JP2005235716A

JP2005235716A - ワイヤハーネス用電線

Info

Publication number: JP2005235716A
Application number: JP2004047018A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Okamoto; 秀之岡本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】シールド性に優れ、かつ低コストで製造することができ、コネクタなどとの接続作業が容易に行えるワイヤハーネス用電線を提供する。
【解決手段】本発明電線は、導体10と、導体10の外方に形成される絶縁層30と、絶縁層30の外方に形成されるシールド層50とを有するワイヤハーネス用電線である。シールド層に編組材ではなく半導電性塗料層50Bを用いる。半導電性塗料50Bの塗布により容易にシールド層を形成することができ、電線コストの低減を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤハーネス用電線に関するものである。特に、ノイズのシールド効果に優れ、低コストで接続作業が容易に行えるワイヤハーネス用電線に関するものである。

従来から自動車のワイヤハーネス用電線として、図2に記載のものが知られている。これは中心側から順に導体10、絶縁層30、シールド層50、シース60を具えている（例えば特許文献１参照）。このうち、シールド層50には、一般に細径の金属線の編組材が用いられている。このような電線は、通常の内燃機関を用いた自動車は勿論、電気自動車やハイブリッド車などにも利用されている。例えば、ハイブリッド車では、バッテリーから300V以下の直流をインバータに供給し、インバータで3相交流に変換して車両駆動用のモーターに給電している。車両減速時にはモーターが発電機として機能し、発生した回生電力をインバータに供給して直流に変換し、バッテリーの充電に供している。

特開平6-124608号公報(図17)

しかし、上記の電線では、次のような問題があった。

(1)編組構造がコスト高につながる。
編組構造のシールド層は遮蔽効果が高いメリットがある反面、細径の金属線を編み上げなければならず、必然的に製造コストが高くなる。

(2)端末などでシールド層の処理が煩雑である。
電線の端末処理において、シールド層はコネクタの外部シールドに接続する必要がある。その際、シースを剥がして電線端末を整える（シールド層の端末の長さを調整する）必要があり、非常に工数がかかる。特に、シールド層の端末の長さを適切に調整できない場合には、細径の金属線の一部がケバ状に突出し、課電時に導体との間で放電を生じる要因になりかねない。

従って、本発明の主目的は、シールド性に優れ、かつ低コストで接続作業が容易に行えるワイヤハーネス用電線を提供することにある。

本発明は、シールド層を編組材とせず、その構成に工夫を施すことで上記の目的を達成する。

すなわち、本発明ワイヤハーネス用電線は、導体と、導体の外方に形成される絶縁層と、絶縁層の外方に形成されるシールド層とを有し、このシールド層には半導電性塗料層が用いられていることを特徴とする。

シールド層に編組材ではなく、半導電性塗料を用いることで、絶縁層の外側にこの塗料を塗布することにより容易にシールド層を形成することができ、低コスト化を実現できる。

また、電線の端末処理において、編組材のように端末処理が煩雑ではなく、ケバも生じることがないため、信頼性の高い端末構造を容易に構成することができる。

以下、本発明をより詳しく説明する。

導体は、必要な送電容量が確保できるものであればよく、特に材質・構成が限定されるわけではない。材質としては、銅線、錫めっき銅線、アルミ線、アルミ合金線、鋼心アルミ線、カッパーフライ線、ニッケルめっき銅線、銀めっき銅線、銅覆アルミ線などが挙げられる。導体の構成としては、単線とより線が考えられるが、一般に複数の素線をより合せたより線構造が好適である。

本発明電線には導体、絶縁層、シールド層を具えることが基本構成であるが、さらに導体と絶縁層との間に内部半導電層を設けてもよい。内部半導電層は、樹脂と導電性フィラーとの混合物で構成することが好ましい。導電性フィラーの混合により、所定の導電率を半導電層に付与することができる。樹脂はポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルよりなる群から選択される少なくとも一種が望ましい。フィラーはカーボンブラックが好適に利用できる。

その他、内部半導電層の好適な材質として、特開平6-203651号公報に記載のものもある。すなわち、（Ａ）酢酸ビニル含有量30〜70質量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体、及びアクリル酸エチル含有量20〜40質量％のエチレン−アクリル酸エチル共重合体からなる群より選ばれた少なくとも１種の共重合体100重量部に対して、（Ｂ）導電性カーボンブラック20〜100重量部、及び（Ｃ）分子中に少なくとも１つのエポキシ基を持ち、かつ、融点が40℃以上のエポキシ化合物0.5〜50重量部を含有する組成物である。

また、内部半導電層の抵抗率は1×10³〜1×10⁴Ω・cmとすることが好ましい。このような抵抗率を確保することで、部分放電抑止の点で望ましい。この抵抗率の下限を下回ると、半導電層に電流が流れることによるジュール熱の発生の原因となる。逆に、上限を超えると抵抗率が高くなりすぎ、導体と絶縁層との界面における電位傾度の緩和効果が十分期待できない。

この内部半導電層は、押し出しにて形成することが好ましい。押し出しにて半導電層を形成すれば、導電性布テープを利用した場合と異なって導電性布テープの端部やケバなどの不整部がなく、水トリーの起点を排除することができる。

絶縁層は電線の電圧に応じた耐電圧性を具える構成とする。絶縁層の材質としては、エチレンプロピレンゴム、ビニル樹脂(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコールなど)、ポリスチレン、ポリエチレン、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、珪素ゴム、ポリテトラフルオロエチレンなど挙げられる。特に、架橋ポリオレフィン、中でも架橋ポリエチレンが好適である。この絶縁層は、内部半導電層と同時押し出しまたはタンデム押し出しすることが好ましい。これら各層を同時または連続して押し出すことで、層間に異物が混入したりギャップが生じることを抑制できる。

シールド層に用いる半導電性塗料は、有機溶剤中にバインダーおよび導電性フィラーを混合したものが好ましい。例えば、電磁はシールド用塗料として市販されているものが利用できる。このようなシールド層により、誘導防止用の遮蔽と危険防止用の遮蔽を行うことができる。バインダーには、アクリル、ビニル、エポキシ、アルキド樹脂などが利用できる。有機溶剤には、酢酸エチルやトルエンが利用できる。導電性フィラーにはニッケル粉や銅粉が挙げられる。

また、シールド層は、半導電性塗料層単層でもよいし、半導電性塗料層と半導電性樹脂層の積層構造でもよい。この積層構造にすることで、一層シールド効果を高めることができる。半導電性樹脂は、樹脂と導電性フィラーとの混合物で構成することが好ましい。樹脂にはポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルよりなる群から選択される少なくとも一種が好適である。また、導電性フィラーにはカーボンブラックと金属粉の少なくとも一方が好ましい。一般に、カーボンブラックのみの添加で樹脂に導電性を付与することができる。ただし、カーボンブラックの添加だけでは十分なシールド効果が得られない場合、ノイズの発生量に応じて、さらに金属粉を充填することが好ましい。金属粉にはニッケルや銀などが挙げられる。

このシールド層に用いる半導電性塗料（樹脂）の抵抗率は1×10〜1×10^-3Ω・cmであることが好ましい。前述した内部半導電層よりも低い抵抗率の半導電性樹脂を用いることで、高いシールド効果を得ることができる。

このようなシールド層は、絶縁体上に半導電性塗料をスプレーしたり、導体と絶縁体とからなる半製品を半導電性塗料中に浸漬するなどした後、この塗料を乾燥して有機溶剤を飛ばすことで得られる。特に、このような塗料の塗布と乾燥とを繰り返すことで、半導電性塗料層を厚く形成することができる。また、シールド層を半導電性樹脂層との積層構造にする場合、半導電性樹脂層を押し出しにて形成することが好適である。特に、半導電性樹脂層は絶縁層と２層同時押し出しにより形成してもよいし、内部半導電層を有する場合、内部半導電層・絶縁層・半導電性樹脂層の３層同時押し出しを行ってもよい。半導電性塗料の塗布や半導電性樹脂の押し出しによりシールド層を形成すれば、細径線を編み上げる必要がなく、コスト低下を容易に実現できる。また、端末処理においても、シールド層の端部の長さ調整をケバを生じることなく容易に行える。

さらに、ノイズ量が多い場合などでは、半導電性塗料層（半導電性樹脂層）と編組材とを組み合わせてシールド層を構成してもよい。この場合、編組材を用いているため、端末処理の煩雑さは残るものの、半導電性塗料層（半導電性樹脂層）と組み合わせたことで従来よりも編組材の密度を低減でき、電線の軽量化と低コスト化を実現することができる。

その他、シールド層と絶縁層との間に外部半導電層を介在させても良い。外部半導電層は内部半導電層と同様な抵抗率を持つ材料が好ましい。この外部半導電層も押出にて形成することができる。

通常、本発明電線は、シールド層の上にシースを設ける。シースは、一般にクロロプレンゴム、ビニル樹脂、ポリエチレンなどで構成される。シースを設けることで、絶縁層（シールド層）の機械的保護を図ることができる。

本発明ワイヤハーネス用電線は、高電圧用途に利用することが好適である。特に400V以上、より好ましくは600V以上、さらに好ましくは1kV以上での利用が期待できる。

以上説明したように、本発明ワイヤハーネス用電線によれば、シールド層に編組材ではなく、半導電性塗料を用いることで、容易にシールド層を形成することができ、低コスト化を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明電線の断面図である。この電線は中心から順に、導体10、内部半導電層20、絶縁層30、外部半導電層40、シールド層50、シース60を具えている。

ここでは、0.32mm径の軟銅線を19本より合わせて撚り素線を形成し、この撚り素線を19本より合わせて公称断面積30sqの導体10を構成した。

この導体10の直上に内部半導電層20を形成する。この内部半導電層20は押し出しにて形成した。材質はポリエチレンにカーボンブラックを配合した混合物を用いた。得られた内部半導電層20の厚さは0.3mm、抵抗率は1×10³Ω・cmである。

内部半導電層20の上には絶縁層30が形成される。この絶縁層30も押し出しにより形成した。絶縁層30の材質は架橋ポリエチレンであり、その厚さは1.1mmである。この絶縁層30は内部半導電層と同時押し出しにより形成する。両層を同時押し出しすることで、層間に異物が混入したりギャップができるおそれが少なく、部分放電の抑制に一層効果的である。

続いて、絶縁層30の上に外部半導電層40を形成する。この外部半導電層も内部半導電層20と同一抵抗率の同一材料で押出にて形成される。

さらに外部半導電層40上にシールド層50を形成する。シールド層50は、内側の半導電性樹脂層50Aと、外側の半導電性塗料層50Bとから構成される。この半導電性樹脂層50Aも押し出しにより形成した。ここでは内部半導電層20、絶縁層30、外部半導電層40および半導電性樹脂層50Aを全層同時押し出しにより形成した。半導電性樹脂層50Aの材質はポリ塩化ビニルにカーボンブラックと銀粉を配合した混合物を用いた。また、半導電性塗料層50Bには、バインダーとしてアクリル樹脂を、有機溶剤として酢酸エチル・トルエンを、導電性フィラーとしてニッケル粉を含有した塗料を用いた。この塗料層50Bは、半導電性樹脂層50Aまでを形成した半製品を半導電性塗料中に浸漬し、乾燥して溶剤を飛ばす工程を複数回繰り返すことで形成した。得られたシールド層50の厚さは0.3mm、抵抗率は1×10^-3Ω・cmである。

そして、シールド層50の上にシース60を形成する。ここでは、ポリ塩化ビニルを厚さ1.0mmに押し出してシース60を形成した。

得られた電線によれば、従来の編組材からなるシールド層を用いた電線と同様のシールド効果を得ることができる。特に、シールド層を半導電性樹脂層と半導電性塗料層の積層構造とすることで、いずれか一方の半導電層だけの場合におけるシールド効果の総和以上のシールド効果が期待できる。また、編組材を用いないため、容易に製造でき、かつ端末処理時の編組材の毛羽立ちも回避できる。

本発明電線は、エンジンを用いる通常の自動車はもちろん、電気自動車、ハイブリッド自動車などのワイヤハーネスに好適に利用できる。

本発明ワイヤハーネス用電線の断面図である。従来のワイヤハーネス用電線の断面図である。

符号の説明

10 導体
20 内部半導電層
30 絶縁層
40 外部半導電層
50 シールド層
50A 半導電性樹脂層
50B 半導電性塗料層
60 シース

Claims

導体と、導体の外方に形成される絶縁層と、絶縁層の外方に形成されるシールド層とを有し、
このシールド層には半導電性塗料層が用いられていることを特徴とするワイヤハーネス用電線。
半導電性塗料の抵抗率が1×10〜1×10^-3Ω・cmであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス用電線。
シールド層は、半導電性塗料層と半導電性樹脂層との積層構造で構成されることを特徴とする請求項1に記載のワイヤハーネス用電線。