JP5555480B2 - 可撓性接続部材及びその接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば給電側と受電側の電気機器等を導電接続する際に、接続位置を変位可能に接続する場合などに用いる可撓性接続部材及びその接続構造に関する。

従来、可撓性接続部材として、銅箔等の導電性金属薄板で構成される可撓導体の両端部に、導電性の金属端子を電磁波ビーム溶接等により導電接続したものがある。この導電性金属薄板は、通常は複数積層されることにより、可撓導体を構成する（特許文献１参照）。

特開昭６３−２５００８２号公報

ところで、特許文献１の可撓性接続部材に於けるような導電性金属薄板は、通電する電流の増大に伴って発熱量が増加し、発熱量の増加が通電量を増加の支障となるため、熱放散に必要な断面積の確保が求められる。しかしながら、導電性金属薄板に高周波電流を流す場合、導電性金属薄板の表面に近いところを密集して流れる高周波電流の表皮効果により、断面積の増加では熱放散を図ることができない。そのため、導電性金属薄板に所要量の高周波電流を流すことができる可撓性接続部材が求められている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、導電性薄板の可撓導体を有する可撓性接続部材について、導電性薄板の可撓導体に所要量の高周波電流を流すことができる可撓性接続部材及びその接続構造を提供することを目的とする。

本発明の可撓性接続部材は、導電性薄板から構成される可撓導体と、前記可撓導体の両端部に導電接続される端子と、前記可撓導体の可撓可能部分の表面に接触して設けられ、内部に流水される流水部とを備える可撓性接続部材であって、前記流水部を、前記可撓導体の厚さ方向の第１の表面に接触して設けられる第１の流水パイプと、前記可撓導体の厚さ方向の第２の表面に接触し、前記可撓導体の接続方向で前記第１の流水パイプと異なる位置に設けられる第２の流水パイプと、前記第１の流水パイプと前記第２の流水パイプとを連結する絶縁性の可撓性チューブとから構成することを特徴とする。
前記構成では、流水部の流水で可撓導体を水冷し、可撓導体の温度上昇を抑制することが可能である。従って、表皮効果を生ずる高周波電流を可撓導体に流した場合にも、温度上昇を抑制して所要量の高周波電流を流すことができると共に、大きな電流を流すことができる。また、可撓導体の温度上昇を抑制することにより、可撓導体が焼き入れ状態となって可撓性を失うことを回避でき、可撓導体の可撓可能部分の可撓性、弾性を確実に確保することができる。
また、前記構成では、第１の流水パイプを第１の表面に接触して設け、第２の流水パイプを第２の表面に接触し、第１の流水パイプと異なる位置に設けることにより、水冷による温度上昇抑制領域が局所的に片寄ることを防止し、より均一に可撓導体の温度上昇抑制を図ることができる。また、可撓導体の表裏に位置する第１の流水パイプと第２の流水パイプとを可撓性チューブで連結することにより、可撓導体の可撓性、或いは可撓導体、第１の流水パイプ、第２の流水パイプ、可撓性チューブの可撓性を確実に発揮させることができる。また、可撓性チューブを絶縁性とすることにより、可撓導体を流れる電流が漏電することを防止できる。

また、本発明の可撓性接続部材は、前記可撓導体を、１枚、２枚若しくは３枚の前記導電性薄板から構成することを特徴とする。尚、本発明における導電性薄板は、１枚の導電性薄板、又は２枚以上の複数の導電性薄板とすることも可能である。
前記構成では、１〜３枚の導電性薄板の可撓導体に電流を流す構成で流水部を設けることにより、流水部の流水による温度上昇抑制効果をより確実に図ることができる。

また、本発明の可撓性接続部材は、前記第１の表面に、前記可撓導体の幅方向に流水する前記第１の流水パイプを、前記可撓導体の長さ方向に複数間隔を開けて設け、前記第２の表面に、前記可撓導体の幅方向に流水する前記第２の流水パイプを、前記可撓導体の長さ方向に複数間隔を開けて設け、前記第１の流水パイプと前記第２の流水パイプを前記可撓導体の長さ方向に交互に配置することを特徴とする。
前記構成では、第１の流水パイプと第２の流水パイプを間隔を開けて複数交互に設けることにより、可撓導体の水冷、温度上昇抑制の効果を高めることができると共に、第１、第２の流水パイプをそれぞれ複数設ける場合においても、可撓導体の可撓可能部分の可撓性、弾性を確実に確保することができる。

また、本発明の可撓性接続部材は、前記可撓導体と、前記流水パイプを銅、銅合金、アルミニウム若しくはアルミニウム合金で形成することを特徴とする。
前記構成では、良好な導通性を得ることができると共に、流水パイプと可撓導体を銅、アルミニウム等の接合性の高い同じ素材で形成することにより、可撓導体側から流水パイプにスムーズに熱を移動させ、より効果的に水冷することができる。

また、本発明の可撓性接続部材の接続構造は、本発明の可撓性接続部材で給電側と受電側を接続し、前記流水部に、０．０５ｍ^３／ｈ以上の流速で０℃〜６０℃の水を流すことを特徴とする。
前記構成では、０．０５ｍ^３／ｈ以上の流速で０℃〜６０℃の水を流水部に流すことにより、可撓導体をより確実に水冷して温度上昇を抑制し、所要量の高周波電流を可撓導体により確実に流すことができる。

本発明の可撓性接続部材或いはその接続構造は、流水部の流水で可撓導体を水冷し、可撓導体の温度上昇を抑制することが可能である。従って、表皮効果を生ずる高周波電流を可撓導体に流した場合にも、温度上昇を抑制して所要量の高周波電流を流すことができると共に、大きな電流を流すことができる。

本発明の実施形態の可撓性接続部材を示す平面図。 本発明の実施形態の可撓性接続部材を示す正面図。 第１の流水パイプの周辺領域を示す拡大正面図。

〔実施形態の可撓性接続部材及びその接続構造〕
本発明による実施形態の可撓性接続部材について説明する。図１は本発明の実施形態の可撓性接続部材を示す平面図、図２は本発明の実施形態の可撓性接続部材を示す正面図、図３は第１の流水パイプの周辺領域を示す拡大正面図である。

本実施形態の可撓性接続部材１０は、図１及び図２に示すように、略長方形板状の可撓性を有する導電性薄板２１を２枚積層して構成される所定厚さの可撓導体２０と、可撓導体２０の両端部に導電接続される略矩形板状の端子３０とを備える。導電性薄板２１、端子３０は、導電性金属である銅若しくは銅合金、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金で形成されている。また、導電性薄板２１の厚さは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度、その幅は２５ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすると好適である。

可撓導体２０の接続方向（図示長手方向）の両端部に於ける、可撓導体２０の厚さ方向の両側には保護板２２が設けられ、可撓導体２０の接続方向の両端部は、それぞれ一対の保護板２２・２２で挟持されている。そして、この両端部と保護板２２は、母材である導電性薄板２１の熱影響による強度低下を防止すべく、電子ビーム溶接或いは摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）等により、端子３０の内側側面にそれぞれ固着されている。この固着部分の間或いは一方端の保護板２２と他方端の保護板２２との間が可撓導体２０の可撓可能部分になっている。また、端子３０には、端子３０を各種の電子機器等に取り付けるための取付孔３１が形成されている。

更に、可撓性接続部材１０には、可撓導体２０の厚さ方向の第１の表面２３（本例では上側の導電性薄板２１の厚さ方向外側面）に接触して略円筒状の第１の流水パイプ４０が設けられ、可撓導体２０の厚さ方向の第２の表面２４（本例では下側の導電性薄板２１の厚さ方向外側面）に接触して略円筒状の第２の流水パイプ５０が設けられており、第１の流水パイプ４０、第２の流水パイプ５０は、熱伝導性のよい材料例えば銅若しくは銅合金、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金で形成されている。

第１の流水パイプ４０は、可撓導体２０の接続方向に直交する可撓導体の幅方向を長手方向にして、可撓導体２０の長さ方向に所定間隔を開けて複数配置され、本例では３本の第１の流水パイプ４０が設けられている。第２の流水パイプ５０は、可撓導体２０の接続方向に直交する可撓導体の幅方向を長手方向にして、可撓導体２０の長さ方向に所定間隔を開けて複数配置され、可撓導体２０の接続方向で第１の流水パイプ４０と異なる位置に設けられている。本例では２本の第２の流水パイプ５０が設けられており、第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０とは可撓導体２０の接続方向である可撓導体２０の長さ方向に交互に配置されている。第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０との間隔は、２５ｍｍ〜４５ｍｍ程度とすると好ましく、より好適には３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とするとよい。

第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０は、それぞれ可撓導体２０の接触する面に、可撓導体２０の幅方向に延びるロウ接のロウ７０により固着されている。第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０のロウ接部分、換言すれば導電性薄板２１との接触部分は、図２及び図３に示すように、流水パイプ４０、５０の両端部分よりも可撓導体２０の厚さ方向に扁平された略楕円形或いは略小判形になっており、可撓導体２０と流水パイプ４０、５０との接触面積を増加し、且つより多くの水が可撓導体２０の近くを流れるようにして放熱性を高められるようになっている。尚、第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０の可撓導体２０の接触面に対する固着は、ロウ接以外にも、例えばＥＢＷ、ＦＳＷ等の溶接とすることも可能である。

第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０は、ゴムホースなど絶縁性の可撓性チューブ６０で連結されており、第１の流水パイプ４０の他端開口と第２の流水パイプ５０の他端開口、第２の流水パイプ５０の他端開口と第１の流水パイプ４０の他端開口のように順次可撓性チューブ６０で連結される。これらの第１の流水パイプ４０、第２の流水パイプ５０、可撓性チューブ６０は内部に流水される流水部に相当する。

上記可撓性接続部材１０で給電側と受電側の電子機器等を接続する際には、可撓導体２０の接続方向の一方側の最外側に位置する第１の流水パイプ４０の一端開口と、可撓導体２０の接続方向の他方側の最外側に位置する第１の流水パイプ４０の他端開口に図示省略する水管を接続する。そして、例えばこの一端開口から給水し、第１の流水パイプ４０、可撓性チューブ６０、第２の流水パイプ５０で構成される蛇行状の流水経路を通って水を流し、可撓導体２０の幅方向に第１の表面２３、第２の表面２４と交互に水が流れるようにし、前記他端開口から排水する。この流水する水は、循環させる構成、或いは使い捨てる構成の何れとすることも可能である。

この流水部である蛇行状の流水経路を通して流す水は、２５℃前後など水温０℃〜６０℃程度の水、その流速は０．０５ｍ^３／ｈ〜０．６ｍ^３／ｈ以上など０．０５ｍ^３／ｈ以上の流速とすると、 可撓導体２０をより確実に水冷して温度上昇を抑制することができて好ましい。付言すると、可撓導体２０を強制的に空冷した場合には、２００Ａ程度の高周波電流しか流せないのに対し、本実施形態の水冷では、１５００Ａ程度の高周波電流を流すことが可能である。尚、可撓導体２０を水冷する際には、可撓導体２０の温度を、焼き入れによる硬化を防いで可撓性を確保できる温度以下にすることが最低限必要であり、例えば可撓導体２０が銅或いは銅合金である場合には、３００℃以下とする必要がある。

〔実施例〕
本実施形態の可撓性接続部材１０の可撓導体２０に１０ＫＨｚ、１５００Ａの高周波電流を流し、その流水部に流速０．０５ｍ^３／ｈ、０．２４ｍ^３／ｈ、０．４８ｍ^３／ｈ、０．６ｍ^３／ｈで２５℃の水を流したところ、可撓導体２０の内側の温度が外側の温度の２倍程度上昇したものの、その内側の温度でも１００℃以下に抑制され、高周波電流を良好に流すことができた。また、可撓性接続部材１０に厚さ方向の可動量±３５ｍｍで５０００回の耐久性試験を行ったところ、問題はなかった。

上記実施形態の可撓性接続部材１０或いはその接続構造は、流水部の流水で可撓導体２０を水冷し、可撓導体２０の温度上昇を抑制することが可能であり、表皮効果を生ずる高周波電流を可撓導体２０に流した場合にも、温度上昇を抑制して所要量の高周波電流を流すことができると共に、大きな電流を流すことができる。また、可撓導体２０の温度上昇を抑制することにより、可能導体２０が焼き入れ状態となって可撓性を失うことを回避でき、可撓導体２０の可撓可能部分の可撓性、弾性を確実に確保することができる。

また、第１の流水パイプ４０を第１の表面２３に接触して設け、第２の流水パイプ５０を第２の表面２４に接触し、第１の流水パイプ４０と異なる位置に設けることにより、水冷による温度上昇抑制領域が局所的に片寄ることを防止し、より均一に可撓導体２０の温度上昇抑制を図ることができる。特に、本実施形態では、第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０を間隔を開けて複数交互に設けることにより、可撓導体２０の水冷、温度上昇抑制の効果を一層高めることができる。また、第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０を間隔を開けて複数交互に設けることにより、第１の流水パイプ４０、第２の流水パイプ５０をそれぞれ複数設ける場合においても、可撓導体２０の可撓可能部分の可撓性、弾性を確実に確保することができる。

また、可撓導体２０の表裏に位置する第１の流水パイプ４０と第２の流水パイプ５０とを可撓性チューブ６０で連結することにより、可撓導体２０の可撓性、或いは可撓導体２０、第１の流水パイプ４０、第２の流水パイプ５０、可撓性チューブ６０の可撓性を確実に発揮させることができる。また、可撓性チューブ６０を絶縁性とすることにより、可撓導体２０を流れる電流が漏電することを防止できる。また、第１の流水パイプ４０、第２の流水パイプ５０と可撓導体２０を銅、アルミニウム等の接合性の高い同じ素材で形成することにより、可撓導体２０側から第１の流水パイプ４０、第２の流水パイプ５０にスムーズに熱を移動させ、より効果的に水冷することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを包含し、下記変形例も含むものである。

例えば上記実施形態の可撓導体２０は、２枚の導電性薄板２１を積層する構成としたが、１枚の導電性薄板２１を可撓導体２０とする構成、或いは３枚以上の複数の導電性薄板２１を積層する構成とすることも可能である。但し、複数の導電性薄板２１を積層する構成とする場合、３枚までとすると、流水部の流水による温度上昇抑制効果をより確実に図ることができて好適である。

また、流水部は、可撓導体２０の表面に接触して設けられ、内部に流水されるものであれば適宜であり、例えば板状の貫通孔を有する流水部材を可撓導体の表面に面接触して配置し、その内部に流水する構成等とすることも可能である。尚、本明細書に於ける高周波電流の周波数範囲は、７ｋＨｚ〜２２ＫＨｚ程度のものを包含する。

本発明は、例えば給電側と受電側の電気機器を導電接続し、高周波電流を流す可撓性接続部材に利用することができる。

１０…可撓性接続部材 ２０…可撓導体 ２１…導電性薄板 ２２…保護板 ２３…第１の表面 ２４…第２の表面 ３０…端子 ３１…取付孔 ４０…第１の流水パイプ ５０…第２の流水パイプ ６０…可撓性チューブ ７０…ロウ

Claims (5)

1. 導電性薄板から構成される可撓導体と、
   前記可撓導体の両端部に導電接続される端子と、
   前記可撓導体の可撓可能部分の表面に接触して設けられ、内部に流水される流水部とを備える可撓性接続部材であって、
   前記流水部を、
   前記可撓導体の厚さ方向の第１の表面に接触して設けられる第１の流水パイプと、
   前記可撓導体の厚さ方向の第２の表面に接触し、前記可撓導体の接続方向で前記第１の流水パイプと異なる位置に設けられる第２の流水パイプと、
   前記第１の流水パイプと前記第２の流水パイプとを連結する絶縁性の可撓性チューブとから構成することを特徴とする可撓性接続部材。
2. 前記第１の表面に、前記可撓導体の幅方向に流水する前記第１の流水パイプを、前記可撓導体の長さ方向に複数間隔を開けて設け、
   前記第２の表面に、前記可撓導体の幅方向に流水する前記第２の流水パイプを、前記可撓導体の長さ方向に複数間隔を開けて設け、
   前記第１の流水パイプと前記第２の流水パイプを前記可撓導体の長さ方向に交互に配置することを特徴とする請求項１記載の可撓性接続部材。
3. 前記可撓導体を、１枚、２枚若しくは３枚の前記導電性薄板から構成することを特徴とする請求項１記載の可撓性接続部材。
4. 前記可撓導体と、前記流水パイプを銅、銅合金、アルミニウム若しくはアルミニウム合金で形成することを特徴とする請求項１記載の可撓性接続部材。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の可撓性接続部材で給電側と受電側を接続し、
   前記流水部に、０．０５ｍ^３／ｈ以上の流速で０℃〜６０℃の水を流すことを特徴とする可撓性接続部材の接続構造。

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