JP2003123541A - バスバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リーク電流の発生を抑制することができるバス
バーを提供すること。 【解決手段】金属からなる基材１１とこの基材１１の表
面に分散保持され基材１１よりもイオン化傾向の大きい
卑金属１２とを有することを特徴とするバスバー１０で
ある。バスバー１０の基材１１となる金属よりもイオン
化傾向の大きい卑金属１２を基材１１の表面に分散保持
させておくことにより、この卑金属１２を優先腐食させ
てこの卑金属１２の水酸化物からなる腐食層２０をバス
バー１０の基材１１表面に形成することができる。その
結果この腐食層２０がバスバー１０からの電流のリーク
を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバスバーに属する。
更に詳しくはリーク電流の発生を抑制することができる
バスバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】バスバーは通常銅又は銅合金などの電気
抵抗の小さい金属からなる板を用いて構成されている。
このバスバーは一般に細長い棒状の形状をしており、そ
の断面は通常長方形を有している。このように表面積を
大きくすることによって放熱効果を向上させている。

【０００３】このようなバスバーを自動車などに用いる
場合には通常電気接続箱の中にバスバーを固定保持して
用いる。バスバーは放熱効果を維持するためにその回り
を絶縁層で特に被覆することなく用いるので、電気接続
箱の内部にバスバーを固定する場合には、通常バスバー
間で電流がリークしないようにある程度バスバー同士を
距離を置いて保持している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし自動車の高電圧
化に伴い、自動車に用いられるバスバーからリーク電流
が発生する虞が増大している。そこでバスバー間でリー
ク電流の発生、バスバーから車体へのリーク電流の発生
等を防止することが求められている。特に自動車にバス
バーを用いる場合には温度の変化によって自動車内部に
結露が発生することがある。そのため結露を原因とする
リーク電流の発生を回避することが求められている。

【０００５】通常導電体からのリーク電流の発生を防止
する手法としては、予め絶縁体を導電体の回りに被覆す
るという手法が挙げられる。しかしバスバーは一般に大
量の電流を流すことから、先に述べたように放熱性を確
保する観点から絶縁体を被覆するという手法を採用する
ことは好ましくない。またバスバーを構成する銅などの
導電金属の表面を全面的に絶縁性のある皮膜を形成して
覆うという手法が考えられる。しかしこのように絶縁性
のある皮膜を形成してバスバーの表面に覆うという手法
を用いると、バスバーを接合したり、接続したりする加
工が困難となるし、バスバーを組み付ける際に皮膜が損
傷したりすることが生ずる。

【０００６】そこで本発明の目的とするところは、リー
ク電流の発生を抑制することができるバスバーを提供す
ることにある。

【０００７】

【発明を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、金属が結露、湿気等の水に晒された結果生ずる腐
食層を利用することを考えた。つまり金属と水酸基とが
結合して生ずる金属の水酸化物からなる腐食層をバスバ
ーの表面に形成すれば、この腐食層が電流のリークを抑
制することができると考えた。

【０００８】そこで上記課題を解決する手段として、本
発明者は金属からなる基材と該基材の表面に分散保持さ
れ該基材よりもイオン化傾向の大きい卑金属とを有する
ことを特徴とするバスバーを発明した。

【０００９】このように本発明のバスバーにおいては、
バスバーの基材となる金属よりもイオン化傾向の大きい
卑金属を基材の表面に分散保持させておくことにより、
この卑金属を優先腐食させてこの卑金属の水酸化物から
なる腐食層をバスバーの基材表面に形成することができ
る。その結果この腐食層がバスバーからの電流のリーク
を抑制することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
説明する。

【００１１】（構成等）本発明のバスバーは、金属から
なる基材と該基材の表面に分散保持され該基材よりもイ
オン化傾向の大きい卑金属とを有することを特徴とす
る。

【００１２】基材を構成する金属としては、バスバーに
通常用いる電気抵抗の小さい金属、金属合金等を用いる
ことができる。例えば銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウ
ム（Ａｌ）合金等を用いることができる。この場合銅、
銅合金を用いることが好ましい。電気抵抗率が小さく、
また耐食性に優れているからである。

【００１３】基材の表面に分散保持される卑金属として
は、基材を構成する金属よりもイオン化傾向の大きい卑
金属を用いることができる。このような卑金属は、基材
に用いられる金属との関係で定まることになる。例えば
基材を構成する金属として銅を用いた場合には、基材の
表面に分散保持される卑金属として、亜鉛（Ｚｎ）、鉄
（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）等を用いることができる。

【００１４】このように基材の表面に基材よりもイオン
化傾向の大きい卑金属が基材の表面に分散保持されてい
るバスバーが結露、湿気等によって被水すると、その被
水した部分において基材を構成する金属と分散保持され
た卑金属との間で局部電池腐食が生じて、貴金属がイオ
ン化して溶出し、卑金属の表面また基材を構成する金属
上に卑金属の水酸化物からなる腐食層が形成される。こ
の腐食層は不溶性で絶縁性の薄い不働態皮膜である。従
ってこの腐食層によって電流のリークを抑制することが
できる。

【００１５】この場合に基材の表面に分散保持される卑
金属は、島状に分散保持することとが好ましい。島状に
分散保持することによって、島状に分散保持された卑金
属が卑金属の回りの基材の表面に腐食層を容易に形成す
ることができる。また卑金属は薄膜の形状で分散保持さ
れることが好ましい。薄膜の形状で分散保持されること
によって、卑金属の表面及び卑金属の回りの基材の表面
に卑金属の水酸化物からなる腐食層を薄く形成すること
ができる。この場合薄膜の厚さは、概ね０．０５〜０．
１μｍとすることが好ましい。

【００１６】このように構成された本発明のバスバーを
使用して、基材の表面に卑金属の水酸化物からなる腐食
層が生成された後は、結露、湿気等によってバスバー間
或いはバスバーと他の部品との間が短絡した状況におい
ても腐食層がバスバーの基材を構成する金属と結露水と
の隔離膜となって、バスバーの基材の電解を防止して、
バスバーから電流がリークするのを抑制することができ
る。

【００１７】またバスバーにおいてリークが発生してバ
スバーの基材を構成する金属自身の電解反応に発展する
場合でも、基材の表面の卑金属が陽極側から電解して溶
けだして、陰極側に腐食層として析出することによって
電解反応を抑制することができ、バスバーから電流がリ
ークするのを抑制することができる。

【００１８】なお予め卑金属を腐食させておいて、基材
の表面に析出された卑金属の水酸化物からなる腐食層を
有することが好ましい。このように予め卑金属の水酸化
物からなる腐食層を形成することにより、使用の初期の
段階からリーク電流の発生を抑制することが可能とな
る。

【００１９】（製造方法）本発明のバスバーは以下の製
造方法によって製造することができる。

【００２０】バスバーの基材は、通常の方法で用意する
ことができる。即ち基材を構成する金属を所望の形状に
成形して用意することができる。そこで基材の表面に卑
金属を分散保持する方法について説明する。

【００２１】基材となる金属の表面にその金属よりも
イオン化傾向の大きい卑金属を、例えば基材が銅の場合
には、スズ、鉄、アルミニウム、亜鉛等を真空蒸着、ス
パッタリング等の公知の乾式成膜法、電気めっき、化学
めっき等の公知の湿式成膜法で薄膜層を形成することに
よって、卑金属を基材の表面に分散保持することができ
る。この場合フラッシュメッキ即ち厚さ０．０５μｍ程
度の厚さの薄膜層とすることが好ましい。

【００２２】また基材となる金属の表面にその金属よ
りもイオン化傾向の大きい卑金属を、例えば基材が銅の
場合には、アルミニウム、スズ等を接触させて、２００
℃で１〜５時間の熱処理を行い、基材となる銅の表面に
卑金属を熱拡散させて、卑金属を基材表面に分散保持す
ることができる。

【００２３】更に基材となる金属の表面にその金属よ
りもイオン化傾向の大きい卑金属の微粒子を付着させ
て、冷間圧延を施すことで卑金属を凝着させて、卑金属
を基材の表面に分散保持することができる。

【００２４】なおからの方法で基材の表面に卑金属
を分散保持させた後において、卑金属を分散保持した基
材を温度が４０℃、相対湿度が６０〜９０％ＲＨ程度の
高温多湿雰囲気に１時間から５時間程度放置して予め基
材の表面に卑金属の水酸化物からなる腐食層を形成して
おくことができる。

【００２５】（実施例） 実施例１ 図１に基材１１を構成する金属を銅（Ｃｕ）とし、基材
１１の表面に分散保持された卑金属１２を亜鉛（Ｚｎ）
としたバスバー１０に局部電池腐食が生じて腐食層４０
が形成される様子を模式的に示す。

【００２６】結露等によって水に被われたバスバー１０
の表面において、亜鉛がイオン化（Ｚｎ²⁺）して水（Ｈ
₂Ｏ）に溶けだす。水に溶けだした亜鉛イオンは水酸基
（ＯＨ^-）と結合して水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）₂）から
なる腐食層４０を基材１１である銅と卑金属１２である
亜鉛の表面に形成する。この腐食層４０によってリーク
電流の発生を抑制することができる。

【００２７】実施例２ 図２に通電している２本のバスバー３０、４０が結露等
によって水に被われた場合において陰極側のバスバー４
０に腐食層５０が生じる様子を模式的に示す。いずれの
バスバー３０、４０も実施例１のバスバーと同様に、基
材３１、４１を構成する金属を銅（Ｃｕ）とし、卑金属
３２、４２を亜鉛（Ｚｎ）とする。

【００２８】この場合には、陽極側のバスバー３０の亜
鉛が銅よりも先にイオン化して陰極側のバスバー４０に
引き寄せられる。そして陰極側のバスバー４０に引き寄
せられた亜鉛イオン（Ｚｎ²⁺）は水酸基（ＯＨ^-）と結
合して陰極側のバスバー４０の基材４１の表面に水酸化
亜鉛の腐食層５０を形成することになる。亜鉛が先にイ
オン化することで、バスバーの基材である銅の電解反応
を抑制し、亜鉛の水酸化物からなる腐食層５０によって
２本のバスバー３０、４０の間を短絡するリーク電流の
発生を抑制することができる。

【００２９】（試験）以下本発明のバスバーの効果を試
験によって評価した。

【００３０】まず本発明の実施例のバスバーは、ＪＩＳ
Ｈ３１００で規定された銅（Ｃ１１００）からなる基
材とこの基材に亜鉛めっきによって分散保持された亜鉛
とからなるバスバーである。亜鉛めっきの膜厚は、０．
０５〜０．１μｍとした。また比較例のバスバーは、Ｊ
ＩＳ Ｈ３１００で規定された銅（Ｃ１１００）からな
り、亜鉛めっきを施していないバスバーである。バスバ
ーの形状は、実施例及び比較例のいずれも厚さ２ｍｍ、
幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍとした。

【００３１】この実施例及び比較例のバスバーをそれぞ
れ２本に用意して、前処理として水道水を霧吹きで吹き
付けて２４時間放置した。

【００３２】そしてこのように前処理が施された実施例
及び比較例のバスバーについて図３に示すように、ガラ
ス板１００の上に２本のバスバーＢ、Ｃを１０ｍｍの間
隔を隔てて直列に並べた。そしてこの２本のバスバー
Ｂ、Ｃの間に蒸留水１１０を介在させた。そしてこの状
態において、常温でＤＣ４０Ｖの電圧を印加して電流計
１２０によってリーク電流を測定した。図３においてリ
ーク電流は左側即ち陽極側のバスバーＢから右側即ち陰
極側のバスバーＣに、蒸留水１１０中に溶けだした金属
イオンによって導通する。

【００３３】測定したリーク電流の大きさを経過時間と
共に図４に示す。図４において実施例のバスバーについ
てのグラフはＸの辺りでリーク電流が増大している。こ
のリーク電流が増大するまでの時間は、実施例のバスバ
ーの表面に犠牲腐食によって形成された水酸化亜鉛から
なる腐食層によるリーク電流の抑制の効果と考えられ
る。その後亜鉛が溶けだして亜鉛イオンとなってリーク
電流は増大するが、Ｙの辺りでリーク電流は減少する。
これは陽極側に存在するバスバーＢから溶けだした亜鉛
イオンが陰極側のバスバーＣに引き寄せられ、陰極側の
バスバーＣの銅の表面に水酸化亜鉛からなる腐食層が形
成されることによって、リーク電流の発生が抑制される
からと考えられる。

【００３４】なお比較例のバスバーのグラフは、リーク
電流が次第に増大している。これは陽極側に位置するバ
スバーＢから溶けだして銅イオンとなった銅が水酸化物
となりながら陰極側のバスバーＣに引き寄せられる。そ
して陰極側のバスバーＣに到達すると還元反応が生じて
酸化銅（I）（Ｃｕ₂Ｏ）を生成すると推定される。この
酸化銅（I）は導電性を有しているので、電気化学反応
を抑えるバリア効果を有していない。そして陰極側のバ
スバーＣの表面で生成された酸化銅（I）は次第に成長
してバスバーＢとバスバーＣとの間に酸化銅（I）から
なる導電パスを形成すると考えられる。そしてこの導電
パスによってリーク電流の量が次第に増大すると考えら
れる。

【００３５】このように比較例のバスバーにおいてはリ
ーク電流は次第に増大し、これに伴ってジュール熱が発
生する。このジュール熱によって導電パスの温度が上昇
すると、温度の上昇と共に導電パスの導電抵抗が固有の
抵抗温度特性によって低下し、更にリーク電流が増加す
る。このリーク電流の増大によって更に温度が上昇する
というサイクルが進み、温度が６００〜８００℃程度に
達するとＣｕ₂Ｏがグロー放電を発生させる。このグロ
ー放電は異常発熱の元となる。

【００３６】比較例のバスバーを示すグラフは、Ｚ辺り
で減少に転じている。これは上述したように酸化銅
（I）が発熱した結果、蒸留水１１０が蒸発して乾燥し
てしまい、リーク電流をバスバーＢからバスバーＣに導
通させることができなくなったからである。

【００３７】このように比較例のバスバーにおいては、
水の蒸発によってリーク電流の増大が抑制されたが、水
の蒸発がなければリーク電流がＺの辺りで減少すること
なく増大を示していたと考えられる。

【００３８】これに対して実施例のバスバーについて
は、犠牲腐食による水酸化亜鉛からなる腐食層が陰極側
のバスバーＣに形成されるので、リーク電流の増大を抑
制することが可能となることが分かる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のバスバーは、リーク電流の発生
を抑制することができる。またバスバー間で短絡が発生
した場合に陰極側のバスバーに卑金属の水酸化物からな
る腐食層を形成することによりリーク電流の発生を抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のバスバーに、局部電池腐食が生じて
腐食層が形成される様子を模式的に示した図である。

【図２】 本発明のバスバー間で短絡が生じた場合に陰
極側のバスバーに腐食層が形成される様子を模式的に示
した図である。

【図３】 試験の概略を模式的に示した図である。

【図４】 試験の結果を得られたリーク電流の大きさと
経過時間との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１０：バスバー １１：基材 １２：卑金属 ２０：腐食層 ３０：陽極側のバスバー ３１：基材 ３２：卑金属 ４０：陰極側のバスバー ４１：基材 ４２：卑金属 ５０：腐食層 １００：ガラス板 １１０：蒸留水 １２０：電流計 Ｂ：陽極側のバスバー Ｃ：陰極側のバスバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G307 AA01 AA02 BA06 BB02 BC04 BC06 BC07 BC08 5G361 BA03 BC01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属からなる基材と該基材の表面に分散
   保持され該基材よりもイオン化傾向の大きい卑金属とを
   有することを特徴とするバスバー。
2. 【請求項２】 前記基材の前記金属は銅又は銅系合金か
   らなり、前記卑金属は亜鉛、鉄、アルミニウム及びスズ
   のうちのいずれかである請求項１記載のバスバー。
3. 【請求項３】 前記卑金属は、薄膜の形状で分散保持さ
   れた請求項１又は２記載のバスバー。
4. 【請求項４】 前記卑金属を腐食させて前記基材の表面
   に予め形成した前記卑金属の水酸化物からなる腐食層を
   有する請求項１、２又は３記載のバスバー。