JP2017168196A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】耐屈曲性に優れ、低い電気抵抗を長期間に亘って維持することができる絶縁電線を提供する。【解決手段】絶縁電線１は、導体２と、導体２を被覆する絶縁体３とを有している。導体２は、金属素線２１と、金属素線２１の周囲に配置された多数の導電性繊維２２とを有している。導電性繊維２２は、樹脂線２２１と、樹脂線２２１の表面を覆う金属層２２２とを有している。絶縁電線１は、例えば自動車等の車両用として好適である。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線に関する。

絶縁電線は、導体と、導体の周囲に被覆された絶縁体とを有している。絶縁電線の導体は、電気抵抗の低い金属素線から構成されていることが多い（例えば、特許文献１）。近年では、導体の細径化を目的として、樹脂線と、樹脂線の表面を覆う金属層とを有する導電性繊維から構成された導体が用いられることがある（特許文献２）。

国際公開第２０１５／０９３２５５号 特開２０１４−８６３９０号公報

例えば自動車等の車両の分野においては、車両の走行中等に絶縁電線の屈曲が繰り返されることがある。しかし、金属素線から構成された導体は、屈曲回数が増加するにつれて導体を構成する金属素線にクラックや断線が発生しやすくなる。それ故、低い電気抵抗を長期間に亘って維持することが難しいという問題がある。

また、導電性繊維から構成された導体は、電気の流れない樹脂線が含まれているため、金属素線からなる導体と比べて電気抵抗が高くなる。

導電性繊維から構成された導体の電気抵抗を低くするためには、たとえば、金属層の厚みを厚くする方法が考えられる。しかし、金属層の厚みを厚くすると、絶縁電線が屈曲された際に、金属層にクラックが発生しやすくなり、ひいては電気抵抗の増大を招くおそれがある。従って、耐屈曲性の低下を回避する観点から、導電性繊維から構成された導体の電気抵抗を低減することには限界がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐屈曲性に優れ、低い電気抵抗を長期間に亘って維持することができる絶縁電線を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、導体と、該導体を被覆する絶縁体とを有する絶縁電線であって、
上記導体は、
金属素線と、
該金属素線の周囲に配置された多数の導電性繊維とを有しており、
該導電性繊維は、
樹脂線と、
該樹脂線の表面を覆う金属層とを有している、絶縁電線にある。

上記絶縁電線は、上記金属素線と、該金属素線の周囲に配置された多数の導電性繊維とを備えた上記導体を有している。そのため、上記導体が上記導電性繊維から構成されている場合に比べて、電気抵抗を低減することができる。

また、上記金属素線の周囲には、上記導電性繊維が配置されている。そのため、上記絶縁電線が屈曲された際に上記金属素線に加わる衝撃等を上記導電性繊維により緩和することができる。その結果、上記導体が上記金属素線から構成されている場合に比べて、耐屈曲性を向上させることができる。

以上のように、上記絶縁電線は、上記金属素線の周囲に上記導電性繊維が配置されていることにより、電気抵抗を低減しつつ、耐屈曲性を向上させることができる。その結果、上記絶縁電線は、長期間に亘って低い電気抵抗を維持することができる。

実施例における、絶縁電線の要部を示す断面図である。 実施例における、導電性繊維の要部を示す断面図である。 実験例における、屈曲試験の説明図である。

上記絶縁電線において、絶縁体としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン等の、絶縁電線用として公知の樹脂または樹脂組成物を採用することができる。

導体は、金属素線と、金属素線の周囲に配置された多数の導電性繊維とを有している。金属素線の本数は、１本であってもよく、２本以上であってもよい。また、上記金属素線としては、絶縁電線用の導体として公知の金属素線を採用することができる。例えば、金属素線としては、銅線、銅合金線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、鉄線及び鉄合金線などを採用することができる。金属素線の表面には、スズ、銅、ニッケル、金等の公知の金属めっき層が形成されていてもよい。

金属素線は、上記導体の中心に配置されていることが好ましい。この場合には、導電性繊維による衝撃等を緩和する効果をより高めることができる。また、この場合には、絶縁電線に引張力などの外力が加わった際に、導体に生じる応力を金属素線及び導電性繊維に分散させることができる。その結果、上記絶縁電線の機械的特性をより向上させることができる。

金属素線の周囲には、樹脂線と、樹脂線の表面を覆う金属層とを有する多数の導電性繊維が配置されている。

樹脂線としては、例えば、樹脂からなるモノフィラメントや、マルチフィラメントを採用することができる。樹脂線がマルチフィラメントである場合、金属層は、マルチフィラメントを構成する多数の単糸のうち最外周に配置されている単糸の表面に形成されていてもよいし、当該表面だけでなくその内側まで形成されていてもよい。

樹脂線の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアリレート等のポリエステル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、パラ系アラミド及びメタ系アラミド等のポリアミド系樹脂等を採用することができる。また、樹脂線の太さは、例えば、２００〜３２００ｄｔｅｘとすることができる。なお、樹脂線の太さを示す単位「ｄｔｅｘ」は、１００００ｍあたりの樹脂線の質量（ｇ）を意味する。

樹脂線の表面には金属層が形成されている。金属層の形成には、例えば、めっき、蒸着及びスパッタ等の、金属膜を形成する方法として公知の手法を用いることができる。また、金属層の材質としては、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｎ（錫）及びＮｉ（ニッケル）等の単体金属、若しくはこれらの単体金属を含む合金を採用することができる。

金属層の厚さは０．５〜３．０μｍであることが好ましい。金属層の厚さを０．５μｍ以上とすることにより、絶縁電線の電気抵抗をより低減することができる。また、金属層の厚さを３．０μｍ以下とすることにより、絶縁電線の屈曲による金属層のクラックの発生をより効果的に抑制することができる。従って、金属層の厚さを上記特定の範囲とすることにより、絶縁電線の電気抵抗をより低減するとともに、耐屈曲性をより高くすることができる。

上記絶縁電線は、上記の構成を有する導体を備えていることにより、５００ｍΩ／ｍ以下の電気抵抗を容易に実現することができる。また、上記絶縁電線は、導体の断面積を０．５ｍｍ²以下とすることも容易である。上記絶縁電線における導体の断面積は、例えば、非接触式の寸法測定器を用いて測定した導体の直径から算出することができる。即ち、上記絶縁電線における導体の断面積は、導体の外接円の面積として算出することができる。

また、上記絶縁電線は、上述したように、耐屈曲性に優れ、低い電気抵抗を長期間に亘って維持することができる。それ故、上記絶縁電線は、自動車用として好適である。また、上記特定の範囲の電気抵抗及び導体の断面積を備えた絶縁電線は、自動車用として特に好適である。

（実施例）
上記絶縁電線の実施例について、図を用いて説明する。図１に示すように、絶縁電線１は、導体２と、導体２を被覆する絶縁体３とを有している。導体２は、金属素線２１と、金属素線２１の周囲に配置された多数の導電性繊維２２とを有している。図２に示すように、導電性繊維２２は、樹脂線２２１と、樹脂線２２１の表面を覆う金属層２２２とを有している。なお、図１においては、便宜上、個々の導電性繊維２２の記載を省略した。

図１に示すように、本例の導体２は、１本の金属素線２１を有している。本例の金属素線２１は、直径０．３２ｍｍの銅線である。また、金属素線２１は、導体２の中心に配置されている。

金属素線２１の周囲には、多数の導電性繊維２２が配置されている。本例の導電性繊維２２における樹脂線２２１は、太さ１６００ｄｔｅｘのアラミド製モノフィラメントである。また、樹脂線２２１の表面は、銅からなる厚さ２μｍの金属層２２２により覆われている。金属層２２２は、例えば、樹脂線２２１の表面に銅めっきを施すことにより形成することができる。

本例の絶縁電線１は、例えば、以下の方法により作成することができる。まず、金属素線２１と、導電性繊維２２とを準備し、金属素線２１の周囲に導電性繊維２２を配置する。このとき、金属素線２１と導電性繊維２２とを単に束ねることにより金属素線２１の周囲に導電性繊維２２を配置してもよいし、導電性繊維２２を金属素線２１の周囲に巻回してもよい。

また、図には示さないが、複数本の導電性繊維２２からなる繊維束を予め準備し、この繊維束を金属素線２１の周囲に配置することもできる。繊維束を構成する複数の導電性繊維２２は、単に束ねられていてもよいし、互いに撚り合わされていてもよい。また、繊維束と金属素線２１とは、単に束ねられていてもよいし、繊維束が金属素線２１の周囲に巻回されていてもよい。

上述のようにして金属素線２１の周囲に多数の導電性繊維２２を配置することにより、導体２を作製することができる。そして、得られた導体２の周囲を絶縁体３で被覆することにより、絶縁電線１を得ることができる。

次に、本例の作用効果について説明する。絶縁電線１は、金属素線２１と、金属素線２１の周囲に配置された多数の導電性繊維２２とを備えた導体２を有している。そのため、導体２が導電性繊維２２から構成されている場合に比べて、電気抵抗を低減することができる。

また、金属素線２１の周囲には、導電性繊維２２が配置されている。そのため、絶縁電線１が屈曲された際に金属素線２１に加わる衝撃等を導電性繊維２２により緩和することができる。その結果、導体２が金属素線２１から構成されている場合に比べて、耐屈曲性を向上させることができる。

また、本例の金属素線２１は、導体２の中心に配置されている。これにより、導電性繊維２２による衝撃等を緩和する効果をより高めることができるとともに、絶縁電線１に外力が加わった際に、導体２に生じる応力を金属素線２１及び導電性繊維２２に分散させることができる。その結果、絶縁電線１の機械的特性をより向上させることができる。

また、本例の金属層２２２の厚さは０．５〜３．０μｍである。そのため、絶縁電線１の電気抵抗をより低減することができるとともに、絶縁電線１の屈曲による金属層２２２のクラックの発生をより効果的に抑制することができる。その結果、絶縁電線１の電気抵抗をより低減するとともに、耐屈曲性をより高くすることができる。

以上のように、絶縁電線１は、電気抵抗を低減しつつ、耐屈曲性を向上させることができる。その結果、絶縁電線１は、長期間に亘って低い電気抵抗を維持することができる。

（実験例）
本例は、導体２の構成を変更した場合の絶縁電線１の電気抵抗の測定及び耐屈曲性の評価を行った例である。本例においては、表１に示す構成を有する金属素線２１と導電性繊維２２とを組み合わせ、１本の金属素線２１と、金属素線２１の周囲に配置された多数の導電性繊維２２とを備えた導体２を作製した。そして、これらの導体２をポリエチレンからなる絶縁体３で被覆することにより、絶縁電線１（試験体Ｅ１〜Ｅ３）を作製した。なお、試験体Ｅ１〜Ｅ３の金属素線２１は、導体２の中心に配置されていた。

また、本例においては、試験体Ｅ１〜Ｅ３との比較のために、試験体Ｃ１〜Ｃ３を作製した。試験体Ｃ１及びＣ２は、導電性繊維２２から構成された導体を備えた絶縁電線の例である。また、試験体Ｃ３は、金属素線２１から構成された導体を備えた絶縁電線の例である。

試験体Ｅ１〜Ｅ３及び試験体Ｃ１〜Ｃ３を用い、以下の方法により電気抵抗の測定及び耐屈曲性の評価を行った。

＜電気抵抗測定＞
直流抵抗測定器（横河メータ＆インスツルメンツ株式会社製、精密級ダブルブリッジ）を用い、各試験体の長さ１ｍあたりの電気抵抗（Ω／ｍ）を測定した。その結果を表１中の「電気抵抗」の欄に示す。

＜耐屈曲性評価＞
各試験体から長さ３００ｍｍの試験片Ｓを採取し、この試験片Ｓを用いて以下のようにして屈曲試験を行った。

まず、図３に示すように、試験片Ｓの一方の端部を回動アーム６１に固定するとともに、他端に質量５００ｇの錘６２を取り付けた。この状態で、試験片Ｓの長手方向中間部を一対の円柱状部材６３（６３ａ、６３ｂ）で挟みこんだ。次いで、回動アーム６１を回動させることにより、試験片Ｓの一端側が鉛直方向に対して９０°となるまで一方の円柱状部材６３ａに沿って試験片Ｓを屈曲させた。その後、回動アーム６１を逆方向に回動させ、試験片Ｓの一端側が鉛直方向に対して９０°となるまで他方の円柱状部材６３ｂに沿って試験片Ｓを屈曲させた後、回動アーム６１を中立位置まで戻した。以上のサイクルを１回としてカウントし、１回／ｓｅｃの周期で試験片Ｓの屈曲を１００００回繰り返した。

屈曲試験が完了した試験片Ｓの電気抵抗を上記と同様に測定した。そして、以下の式（１）により、屈曲試験前後での電気抵抗の増加率Ｒ_r（％）を算出した。
Ｒ_r＝（Ｒ_f−Ｒ_i）／Ｒ_i×１００ ・・・（１）
なお、上記式（１）において、Ｒ_fは屈曲試験後の電気抵抗（ｍΩ／ｍ）、Ｒ_iは初期の電気抵抗（ｍΩ／ｍ）を示す記号である。

その結果、Ｒ_rが１０％未満の場合は、表１中の「耐屈曲性」の欄に記号Ａを、Ｒ_rが１０％以上の場合には同欄に記号Ｂを記載した。また、導体が断線し、電気抵抗を測定できなかった場合には、同欄に記号Ｃを記載した。

表１に示したように、試験体Ｅ１〜Ｅ３は、金属素線２１と、金属素線２１の周囲に配置された多数の導電性繊維２２とを備えた導体２を有している。そのため、試験体Ｅ１〜Ｅ３の電気抵抗Ｒ_iは、導電性繊維２２から構成された導体を有する試験体Ｃ１及びＣ２に比べて低くなった。

また、試験体Ｅ１〜Ｅ３は、試験体Ｃ１及びＣ２に比べて電気抵抗の増加率Ｒ_rが小さかった。これは、導電性繊維２２の存在により金属素線２１に加わる衝撃等が緩和された結果、金属素線２１におけるクラック等の発生が抑制されたためと考えられる。一方、金属素線２１から構成された導体を有する試験体Ｃ３は、屈曲試験後に導体２が断線し、電気抵抗の測定を行うことができなかった。

以上の結果から、金属素線２１の周囲に導電性繊維２２が配置されている絶縁電線１は、低い電気抵抗を有し、耐屈曲性に優れていることが理解できる。

なお、本発明に係る絶縁電線１は、実施例及び実験例に示した態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

１ 絶縁電線
２ 導体
２１ 金属素線
２２ 導電性繊維
２２１ 導体線
２２２ 金属層
３ 絶縁体

Claims (6)

1. 導体と、該導体を被覆する絶縁体とを有する絶縁電線であって、
   上記導体は、
   金属素線と、
   該金属素線の周囲に配置された多数の導電性繊維とを有しており、
   該導電性繊維は、
   樹脂線と、
   該樹脂線の表面を覆う金属層とを有している、絶縁電線。
2. 上記金属素線は、上記導体の中心に配置されている、請求項１に記載の絶縁電線。
3. 上記樹脂線の太さは２００〜３２００ｄｔｅｘである、請求項１または２に記載の絶縁電線。
4. 電気抵抗が５００ｍΩ／ｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
5. 上記導体の断面積が０．５ｍｍ²以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
6. 自動車に用いられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁電線。

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