JP6593219B2 - 導電部材 - Google Patents

Description

本明細書に開示された技術は、導電部材に関する。

従来、電気が通電される導電部材として、特開平８−８３６３２号公報に記載のものが知られている。この文献には、バスバー、電線等の導電部材が記載されている。

特開平８−８３６３２号公報

近時、電気自動車や、ハイブリッド車のバッテリーに接続された導電部材に対して、比較的に大きな電流を流すことが求められている。すると、通電により発生する熱によって導電部材の温度が上昇する。その結果、導電部材に接続された他の部品のうち、比較的に熱に弱い部品が熱によって不具合を起こすことが懸念される。

ジュールの法則によれば、ｔ秒間の通電による発熱量Ｑは、導体の抵抗Ｒと、電流Ｉの二乗と、の積に比例する（Ｑ＝ＲＩ^２ｔ）。このように発熱量は電流の二乗に対応して増大するので、比較的に大きな電流が流される場合には、特に問題となる。

発熱量を減らすためには、導電部材の抵抗を減少させることが考えられる。導電部材の抵抗を減少させるためには、導電部材の断面積を大きくすることが考えられる。しかし、この手法によれば、導電部材が大型化するので現実的ではない。このため、通電時に導電部材を効率良く冷却することが望まれる。

本明細書に記載された技術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、導電部材の冷却効率を向上させる技術を提供することを目的とする。

本明細書に開示された技術は、導電部材であって、シート部材からなる液密な封入体と、前記封入体内に封入された液冷媒と、前記封入体内に配された被冷却部、及び前記シート部材と液密にシールされた状態で前記封入体の外部に導出された導出部を有する導体と、を備える。

導体に通電されると、熱が発生する。この熱は、導体の周囲に配された吸収シートに吸収されている液冷媒に伝達される。これにより、導体が冷却される。この結果、導電部材の冷却効率を向上させることができる。

続いて、導体からの熱によって液冷媒の温度が上昇し、液冷媒が蒸発する。すると、液冷媒の気化熱によってバスバー導体が更に冷却される。この結果、導電部材の冷却効率をより向上させることができる。

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記導体の前記導出部と、前記シート部材の内面との間にはシール部材が介在されており、前記導出部と前記シール部材との間、及び前記シート部材の内面と前記シール部材との間は、液密にシールされている。

上記の構成によれば、導体のうち、封入体から導出された導出部と、封入体を構成するシート部材との間を確実にシールすることができる。

前記封入体内には、前記液冷媒を吸収する吸収シートが配されている。

上記の構成によれば、液冷媒は、吸収シートに吸収された状態で、吸収シートが配された領域に広がって存在するようになっている。これにより、封入体の内部において、液冷媒が片寄ってしまうことを抑制することができる。この結果、封入体の内部における冷却効率を、均一化することができる。

前記吸収シートは、前記封入体の内部において前記導体の外周を包囲している。

上記の構成によれば、導体の冷却効率を、より均一化することができる。

前記封入体は、一対の前記シート部材を重ねた状態で、一対の前記シート部材の重ねられた縁部同士が液密に接合されている。

上記の構成によれば、一対にシート部材を重ねて、重ねられた縁部同士を接合するという簡易な手法により、封入体を形成することができる。

前記封入体には、１つの前記シート部材が折り曲げられた折り曲げ領域が、前記導体が延びる長手方向に沿って延びており、前記封入体には、１つの前記シート部材のうち前記折り曲げ領域と反対側において重ねられた縁部同士が、液密に接合されている。

上記の構成によれば、１つのシート部材によって封入体を形成することができるので、部品点数を削減することができる。

本明細書に開示された技術によれば、導電部材の冷却効率を向上させることができる。

実施形態１に係る導電部材を示す平面図 図１におけるＩＩ-ＩＩ線断面図 図１におけるＩＩＩ-ＩＩＩ線断面図 実施形態１の変形例に係る導電部材を示す断面図 実施形態２に係る導電部材を示す平面図 図５におけるＶＩ-ＶＩ線断面図 実施形態２の変形例に係る導電部材を示す断面図

＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術の実施形態１を、図１から図３を参照しつつ説明する。本実施形態に係る導電部材１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両（図示せず）に搭載されて、バッテリー、インバータ、モータ等、比較的に大きな電流が流される機器に接続される。導電部材１０は、バスバー１１（導体の一例）と、バスバー１１の外周を包囲するように配された封入体１２と、を備える。

（バスバー１１）
バスバー１１は金属板材を所定の形状に加工してなる。バスバー１１を形成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。

本実施形態に係るバスバー１１は、断面形状が略長方形状をなした角棒状に形成されている。バスバー１１の形状に制限はない。例えば、バスバー１１は、平板状であってもよいし、また、バスバー１１の断面形状としては、三角形状、五角形状等の多角形状でもよいし、円形状、楕円形状、長円形状であってもよく、必要に応じて任意の形状とすることができる。

（封入体１２）
封入体１２は、一対のシート部材を、その厚み方向に重ね合わせて、重なり合う縁部を液密に接合してなる。封入体１２の縁部は、液密に接合された接合部１９とされる。

封入体１２を構成するシート部材１３は、絶縁性の合成樹脂製であってもよい。また、金属製シートの一面を絶縁性の合成樹脂フィルムで被覆したものであってもよい。この場合には、一対のシート部材１３は、合成樹脂フィルム同士が対向するようにして重ねられる。また、シート部材１３は、金属製シートの両面を、合成樹脂製のフィルムで被覆したものであってもよい。

合成樹脂フィルムを構成する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド等、必要に応じて任意の合成樹脂を適宜に選択できる。

金属製シートを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。シート部材１３が金属製シートを含む場合には、金属製シートの熱伝導性が比較的に高いので、導電部材１０の放熱効率を向上させることができる。

一対のシート部材１３は、重ねられた合成樹脂同士を熱融着することにより液密に接合してもよい。また、一対のシート部材１３は、接着剤により形成された接着剤層によって、重ねられたシート部材１３同士を液密に接合する構成としてもよい。

（液冷媒１４）
封入体１２の内部には、絶縁性の液冷媒１４が封入されている。上記したように、封入体１２を構成する一対のシート部材１３は液密に接合されているので、液冷媒１４が封入体１２から漏出することが抑制されるようになっている。なお、液冷媒１４は、後述する吸収シート１５に吸収された状態で封入体１２の内部に存在する。このため、図中、液冷媒１４に係る符号は、吸収シート１５を指示するように記載した。

液冷媒１４は、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロケトン、フッ素不活性液体、シリコーンオイル、鉱物油等のオイル、炭化水素系冷媒からなる群から選ばれる１つ、又は複数を用いることができる。

（吸収シート１５）
封入体１２の内部には、液冷媒１４を吸収可能な材料により形成された吸収シート１５が配されている。吸収シート１５は、液冷媒１４を吸収可能な材料を繊維状に加工したものを織物としたものであってもよく、また、不織布としたものであってもよい。不織布の形態としては、繊維シート、ウェブ（繊維だけで構成された薄い膜状のシート）、又はバット（毛布状の繊維）であってもよい。吸収シート１５を構成する材料としては、天然繊維でもよく、また、合成樹脂からなる合成繊維であってもよく、また、天然繊維と合成繊維の双方を用いたものであってもよい。

本実施形態においては、封入体１２の内部において、バスバー１１の外周を囲うようにして吸収シート１５が配されている。詳細には、一対の吸収シート１５が、その厚み方向に重ね合わされた状態で、重なり合った吸収シート１５の縁部同士が、接合されている。吸収シート１５の縁部同士が接合された部分は、吸収シート接合部２０とされる。

一対の吸収シート１５同士は、吸収シート１５を構成する合成樹脂を熱融着することにより接合してもよいし、また、接着剤層（図示せず）を介して吸収シート１５同士を接着することにより接合してもよい。

バスバー１１と、吸収シート１５とは、密着していてもよく、また、バスバー１１と吸収シート１５との間に隙間が存在していてもよい。

吸収シート１５には、上記した液冷媒１４が吸収されている。封入体１２の内部における液冷媒１４の封入量としては、全ての液冷媒１４が吸収シート１５に吸収される程度の量でもよいし、また、吸収シート１５に吸収しきれない液冷媒１４が、封入体１２の内部に存在する程度の量でもよく、必要に応じて適宜に調節することができる。

（シール部材１６）
バスバー１１は、封入体１２の内部に位置して、液冷媒１４によって冷却される被冷却部１７と、封入体１２の外部に導出された導出部１８と、を備える。

上記したように、被冷却部１７は、吸収シート１５によって外周を囲まれている。これにより、被冷却部１７の周囲には、吸収シート１５に吸収された液冷媒１４が存在するようになっている。この結果、被冷却部１７は液冷媒１４によって冷却されるようになっている。

バスバー１１の導出部１８と、シート部材１３の内面とは、液密にシールされている。詳細に説明すると、バスバー１１には、バスバー１１の導出部１８と被冷却部１７とに跨って、シール部材１６が貼付されている。このシール部材１６は、バスバー１１に対して液密に接合されると共に、シート部材１３の内面とも液密に接合されている。これにより、バスバー１１と、シート部材１３とは、シール部材１６を介して液密に接合されている。

シール部材１６と、バスバー１１及びシート部材１３との接合形態としては、熱融着によってもよく、また、接着剤層（図示せず）を介して接着されていてもよく、必要に応じて任意の形態を適宜に選択することができる。

（実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態に係る導電部材１０は、シート部材１３からなる液密な封入体１２と、封入体１２内に封入された液冷媒１４と、封入体１２内に配された被冷却部１７、及びシート部材１３と液密にシールされた状態で封入体１２の外部に導出された導出部１８を有するバスバー１１と、を備える。

バスバー１１に通電されると、熱が発生する。この熱は、バスバー１１の周囲に配された吸収シート１５に吸収されている液冷媒１４に伝達される。これにより、バスバー１１が冷却される。この結果、導電部材１０の冷却効率を向上させることができる。

続いて、バスバー１１からの熱によって液冷媒１４の温度が上昇し、液冷媒１４が蒸発する。すると、液冷媒１４の気化熱によってバスバー１１が更に冷却される。この、気化熱による冷却効果は、バスバー１１が局所的に高温になった場合に特に有効である。なぜならば、バスバー１１の温度が局所的に高くなった場合、液冷媒１４の温度も局所的に高くなり、この局所的に高温になった領域において、液冷媒１４の気化が促進されるからである。

液冷媒１４が気化すると、封入体１２の内部の圧力が増大する。すると、シート部材１３が変形することにより、封入体１２の内容積が増大する。これにより、封入体１２内の圧力が下がるようになっている。このように本実施形態によれば、封入体１２がシート部材１３を含むことにより、液冷媒１４の蒸発に伴う内圧の上昇をシート部材１３によって緩和することができる。

また、本実施形態によれば、バスバー１１の導出部１８と、シート部材１３の内面との間にはシール部材１６が介在されており、バスバー１１の導出部１８とシール部材１６との間、及びシート部材１３の内面とシール部材１６との間は、液密にシールされている。

上記の構成によれば、バスバー１１のうち、封入体１２から導出された導出部１８と、封入体１２を構成するシート部材１３との間を確実にシールすることができる。

また、封入体１２内には、液冷媒１４を吸収する吸収シート１５が配されている。

上記の構成によれば、液冷媒１４は、吸収シート１５に吸収された状態で、吸収シート１５が配された領域に広がって存在するようになっている。これにより、封入体１２の内部において、液冷媒１４が片寄ってしまうことを抑制することができる。この結果、封入体１２の内部における冷却効率を、均一化することができる。

また、本実施形態においては、吸収シート１５は、封入体１２の内部においてバスバー１１の外周を包囲している。

上記の構成によれば、バスバー１１の冷却効率を、より均一化することができる。

また、封入体１２は、一対のシート部材１３を重ねた状態で、一対のシート部材１３の縁部が液密に接合された接合部１９を有する。

上記の構成によれば、一対にシート部材１３を重ねて、重ねられた縁部同士を接合するという簡易な手法により、封入体１２を形成することができる。

＜実施形態１の変形例＞
図４には、実施形態１の変形例に係る導電部材３０を示す。本変形例においては、導体の一例として、電線３１が用いられている。

電線３１は、断面形状が円形状をなしている。電線３１は、複数の金属細線が撚り合わされてなる撚り線であってもよく、また、断面が円形状をなす金属棒からなる単芯線であってもよい。

本実施形態に係る電線３１は、絶縁性の合成樹脂からなる絶縁被覆を有しない、いわゆる裸電線である。なお、電線としては、絶縁被覆によって外周が包囲された、いわゆる被覆電線を用いてもよい。

＜実施形態２＞
次に、本明細書に開示された技術の実施形態２を、図５から図６を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る導電部材４０においては、封入体４１は、１つのシート部材４２を折り曲げて、重なり合った縁部同士を液密に封入してなる。

本実施形態においては、バスバー１１は、図５における左右方向に延びて形成されており、図５における左右方向が、バスバーの長手方向４３となっている。１つのシート部材４２のうち、折り曲げられた折り曲げ領域４４は、バスバー１１の長手方向に沿って延びている。折り曲げ領域４４は、１つのシート部材４２が内部に空間を有して緩やかに折り曲げられている。

封入体４１には、折り曲げられた状態の１つのシート部材４２のうち、折り曲げ領域４４と反対側において重ねられた縁部同士が、液密に接合されている。この、縁部同士が液密に接合された部分は接合部４５とされる。

また、本実施形態においては、１つの吸収シート４６をバスバー１１の周囲に巻き付けた状態で、重なり合った縁部同士を接合してなる。接合された部分は、吸収シート接合部４７とされる。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

上記の構成によれば、１つのシート部材４２によって封入体４１を形成することができるので、部品点数を削減することができる。

＜実施形態２の変形例＞
図７には、実施形態２の変形例に係る導電部材５０を示す。本変形例においては、導体の一例として、電線３１が用いられている。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示された技術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形態も本明細書に開示された技術の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態における導体は、直線状に延びる形状をなしていたが、これに限られず、導体は、曲線状に曲がった形状としてもよい。

（２）本実施形態においては、１つの導電部材に２つの導出部が設けられる構成としたが、これに限られず、１つの導電部材に、３つ以上の導出部が設けられる構成としてもよい。この場合、１つの封入体から、３つ以上の導出部が導出される構成とすることができる。

（３）本実施形態においては、１つの封入体には、１つの導体が配される構成としたが、これに限られず、１つの封入体に、２つ以上の複数の導体が配される構成としてもよい。

１０，３０，４０，５０：導電部材
１１：バスバー
１２、４１：封入体
１３、４２：シート部材
１４：液冷媒
１５、４６：吸収シート
１６：シール部材
１７：被冷却部
１８：導出部
１９、４５：接合部
３１：電線
４３：長手方向
４４：折り曲げ領域

Claims (6)

1. シート部材からなる液密な封入体と、
   前記封入体内に封入された液冷媒と、
   前記封入体内に配された被冷却部、及び前記シート部材と液密にシールされた状態で前記封入体の外部に導出された導出部を有する導体と、を備えた、導電部材。
2. 前記導体の前記導出部と、前記シート部材の内面との間にはシール部材が介在されており、
   前記導出部と前記シール部材との間、及び前記シート部材の内面と前記シール部材との間は、液密にシールされている、請求項１に記載の導電部材。
3. 前記封入体内には、前記液冷媒を吸収する吸収シートが配されている請求項１または請求項２に記載の導電部材。
4. 前記吸収シートは、前記封入体の内部において前記導体の外周を包囲している請求項３に記載の導電部材。
5. 前記封入体は、一対の前記シート部材を重ねた状態で、一対の前記シート部材の重ねられた縁部同士が液密に接合されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の導電部材。
6. 前記封入体には、１つの前記シート部材が折り曲げられた折り曲げ領域が、前記導体が延びる長手方向に沿って延びており、
   前記封入体には、１つの前記シート部材のうち前記折り曲げ領域と反対側において重ねられた縁部同士が、液密に接合されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の導電部材。

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