JP2013251163A

JP2013251163A - 絶縁電線

Info

Publication number: JP2013251163A
Application number: JP2012125672A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tozawa; 仁宏戸澤; Yuji Ochi; 祐司越智; Tatsunori Rinka; 達則林下; Masamichi Niwada; 正道庭田; Hiroyuki Otsuka; 裕之大塚
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】耐熱性と耐油性を備え、柔軟で軽量な絶縁電線を提供する。
【解決手段】外径０．７５ｍｍ以上１．２２ｍｍ以下の中心導体１２と、中心導体１２を覆い、長手方向に連続する空隙部１４を有する絶縁被覆１３とを有する絶縁電線１１であって、絶縁被覆１３は、フッ素樹脂から成り、絶縁被覆１３の厚みは、中心導体１２の外径の２３％以上５７％以下であり、絶縁電線１１の長手方向に垂直な断面における絶縁被覆１３の面積に対する空隙部１４の割合を空隙率とするときに、空隙率が２．６％以上４．５％以下の空隙部１４が、絶縁被覆１３に１０〜１２個配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車に搭載された機器の配線に用いられる絶縁電線に関する。

自動車用の絶縁電線として、特許文献１に記載のものが知られている。自動車用の絶縁電線には高度な耐熱性と耐油性が求められる。そこで特許文献１は、絶縁組成物として、耐熱性と耐油性を有するフッ素樹脂を用いた絶縁電線を開示している。

特開平７−２７２５４２号公報

ところで、近年では車両の小型化や配線の高密度化が進み、電線の配線スペースも狭くなっている。そこで、狭い空間でも容易に配線できるように、柔軟性を有する電線が求められている。また、車両の軽量化の要請に伴い、電線にも軽量化が求められている。

ところが、特許文献１に記載の絶縁電線は、フッ素樹脂を用いているために可撓性に乏しいという問題を指摘している。また、フッ素樹脂は比重が高く、ポリエチレンなどの他の樹脂で被覆された電線と比べて被覆厚が同じであれば重い。このため、特許文献１に記載の絶縁電線はそのままでは、柔軟かつ軽量という要求にこたえるためには適さなかった。

そこで本発明は、耐熱性と耐油性を備え、柔軟で軽量な絶縁電線を提供することを目的とする。

本発明によれば、
外径０．７５ｍｍ以上１．２２ｍｍ以下の中心導体と、
前記中心導体を覆い、長手方向に連続する空隙部を有する絶縁被覆とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁被覆は、フッ素樹脂から成り、
前記絶縁被覆の厚みは、前記中心導体の外径の２３％以上５７％以下であり、
前記絶縁電線の長手方向に垂直な断面において
絶縁被覆の外径をＤ１、中心導体１２の外径をＤ２、空隙部の内径をＤ３としたときに（Ｄ３／２）^２／｛（Ｄ１／２）^２−（Ｄ２／２）^２｝を空隙率とするときに、前記空隙率が２．６％以上４．５％以下の空隙部が、前記絶縁被覆に１０〜１２個配置されている、絶縁電線が提供される。

本発明に係る絶縁電線によれば、外径０．７５ｍｍ以上１．２２ｍｍ以下の中心導体と、厚みが中心導体の外径の２３％以上５６％以下の絶縁被覆を用いたので、柔軟な絶縁電線を提供することができる。また、絶縁樹脂がフッ素樹脂からなるので、耐熱性と耐油性に優れた絶縁電線を提供することができる。さらに、絶縁被覆に空隙率が２．６％以上４．５％以下の空隙部を１０〜１２個設けたので、絶縁電線に必要な強度を確保しつつ、柔軟な絶縁電線を提供することができる。

本発明の実施の形態例を説明する図である。本発明の絶縁電線の製造に用いるダイス先端の断面図である。本発明の絶縁電線の製造途中のダイス先端での断面図である。本発明の絶縁電線の製造に用いるダイス先端の斜視図である。加熱変形試験に用いる重りの斜視図である。

図１は本発明に係る絶縁電線の実施の形態例である。図中、１１は絶縁電線、１２は中心導体、１３は絶縁被覆、１４は空隙部、を示す。また、Ｄ１は絶縁被覆１３の外径、Ｄ２は中心導体１２の外径、Ｄ３は空隙部の内径を示す。
本実施形態の絶縁電線１１は、中心導体１２を絶縁被覆１３で覆った形状であり、絶縁被覆１３は長手方向に連続する複数個の空隙部１４を有している。

このような絶縁電線１１は、例えば車両のエンジン近傍に設けられた各種センサーとＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）とを接続する配線、電動車両の電動モータの信号線、パワーステアリングの信号線などに用いられる。これらは、特に狭い空間に曲げて配線する必要があるため、柔軟性が求められ、また、油が付着する虞があるので耐油性が求められる。また、高温環境下にも曝されるので、耐熱性も求められる。また、配線時の取り扱いを容易とするために軽量化も求められている。

中心導体１２は、銀メッキもしくは錫メッキ軟銅線ないしは銅合金線からなる単線または撚り線で形成することができる。撚り線の場合は、図示の例では、素線導体径が０.１９ｍｍのものを１９本撚った外径０.９５ｍｍ（導体断面積０．５４ｍｍ^２相当）のものが用いられている。このように細い電線を用いることにより、柔軟な絶縁電線が得られる。この中心導体１２は外径が０．７５ｍｍ以上１．２２ｍｍ以下の電線を用いる。なお、中心導体１２の外径が０．７５ｍｍより小さいと、上述のような用途のための電気的特性を満たすことが困難となる。また、中心導体１２の外径が１．２２ｍｍより大きいと、中心導体１２の柔軟性が低下してしまう。

絶縁被覆１３は、ヤング率が５００ＭＰａ程度の熱可塑性樹脂であるフッ素樹脂を用いて、押出し成形で形成される。フッ素樹脂材としては、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）等が用いられる。フッ素樹脂は耐熱性および耐油性に優れているため、絶縁被覆１３の耐熱性および耐油性を向上させることができる。

絶縁被覆１３の厚みは、中心導体１２の外径Ｄ２の２３％以上５６％以下とする。つまり、絶縁被覆１３の外径Ｄ１は、（Ｄ１−Ｄ２）／（２×Ｄ２）＝０．２３〜０．５６となるように設定する。例えば、中心導体１２の外径Ｄ２が０.９５ｍｍとして絶縁被覆１３の外径Ｄ１を１．４ｍｍとすること、中心導体１２の外径Ｄ２を０．７５ｍｍとして絶縁被覆１３の外径Ｄ１を１．６ｍｍとすること、中心導体１２の外径Ｄ２を１．２ｍｍとして絶縁被覆１３の外径Ｄ１を２．２ｍｍとすることができる。各場合で絶縁被覆１３の厚みは中心導体１２径の２３％、５７％、４２％となる。なお、本発明においては、絶縁被覆１３の外径Ｄ１が２．２ｍｍ以下の柔軟性に富む絶縁電線１１を対象としている。図示の例は、絶縁被膜１３の外径が１．７ｍｍのものを示す。

絶縁被覆１３の厚みが中心導体１２の外径Ｄ２の２３％より小さいと、絶縁電線１１として十分な絶縁特性が得られにくい。また、絶縁電線１１に加えられる外圧や曲げに対して耐えられなくなる虞がある。絶縁被覆１３の厚みが中心導体１２の外径の５７％より大きいと絶縁電線１１の重量が嵩み、また、柔軟性が低下する。

空隙部１４は、中心導体１２の周りに複数個形成されている。また、この空隙部１４は断面円形状に形成されている。絶縁電線１１の長手方向に垂直な断面において空隙部１４を円形に形成し、その内径をＤ３とすると、その空隙部の空隙率は、以下の関係式で表される。
（Ｄ３／２）^２×π／{(Ｄ１／２)^２×π−(Ｄ２／２)^２×π}
つまり、以下の式で表される。
（Ｄ３／２）^２／{(Ｄ１／２)^２−(Ｄ２／２)^２}
本実施形態に係る絶縁電線１１は、１つの空隙部１４の空隙率が２．６％以上４．５％以下となるように、空隙部１４が形成されている。

なお、空隙部１４は円形に形成してもよいし、楕円等の形状に形成することもできる。また、ここでいう楕円とは数学的な意味での楕円に限らず、円が歪んだ形状のものが含まれる。空隙部１４を楕円形に形成した場合でも、一つの空隙部１４の空隙率が２．６％以上４．５％以下となるように空隙部１４を形成する。このように絶縁被覆１３に空隙部１４を設けることにより、絶縁被覆１３に柔軟性を与え、また、絶縁被覆１３を軽量とすることができる。

なお、一つの空隙部１４の空隙率が２．６％より小さいと、個々の空隙部１４が小さく、絶縁電線１１を曲げたときに空隙部１４が変形してその曲げを吸収し切れないことがあり、絶縁被覆１３に十分な柔軟性を与えることができない。一つの空隙率が４．５％より大きいと、空隙部１４が大きくなりすぎて空隙部１４が潰れやすく、例えば外圧や曲げ絶縁電線１１が作用した場合に変形してしまい、良好な機械的特性および電気的特性が得られにくい。

このような空隙部１４は絶縁被覆１３全体で１０〜１２個設けられている。空隙部１４の個数が１０個より少ないと、絶縁被覆１３全体に占める空隙部１４の割合が少なく、絶縁被覆１３に十分な柔軟性を付与することができない。また、空隙部１４の個数が１２個よりも多いと、絶縁被覆１３全体に占める空隙部１４の割合が大きくなりすぎ、良好な機械的特性および電気的特性が得られない。なお、図１では、０．２５ｍｍの略円形の空隙部１４が中心導体１２の周りに均等に１１個配置された絶縁電線１１を示している。

絶縁電線１３は耐熱性および耐油性を向上させるためにフッ素樹脂で形成されている。このため、可撓性が低下しやすいフッ素樹脂を用いても、絶縁被覆１３に所定の大きさの空隙部１４を所定個数設けることにより、絶縁電線１１に必要な機械的強度を維持しつつ柔軟性を付与することができる。また、絶縁被覆１３に空隙部１４を設けたことにより、絶縁電線１１の軽量化も図ることができる。これにより、耐熱性と耐油性を備え、柔軟で軽量な絶縁電線１１を提供することができる。

次に、上記絶縁電線の製造方法について説明する。

図２から図４に示すように、絶縁電線１１の製造に用いる押出機３０は、ダイス３１とポイント４１とを備えている。
ダイス３１は、内周面が円錐台形状の円錐台部３２を有しており、その中心に円筒状の押出孔３３が形成されている。押出孔３３の径は長さ方向に一定である。ダイス３１の内周面は円錐台に円筒を継いだ形状である。

ポイント４１は、外周面が円錐台形状の円錐台部４２を有しており、その先端には、円筒部４３が形成されている。円錐台部４２の中心と円筒部４３の中心とが一致されている。また、このポイント４１には、その中心に挿通孔４４が形成されており、この挿通孔４４に、中心導体１２が挿通されて前方へ向かって引き出される。

これらダイス３１及びポイント４１は、その円錐台部３２と円錐台部４２とが所定の環状の隙間を形成するように配設されている。そして、ダイス３１の円錐台部３２とポイント４１の円錐台部４２との隙間及びダイス３１の押出孔３３とポイント４１の円筒部４３との隙間が、互いに連通する押出流路５１，５２とされている。そして、押出流路５１に、絶縁被覆１３を形成する溶融樹脂Ｒが後方側から導入され、押出流路５２へ送り込まれて押出孔３３から押し出される。

また、ポイント４１の円筒部４３の周囲には、円筒形状の複数の筒体４５が同心円上に等間隔に配設されており（図４参照）、樹脂Ｒの押出方向に沿って延在され、円筒部４３とともにダイス３１の押出穴３２に挿通されている。筒体４５の先端は円筒部４３の先端と同じ面上またはその近傍にある。押出流路５１，５２内に筒体４５が存在し、その部分には溶融した樹脂Ｒが流れない。

これら筒体４５は、連通孔４６を有しており、この連通孔４６は、筒体４５を貫通してポイント４１の内面に開口されている。ポイント４１の内面は閉じた空間とはなっておらず押出機３０の外に通じている。

上記の押出機３０を用いて中心導体１２の外周に絶縁被覆１３を形成する場合、図３に示すように、中心導体１２をポイント４１の挿通孔４４に挿通させる。
そして、中心導体１２を押出機３０から引き出しながら、押出流路５１へ、その後方側から溶融樹脂Ｒを押し出す。樹脂Ｒは、押出流路５１，５２を通って押出孔３３から押し出され、引き伸ばされてその径が徐々に小さくなって、押出孔３３の出口から一定の距離離れた箇所で中心導体１２の上に乗って中心導体１２を被覆する。つまり、引き落としによって、中心導体１２の外周に樹脂Ｒが乗って絶縁被覆１３が形成される。また、筒体４５には樹脂が流れず、この部分が断面円形または楕円形の空隙部１４となる。

本発明による上述の絶縁電線を評価するため、本発明の実施例品を作製し試験した。
外径Ｄ２が０．９５ｍｍの中心導体１２と、外径Ｄ１が１．７ｍｍで厚みが０．３７５ｍｍの絶縁被覆１３とにより絶縁電線１１を構成し、内径Ｄ３が０．２５ｍｍの空隙部１４を１１個設けた本発明の実施例品を作成した。なお、絶縁被覆１３は、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）から構成した。

この絶縁電線の絶縁被覆の厚みの最大値は０．４１８ｍｍであり、絶縁被覆の厚みの最小値は０．３４６ｍｍであった。

（質量）
この絶縁電線の質量は、１ｍ当たり７．１８ｇであった。同材料で同径の絶縁電線を空隙部なし（従来の一般的な絶縁電線）で製造した場合に比べて１３％も軽量な絶縁電線が得られた。

この実施例品について、以下のように各試験を行い、絶縁電線の特性を評価した。
（柔軟性）
絶縁電線を環状に丸めて半径１００ｍｍの輪を作り、フックに引っ掛けて吊り下げ、この輪の下端に１００ｇの錘をぶら下げて、絶縁電線に荷重をかけて変形させた。変形した輪の短径と長径を測定したところ、短径／長径×１００で表される指標が４０．４であった。同材料で同径の絶縁電線を空隙部なし（従来の一般的な絶縁電線）で製造した場合に比べて、柔軟性が２０％も向上した。つまり、荷重に応じて変形しやすい、柔軟性に富んだ絶縁電線であることが確認できた。

（耐熱性）
直径１．７ｍｍの円筒状の支柱に絶縁電線を隙間無く巻き付け、２５０℃の恒温槽に３０分放置したところ、絶縁被覆の表面にひび割れが無いことが確認された。つまり、この絶縁電線を高温環境下に曝しても絶縁被覆が変性することが無く、高い耐熱性を有することが確認できた。

（耐油性）
５０℃の油に２０時間浸漬した絶縁電線を、直径１．７ｍｍの円筒状の支柱に隙間無く巻き付けたところ、絶縁被覆の表面にひび割れが確認されなかった。また、この絶縁電線に交流１ｋＶを１分間通電したところ、試験前の絶縁電線と電気的特性に変化が見られなかった。つまり、この絶縁電線は、油の中に浸漬しても絶縁被覆が変性することがなく、高い耐油性を有することが確認できた。

（難燃性）
絶縁電線を水平方向に張り、火炎を絶縁電線に１５秒間接触させたところ、絶縁電線は燃え出さなかった。つまり、絶縁電線の難燃性が良好であることが確認できた。

（加熱変形）
ＩＳＯ６７２２−１（２０１１）の５．８項「Ｐｒｅｓｓｕｅｒｔｅｓｔａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」にしたがって１００ｍｍの長さの絶縁電線を２００℃の恒温槽に入れ、図５に示す形状の重りの板状の先端部で８８ｇの荷重を絶縁電線に４時間負荷した。この絶縁電線に交流１ｋＶを１分間通電したところ、電気特性に問題が無いことが確認された。つまり、この絶縁電線は高温環境下でも変形しにくいことが確認された。

このように、本発明に係る絶縁電線は、軽量で柔軟である。したがって、狭い空間に機器が詰め込まれ、軽量さと柔軟性が求められている車両用の配線に用いられる電線に好適である。さらに、耐熱性と耐油性に優れているので、車両用の配線の中でも、特に油が付着しやすいエンジン近傍、パワーステアリング、変速機、バッテリ、電動モータなどの配線に好適である。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

１１…絶縁電線、１２…中心導体、１３…絶縁被覆、１４…空隙部

Claims

外径０．７５ｍｍ以上１．２２ｍｍ以下の中心導体と、
前記中心導体を覆い、長手方向に連続する空隙部を有する絶縁被覆とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁被覆は、フッ素樹脂から成り、
前記絶縁被覆の厚みは、前記中心導体の外径の２３％以上５７％以下であり、
前記絶縁電線の長手方向に垂直な断面において絶縁被覆の外径をＤ１、中心導体１２の外径をＤ２、空隙部の内径をＤ３としたときに（Ｄ３／２）^２／｛（Ｄ１／２）^２−（Ｄ２／２）^２｝を空隙率とするときに、前記空隙率が２．６％以上４．５％以下の前記空隙部が、前記絶縁被覆に１０〜１２個配置されている、絶縁電線。