JP2006318680A - シールド導電体 - Google Patents

Abstract

【課題】 パイプを用いたシールド導電体における放熱性を向上させる。
【解決手段】 複数本の導体１０は、金属製のパイプ３０内に挿通されることにより、一括してシールドされるとともに、異物の干渉等から保護される。通電によって導体１０で発生した熱は、絶縁層３１の内面に吸収され、絶縁層３１からパイプ３０に伝達され、パイプ３０の外周から大気中へ放出される。導体が絶縁被覆で覆われている電線では、絶縁被覆が断熱層となるため、その分、導体からパイプ側への伝熱効率が低下することが懸念されるが、導体１０が絶縁被覆で覆われていないので、導体１０で発生した熱が効果的にパイプ３０側へ伝達されることになり、放熱性能に優れている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シールド導電体に関するものである。

ノンシールド電線を使用したシールド導電体としては、複数本のノンシールド電線を、金属細線をメッシュ状に編んだ筒状の編組線からなるシールド部材で包囲することにより一括してシールドする構造のものが考えられている。この種のシールド導電体においてシールド部材と電線を保護する方法としては、一般に、シールド部材を合成樹脂製のプロテクタで包囲する手段がとられるが、プロテクタを用いると部品点数が増えるという問題がある。

そこで、本願出願人は、特許文献１に記載されているように、ノンシールド電線を金属製のパイプ内に挿通する構造を提案した。この構造によれば、パイプが、電線をシールドする機能と電線を保護する機能を発揮するので、シールド部材とプロテクタを用いたシールド導電体に比べて部品点数が少なくて済むという利点がある。
特開２００４−１７１９５２公報

パイプを用いたシールド導電体では、電線とパイプとの間に空気層が存在しているため、通電時に電線で発生した熱が、熱伝導率の低い空気によって遮断されてパイプに伝わり難く、しかも、パイプには、編組線における編み目の隙間のような外部との通気経路が存在しないため、電線で発生した熱がパイプの内部に籠もり易く、放熱性が低くなる傾向がある。
ここで、導体に所定の電流を流したときの発熱量は、導体の断面積が大きい程小さくなり、発熱に起因する導体の温度上昇値は、導電路の放熱性が高いほど小さく抑えられる。したがって、導体の温度上昇値に上限が定められている環境下では、上記のように放熱効率の低いシールド導電体の場合、導体の断面積を大きくして発熱量を抑える必要がある。

ところが、導体の断面積を増大することは、シールド導電体が大径化し重量化することを意味するため、その対策が望まれる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、パイプを用いたシールド導電体における放熱性を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、外面を露出させた形態の複数本の導体と、隣り合う前記導体の間に介在された絶縁性の隔絶部材と、前記複数本の導体と前記隔絶部材が挿通された金属製のパイプと、前記パイプの内周に設けられた絶縁層とを備えてなるところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記隔絶部材には、前記導体を前記隔絶部材に保持するための保持片が設けられているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記隔絶部材が、前記隣り合う導体の間で２層に重なる形態とされた隔絶片を有し、前記２層の隔絶片が相対変位可能とされているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記絶縁層の内面が、黒色又は黒の近似色とされているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記絶縁層が、前記パイプの内周に塗布した塗装膜であるところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記パイプの外周に、外面が黒色又は黒の近似色とされた放熱層が設けられているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載のものにおいて、前記放熱層が、前記パイプの外周に塗布した塗装膜であるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
複数本の導体は、金属製のパイプ内に挿通されることにより、一括してシールドされるとともに、異物の干渉等から保護される。通電によって導体で発生した熱は、絶縁層の内面に吸収され、絶縁層からパイプに伝達され、パイプの外周から大気中へ放出される。導体が絶縁被覆で覆われている電線では、絶縁被覆が断熱層となるため、その分、導体からパイプ側への伝熱効率が低下することが懸念されるが、本発明では、導体が絶縁被覆で覆われていないので、導体で発生した熱が効果的にパイプ側へ伝達されることになり、放熱性能に優れている。

＜請求項２の発明＞
隔絶部材と複数の導体を保持片によって一体化させることができるので、パイプへの挿通作業が容易となる。

＜請求項３の発明＞
導体と隔絶部材を挿通した状態でパイプを曲げ加工する場合、導体同士が長さ方向に相対変位しようとするが、このとき、導体に接している隔絶部材には、一方の導体に対応する面側と他方の導体側に面する側との間で剪断力が生じるため、この剪断力によって隔絶部材が破損することが懸念される。しかし、本発明では、隣り合う導体の間を仕切る隔絶手段が２層の隔絶片に分かれていて、隣り合う導体同士が相対変位する際には、この２層の隔絶片も導体と一緒に相対変位するようになっているので、隔絶部材に生じる剪断力が低減され、隔絶部材の破損が防止される。

＜請求項４の発明＞
絶縁層の内面が黒色又は黒の近似色とされているので、熱を完全に吸収する黒体に近い吸熱作用を発揮する。したがって、導体からパイプへの伝熱効果が高く、放熱性能に優れている。

＜請求項５の発明＞
絶縁層としては、パイプとは別体部品として製造した筒体をパイプの内面に組み付ける形態が考えられるが、本発明では、パイプの内周に塗料を塗布するだけでよいので、部品点数が増えることはない。

＜請求項６の発明＞
導体からパイプに伝達された熱は、パイプの外面から放熱層の内面に伝達され、放熱層の外面から大気中へ放出される。放熱層は、外面が黒色又は黒の近似色とされているので、熱を効果的に放射する黒体に近い放熱作用を発揮する。したがって、放熱層が存在せずにパイプの外周面が大気中に露出している構造のものと比較すると、電線で発生した熱を放出する性能が高い。

＜請求項７の発明＞
放熱層としては、パイプとは別体部品として製造した筒体をパイプの外面に組み付ける形態が考えられるが、本発明では、パイプの外周に塗料を塗布するだけでよいので、部品点数が増えることはない。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。本実施形態１のシールド導電体Ｗａは、例えば電気自動車において走行用の動力装置を構成するインバータ、モータなどの装置（図示せず）の間に配索される動力回路等として用いられるものである。

シールド導電体Ｗａは、３本の導体１０と、１つの隔絶部材２０と、１本のパイプ３０とを備えて構成されている。
導体１０は、金属製（例えば、アルミニウム合金や銅合金など）であり、１本の単芯線又は複数本の素線を螺旋状に撚り合わせた撚り線からなる。導体１０の横断面形状は真円形であり、３本の導体１０の外径は全て同じである。

隔絶部材２０は、弾性撓み可能な絶縁性材料（合成樹脂やゴム等）からなる３つの隔絶片２１と、弾性撓み可能な材料（合成樹脂やゴム等）からなる複数の保持片２３とから構成されている。
３つの隔絶片２１は同一の部品であり、導体１０の長さ方向に沿って細長く延びる帯板状をなし、隔絶片２１の横断面形状は概ね「く」字形をなしている。つまり、隔絶片２１は、２つの平板部２１ａを屈曲部２１ｂにおいて連結した形態となっている。この３つの隔絶片２１は、屈曲部２１ｂ同士を集合させるとともに平板部２１ａ同士を面接触状に重ねることにより、全体として「Ｙ」字形断面をなすように合体されている。また、重ねられた２枚の平板部２１ａは、長さ方向において適当な間隔を空けた複数位置において、ハトメ等の連結具２２により局所的に連結されているが、この連結位置は屈曲部２１ｂとは反対側の側縁部に設定されているので、隔絶部材２０が湾曲するように変形したときには、隔絶片２１同士が、弾性撓みするとともに平板部２１ａ同士を摺接させつつ長さ方向に相対変位し得るようになっている。

保持片２３は、１つの隔絶片２１の一方の側縁部と他方の側縁部との間に張り渡された細長い帯板状とされ、保持片２３の両端部には上記した連結具２２が一体に形成されている。つまり、保持片２３は連結具２２において隔絶片２１に取り付けられている。この保持片２３は、長さ方向において適当な間隔を空けた複数位置において、局所的に配置されている。

かかる隔絶部材２０は、上記した３本の導体１０を互いに電気的に絶縁された状態で仕切っている。即ち、隔絶部材２０には、重なり合った２枚の平板部２１ａによって仕切られた３つの収容空間２４が構成されており、各収容空間２４に、夫々、導体１０が１本ずつ収容されている。したがって、隣り合う導体１０の間では、２つの隔絶片２１の平板部２１ａが２層に重なる形態となっている。また、収容空間２４は外側に開放されているため、そのままで、導体１０が収容空間２４の外へ逃げてしまうが、本実施形態では、保持片２３を導体１０に係止させることにより、導体１０を、屈曲部２１ｂ側へ押し付けるようにした状態で収容空間２４内に保持している。これにより、３本の導体１０は、隔絶部材２０に対して一体化され、概ね俵積み状（導体１０の中心を結んだときにほぼ正三角形を描く形態）をなす位置関係に保持されている。

パイプ３０は、３本の導体１０を一括してシールドする機能と、導体１０を保護する機能を兼ね備えたものである。パイプ３０は、金属製（アルミニウム合金製）であって、空気よりも熱伝導率が高い。パイプ３０の断面形状は、導体１０と同様、真円形をなしている。パイプ３０内には真っ直ぐの状態において３本の導体１０とこの導体１０を保持する隔絶部材２０が一緒に挿通されている。パイプ３０内には、３本の導体１０と隔絶部材２０の径方向への相対変位を許容するクリアランスが設けられており、このクリアランスにより、パイプ３０に対する導体１０と隔絶部材２０の挿通作業が容易となっている。導体１０と隔絶部材２０を挿通した後は、パイプ３０が導体１０及び隔絶部材２０とともに曲げ加工されている。

パイプ３０の内周には、導体１０が接触したときに導体１０同士が短絡するのを回避する手段として、絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１は、絶縁性の塗料をパイプ３０の内周面全体に亘って一定の厚さで塗布することによって形成された塗装膜からなる。
また、本実施形態では、導体１０で発生する熱の放出効率の向上を図る手段として、絶縁層３１の内面の色を、黒色又は黒の近似色（例えば、黒灰色）としている。この絶縁層３１の内面の色は、パイプ３０の内周面全体に亘って同一色である。同じく放熱性向上の手段として、パイプ３０の外周には放熱層３２が設けられている。放熱層３２は、黒色又は黒の近似色（例えば、黒灰色）の塗料をパイプ３０の外周面全体に亘って一定の厚さで塗布することによって形成された塗装膜からなる。放熱層３２の色はパイプ３０の外周面全体に亘って同一色である。

本実施形態のシールド導電体Ｗａでは、導体１０で発生した熱は、絶縁層３１の内面に吸収され、絶縁層３１の外面からパイプ３０の内周面に伝達され、パイプ３０の外周から放熱層３２の内面に伝達され、放熱層３２の外面から大気中へ放出される。
図３に示すように、導体４１が絶縁被覆４２で覆われている電線４０がパイプ５０内に挿通されたシールド導電体Ｗｂでは、絶縁被覆４２が断熱層となるため、その分、導体４１からパイプ５０側への伝熱効率が低下することが懸念されるが、本実施形態のシールド導電体Ｗａでは、導体１０が絶縁被覆で覆われていないので、導体１０で発生した熱が効果的にパイプ３０側へ伝達されることになり、放熱性能に優れている。

また、絶縁層３１は、その内周面が黒色又は黒の近似色（例えば、黒灰色）とされているので、熱を完全に吸収する黒体に近い吸熱作用を発揮する。しかも、パイプ３０の外周には、外面が黒色又は黒の近似色（例えば、黒灰色）とされた放熱層３２が設けられているので、熱を効果的に放射する黒体に近い放熱作用を発揮する。これにより、放熱性能が、より高められている。

上記のように放熱性能が向上したことによる効果としては、シールド導電体Ｗａの軽量化を図ることが期待できる。即ち、導体１０に所定の電流を流したとき、導体１０の断面積が小さい程、導体１０の発熱量が大きくなるのであるが、本実施形態のように放熱性に優れていれば、導体１０の発熱量が大きくても導体１０の温度上昇を低く抑えることができる。したがって、電気自動車のように導体１０の温度上昇値に上限が定められている環境下では、従来のシールド導電体を放熱性に優れた本実施形態のシールド導電体Ｗａに変更することで、導体１０における発熱許容量が相対的に大きくなる。そして、導体１０における発熱許容量が相対的に大きくなる、ということは、導体１０の温度上昇値に上限が定められた環境下において使用可能な導体１０の最小断面積を小さくできることを意味し、導体１０の断面積を小さくすることで、シールド導電体Ｗａの軽量化及び小径化が可能となる。

また、絶縁層３１としては、パイプ３０とは別体部品として製造した筒体（図示せず）をパイプ３０の内面に組み付ける形態が考えられるが、本実施形態では、絶縁層３１が塗装膜とされているので、絶縁層３１の形成に際してはパイプ３０の内周面に塗料を塗布するだけで済み、部品点数が増えることはない。

同様に、放熱層３２としては、パイプ３０とは別体部品として製造した筒体（図示せず）をパイプ３０の外面に組み付ける形態が考えられるが、本実施形態では、放熱層３２が塗装膜とされているので、放熱層３２の形成に際してはパイプ３０の外周面に塗料を塗布するだけで済み、部品点数が増えることはない。

また、隔絶部材２０には、導体１０を隔絶部材２０に保持するための保持片２３が設けられていて、隔絶部材２０と複数の導体１０を保持片２３によって一体化させることができるので、パイプ３０への挿通作業が容易となっている。

また、導体１０と隔絶部材２０を挿通した状態でパイプ３０を曲げ加工する場合、導体１０同士が長さ方向に相対変位しようとするが、このとき、導体１０に接している隔絶部材２０には、一方の導体１０に対応する面側と他方の導体１０側に面する側との間で剪断力が生じるため、この剪断力によって隔絶部材２０が破損することが懸念される。しかし、本実施形態では、隣り合う導体１０の間を仕切る隔絶手段が２層の隔絶片２１に分かれていて、隣り合う導体１０同士が相対変位する際には、この２層の隔絶片２１も導体１０と一緒に相対変位するようになっているので、隔絶部材２０に生じる剪断力が低減され、隔絶部材２０の破損が防止される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では１つのパイプ内に３本の導体を挿通したが、本発明によれば、１つのパイプに挿通される導体の本数は１本、２本、４本以上のいずれとしてもよい。
（２）上記実施形態ではパイプに導体を挿通した後にパイプと導体を一緒に曲げ加工するようにしたが、本発明によれば、パイプを曲げ加工した後に導体を挿通してもよい。
（３）上記実施形態ではパイプ内で導体が俵積み状に配置されるようにしたが、本発明によれば、導体は一列に並ぶように配置されていてもよく、縦横に整列して配置されていてもよい。
（４）上記実施形態ではパイプを円形断面としたが、本発明によれば、パイプの断面形状は非円形（長円形、楕円形、台形や平行四辺形を含む概ね多角形など）としてもよい。
（５）上記実施形態では保持片によって導体を隔絶部材に保持させたが、本発明によれば、保持片を設けない構成としたもよい。
（６）上記実施形態では隔絶部材を３つ（導体と同じ数）の隔絶片によって構成したが、本発明によれば、隔絶片の数は２つ（導体よりも少ない数）としてもよい。
（７）上記実施形態では隔絶部材を複数の隔絶片によって構成したが、本発明によれば、隔絶部材は単一部品であってもよい。
（８）上記実施形態では絶縁層を塗装膜としたが、本発明によれば、絶縁層を、パイプとは別体部品として製造した筒体とし、この筒体をパイプの内面に組み付けてもよい。
（９）上記実施形態では放熱層を塗装膜としたが、本発明によれば、放熱層を、パイプとは別体部品として製造した筒体とし、この筒体をパイプの外面に組み付けてもよい。
（１０）上記実施形態ではパイプの外周に放熱層を設けたが、本発明によれば、放熱層を設けない構成としてもよい。
（１１）上記実施形態では保持片と連結具を一体形成したが、本発明によれば、保持片と連結具を別体部品としてもよい。

実施形態１の横断面図 縦断面図 従来例の横断面図

符号の説明

Ｗａ…シールド導電体
１０…導体
２０…隔絶部材
２１…隔絶片
２３…保持片
３０…パイプ
３１…絶縁層
３２…放熱層

Claims (7)

1. 外面を露出させた形態の複数本の導体と、
   隣り合う前記導体の間に介在された絶縁性の隔絶部材と、
   前記複数本の導体と前記隔絶部材が挿通された金属製のパイプと、
   前記パイプの内周に設けられた絶縁層とを備えてなることを特徴とするシールド導電体。
2. 前記隔絶部材には、前記導体を前記隔絶部材に保持するための保持片が設けられていることを特徴とする請求項１記載のシールド導電体。
3. 前記隔絶部材が、前記隣り合う導体の間で２層に重なる形態とされた隔絶片を有し、
   前記２層の隔絶片が相対変位可能とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシールド導電体。
4. 前記絶縁層の内面が、黒色又は黒の近似色とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシールド導電体。
5. 前記絶縁層が、前記パイプの内周に塗布した塗装膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシールド導電体。
6. 前記パイプの外周に、外面が黒色又は黒の近似色とされた放熱層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシールド導電体。
7. 前記放熱層が、前記パイプの外周に塗布した塗装膜であることを特徴とする請求項６記載のシールド導電体。

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