JP4881611B2 - シールド導電体 - Google Patents

Description

本発明は、シールド導電体に関するものである。

電気自動車などの車両に搭載されるシールド導電体としては、複数本のノンシールド電線を、金属細線をメッシュ状に編んだ筒状の編組線からなるシールド部材で包囲することにより一括してシールドする構造のものが考えられている。この種のシールド導電体においてシールド部材と電線を保護する方法としては、一般に、シールド部材を合成樹脂製のプロテクタで包囲する手段がとられるが、プロテクタを用いると部品点数が増えるという問題がある。
そこで、本願出願人は、特許文献１に記載されているように、ノンシールド電線を金属製のパイプ内に挿通する構造を提案した。この構造によれば、パイプが、電線をシールドする機能と電線を保護する機能を発揮するので、シールド部材とプロテクタを用いたシールド導電体に比べて部品点数が少なくて済むという利点がある。
特開２００４−１７１９５２公報

パイプを用いたシールド導電体では、電線とパイプとの間に空気層が存在しているため、通電時に電線で発生した熱が、熱伝導率の低い空気によって遮断されてパイプに伝わり難く、しかも、パイプには、編組線における編み目の隙間のような外部との通気経路が存在しないため、電線で発生した熱がパイプの内部に籠もり易く、放熱性が低くなる傾向がある。
ここで、導体に所定の電流を流したときの発熱量は、導体の断面積が大きい程小さくなり、発熱に起因する導体の温度上昇値は、導電路の放熱性が高いほど小さく抑えられる。したがって、導体の温度上昇値に上限が定められている環境下では、上記のように放熱効率の低いシールド導電体の場合、導体の断面積を大きくして発熱量を抑える必要がある。
ところが、導体の断面積を増大することは、シールド導電体が大径化し重量化することを意味するため、その対策が望まれる。
本発明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、放熱効率の向上を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、金属製のシールドパイプと、前記シールドパイプに挿通される導体と、前記導体を液密状に貫通させた状態で前記シールドパイプの両端部を液密状に封止する一対の封止手段と、一方の前記封止手段に設けられ、前記シールドパイプ内への冷却水の流入を可能とする流入口と、他方の前記封止手段に設けられ、前記シールドパイプ内の冷却水の流出を可能とする流出口とを備えているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記封止手段が、弾性材料からなり、前記シールドパイプの内周に嵌合する形態で取り付けられる封止部材からなり、前記シールドパイプの端部を縮径変形させることで、前記シールドパイプの内周と前記封止部材の外周とが液密状に密着されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記シールドパイプには、その端縁を内側へ曲げ変形させた形態であって、前記封止部材に対して抜け規制状態に係止可能な係止部が形成されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記シールドパイプの端部には、前記封止部材に対して抜け規制状態に係止可能な抜止部材が取り付けられているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
流入口からシールドパイプ内に流入した冷却水は、シールドパイプと導体との隙間を流れ、流出口からシールドパイプ外へ流出する。通電によって導体に発生した熱は、シールドパイプ内において冷却水に伝達され、シールドパイプの外部に放出される。本発明では、導体に生じた熱を冷却水によって強制的に奪うようにしたので、シールドパイプの外周面から大気中に放熱させる場合に比べて、放熱効率に優れている。

＜請求項２の発明＞
シールドパイプの端部を縮径変形させることで、シールドパイプの内周と封止部材の外周とが液密状に密着されているので、シールドパイプと封止部材との隙間からの冷却水の漏れが確実に防止される。

＜請求項３の発明＞
シールドパイプに形成した係止部が封止部材に係止することにより、封止部材のシールドパイプ外への抜けが防止されている。

＜請求項４の発明＞
シールドパイプに取り付けた抜止部材が封止部材に係止することにより、封止部材のシールドパイプ外への抜けが防止されている。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態１のシールド導電体Ｗａは、例えば、電気自動車の動力回路を構成する機器（例えば、バッテリ、インバータ、走行用モータ等）の間に配索されるものであって、シールドパイプ１０と３本の導体２０と一対の封止部材３０を備えて構成されている。
シールドパイプ１０は、一括シールド機能の他に導体２０の保護機能を兼ね備えたものであって、金属材料（例えば、アルミニウム合金、ステンレス、銅、銅合金等）からなり、横断面形状は円形をなしている。

導体２０は、可撓性を有する芯線２１の外周を絶縁被覆２２で包囲したノンシールドタイプの電線からなり、その横断面形状は円形をなしている。３本の導体２０は、シールドパイプ１０内に一括して挿通（包囲）され、導体２０の両端部はシールドパイプ１０の外部に露出（突出）されている。シールドパイプ１０の内部においては、シールドパイプ１０の内周面と３本の導体２０との間に、冷却水（図示せず）を流通させるための流通空間がシールドパイプ１０の全長に亘って連続して形成されている。

シールドパイプ１０の両端部の開口部には、夫々、封止部材３０（本発明の構成要件である封止手段）が取り付けられている。封止部材３０は、ゴムなどの弾性を有する材料からなり、円形の肉厚板状をなし、その外径はシールドパイプ１０の内径とほぼ同じ寸法となっていて、シールドパイプ１０の両端部の内周に嵌合されている。封止部材３０には、非円形の挿通孔３１と円形の取付孔３２が貫通して形成されている。挿通孔３１には、３本の導体２０が俵積み状に束ねられた状態で液密状に貫通されており、３本の導体３０の隙間には、防水用の接着剤（シール剤）３５が充填されている。また、一方の封止部材３０の取付孔３２には、Ｌ字形に屈曲した流入パイプ３３（本発明の構成要件である流入口）が液密状に貫通され、他方の封止部材３０の取付孔３２にはＬ字形をした流出パイプ３４（本発明の構成要件である流出口）が液密状に貫通されている。

シールドパイプ１０における封止部材３０の嵌合領域１０Ａは、長さ方向に間隔を空けた複数箇所を局所的に縮径変形させるようにカシメ付けられており、このカシメ付けにより、シールドパイプ１０の両端部の内周面と封止部材３０の外周面とが液密状に密着されている。また、カシメ付けにより封止部材３０が全体的に縮径するように弾性変形するので、挿通孔３１の内周と導体２０の外周との隙間のシール性能が向上するとともに、取付孔３２の内周と流入パイプ３３の外周との隙間及び取付孔３２の内周と流出パイプ３４の外周との隙間のシール性能も向上する。また。シールドパイプ１０の両端部の端縁は、内側へ屈曲するように曲げ加工され、この曲げ加工によりシールドパイプ１０とほぼ同心の円環状をなす係止部１１が形成されている。係止部１１は、封止部材３０における外側の端面の周縁部に係止し、この係止作用により、封止部材３０のシールドパイプ１０外への抜けが規制されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
シールド導電体Ｗａの製造工程について説明すると、まず、図１に示すように、シールドパイプ１０に３本の導体２０を挿通させる。次に、導体２０に一対の封止部材３０を外嵌するとともに、その封止部材３０をシールドパイプ１０の両端部に嵌合させる。ここで、流入パイプ３３と流出パイプ３４は、導体２０とシールドパイプ１０に組み付ける前に封止部材３０に取り付けておいてもよく、シールドパイプ１０に嵌合した後に封止部材３０に組み付けてもよい。また、導体２０同士の隙間には、接着剤（シール剤）３５が塗布される。尚、挿通孔３１の内周と導体２０の外周との隙間、取付孔３２の内周と流入パイプ３３の外周との隙間、取付孔３２の内周と流出パイプ３４の外周との隙間にも、接着剤（シール剤）を塗布してもよい。この後、シールドパイプ１０の両端の嵌合領域１０Ａをカシメ付けるとともに、シールドパイプ１０の両端縁部に係止部１１を形成する。以上により、シールド導電体Ｗａの製造が完了する。

かかるシールド導電体Ｗａには、冷却手段として、流入パイプ３３からシールドパイプ１０内に冷却水を流入している。冷却水は、シールドパイプ１０内において導体２０の外周面とシールドパイプ１０の内周面に接触しながら流通し、流出パイプ３４からシールドパイプ１０の外部へ導出される。尚、流入パイプ３３と流出パイプ３４は、例えば、エンジンルーム内のインバータやエンジンを冷却するためのラジエター（図示せず）に冷却パイプ（図示せず）を介して接続されており、冷却水は、ラジエター、冷却パイプ、流入パイプ３３、シールドパイプ１０、流出パイプ３４、冷却パイプを順に通る経路で循環する。

シールドパイプ１０内において、通電により導体２０の芯線２１に生じた熱は、芯線２１から絶縁被覆２２に伝達され、絶縁被覆２２の外周面（表面）から冷却水に伝達される。冷却水に伝達された熱は、シールドパイプ１０外に配索されている冷却パイプを通り、ラジエターに運ばれ、ラジエターの表面から大気中に放出される。また、冷却水に伝達された熱の一部は、シールドパイプ１０の内周に伝達され、シールドパイプ１０の外周面から大気中に放出される。シールドパイプ１０が車体の外部に配索されている場合には、走行中にシールドパイプ１０の表面に風が当たることによる空冷作用により、シールドパイプ１０の外周面における放熱効率が向上する。

本実施形態においては、導体２０に生じた熱を冷却水によって強制的に奪うようにしたので、シールドパイプ１０の外周面から大気中に放熱させる場合に比べて、放熱効率に優れている。
また、シールドパイプ１０の端部の封止部材３０との嵌合領域１０Ａを縮径変形させることで、シールドパイプ１０の内周と封止部材３０の外周とが液密状に密着されるようにしたので、シールドパイプ１０と封止部材３０との隙間からの冷却水の漏れが確実に防止される。
また、シールドパイプ１０には、その端縁を内側へ曲げ変形させた形態であって、封止部材３０に対して抜け規制状態に係止可能な係止部１１が形成されているので、封止部材３０のシールドパイプ１０外への抜けが防止されている。
尚、シールドパイプ１０の材質は異なるが、銅製の３本の導体２０が挿通されているシールドパイプ１０内に冷却水を流通させた場合と、同じ３本の導体２０が挿通されているシールドパイプ１０内に冷却水を流通させない場合とにおける導体２０の温度上昇の違いを図６のグラフに示す。シールドパイプ１０の厚さが１．０ｍｍであり、外径が１５ｍｍであり、導体２０に流す電流値が６０Ａである点は共通である。実験の結果、ステンレス製のシールドパイプ１０内に、１．４ｃｃ／ｓｅｃの流量の冷却水を流通させた場合には、温度上昇値が約１１℃であったのに対し、シールドパイプ１０としてアルミニウム製のものを用いて冷却水を流通させなかった場合には、温度上昇値が最終的に焼く１８１℃まで大きく上昇した。この実験により、シールドパイプ１０の材質の違いを考慮しても、冷却水による冷却効果が実証されたと考えられる。

＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図５を参照して説明する。本実施形態２のシールド導電体Ｗｂは、封止部材３０を抜け止めする手段を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
上記実施形態１では、封止部材３０を抜止めする手段として、シールドパイプ１０の端縁部を内側へ屈曲変形させた係止部１１を封止部材３０に係止させるようにしたが、本実施形態２では、シールドパイプ１０及び封止部材３０とは別体の部品であるリング状の抜止部材４０をシールドパイプ１０の端部に取り付けている。抜止部材４０には、シールドパイプ１０の外周に嵌合される筒状嵌合部４１が形成されており、この筒状嵌合部４１がスポット溶接等によりシールドパイプ１０における封止部材３０との嵌合領域１０Ａの外周面に対して離脱規制された状態に固着されている。そして、抜止部材４０の内周縁が封止部材３０の外周縁に係止することによって、封止部材３０のシールドパイプ外への抜けが規制されている。

＜他の実施形態＞
本発明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態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態ではシールドパイプに取り付けた封止部材を封止手段としたが、本発明によれば、シールドパイプと導体との隙間に充填材（ポッティング剤）を充填することによって封止手段が構成されていてもよい。
（２）上記実施形態ではシールドパイプに導体を挿通した後に封止部材を組み付けたが、本発明によれば、シールドパイプに挿通する前の導体に封止部材を組み付けておいてもよく、シールドパイプに挿通する前の導体にモールド成形によって封止部材を一体化させてもよい。
（３）上記実施形態では封止部材に取り付けた流入パイプを流入口としたが、本発明によれば、封止部材に形成した貫通孔を流入口としてもよい。
（４）上記実施形態では封止部材に取り付けた流出パイプを流出口としたが、本発明によれば、封止部材に形成した貫通孔を流出口としてもよい。
（５）上記実施形態ではシールドパイプの横断面形状を円形としたが、本発明によれば、シールドパイプの横断面形状は非円形（例えば、楕円形、長円形、略方形、略多角形、略台形）であってもよい。
（６）上記実施形態では１つのシールドパイプ内に３本の導体を挿通したが、本発明によれば、１つのシールドパイプに挿通される導体の本数は１本、２本、４本以上のいずれとしてもよい。
（７）上記実施形態では導体として放熱機能を有しないノンシールドタイプの電線を用いたが、本発明によれば、導体として放熱機能を備えるヒートパイプを用いてもよい。
（８）上記実施形態では封止部材の貫通部分において導体同士を密着させたが、本発明によれば、導体が互いに非接触の状態で個別に封止部材を貫通する形態としてもよい。
（９）上記実施形態ではシールドパイプの両端部の封止手段を同一の形態としたが、本発明によれば、シールドパイプの一方の端部の封止手段と他方の端部の封止手段が異なる形態であってもよい。

実施形態１のシールド導電体の製造工程においてシールドパイプに導体を挿通した状態をあらわす断面図 製造工程においてシールドパイプと導体に封止部材を組み付けた状態をあらわす断面図 シールドパイプと導体に封止部材を組み付けた状態をあらわす正面図 シールド導電体の断面図 実施形態２のシールド導電体の断面図 冷却水による冷却効果の実験結果を示すグラフ

符号の説明

Ｗａ…シールド導電体
１０…シールドパイプ
１１…係止部
２０…導体
３０…封止部材（封止手段）
３３…流入パイプ（流入口）
３４…流出パイプ（流出口）
Ｗｂ…シールド導電体
４０…抜止部材

Claims (4)

1. 金属製のシールドパイプと、
   前記シールドパイプに挿通される導体と、
   前記導体を液密状に貫通させた状態で前記シールドパイプの両端部を液密状に封止する一対の封止手段と、
   一方の前記封止手段に設けられ、前記シールドパイプ内への冷却水の流入を可能とする流入口と、
   他方の前記封止手段に設けられ、前記シールドパイプ内の冷却水の流出を可能とする流出口とを備えていることを特徴とするシールド導電体。
2. 前記封止手段が、弾性材料からなり、前記シールドパイプの内周に嵌合する形態で取り付けられる封止部材からなり、
   前記シールドパイプの端部を縮径変形させることで、前記シールドパイプの内周と前記封止部材の外周とが液密状に密着されていることを特徴とする請求項１記載のシールド導電体。
3. 前記シールドパイプには、その端縁を内側へ曲げ変形させた形態であって、前記封止部材に対して抜け規制状態に係止可能な係止部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のシールド導電体。
4. 前記シールドパイプの端部には、前記封止部材に対して抜け規制状態に係止可能な抜止部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のシールド導電体。

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