JP4028345B2 - フラットケーブル用フラット導体の設計方法及びフラットケーブル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットケーブル用フラット導体の設計方法及びフラットケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器や自動車等の電気配線に、フラットケーブルが用いられるようになってきている。フラットケーブルは、銅やアルミニウムで形成された１条のフラット導体または平行に並設された複数条のフラット導体が、ポリエチレンテレフタレートの如きプラスチックよりなるフラット絶縁被覆で被覆された構造になっている。
【０００３】
このようなフラットケーブルは、配索のスペースファクターの良さやその反発力の強さを利用して、従来の丸電線を集束したワイヤーハーネスに代わり、様々な電気機器や自動車等の内部配線に利用されている。
【０００４】
なお、本発明で丸電線とは、横断面が丸形の絶縁電線をいう。
【０００５】
現在、自動車配線に用いられているフラットケーブルは、補機側端子のピッチに対応した接続コネクタの構造によって、そのフラット導体の幅及び並設ピッチが標準的に定められている。
【０００６】
即ち、図４に示すように、所定ピッチで平行に並設された複数条のフラット導体１がフラット絶縁被覆２で一括被覆されてフラットケーブル３が構成されている。このフラットケーブル３の先端の各フラット導体１には、図示しないがフラットケーブル接続端子がそれぞれ接続されている。これらフラットケーブル接続端子が接続された先端側で、隣接するフラット導体１の間のフラット絶縁被覆２にはスリット４が設けられている。これらスリット４の存在により、フラットケーブル３は各フラットケーブル接続端子がそれぞれフリーに動けるようになると共にコネクタハウジング５内に並設された各端子収容室６に容易にフラットケーブル接続端子を挿入して係止させることができるようになっている。
【０００７】
この場合、各端子収容室６の配列ピッチｐは、これらコネクタハウジング５や各フラットケーブル接続端子で構成されたコネクタ７が接続される図示しない補機の端子ピッチに対応しており、フラット導体１の並設ピッチもｐに設定され、各フラット導体１の幅Ｗも従来使用されている端子サイズとコネクタハウジング５の各端子収容室６のサイズに対応して定められている。
【０００８】
実際に使用されているフラット導体１の幅Ｗと並設ピッチｐは、例えば、標準的に下記の表１に示すようなものがある。
【０００９】
【表１】
従来、これらのフラット導体１の幅Ｗに対するフラット導体１の厚さの設計は、許容電流容量から、従来使用されていたサイズの銅撚り導体の丸電線の導体断面積と同等の断面積になるようなフラット導体１の厚さが設定されていた。
【００１０】
例えば、7.5 Ａヒューズに接続される回路には、丸電線導体の断面積が0.5 ｓｑｍｍの丸電線が使用されているが、この回路にフラット導体１の幅ＷがＷ＝2.5 ｍｍのフラットケーブル３を使用する場合には、丸電線導体の断面積を基準としてフラット導体１の厚さが設定されていた。
【００１１】
即ち、フラット導体１の厚さｔは、
（フラット導体１の厚さｔ）＝（丸電線導体の断面積）／（フラット導体１の幅Ｗ）
より、ｔ＝0.5 ／2.5 ＝0.2 ｍｍとなる。
【００１２】
なお、主要な各ヒューズに対しては、従来は表２に示す導体断面積の丸電線を使用していた。
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は、従来の銅撚り導体にビニル絶縁被覆を施した丸電線と同一の導体断面積の銅製のフラット導体１をポリエチレンテレフタレートフィルムのフラット絶縁被覆２で被覆したフラットケーブル３に通電して、このフラットケーブル３の温度上昇を測定したところ、同一通電電流値でフラットケーブル３の方が従来の丸電線に比べて温度上昇値が低いことを見いだした。
【００１５】
これは、従来の丸電線に比べフラットケーブル３の方が空気と接する表面積が大きく通電による電線の発熱を放熱する効果が大きいためと考えられる。
【００１６】
このような現象が判明すると、従来のフラット導体１の寸法設計では、無駄な設計をしていたことになり、従来よりコストダウンされた適切なフラット導体の設計が必要である。
【００１７】
本発明の目的は、従来の丸電線の回路にフラットケーブルを適用する場合、または新規に回路を設計する場合、簡単な方法で、従来の丸電線のサイズに対応した経済的なフラット導体の寸法を選択したり、新規に経済的なフラット導体の寸法を選択できるフラットケーブル用フラット導体の設計方法及びフラットケーブルを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルで用いるフラットケーブル用フラット導体の設計方法を対象とする。
【００１９】
本発明に係るフラットケーブル用フラット導体の設計方法では、設計の対象とするフラットケーブルに対応する丸電線の通電電流に対する温度上昇値を示す温度上昇曲線を求めておき、前記丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が前記丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与えるフラット導体の断面積を求める。説明の便宜上このようにして求められた断面積を丸電線対応フラット導体断面積と呼ぶことにする。丸電線対応フラット導体断面積を求めた後、フラット導体の幅を予め定めた値としたときの該フラット導体の断面積と厚さとの関係を与える比例直線を用いて、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の幅と前記丸電線対応フラット導体断面積とに対してフラット導体の厚さを求め、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の厚さの設計値を、前記丸電線対応フラット導体断面積と予め定められたフラット導体の幅とから求められた厚さ以上で、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の断面積を対応する丸電線の断面積に等しいとしたときに求まるフラット導体の厚さよりも小さい値に設定する。
このように、対応する丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が前記丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与えるフラット導体の断面積（丸電線対応フラット導体断面積）が判れば、この断面積を有するフラット導体は、対応する丸電線と同じ通電許容電流容量を持つことになり、該丸電線対応フラット導体断面積から標準的なフラット導体幅に対する導体厚さを簡単に設定することができる。また、丸電線対応フラット導体断面積に対応した任意の導体幅と導体厚さを設定することもできる。更に、本発明の設計方法により求められるフラット導体の厚さは、従来の設計方法により求めたフラット導体の厚さより薄くなるため、フラットケーブルの薄形化やコストダウンを図ることができる。
【００２０】
次に本発明は、7.5 Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００２１】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.225 ｍｍ２ 以上で、0.30ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００２２】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値0.30ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、7.5 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ7.5 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００２３】
また本発明は、10Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００２４】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.390 ｍｍ２ 以上で、0.50ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００２５】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値0.50ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、10 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ10 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００２６】
また本発明は、15Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００２７】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.675 ｍｍ２ 以上で、0.85ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００２８】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値0.85ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、15 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ15 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００２９】
また本発明は、20Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００３０】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.780 ｍｍ２ 以上で、1.25ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００３１】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値1.25ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、20 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ20 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００３２】
また本発明は、30Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００３３】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が1.300 ｍｍ２ 以上で、2.00ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００３４】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値2.00ｍｍ２は、30Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積2.00ｍｍ２ に相当するものであり、本発明によれば、30Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ30Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積よりも小さくすることができる。
【００３５】
上記のようにフラット導体の断面積が決まると、用途に応じて設定されるフラット導体の幅に対して、フラット導体の厚みが決まる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して詳細に説明する。
【００３７】
一般に、抵抗Ｒ（Ω）をもつ導体に電流Ｉ（Ａ）を流した場合の発熱量Ｑは、
Ｑ＝Ｉ×ＩＲ＝Ｉ２ Ｒ
で表わされる。即ち、発熱量Ｑは、通電電流Ｉの２乗に比例する。
【００３８】
図１は、電線に通電電流Ｉ１ ，Ｉ２ ，Ｉ３ を流した場合の温度上昇値△Ｔの時間に対する変化を示したものである。この図によれば、或る時間で各通電電流Ｉ１ ，Ｉ２ ，Ｉ３ に対する温度上昇値△Ｔ１ ，△Ｔ２ ，△Ｔ３ が飽和している。
【００３９】
これらの通電電流Ｉ１ ，Ｉ２ ，Ｉ３ に対する温度上昇値△Ｔを実際の電線でプロットしたものが図２に示す温度上昇曲線である。この温度上昇曲線は、抵抗Ｒの異なる導体サイズ、絶縁材料、絶縁構造によって異なってくる。
【００４０】
この図２では、従来の丸電線Ｗ１ （導体断面積0.3 ｓｑｍｍ），Ｗ２ （導体断面積0.5 ｓｑｍｍ），Ｗ３ （導体断面積0.85ｓｑｍｍ）の温度上昇曲線が描かれている。
【００４１】
なお、従来の丸電線に対応するヒューズは、それぞれ丸電線Ｗ１ が7.5 Ａ用ヒューズ、丸電線Ｗ２ が10Ａ用ヒューズ、丸電線Ｗ３ が15Ａ用ヒューズとなっている。
【００４２】
これらの各サイズの温度上昇曲線に最も近く且つその曲線より下側（温度上昇が低く安全側）にくるフラットケーブルの導体サイズを、前述した標準的な幅で導体厚さを変えて温度上昇値を測定し、選んだフラット導体の温度上昇曲線（破線表示）がＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ である。即ち、ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ はそれぞれ、丸電線の温度上昇曲線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線である。このようにして求めたフラット導体の温度上昇曲線ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ をそれぞれ与えるフラット導体の断面積を、温度上昇曲線がＷ１、Ｗ２、Ｗ３となる丸電線にそれぞれ対応するフラット導体の導体断面積（丸電線対応フラット導体断面積と呼ぶ。）とする。
【００４３】
これら温度上昇曲線ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ をそれぞれ与えるフラット導体の導体サイズは、表３に示す通りである。
【００４４】
【表３】
これらの値から判るように、電線の温度上昇、即ち許容通電電流に対しては、フラット導体の導体サイズは同じヒューズに接続されていた対応する丸電線の導体サイズに比べて約25％程度のサイズダウンをしても同等の性能を有していると言える。例えば、0.225 ／0.3 ＝0.75であり、フラット導体の導体サイズは従来の丸電線の導体サイズに比べて25％のサイズダウンとなっている。なお段落００１４の記載から明らかなように、表３に示された丸電線は、銅撚り導体にビニル絶縁被覆を施したものであり、フラット導体は銅製である。
【００４５】
図３は、本発明によるフラット導体の導体サイズ決定のための設計直線図である。まず、前述した標準的なフラット導体の導体幅が5.2 ｍｍ、2.7 ｍｍ、2.5 ｍｍ、1.5 ｍｍ、1.3 ｍｍのフラットケーブルＦ１ ，Ｆ２ ，Ｆ３ ，Ｆ４ ，Ｆ５ の導体厚さと導体断面積の関係直線（比例直線）を引く。即ち、一定の導体幅に横軸の導体厚さを掛けて縦軸の導体断面積をプロットする。
【００４６】
次に、先に温度上昇曲線から求めた、丸電線サイズに対応するフラット導体断面積の値（丸電線対応フラット導体断面積）、即ち、同じヒューズに接続されていた対応する丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与える丸電線対応フラット導体断面積（0.225 ｓｑｍｍ、0.375 ｓｑｍｍ、0.675 ｓｑｍｍ）で図３の横軸に沿って直線（ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ ）を引く。
【００４７】
同様に、先に温度上昇曲線から求めた、丸電線サイズ1.25ｓｑｍｍ、2.0 ｓｑｍｍに対応した丸電線対応フラット導体断面積の値（1.12ｓｑｍｍ、1.32ｓｑｍｍ）で図３の横軸に沿って直線（ＳＱ４ ，ＳＱ５ ）を引く。
【００４８】
なお図２では、導体断面積が0.3 ｓｑｍｍ，0.5 ｓｑｍｍ，0.85ｓｑｍｍの丸電線の温度上昇曲線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３とこれらの温度上昇曲線に対応するフラット導体の温度上昇曲線ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ のみが示され、導体断面積が1.25ｓｑｍｍ、2.0 ｓｑｍｍの丸電線の温度上昇曲線及びそれらに対応するフラット導体の温度上昇曲線の図示は省略されている。
【００４９】
同じヒューズに接続されていた対応する丸電線の導体サイズに対応したフラット導体の導体サイズを求めるには、フラット導体の種々の幅に対して描かれたフラット導体の断面積と厚さとの関係を示す比例直線Ｆ1ないしＦ5の内、選択したフラット導体の幅に対する直線と、対応する丸電線の電線サイズに相当するフラット導体の断面積を示す水平の直線との交点にあたる導体厚さ以上の厚さにフラット導体厚さを設定すれば良いことになる。
【００５０】
例えば、従来、15Ａ用ヒューズが接続された回路に0.85ｓｑｍｍの導体断面積を有する丸電線で対応していた場合、この丸電線に替わって、導体幅 2.5ｍｍのフラットケーブルＦ３ を使うのであれば、該フラットケーブルのフラット導体の厚みの設計値を、Ｆ３ の直線と0.85ｓｑｍｍ（ＳＱ３ ）の直線の交点に対応した導体厚さ0.28ｍｍ以上に設定して、フラット導体の断面積を、
2.5 ×0.28＝0.7 ｓｑｍｍ
以上に設定すればよいことになる。
【００５１】
一方、フラットケーブル製造上やコネクタの構造上の問題から標準的なフラット導体幅にない幅のフラット導体を有するフラットケーブルを使用したい場合、例えば新規のフラット導体幅として2.0 ｍｍを使いたい場合には、図３でフラットケーブルＦ６ のようにその導体幅での導体厚さと導体断面積の関係を与える比例直線を引き、この直線と0.85ｓｑｍｍ直線との交点から、フラット導体の厚さを0.34ｍｍ以上に設定すればよいことになる。
【００５２】
図示しないが、このようにして設計されたフラットケーブルは回路に設けられたヒューズが溶断する前にフラットケーブルが規定温度に達することがない特性を有する。所謂ヒューズマッチングが条件であるが、この特性については、各フラット導体サイズ毎に通電電流に対するヒューズの溶断時間、フラットケーブルの規定温度到達時間を測定して問題ないことが確認されている。
【００５３】
【表４】
表４は、従来の丸電線の各導体断面積に対する本発明のフラットケーブルのフラット導体の各断面積の例及びフラット導体が対応できるヒューズの例を示したものである。
【００５４】
即ち、従来の丸電線の導体断面積0.30ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.225 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズである。
【００５５】
また、従来の丸電線の導体断面積0.50ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.390 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズである。
【００５６】
また、従来の丸電線の導体断面積0.85ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.675 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズと20Ａ用ヒューズである。
【００５７】
また、従来の丸電線の導体断面積1.25ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.780 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズと20Ａ用ヒューズと30Ａ用ヒューズである。
【００５８】
また、従来の丸電線の導体断面積2.00ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は1.300 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズと20Ａ用ヒューズと30Ａ用ヒューズである。
【００５９】
本発明では、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体のサイズを対応する丸電線の導体サイズに対してサイズダウンして経済的なフラット導体のサイズを設定することを解決すべき課題としているので、当然のことながら、フラット導体の断面積は、対応する丸電線の導体断面積よりも小さく設定される。
【００６０】
このように本発明のフラット導体の断面積が定まると、この断面積は対応する従来の丸電線の導体断面積より小さくなり、断面積を減少させることができる。
【００６１】
また、このように本発明のフラット導体の断面積が決まると、用途に応じてフラット導体の幅が決まれば、フラット導体の厚みが決まる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係るフラットケーブル用フラット導体の設計方法では、設計の対象とするフラットケーブルに対応する丸電線の通電電流に対する温度上昇値を示す温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与えるフラット導体の断面積を求めて、この断面積からフラット導体の厚さを求めるようにしたので、フラット導体の厚さを、従来の方法により設定したフラット導体の厚さより薄くすることができ、フラットケーブルの薄形化やコストダウンを図ることができる。
【００６３】
また本発明に係るフラットケーブルでは、7.5 Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.225 ｍｍ２ 以上、10Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.390 ｍｍ２ 以上、15Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.675 ｍｍ２ 以上、20Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.780 ｍｍ２ 以上、30Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を1.300 ｍｍ２ 以上とすればよいので、導体断面積が0.30ｍｍ２ 、0.50ｍｍ２ 、0.85ｍｍ２ 、1.25ｍｍ２ 、2.00ｍｍ２ の対応する丸電線よりも導体断面積が小さいフラット導体を用いて、対応する丸電線と同等の通電性能を有するフラットケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通電電流に対する導体の温度上昇特性曲線である。
【図２】 従来の丸電線及び同等の温度上昇性能を有するフラットケーブルの温度上昇曲線である。
【図３】 本発明に係るフラット導体の寸法を算出するフラット導体寸法算出図である。
【図４】 コネクタ付きフラットケーブルの一例の斜視図である。
【符号の説明】
１ フラット導体
２ フラット絶縁被覆
３ フラットケーブル
４ スリット
５ コネクタハウジング
６ 端子収容室
７ コネクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットケーブル用フラット導体の設計方法及びフラットケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器や自動車等の電気配線に、フラットケーブルが用いられるようになってきている。フラットケーブルは、銅やアルミニウムで形成された１条のフラット導体または平行に並設された複数条のフラット導体が、ポリエチレンテレフタレートの如きプラスチックよりなるフラット絶縁被覆で被覆された構造になっている。
【０００３】
このようなフラットケーブルは、配索のスペースファクターの良さやその反発力の強さを利用して、従来の丸電線を集束したワイヤーハーネスに代わり、様々な電気機器や自動車等の内部配線に利用されている。
【０００４】
なお、本発明で丸電線とは、横断面が丸形の絶縁電線をいう。
【０００５】
現在、自動車配線に用いられているフラットケーブルは、補機側端子のピッチに対応した接続コネクタの構造によって、そのフラット導体の幅及び並設ピッチが標準的に定められている。
【０００６】
即ち、図４に示すように、所定ピッチで平行に並設された複数条のフラット導体１がフラット絶縁被覆２で一括被覆されてフラットケーブル３が構成されている。このフラットケーブル３の先端の各フラット導体１には、図示しないがフラットケーブル接続端子がそれぞれ接続されている。これらフラットケーブル接続端子が接続された先端側で、隣接するフラット導体１の間のフラット絶縁被覆２にはスリット４が設けられている。これらスリット４の存在により、フラットケーブル３は各フラットケーブル接続端子がそれぞれフリーに動けるようになると共にコネクタハウジング５内に並設された各端子収容室６に容易にフラットケーブル接続端子を挿入して係止させることができるようになっている。
【０００７】
この場合、各端子収容室６の配列ピッチｐは、これらコネクタハウジング５や各フラットケーブル接続端子で構成されたコネクタ７が接続される図示しない補機の端子ピッチに対応しており、フラット導体１の並設ピッチもｐに設定され、各フラット導体１の幅Ｗも従来使用されている端子サイズとコネクタハウジング５の各端子収容室６のサイズに対応して定められている。
【０００８】
実際に使用されているフラット導体１の幅Ｗと並設ピッチｐは、例えば、標準的に下記の表１に示すようなものがある。
【０００９】
【表１】
【００１０】
例えば、7.5 Ａヒューズに接続される回路には、丸電線導体の断面積が0.5 ｓｑｍｍの丸電線が使用されているが、この回路にフラット導体１の幅ＷがＷ＝2.5 ｍｍのフラットケーブル３を使用する場合には、丸電線導体の断面積を基準としてフラット導体１の厚さが設定されていた。
【００１１】
即ち、フラット導体１の厚さｔは、
（フラット導体１の厚さｔ）＝（丸電線導体の断面積）／（フラット導体１の幅Ｗ）
より、ｔ＝0.5 ／2.5 ＝0.2 ｍｍとなる。
【００１２】
なお、主要な各ヒューズに対しては、従来は表２に示す導体断面積の丸電線を使用していた。
【００１３】
【表２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は、従来の銅撚り導体にビニル絶縁被覆を施した丸電線と同一の導体断面積の銅製のフラット導体１をポリエチレンテレフタレートフィルムのフラット絶縁被覆２で被覆したフラットケーブル３に通電して、このフラットケーブル３の温度上昇を測定したところ、同一通電電流値でフラットケーブル３の方が従来の丸電線に比べて温度上昇値が低いことを見いだした。
【００１５】
これは、従来の丸電線に比べフラットケーブル３の方が空気と接する表面積が大きく通電による電線の発熱を放熱する効果が大きいためと考えられる。
【００１６】
このような現象が判明すると、従来のフラット導体１の寸法設計では、無駄な設計をしていたことになり、従来よりコストダウンされた適切なフラット導体の設計が必要である。
【００１７】
本発明の目的は、従来の丸電線の回路にフラットケーブルを適用する場合、または新規に回路を設計する場合、簡単な方法で、従来の丸電線のサイズに対応した経済的なフラット導体の寸法を選択したり、新規に経済的なフラット導体の寸法を選択できるフラットケーブル用フラット導体の設計方法及びフラットケーブルを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルで用いるフラットケーブル用フラット導体の設計方法を対象とする。
【００１９】
本発明に係るフラットケーブル用フラット導体の設計方法では、設計の対象とするフラットケーブルに対応する丸電線の通電電流に対する温度上昇値を示す温度上昇曲線を求めておき、前記丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が前記丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与えるフラット導体の断面積を求める。説明の便宜上このようにして求められた断面積を丸電線対応フラット導体断面積と呼ぶことにする。丸電線対応フラット導体断面積を求めた後、フラット導体の幅を予め定めた値としたときの該フラット導体の断面積と厚さとの関係を与える比例直線を用いて、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の幅と前記丸電線対応フラット導体断面積とに対してフラット導体の厚さを求め、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の厚さの設計値を、前記丸電線対応フラット導体断面積と予め定められたフラット導体の幅とから求められた厚さ以上で、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の断面積を対応する丸電線の断面積に等しいとしたときに求まるフラット導体の厚さよりも小さい値に設定する。
このように、対応する丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が前記丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与えるフラット導体の断面積（丸電線対応フラット導体断面積）が判れば、この断面積を有するフラット導体は、対応する丸電線と同じ通電許容電流容量を持つことになり、該丸電線対応フラット導体断面積から標準的なフラット導体幅に対する導体厚さを簡単に設定することができる。また、丸電線対応フラット導体断面積に対応した任意の導体幅と導体厚さを設定することもできる。更に、本発明の設計方法により求められるフラット導体の厚さは、従来の設計方法により求めたフラット導体の厚さより薄くなるため、フラットケーブルの薄形化やコストダウンを図ることができる。
【００２０】
次に本発明は、7.5 Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００２１】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.225 ｍｍ２ 以上で、0.30ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００２２】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値0.30ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、7.5 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ7.5 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００２３】
また本発明は、10Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００２４】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.390 ｍｍ２ 以上で、0.50ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００２５】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値0.50ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、10 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ10 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００２６】
また本発明は、15Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００２７】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.675 ｍｍ２ 以上で、0.85ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００２８】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値0.85ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、15 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ15 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００２９】
また本発明は、20Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００３０】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が0.780 ｍｍ２ 以上で、1.25ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００３１】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値1.25ｍｍ２は、同じヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積である。本発明によれば、20 Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ20 Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積より小さくすることができる。
【００３２】
また本発明は、30Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルを対象とする。
【００３３】
本発明に係るフラットケーブルでは、フラット導体の断面積が1.300 ｍｍ２ 以上で、2.00ｍｍ２よりも小さい値に設定されている。
【００３４】
上記フラット導体の断面積の上限を定める値2.00ｍｍ２は、30Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積2.00ｍｍ２ に相当するものであり、本発明によれば、30Ａ用ヒューズに接続されるフラットケーブルのフラット導体の断面積を同じ30Ａ用ヒューズに接続されていた丸電線の導体断面積よりも小さくすることができる。
【００３５】
上記のようにフラット導体の断面積が決まると、用途に応じて設定されるフラット導体の幅に対して、フラット導体の厚みが決まる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して詳細に説明する。
【００３７】
一般に、抵抗Ｒ（Ω）をもつ導体に電流Ｉ（Ａ）を流した場合の発熱量Ｑは、
Ｑ＝Ｉ×ＩＲ＝Ｉ２ Ｒ
で表わされる。即ち、発熱量Ｑは、通電電流Ｉの２乗に比例する。
【００３８】
図１は、電線に通電電流Ｉ１ ，Ｉ２ ，Ｉ３ を流した場合の温度上昇値△Ｔの時間に対する変化を示したものである。この図によれば、或る時間で各通電電流Ｉ１ ，Ｉ２ ，Ｉ３ に対する温度上昇値△Ｔ１ ，△Ｔ２ ，△Ｔ３ が飽和している。
【００３９】
これらの通電電流Ｉ１ ，Ｉ２ ，Ｉ３ に対する温度上昇値△Ｔを実際の電線でプロットしたものが図２に示す温度上昇曲線である。この温度上昇曲線は、抵抗Ｒの異なる導体サイズ、絶縁材料、絶縁構造によって異なってくる。
【００４０】
この図２では、従来の丸電線Ｗ１ （導体断面積0.3 ｓｑｍｍ），Ｗ２ （導体断面積0.5 ｓｑｍｍ），Ｗ３ （導体断面積0.85ｓｑｍｍ）の温度上昇曲線が描かれている。
【００４１】
なお、従来の丸電線に対応するヒューズは、それぞれ丸電線Ｗ１ が7.5 Ａ用ヒューズ、丸電線Ｗ２ が10Ａ用ヒューズ、丸電線Ｗ３ が15Ａ用ヒューズとなっている。
【００４２】
これらの各サイズの温度上昇曲線に最も近く且つその曲線より下側（温度上昇が低く安全側）にくるフラットケーブルの導体サイズを、前述した標準的な幅で導体厚さを変えて温度上昇値を測定し、選んだフラット導体の温度上昇曲線（破線表示）がＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ である。即ち、ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ はそれぞれ、丸電線の温度上昇曲線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線である。このようにして求めたフラット導体の温度上昇曲線ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ をそれぞれ与えるフラット導体の断面積を、温度上昇曲線がＷ１、Ｗ２、Ｗ３となる丸電線にそれぞれ対応するフラット導体の導体断面積（丸電線対応フラット導体断面積と呼ぶ。）とする。
【００４３】
これら温度上昇曲線ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ をそれぞれ与えるフラット導体の導体サイズは、表３に示す通りである。
【００４４】
【表３】
【００４５】
図３は、本発明によるフラット導体の導体サイズ決定のための設計直線図である。まず、前述した標準的なフラット導体の導体幅が5.2 ｍｍ、2.7 ｍｍ、2.5 ｍｍ、1.5 ｍｍ、1.3 ｍｍのフラットケーブルＦ１ ，Ｆ２ ，Ｆ３ ，Ｆ４ ，Ｆ５ の導体厚さと導体断面積の関係直線（比例直線）を引く。即ち、一定の導体幅に横軸の導体厚さを掛けて縦軸の導体断面積をプロットする。
【００４６】
次に、先に温度上昇曲線から求めた、丸電線サイズに対応するフラット導体断面積の値（丸電線対応フラット導体断面積）、即ち、同じヒューズに接続されていた対応する丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与える丸電線対応フラット導体断面積（0.225 ｓｑｍｍ、0.375 ｓｑｍｍ、0.675 ｓｑｍｍ）で図３の横軸に沿って直線（ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ ）を引く。
【００４７】
同様に、先に温度上昇曲線から求めた、丸電線サイズ1.25ｓｑｍｍ、2.0 ｓｑｍｍに対応した丸電線対応フラット導体断面積の値（1.12ｓｑｍｍ、1.32ｓｑｍｍ）で図３の横軸に沿って直線（ＳＱ４ ，ＳＱ５ ）を引く。
【００４８】
なお図２では、導体断面積が0.3 ｓｑｍｍ，0.5 ｓｑｍｍ，0.85ｓｑｍｍの丸電線の温度上昇曲線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３とこれらの温度上昇曲線に対応するフラット導体の温度上昇曲線ＳＱ１ ，ＳＱ２ ，ＳＱ３ のみが示され、導体断面積が1.25ｓｑｍｍ、2.0 ｓｑｍｍの丸電線の温度上昇曲線及びそれらに対応するフラット導体の温度上昇曲線の図示は省略されている。
【００４９】
同じヒューズに接続されていた対応する丸電線の導体サイズに対応したフラット導体の導体サイズを求めるには、フラット導体の種々の幅に対して描かれたフラット導体の断面積と厚さとの関係を示す比例直線Ｆ1ないしＦ5の内、選択したフラット導体の幅に対する直線と、対応する丸電線の電線サイズに相当するフラット導体の断面積を示す水平の直線との交点にあたる導体厚さ以上の厚さにフラット導体厚さを設定すれば良いことになる。
【００５０】
例えば、従来、15Ａ用ヒューズが接続された回路に0.85ｓｑｍｍの導体断面積を有する丸電線で対応していた場合、この丸電線に替わって、導体幅 2.5ｍｍのフラットケーブルＦ３ を使うのであれば、該フラットケーブルのフラット導体の厚みの設計値を、Ｆ３ の直線と0.85ｓｑｍｍ（ＳＱ３ ）の直線の交点に対応した導体厚さ0.28ｍｍ以上に設定して、フラット導体の断面積を、
2.5 ×0.28＝0.7 ｓｑｍｍ
以上に設定すればよいことになる。
【００５１】
一方、フラットケーブル製造上やコネクタの構造上の問題から標準的なフラット導体幅にない幅のフラット導体を有するフラットケーブルを使用したい場合、例えば新規のフラット導体幅として2.0 ｍｍを使いたい場合には、図３でフラットケーブルＦ６ のようにその導体幅での導体厚さと導体断面積の関係を与える比例直線を引き、この直線と0.85ｓｑｍｍ直線との交点から、フラット導体の厚さを0.34ｍｍ以上に設定すればよいことになる。
【００５２】
図示しないが、このようにして設計されたフラットケーブルは回路に設けられたヒューズが溶断する前にフラットケーブルが規定温度に達することがない特性を有する。所謂ヒューズマッチングが条件であるが、この特性については、各フラット導体サイズ毎に通電電流に対するヒューズの溶断時間、フラットケーブルの規定温度到達時間を測定して問題ないことが確認されている。
【００５３】
【表４】
【００５４】
即ち、従来の丸電線の導体断面積0.30ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.225 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズである。
【００５５】
また、従来の丸電線の導体断面積0.50ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.390 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズである。
【００５６】
また、従来の丸電線の導体断面積0.85ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.675 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズと20Ａ用ヒューズである。
【００５７】
また、従来の丸電線の導体断面積1.25ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は0.780 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズと20Ａ用ヒューズと30Ａ用ヒューズである。
【００５８】
また、従来の丸電線の導体断面積2.00ｍｍ２ に対応する本発明のフラットケーブルのフラット導体の断面積は1.300 ｍｍ２ 以上であり、対応できるヒューズは7.5 Ａ用ヒューズと10Ａ用ヒューズと15Ａ用ヒューズと20Ａ用ヒューズと30Ａ用ヒューズである。
【００５９】
本発明では、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体のサイズを対応する丸電線の導体サイズに対してサイズダウンして経済的なフラット導体のサイズを設定することを解決すべき課題としているので、当然のことながら、フラット導体の断面積は、対応する丸電線の導体断面積よりも小さく設定される。
【００６０】
このように本発明のフラット導体の断面積が定まると、この断面積は対応する従来の丸電線の導体断面積より小さくなり、断面積を減少させることができる。
【００６１】
また、このように本発明のフラット導体の断面積が決まると、用途に応じてフラット導体の幅が決まれば、フラット導体の厚みが決まる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係るフラットケーブル用フラット導体の設計方法では、設計の対象とするフラットケーブルに対応する丸電線の通電電流に対する温度上昇値を示す温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与えるフラット導体の断面積を求めて、この断面積からフラット導体の厚さを求めるようにしたので、フラット導体の厚さを、従来の方法により設定したフラット導体の厚さより薄くすることができ、フラットケーブルの薄形化やコストダウンを図ることができる。
【００６３】
また本発明に係るフラットケーブルでは、7.5 Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.225 ｍｍ２ 以上、10Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.390 ｍｍ２ 以上、15Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.675 ｍｍ２ 以上、20Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を0.780 ｍｍ２ 以上、30Ａ用ヒューズに対してフラット導体の断面積を1.300 ｍｍ２ 以上とすればよいので、導体断面積が0.30ｍｍ２ 、0.50ｍｍ２ 、0.85ｍｍ２ 、1.25ｍｍ２ 、2.00ｍｍ２ の対応する丸電線よりも導体断面積が小さいフラット導体を用いて、対応する丸電線と同等の通電性能を有するフラットケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通電電流に対する導体の温度上昇特性曲線である。
【図２】 従来の丸電線及び同等の温度上昇性能を有するフラットケーブルの温度上昇曲線である。
【図３】 本発明に係るフラット導体の寸法を算出するフラット導体寸法算出図である。
【図４】 コネクタ付きフラットケーブルの一例の斜視図である。
【符号の説明】
１ フラット導体
２ フラット絶縁被覆
３ フラットケーブル
４ スリット
５ コネクタハウジング
６ 端子収容室
７ コネクタ
Claims (6)
- フラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルで用いるフラットケーブル用フラット導体の設計方法において、
設計の対象とするフラットケーブルに対応する丸電線の通電電流に対する温度上昇値を示す温度上昇曲線を求めておき、
前記丸電線の温度上昇曲線に近い変化を示し、かつ各通電電流に対する温度上昇値が前記丸電線の温度上昇曲線から求められる丸電線の温度上昇値よりも低い値を示すフラット導体の温度上昇曲線を与える前記フラット導体の断面積を丸電線対応フラット導体断面積として求め、
フラット導体の幅を予め定めた値としたときの該フラット導体の断面積と厚さとの関係を与える比例直線を用いて、設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の幅と前記丸電線対応フラット導体断面積とに対して前記フラット導体の厚さを求め、
前記フラット導体の厚さの設計値を、前記丸電線対応フラット導体断面積と予め定められた前記フラット導体の幅とから求められた厚さ以上で、前記設計の対象とするフラットケーブルのフラット導体の断面積を前記対応する丸電線の断面積に等しいとしたときに求まるフラット導体の厚さよりも小さい値に設定することを特徴とするフラットケーブル用フラット導体の設計方法。 - 7.5 Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルであって、
前記フラット導体の断面積が0.225 ｍｍ２ 以上で、0.30ｍｍ２よりも小さい値に設定されていることを特徴とするフラットケーブル。 - 10Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルであって、
前記フラット導体の断面積が0.390 ｍｍ２ 以上で、0.50ｍｍ２よりも小さい値に設定されていることを特徴とするフラットケーブル。 - 15Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルであって、
前記フラット導体の断面積が0.675 ｍｍ２ 以上で、0.85ｍｍ２よりも小さい値に設定されていることを特徴とするフラットケーブル。 - 20Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルであって、
前記フラット導体の断面積が0.780 ｍｍ２ 以上で、1.25ｍｍ２よりも小さい値に設定されていることを特徴とするフラットケーブル。 - 30 Ａ用ヒューズに接続される銅製のフラット導体がフラット絶縁被覆で被覆されたフラットケーブルであって、
前記フラット導体の断面積が1.300 ｍｍ２ 以上で、2.00ｍｍ２よりも小さい値に設定されていることを特徴とするフラットケーブル。
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-
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