への突出部が支持部材7のみにより構成されている。言い換えると、支持部材7を除く支持体4の残部の内周面は円筒形である。
【0049】
通気部材10Dは、いわゆるインサート成型による製造に特に適している。
図10に、このインサート成型に適した分割金型ユニット50を例示する。分割金型ユニット50は、上金型51、下金型52、複数のスライド金型53から構成されている。分割金型ユニット50の内部に通気膜ユニット15を配置した状態で金型内のキャビティに樹脂を射出することにより、通気膜2を備えた通気部材10Dを得ることができる。通気膜ユニット15の橋部7bは、柱部18となる部分に射出された樹脂の通気膜2側への流れを堰き止め、射出された樹脂が通気膜2と接触することを防ぐ。こうして作製された通気膜ユニット10Dでは、橋の形状を有する柱部8における通気膜2側の面の全体、正確には貫通孔の中心軸線Oに平行な高さ方向についての筐体側の面の全体が、支持体4、より詳しくは射出された樹脂および支持部材7により構成された支持体4、により覆われている。
【0050】
変形例1〜4に示した通気膜ユニットの支持部材3,7,9は、エラストマーによって構成されていてもよいが、エラストマー以外の樹脂又は金属から構成されていてもよい。後者の場合は、支持部材を除いた支持体4の残部、カバー体6及び柱部18をエラストマーにより構成し、エラストマーの弾性力を利用して取り付けられる通気部材とすることが好ましい。この場合は、通気部材10Dのように、エラストマーにより構成される支持体4の残部と柱部18とが接続する構成とするとよい。この構成によれば、エラストマーにより構成された部分(支持体4の残部、カバー体6及び柱部18)が一体として形成されるため、剛性が高くなって筐体の開口部に圧入したときの耐ぬけ性が向上する。