JP2014138130A - 電線の配線システム - Google Patents

Abstract

【課題】シールドといった格別な被覆を施さない電線に生ずるノイズを軽減できる電線の配線システムを提供する。
【解決手段】シールド層が形成されていない電線１０とシールド層２０ｃが形成されている電線２０が、電線２０の長さ方向の全長または一部が、電線１０に沿って近接配置される電線の配線システム。この配線システムによると、被雷により電線１０に生じる誘導電流Ｉ_１０が、電線２０が作る磁場の分だけ軽減されるので、被雷により電線１０に生ずるノイズを軽減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被雷時に電磁誘導効果の影響を軽減することができる電線の配線システムに関する。

信号伝送用、あるいは、電力伝達用の電線が配線されている構造物が被雷すると、構造物に電流が流れることにより磁場が発生する。その磁場が及ぶ範囲に電線が存在していると、その電線には誘導電流が生じ、これがノイズとなって信号伝送などに悪影響を及ぼす。この電磁誘導効果の影響を軽減するための対策が従来から行なわれている。
例えば、特許文献１においては、電磁波シールドでそれぞれ被覆されている複数の電磁波シールド構造物間を継ぐ電気ケーブルの電磁波シールド構造において、電気ケーブルの外周をその全長にわたって、シールド管で被覆することを提案している。
また、特許文献２においては、芯線導体の上に、絶縁体層を被覆し、その上を金属層で被覆し、さらに絶縁体層と金属層との交互の被覆を２回以上重ね合わせることを提案している。

特許第2589409号公報 特許第4099785号公報

ところが、特許文献１はシールド管による被覆を、特許文献２は絶縁体層と金属層との交互の被覆を、複数ある全ての電線について全長にわたって施すことを前提としている。この前提は、電線に費やされるコストを上昇させ、また、電線の重量を増やすことを意味しており、受け入れがたいこともある。

本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、シールドといった格別な被覆を施さない電線に生ずるノイズを軽減できる電線の配線システムを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の電線の配線システムは、シールド層が形成されていない第１の電線と、シールド層が形成されている第２の電線と、が混在して配線され、第２の電線の長さ方向の全長または一部が、第１の電線に沿って近接配置される、ことを特徴とする。
本発明の電線の配線システムによれば、第１の電線と第２の電線が配線されている構造物が被雷すると、第２の電線のシールド層に電流が流れる。これにより第２の電線の周囲に磁場Ｈ_２０が形成される。この磁場Ｈ_２０は被雷により構造物に生じる磁場Ｈ_０と向きが逆であるから、磁場Ｈ_２０は磁場Ｈ_０を相殺するように働く。したがって、被雷により第１の電線に生じる誘導電流Ｉ_１０が小さくなり、被雷により第１の電線に生ずるノイズを軽減できる。

本発明の電線の配線システムにおいて、第１の電線、及び、第２の電線のシールド層の一方または双方に絶縁被覆層が外周に形成されていることが好ましい。そうすれば、第１の電線と第２の電線を接触させて配線することができるので、配線の自由度が増す。

本発明の電線の配線システムにおいて、第１の電線と第２の電線が、全長にわたって平行に配置されていることが好ましい。上述したノイズ軽減効果を最大限享受することができる。

本発明の電線の配線システムにおいて、第１の電線と、第１の電線に近接配置される第２の電線と、の間に絶縁層を介在させることが好ましい。そうすれば、第１の電線に生じるノイズをより軽減することが可能となる。

本発明の電線の配線システムによれば、シールド層が形成されていない第１の電線に沿ってシールド層が形成されている第２の電線を近接配置することで、シールド層を形成していない第１の電線に生ずるノイズを軽減できる。

本実施形態における電線の配線システムを示す図であり、（ａ）は構造物との関係を示し、（ｂ）は第１の電線（シールドなし）と第２の電線（シールドあり）の相対的な位置関係を示し、（ｃ）は第１の電線と第２の電線の組み合わせ例、（ｄ）は他の組み合わせ例を示している。 （ａ）は本実施形態の作用・効果を説明する図、（ｂ）は本実施形態の実用例を示す図である。 本実施形態の他の実用例を示す図である。 図１に示す第１の電線と第２の電線の組み合わせ例の変形例を示す図である。 図１に示す第１の電線と第２の電線の引き回しの好ましい例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態による電線の配線システムは、図１（ａ）に示すように、構造物１と構造物２との間に引き回されている電線（第１の電線）１０と電線（第２の電線）２０からなる。
電線１０と電線２０は、構造物１と構造物２の各々に設けられている電気機器間で信号を伝送するのに用いられる。
電線１０は、図１（ｂ）に示すように、導体部分である芯線１０ａのみからなり、シールド層で被覆されていない。一方、電線２０は、芯線２０ａと、芯線２０ａの周囲を覆う絶縁層２０ｂと、絶縁層２０ｂの周囲を覆うシールド層２０ｃと、からなる。

シールドされていない電線１０が単独で存在していると、前述したように、構造物１（または構造物２）が被雷（Ｔ）すると、電線１０に誘導電流が生じ、伝送される信号にノイズを生じさせるおそれがある。そこで、本実施形態では、シールド層２０ｃを備える電線２０を、図１（ａ），（ｂ）に示すように、電線１０に沿って近接配置することで、ノイズの軽減を図る。図２（ａ）を参照して、その作用を説明する。

構造物１（または構造物２）が被雷（Ｔ）すると、図２に示すように、構造物１に電流Ｉ_０が流れる。構造物１に電流Ｉ_０が流れると、電磁誘導によりその周囲に磁場Ｈ_０が形成される。そして、この磁場Ｈ_０の及ぶ範囲に、電線１０及び電線２０が存在するものとする。
そうすると、電線１０には、その芯線１０ａに磁場Ｈ_０による誘導電流Ｉ_１０が流れ、伝送される信号にノイズを発生させるおそれがある。一方、電線２０はシールド層２０ｃを備えているため、磁場Ｈ_０により誘導電流は発生せず、ノイズの発生が抑制される。また、電流Ｉ_０が流れると、シールド層２０ｃには電流Ｉ_２０が流れ、この電流により電線２０の周囲には、磁場Ｈ_２０が生じる。この磁場Ｈ_２０は磁場Ｈ_０と向きが逆であるから、磁場Ｈ_２０は磁場Ｈ_０と相殺するように働く。したがって、電線１０に生ずる誘導電流Ｉ_１０は、磁場Ｈ_２０による分だけ、被雷（Ｔ）により電線１０に生ずるノイズが軽減されるのである。

この例では、電線１０と電線２０を接触させることなく離しているが、電線１０に電線２０をどの程度近接させるかは、電線１０、電線２０の仕様により適宜定められるが、本発明者等の検討によると、電線１０と電線２０の間１００ｍｍ程度の間隔があっても本発明の効果を享受できることを確認している。一方で、場合によっては、電線１０と電線２０の間の絶縁性が問題になることもあるので、近接しすぎないように配慮が必要な場合もある。

電線１０に電線２０を近接配置する形態は、図１（ｂ）に示す例に限らない。例えば、図１（ｃ）に示すように、電線１０の周囲に複数本、例えば４本の電線２０を配置することができるし、また、図１（ｄ）に示すように、電線１０の全周囲を複数本の電線２０で取り囲むこともできる。

シールド層２０ｃは、電流Ｉ_２０が流れるものであれば、その材質、形態は限定されない。銅細線またはアルミニウム細線からなる編組線、同様の材質からなるテープ素材または管状素材を用いることができる。
また、本実施形態では電線１０と電線２０が構造物１と構造物２との間に引き回されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、電線１０と電線２０が１つの構造物の内部に配線されている場合にも適用できる。また、構造物は、建築構造物のように固定されたものに限らず、例えば航空機のように移動体であってもよい。

さて、図１では、構造物１と構造物２との間の全長にわたって電線１０に電線２０が近接配置された例を示したが、本発明はこれに限定されない。電線１０と電線２０が部分的に近接配置されている場合であっても、本発明の効果を享受することができる。以下、図２（ｂ）、図３を参照して部分的な近接配置の例を説明する。

図２（ｂ）は、電線１０及び電線２０が互いに逆向きに折れ曲がる例を示している。つまり、電線１０が屈曲点１１で９０度だけ折れ曲がる一方、電線２０が屈曲点２１で電線１０とは逆向きに９０度だけ折れ曲がっており、電線１０と電線２０は、平行に配置され近接している部分Ｇと、１８０度ずれているために離れている部分ＮＧを有している。
図２（ｂ）に示すように、被雷による電流Ｉ_０により形成される磁場Ｈ_０を、シールド層２０ｃを流れる電流Ｉ_２０が形成する磁場Ｈ_２０により、電線１０と電線２０が平行に配置されている部分Ｇでは、磁場Ｈ_２０により磁場Ｈ_０を相殺させ減少させる効果が見込める。一方、１８０度ずれた部分ＮＧには磁場Ｈ_２０による磁場の相殺効果は望めないことになる。
しかし、図２（ｂ）の形態であっても、部分的とはいえノイズ軽減効果を享受できるし、部分ＮＧが例えば周囲の環境によってノイズ軽減効果を期待できる場合もある。したがって、本発明は、図２（ｂ）の形態を許容する。

同様のことは、図３（ａ）、（ｂ）に示される形態についても当てはまり、本発明はこれら形態も許容する。
図３（ａ）は、電線１０は真直ぐに配置されているが、電線２０が屈曲点２１で９０度だけ折れ曲がっている。そして、図３（ａ）に示すように、電線２０から離れた位置に被雷（Ｔ）したとする。この場合、電線１０は被雷した付近に配置されており、また電線２０と近接している部分が短いため、電線１０は雷による影響を大きく受けるが、電線１０に対して電線２０が平行に配置されている部分Ｇにおいては、磁場Ｈ_２０により磁場Ｈ_０を相殺させ減少させる効果が見込める。

図３（ｂ）は、電線２０が部分的に湾曲することで、当該部分では電線１０までの距離が遠くなっている。その湾曲部分を除くと、電線２０は電線１０に沿って近接配置されている。この場合、湾曲部分に対応する部分ＮＧは電線２０まで遠くなり、また、湾曲部分に発生する磁場Ｈ_２０は電線１０に対して傾いているため、磁場Ｈ_２０により電線１０に印加される磁場が弱くなり、磁場Ｈ_２０により磁場Ｈ_０を相殺させる効果が部分Ｇよりも小さくなる。しかし、電線２０を近接配置させることによる効果を享受できる。

もっとも、本発明は、電線１０と電線２０の間隔を全長にわたって一定とし、平行な近接配置が得られることが好ましいことは言うまでもない。そのためには、図４に示すように、電線１０と電線２０の間に複数の治具３０を介在させることが好ましい。治具３０は寸法が等しく作製されており、この治具３０を好ましくは電線１０、電線２０の長手方向に等間隔で設置する。そうすれば、電線１０と電線２０の間隔を全長にわたって一定に維持できる。

次に、本発明は、電線１０及び電線２０の一方または双方の外周に絶縁被覆層を設けることができる。
例えば、図５（ａ）に示す例は電線１０（芯線１０ａ）の周囲に絶縁被覆層１０ｂを備えており、図５（ｂ）に示す例は電線２０のシールド層２０ｃの周囲に絶縁被覆層２０ｄを備えている。このように外周に絶縁被覆層を備えることにより、電線１０と電線２０が接触してもよい。そうすると、電線１０と電線２０の接触を避けるという制約がなくなるので、電線１０と電線２０を配線する自由度が高くなる。
絶縁被覆層１０ｂ，２０ｄ、絶縁層２０ｂは、架橋ポリエチレン、シリコン、その他の樹脂で形成される。なお、電線１０が大電力を伝える電力線の場合には、図１に示すように、絶縁被覆層を備えないこともある。

本発明は、電線１０と電線２０の間に絶縁層を介在させることができる。
例えば、図５（ｃ）に示すように、対向配置されている電線１０と電線２０の間に絶縁層３５を介在させる。そうすると、電線１０と電線２０の間にキャパシタを形成することができる。これは、電線１０からすると、電線１０の自己インダクタンスＬとキャパシタＣが接続された等価回路と見なすことができる。この等価回路のインピーダンスは、自己インダクタンスＬとキャパシタＣで調節できるため、適切な値が得られるよう、絶縁層３５をなす材質、電線１０と電線２０の距離（絶縁層３５の厚さ）を調整することにより、電線１０のサージ・インピーダンスを低下するよう制御できる。このインピーダンスが小さいとサージ電圧を小さくすることができるので、絶縁層を介在させることで、電線１０に生じるノイズをより軽減することが可能となる。

対向配置されている電線１０と電線２０に限らず、図５（ｄ）に示すように、電線１０の周囲を取り囲む電線２０の内側に絶縁層３５を設けることもできる。また、本発明は、絶縁層３５の役割を、電線１０、電線２０の外周に形成する絶縁被覆層１０ｂ，２０ｄが担うこともできる。この場合、絶縁被覆層を介して電線１０と電線２０が接触することが前提となる。

上記実施形態では、電線１０と電線２０が平行になる、つまり電線１０と電線２０が同一平面上に配置されることを前提として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電線１０と電線２０が交差して近接は位置されていても、交差の角度が大きくならなければ、本発明の効果を享受できる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１，２ 構造物
１０ 電線
１０ａ 芯線
１０ｂ 絶縁被覆層
１１ 屈曲点
２０ 電線
２０ａ 芯線
２０ｂ 絶縁層
２０ｃ シールド層
２０ｄ 絶縁被覆層
２１ 屈曲点
３０ 治具
３５ 絶縁層
Ｈ_０，Ｈ_２０ 磁場
Ｉ_０，Ｉ_２０ 電流
Ｉ_１０ 誘導電流

Claims (4)

1. シールド層が形成されていない第１の電線と、
   シールド層が形成されている第２の電線と、が混在して配線され、
   前記第２の電線の長さ方向の全長または一部が、前記第１の電線に沿って近接配置される、
   ことを特徴とする電線の配線システム。
2. 前記第１の電線、及び、前記第２の電線の一方または双方に絶縁被覆層が外周に形成されている、
   請求項１に記載の電線の配線システム。
3. 前記第１の電線と前記第２の電線が、全長にわたって平行に配置されている、
   請求項１又は２に記載の電線の配線システム。
4. 前記第１の電線と、前記第１の電線に近接配置される前記第２の電線と、の間に絶縁層が介在する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電線の配線システム。

Images