JP6252132B2

JP6252132B2 - 平形ケーブル

Info

Publication number: JP6252132B2
Application number: JP2013242477A
Authority: JP
Inventors: 杉山　真一; 真一杉山; 康順近藤; 憲三長澤; 鈴木　高広; 高広鈴木
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: JP2015103366A; WO2015076410A1; CN105684100A

Description

本発明は、複数本の絶縁線心と、これらを並べ一括して覆うシースと、を備えてなる平形ケーブルに関する。

一般に屋内配線では、銅導体を用いた平形ケーブル、すなわちＶＶＦ（６００Ｖビニル絶縁ビニルシースケーブル）が使用されており、電気的な接続部分には、専用の銅端子が設けられる。この銅端子に対応するように配線器具側も銅端子が設けられる。尚、差込コネクタを用いての接続も一般的である。差込コネクタは、この構成として銅製のバネ端子（下記特許文献１参照）を有する。差込コネクタに対し銅導体が差し込まれると、銅導体は銅製のバネ端子からの押し付け力を受けながら摺動するようになり接続される。

ところで、近年の銅価格高騰や軽量化の観点から、アルミ導体を構成に含むアルミ電線が普及しはじめているが、アルミ導体の接続を行う場合には、酸化皮膜、クリープとストレスリラクゼーションなどの問題から、電気接続性の経年劣化を起こしてしまうことが一般的に知られている（図３にはアルミの接続劣化過程が概略図示される）。

アルミ導体との接続に一般的な銅端子を介在させて行うと、アルミと銅の熱膨張係数の違いによる接続部分でのクリープとストレスリラクゼーションの促進や、異種金属間での電解腐食という問題が懸念される。

そこで、上記問題点を解決するため、下記特許文献２には次のような提案が開示されている。すなわち、圧着端子の圧着部内面にセレーションを設け、このセレーションにてクリープとストレスリラクゼーションによる接続劣化を抑制する、という技術が提案開示されている。また、下記特許文献３には、銅端子にアルミをメッキして、電解腐食を防止するという技術が開示されている。

特開２００２−１８４４８４号公報特開２００７−１７３２１５号公報特開２００７−１２３２９号公報

しかしながら、特許文献２の上記圧着端子は銅又は銅合金であり、特許文献３の端子は、銅端子に単にメッキを施しただけのものであることから、アルミ導体と銅端子との接続にあっては、必ずしも適した提案であるとは言えない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、軽量化及びコストダウンが可能であるとともに、電気的な接続箇所において銅導体の接続と遜色のないようにすることが可能な平形ケーブルを提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明は、導体及び絶縁体を備えてなる絶縁線心を複数本並べ、該複数本並んだ状態の絶縁線心をシースにて一括して覆うことによりなる平形ケーブルにおいて、前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金のアルミ単線と、該アルミ単線の周囲に設けられる銅又は銅合金製の銅クラッドとからなり、且つ、前記導体の直径は２．０ｍｍであり、且つ、前記銅クラッドの厚みは、前記導体の前記直径に対し４．５％〜１０％になる９０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする。

請求項１に記載された本発明によれば、複数本並ぶ絶縁線心の導体構造として、アルミ単線の周囲に銅クラッドを設ける構造を採用することから、従来の銅導体の場合と比べても遜色のない電気的な接続を実現することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、導体構造としてアルミ単線を含むことから、軽量化及びコストダウンを図ることができるという効果も奏する。本発明の平形ケーブルは、アルミと銅のそれぞれの利点を生かした導体構造を採用することから、屋内配線において有用であると言える。

また、本発明によれば、銅クラッドの厚みを９０μｍ以上にしたのは、外傷深さを考慮したからである。具体的には、例えば差込コネクタのバネ端子のような接続相手との摺動により生じる擦れ等の外傷を考慮したからである。本発明のような厚みの設定により、擦れ等の外傷が生じてもアルミ単線の露出を防止することができるという効果を奏する。従って、本発明によれば、アルミと銅の熱膨張係数の違いによる接続部分でのクリープとストレスリラクゼーションの促進を防止したり、異種金属間での電解腐食を防止したりすることができるという効果を奏する。また、銅クラッドの厚みを２００μｍ以下にしたのは、軽量化と経済性とを考慮したからである。その結果、軽量化及びコストダウンを図ることができるという効果も奏する。

また、本発明によれば、導体の直径に対し銅クラッドの厚みを４．５％以上にしたのは、外傷深さを考慮したからである。具体的には、例えば差込コネクタのバネ端子のような接続相手との摺動により生じる擦れ等の外傷を考慮したからである。本発明のような厚みの設定により、擦れや外傷が生じてもアルミ単線の露出を防止することができるという効果を奏する。従って、本発明によれば、アルミと銅の熱膨張係数の違いによる接続部分でのクリープとストレスリラクゼーションの促進を防止したり、異種金属間での電解腐食を防止したりすることができるという効果を奏する。また、銅クラッドの厚みを１０％以下にしたのは、軽量化と経済性とを考慮したからである。その結果、軽量化及びコストダウンを図ることができるという効果も奏する。

本発明の平形ケーブルを示す図であり、（ａ）は端面図、（ｂ）は斜視図である。コネクタ種類と外傷深さの関係を示すグラフである。アルミの接続劣化過程を示す図である。

以下、図面を参照しながら一実施形態を説明する。図１は本発明の平形ケーブルを示す図であり、（ａ）は端面図、（ｂ）は斜視図である。

図１において、引用符号１は本発明の平形ケーブルに相当するビニル絶縁ビニルシースケーブルを示す（以下、単にＶＶＦ１と略記する）。ＶＶＦ１は、屋内配線で一般的に用いられてきた従来のＶＶＦ、すなわち銅導体を構成に含む「平形の６００Ｖビニル絶縁ビニルシースケーブル」を代替することができるものであって、２本の絶縁線心２と、この絶縁線心２を一括して覆うシース３とを備えて構成される（絶縁線心２の線心数は一例であり、３心や４心であってもよいものとする）。

ＶＶＦ１は、以下の説明から分かるようになるが、従来のＶＶＦと比べて軽量化及びコストダウンを図ることができるとともに、電気的な接続箇所において銅導体の接続と遜色のないようにすることができる。

絶縁線心２は、導電性を有する導体４と、絶縁性を有する絶縁体５とを備えて構成される。絶縁線心２は、従来のＶＶＦを構成する絶縁線（図示省略）に対し、可撓性及び機械的強度等が同じになるように、又は、それ以上になるように構成される。絶縁線心２は、従来のＶＶＦと異なり、導体４が次のように構成される。すなわち、アルミ単線６と、銅クラッド７とを備えて構成される。

アルミ単線６は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の断面円形状の単線であって、本形態においては、可撓性や機械的強度等を考慮してアルミニウム合金製のものが採用される。アルミ単線６は、アルミニウムを材料とすることから、従来のＶＶＦの銅導体と比べて軽量であるのは勿論である。具体的には、銅の比重が８．９であるのに対しアルミニウムは２．７であることから、約１／３であり軽量である。

銅クラッド７は、アルミ単線６の周囲に設けられる銅又は銅合金製の金属被覆部分であって、一定の厚みとなる層の状態で設けられる。銅クラッド７は、アルミ単線６の酸化物を除去した状態で外表面に密着するように設けられる。銅クラッド７の厚みに関しては、後述するものとする。

導体４は、アルミ単線６がアルミニウムを材料としてなることから、従来のＶＶＦの銅導体と同等の許容電流が得られるように直径（外径）が設定される。本形態においては、直径１．６ｍｍの銅導体と同等の許容電流が得られるように、導体４の直径が２．０ｍｍで設定される。尚、銅導体は上記の直径１．６ｍｍの他、２．０ｍｍ、２．６ｍｍが一般的に知られることから、このような寸法に応じて導体４の直径が設定されるものとする。

絶縁体５は、絶縁性を有する樹脂材料を導体４の外表面に押出成形することにより形成される。上記樹脂材料はビニルであり、本形態においては、従来のＶＶＦを構成する絶縁線心の絶縁体と同じ厚みや状態に形成される（樹脂材料は上記ビニルに限らないものとする）。

尚、絶縁線心２は、上記構成、構造、及び材料であることから、ＣＣＡＡ線（ＣｏｐｐｅｒＣｌａｄＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｗｉｒｅ）と呼ぶことができる。

シース３は、上記の如く、２本の絶縁線心２を一括して覆う被覆部分として形成される。また、シース３は、絶縁性を有する樹脂材料を２本並んだ状態の絶縁線心２の外表面に押出成形することにより形成される。シース３は、２本の絶縁線心２を並べ一括して覆うことから、断面長円形状に形成される。上記樹脂材料はビニルであり、本形態においては、従来のＶＶＦを構成するシースと同じ厚みや状態に形成される（樹脂材料は上記ビニルに限らないものとする）。

尚、以上のようなＶＶＦ１は、絶縁線心２を構成に含むことから、ＣＣＡＡ−ＶＶＦと呼ぶことができる。

本形態のＶＶＦ１の特徴をまとめると、特許請求の範囲に記載された内容とは別に、「絶縁線心２を構成する導体４がアルミニウム又はアルミニウム合金のアルミ単線６と、このアルミ単線６の周囲に設けられる銅又は銅合金製の銅クラッド７とからなり、且つ、絶縁線心２を構成する絶縁体５がビニルからなり、且つ、絶縁線心２を複数本一括して覆うシース３がビニルからなる」ことを特徴にすることもできる。

ＶＶＦ１は、この端末のシース３が所定長さで除去されると、図１（ｂ）に示す如く、２本の絶縁線心２が露出する。また、露出した２本の絶縁線心２も端末の絶縁体５が所定長さで除去されると、導体４が露出する。露出した導体４は、電気的な接続部分８となる。具体的には、図示しない銅製の圧着スリーブ（リングスリーブ。銅端子の一種）が取り付けられるような電気的な接続部分８となる。又は、公知の差込コネクタに差し込まれるような電気的な接続部分８となる。

ここで、銅クラッド７の厚みに関して説明をすると、本形態においては、銅クラッド７の厚みが５０μｍ〜２００μｍとなるように設定される（導体４の直径は上記の如く２．０ｍｍで設定される）。その理由としては、例えば接続相手との摺動により生じる擦れ等の外傷深さを考慮したからである。

図２はコネクタ種類と外傷深さの関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、外傷深さ（単位はμｍ）を示し、横軸はコネクタ種類を示す。コネクタは、公知の差込コネクタであり、図中に示す如くＡ〜Ｈまでの８種類が用いられる（具体的なコネクタ構造の説明は省略するものとする）。外傷深さは、差込コネクタに対し導体４を差し込み、銅製のバネ端子に導体４の外表面が摺動した時に生じる（虞のある）擦れ等の傷深さが該当し、最大（ｍａｘ）と最小（ｍｉｎ）で示す。以下、外傷深さを測定した結果を説明する。

＜コネクタＡ＞コネクタＡに導体４を差し込んだ時の外傷深さ（導体４の外表面である銅クラッド７に生じる虞のある傷の深さ）は、最大で５５μｍ、最小で３５μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも３５μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＢ＞コネクタＢに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で７５μｍ、最小で４８μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも４８μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＣ＞コネクタＣに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で６３μｍ、最小で３５μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも３５μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＤ＞コネクタＤに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で７３μｍ、最小で４３μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも４３μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＥ＞コネクタＥに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で７０μｍ、最小で４３μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも４３μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＦ＞コネクタＦに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で３８μｍ、最小で２８μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも２８μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＧ＞コネクタＧに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で８５μｍ、最小で２５μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも２５μｍ必要であることが分かる。

＜コネクタＨ＞コネクタＨに導体４を差し込んだ時の外傷深さは、最大で８３μｍ、最小で４８μｍであった。従って、銅クラッド７の厚みが最低でも４８μｍ必要であることが分かる。

以上、外傷が生じても銅クラッド７の内側のアルミ単線６を露出させないようにするには、外傷深さを最小（ｍｉｎ）ベースで考えるとすると、銅クラッド７の厚みが５０μｍ以上に設定されることが好ましいと言える。また、より確実に外傷深さを最大（ｍａｘ）ベースで考えるとすると、銅クラッド７の厚みが８６μｍ以上や、余裕を持たせて９０μｍ以上に設定されることが好ましいと言える。

この他、軽量化と経済性とを考慮すれば、銅クラッド７の厚みが２００μｍ以下に設定されることが好ましいと言える。尚、ここでは導体４の直径を２．０ｍｍに設定し、銅クラッド７の厚みを５０μｍ〜２００μｍに設定することから、これを読み替えて、導体４の直径に対し銅クラッド７の厚みを２．５％〜１０％に設定する、としてもよいものとする。

ＶＶＦ１に関し、この端末の電気的な接続部分８に図示しない銅製の圧着スリーブを取り付けて、ＪＩＳＣ２０８６銅線用裸圧着スリーブで用いられるヒートサイクル試験を行ったところ、表１に示す如くの結果が得られた。

表１において、２５サイクル（ｃｙｃ）目と、１２５サイクル（ｃｙｃ）目の結果をそれぞれ示す。具体的には、圧着スリーブ（リングスリーブ）による接続部の温度（℃）と、外気温からの温度の上昇値（℃）との結果を実施例１〜９で示す。尚、外気温は、２５サイクル目が２０．８℃、１２５サイクル目が２２．７℃であった。また、電流値は、２５サイクル目及び１２５サイクル目ともに２６．０Ａであった。

試験結果の判断としては、温度上昇が２５サイクル目で５０℃以下、１２５サイクル目で５０サイクル目の接続部の温度に対し＋８℃である（尚、試験結果から分かるが、＋８℃に該当しない結果であることから、表１では５０サイクル目の温度は省略するものとする）。

＜実施例１＞実施例１は、２５サイクル目の接続部の温度が６７．０℃、温度の上昇値が４６．２℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６６．９℃、温度の上昇値が４４．２℃であった。実施例１の試験結果は良好であると言える。

＜実施例２＞実施例２は、２５サイクル目の接続部の温度が６９．４℃、温度の上昇値が４８．６℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６８．８℃、温度の上昇値が４６．１℃であった。実施例２の試験結果も良好であると言える。

＜実施例３＞実施例３は、２５サイクル目の接続部の温度が６０．２℃、温度の上昇値が３９．４℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６２．４℃、温度の上昇値が３９．７℃であった。実施例３の試験結果も良好であると言える。

＜実施例４＞実施例４は、２５サイクル目の接続部の温度が５９．８℃、温度の上昇値が３９．０℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６１．２℃、温度の上昇値が３８．５℃であった。実施例４の試験結果も良好であると言える。

＜実施例５＞実施例５は、２５サイクル目の接続部の温度が６２．７℃、温度の上昇値が４１．９℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６２．１℃、温度の上昇値が３９．４℃であった。実施例５の試験結果も良好であると言える。

＜実施例６＞実施例６は、２５サイクル目の接続部の温度が６５．４℃、温度の上昇値が４４．６℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６１．８℃、温度の上昇値が３９．１℃であった。実施例６の試験結果も良好であると言える。

＜実施例７＞実施例７は、２５サイクル目の接続部の温度が５８．３℃、温度の上昇値が３７．５℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が５７．０℃、温度の上昇値が３４．３℃であった。実施例７の試験結果も良好であると言える。

＜実施例８＞実施例８は、２５サイクル目の接続部の温度が６３．１℃、温度の上昇値が４２．３℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６２．８℃、温度の上昇値が４０．１℃であった。実施例８の試験結果も良好であると言える。

＜実施例９＞実施例９は、２５サイクル目の接続部の温度が６２．０℃、温度の上昇値が４１．２℃であった。また、１２５サイクル目の接続部の温度が６１．９℃、温度の上昇値が３９．２℃であった。実施例９の試験結果も良好であると言える。

以上、図１、図２、及び表１を参照しながら説明してきたように、ＶＶＦ１によれば、導体４の構造としてアルミ単線６の周囲に銅クラッド７を設ける構造を採用することから、従来の銅導体の場合と比べても遜色のない電気的な接続を実現することができるという効果を奏する。

また、ＶＶＦ１によれば、導体４の構造としてアルミ単線６を含むことから、軽量化及びコストダウンを図ることができるという効果も奏する。ＶＶＦ１は、アルミと銅のそれぞれの利点を生かした導体構造を採用することから、屋内配線において有用であると言える。

本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

１…ビニル絶縁ビニルシースケーブル（ＶＶＦ、平形ケーブル）
２…絶縁線心
３…シース
４…導体
５…絶縁体
６…アルミ単線
７…銅クラッド
８…接続部分

Claims

導体及び絶縁体を備えてなる絶縁線心を複数本並べ、該複数本並んだ状態の絶縁線心をシースにて一括して覆うことによりなる平形ケーブルにおいて、
前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金のアルミ単線と、該アルミ単線の周囲に設けられる銅又は銅合金製の銅クラッドとからなり、且つ、前記導体の直径は２．０ｍｍであり、且つ、前記銅クラッドの厚みは、前記導体の前記直径に対し４．５％〜１０％になる９０μｍ〜２００μｍである
ことを特徴とする平形ケーブル。