JP6321948B2

JP6321948B2 - 撚り導体、及び、ケーブル

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Publication number: JP6321948B2
Application number: JP2013245068A
Authority: JP
Inventors: 康夫薄井
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: WO2015079992A1; JP2015103478A

Description

本発明は、撚り導体、および、撚り導体を用いる電線、及び、ケーブルに関する。

低圧幹線、配電盤等に用いる電線やケーブル（以下、両者を「電線類」とも云う。）の配索は、狭い場所での作業となることが多く、また、配電盤の設計上の制約等から配索作業が非常に困難となる状況がしばしば生じる。これら電線やケーブルには、このような困難な状況であっても、作業者により曲げられた形状を維持し、スムーズな端末処理（接続処理等）を可能とする、良好な取り扱い性が求められる。

良好な取り扱い性は、細い電線やケーブルでも重要であるが、例えば外径が２０ｍｍ以上のケーブルでは特に重要である。端末作業を行う場合、ケーブルの先端を配電盤に設けられたケーブル孔に通した後、１本あたり２〜４箇所を曲げながら接続作業を行うなど、配電盤内外での曲げ作業が多く発生するが、このような太さのケーブルで作業は容易ではなく、通常は手腕の筋肉を使う力仕事、または、専用の工具（ベンダー）を用いて行う仕事となる。このような作業で、ケーブルの曲げが困難であると作業者は短時間で疲労し、作業効率が極端に低下してしまう。さらに、ケーブルラックへの設置作業も高所での作業や上を向いての作業となることが多く、可撓性が高いケーブルが求められる。

さらに、曲げ作業後に所定の曲がり具合が保たれること、すなわち、形付けしやすいことも重要である。形付けしやすいケーブルであると、端末処理の途中で作業者の手からケーブルが離れた場合であっても跳ね返りがなく、跳ね返りによる配電盤の端子台等の破壊等が未然に防止される。

さらに形付けしやすいケーブルでは、ナット螺着による配電盤端子への接続処理時の螺着作業への反発が小さく、螺着完了が明確に判断できるので確実な接続処理が可能となり、ナット緩みを原因とする発熱や焼損事故の発生が未然に防止される。

このような、可撓性に優れ、曲げやすく、かつ、形付けしやすい電線類として、特許文献１で圧縮撚り導体が提案されている。すなわち、撚り合わせ後に焼鈍した導体からなる後衝動部が内側に、撚り合わせ前に焼鈍した導体からなる前衝動部が外側に、それぞれ配して形成された圧縮撚り導体である。

しかしながら、このような圧縮撚り導体では、上記の要求特性において十分な効果が得られておらず、さらなる改善を求める強い要望があった。

特開２０１２−２２７０８８号公報

本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、可撓性がより向上し、曲げやすく、形付けしやすい撚り導体、そして、このような撚り導体を有する電線およびケーブルを提供することを目的とする。

本発明の撚り導体は、上記課題を解決するため、複数の導体素線により構成され、かつ、前記複数の導体素線の導電率の平均値が、１００．９％ＩＡＣＳ以上１０１．８％ＩＡＣＳ以下であることを特徴とする撚り導体である。

また、本発明の撚り導体は、上記構成に加え、前記複数の導体素線の導電率の平均値が、１０１．０％ＩＡＣＳ以上１０１．５％ＩＡＣＳ以下であることを特徴とする。

また、本発明の撚り導体は、上記構成に加え、すべての前記導体素線の撚り合わせ終了後に焼鈍処理が行われた撚り導体であることを特徴とする。

また、本発明の撚り導体は、上記構成に加え、前記撚り導体が、円形撚り線（円形撚り導体）、または、円形圧縮撚り線（円形圧縮撚り導体）であることを特徴とする。

本発明の撚り導体は、複数の導体素線により構成され、かつ、前記複数の導体素線の導電率の平均値が、１００．９％ＩＡＣＳ以上１０１．８％ＩＡＣＳ以下である構成により、電線やケーブルとした場合に、高い可撓性を有し、曲げやすく、形付けしやすい。例えば、断面積が２５０ｍｍ^２の圧縮撚り導体を用いた電線・ケーブルでは、従来の断面積が２００ｍｍ^２の圧縮撚り導体を用いた場合と同等の取り扱い性となり、断面積が３２５ｍｍ^２の圧縮撚り導体を用いた電線・ケーブルでは、断面積が２５０ｍｍ^２の従来の圧縮撚り導体を用いた場合と同等の取り扱い性となる。このために、配線時の取り回しが容易で、かつ、本発明の撚り導体を有する電線やケーブルを使用することで施工作業者の負荷軽減、施工時間短縮、及び、端末作製時の配電盤端子の破損防止はもちろん、端子部ナット締め緩みが生じた場合であっても各種損傷事故が未然に防止され、地震対策としての免震工法（オフセット寸法設定、すなわち、電線類の末端接続部付近に、その可撓性を利用して弛んだ、冗長部を形成しておく工法。このような冗長部により、地震の揺れ等により電線類が引張られた場合であっても電線末端部の電気接続の切断を防止することができる）も施工容易な電線およびケーブルとなる。

また、上記構成に加え、前記複数の導体素線の導電率の平均値が、１０１．０％ＩＡＣＳ以上１０１．５％ＩＡＣＳ以下であると、導電率の測定に誤差が生じた場合であっても、上記効果が確実に、かつ、安定して得られる

図１（ａ）は本発明の実施例の撚り導体の撚り構成を、図１（ｂ）はその断面を、それぞれモデル的に示した図である。図２は、撚り導体の柔らかさの評価に用いた試験装置２１を示すモデル図である。

本発明の撚り導体は、複数の導体素線により構成され、かつ、前記複数の導体素線の導電率の平均値が、１００．９％ＩＡＣＳ以上１０１．８％ＩＡＣＳ以下である構成を有する。

ここで、複数の導体素線導電率の平均値が高すぎると、材料組成にもよるが、導体内に、二次再結晶が発生する可能性が高くなり、このとき導体素線の引張強度、及び、疲労強度が低下して十分な強度が得られない。

ここで、導体素線の導電率の平均値が導電率１００.８ＩＡＣＳ％の撚り導体と、導体素線の導電率の平均値が１００．９％ＩＡＣＳの導体の撚り導体と、では、これらの導体を用いて製作した電線・ケーブルを曲げた際の触感において違いが明瞭に感じられる。すなわち、具体的には、導体素線の導電率の平均値が１００．８％ＩＡＣＳの導体からなる撚り導体を用いた６００Ｖ−ＣＶケーブル（６００Ｖ架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル単芯。圧縮撚り導体の断面積が、３２５ｓｑ（３２５ｍｍ^２）、外径：約３１ｍｍ）の場合、手作業で曲げるのには、かなりの力が必要となり、さらに、所定の曲がり状態に形付けするためには熟練者であっても時間と手間が必要となるが、本発明の撚り導体を用いた同等品の場合、容易に曲げることができ、かつ、短い時間で容易に所定の曲がり状態とすることができ、そのときに特別な熟練を要しない。

このように、導電率が１００.８ＩＡＣＳ％と１００.９ＩＡＣＳ％との間に、曲げ易さ、形付けの良さが、得られる、あるいは、得られないと感じる境界がある。さらにこれら数値の境界にはＪＩＳＣ３１０２（電気用軟銅線）に規定される導体伸び率の規定値が３０％以上であるか、または、３０％未満であるかの境界に合致する。すなわち、複数の導体素線の導電率の平均値が１０１．８％ＩＡＣＳ以下である撚り導体では導体伸び率がＪＩＳＣ３１０２（電気用軟銅線）に適合し、電気用軟銅線単体としての用途で必要とされる３０％以上と云う条件を満たす。

本発明の撚り導体は、たとえば、電気銅を原料として、導体素線を作製し、撚り合わせた後、焼鈍処理を行って得ることができる。

焼鈍処理としては、後焼鈍方式のポッド焼鈍法や連続焼鈍法が挙げられる。これら製造方法のうち、連続焼鈍法であると後焼鈍方式であっても大幅な生産効率の低下を避けることが可能となるので好ましい。なお、焼鈍条件は、処理温度と処理時間（連続焼鈍処理の場合には線速）とを調整して、上記導電率になるようにあらかじめ検討して決める。

本発明の撚り導体は、すべて同じ径の導体素線からなっているものであってもよく、また、２種類以上の径の素線を組み合わせて形成されたものであってよい。

本発明の撚り導体の形状は、円形撚り線または、円形圧縮撚り線であることが、より高い曲げ易さ、および、より高い形付け性が得られるので好ましい。

撚り導体の撚り方向は、円形撚り線では各層交互撚り、円形圧縮撚り導体では各層交互撚り、または、圧縮層の最外層およびその複数の下層を同方向撚りしたものが好ましい。ただし、電線関連各種法規・規格では最外層がＳ撚りと規定されており、これに従い最外層をＳ撚りとすることが好ましい（ただし、最外層をＺ撚りとした場合であっても、本発明に含まれる）。

撚り導体（単芯）中の導体素線としては、導体構成が安定するため、７本、１９本、３７本、６１本、あるいは、１２７本であることが好ましい。

このような撚り導体を用いることで導体の可撓性が向上する。特に、曲げ加工後の跳ね返り量が激減し、ケーブル施工時の作業性が格段に向上する。

このような撚り導体は、単独で絶縁被覆やシールドを施して絶縁電線としてもよく、また、複数の撚り導体をさらに束ねた上で絶縁被覆やシース、シールドを施して絶縁電線としてもよい。また、このような絶縁電線をさらに複数束ね、さらに被覆を施したケーブルとすることもできる。

本発明では、撚り導体の太さが特に太い場合、例えば、撚り導体の太さが５．５ｍｍ（導体断面積：２２ｍｍ^２）以上で得られる効果が高く、１２ｍｍ（導体断面積：１００ｍｍ^２）以上で得られる効果が特に高く、さらに、１９ｍｍ（導体断面積：２５０ｍｍ^２）以上では格段に高い効果が得られる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の撚り導体、電線、及び、ケーブルは、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の撚り導体、電線、及び、ケーブルを適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の撚り導体、電線、及び、ケーブルを具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

以下に本発明の実施例について具体的に示す。

＜実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅの撚り導体の作製＞
本発明の撚り導体の例（実施例）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅ（以下、これらの符号を合わせて「Ａ〜Ｅ」とする）を作製した。すなわち、電気銅により構成された導体素線２（ＪＩＳＣ３１０１電気用硬銅線に適合する導体素線）６１本を用い、図１（ａ）にその撚り構成（中心導体３から構成される中心層の周囲に第２層４、第３層５、第４層６、そして、第５層７からなる４層の導体素線から構成された導体素線層が形成されている構成）を、図１（ｂ）にそのＡＡにおける断面を、それぞれモデル的に示したように撚り合わせながら圧縮処理を行い、作製した円形圧縮撚り線（断面積：３２５ｓｑ（３２５ｍｍ^２））に対して連続焼鈍処理を行った。このとき、焼鈍処理の条件を変更することにより、撚り導体を構成する複数の導体素線の導電率の平均値が１００．９〜１０１．８の範囲にある、５種類の導体素線導体Ａ〜Ｅを得た。これら導体素線導Ａ〜Ｅはこのようにすべての前記導体素線の撚り合わせ（及び圧縮）終了後に焼鈍処理が行われた撚り導体である。

その後、これら５つの円形圧縮より導体Ａ〜Ｅを構成するそれぞれ複数の導体素線の導電率の平均値を測定した。その結果、それぞれ１００．９％ＩＡＣＳ、１０１．０％ＩＡＣＳ、１０１．２％ＩＡＣＳ、１０１．５％ＩＡＣＳ、および、１０１．８％ＩＡＣＳであった。

なお、撚り導体を構成する複数の導体素線の導電率の平均値は次のようにして測定し算出したものである。すなわち、撚り導体を構成する導体素線の各層ごとに、３〜５本の導体素線（ただし、中心層では中心素線の１本のみ）を採取し、導電率に影響を及ぼさないように伸直させた後に導電率を測定し、各層の導体素線の平均導電率（ただし、中心層では中心素線の１本での導電率）を算出する。このように算出した各層の導体素線の平均導電率（導電率）に各層に配置された導体素線数を乗した後、それら値の総和を求め、この総和を撚り導体に含まれる導体素線数（この場合は６１本）で除した値をその撚り導体を構成する複数の導電率の平均値（以下、「平均の導電率」とも云う。）とした。

＜従来技術にかかる撚り導体の作製＞
従来技術の円形圧縮撚り線（断面積：３２５ｍｍ^２）を作製した。すなわち、上記実施例と同様に、ただし、ＪＩＳＣ３１０２電気用軟銅線に適合する導体素線を用い、かつ、焼鈍処理を行わずに、円形圧縮撚り導体Ｆを得た。この円形圧縮撚り導体を構成する複数の導体素線の導電率の平均値は１００．５％ＩＡＣＳであった。

＜特許文献１に記載の技術の撚り導体の作製＞
特許文献１に記載の技術の撚り導体としては、次のようにして作製した。
すなわち、実施例の撚り導体と同様に、ただし、中心導体から構成される中心層の周囲に第２層、第３層、および、第４層の各層の、撚り合わせ処理による層形成を行った後に、上記実施例で撚り導体を構成する複数の導体素線の導電率の平均値が１００．９％ＩＡＣＳ以上となるように焼鈍処理を行った。次いで、上記と同じ導体素線径もしくは異なる導体素線径でＪＩＳＣ３１０２に適合する電気用軟銅線用いて撚り合わせ処理を行って第５層を形成しながら圧縮処理を行って円形圧縮撚り導体（断面積：３２５ｍｍ^２）７を得た。この円形圧縮撚り導体Ｇの素線および撚りの構成は図１（ａ）および図１（ｂ）に示したものと同じである。この円形圧縮撚り導体を構成する複数の導体素線の導電率の平均値は１００．８％ＩＡＣＳであった。

＜ケーブルの可撓性の評価方法＞
上記円形圧縮撚り導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、及び、Ｇ（以下、これらの符号を合わせて「Ａ〜Ｇ」とする）を用いて、それぞれ同じ条件で、ケーブル（６００Ｖ架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル単芯。外径：３７ｍｍ）Ａ〜Ｇを作製した。これらケーブルの可撓性（柔らかさ、形付け易さ）の評価では、図２に示す試験装置２１を用いた。

図２において、試験装置２１は、所定の高さを有する台２２と、この台２２に設けられるケーブル保持部２３と、錘２４と、図示しない撓み量測定治具とを備えて構成されている。ケーブル保持部２３には、試料としてのケーブル２５の一端およびその付近が保持されている。ケーブル２５は、全長が１０００ｍｍに形成されている。このようなケーブル２５は、ケーブル保持部２３を支点とし他端までの距離Ｌが８００ｍｍとなる部分で保持されている。ケーブル２５の他端に設ける錘２４は１００Ｎの荷重のものである。ケーブル２５は、巻き癖が除去されて直線状となっており、さらに、試験温度２３℃に対して±５℃以内の室温に２４時間以上保管されたものを用いる。

ケーブルの可撓性を判定するにあたり、先ず、図１（ａ）に示すようにケーブル２５の他端に錘２４を取り付け、３０秒後の撓み量（負荷時の撓み量）、すなわち、他端の下降量（単位：ｍｍ）を測定する。これは、ケーブル２５が容易に曲がるか否かを判断する試験である。ケーブルが小さな力で曲がることは、作業者への負荷を軽減し、作業性及び施工性の向上を図ることができることを示す。

他端の下降量測定後に、図１（ｂ）に示すように錘２４を取り外し、負荷解放３０秒後の撓み量（負荷解放後の撓み量（単位：ｍｍ））を測定する。この測定値が大きいほど（上記他端の下降量に近いほど）、ケーブルの曲げ時の癖つけの容易である。

このように測定された負荷時の撓み量（単位：ｍｍ）と負荷解放後の撓み量（単位：ｍｍ）との和をケーブルの可撓性の指標（単位：ｍｍ）とする。

ここで、上記のケーブルの可撓性の指標が、８６０ｍｍ未満であるときには可撓性が不十分であるとして「×」、８６０ｍｍ以上１０８０ｍｍ未満であるときには可撓性が不十分であるとして「△」、１０８０ｍｍ以上１３２０ｍｍ未満であるときには可撓性が十分であるとして「○」、１３２０ｍｍ以上であるときには可撓性が優れているとして「◎」として、それぞれ評価した。

＜撚り導体の可撓性の評価結果＞
上記７種類の撚り導体を用いたケーブルＡ〜Ｇの、可撓性の評価結果を表１に示す。

表１より、本発明の円形圧縮撚り導体によれば可撓性に優れているケーブルが得られることが理解される。

＜素線導体の伸びの評価＞
上記７種類の円形圧縮撚り導体Ａ〜Ｇのそれぞれの導体素線について、伸び率を測定した。測定はＪＩＳＣ３００２電気用銅線及びアルミニウム線試験方法に準拠し、上記で導電率を測定した素線導体を用い、測定値の平均の算出方法も導電率での算出方法と同様にして行った。

結果を「素線の伸び率」として表２に示す。このとき、それぞれの円形圧縮撚り導体を構成する複数の導体素線の導電率の平均値と同じ導電率を有する、ＪＩＳＣ３０１２に準拠する電気用軟導体の伸び率の測定結果（「電気用軟導体」として記載）も併せて記載した。

表２により、本発明の撚り導体の各素線導体の伸びは高いことが理解される。

＜他の太さの撚り導体での実施例＞
互いに導体の断面積が異なるケーブル（ＪＩＳＣ３１０２電気用軟銅線に適合する軟銅線を撚り合わせ圧縮成形した、平均の導電率が１００．５％ＩＡＣＳの複数の導体素線から構成されたケーブル（６００Ｖ−ＣＶケーブル（６００Ｖ架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル単芯。表３では「比較品」と略記）。）、及び、それらと同じ撚り導体を、焼鈍条件を変更して連続焼鈍処理を行って、平均の導電率を１００．９％ＩＡＣＳ、または、１０１．０％ＩＡＣＳに調整した以外は同じ撚り導体を用いて作製したケーブル（それぞれ、表３では「１００．９％品」、または、「１０１％品」と略記）について、そのケーブルの可撓性の評価を行った。

評価は上記と同様に、ただし、撚り導体の断面積（下記表３では「断面積」と略記。単位：ｍｍ^２）に応じて、錘の加重（表３では「加重」と略記。単位：Ｎ）と、錘をつける多端から支点までの距離（表３では「距離」と略記。単位：ｍ）と、を変更して行った。
これらの評価結果を表３に示す。

表３によれば、本発明の撚り導体を用いたケーブルではすべて、同じ太さの撚り導体を用いた従来のケーブルに比べて優れた可撓性を有することが理解される。

１撚り導体の一例
２導体素線
３中心導体
４第２層
５第３層
６第４層
７第５層

Claims

ＪＩＳＣ３１０１電気用硬銅線に適合する複数の導体素線により構成され、かつ、
前記複数の導体素線の導電率の平均値が、１００．９％ＩＡＣＳ以上１０１．０％ＩＡＣＳ以下であることを特徴とする撚り導体。
前記撚り導体が、円形撚り線、または、円形圧縮撚り線であることを特徴とする請求項１に記載の撚り導体。
請求項１または請求項２に記載の撚り導体であって、すべての前記導体素線の撚り合わせ終了後に焼鈍処理が行われた撚り導体であることを特徴とする撚り導体。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の撚り導体を有することを特徴とするケーブル。