JP2020009716A - 電線 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータの滑りを生じさせることなく、絶縁層を安定して押出成形できる電線を提供する。【解決手段】撚り導体２の外周にセパレータ層３を形成し、そのセパレータ層３の外周に絶縁層４を形成した車両用電線である。セパレータ３は、撚り線導体２側のテープ横巻き層３ａと、そのテープ横巻き層３ａの外周のテープ縦添え層３ｂとからなり、テープ横巻き３ａを、その側縁を重ねることなく間隙５を持って巻回する。撚り導体２にテープ３ａを横巻きすることによってその導体２の断面円形形状を維持するため、導体２が複数の撚り線１にばらけることはない。横巻きしたセパレータ層３ａの外周に別のセパレータ３ｂを縦添えすることによってセパレータの側縁間隙（導体露出面）５を被うため、絶縁層４が導体２に触れることはなくなる。すなわち、絶縁層はセパレータ層３を介して導体外周面に安定して被覆形成される。【選択図】図１

Description

この発明は、撚り線からなる導体の外周にセパレータ層を形成し、そのセパレータ層の外周に絶縁層を押出形成した、車両用等の可撓性、屈曲性を要求される電線（ケーブルも含む。）に関するものである。

電車等のような車両の台車と車体との間の電源供給等に用いられる車両用電線は、６００Ｖ又は１５００Ｖ等の高圧電力を供給する配線経路に使用される。その従来の代表的な車両用のケーブルである車両用架橋ポリエチレン電線（通称ＷＬ電線）Ｐは、図６に示されるように、錫メッキ軟銅可撓撚り線１により形成された導体２の周囲にセパレータ（セパレータ層）３を被覆し、その周囲に、所定の厚さの絶縁体（絶縁層）４を被覆して構成している。
前記絶縁体４は、通常、架橋ポリエチレン等を用いており、前記車両用電線Ｐを製造する際には、導体２の周囲に、紙またはプラスチックテープを巻いてセパレータ３を形成した後で、その外周部にポリエチレン樹脂を所定の厚さに押出被覆する。

この車両用電線Ｐは、例えば、図７に示す工程で製造され、まず、撚り線１からなる導体２の外周面にセパレータ３を巻回して撚り線導体２（電線コアＰ’）を製造し、その電線コアＰ’を巻回したサプライスタンド１１から、前記電線コアＰ’をアキュームレータ１２を介しベルト式引取機１３に送り込む。その引取機１３からは押出機１４に前記電線コアＰ’を送り込んでその電線コアＰ’外周面に絶縁体４を被覆形成し、その絶縁体４を被覆した電線Ｐを、カテナリー式の加硫管１５、冷却管１６に送り込んで、絶縁体４の高圧蒸気等を用いた加硫（架橋）を行うとともに水冷却を行う。
冷却管１６の端にはエンドシール１７が設けられて冷却管１６からの水噴出が阻止されており、この冷却管１６で冷却された電線Ｐは、ベルト式テンショニング１８で引き取られて、カテナリー式に吊られた状態に所要の張力が与えられて円滑な走行が担保されている。テンショニング１８に至った電線Ｐは、外径測定器１９、計尺器２０、アキュームレータ２１を経て巻取機２２に巻き取られる（特許文献１、段落０００２、図１〜図３参照）。

特開平５−２９８９３６号公報

このようにして製造される車両用電線Ｐにおいて、導体２の外周面にセパレータ３を巻回する（セパレータ層を形成する）のは、第１に、軟銅可撓撚り線１により形成された導体２の解れ（撚り戻し）を防止して断面円形を保形維持するためである。第２に、高圧蒸気等を用いての加硫（架橋）工程において、加硫時の高温、水分等によって、導体２表面が変色または変質したり、絶縁体４が未加硫または半加硫状態で、高温、高圧下に晒されるため、その絶縁体４が可撓撚り線導体２内の隙間に流れ込んだりすることを防止するためである。第３に、絶縁体４に対して加硫処理を施す時に、絶縁体４が導体２表面に融着して絶縁体４の剥離性が悪くなり、接続端部の口出作業が困難になることや、接続部での接触抵抗が大きくなることにより、端子部分での発熱等の問題が発生することを防止するためでもある。

このような機能を有するセパレータ３は、図８に示す横巻きによって導体２の外周面に設けられたり、図９に示す、縦添えによって導体２の外周面に設けたりしている。セパレータ３は、ナイロンやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などのプラスチックテープや紙テープが使用されている。
その横巻きは、図８に示すように、セパレータ３の側縁を重ねて（ラップさせて）行っている（以下、「ラップ巻き」と言う）。このラップ巻きは、複数の錫メッキ軟銅可撓撚り線１からなる導体２を製造した後の絶縁体４の押し出し成形前に行われて、そのセパレータ３がラップ巻きされた電線コアＰ’が前記サプライスタンド１１にセットされる。
一方、縦添えは、押出機１４に導体２が送り込まれる直前に行われる。このとき、前記サプライスタンド１１に巻回されている電線コアＰ’はセパレータ３が横巻きされていないものである。

前記セパレータ３をラップ巻きした電線Ｐは、ラップ部分の存在により、電線を捻じった際に生じるテープの締め付け圧力の逃げ場がなく、耐キンク性(電線を捻じった時のキンクの発生し難さ)が悪かった。また、ラップ部分の存在により、可撓性も悪かった。さらに、前記図７に示す連続絶縁被覆設備において、電線コアＰ’を走行させる際、セパレータ３のラップ部分が滑り、絶縁体４の層厚が変化する等の安定した絶縁被覆ができない場合がある。

また、ラップ巻きに代えて、図９に示す、セパレータ３をテープの縦添えにすると、セパレータ３の滑りは発生しなくなるが、セパレータ３による導体２の締め付けが十分でなく、セパレータ３を介した電線コアＰ’のクロスヘッド（押出機）１４への送り込みが十分に行われず、導体２が複数の撚り線１にばらけてバードケージが発生して、同様に、絶縁体４の安定した形成ができない場合が生じる。そのバードケージとは、導体２が押出機１４のニップルで絞られて導体２をなす錫メッキ軟銅可撓撚り線１が楕円球鳥かご状に膨らむ不具合を言い、クロスヘッド１４のニップルで電線コアＰ’が絞られる時の抵抗がクロスヘッドの手前側に伝わって導体２の走行が妨げられて生じる。また、加硫管５の水蒸気圧によって絶縁体４が押えられる抵抗によっても電線Ｐの走行が妨げられることも影響していると考える。

この発明は、以上の実状の下、セパレータ３の滑りを極力生じさせることなく、絶縁体４を安定して押出成形し得るようにすることを課題とする。

前記課題を達成するため、この発明は、撚り線導体の外周にセパレータ層を形成し、そのセパレータ層の外周に絶縁層（絶縁体）を押出形成した電線において、前記セパレータ層が２層からなって、その一の層はテープの横巻きからなり、他の層はテープの縦添えとからなる構成の電線としたのである。

撚り線導体にテープを横巻きすることによってその導体の断面円形状をしっかり保形維持するため、導体２が複数の撚り線にばらけることはない。
一方、撚り線導体にテープを縦添えすることによって導体の全周外面を漏れなく被うことができるため、その上に被覆される絶縁体が導体に至ることがない。
このように、導体が、テープの横巻きによって断面円形状を保形維持され、テープを縦添えすることによってその断面円形に保形維持された導体の全周外面を絶縁体が漏れなく被覆されるため、外観の良い高品質の電線を得ることができる。

テープ横巻きは、その側縁を重ねることなく間隙を持って巻回した（以下、「間隔巻き」という）構成とすれば、テープの側縁の重なりがないため、可撓性が向上する。その間隙も絶縁体（絶縁層）の表面に支障がある凹凸が生じない限りにおいてその幅も任意である。
また、横巻き用テープは、導体の断面円形状を保形維持できる幅であれば、その幅も任意であり、絶縁層の表面に支障がある凹凸が生じない限りにおいて糸状でも良い。

テープ横巻きによるセパレータ層とテープ縦添えによるセパレータ層は、導体に対して内外のどちらでも良いが、前もって、導体を断面円形に保形維持することが好ましいことから、テープ横巻きのセパレータ層を内側とすることは好ましい。
このとき、内側のセパレータ層を間隔巻きした場合、セパレータテープの側縁間に導体の露出面が発生する。しかし、この横巻きしたセパレータ層の外周に別のテープ縦添えのセパレータ層を形成することによって前記セパレータの側縁間隙（導体露出面）を被うため、絶縁層が導体に触れることはなくなる。すなわち、絶縁層はセパレータを介して導体外周面に触れることなく被覆形成される。

また、このように、テープ横巻きによるセパレータ層とテープ縦添えによるセパレータ層を併用した場合、電線を捻じった際にそれぞれのテープ間で滑りが生じるため、絶縁層（絶縁体）の捻じれによる圧力が導体素線に伝わりにくくなり、耐キンク性が向上する。さらに、テープ横巻きを間隔巻きとすれば、電線を捻じった際に、テープの締め付けによる導体素線への圧力がテープの間隙の存在により緩和されるため、耐キンク性がさらに向上する。

これらの構成の電線は、例えば、撚り線導体の外周にテープ横巻きによるセパレータ層を形成し、そのセパレータ層を形成した電線を、テープ縦添えして前記セパレータ層の外周にさらにセパレータ層を形成しつつ、その外周に絶縁物を押出成形して絶縁層を形成する方法によって製造する。
セパレータには、従来から使用されている、紙やプラスチックテープを使用し得るが、この発明は、セパレータが滑り易い、ナイロンテープやＰＥＴテープ等のプラスチックテープ（樹脂テープ）の場合にその効果が顕著に表れる。

この発明は、以上のように構成したので、バードケージやテープ滑りがなく、安定した製造が可能なものとなり、耐キンク性、可撓性及び絶縁外観が良好な電線となる。

この発明に係る電線の一実施形態の絶縁層の一部を剥がした端末部の斜視図 同実施形態の断面図 可撓性試験説明図 他の実施形態の絶縁層の一部を剥がした端末部の斜視図 さらに他の実施形態の絶縁層の一部を剥がした端末部の斜視図 従来の電線の断面図 絶縁被覆電線の一の連続絶縁被覆設備説明図 従来の一の電線の絶縁層の一部を剥がした端末部の斜視図 従来の他の電線の絶縁層の一部を剥がした端末部の斜視図

この発明に係る車両用電線の一実施形態を図１、図２に示し、この実施形態の車両用電線Ｐは、車両の台車と車輪周りとの電源供給に使用するものであり、複数の軟銅素線の撚り線１の複数本を撚り合わせた導体２の外周に２層のセパレータ層（セパレータ）３ａ、３ｂ（両者を併せて符号３とし、そのセパレータ層３ａ、３ｂを構成するテープも適宜に３ａ、３ｂとする）を形成し、そのセパレータ層３の外周に絶縁層４を押出形成した構成である。軟銅素線は錫メッキ軟銅素線とすることができる。
内側のセパレータ層３ａはテープの間隙巻きを行って、その各巻回縁間には間隙５を有して導体２が露出する状態となる（図１参照）。外側のセパレータ層３ｂはテープの縦添えを行って、その軸方向の突き当たり縁は重なる状態６とする（図２参照）。

この電線Ｐは、従来と同様に、図７に示す連続絶縁被覆設備によって製造した。すなわち、内側のセパレータ３ａを撚り線導体２に間隔巻した電線コアＰ’をサプライスタンド１１から、アキュームレータ１２を介して引取機１３に送り込む。その引取機１３からは押出機１４に前記電線コアＰ’を送り込んで絶縁体（絶縁層）４を押出成形し、その絶縁体４を被覆した電線Ｐを、カテナリー式の加硫管１５、冷却管１６に送り込んで、絶縁体４に高圧蒸気等を用いて加硫（架橋）を行うとともに水冷却を行う。その押出機１４に電線コアＰ’を送り込む手前において、従来と同様にして外側のセパレータ３ｂを内側のセパレータ３ａの外周に縦添えし、その外周に絶縁層４を押出被覆した。そのセパレータ３（テープ３ａ、３ｂ）は、０．０１〜０．１ｍｍ厚のものを使用する。

この製造方法によって表１に示す態様の各電線Ｐを製作し、その実施例及び比較例において、表１上欄に示す各品質特性を評価した。その電線Ｐの仕様は、導体２の公称断面積：２５０ｍｍ^２、同素線数／素線径（本／本／ｍｍ）：６１／７７／０．２６）、同外径：２２．６ｍ、絶縁層４厚さ：３．０ｍｍ、標準仕上外径：２８．８ｍｍである。各試験試料は３本とし、評価はその３本の試験の平均値を示す。

その試験において、バードケージは、押出機（クロスヘッド）１４に入る前の電線コアＰ’のその有無を目視で評価し、生じていないものは○、生じていたものは×とした。

テープ滑りは、クロスヘッドに入る前の電線コアＰ’のその有無を目視で評価するとともに、絶縁層４を剥がし、横巻きしたテープ３のズレを目視確認し、何れかにおいても生じていないものは○、何れかにおいて生じていたものは×とした。

耐キンク性は、各電線Ｐから１．５ｍの試料を採取し、その試料Ｐの一端を他端の自由端が１ｍとなるようにバイスで挟んで固着し、自由端の端部を、導体２の撚りの反対方向に３回転捻った時のキンク数で判断した。キンクとは、複数の導体素線の不可逆な捩れ塊（かたまり）のうち、品質上問題となる程度のものを指す。

可撓（とう）性は、図３に示す試験で評価した。その評価は、各電線Ｐから８００ｍｍの試料を採取し、その試料の基端を固定し、測定長５００ｍｍとして、その先端に８００ｇのおもりＷを吊り下げ、３０秒後のたわみ量（ｍｍ）を得た。この試験を、一試料に付、電線断面円周方向に９０度ずつ回転させて試験を行い、その４方向の平均値を求めた。

絶縁外観は、目視によって評価し、絶縁層４の表面に凹部（落ち込み）が生じていないものは○、同１つでも生じているものは×とした。

その試験結果を表１に示す。
なお、バードケージ、テープ滑りが生じるのは、電線Ｐを１００ｍ製造した場合の一部であり、その生じなかった部分を採取し、その試料によって、耐キンク性、可撓性、絶縁外観の各試験を行った。

この試験結果から、実施例（間隔巻き＋縦添え）は、全ての試験において、満足できる「○」又は値を得て、総合評価で「○」を得ているのに対し、各比較例は何れかの試験において、不適切の「×」又は値となって、総合評価においても、「×」であって、「○」を得ていない。

前記実施形態においては、横巻きテープ３ａをある程度の幅の有するものとしたが、図４に示すように、糸状のセパレータ３ａ’とすることができる。このセパレータ３ａ’は確実な間隔巻きを行える利点がある。
また、前記実施形態はテープ横巻き３ａを内側（導体２側）、テープ縦添え３ｂを外側としたが、図５に示すように、テープ縦添え３ｂを内側、テープ横巻き３ａ（３ａ’）を外側とすることもできる。この場合、テープ横巻き３ａ（３ａ’）によってテープ縦添えによるセパレータ層３ｂが導体２にしっかり沿った状態に維持できる。そのテープ横巻き３ａ（３ａ’）とテープ縦添え３ｂは、図７に示す連続絶縁被覆設備のサプライスタンド１１に巻回する前に行っても良いが、押出機１４に導体２を送り込む前に順々に行うことができる。

なお、実施形態において、絶縁層４は一層に限らず複層とし得る。絶縁層４の外周全面にシースを設けることもできる。電線Ｐの公称断面積、素線数、素線径、絶縁層４の厚さなどのサイズは、仕様用途によって適宜に設定されるため、それらのサイズは、前記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
また、この発明は、車両用電線に限らず、建設機械等の固定部分から可動部分への、可撓性、耐キンク性を要求される電線に採用することができる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 素線の撚り線
２ 撚り導体
３ セパレータ層（セパレータテープ）
３ａ、３ｂ セパレータ層（セパレータテープ）
４ 絶縁層（絶縁体）
５ 間隙
６ テープ重なり部
１１ サプライスタンド
１２、２１ アキュームレータ
１３ 引取機
１４ 押出機
１５ 加硫管
１６ 冷却管
１７ エンドシール
１８ テンショニング
１９ 外径測定器
２０ 計尺器
２２ 巻取器
Ｐ 電線
Ｐ’絶縁被覆前の電線コア

Claims (4)

1. 撚り線導体（２）の外周にセパレータ層（３）を形成し、そのセパレータ層（３）の外周に絶縁層（４）を押出形成した電線（Ｐ）であって、前記セパレータ層（３）は２層からなって、その一の層はテープがその側縁を重ねることなく間隙（５）を持って巻回された横巻き（３ａ）からなり、他の層はテープ縦添え（３ｂ）とからなる電線。
2. 前記一のセパレータ層（３ａ）は、撚り線導体（２）側にあり、他のセパレータ層（３ｂ）は前記一のセパレータ層（３ａ）の外周に位置することを特徴とする請求項１に記載の電線。
3. 前記セパレータ層（３、３ａ、３ｂ）が樹脂テープからなる請求項１又２に記載の電線。
4. 請求項２に記載の電線（Ｐ）の製造方法であって、撚り線導体（２）の外周に樹脂テープ（３ａ）を横巻きによる一のセパレータ層を形成し、そのセパレータ層（３ａ）を形成した電線コア（Ｐ’）を、樹脂テープ（３ｂ）を縦添えして前記一のセパレータ層（３ａ）の外周にさらに他のセパレータ層（３ｂ）を形成し、その外周に絶縁物を押出成形して絶縁層（４）を形成する電線の製造方法。

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