JP2013182859A - 電気部品 - Google Patents

Abstract

【課題】導体の構造や材料を変更することなく導体の放熱性を高めて導体の許容電流を大きくすることを可能にした電気部品を提供する。
【解決手段】電気部品である電線１０の導体１２の表面を導体材料の放射率よりも高い放射率の高放射率材料で覆い、導体１２の表面の熱放射性を高めて導体１２の放熱性を向上させる。この際、波長８〜１４μｍにおける導体１２の表面の放射率を０．９４以上とすることが好ましい。高放射率材料としては、黒色塗料や導体材料に形成した酸化皮膜などが挙げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気部品に関し、さらに詳しくは、自動車等の車両に配策される電線などとして好適な電気部品に関するものである。

自動車用電線や、バスバーなどの電気接続部品、送電線などの電気部品の導体の許容電流は、導体の電気抵抗などによって定まる導体の発熱量と導体の放熱性（伝導、対流、放射）などによって定まる導体の放熱量との差によって決定される。電気部品の導体が絶縁性の被覆材によって覆われている場合には、この被覆材の耐熱温度にも影響される。

導体の許容電流を大きくする直接的な方法としては、例えば特許文献１のように導体断面積を大きく（太く）する方法や、導体材料を低抵抗材料に変更する方法、導体表面積を大きくする方法、被覆材を高熱伝導率材料に変更する方法などがある。導体の許容電流を大きくできると、導体断面積が同じ場合に通電できる電流量を大きくできる、許容電流を落とさないで導体サイズを小さくできるといった利点がある。

特開２００４−１２９３４２号公報

しかしながら、導体断面積を大きくしたり導体表面積を大きくするなどの方法は、導体の構造を大きく変えるものである。そのため、特殊形状の導体を増やすこととなり、汎用性がなく、コスト増につながる。よって、導体の構造を大きく変える設計を行うことが困難な場合がある。また、導体材料や被覆材料を変更する方法は、他の電気特性とのバランスに影響する。他の電気特性とのバランスから、これらの材料を大きく変更するのも困難な場合がある。

本発明の解決しようとする課題は、導体の構造や材料を変更することなく導体の放熱性を高めて導体の許容電流を大きくすることを可能にした電気部品を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る電気部品は、電気部品の導体表面を導体材料の放射率よりも高い放射率の高放射率材料で覆い、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させたことを要旨とするものである。

この場合、波長８〜１４μｍにおける導体表面の放射率を０．９４以上とすることが好ましい。そして、高放射率材料が波長８〜１４μｍにおける放射率が０．９４以上の材料からなることが好ましい。高放射率材料としては、黒色塗料を挙げることができる。黒色塗料の被覆厚は、０．１〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。また、高放射率材料としては、導体材料に形成した酸化皮膜を挙げることができる。導体材料の酸化皮膜の被覆厚は、０．１〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。電気部品としては、電線を挙げることができる。

本発明に係る電気部品によれば、導体表面を導体材料の放射率よりも高い放射率の高放射率材料で覆い、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させたので、導体の構造や材料を変更することなく導体の許容電流を大きくすることができる。

この場合、導体表面の放射率を特定値以上とすると、導体の放熱性を向上させる効果に特に優れる。そして、高放射率材料を黒色塗料あるいは導体材料の酸化皮膜とすると、導体表面に形成しやすく、本発明の構成を容易に得ることができる。

本発明の一実施形態に係る電気部品としての電線の模式図である。 本発明の一実施形態に係る電気部品としての電線の模式図である。 絶縁電線の導体表面の上昇温度の測定方法を説明する模式図である。

次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明に係る電気部品は、自動車用電線や、バスバーなどの電気接続部品や、送電線などの電気部品として好適である。

自動車用電線は、線状の金属導体の外周が絶縁性被覆で層状に覆われたものからなる。金属導体は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの電線導体として通常用いられる導電性金属材料によって線状に成形された金属線で構成される。金属導体は、１本の金属線で構成される単線であっても良いし、２本以上の金属線が撚り合わされて構成される撚線であっても良い。１本の金属線は径方向の断面形状が円形であり、単線よりなる金属導体は径方向の断面形状が円形であり、撚線よりなる金属導体は２本以上の金属線が撚り合わされて径方向の断面形状が略円形状にされる。撚線よりなる金属導体は、さらに円形圧縮成形されても良い。

絶縁性被覆は、絶縁性有機高分子組成物により形成される。絶縁性有機高分子組成物は、絶縁性有機高分子に必要に応じて各種の添加剤を配合したものからなる。絶縁性有機高分子としては、絶縁性樹脂や絶縁性ゴムなどが挙げられる。絶縁性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）などが挙げられる。また、絶縁性ゴムとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、イソプレンゴムなどが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。絶縁性有機高分子に必要に応じて配合される添加剤は、電線被覆材料に配合される添加剤であり、難燃剤、架橋剤、充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、銅害防止剤、顔料などが挙げられる。

バスバーは、板状の金属導体によって構成される。金属導体の表面は樹脂などの絶縁体によって覆われていない構成とされることが多い。金属導体は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などのバスバーとして通常用いられる導電性金属材料によって板状に成形された金属板で構成される。

送電線は、線状の金属導体によって構成される。金属導体の表面は樹脂などの絶縁体によって覆われていない構成とされることが多い。金属導体は、アルミニウム、アルミニウム合金などの送電線用の電線導体として通常用いられる導電性金属材料によって線状に成形された金属線で構成される。

本発明に係る電気部品は、導体表面を導体材料の放射率よりも高い放射率の高放射率材料で覆ったものからなる。これにより、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させている。本発明に係る電気部品は、導体表面を高放射率材料で覆うことによって、波長８〜１４μｍにおける導体表面の放射率を０．９４以上とすることが好ましい。このとき、例えば波長８〜１４μｍにおける放射率が０．９４以上の高放射率材料で導体表面を覆うことによって、波長８〜１４μｍにおける導体表面の放射率を０．９４以上とすることが可能である。

高放射率材料としては、黒色塗料を挙げることができる。黒色塗料は、例えば黒色の樹脂材料を塗料にしたものからなる。黒色塗料を用いて導体表面に塗工することによって、導体表面を覆う皮膜とすることができる。なお、自動車用電線のような金属導体の外周が絶縁性被覆で覆われるものについては、金属導体の表面を黒色塗料で直接覆って、黒色塗料の外周に絶縁性被覆を形成する。

黒色塗料の被覆厚は、０．１〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。厚さが０．１μｍ以上であれば、熱放射性を高める効果が発揮されやすい。また、黒色塗料の被覆厚が１００μｍ以下であれば、導体からの伝熱などによる蓄熱が黒色塗料に生じにくくなる。このため、熱放射性を高める効果に優れる。

また、高放射率材料としては、導体材料に形成した酸化皮膜を挙げることができる。導体材料の酸化皮膜の被覆厚は、０．１〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。酸化皮膜の厚さが０．１μｍ以上であれば、熱放射性を高める効果が発揮されやすい。また、酸化皮膜の被覆厚が１００μｍ以下であれば、導体からの伝熱などによる蓄熱が酸化皮膜に生じにくくなる。このため、熱放射性を高める効果に優れる。

図１には、本発明に係る電気部品の一実施形態としての送電線などに用いられる電線に本発明を適用した例を示す。図２には、本発明に係る電気部品の一実施形態としての自動車用電線などに用いられる電線に本発明を適用した例を示す。

図１に示すように、一実施形態に係る電線１０は、金属導体１２を備え、金属導体１２の外周が絶縁体によって覆われていないものからなる。金属導体１２の表面には、黒色塗料が塗工されて黒色塗料によって覆われている。これにより、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させている。

図２に示すように、一実施形態に係る電線２０は、金属導体１２を備え、金属導体１２の外周が絶縁体１４によって覆われているものからなる。金属導体１２の表面には、黒色塗料が直接塗工されて黒色塗料によって覆われている。これにより、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させている。

以上の構成の本発明に係る電気部品によれば、導体表面を導体材料の放射率よりも高い放射率の高放射率材料で覆い、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させたので、導体の構造や材料を変更することなく導体の許容電流を大きくすることができる。この際、導体表面の放射率を特定値以上とすると、導体の放熱性を向上させる効果に特に優れる。そして、高放射率材料を黒色塗料あるいは導体材料の酸化皮膜とすると、導体表面に形成しやすく、本発明の構成を容易に得ることができる。

本発明に係る電気部品のうち、自動車用電線あるいは送電線については、導体断面積の大きい大電流用電線（例えば断面積が２〜１００ｍｍ^２のものなど）で導体の発熱が大きいので、このような大電流用電線に本発明を適用すると、その効果が最も発揮される。

以下、本発明を実施例によって説明する。

（実施例１、３）
絶縁被覆によって覆われていない、所定の断面積よりなる軟銅撚線の表面に黒色樹脂塗料（タスコジャパン株式会社製「ＴＨＩ−１Ｂ」」）を塗工し、これを乾燥させることにより、黒色樹脂塗料よりなる厚さ１０μｍの皮膜を形成した。これにより、実施例１に係る裸電線を作製した。

（実施例２、４）
実施例１、３の裸電線の黒色樹脂よりなる皮膜の外周に厚さ１ｍｍで絶縁体（ＰＶＣ、三菱化学株式会社製「ビニカＣＣ７０ＤＮ」）を押出被覆した。これにより、実施例２、４に係る絶縁電線を作製した。

（比較例１〜４）
黒色樹脂塗料よりなる皮膜を形成しなかった以外、実施例１〜４と同様の構成とした。

作製した各裸電線あるいは各絶縁電線に所定の電流を通電したときの発熱による導体表面の上昇温度を熱電対により測定した。具体的には、図３に示すように、１２００ｍｍの長さの裸電線あるいは絶縁電線の一端から１１０ｍｍ、３５０ｍｍ、６００ｍｍ、８５０ｍｍ、１０９０ｍｍの位置に導体と接するように熱電対を取り付けて、各熱電対取付位置において、各電流値で１時間通電後の「導体温度」と「雰囲気温度」を測定し、「導体温度と雰囲気温度の差」を求めた。５カ所の熱電対取付位置での「導体温度と雰囲気温度の差」を平均したものをΔＴとした。なお、絶縁電線においては、絶縁体の所定位置に切り込みを入れ、その切り込みから熱電対の先端を挿入することにより、熱電対の先端と導体とを接触させた。これらの結果を表１〜４に示す。

表１〜４に示すように、導体表面に黒色樹脂塗料よりなる皮膜を形成した実施例の電線あるいは絶縁電線は、これを形成していない比較例の電線あるいは絶縁電線と比べて温度上昇が小さくなっていることが分かる。特に、絶縁被覆によって覆われていない電線の場合には、その効果がより顕著に現れている。したがって、実施例によれば、導体の許容電流を大きくできることが確認された。すなわち、導体断面積が同じ場合には通電できる電流量を大きくできる。また、許容電流を落とさないで導体サイズを小さくできる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１０ 電線
１２ 金属導体

Claims (8)

1. 電気部品の導体表面を導体材料の放射率よりも高い放射率の高放射率材料で覆い、導体表面の熱放射性を高めて導体の放熱性を向上させたことを特徴とする電気部品。
2. 波長８〜１４μｍにおける導体表面の放射率を０．９４以上としたことを特徴とする請求項１に記載の電気部品。
3. 前記高放射率材料が波長８〜１４μｍにおける放射率が０．９４以上の材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気部品。
4. 前記高放射率材料が黒色塗料よりなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気部品。
5. 前記黒色塗料よりなる高放射率材料の被覆厚が０．１〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の電気部品。
6. 前記高放射率材料が前記導体材料の酸化皮膜よりなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気部品。
7. 前記導体材料の酸化皮膜よりなる高放射率材料の被覆厚が０．１〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の電気部品。
8. 前記電気部品が電線であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電気部品。

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