JP5181248B2 - 電線用絶縁被覆付スリーブ - Google Patents
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Description
また、現在は、ポリエチレンに所定量の難燃剤を配合した難燃ポリエチレンなどの付加価値のある材料が開発されているが、上記と同様に強度の問題から、これをスリーブの絶縁被覆として使用することができなかった。
さらに、このような絶縁被覆の素材とその厚さとの関係については従来は何ら考慮されていなかった。
また、この発明は、量産化されているポリエチレンなどの圧縮強度の低い材料でも絶縁被覆として使用することができる電線用絶縁被覆付スリーブを提供することを目的としている。
したがって、この電線用絶縁被覆付スリーブを用いた、例えば空中ジャンパー配線接続作業において、このポリエチレン製絶縁被覆を破損せずに、スリーブ本体を十分に圧縮して塑性変形させることができる。すなわち、スリーブ本体の両端の開口部から、その筒内空間に、2本のジャンパー線用電線をそれぞれ挿入し、この挿入した状態で、この電線用絶縁被覆付スリーブを例えば所定のダイスで挟み込み、圧縮する。ダイスの溝(または所定の工具の把持溝)に電線用絶縁被覆付スリーブの絶縁被覆を所定長さ(例えばポリエチレン製絶縁被覆の厚さの8.65倍以上の長さ)に亘って挟み込み、所定の圧縮力(絶縁被覆が損傷・破断しない程度の荷重)を加えて圧縮する。この結果、表面側の絶縁被覆を介してアルミニウムなどのスリーブ本体が圧縮されて塑性変形し、電線を強固に押圧、把持することとなり、2本の電線を接続することができる。この場合、スリーブ本体が充分に潰れて(塑性変形して)いるため、作業後にあっても挿入した電線がスリーブ本体から抜け出ることはない。
ダイスの溝に電線用絶縁被覆付スリーブが挟み込まれる長さが、絶縁被覆の厚さの3.0倍未満の場合(換言すると、絶縁被覆の厚さがダイスで挟む長さの1/3より大きい場合)、絶縁被覆が破損しない程度の力を加えた圧縮作業においては、スリーブ本体を十分に圧縮、塑性変形させることができず、作業後の電線がスリーブ本体から抜け落ちてしまう。または、この電線用絶縁被覆付スリーブのスリーブ本体が塑性変形するように上記より高荷重を付加して無理に圧縮しようとすると、ポリエチレン製の絶縁被覆自体が破損(亀裂などが発生する)される結果となる。
また、この電線用絶縁被覆付スリーブは絶縁被覆をポリエチレン製で構成したため、電線用絶縁被覆付スリーブ自体を従来品よりも安価に製造することができる。
ジャンパーとは、例えば電気部品同士を直接接続する短い配線であるが、この場合は、架設電線での電線引き留め箇所同士の接続を行うために使用される短い電線を指す。
また、対象となる電線は、例えば金属線を絶縁被覆により被覆した汎用の電線、ACSR線などである。
スリーブ本体は筒体で、例えば直胴状のスリーブ本体が一般的である。例えば25sqの長さは98.4mm、直径は15.9mm、その厚さは4.3mmである。
スリーブ本体の筒内空間(例えば円形で一様の断面の軸孔)にあって、スリーブ本体の長さ方向の中間(半分の)位置に隔壁を設けてもよい。これにより接続される左右の電線の導体長さを自動的に均等にすることができる。隔壁はスリーブ本体と同じ素材でもよいし、異なる素材でもよい。また、筒内空間には、導電性ペーストを注入してもよい。
スリーブ本体を絶縁被覆により被覆するには、例えばスリーブ本体の外周面に絶縁被覆を、モールド成型により一体形成する方法や、接着剤により接着する方法がある。
このダイスは工具鋼(SKD11)で製造されているが、これに限られることなくスリーブ本体より高硬度の金属製であれば使用することができる。また、名称の如何を問わず、スリーブを挟み込み押圧可能な工具であれば、この圧縮作業に用いることができる。
スリーブ本体(導電性材料)の引張強度と絶縁被覆(樹脂)の引張強度との比(TSA/TSP)が、ダイスによる圧縮幅と絶縁樹脂の厚さとの比(W/h)の0.97倍未満の場合、圧縮作業においてスリーブ本体を十分に圧縮して塑性変形させることができず、作業後の電線がスリーブ本体から抜け落ちてしまう。また、この電線用絶縁被覆付スリーブに対してさらに大きな外力を加えて無理にスリーブ本体を圧縮しようとすると、絶縁被覆自体が破損される結果を生じる。なお、使用する絶縁被覆の素材は、ポリエチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンを含むことができる。
ダイスにより押圧されるスリーブの長さと絶縁被覆の厚さとの比(W/h)が、導電性材料の変形抵抗と絶縁被覆の変形抵抗との比(kA/kP)の1.08倍未満の場合、ダイスによる圧縮作業においてスリーブ本体を十分に圧縮して塑性変形させることができず、作業後の電線がスリーブ本体から抜け落ちてしまう。また、この電線用絶縁被覆付スリーブに対して通常作業で加える外力より大きな外力を用いて無理に圧縮しようとすると、たとえスリーブ本体を塑性変形させることができても絶縁被覆自体が破損される結果となる。
この場合、変形抵抗とは、スリーブ本体または絶縁被覆を形成する材料が塑性変形したときの単位面積当たりの力(応力)を指す。
したがって、この電線用絶縁被覆付スリーブを用いた、例えば空中架設配線(直線部分)の接続作業においては、このポリエチレン製絶縁被覆を破損せず、スリーブ本体を十分に圧縮することができる。すなわち、スリーブ本体の両端の開口部から、その筒内空間に、2本の架設電線をそれぞれ挿入し、この挿入した状態で、この電線用絶縁被覆付スリーブを例えば所定長さの溝(絶縁被覆樹脂の厚さの6倍またはこれ以上の長さの溝)を有するダイスで挟み込み、圧縮する。つまり、ダイスの溝(または所定の工具の把持溝)に電線用絶縁被覆付スリーブの絶縁被覆を所定長さ(例えばポリエチレン製絶縁被覆の厚さの6倍以上の長さ)に亘って挟み込み、所定の圧縮力を加えて圧縮する。この結果、表面側の絶縁被覆を介してアルミニウムなどのスリーブ本体が圧縮されて塑性変形し、それぞれ挿入された電線を押圧、把持することとなり、2本の架設電線を強固に接続することができる。この場合、金属製のスリーブ本体が充分に潰れて(塑性変形して)いるため、直線接続の作業後にあっても挿入した電線がスリーブ本体から抜け出ることはない。
ダイスの溝に電線用絶縁被覆付スリーブが挟み込まれる長さ(すなわちダイスの溝の長さ)が、絶縁被覆である樹脂の厚さの6.0倍未満の場合、絶縁被覆が破損しない程度の力を加えた圧縮作業においては、スリーブ本体を十分に圧縮、塑性変形させることができず、接続作業後に電線がスリーブ本体から抜け落ちてしまう。または、この電線用絶縁被覆付スリーブのスリーブ本体が塑性変形するように上記より大きな外力を加えて無理に圧縮しようとすると、ポリエチレン製の絶縁被覆自体が破損される結果となる。
また、この電線用絶縁被覆付スリーブは絶縁被覆をポリエチレン製としたため、電線用絶縁被覆付スリーブ自体を従来品よりも安価に製造することができる。
上記W/hが、導電性材料の引張強度と絶縁被覆の引張強度との比(TSA/TSP)に対して1.94倍未満の場合、通常の圧縮作業においてスリーブ本体を十分に圧縮、塑性変形させることができず、作業後の電線がスリーブ本体から抜け落ちるおそれがある。また、この架設電線用絶縁被覆付スリーブに大きな外力を付加して無理に圧縮しようとすると、その絶縁被覆自体が破損される。
絶縁被覆の素材としては、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンを含むことができる。
上記W/hが、導電性材料の変形抵抗と絶縁被覆の変形抵抗との比(kA/kP)に対して2.16倍未満の場合、絶縁被覆を破損しない程度の通常の外力による圧縮作業においてスリーブ本体を十分に圧縮することができず、作業後直線接続された電線が架設線として作用する負荷によりスリーブ本体から抜け落ちてしまうことがある。また、この電線用絶縁被覆付スリーブを上記通常作業よりも大きな外力を付加して無理に圧縮しようとすると、絶縁被覆自体が破損される。絶縁被覆としては、上記同様に、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルサルフォンなどが対象となる。
この変形抵抗とは、スリーブ本体をまたは絶縁被覆を形成する材料が塑性変形したときの単位面積当たりの外力(応力)を指す。
スリーブ本体の開口部に筒状の防水ゴム部材が同軸的に固定されるとは、スリーブ本体の軸線と防水ゴム部材の軸線とが大略同軸を形成した状態で嵌着されることを意味する。
また、防水ゴム部材の通し穴により、スリーブ本体の筒内空間と外部とは連通する。すなわち、通し穴は貫通孔で形成されている。さらに、通し穴の内周壁には、この内周壁から通し穴の内方に向かって環状に突出する環状突起が形成されている。筒内空間に挿入される電線は、通し穴を通って挿入されるとき、その外周面はこの環状突起に当接することとなる。環状突起によりシール性が確保されることとなる。
防水ゴム部材は、ゴム製であって、その環状突起もゴム製とされる。よって、ゴム製の複数の環状突起が通し穴の軸線方向に沿って複数個、互いに平行になるように、この防水ゴム部材に突設されているのである。この結果、環状突起による防水性を、単一環状突起に比較して、より高めることができる。柔軟なゴム製とすることで、電線挿入時の挿入に対する抵抗は小さくなっている。
なお、環状突起による通し穴の断面(軸線を含む平面による断面)の形状を、その奥側が入口側より狭いテーパ状(傾斜した面を有する形状)とすることができる。このテーパ穴部分により挿入される電線をスリーブ本体の筒内空間にスムースに案内することができる。
防水ゴム部材の通し穴に設けた閉塞膜は、電線を通し穴に押し込んだ際に、その圧力(外力)により突き破られる。その結果、電線は通し穴を通って筒内空間に挿入されることとなる。よって、この閉塞膜の断片により筒内空間のシール性は高度に保持することができる。
ゴム製の環状突起についてその突起の形状をその軸線含有の平面による断面が山形または波形の山形突起または波形突起とすることで、通し穴への電線の挿入の容易性とそのシール性とをバランスさせたものである。突起の内方への突出量は適宜とし、例えば使用する電線の径に対応させることもできる。
キャップを絶縁被覆の両端部に同軸的に(装着後これらが同一軸を有するように)装着することにより、防水ゴム部材はスリーブ本体の開口部に固定される。このとき、キャップには漏斗状の挿通穴を有しており、この挿通穴を介して(案内されて)電線が挿入され、電線はさらに防水ゴム部材の通し穴を介してスリーブ本体の筒内空間に挿入される。
絶縁被覆の外周面に形成した環状の突条部は、2本またはそれ以上の数でもよい。これら複数個の突条部を設ける場合、例えば突条部を等間隔に配設することができる。これらの突条部は複数箇所を圧縮する際の目安となる。突条部の高さ、形状、幅は任意とする。プラスチック製の絶縁被覆と一体に成型しても良く、別体としてもよい。
難燃性素材としては、上述した素材に加えて任意のプラスチック素材を用いることができる。難燃性は、通常使用する樹脂よりも燃焼し難いことを意味し、耐燃性とも称する。耐燃性の評価については、JIS、ASTMなどがあるが、特にUL規格が重視されている。UL規格とはアメリカの Underwriters Laboratories 社が定め、同社によって評価される規格である。一般的にはUL-94にて規定される試験片に炎を当て燃焼時間と滴下物の有無を確認する試験法を用い、遅燃性物質は「94HB」、自己消火性物質は程度により「94V-2」「94V-1」「94V-0」「5V」という区分のいずれかに分類される。ここでは、「94V-2」「94V-1」「94V-0」「5V」を示す場合を難燃性素材として用いる。
隔壁により電線のスリーブ内への侵入深さを規定することができる。スリーブ本体の長さの半分の位置に隔壁を設けることにより、その接続作業をスムーズに安定して行うことができ、さらには圧縮作業の安定性を保つ一助ともなる。よって、この隔壁の存在が電線を強固に接続できるものとし、かつ、スリーブ自体の強度を高めることもできる。なお、隔壁はスリーブ本体と一体に形成することが好ましい。異なる素材を使用する場合よりは導電性確保において有利である。さらに、隔壁により注入するコンパウンドを確実に位置決め、定量化することも可能となる。
スリーブ本体3の長さ方向の中間位置(半分の位置)には筒内空間を2分する隔壁1が設けられ、この隔壁1により2分割された筒内空間のそれぞれにはコンパウンド2が所定量だけ挿填されている。絶縁被覆7はスリーブ本体3の全長にわたりその外周部を被覆するとともに、この絶縁被覆7の両端部はスリーブ本体3の両端部より所定の長さだけそれぞれ突出している。
各防水ゴム部材6は、ゴム製の円筒体であって、絶縁被覆7の突出した両端部にそれぞれその全体が完全に内嵌されることにより、それらの元部をスリーブ本体3の対応する開口部に突き合わせた状態でそれぞれ連結されている。さらに、これら絶縁被覆7の両端部には1対のキャップ9がそれぞれ外嵌されており、キャップ9により防水ゴム部材6は絶縁被覆7の両端から抜け止めされている。よって、スリーブ本体3、絶縁被覆7、防水ゴム部材6、キャップ9は、同一軸線を有した単一体としてのスリーブ10を構成している。
そして、このスリーブ10の両端開口から各筒内空間に、接続されるべき2本の電線が挿入されることとなる。
スリーブ本体3は、アルミニウム製で、その直径は15.9mm、厚さは4.3mmのストレート管(断面一様の直管)であって、その長さは用途に応じて(例えばジャンパー部分用、空中仮設線用)異なる。
スリーブ本体3の筒内空間は、上述のように、スリーブ本体3と同じ素材から成る隔壁1により左右2つに区画されている。すなわち、隔壁1はスリーブ本体3の長さの半分の位置にその筒内空間(孔)を2分するように、スリーブ本体3と一体に成形されている。筒内空間の中央部分、すなわち、分割された2つの筒内空間の各奥側部分には、所定量のコンパウンド2がそれぞれ注入されている。コンパウンド2としては、鉱物性グリースを主成分とし、これに金属粒子及び摩擦力強化剤、その他の無機物などを混ぜたものを採用している。導電性を確保するためである。
この絶縁被覆7の厚さは、後述するが、そのスリーブ10がジャンパー配線接続用か、空中架線接続用かにより決定されることとなる。前者の場合、ダイスにより圧縮したときのダイス幅の1/3以下であり、後者では1/6以下となる。
絶縁被覆7の外周側には、その長さ方向に一定のピッチで、高さ0.3mm程度の円周方向に延びる突条部bが多数本形成されている。各突条部bは、絶縁被覆7およびスリーブ本体3を圧縮する油圧シリンダ式の圧縮工具(ダイスなど)の圧縮位置を決めるためなどに用いることができる。
この絶縁被覆7の表面には、電線の皮剥長さを測定するマーキングが施されている。スリーブ10に電線が挿通されたときに、電線の皮剥部分が隔壁1に突き当たるように挿入する。このマーキングを用いて電線の皮剥長さを測定できるようになっている。
これらの円筒体である防水ゴム部材6の内路を構成する通し穴4の内周壁には、その厚さ方向を通し穴4の軸線方向にそろえた並列状態で、その断面が先端が尖った山形に形成されている複数の環状突起5が配設されている。各環状突起5は、筒内空間に挿入された電線の被覆の外周面に当接される程度の内径を有している。すなわち、電線の外径は、環状突起5の内径よりも少しだけ大きく形成されている。これらの通し穴4の内周壁で環状突起5の形成された外方側と、開口部に突き当てられた内方側との境界部には、上記電線を通し穴4に押し込む際に、上記スリーブ本体3の開口部に案内するためのテーパ形状を呈して傾斜した案内壁6bが形成されている。
また、これら防水ゴム部材6の通し穴4の内端であるスリーブ本体3側の端には、電線を通し穴4に押し込む際の圧力により突き破り可能な所定厚さの閉塞膜6aがそれぞれ配設されている。これらの閉塞膜6aは、防水ゴム部材6と同じ素材で、一体形成された薄い膜である。
なお、絶縁被覆7の素材としては、ポリエチレンの他にもポリアセタール、ポリカーボネートなどを使用することができる。
まず、スリーブ10の製造方法について説明する。すなわち、アルミニウム管であるスリーブ本体3には円筒体成型品であるポリエステル製絶縁被覆7が外嵌されおり、絶縁被覆7の両端部はスリーブ本体3の両端からそれぞれ所定長さだけ突出している。なお、スリーブ本体3の分割された筒内空間にはそれぞれコンパウンドが所定量だけ充填されることとなる。
そして、この絶縁被覆7の両端の開口部に1対の防水ゴム部材6がそれぞれ挿入される。このとき、各防水ゴム部材6は、それぞれの底(閉塞膜6a)を絶縁被覆7の奥側に向けて挿入される。この結果、各閉塞膜6aはスリーブ本体3の対応する開口部の端面に押し付けられた状態で、かつ、両防水ゴム部材6の閉塞膜6aとは反対側の端面と絶縁被覆7の対応する開口端面とは同一平面を形成している。
次に、一対のキャップ9を絶縁被覆7の両端部に外嵌(例えば螺合)する。これにより、両挿通穴8の元側が、対応する防水ゴム部材6の先端側に対向する。よって、両防水ゴム部材6が絶縁被覆7の両端部にそれぞれ脱離不可能に連結される。
その後、ダイスを使用し、絶縁被覆7の上からスリーブ本体3を圧縮する。このダイスは、上下一対の直方体からなり、その対向面(所定幅、所定長さの矩形面)の中央部分に、この直方体の幅方向に沿って断面半円状の溝がそれぞれ形成されている。すなわち、ダイスは互いに接近離隔してスリーブなどを押圧可能としたもので、それら対向面に1組の溝を有している。このダイスの幅の上限は、圧縮機の能力による。ダイス幅を広くすることにより、スリーブの曲がりを抑制することができる。スリーブ10に対して1箇所の圧縮が終了したなら、次の箇所を圧縮するというように順次圧縮を行う。圧縮していく方向、順序はスリーブ本体3の長さ方向の中央部より端部に向かう方向の順でもよいし、それとは反対方向に順次行ってもよい。
このとき、ジャンパー配線用であれば、電線用絶縁被覆付スリーブ10のダイスの溝に挟み込まれた長さ(ダイスの幅に相当する)が、絶縁被覆7の厚さの3.0倍以上となるように挟んで所定の荷重を付加して圧縮する。つまり、絶縁被覆7の厚さhが2.0mmの場合、ダイスの溝に挟まれる(圧縮される)電線用絶縁被覆付スリーブ10の長さWは6mm以上となる。さらに、このスリーブ10が空中で直線接続される架設電線の接続に用いられる場合、そのダイスに挟み込まれた長さ(ダイス幅)Wが、絶縁被覆7の厚さhの6.0倍以上とする。換言すると、上記スリーブ10にあってその絶縁被覆7の厚さhはそのスリーブの用途に応じて決定されることとなる。
なお、スリーブ保管時やスリーブ搬送時においても、さらには、電線同士の接続後においても、閉塞膜6aにより、スリーブ本体3内からのコンパウンド2の漏出を防ぐことができる。同時に、スリーブ本体3内への雨水などの浸入を防ぐことができる。
(1)評価用試料
絶縁被覆付スリーブ10のスリーブ本体としては、アルミニウム管に芯線が7本挿入された鋼芯複合アルミニウムスリーブ本体を使用した。このスリーブ本体に被覆する絶縁被覆7は、高密度ポリエチレン製とした。
(2)試料の加工方法
上下一対の直方体の対向面の中央部分に、この直方体の幅方向に向かって、半径8.6mmの断面半円状の溝がそれぞれ形成されている1対の溝を有したSKD11製のダイスを用いた。これらの溝内に上記絶縁被覆付スリーブ10を載置し、これを1対の溝に挟み込ませ、そしてこの評価用試料である絶縁被覆付スリーブ10の圧縮を行った。ダイスの大きさは縦40mm、横40mmの断面を有する直方体で、その圧縮長さは17.3mmから5.0mmとした。
(3)評価項目及び評価方法
a)圧縮状態の評価
圧縮されたスリーブ本体3の断面を切断し、その断面を目視により観察した(図2参照)。評価は断面を目視したときの隙間の大きさを見ることとした。評価は、各芯線間の隙間がなく、かつスリーブ本体と芯線間の隙間のないものを、良とした。
b)引張強度の評価
圧縮したスリーブ10について、引張試験を行い、その引張強度(表1では接続強度)を測定した。具体的には、株式会社島津製作所製の引張試験機「RH50型」を使用した。引張強度が2669N以上のものを良とした。この基準は電線の引張強度(8895N)の30%以上の強度を有することが電力規格で定められているためである。なお、直線接続部分の架線の接続に使用される場合、電線引張強度(8895N)の80%(7116N)以上が好ましい。この直線接続部分の基準によればW/hは6.0以上となる(試験例1および参考例1〜4が直線接続用のスリーブとして好ましい)。
表1のTS比は、Al引張強さ/被覆樹脂引張強さにて算出された値である。
表1のCkは圧縮幅/被覆厚/抵抗比にて算出された値である。
表1のCtsは圧縮幅/被覆厚/TS比にて算出された値である。
参考例4及び比較例1での圧縮状態の評価の結果、図2から、参考例4では隙間がなく、圧縮状態は良好である。
3 スリーブ本体、
4 通し穴、
5 環状突起、
6 防水ゴム部材、
6a 閉塞膜、
7 絶縁被覆、
9 キャップ、
10 架設電線用絶縁被覆付スリーブ。
Claims (1)
- 長さ方向の両端の開口部からその筒内空間に一対の電線がそれぞれ挿入される、導電性材料で形成されたスリーブ本体と、
このスリーブ本体の外周部を、このスリーブ本体の外周面に密着した状態で被覆する絶縁被覆とを備えた電線用絶縁被覆付スリーブにおいて、
この絶縁被覆はポリエチレン製であり、
上下一対の直方体の対向面の中央部分に、この直方体の幅方向に向かって、断面半円形状の溝を有したダイスを用い、
これらダイスの各溝に、この電線用絶縁被覆付スリーブを載置し、挟み込むことにより、この電線用絶縁被覆付スリーブを圧縮する際、
このダイスの溝に挟み込まれた電線用絶縁被覆付スリーブの長さをW、上記絶縁被覆の厚さをhとした場合、W/hが8.65以上になるように構成される電線用絶縁被覆付スリーブ。
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