JP2021125450A - 熱伝導性材料およびワイヤーハーネス、電気中継部品 - Google Patents

熱伝導性材料およびワイヤーハーネス、電気中継部品 Download PDF

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悠作 前田
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Abstract

【課題】放熱性と軽量化を両立できる熱伝導性材料およびワイヤーハーネス、電気中継部品を提供する。
【解決手段】ベース樹脂および絶縁性フィラーを含み、前記絶縁性フィラーが、熱伝導性フィラーおよび気層を内包する粒子である中空フィラーを含み、前記絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、前記中空フィラーの含有量が、前記絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下である、熱伝導性材料とする。ワイヤーハーネス４は、絶縁被覆９および導体８によって構成される絶縁電線５と、絶縁電線５が挿通される外装材６と、絶縁電線５と外装材６との間に配置される放熱材７と、を備え、放熱材７が、前記熱伝導性材料で構成される。電気中継部品は、高圧電線が接続されるバスバーと、前記バスバーが固定されるハウジングと、を有し、前記ハウジングが、前記熱伝導性材料で構成される。
【選択図】図３

Description

本開示は、熱伝導性材料およびワイヤーハーネス、電気中継部品に関する。
電気自動車において、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）とバッテリーとの間は、高圧電線によって接続されている。高圧電線には大電流が流れるため、高圧電線は導体径が太くなっている。しかし、高圧電線の導体径が太いと、重量増、曲げ性の低下、配策スペースなどの問題が生じる。このため、高圧電線の導体径を細くしたい要望がある。一方で、高圧電線の導体径が細くなると、大電流が流れる高圧電線では、ジュール熱による温度上昇が大きくなるため、放熱性を確保する必要がある。
例えば特許文献１には、電線と該電線を挿通するようにこの外側に配設される保護用筒部材と、該保護用筒部材の内面に直接又は間接的に接触する金属製の伝熱部材とを備えるワイヤーハーネスが開示されている。特許文献１のワイヤーハーネスによれば、電線で発生した熱が伝熱部材により保護用筒部材に伝えられ、保護用筒部材から外部に熱が放出されるとされている。
特開２０１１−１６５３５４号公報
しかしながら、特許文献１のワイヤーハーネスでは、伝熱部材が金属で構成され、効率よく保護用筒部材に伝熱するために電線の延びる方向全体にわたり電線を包み込むように伝熱部材が配設されると、重量増は避けられない。このため、特許文献１のワイヤーハーネスは、放熱性と軽量化の面で十分ではなかった。
本開示の解決しようとする課題は、放熱性と軽量化を両立できる熱伝導性材料およびワイヤーハーネス、電気中継部品を提供することにある。
本開示に係る熱伝導性材料は、ベース樹脂および絶縁性フィラーを含み、前記絶縁性フィラーが、熱伝導性フィラーおよび気層を内包する粒子である中空フィラーを含み、前記絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、前記中空フィラーの含有量が、前記絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下であるものである。
そして、本開示に係るワイヤーハーネスは、絶縁被覆および導体によって構成される絶縁電線と、前記絶縁電線が挿通される外装材と、前記絶縁電線と前記外装材との間に配置される放熱材と、を備え、前記放熱材が、本開示に係る熱伝導性材料で構成されるものである。
そして、本開示に係る電気中継部品は、高圧電線が接続されるバスバーと、前記バスバーが固定されるハウジングと、を有し、前記ハウジングが、本開示に係る熱伝導性材料で構成されるものである。
本開示に係る熱伝導性材料によれば、放熱性と軽量化を両立できる。
図１は、本開示のワイヤーハーネスを配策した車両の模式図である。 図２は、本開示のワイヤーハーネスの延びる方向の断面図である。 図３は、本開示のワイヤーハーネスの径方向の断面図である。 図４は、本開示の電気中継部品の模式図である。 図５は、図４の電気中継部品のＡ−Ａ線断面図である。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示に係る熱伝導性材料は、ベース樹脂および絶縁性フィラーを含み、前記絶縁性フィラーが、熱伝導性フィラーおよび気層を内包する粒子である中空フィラーを含み、前記絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、前記中空フィラーの含有量が、前記絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下であるものである。本開示の熱伝導性材料は、前記中空フィラーを含むことによって、前記熱伝導性材料中に気層が形成されるので、前記熱伝導性材料の比重を小さくすることができる。また、前記熱伝導性材料中に前記中空フィラーを含むことによって、前記中空フィラーと前記中空フィラーの間のベース樹脂中に前記熱伝導性フィラーが集中するので、前記熱伝導性フィラーが互いにつながりやすくなり、熱伝導パスが形成されやすくなる。このため、放熱性と軽量化を両立できる。
（２）前記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナのうちのいずれか１種以上を含むとよい。熱伝導率の高い材料であり、熱伝導性の向上に貢献するからである。
（３）前記熱伝導性フィラーの形状は、鱗片状、針状、繊維状、扁平状のうちのいずれか１種以上であるとよい。前記中空フィラーと前記中空フィラーの間の前記ベース樹脂中に前記鱗片状、針状、繊維状、扁平状の熱伝導性フィラーが配向して互いにつながりやすくなり、熱伝導パスがより形成されやすくなるからである。
（４）前記熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０は、０．２μｍ以上１２０μｍ以下であるとよい。熱伝導パスがより形成されやすくなるからである。
（５）前記中空フィラーは、気層を内包するガラス粒子であるとよい。強度に優れ、前記熱伝導性材料中において気層を維持する効果に優れるからである。
（６）前記中空フィラーの形状は、球状であるとよい。強度に優れ、前記熱伝導性材料中において気層を維持する効果に優れるからである。
（７）前記中空フィラーのメジアン径ｄ５０は、１５μｍ以上９０μｍ以下であるとよい。前記中空フィラーと前記中空フィラーの間のベース樹脂中に、前記熱伝導性フィラーが適度に分散されるからである。
（８）本開示に係るワイヤーハーネスは、絶縁被覆および導体によって構成される絶縁電線と、前記絶縁電線が挿通される外装材と、前記絶縁電線と前記外装材との間に配置される放熱材と、を備え、前記放熱材が、本開示に係る熱伝導性材料で構成されるものである。本開示のワイヤーハーネスは、前記絶縁電線と前記外装材との間に配置される放熱材が、本開示に係る熱伝導性材料で構成されることから、放熱性と軽量化を両立できる。
（９）本開示に係るワイヤーハーネスは、パワーコントロールユニットとバッテリーとの間を接続する高圧電線として用いられるとよい。放熱性と軽量化を両立できることからである。
（１０）前記高圧電線は、電気自動車用であるとよい。放熱性と軽量化を両立できることからである。
（１１）本開示に係る電気中継部品は、高圧電線が接続されるバスバーと、前記バスバーが固定されるハウジングと、を有し、前記ハウジングが、本開示に係る熱伝導性材料で構成されるものである。本開示の電気中継部品は、バスバーが固定されるハウジングが、本開示に係る熱伝導性材料で構成されることから、放熱性と軽量化を両立できる。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の熱伝導性材料および本開示のワイヤーハーネス、本開示の電気中継部品の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではない。
本開示に係る熱伝導性材料は、ベース樹脂および絶縁性フィラーを含み、前記絶縁性フィラーが、熱伝導性フィラーおよび気層を内包する粒子である中空フィラーを含み、前記絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、前記中空フィラーの含有量が、前記絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下である。
ベース樹脂は、特に限定されるものではない。ベース樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよい。これらのうちでは、耐熱性により優れるなどの観点から、熱硬化性樹脂がより好ましい。ベース樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらは、ベース樹脂として１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらのうちでは、耐熱性に優れる、成形性に優れる、寸法安定性に優れるなどの観点から、シリコーン樹脂がより好ましい。
熱伝導性フィラーとしては、無機フィラーが挙げられる。無機フィラーは、非導電性（絶縁性）である。絶縁性とは、電気絶縁性であり、電気抵抗率が極めて高いこと（１０６Ω・ｍ以上）をいう。無機フィラーは、特に限定されるものではないが、熱伝導性を向上させるなどの観点から、熱伝導率１．００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。より好ましくは熱伝導率２０．００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、更に好ましくは３０．００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導性に優れる絶縁性の無機フィラーとしては、酸化アルミニウム（アルミナ）、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、タルク、ベーマイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などが挙げられる。これらは、絶縁性の熱伝導性フィラーとして１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
熱伝導性フィラーの形状は、特に限定されるものではない。熱伝導性フィラーの形状としては、鱗片状、粒状、針状、繊維状、扁平状などが挙げられる。粒状とは、不定形状、球状および楕円球状からなる群より選択される１種または２種以上を含む。粒状としては、球状のみを含むものが好ましい。繊維状および針状は、特に区別されるものではないが、短軸の長さが比較的短く、より細いものを繊維状、短軸の長さが比較的長く、より太いものを針状とすればよい。
熱伝導性フィラーは、鱗片状、針状、繊維状、扁平状のうちのいずれか１種以上であるとよい。中空フィラーと中空フィラーの間のベース樹脂中に鱗片状フィラー、針状フィラー、繊維状フィラー、扁平状フィラーが配向して互いにつながりやすくなり、熱伝導パスがより形成されやすくなるからである。鱗片状フィラーは、窒化ホウ素であるとよい。高い電気絶縁性と熱伝導性を併せ持つものであり、高い電気絶縁性を確保しつつ、熱伝導性の向上に貢献するからである。また、熱伝導性フィラーは、粒状フィラーであるとよい。熱伝導性フィラーは、粒状フィラーのうちでも、球状フィラーであるとよい。球状フィラーは、アルミナであるとよい。熱伝導率の高い材料であり、熱伝導性の向上に貢献するからである。
熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０は、特に限定されるものではないが、０．２μｍ以上１２０μｍ以下であるとよい。熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０が０．２μｍ以上であると、熱伝導性フィラーによる熱伝導パスがより形成されやすい。また、この観点から、熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０は、より好ましくは０．５μｍ以上、１．０μｍ以上、５．０μｍ以上、８．０μｍ以上、１１．０μｍ以上である。そして、熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０が１２０μｍ以下であると、熱伝導性フィラーの強度が確保されやすい。また、単位体積当たりで熱伝導性フィラーによる熱伝導パスがより形成されやすい。また、この観点から、熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０は、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下である。熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０は、マイクロスコープ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、粒度分布計などにより測定することができる。熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０は、熱伝導性フィラーが非球形の場合には、測定対象の熱伝導性フィラーの最長部分の長さの算術平均値で表せばよい。
中空フィラーは、気層を内包する粒子である。気層を内包するとは、中空フィラー内の閉鎖された部分に気層を有することをいう。多孔質体は、閉鎖されていない部分に気層を有することから、多孔質体は本開示における中空フィラーには含まれない。閉鎖された外殻の内側に気層を有する構造体であり、中空フィラーとしては、コアシェル構造体やマイクロスフェア構造体などが挙げられる。
中空フィラーの外殻を構成する材料としては、ガラス、樹脂などが挙げられる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。中空フィラーの外殻を構成する材料としては、強度に優れ、前記熱伝導性材料中において気層を維持する効果に優れるなどの観点から、ガラスがよい。すなわち、中空フィラーは、気層を内包するガラス粒子であるとよい。中空フィラーの気層は、空気、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、炭化水素ガスなどで構成されていればよい。例えば、中空フィラーの外殻を構成する材料が熱可塑性樹脂であり、中空フィラーの気層が炭化水素ガスであると、加熱されることにより外殻が膨張し、所望の発泡倍率に調整することができる。
中空フィラーの形状は、特に限定されるものではない。中空フィラーの形状としては、球状、楕円球状などが挙げられる。中空フィラーの形状は、球状であるとよい。強度に優れ、熱伝導性材料中において気層を維持する効果に優れるからである。
中空フィラーのメジアン径ｄ５０は、１５μｍ以上９０μｍ以下であるとよい。中空フィラーと中空フィラーの間のベース樹脂中に、熱伝導性フィラーが適度に分散されるからである。また、中空フィラーのメジアン径ｄ５０は、より好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上８０μｍ以下である。
熱伝導性材料において、絶縁性フィラーは、熱伝導性フィラーおよび中空フィラーのみで構成されていてもよいし、他のフィラーを含んでいてもよい。
熱伝導性材料において、絶縁性フィラーの含有量は、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、中空フィラーの含有量は、絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下である。このような配合バランスによって、低比重と高熱伝導率とをバランスよく実現できる。熱伝導性材料において、絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、９０．０体積％超であると、熱伝導性材料が脆く、自動車用放熱材として適さない。
熱伝導性材料において、絶縁性フィラーの含有量は、材料全量基準で、より好ましくは２５．０体積％以上８５．０体積％以下、さらに好ましくは３０．０体積％以上８０．０体積％以下である。また、熱伝導性材料において、中空フィラーの含有量は、絶縁性フィラー全量基準で、より好ましくは３０．０体積％以上６５．０体積％以下、さらに好ましくは３５．０体積％以上６０．０体積％以下である。また、熱伝導性材料において、熱伝導性フィラーの含有量は、絶縁性フィラー全量基準で、好ましくは３０．０体積％以上７５．０体積％以下、より好ましくは３５．０体積％以上７０．０体積％以下、さらに好ましくは４０．０体積％以上６５．０体積％以下である。
熱伝導性材料において、熱伝導性フィラーの含有量は、材料全量基準で、２０．０体積％以上６０．０体積％以下であることが好ましい。より好ましくは、材料全量基準で、２５．０体積％以上６０．０体積％以下、さらに好ましくは、材料全量基準で、３０．０体積％以上６０．０体積％以下である。熱伝導性フィラーの含有量が材料全量基準で２０．０質量％以上であると、熱伝導性材料の熱伝導率がより優れる。また、熱伝導性フィラーの含有量が材料全量基準で３０．０質量％以上であると、熱伝導性材料の熱伝導率が特に優れる。熱伝導性フィラーの含有量が材料全量基準で６０．０体積％以下であると、熱伝導性材料の強度を確保しやすい。
熱伝導性材料において、中空フィラーの含有量は、材料全量基準で、２０．０体積％以上６０．０体積％以下であることが好ましい。中空フィラーの含有量が材料全量基準で２０．０質量％以上であると、熱伝導性材料の比重を小さくしやすい。中空フィラーの含有量が材料全量基準で６０．０質量％以下であると、熱伝導性材料の強度を確保しやすい。
熱伝導性材料の比重は、１．５０未満であることが好ましい。より好ましくは１．４０以下、さらに好ましくは１．３０以下である。また、熱伝導性材料の熱伝導率は、０．５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。より好ましくは０．８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは１．００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導性材料の比重は、ＪＩＳ Ｋ５４００に準拠して測定することができる。熱伝導性材料の熱伝導率は、ＪＩＳ Ａ１４１２に準拠して熱流計法により測定することができる。
本開示の熱伝導性材料は、ベース樹脂および絶縁性フィラーに加え、ベース樹脂に添加される添加剤などを含んでもよいし、含んでいなくてもよい。
以上に示す本開示の熱伝導性材料によれば、ベース樹脂および絶縁性フィラーを含み、前記絶縁性フィラーが、熱伝導性フィラーおよび気層を内包する粒子である中空フィラーを含み、前記絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、前記中空フィラーの含有量が、前記絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下であることから、放熱性と軽量化を両立できる。
本開示の熱伝導性材料は、放熱性が求められる種々の部材に用いることができる。本開示の熱伝導性材料は、例えば、放熱性が求められる絶縁性の部材として用いることができる。放熱性が求められる絶縁性の部材としては、絶縁電線の絶縁被覆、ワイヤーハーネスを配策等する際に用いられる絶縁テープ、絶縁電線やワイヤーハーネスを配策等する際に用いられる保護管等の外装材、絶縁電線やワイヤーハーネスと外装材の間に配置される放熱材、部材間の接着や止水に用いられる接着剤、高圧電線などの電線が接続されるバスバーが固定されるハウジングなどを挙げることができる。前記ハウジングは、高圧電線などの電線が接続される端子台などの電気中継部品のハウジングとして好適である。
本開示の熱伝導性材料は、絶縁電線と外装材の間に配置される放熱材として特に好適に用いることができる。また、本開示の熱伝導性材料は、高圧電線などの電線が接続されるバスバーが固定されるハウジングに好適に用いることができる。
次に、本開示のワイヤーハーネスについて説明する。本開示のワイヤーハーネスは、絶縁被覆および導体によって構成される絶縁電線と、前記絶縁電線が挿通される外装材と、前記絶縁電線と前記外装材との間に配置される放熱材と、を備える。前記放熱材は、本開示の熱伝導性材料で構成される。
本開示のワイヤーハーネスは、特に限定されるものではないが、電気自動車やハイブリッド自動車に配策される、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）とバッテリーとの間を接続する高圧電線として好適である。
図１は、本開示のワイヤーハーネスを配策した車両の模式図である。図２、図３は、本開示の一実施形態に係るワイヤーハーネスを示したものであり、図２は、ワイヤーハーネスの延びる方向の断面図であり、図３は、ワイヤーハーネスの径方向の断面図である。
図１には、車両として電気自動車を示している。電気自動車１は、図示しないモータを動力として駆動する車両である。モータには、パワーコントロールユニット２を介してバッテリー３から電力が供給されるようになっている。パワーコントロールユニット２は、モータが配置される車両内部前側に搭載されている。バッテリー３は、車両内部後側に搭載されている。なお、パワーコントロールユニット２およびバッテリー３の配置は一例であって、これに限定されるものではない。パワーコントロールユニット２とバッテリー３との間は、ワイヤーハーネス４によって接続されている。
本開示の一実施形態に係るワイヤーハーネス４は、絶縁電線５と、絶縁電線５が挿通される外装材６と、放熱材７と、を備える。絶縁電線５は、導体８と、導体８の外周を被覆する絶縁被覆９と、を備える。導体８は、断面が円形状である。絶縁電線５の周囲には、金属製のシールド部材１０が配置されている。シールド部材１０は、金属細線をメッシュ状に編み込んだ編組や金属箔などで構成される。シールド部材１０により、絶縁電線５は、外部環境との電磁的干渉が抑えられる。
導体８は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性に優れる金属で構成される。導体８は、単線であってもよいし、複数本の金属素線の束で構成されていてもよい。導体断面積は、特に限定されるものではないが、軽量化などの観点から、９０ｍｍ２以下であることが好ましい。
絶縁被覆９の材料としては、例えば、ゴム、ポリオレフィン、ＰＶＣ、熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上混合して用いても良い。絶縁被覆９の材料中には、適宜、各種添加剤が添加されていても良い。添加剤としては、難燃剤、充填剤、着色剤等を挙げることができる。
外装材６は、円筒状の部材であり、絶縁電線５を長さ方向に沿って連続的あるいは非連続的に覆うことで絶縁電線５と外部環境の接触を抑えて保護するものである。このような部材としては、円筒状や角筒状などの筒状パイプ、コルゲートチューブなどが挙げられる。コルゲートチューブは、長さ方向に沿って凸凹状の波形を持たせたチューブ（蛇腹状チューブ）であり、材質に基づく剛性を有するとともに、形状に基づく柔軟性も備え、曲げやすく配策しやすい。
外装材６は、樹脂材料またはゴム材料によって形成される。外装材６は、剛性に優れ、絶縁電線５を外部環境との接触から保護する機能に優れるなどの観点から、樹脂材料によって形成されることが好ましい。樹脂材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂やその共重合体、ポリアミド、ポリエステル、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの内では、耐熱性に優れる、剛性に優れる、伸びが大きい、射出成型がしやすいなどの観点から、ポリプロピレンがより好ましい。ゴム材料としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴムなどが挙げられる。
放熱材７は、本開示の熱伝導性材料で構成されており、絶縁電線５と、絶縁電線５が挿通される外装材６と、の間に配置されている。放熱材７は、円筒状に成形されており、放熱材７の内周面は、絶縁電線５の外周面に全周にわたって接触しており、放熱材７の外周面は、外装材６の内周面に全周にわたって接触している。絶縁電線５の延びる方向には、所定の間隔をあけて放熱材７が複数設けられている。放熱材７が配置される部分において、絶縁電線５と外装材６の間に空気層が極力形成されないため、絶縁電線５において発生した熱は、放熱材７を介して外装材６に効率よく伝えられ、放熱効果に優れる。
放熱材７は、シート状やチューブ状に成形されていればよい。シート状とは、長さ方向に端部を有する形状であり、チューブ状とは、長さ方向に端部を有していない形状で筒状である。放熱材７は、例えばシート状のものを絶縁電線５の外周面に所定の厚みとなるように巻き付けることにより配置することができる。また、チューブ状のものの内側に絶縁電線５を挿通することにより配置することができる。
次に、本開示の電気中継部品について説明する。本開示の電気中継部品は、高圧電線が接続されるバスバーと、前記バスバーが固定されるハウジングと、を備える。前記ハウジングは、本開示の熱伝導性材料で構成される。
本開示の電気中継部品は、特に限定されるものではないが、電気自動車やハイブリッド自動車に配策される、モータとインバータとの間を接続する高圧電線が接続される電気中継部品として好適である。
図４は、本開示の電気中継部品の模式図である。図５は、図４の電気中継部品のＡ−Ａ線断面図である。
本開示の一実施形態に係る電気中継部品１１は、高圧電線が接続されるバスバー１２と、バスバー１２が固定されるハウジング１３と、を備える。電気中継部品１１は、接続される高圧電線の本数に応じて、複数のバスバー１２を備える。
バスバー１２は、平板状の金属片で構成されている。バスバー１２を構成する金属としては、特に限定されるものではなく、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金など、端子材料として用いられる金属を挙げることができる。バスバー１２は、長さ方向の中央部分がハウジング１３に埋設される埋設部１２ａとなっており、長さ方向の両端部分はそれぞれ高圧電線が接続される接続部１２ｂ，１２ｃとなっている。バスバー１２は、接続部１２ｂ，１２ｃにおいて、高圧電線の端部を締結するための締結孔１２１ｂ，１２１ｃがそれぞれ形成されている。バスバー１２の締結孔１２１ｂ，１２１ｃが形成されている位置には、締結ナット１４ｂ，１４ｃがそれぞれ配置されている。
ハウジング１３は、本開示の熱伝導性材料で構成される。ハウジング１３は、平板状の基部１３ａを備える。複数のバスバー１２は、ハウジング１３の基部１３ａの中央部分において幅方向に並ぶように、基部１３ａを貫通した状態で基部１３ａに固定されている。ハウジング１３は、基部１３ａの面からバスバー１２の接続部１２ｂが突出する方向に突出する突出部１３ｂと、基部１３ａの面からバスバー１２の接続部１２ｃが突出する方向に突出する突出部１３ｃとを有する。
電気中継部品１１は、ハウジング１３を構成する本開示の熱伝導性材料で複数のバスバー１２をインサート成形することにより、製造することができる。
以上、本開示の実施の形態について詳細に説明したが、本開示は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態では、放熱材７は、絶縁電線５の延びる方向には、所定の間隔をあけて複数設けられているとされているが、絶縁電線５の延びる方向に全長にわたって連続的に放熱材７が設けられていてもよい。また、上記実施形態では、断面円形状の導体８としているが、導体８の形状は、断面円形状に限られず、断面長円形状、断面四角形状など種々の形状であってもよい。また、上記実施形態では、円筒状の外装材６としているが、外装材６の形状は、円筒状に限られず、角筒状など種々の形状であってもよい。また、上記実施形態では、円筒状の放熱材７としているが、放熱材７の形状は、円筒状に限られず、角筒状など種々の形状であってもよい。また、上記実施形態では、絶縁電線５はシールド部材１０で覆われているものとなっているが、シールド部材１０で覆われていない一般電線であってもよい。また、上記実施形態では、外装材６に挿通される絶縁電線５は一つとしているが、外装材６に挿通される絶縁電線は、二つ以上であってもよい。
以下、実施例により本開示を説明するが、本開示は、実施例により限定されるものではない。
（試料の調製）
表に記載の配合組成（体積％）で各成分を配合することにより、各試料を調製した。
（熱伝導性材料の作製）
調製した試料を硬化することにより、熱伝導性材料を作製した。
熱伝導性材料の作製に用いた材料は、以下の通りである。
（ベース樹脂）
・シリコーン（ポリジメチルシロキサン）： 信越シリコーン製「ＫＥ‐１８８６」
（熱伝導性フィラー）
・窒化ホウ素（鱗片状）：昭和電工製「ＵＨＰ−２」粒径（メジアン径）１１μｍ
・アルミナ（球状）：エア・ブラウン製「ＢＡＫ−９０」粒径（メジアン径）９０μｍ
（中空フィラー）
・ガラス中空球：３Ｍ製「Ｋ１」粒径（メジアン径）６５μｍ
（比重）
ＪＩＳ Ｋ５４００に準拠し、室温で測定した。
（熱伝導率）
ＪＩＳ Ａ１４１２に準拠し、室温で測定した。サンプルは円盤状（Φ５０ｍｍ、厚み２ｍｍ±０.２ｍｍ）を使用した。
Figure 2021125450
Figure 2021125450
表１から、ベース樹脂に対し、中空フィラーを配合しないで熱伝導性フィラーを配合すると（比較例２）、ベース樹脂（比較例１）に対し、材料の熱伝導性は上がるが、材料の比重も上がる。一方、ベース樹脂に対し、熱伝導性フィラーとともに中空フィラーを所定の配合比で配合すると（実施例１）、材料の熱伝導性を上げつつ、材料の比重の上昇が抑えられる。同様に、ベース樹脂に対し、中空フィラーを配合しないで熱伝導性フィラーを配合すると（比較例３）、ベース樹脂（比較例１）に対し、材料の熱伝導性は上がるが、材料の比重も上がる。一方、ベース樹脂に対し、熱伝導性フィラーとともに中空フィラーを所定の配合比で配合すると（実施例２、実施例３）、材料の熱伝導性を上げつつ、材料の比重の上昇が抑えられる。同様に、ベース樹脂に対し、中空フィラーを配合しないで熱伝導性フィラーを配合すると（比較例４）、ベース樹脂（比較例１）に対し、材料の熱伝導性は上がるが、材料の比重も上がる。一方、ベース樹脂に対し、熱伝導性フィラーとともに中空フィラーを所定の配合比で配合すると（実施例４、実施例５）、材料の熱伝導性を上げつつ、材料の比重の上昇が抑えられる。同様に、表２から、ベース樹脂に対し、中空フィラーを配合しないで熱伝導性フィラーを配合すると（比較例５）、ベース樹脂（比較例１）に対し、材料の熱伝導性は上がるが、材料の比重も上がる。一方、ベース樹脂に対し、熱伝導性フィラーとともに中空フィラーを所定の配合比で配合すると（実施例６、実施例７）、材料の熱伝導性を上げつつ、材料の比重の上昇が抑えられる。したがって、本開示の熱伝導性材料によれば、放熱性と軽量化を両立できる。
実施例２と実施例６の比較から、熱伝導性フィラーの体積割合および中空フィラーの体積割合が同じ条件において、熱伝導性フィラーとしてアルミナを用いたときよりも窒化ホウ素を用いたときのほうが、比重が小さく、かつ、熱伝導率に優れることがわかる。実施例３と実施例７の比較においても、同様のことがいえる。
表１によれば、熱伝導性材料全量基準で、熱伝導性フィラーの体積割合が２０．０体積％以上であると、熱伝導率により優れる。また、熱伝導性フィラーの体積割合が３０．０体積％以上であると、熱伝導率が１．００Ｗ／ｍ・Ｋを超え、熱伝導率に特に優れる。そして、熱伝導性材料全量基準で、中空フィラーの体積割合が２０．０体積％以上であると、より低比重にできる。
以上、本開示の実施の形態について詳細に説明したが、本開示は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
１ 電気自動車
２ パワーコントロールユニット
３ バッテリー
４ ワイヤーハーネス
５ 絶縁電線
６ 外装材
７ 放熱材
８ 導体
９ 絶縁被覆
１０ シールド部材
１１ 電気中継部品
１２ バスバー
１２ａ 埋設部
１２ｂ，１２ｃ 接続部
１２１ｂ，１２１ｃ 締結孔
１３ ハウジング
１３ａ 基部
１３ｂ，１３ｃ 突出部
１４ｂ，１４ｃ 締結ナット

Claims (11)

  1. ベース樹脂および絶縁性フィラーを含み、
    前記絶縁性フィラーが、熱伝導性フィラーおよび気層を内包する粒子である中空フィラーを含み、
    前記絶縁性フィラーの含有量が、材料全量基準で、２０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
    前記中空フィラーの含有量が、前記絶縁性フィラー全量基準で、２５．０体積％以上７０．０体積％以下である、熱伝導性材料。
  2. 前記熱伝導性フィラーが、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナのうちのいずれか１種以上を含む、請求項１に記載の熱伝導性材料。
  3. 前記熱伝導性フィラーの形状が、鱗片状、粒状、針状、繊維状、扁平状のうちのいずれか１種以上である、請求項１または請求項２に記載の熱伝導性材料。
  4. 前記熱伝導性フィラーのメジアン径ｄ５０が、０．２μｍ以上１２０μｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱伝導性材料。
  5. 前記中空フィラーが、気層を内包するガラス粒子である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱伝導性材料。
  6. 前記中空フィラーの形状が、球状である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱伝導性材料。
  7. 前記中空フィラーのメジアン径ｄ５０が、１５μｍ以上９０μｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱伝導性材料。
  8. 絶縁被覆および導体によって構成される絶縁電線と、前記絶縁電線が挿通される外装材と、前記絶縁電線と前記外装材との間に配置される放熱材と、を備え、前記放熱材が、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱伝導性材料で構成される、ワイヤーハーネス。
  9. パワーコントロールユニットとバッテリーとの間を接続する高圧電線として用いられる、請求項８に記載のワイヤーハーネス。
  10. 前記高圧電線は、電気自動車用である、請求項９に記載のワイヤーハーネス。
  11. 高圧電線が接続されるバスバーと、前記バスバーが固定されるハウジングと、を有し、前記ハウジングが、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱伝導性材料で構成される、電気中継部品。
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