JP2007149550A - シールド導電体及びシールド導電体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率の向上を図る。
【解決手段】空気よりも熱伝導率の高い保持筒３０を、シールドパイプ１０の内周に沿わせ、導体２０の少なくとも一部を保持筒３０の肉厚内に収容させて保持した。導体２０で発生した熱は、保持筒３０に伝達され、保持筒３０の外周面からシールドパイプ１０の内周面に伝達され、シールドパイプ１０の外周面から大気中に放出される。導体２０からシールドパイプ１０への伝熱手段として、空気よりも熱伝導率の高い保持筒３０を用いたので、導体で発生した熱をシールドパイプ内の空気を介してシールドパイプに伝達するものに比べると、放熱効率がよい。
【選択図】図７

Description

本発明は、シールド導電体及びシールド導電体の製造方法に関するものである。

電気自動車などの車両に搭載される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、放熱効率の向上を図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、金属製のシールドパイプと、空気よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記シールドパイプの内周に沿うように設けられた保持筒と、前記シールドパイプ内に挿通され、少なくとも一部が前記保持筒の肉厚内に収容される形態で前記保持筒に保持された導体とを備えてい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、前記保持筒が、内層筒と前記内層筒の外周に積層された外層筒とからなり、前記導体が、その少なくとも一部を前記外層筒内に収容させた状態で、前記内層筒の外周に沿って配索さ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、前記保持筒の中空内が冷媒の流通路とされているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、金属製のシールドパイプと、空気よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記シールドパイプの内周に沿うように設けられた保持筒と、前記シールドパイプ内に挿通され、少なくとも一部が前記保持筒の肉厚内に収容される形態で前記保持筒に保持された導体とを備えているシールド導電体を製造する方法であって、前記内層筒の外周に前記導体を沿わせて配索し、前記内層筒の外周に、前記導体の少なくとも一部を包囲する形態で外層筒を形成することで、前記内層筒と前記外層筒とからなる二層形態の前記保持筒を得るところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、棒状の芯部材の外周に密着させる形態で前記内層筒を形成し、前記外層筒を形成した後、前記芯部材を前記内層筒から抜き取るところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
導体で発生した熱は、保持筒に伝達され、保持筒の外周面からシールドパイプの内周面に伝達され、シールドパイプの外周面から大気中に放出される。導体からシールドパイプへの伝熱手段として、空気よりも熱伝導率の高い保持筒を用いたので、導体で発生した熱をシールドパイプ内の空気を介してシールドパイプに伝達するものに比べると、放熱効率がよい。
導体を保持する手段が、中空の保持筒であるので、外径が同じであるという条件のものでは、中実の形態のものに比べて軽量化を図ることができる。また、重量が同じという条件で比較した場合、導体を保持する手段が中実であるものに比べると、本発明では保持筒及びシールドパイプの外径が大きくなるのであるが、その分、シールドパイプの外周面、即ち大気中への放熱面積が拡大するので、放熱効率に優れている。

＜請求項２の発明＞
保持筒を内層筒と外層筒の二層構造とし、導体を、内層筒の外周に沿って配索するとともに、外層筒内に収容した形態としているので、保持筒の製造工程では、内層筒の外周に導体を沿わせることによって内層筒を導体の配索ガイドとして利用することができる。これにより、導体を所定の経路に沿って保持することができる。

＜請求項３の発明＞
導体で発生した熱の一部は、冷媒に伝達され、シールドパイプの外部で放出される。導体で発生した熱の一部を冷媒で奪うようにしたので、放熱効率が向上する。

＜請求項４の発明＞
保持筒を内層筒と外層筒の二層構造とし、内層筒の外周に導体を沿わせることで内層筒を導体の配索ガイドとして利用したので、導体を所定の経路に沿って保持することができる。

＜請求項５の発明＞
芯部材を用いずに内層筒の外周に外層筒を形成する場合は、内層筒が変形してその外周面に歪みが生じることが懸念され、このような変形を来した状態では、内層筒と外層筒との界面における密着性が低下する虞がある。その点、本発明では、内層筒を芯部材の外周に密着させているので、内層筒が変形を来す虞がなく、内層筒と外層筒を確実に密着させることができる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態のシールド導電体Ｗは、例えば、電気自動車の動力回路を構成する機器（例えば、バッテリ、インバータ、走行用モータ等）の間に配索されるものであって、シールドパイプ１０と３本の導体２０と保持筒３０とを備えて構成されている。
シールドパイプ１０は、３本の導体２０を一括してシールドする機能の他に導体２０を保護する機能を兼ね備えたものであって、金属材料（例えば、アルミニウム合金、ステンレス、銅、銅合金等）からなり、横断面形状は円形をなしている。

導体２０は、可撓性を有する芯線の外周を絶縁被覆で包囲した周知のノンシールドタイプの電線からなり、その横断面形状は円形をなしている。尚、図面上は、芯線と絶縁被覆の区別は省略している。３本の導体２０は、シールドパイプ１０内に挿通（包囲）され、各導体２０の両端部はシールドパイプ１０の外部に露出（突出）されている。

保持筒３０は、円形断面の内層筒３１と、内層筒３１の外周に同心状に積層した円筒形断面の外層筒３２とからなる二層構造をなしている。内層筒３１は、空気よりも熱伝導率の高い合成樹脂材料（例えば、ポリエチレン）からなり、後述するように押し出し成型によって形成されている。外層筒３２も、内層筒３１と同様、空気よりも熱伝導率の高い合成樹脂材料（例えば、ポリエチレン）からなり、押し出し成型によって内層筒３１の外周面に密着するように形成されている。外層筒３２の肉厚寸法は導体２０の外径よりも大きい寸法とされており、外層筒３２の内部には、３本の導体２０が外層筒３２の外周面に露出（突出）しない形態で収容されている。外層筒３２内に収容された３本の導体２０は、内層筒３１の外周に沿って一体ピッチの螺旋状をなすように巻き付けられた状態で配索されている。つまり３本の導体２０は、保持筒３０により、保持筒３０の肉厚の範囲内に納まるような形態で所定の配索経路に保持されている。また、保持筒３０の中空内（内層筒３１の内部）は、図示しない冷却水（本発明の構成要件である冷媒）を流通させるための貫通形態の流通路３３となっている。

かかる保持筒３０は、シールドパイプ１０内に収容されている。保持筒３０（外層筒３２）の外径は、シールドパイプ１０の内径とほぼ同じかそれよりも僅かに小さい寸法とされており、したがって、保持筒３０の外周面は、その全領域がシールドパイプ１０の内周面に対してほぼ密着した状態となっている。また、保持筒３０の全長はシールドパイプ１０よりも短く、保持筒３０を収容した状態では、シールドパイプ１０内の両端部にはスペースが確保されている。そして、この両端の２つのスペースには、夫々、円筒形をなす封止部材４０が収容されている。

封止部材４０の外周は、接着剤の塗布等の図示しないシール手段によりシールドパイプ１０の内周に液密状に密着されており、封止部材４０の端面から同心状に突出した嵌合突部４１が、接着剤の塗布等の図示しないシール手段により保持筒３０の中空（流通路３３）の両端部に液密状に嵌合されている。封止部材４０の中心孔は、保持筒３０の流通路３３に連通する貫通形態の流通口４２となっている。また、各封止部材４０には、流通口４２から外周側へ偏心した位置を貫通した形態の３つの導出孔４３が形成されている。３つの導出孔４３は、周方向において等角度ピッチで配置され、各導出孔４３には、夫々、導体２０が液密状に貫通されている。尚、導出孔４３の内周と導体２０の外周との隙間は、接着剤の塗布等の図示しないシール手段によって液密状にシールされている。

次に、シールド導電体Ｗの製造工程について説明する。まず、図１に示すように、円形断面の細長い芯部材５０を用意する。芯部材５０の材質としては、金属、ゴム、合成樹脂などを用いることができる。芯部材５０の外周には、同心円形の内層筒３１が押し出し成型により形成される。成型された内層筒３１の内周面は芯部材５０の外周面に密着しているので、内層筒３１が変形する虞はない。

次に、図２に示すように、内層筒３１の外周に３本の導体２０を互いに捻れの向きが同じとなるように螺旋状に巻き付ける。このとき、各導体２０の螺旋ピッチは一定である。また、内層筒３１の長さ方向における導体２０間のピッチも一定であり、したがって、図３に示すように、周方向において３本の導体２０は等角度でのピッチで配置される。尚、巻き付けた３本の導体２０は、接着剤などによって内層筒３１に固着することが望ましい。

この後は、図４及び図５に示すように、内層筒３１の外周に外層筒３２を押し出し成型によって形成する。形成された外層筒３２の内周と内層筒３１の外周とが隙間なく密着する。この外層筒３２の形成により、３本の導体２０のうち内層筒３１に巻き付けられて配索されている領域が、外層筒３２の内部に埋設された状態となり、この埋設によって３本の導体２０が螺旋状に配索された状態に保持される。尚、外層筒３２の両端面からは３本の導体２０が導出される。このように内層筒３１と外層筒３２とが一体化された後、内層筒３１から芯部材５０を抜き取れば、保持筒３０が完成する。

保持筒３０と保持筒３０に保持された３本の導体２０は、図６に示すように、シールドパイプ１０内に収容される。収容した状態において、シールドパイプ１０の両端部にスペースが確保され、このスペースには、夫々、封止部材４０が組み付けられる（図７を参照）。組付けの際には、封止部材４０は、その導出孔４３に導体２０を貫通させた状態で、シールドパイプ１０側へスライドさせていけばよい。そして、封止部材４０を組み付けた後は、封止部材４０の外周とシールドパイプ１０の内周との隙間、及び導出孔４３の内周と導体２０の外周との隙間をシール手段によって液密状にシールする。以上により、本実施形態のシールド導電体Ｗの製造が完了する。

かかるシールド導電体Ｗには、導体２０の冷却手段として冷却水が流される。即ち、２つの封止部材４０の流通口４２には、例えば、エンジンルーム内のインバータやエンジンを冷却するためのラジエター（図示せず）に対して２本の冷却パイプ（図示せず）を介して接続されており、冷却水は、ラジエター、冷却パイプ、一方の封止部材４０の流通口４２、保持筒３０の流通路３３、他方の封止部材４０の流通口４２、冷却パイプを順に通る経路で循環する。冷却水は、シールドパイプ１０内において内層筒３１の内周面に接触しながら流通し、シールドパイプ１０の外部へ導出される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
シールドパイプ１０内において、通電により導体２０の芯線に生じた熱は、芯線から絶縁被覆に伝達され、絶縁被覆の外周面（表面）から外層筒３２に伝達され、外層筒３２の外周面からシールドパイプ１０の内周面に伝達され、シールドパイプ１０の外周面から大気中に放出される。ここで、シールドパイプ１０が車体の外部に配索されている場合には、走行中にシールドパイプ１０の表面に風が当たることによる空冷作用により、シールドパイプ１０の外周面における放熱効率が向上する。
また、導体２０に生じた熱の一部は、内層筒３１の外周面に伝達され、内層筒３１の内周面から冷却水に伝達されは、シールドパイプ１０外に配索されている冷却パイプを通り、ラジエターに運ばれ、ラジエターの表面から大気中に放出される。

上述のように、本実施形態のシールド導電体Ｗは、金属製のシールドパイプ１０と、空気よりも熱伝導率の高い材料からなり、シールドパイプ１０の内周に沿うように設けられた保持筒３０と、シールドパイプ１０内に挿通され、保持筒３０の肉厚内に収容される形態で保持筒３０に保持された導体２０とを備えたものであって、導体２０で発生した熱は、保持筒３０に伝達され、保持筒３０の外周面からシールドパイプ１０の内周面に伝達され、シールドパイプ１０の外周面から大気中に放出されるようになっている。このように、導体２０からシールドパイプ１０への伝熱手段として、空気よりも熱伝導率の高い保持筒３０を用いたので、導体で発生した熱をシールドパイプ内の空気を介してシールドパイプに伝達するものに比べると、放熱効率に優れている。

また、導体２０を保持する手段が、中空の保持筒３０であるので、外径が同じであるという条件のものでは、中実の形態の保持手段に比べて軽量化を図ることができる。

さらに、重量が同じという条件で比較した場合、導体２０を保持する手段が中実であるものに比べると、中空タイプの保持筒３０を用いた本実施形態では保持筒３０及びシールドパイプ１０の外径が大きくなるのであるが、その分、シールドパイプ１０の外周面、即ち大気中への放熱面積が拡大するので、放熱効率に優れている。

また、保持筒３０の中空内を冷媒を流通させるための流通路３３とし、導体２０で発生した熱の一部を、冷媒に伝達して、シールドパイプ１０の外部で放出するようになっている。このように、導体２０で発生した熱の一部を冷媒で奪うようにしたので、放熱効率に優れている。

また、保持筒３０が、内層筒３１と内層筒３１の外周に積層された外層筒３２とからなり、導体２０が、その少なくとも一部を外層筒３２内に収容させた状態で、内層筒３１の外周に沿って配索された形態となっている。このように、保持筒３０を内層筒３１と外層筒３２の二層構造とし、導体２０を、内層筒３１の外周に沿って配索するとともに、外層筒３２内に収容した形態としているので、保持筒３０の製造工程では、内層筒３１の外周に導体２０を沿わせることによって内層筒３１を導体２０の配索ガイドとして利用することができる。これにより、導体２０を所定の経路に沿って保持することができる。

また、保持筒３０の製造工程において、芯部材５０を用いずに内層筒３１の外周に外層筒３２を形成する場合は、内層筒３１が変形してその外周面に歪みが生じることが懸念され、このような変形を来した状態では、内層筒３１と外層筒３２との界面における密着性が低下する虞がある。その点、本実施形態では、棒状の芯部材５０の外周に密着させる形態で内層筒３１を形成し、外層筒３２を形成した後、芯部材５０を内層筒３１から抜き取るようにしているので、内層筒３１を芯部材５０の外周に密着させることができる。これにより、内層筒３１が変形を来すことを回避できるので、内層筒３１と外層筒３２を確実に密着させることができる。

＜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る。
（１）上記実施形態ではシールドパイプの横断面形状を円形としたが、本発明によれば、シールドパイプの横断面形状は非円形（例えば、楕円形、長円形、略方形、略多角形、略台形）であってもよい。
（２）上記実施形態では１つのシールドパイプ内に３本の導体を挿通したが、本発明によれば、１つのシールド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。
（３）上記実施形態では導体として放熱機能を有しないノンシールドタイプの電線を用いたが、本発明によれば、導体として放熱機能を備えるヒートパイプを用いてもよい。
（４）上記実施形態ではシールドパイプ内において導体の全体が保持筒の肉厚内に収容されるようにしたが、本発明によれば、導体の一部が保持筒の外周又は内周に露出する形態、若しくは導体の一部が保持筒の外周側又は内周側へ突出する形態としてもよい。
（５）上記実施形態では保持筒内に対し導体を螺旋状に保持したが、本発明によれば、導体をほぼ直線状に保持してもよい。
（６）上記実施形態では保持筒をシールドパイプのほぼ全長に亘って設けたが、本発明によれば、保持筒がシールドパイプの長さ方向における一部分のみに対応するものであってもよい。
（７）上記実施形態では保持筒の横断面形状を円形としたが、本発明によれば、保持筒の横断面形状は非円形（例えば、楕円形、長円形、略方形、略多角形、略台形）であってもよい。
（８）上記実施形態では保持筒の中空内に冷媒を流通させたが、本発明によれば、保持筒内に冷媒を流通させない形態としてもよい。
（９）上記実施形態では保持筒内に流通させる冷媒を液体（冷却水）としたが、本発明によれば、冷媒は気体であってもよい。
（１０）上記実施形態では保持筒を合成樹脂製としたが、本発明によれば、保持筒は合成樹脂以外にも、金属などのような空気よりも熱伝導率の高い材料を用いることができる。
（１１）上記実施形態では保持筒を内層筒と外層筒による二層構造としたが、本発明によれば、保持筒を単一層の筒部材としてもよい。
（１２）上記実施形態では保持筒の製造工程で内層筒を芯部材の外周に密着させたが、本発明によれば、芯部材を用いずに保持筒を製造してもよい。

実施形態１のシールド導電体の製造工程において芯部材の外周に内層筒を形成した状態をあらわす縦断面図 製造工程において内層筒の外周に３本の導体を巻き付けて配索した状態をあらわす側面図 製造工程において内層筒の外周に３本の導体を巻き付けて配索した状態をあらわす横断面図 製造工程において外層筒を形成した状態をあらわす側面図 製造工程において外層筒を形成した状態をあらわす横断面図 製造工程において保持筒をシールドパイプ内に収容した状態をあらわす縦断面図 製造済みのシールド導電体の縦断面図 製造済みのシールド導電体の横断面図

符号の説明

Ｗ…シールド導電体
１０…シールドパイプ
２０…導体
３０…保持筒
３１…内層筒
３２…外層筒
３３…流通路
５０…芯部材

Claims (5)

1. 金属製のシールドパイプと、
   空気よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記シールドパイプの内周に沿うように設けられた保持筒と、
   前記シールドパイプ内に挿通され、少なくとも一部が前記保持筒の肉厚内に収容される形態で前記保持筒に保持された導体とを備えていることを特徴とするシールド導電体。
2. 前記保持筒が、内層筒と前記内層筒の外周に積層された外層筒とからなり、
   前記導体が、その少なくとも一部を前記外層筒内に収容させた状態で、前記内層筒の外周に沿って配索さ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. 前記保持筒の中空内が冷媒の流通路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. 金属製のシールドパイプと、
   空気よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記シールドパイプの内周に沿うように設けられた保持筒と、
   前記シールドパイプ内に挿通され、少なくとも一部が前記保持筒の肉厚内に収容される形態で前記保持筒に保持された導体とを備えているシールド導電体を製造する方法であって、
   前記内層筒の外周に前記導体を沿わせて配索し、
   前記内層筒の外周に、前記導体の少なくとも一部を包囲する形態で外層筒を形成することで、前記内層筒と前記外層筒とからなる二層形態の前記保持筒を得ることを特徴とするシールド導電体の製造方法。
5. 棒状の芯部材の外周に密着させる形態で前記内層筒を形成し、
   前記外層筒を形成した後、前記芯部材を前記内層筒から抜き取ることを特徴とする請求項４記載のシールド導電体の製造方法。

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