JP2014128889A - ラミネート塗装金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】キャパシタ式の車載充電器に用いられる高価なシリコーン樹脂製のシートを代替可能な安価な絶縁用材料を提供して、車載充電器のコストダウンを図る。
【解決手段】
ラミネート塗装金属板のキャパシタを載置する一方の面はラミネート加工が施されているとともに、ラミネート塗装金属板の他方の面には放熱性塗膜が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラミネート塗装金属板に関する。

自動車に搭載した車載充電器により運動エネルギーを電気エネルギーとして回収・再利用することにより、自動車の燃費効率を高める技術が知られる。ここで、電気二重層キャパシタに代表されるキャパシタを蓄電デバイスとして用いた車載充電器は、例えばリチウムイオン電池を蓄電デバイスとして使用するものと比較して、ごく短時間の充電によりごく短時間で起動するので、いわゆるクイックチャージ−クイックスタートが可能になる。

例えば、電気モータを動力源とする電気自動車やエンジン及び電気モータを動力源として併用するハイブリッド車の場合には、キャパシタ式車載充電器は、発進時等の高負荷時のバッテリーを補助するために使用される。

また、エンジンを動力源とする従来の自動車の場合には、キャパシタ式車載充電器は、減速時に発生する運動エネルギーを電気エネルギーとして回収して車両の各種電装部品の消費電力に充当して再利用することにより、車両の各種電装部品によって消費されるエンジンのエネルギーを低減して燃費向上を図るために、使用される。例えば、株式会社マツダが近年発売した新型ＡＴＥＮＺＡ（登録商標）に標準装備されるｉ−ＥＬＯＯＰと呼ばれる減速エネルギー回生システムは、大容量の電気二重層キャパシタを有する車載充電器により、約１０秒間のチャージによりエンジンの電装部品やヘッドライト，エアコン等の電装品を１分間以上作動可能である。

図２は、電気二重層キャパシタ式の車載充電器１の構成例を模式的に示す説明図である。

図２に示すように、蓄電デバイスとしての電気二重層キャパシタ２は、カバー３（通常、樹脂製）で覆われている。

電気二重層キャパシタ２は、外部から電気的に絶縁する必要があるため、絶縁性のシート４に載置されている。絶縁シート４として、例えば、厚さ１ｍｍのシリコーン樹脂製シートが用いられる。
一方で、電気二重層キャパシタ２から発生する熱を有効に外部に放散する必要がある。そこで、絶縁シート４はヒートシンク５に載置されている。ヒートシンク５は通常アルミニウム合金製である。さらにシリコーン樹脂は伝熱性が極めて小さいため、シリコーン樹脂製シート中には、一般に絶縁性を損なわない範囲で伝熱性フィラー（具体的には、例えば酸化亜鉛やアルミナ等の粉末）が添加されている。このような構造により、電気二重層と外部との絶縁を保ちつつ、電気二重層キャパシタで発生する熱がヒートシンクを通じて外部に放散され、充電器の温度上昇が抑制される。

電気二重層キャパシタ２を載置する絶縁シート４として用いられるシリコーン樹脂製のシートはかなり高価である。例えば厚さ１ｍｍで７０ｍｍ×１００ｍｍ程度の寸法を有する前述の絶縁シート４の単価は約２００〜３００円／個である。

シリコーン樹脂製の絶縁シート４は優れた絶縁性を有するので、絶縁シート４の厚さを薄くすることによりコスト低下を図ることが考えられる。しかし、シート４の厚さを薄くしてもこれに応じたコストメリットを得られるわけではない。例えば、絶縁シート４の厚さを１／１０にしても、絶縁シート４の価格は１／１０にはならない。また、絶縁シート４の厚さを薄くするとこれに伴って絶縁シート４の剛性が低下するため、車載充電器１の組立時の取り扱いが難しくなる。

本発明は、キャパシタ式の車載充電器に用いられる高価なシリコーン樹脂製のシートを代替可能な安価な絶縁材料を提供することにより、車載充電器のコストダウンを図ることを目的とする。

本発明は、一方の面にラミネート加工が施されているとともに、他方の面には放熱性塗膜が形成されていることを特徴とするラミネート塗装金属板である。

キャパシタ式の車載充電器において本発明のラミネート塗装金属板を絶縁シートとして使用するとともに他方の面へのヒートシンクの装着を省略することにより、車載充電器のコストダウンを図ることができる。

図１は、本発明に係るラミネート塗装金属板を用いる車載充電器の構成例を示す説明図である。 図２は、電気二重層キャパシタ式の車載充電器の構成例を模式的に示す説明図である。

以降の説明では、コストを勘案して本発明における金属板が鋼板である場合を例にとり、電気二重層キャパシタ式車載充電器について説明するが、鋼板以外の金属板（例えばアルミニウム合金板）も本発明に適用可能である。

図１は、本発明に係るラミネート塗装鋼板６を用いる車載充電器７の構成例を示す説明図である。

図１に示すように、電気二重層キャパシタ式の車載充電器７の構造は、絶縁シートが本発明に係るラミネート塗装鋼板であること、及び図２に示すヒートシンク５が省略されていること以外は、基本的には図２と同じである。このため、車載充電器１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。

電気二重層キャパシタ式の車載充電器６では、車載充電器用ラミネート塗装鋼板６の二つの面６ａ，６ｂのうち、キャパシタ２を載置する側の面６ａが、ラミネートフィルム８を貼付されてラミネート加工されているとともに、ラミネート加工された面６ａの反対面６ｂには、放熱性能を向上させた放熱性塗膜９が形成されている。車載充電器７は、放熱性塗膜９を有することにより、図２に示すヒートシンク５が省略された構造とされている。

図１に示すラミネート塗装鋼板６及び車載充電器７を説明する。また、ラミネート塗装鋼板６（絶縁部材）として一辺が５０〜１５０ｍｍ程度の矩形のものを用いる場合を例にとる。

（１）素材板
ラミネート加工される前の素材板は、典型的には鋼板である。鋼の材質は特に限定されず、一般の軟鋼で十分である。または、ラミネート鋼板はスチール缶の素材として広く使用されているものであるが、このような缶用の材質を有する鋼板を用いてもよい。もちろん、コストが許容される範囲であれば、鋼板に替えてアルミニウム合金板等を使用してもよいことは言うまでもない。図１のように、ラミネート塗装鋼板６は筐体３の外部に直接触れるため、耐食性の観点からめっき鋼板を用いることが望ましい。

鋼板はめっきされていてもよい。例えば、前述のスチール缶用途からわかるようにブリキを使用してもよいし、あるいは電気亜鉛めっき又は亜鉛合金めっき、その他の公知のめっきを施されていてもよい。

素材板の厚さは、例えば鋼板やアルミニウム板であれば０．５〜１．０ｍｍ程度の厚さであることが好ましい。この程度の厚さであればラミネート塗装鋼板６として適度な剛性を有するため、車載充電器７の組立時の取り扱いが容易である上、ラミネート塗装鋼板６によりキャパシタ２及びカバー３を支えることができる。

ラミネート加工の下地処理も特に限定されない。通常のラミネート鋼板に用いられるような、例えばクロムフリーの下地処理を鋼板表面に施せばよい。

（２）ラミネート加工
ラミネート塗装鋼板６は、二つの面６ａ，６ｂのうち、キャパシタ２を載置する側の面６ａが、ラミネートフィルム８を貼付されてラミネート加工されている。

ラミネートフィルム８の材質は、コストの許容範囲で絶縁性が保たれれば特に制限されない。安価でかつ絶縁性の優れるポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）を用いることが好ましい。

ラミネートフィルム８の厚さとしては、例えばポリエチレンやポリプロピレンの場合、絶縁性の点から３０μｍ以上とすることが好ましく、好ましくは５０μｍ以上である。た厚い方がキャパシタとの密着性の点でも有利と考えられる。厚過ぎると伝熱性が低下するので、５００μｍ以下であることが好ましい。ポリエチレンやポリエチレンの熱伝導率は０．３〜０．５Ｗ／Ｋ・ｍ程度であって、伝熱性フィラーを有するシリコーン樹脂の熱伝導率（２〜３Ｗ／Ｋ・ｍ）よりもかなり低いが、ポリエチレンやポリエチレンからなるラミネートフィルム８の厚さは、シリコーン樹脂製シート４の厚さよりかなり薄くて済むため、伝熱性のバランスは取れる。また、この程度の厚さでも、素材板によってラミネート塗装鋼板６の剛性が充分に確保されるため、車載充電器７の組み立て時におけるラミネート鋼板６の取り扱いも容易である。ラミネートフィルム８の厚さの好ましい範囲は７０〜３００μｍ、より好ましくは７０〜１５０μｍである。

本発明者らの実験によれば、冷延鋼板上に１００μｍ厚さのＰＰフィルムでラミネートしたラミネート鋼板では、ピンホール探知機（探知電圧＝１〜６ｋＶ，検出電流＝０．７ｍＡ）で６ｋＶ以上の絶縁耐圧が確認された。

絶縁性を損なわない範囲で、伝熱性フィラーを含有させたラミネートフィルムを用いてもよい。伝熱性フィラーを含有させることで、さらに熱吸収性も高めることが期待できる。

なお、所望の絶縁性が発揮される限りは、原理的にはラミネートフィルムによる被覆でなくとも、例えば塗装により塗膜を形成することとしてもよい。しかし、通常の塗装鋼板の製造ラインでは１００μｍもの膜厚を欠陥なく形成することは技術的に困難である。また、ラミネート鋼板で通常使用されるフィルムの材質であるポリエチレンフィルムやポリプロピレンは汎用性が高く、かつ絶縁性も高いので、このような観点からもラミネート加工によることが有利である。

（３）キャパシタ２を載置する側の面６ａの反対面６ｂ
反対面６ｂ（以下、裏面ということもある。）、すなわち車載充電器７の外側に向く面６ｂ側には、熱放射性の良好な塗膜（以下、放熱性塗膜という）９が形成されている。このような放熱性塗膜９としては、例えば、特開２００４−２４３３１０号公報や特開２００４−７４４１２号公報等に記載されるような、カーボンブラック及び／又はチタニアを含有するものがあげられ、これらの公報によれば、７０〜８０％の熱放射率が得られる。これらの公報に記載された放熱性塗膜を簡単に説明する。

（ｉ）特開２００４−２４３３１０号公報
例えば金属製の基材の表面に１層以上形成される塗膜であって、少なくとも波長が６μｍでの熱放射率が６０％以上の顔料と波長が１２μｍでの熱放射率が６０％以上の顔料を含有する放熱性塗膜である。この放熱性塗膜は、それらの顔料を単独に含有する場合に比べて熱放射性が良好である。この放熱性塗膜を有する表面処理材の熱放射率は６０％以上である。外層塗膜が少なくとも顔料としてカーボンブラックとチタニアを含有し、かつカーボンブラック／チタニア（質量比）が０．０１〜０．３であれば、熱放射性に優れ、経済的にも有利である。

（ｉｉ）特開２００４−７４４１２号公報
塗装体の基板の表裏面に被覆される放熱性を有する放熱塗膜であり、放熱塗膜のうち少なくとも片面は、例えば平均粒径は５〜１００ｎｍのカーボンブラックである黒色添加剤を含有するとともに（Ｘ−３）×（Ｙ−０．５）≧１５を満足し、好ましくは４≦Ｘ＜１５を満足し、さらに好ましくはＹ＞１μｍを満足する。Ｘは放熱塗膜に含まれる黒色添加剤の含有量（質量％）を意味し、Ｙは塗膜厚さ（μｍ）を意味する。カーボンブラック等の黒色添加剤を塗膜厚との関係で適切に含有するため、放熱特性に極めて優れている。

（４）コスト比較
このような良好な放熱性を有するラミネート塗装鋼板６を使用することにより、従来のシリコーンシートと比較して材料コストの削減になるうえ、図２に示すヒートシンク５を省略する図１のような構造とすれば、部品点数の削減になりさらにコスト削減が図られる。

（５）ラミネート塗装鋼板６の製造工程
ラミネート塗装鋼板６は、基本的に、既存の通常のラミネート鋼板製造ラインで製造することができるが、裏面に放熱性塗膜９を形成するために、別の連続塗装鋼板製造ラインによる裏面塗装工程とラミネート鋼板製造工程とを組み合わせて製造することができる。または、例えば亜鉛めっき鋼板を素材として適用する場合には、さらに別のめっき鋼板製造ラインによるめっき工程（とラインの構成によっては裏面塗装工程と）組み合わせて製造することができる。

１，７ 車載充電器
２ 電気二重層キャパシタ
３ 筐体
５ ヒートシンク
６ 金属板
６ａ 電気二重層キャパシタを載置する面
８ ラミネートフィルム
９ 放熱性塗膜

Claims (1)

1. 一方の面にラミネート加工が施されているとともに、他方の面には放熱性塗膜が形成されていることを特徴とするラミネート塗装金属板。