JP7171261B2 - 接続部材、ケーブルの分岐接続構造、分岐付きケーブル、及びケーブルの分岐接続構造の製造方法 - Google Patents
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Description
幹線導体を有する幹線ケーブルと、分岐線導体を有する分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続部材であって、
一端と他端を有し、前記分岐線導体を把持する棒状部材と、
前記棒状部材及び前記幹線導体を把持する連結部材とを備え、
前記棒状部材は、
前記一端に前記分岐線導体の先端部が挿入される収納穴を有する第一領域と、
前記第一領域の他端側に位置して前記連結部材に把持される第二領域とを備える。
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる幹線導体を有する幹線ケーブルと、
銅又は銅合金からなる分岐線導体を有する分岐線ケーブルと、
前記幹線ケーブルと前記分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続部材とを備えるケーブルの分岐接続構造であって、
前記接続部材は、上記本開示に係る接続部材である。
上記本開示に係るケーブルの分岐接続構造を備える。
幹線導体を有する幹線ケーブルを用意する工程と、
分岐線導体を有する分岐線ケーブルを用意する工程と、
上記本開示に係る接続部材を用意する工程と、
前記接続部材を介して前記幹線ケーブルと前記分岐線ケーブルとを電気的に接続する工程とを備える。
銅又は銅合金からなる棒状体で、一端に銅又は銅合金からなる分岐線導体の先端部が挿入される収納穴を有する第一領域と、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記第一領域の他端に接合される棒状体で、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる幹線導体と共にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる連結部材に把持される第二領域とを備える。
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
幹線導体を有する幹線ケーブルと、分岐線導体を有する分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続部材であって、
一端と他端を有し、前記分岐線導体を把持する棒状部材と、
前記棒状部材及び前記幹線導体を把持する連結部材とを備え、
前記棒状部材は、
前記一端に前記分岐線導体の先端部が挿入される収納穴を有する第一領域と、
前記第一領域の他端側に位置して前記連結部材に把持される第二領域とを備える。
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる幹線導体を有する幹線ケーブルと、
銅又は銅合金からなる分岐線導体を有する分岐線ケーブルと、
前記幹線ケーブルと前記分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続部材とを備えるケーブルの分岐接続構造であって、
前記接続部材は、上記(1)から(12)のいずれか1つに記載の接続部材である。
幹線導体を有する幹線ケーブルを用意する工程と、
分岐線導体を有する分岐線ケーブルを用意する工程と、
上記(1)から(12)のいずれか1つに記載の接続部材を用意する工程と、
前記接続部材を介して前記幹線ケーブルと前記分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続工程とを備える。
前記接続工程は、
前記分岐線導体の先端部が前記収納穴内に把持されるように、前記第一領域を圧縮する工程と、
前記棒状部材の前記第二領域及び前記幹線導体が前記連結部材に把持されるように、前記連結部材を圧縮する工程とを備えることが挙げられる。
銅又は銅合金からなる棒状体で、一端に銅又は銅合金からなる分岐線導体の先端部が挿入される収納穴を有する第一領域と、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記第一領域の他端に接合される棒状体で、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる幹線導体と共にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる連結部材に把持される第二領域とを備える。
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
実施形態では、図4に示すように、ビルに配置される分岐付きケーブル3を例にして、この分岐付きケーブル3を構成する幹線ケーブル4と分岐線ケーブル5とを電気的に接続する接続部材1(図1)、及びこの接続部材1を備えるケーブルの分岐接続構造2を説明する。幹線ケーブル4は、図1及び図2に示すように、幹線導体4aと、幹線導体4aを被覆する被覆層4bとを備える。同様に、分岐線ケーブル5は、分岐線導体5aと、分岐線導体5aを被覆する被覆層5bとを備える。幹線ケーブル4は、長手方向の途中で被覆層4bが剥がされ、幹線導体4aが露出されている。この幹線導体4aの露出箇所が、分岐線ケーブル5との接続領域となる。分岐線ケーブル5は、一端側において、被覆層5bが剥がされ、分岐線導体5aが露出されている。接続部材1は、幹線ケーブル4の露出された幹線導体4aと、分岐線ケーブル5の露出された分岐線導体5aとを電気的に接続する。実施形態に係る接続部材1は、図1~図3に示すように、分岐線導体5aを把持する棒状部材10と、棒状部材10及び幹線導体4aを把持する連結部材20とを備える点を特徴の一つとする。以下、まず接続部材1の詳細な構成を説明し、次にこの接続部材1を備えるケーブルの分岐接続構造2の詳細な構成を説明する。
接続部材1は、図1及び図2に示すように、分岐線導体5aを把持する棒状部材10と、棒状部材10及び幹線導体4aを把持する連結部材20とを備える。棒状部材10と連結部材20とは、独立した部材で構成される。図1では、棒状部材10で分岐線導体5aを把持すると共に、連結部材20で棒状部材10及び幹線導体4aを把持するように、各部材同士を圧縮して接続した状態を示す。図2では、各部材を組付ける前の状態を示す。
棒状部材10は、図1及び図2に示すように、分岐線導体5aを把持する第一領域11と、連結部材20に把持される第二領域12とを備える。この例では、棒状部材10は、第二領域12を挟んで第一領域11とは反対側に第三領域13を備える。第一領域11と第二領域12と第三領域13とは、連続して配置される。棒状部材10の断面形状は、円形や楕円形、矩形や六角形といった多角形などが挙げられる。この例では、棒状部材10は、断面円形状の丸棒部材である。
第一領域11は、一端に分岐線導体5aの先端部が挿入される収納穴111を備える。収納穴111は、分岐線導体5aの先端部が挿入可能な止まり穴である。この例では、収納穴111は、分岐線導体5aの外径に対応する断面円形状である。第一領域11は、収納穴111に分岐線導体5aが挿入された状態で圧縮される。第一領域11の外径は、第一領域11の端面に開口する収納穴111を形成可能で、収納穴111に分岐線導体5aが挿入された状態で圧縮可能な大きさを適宜選択できる。
第二領域12は、連結部材20に把持される領域であり、中実の棒状で構成される。第二領域12は、第一領域11の端面に接合される端面を有する。第一領域11と第二領域12とは、端面間に隙間が生じないように接合されている。具体的には、第一領域11を構成する金属原子と第二領域12を構成する金属原子とが金属結合するように接合されている。第一領域11と第二領域12の金属原子同士が金属結合するような接合としては、例えば摩擦圧接による接合が挙げられる。第一領域11と第二領域12とが金属結合して接合されていることで、第一領域11と第二領域12との間に隙間が生じず、第一領域11と第二領域12との間で電食が生じることを防止できる。また、第一領域11と第二領域12とが金属結合して接合されていることで、第一領域11と第二領域12とが異種金属からなる場合であっても、第一領域11と第二領域12とを一体物とみなせ、第一領域11と第二領域12との間で亀裂などの破損が生じることを防止できる。
第三領域13は、棒状部材10の長手方向と交差する方向に突出する突出部131を備える。突出部131は、連結部材20に対して棒状部材10が第一領域11側(分岐線導体5aが接続される側)にずれた際に、連結部材20に引っ掛かることで、棒状部材10が連結部材20から抜け落ちることを抑制する抜け止め機能を有する。この例では、突出部131は、棒状部材10の全周に亘って、棒状部材10の長手方向と直交する方向に突出している。つまり、第三領域13は、第二領域12よりも外径が大きい円柱で構成される。また、この例では、突出部131は、連結部材20の端面に接触するように設けられている。連結部材20の端面に接触するように突出部131が設けられることで、第二領域12(棒状部材10)と連結部材20との接続領域に大きな引張力が加わってとしても、棒状部材10が連結部材20から抜け落ちることを抑制し易い。連結部材20と棒状部材10との接続強度は、分岐線導体5aの破断荷重に対する比率(連結部材20と棒状部材10との接続強度/分岐線導体5aの破断荷重)が80%以上、好ましくは90%以上を満たすことが好ましい。第三領域13に突出部131を備えることで、上記比率を満たし易い。
連結部材20は、図3に示すように、並列に設けられた第一把持部21及び第二把持部22を備えるブロック状部材である。連結部材20は、第一把持部21及び第二把持部22を構成する一対のC状部材を、各スリット21s、22sの開口方向が異なるように一体化した部材である。連結部材20は、第一把持部21で幹線導体4aを把持し、第二把持部22で棒状部材10を把持する(図1も併せて参照)。
第一把持部21は、連結部材20の一端と他端とを繋ぐ第一開口部21oと、第一開口部21o内に幹線導体4aを収容可能な第一スリット21sとを備える。幹線導体4aは、幹線ケーブル4の長手方向の途中に露出される。そのため、第一把持部21に第一開口部21o及び第一スリット21sを備えることで、第一スリット21sを介して第一開口部21o内に幹線導体4aを収容できる。第一スリット21sは、第一開口部21oの軸方向に沿って形成され、幹線導体4aを第一開口部21o内に収容可能な幅を適宜選択できる。第一スリット21sの幅は、幹線導体4aの外径よりも大きいことが挙げられる。第一開口部21oは、幹線導体4aの外周長に対応する内周長を有する第一内周面21iを備える。幹線導体4aの外周長に対応する内周長とは、圧縮後の幹線導体4aの全周長の90%以上を覆う内周長のことである。
第二把持部22は、連結部材20の一端と他端とを繋ぐ第二開口部22oを備える。第二開口部22oは、第一開口部21oに並列して設けられている。棒状部材10は、分岐線ケーブル5の一端部に設けられる。そのため、第二把持部22は、第二開口部22oの一端から棒状部材10を挿入することができる。第二開口部22oは、棒状部材10の外周長に対応する内周長を有する第二内周面22iを備える。棒状部材10の外周長に対応する内周長とは、圧縮後の棒状部材10の全周長の90%以上を覆う内周長のことである。この例では、第二把持部22は、第二開口部22oの軸方向に沿って第二スリット22sを備えている。しかし、棒状部材10は、第二開口部22oの一端から挿入することができるため、第二スリット22sの幅は、棒状部材10の第一領域11や第二領域12の外径よりも狭くてもよい。また、第二把持部22は、第二スリット22sを備えなくてもよい。
ケーブルの分岐接続構造2は、図1に示すように、上述した接続部材1と、この接続部材1を用いて電気的に接続される幹線ケーブル4及び分岐線ケーブル5とを備える。幹線ケーブル4及び分岐線ケーブル5は、ケーブルの配置箇所の電気配線図に基づき、工場内で予め接続部材1を用いて接続されて、分岐付きケーブル3を構成する。例えば、ビル用の分岐付きケーブル3は、図4に示すように、ビルの電気室9aを有する階から各階に亘って延びる幹線ケーブル4と、幹線ケーブル4の途中で接続部材1(図1)を用いて電気的に接続された各階に必要な本数の分岐線ケーブル5とを備える。幹線ケーブル4の先端部には、分岐付きケーブル3をビルに吊り止めるためのケーブルグリップ8が取り付けられている。
幹線ケーブル4は、幹線導体4aと、幹線導体4aを被覆する被覆層4bとを備える。幹線導体4aの組成は、接続部材1における棒状部材10の第二領域12と同様のアルミニウム又はアルミニウム合金を利用できる。
分岐線ケーブル5は、分岐線導体5aと、分岐線導体5aを被覆する被覆層5bとを備える。分岐線導体5aの組成は、接続部材1における棒状部材10の第一領域11と同様の銅又は銅合金を利用できる。
上述したケーブルの分岐接続構造2は、代表的には、幹線ケーブル4及び分岐線ケーブル5を用意する工程と、接続部材1を用意する工程と、接続部材1を介して幹線ケーブル4と分岐線ケーブル5とを電気的に接続する工程とを経て組み立てられる。接続部材1を介して幹線ケーブル4と分岐線ケーブル5とを電気的に接続する工程は、具体的に、幹線導体4a及び分岐線導体5aをそれぞれ露出する工程と、接続部材1で幹線導体4a及び分岐線導体5aを把持するように、各部材同士を圧縮して接続する工程とを備える。ケーブルの分岐接続構造2は、工場で予め組み立てられる。
幹線導体4aを有する幹線ケーブル4と、分岐線導体5aを有する分岐線ケーブル5とをそれぞれ用意する。
接続部材1は、分岐線導体5aのサイズに対応した棒状部材10と、幹線導体4aのサイズに対応した連結部材20とを独立して用意する。
分岐付きケーブル3の配置箇所の電気配線図に基づき、幹線ケーブル4の長手方向の途中の分岐線ケーブル5との接続領域において、被覆層4bを剥がし、幹線導体4aを露出する。また、必要な本数の分岐線ケーブル5の各端部において、被覆層5bを剥がし、分岐線導体5aを露出する。
露出させた幹線導体4aを連結部材20の第一スリット21sを介して第一開口部21o内に収納する。一方で、棒状部材10を第一領域11側から連結部材20の第二開口部22o内に挿入し、第三領域13の突出部131を連結部材20の一端面に接触させると共に、第一領域11を連結部材20の他端面から露出させる。棒状部材10の収納穴111に分岐線導体5aの先端部を挿入する。
実施形態に係る接続部材1は、分岐線導体5aを把持する棒状部材10と幹線導体4aを把持する連結部材20とが独立した部材で構成され、かつ棒状部材10と連結部材20との接続領域が一定のサイズに設定される。そのため、多種のサイズを有する幹線導体4aと分岐線導体5aとを簡易な構成で容易に接続できる。幹線導体4aは、例えば100~500mm2といった多種のサイズを有し、分岐線導体5aは、例えば14~100mm2といった多種のサイズを有する。そこで、多種のサイズを有する幹線導体4a及び分岐線導体5aに対応して、幹線導体4aを把持する幹線把持部を10種類のサイズに展開すると共に、分岐線導体5aを把持する分岐線把持部を10種類のサイズに展開することを考える。幹線把持部と分岐線把持部とが一体に成形された接続部材の場合、10種類のサイズの幹線把持部と10種類のサイズの分岐線把持部との組み合わせの数に対応した100種類のサイズの接続部材を用意する必要がある。一方、幹線把持部(連結部材20)と分岐線把持部(棒状部材10)とが独立して構成される上記接続部材1の場合、10種類のサイズの幹線把持部(連結部材)と10種類のサイズの分岐線把持部(棒状部材)とをそれぞれ用意すればよく、合計で20種類の部材を用意すればよい。つまり、接続部材1自体の個数を大幅に削減できる。また、幹線導体4a及び分岐線導体5aのサイズ展開も行い易い。
上述した実施形態の変形例1を図5に基づいて説明する。図5は、棒状部材10を図示し、それ以外の部材については図1~3を参照する。上述した実施形態では、分岐線導体5aが銅又は銅合金からなり、幹線導体4aがアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、第一領域11が銅又は銅合金からなり、第二領域12がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる形態を説明した。その他に、分岐線導体5aが銅又は銅合金からなり、幹線導体4aがアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合であっても、第一領域11のうち収納穴111の内周面が銅又は銅合金からなれば、第一領域11のその他の領域が第二領域12と同様にアルミニウム又はアルミニウム合金からなってもよい。例えば、図5に示すように、収納穴111の内周面に、銅又は銅合金からなる銅系層111cを備えることが挙げられる。この銅系層111cは、めっきや蒸着によって形成できる。収納穴111の内周面が銅又は銅合金からなることで、分岐線導体5aとの間で電食が生じることを抑制できる。
上述した実施形態の変形例2を図6に基づいて説明する。図6は、棒状部材10を図示し、それ以外の部材については図1~3を参照する。上述した実施形態では、棒状部材10に突出部131が形成された第三領域13を備え、突出部131が棒状部材10に一体に成形された形態を説明した。その他に、突出部131は、棒状部材10とは別体で構成されていてもよい。例えば、棒状部材10は、突出部131が形成された第三領域13を備えず、第二領域12における第一領域11と反対側の端部に、棒状部材10の長手方向と交差する方向に貫通する貫通孔12hを備えることができる。この貫通孔12hにはボルト12bが貫通され、ボルト12bの端部にナット12nが取り付けられる。貫通孔12hを貫通したボルト12bにナット12nが取り付けられると、ボルト12bの頭部及びナット12nは、第二領域12の外方に位置することになり、棒状部材10の長手方向と交差する方向に突出する突出部131と同様の機能を有する。
上述した実施形態の変形例3を図7に基づいて説明する。上述した実施形態では、棒状部材10における第三領域13に備わる突出部131が、連結部材20の端面に接触するように設けられている形態を説明した。その他に、突出部131は、図7に示すように、連結部材20の端面に非接触であってもよい。突出部131が連結部材20の端面に非接触であったとしても、連結部材20に対して棒状部材10が第一領域11側(分岐線導体5aが接続される側)にずれた際に、連結部材20に引っ掛かることで、棒状部材10が連結部材20から抜け落ちることを抑制できる。
10 棒状部材
11 第一領域
111 収納穴
111c 銅系層
12 第二領域
12h 貫通孔
12b ボルト
12n ナット
13 第三領域
131 突出部
20 連結部材
21 第一把持部
21o 第一開口部
21i 第一内周面
21s 第一スリット
22 第二把持部
22o 第二開口部
22i 第二内周面
22s 第二スリット
2 分岐接続構造
2e 端部接続構造
3 分岐付きケーブル
4 幹線ケーブル
4a 幹線導体
4b 被覆層
5 分岐線ケーブル
5a 分岐線導体
5b 被覆層
6 樹脂モールド部
7 端部ケーブル
8 ケーブルグリップ
9a 電気室
9b 電気機器
Claims (17)
- 幹線導体を有する幹線ケーブルと、分岐線導体を有する分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続部材であって、
一端と他端を有し、前記分岐線導体を把持する棒状部材と、
前記棒状部材及び前記幹線導体を把持する連結部材とを備え、
前記棒状部材は、
前記一端に前記分岐線導体の先端部が挿入される収納穴を有する第一領域と、
前記第一領域の他端側に位置して前記連結部材に把持される第二領域とを備え、
前記第一領域と前記第二領域とは、互いに異種金属からなり、前記第一領域の端面と前記第二領域の端面とは、金属結合するように接合されている接続部材。 - 前記収納穴の内面全体は、前記分岐線導体の構成金属と同種金属からなる請求項1に記載の接続部材。
- 前記第一領域は、銅又は銅合金からなり、
前記第二領域は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる請求項1又は請求項2に記載の接続部材。 - 前記収納穴の内周面は、銅又は銅合金からなる請求項1又は請求項2に記載の接続部材。
- 前記連結部材は、前記第一領域を把持することなく、前記第二領域を把持する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接続部材。
- 前記棒状部材は、前記第二領域を挟んで前記第一領域とは反対側に第三領域を備え、
前記第三領域は、前記棒状部材の長手方向と交差する方向に突出する突出部を備える請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の接続部材。 - 前記突出部は、前記連結部材の端面に接触する請求項6に記載の接続部材。
- 前記連結部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の接続部材。
- 前記連結部材は、
前記幹線導体を把持する第一把持部と、
前記棒状部材を把持する第二把持部とを備える請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の接続部材。 - 前記第一把持部は、
前記連結部材の一端と他端とを繋ぐ第一開口部と、
前記第一開口部の軸方向に沿って形成され、前記第一開口部内に前記幹線導体を収容可能な第一スリットとを備え、
前記第一開口部は、前記幹線導体の外周長に対応する内周長を有する第一内周面を備える請求項9に記載の接続部材。 - 前記第二把持部は、前記連結部材の一端と他端とを繋ぐ第二開口部を備え、
前記第二開口部は、前記棒状部材の外周長に対応する内周長を有する第二内周面を備える請求項9又は請求項10に記載の接続部材。 - 前記幹線導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、
前記分岐線導体は、銅又は銅合金からなる請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の接続部材。 - アルミニウム又はアルミニウム合金からなる幹線導体を有する幹線ケーブルと、
銅又は銅合金からなる分岐線導体を有する分岐線ケーブルと、
前記幹線ケーブルと前記分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続部材とを備えるケーブルの分岐接続構造であって、
前記接続部材は、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の接続部材であるケーブルの分岐接続構造。 - 更に、前記接続部材、及び前記接続部材で接続された前記幹線導体及び前記分岐線導体を覆う樹脂モールド部を備える請求項13に記載のケーブルの分岐接続構造。
- 請求項13又は請求項14に記載のケーブルの分岐接続構造を備える分岐付きケーブル。
- 幹線導体を有する幹線ケーブルを用意する工程と、
分岐線導体を有する分岐線ケーブルを用意する工程と、
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の接続部材を用意する工程と、
前記接続部材を介して前記幹線ケーブルと前記分岐線ケーブルとを電気的に接続する接続工程とを備えるケーブルの分岐接続構造の製造方法。 - 前記接続工程は、
前記分岐線導体の先端部が前記収納穴内に把持されるように、前記第一領域を圧縮する工程と、
前記棒状部材の前記第二領域及び前記幹線導体が前記連結部材に把持されるように、前記連結部材を圧縮する工程とを備える請求項16に記載のケーブルの分岐接続構造の製造方法。
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