(57)【要約】【課題】パイプを用いたシールド導電体における放熱性を向上させる。【解決手段】パイプ２０（筒状保護部材）内における電線１０との隙間に充填材３３を充填したので、電線１０で発生した熱は、充填材３３を介してパイプ２０に伝達され、パイプ２０の外周面から外気へ放出される。充填材３３は、空気よりも熱伝導率が高いので、充填材３３を充填しないものと比較すると、放熱性能に優れる。充填材３３を、単独でパイプ２０に注入するのではなく、互いに絡み合った多数本の細い金属線材３２からなるメタルウール３１に含浸させてメタルウール３１の内部に留まるようにしたので、注入済みの充填材３３がパイプ２０外へ漏れる虞はない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線と、
前記電線を包囲する筒状保護部材と、
前記電線と前記筒状保護部材との隙間に充填され、互いに絡み合った多数本の細い線材からなる母材に空気よりも熱伝導率の高い充填材を含浸させた形態の伝熱部材とを備えていることを特徴とするシールド導電体。
【請求項２】
前記母材が、複数本の金属細線を絡ませた形態のメタルウールであることを特徴とする請求項１記載のシールド導電体。
【請求項３】
前記伝熱部材が前記電線を全周に亘って包囲する形態であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシールド導電体。
【請求項４】
前記伝熱部材が複数本の前記電線を纏めて包囲する形態であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシールド導電体。
【請求項５】
前記伝熱部材が前記電線の外周に対して螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のシールド導電体。
【請求項６】
前記筒状保護部材が金属製のパイプであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のシールド導電体。
【請求項７】
電線と、前記電線を包囲する筒状保護部材との隙間に、空気よりも熱伝導率の高い充填材を充填した形態のシールド導電体を製造する方法であって、
互いに絡み合った多数本の細い線材からなる母材に前記充填材を含浸させた形態の伝熱部材を、前記筒状保護部材内に挿入することを特徴とするシールド導電体の製造方法。
【請求項８】
前記電線に対し前記伝熱部材を巻き付けて、前記伝熱部材の外径を前記筒状保護部材の内径よりも大きくした状態で、前記伝熱部材と前記電線を前記筒状保護部材に挿入することを特徴とする請求項７記載のシールド導電体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド導電体及びシールド導電体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノンシールド電線を使用した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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００４−１７１９５２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。  
尚、上記の課題は、シールド電線をコルゲートチューブ内に挿通させた形態のシールド導電体においても、同様に解決が望まれる。  
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、シールド導電体における放熱性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、電線と、前記電線を包囲する筒状保護部材と、前記電線と前記筒状保護部材との隙間に充填され、互いに絡み合った多数本の細い線材からなる母材に空気よりも熱伝導率の高い充填材を含浸させた形態の伝熱部材とを備えているところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記母材が、複数本の金属細線を絡ませた形態のメタルウールであるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記伝熱部材が前記電線を全周に亘って包囲する形態であるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記伝熱部材が複数本の前記電線を纏めて包囲する形態であるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記伝熱部材が前記電線の外周に対して螺旋状に巻き付けられているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかのものにおいて、前記筒状保護部材が金属製のパイプであるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、電線と、前記電線を包囲する筒状保護部材との隙間に、空気よりも熱伝導率の高い充填材を充填した形態のシールド導電体を製造する方法であって、互いに絡み合った多数本の細い線材からなる母材に前記充填材を含浸させた形態の伝熱部材を、前記筒状保護部材内に挿入するところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記電線に対し前記伝熱部材を巻き付けて、前記伝熱部材の外径を前記筒状保護部材の内径よりも大きくした状態で、前記伝熱部材と前記電線を前記筒状保護部材に挿入するところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１４】
＜請求項１及び請求項７の発明＞
筒状保護部材内における電線との隙間に充填材を充填した形態としたので、電線で発生した熱は、充填材に伝達され、充填材から筒状保護部材に伝達され、筒状保護部材の外周から大気中へ放出される。充填材は、空気よりも熱伝導率が高いので、充填材を充填しないものと比較すると、電線で発生した熱を放出する性能に優れている。  
また、充填材のみを筒状保護部材内に注入する場合は、注入済みの充填材の一部が筒状保護部材の外部へ漏れる虞があるが、本発明では、充填材を、単独で筒状保護部材に注入するのではなく、互いに絡み合った多数本の細い線材からなる母材に含浸させて母材の内部に留まるようにしたので、注入済みの充填材は筒状保護部材の外部へ漏れる虞はない。
【００１５】
＜請求項２の発明＞
充填材を含浸させる母材がメタルウールなので、布繊維を絡ませたものに比べて熱伝導性能が高く、ひいては、放熱効率に優れている。
【００１６】
＜請求項３の発明＞
伝熱部材が電線を全周に亘って包囲する形態となっているので、電線と伝熱部材を一緒に筒状保護部材内に挿入することができる。
【００１７】
＜請求項４の発明＞
伝熱部材が複数本の電線を纏めて包囲する形態なので、筒状保護部材に対する挿入工程を１回で済ませることができる。
【００１８】
＜請求項５の発明＞
伝熱部材が電線の外周に対して螺旋状に巻き付けられているので、筒状に成形した伝熱部材に電線を挿通するものに比べると、製造が容易である。
【００１９】
＜請求項６の発明＞
筒状保護部材が金属製のパイプなので、筒状保護部材にシールド機能を持たせることができ、電線としてノンシールド電線を用いることが可能である。ノンシールド電線は、編組線を有しないので、端末処理が簡単であるという利点を有する。
【００２０】
＜請求項８の発明＞
電線と伝熱部材を一緒に筒状保護部材内に挿入すると、伝熱部材が電線の外周と筒状保護部材の内周との間で潰されるように変形するので、電線の外周と筒状保護部材の内周との隙間に空気溜まりが生じる虞はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜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６を参照して説明する。本実施形態のシールド導電体は、例えば電気自動車において走行用の動力源を構成するバッテリ、インバータ、モータなどの装置（図示せず）の間に配索されるものであり、３本のノンシールドタイプの電線１０を、一括シールド機能と電線保護機能を兼ね備えるパイプ２０（本発明の構成要件である筒状保護部材）内に挿通し、電線１０の外周とパイプ２０の内周との隙間に充填材３３を充填した構成になる。
【００２２】
電線１０は、金属製（例えば、アルミニウム合金や銅合金など）の導体１１の外周を合成樹脂製の絶縁被覆１２で包囲した形態であり、導体１１は、複数本の細線（図示せず）を螺旋状に寄り合わせた撚り線からなる。電線１０の断面形状は導体１１と絶縁被覆１２の双方が真円形とされている。
【００２３】
パイプ２０は、金属製（例えば、アルミニウム合金や銅合金など）であって、空気よりも熱伝導率が高い。パイプ２０の断面形状は、電線１０と同様、真円形であって、一直線状をなしている。パイプ２０内には３本の電線１０が挿通され、電線１０の両端部はパイプ２０の外部へ導出された状態となっている。パイプ２０内における３本の電線１０は、概ね俵積み状（電線１０の中心を結んだときにほぼ正三角形を描く形態）をなすような位置関係を保つように束ねられている。
【００２４】
パイプ２０の内部、即ちパイプ２０と電線１０との隙間には、伝熱部材３０が充填されている。伝熱部材３０は、互いに絡み合った多数本の細い金属線材３２からなるメタルウール３１（本発明の構成要件である母材）に空気よりも熱伝導率の高い充填材３３を含浸させた形態である。充填材３３としては、グリースやシリコーン等のように粘性が高くて流動性を有するジェル状の合成樹脂が用いられる。
【００２５】
伝熱部材３０の製造工程を説明すると、まず、帯状に成形されている長尺のメタルウール３１の表面と裏面に充填材３３を塗布する。塗布した充填材３３の一部は、金属線材３２の隙間を通ってメタルウール３１の内部へ移動する。この時点で、メタルウール３１は比較的弾力性に富む。これを、上下一対のローラ４０の間に通すと、メタルウール３１が扁平に潰されて弾力性が少し抑えられるとともに、充填材３３がメタルウール３１の内部に深く含浸していき、メタルウール３１の内部には空気溜まりが存在しなくなる。以上により、充填材３３が含浸されたメタルウール３１のうちローラ４０を通過したものが、帯状の伝熱部材３０となる。ローラ４０を通過して完成した伝熱部材３０は、セパレータ４１と共にリール４２に巻き取られる。
【００２６】
一方、３本の電線１０は、俵積み状に纏められて待機しており、この電線１０束に対し、セパレータ４１から分離しつつリール４２から繰り出された帯状の伝熱部材３０を螺旋状に巻き付けていく。これにより、３本の電線１０が俵積み状に一纏めに束ねられた状態に保持されるとともに、３本の電線１０が一括して伝熱部材３０により全周に亘って包囲される。つまり、螺旋状に巻き付けられた伝熱部材３０は全体として略三角形の筒状を呈することになる。また、この伝熱部材３０による筒の最大外径は、パイプ２０の内径よりも少し大きい寸法となっている。さらに、充填材３３の粘性により、伝熱部材３０は電線１０の外周に粘着するので、伝熱部材３０は電線１０の束を包囲した筒形状に保たれる。
【００２７】
かかる伝熱部材３０と３本の電線１０は、一緒にパイプ２０内に挿入される。このとき、筒状の伝熱部材３０は、一部が少し径方向に潰されつつパイプ２０内に押し込まれるとともに、その潰れ部分の近傍部分が周方向に移動して電線１０の間を埋める。また、このとき、伝熱部材３０を構成するメタルウール３１には弾性復元力が蓄勢されるので、この弾性復元力により、パイプ２０の内部では伝熱部材３０が電線１０の外周面とパイプ２０の内周面に密着する。これにより、電線１０の束の外周とパイプ２０の内周との間は伝熱部材３０で埋め尽くされ、電線１０の束の外周とパイプ２０の内周との間に空気溜まりが生じることはない。伝熱部材３０と電線１０がパイプ２０に挿入されると、シールド導電体が完成する。
【００２８】
尚、パイプ２０の両端部外周には、予め、筒状の編組線からなる可撓性を有するシールド部材２１の端部が固着されている。このシールド部材２１は、電線１０と伝熱部材３０を挿通した後、パイプ２０の外周から剥がすように反転させ、３本の電線１０のうちパイプ２０の外部へ突出している部分を一括して包囲することで、シールド機能を発揮する。
【００２９】
従来の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層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。
【００３０】
しかし、本実施形態のシールド導電体は、パイプ２０内に、空気よりも熱伝導率の高い充填材３３をメタルウール３１に含浸させた状態で充填し、その充填材３３を電線１０の外周とパイプ２０の内周に接触させているので、電線１０で発生した熱は、（１）電線１０の絶縁被覆１２の外周から充填材３３に伝達され、充填材３３の内部を伝わり、充填材３３からパイプ２０の内周に伝達される経路、又は（２）電線１０の絶縁被覆１２の外周から充填材３３に伝達され、充填材３３と金属細線とを交互に経てパイプ２０の内周に伝達される経路を通り、パイプ２０の外周から大気中に放出されるようになっている。したがって、電線の外周とパイプの内周との間に空気層が存在しているものと比較すると、本実施形態では電線１０で発生した熱を放出する性能に優れている。
【００３１】
上記のように放熱性能が向上したことによる効果としては、シールド導電体の軽量化を図ることが期待できる。即ち、電線１０（導体１１）に所定の電流を流したとき、導体１１の断面積が小さい程、電線１０の発熱量が大きくなるのであるが、本実施形態のように放熱性に優れていれば、電線１０の発熱量が大きくても電線１０の温度上昇を低く抑えることができる。したがって、電気自動車のように電線１０の温度上昇値に上限が定められている環境下では、従来のシールド導電体Ｗｂを放熱性に優れた本実施形態のシールド導電体に変更することで、電線１０における発熱許容量が相対的に大きくなる。そして、電線１０における発熱許容量が相対的に大きくなる、ということは、電線１０の温度上昇値に上限が定められた環境下において使用可能な導体１１の最小断面積を小さくできることを意味し、導体１１の断面積を小さくすることで、シールド導電体の軽量化及び小径化が可能となる。
【００３２】
また、メタルウール３１を用いずに流動性を有する充填材３３のみをパイプ２０内に注入する場合は、注入済みの充填材３３の一部が漏れる虞があるが、本実施形態では、充填材３３を、単独でパイプ２０に注入するのではなく、互いに絡み合った多数本の細い金属線材３２からなるメタルウール３１（母材）に含浸させて、充填材３３がメタルウール３１の内部に留まるようにしたので、注入済みの充填材３３がパイプ２０の外部へ漏れる虞はない。
【００３３】
また、充填材３３を含浸させる母材として、金属線材３２からなるメタルウール３１を用いたので、布繊維を絡ませたものに比べて熱伝導性能が高く、ひいては、放熱効率に優れている。  
また、伝熱部材３０が電線１０を全周に亘って包囲する形態としているので、電線１０と伝熱部材３０を一緒に筒状保護部材内に挿入することができる。  
また、伝熱部材３０が３本（複数本）の電線１０を纏めて包囲する形態なので、パイプ２０に対する挿入工程を１回で済ませることができる。
【００３４】
また、伝熱部材３０が電線１０の外周に対して螺旋状に巻き付けられているので、予め筒状に成形した伝熱部材に電線を挿通するものに比べると、製造が容易である。  
また、筒状保護部材としてシールド機能を有する金属製のパイプ２０を用いたので、電線１０としてノンシールドのものを用いることが実現されている。ノンシールドタイプの電線１０は、編組線を有しないので、端末処理が簡単であるという利点を有する。  
また、メタルウール３１に含浸されている充填材３３の一部は、隣り合う電線１０の隙間に介在するので、電線１０の絶縁被覆１２同士の直接の擦れ合いが防止されている。
【００３５】
＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。  
（１）上記実施形態では１つのパイプ（筒状保護部材）内に３本の電線を挿通したが、本発明によれば、１つのパイプに挿通される電線の本数は１本、２本、４本以上のいずれとしてもよい。  
（２）上記実施形態ではパイプ内において俵積み状の電線束の中心に空気溜まりが残るようにしたが、本発明によれば、電線束の中心に樹脂を充填して、空気溜まりが生じない形態としてもよい。  
（３）上記実施形態ではパイプ内で電線が俵積み状に配置されるようにしたが、本発明によれば、電線は一列に並ぶように配置されていてもよく、縦横に整列して配置されていてもよい。  
（４）上記実施形態ではパイプを円形断面としたが、本発明によれば、パイプの断面形状は非円形（長円形、楕円形、台形や平行四辺形を含む概ね多角形など）としてもよい。
（５）上記実施形態では筒状保護部材を、保護機能の他にシールド機能を兼ね備えた金属製のパイプとしたが、本発明によれば、電線が、導体を包囲するコアの外周に編組線からなるシールド層を被せ、そのシールド層をシースで包囲した形態のシールド電線である場合には、筒状保護部材を、合成樹脂製のコルゲートチューブ等のようにシールド機能を有しない部材であってもよい。  
（６）上記実施形態では伝熱部材を電線に螺旋状に巻き付けたが、本発明によれば、予め、筒状に成形した伝熱部材内にでを挿通させてもよい。  
（７）上記実施形態では複数本（３本）の電線を纏めて伝熱部材で包囲したが、本発明によれば、１本の電線を個別に伝熱部材で包囲し、これを束ねてパイプに挿通してもよい。  
（８）上記実施形態では伝熱部材が電線を全周に亘って包囲するようにしたが、本発明によれば、電線の外周の一部をパイプの内周に密着させ、それ以外の部分に伝熱部材を充填してもよい。  
（９）上記実施形態では伝熱部材と電線を一緒に筒状保護部材に挿入したが、本発明によれば、伝熱部材の挿入と電線の挿入を別工程で行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１の一部切欠側面図
【図２】伝熱部材を製造する過程をあらわす概略図
【図３】伝熱部材を製造する過程をあらわす部分拡大図
【図４】電線に伝熱部材を巻き付けている様子をあらわす側面図
【図５】電線に伝熱部材を巻き付けている状態をあらわす横断面図
【図６】伝熱部材と電線をパイプに挿入している様子をあらわす縦断面図
【符号の説明】
【００３７】
Ｗａ…シールド導電体
１０…電線
２０…パイプ（筒状保護部材）
３０…伝熱部材
３１…メタルウール（母材）
３３…充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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