JP7181153B2

JP7181153B2 - 電線

Info

Publication number: JP7181153B2
Application number: JP2019094371A
Authority: JP
Inventors: 邦彦中村; 翔太瀬戸; 悠佑門田
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2039-05-20
Also published as: JP2020191168A

Description

特許法第３０条第２項適用平成３０年７月１０日にタツタ電線株式会社が光昭株式会社に販売

本発明は、電線に関する。

従来、電線として、引込線や屋内配線のように屋内外において固定されて用いられる電線が知られている。電線は、固定される際、高所や狭所での施工作業が必要となるため、人の力により変形可能な可撓性を有していることが好ましい。

例えば、特許文献１には、導体と、該導体を被覆する被覆材とを備えた電線であって、前記導体が中心線と該中心線の外側に複数の層を形成するように撚りかけられた撚り線とを有する電線が記載されている。かかる構成によれば、導体が、複数の層を形成するように撚りかけられた撚り線によって細分化されているため、可撓性が向上する。

特開２００８－２６２８１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電線は、可撓性が未だ不十分であり、特に、導体の断面積が比較的大きい場合、人の力では変形させることが困難であり、上記のような電線には適さないという問題点を有する。

上記問題点に鑑み、本発明は、比較的可撓性に優れた電線を提供することを課題とする。

従来技術の導体は、変形時、撚り線が中心から見て外側に膨らむことによって、それ自体はある程度の可撓性を有している。しかしながら、本願発明者らは、そのような導体が被覆材で拘束されると、導体の外側に膨らもうとする力が「かたさ」となって電線に現れ、電線の可撓性が低下する原因となることを発見し、本発明を見出すに至った。

本発明に係る電線は、
導体と、該導体を被覆する被覆材とを備えた電線であって、
前記導体は、中心線と、該中心線の外側に三層以上の層を形成するように撚りかけられた撚り線とを有し、
前記中心線に接する撚り線が形成する前記層を第１層とし、前記第１層の外側に接する撚り線が形成する前記層を第２層としたときに、少なくとも前記第２層から最外層までの前記層を形成する撚り線は、撚り方向が同方向であり且つ互いに平行するように撚りかけられている。

斯かる構成によれば、導体の少なくとも第２層から最外層を形成する撚り線が、同じ撚り方向であり且つ互いに平行するように撚りかけられていることによって、屈曲のような変形時、撚り線が中心線から離れて中心から見て外側に膨らむことが抑制される。このため、導体が被覆材で覆われることによって拘束された場合であっても、電線は曲げ易く、すなわち、比較的可撓性が優れたものとなる。

また、本発明に係る電線は、
前記第１層を形成する撚り線が、前記第２層から最外層までの前記層を形成する撚り線とは逆方向に撚りかけられていてもよい。

斯かる構成によれば、第１層を形成する撚り線の撚り方向が、第２層から最外層を形成する撚り線の撚り方向とは逆方向に撚りかけられていることによって、製造時、導体を構成する単一の素線がたわみにくくなるため、取り扱い易くなる。すなわち、電線が比較的容易に製造され得る。

また、本発明に係る電線は、前記導体が、同心撚りの導体であってもよい。同心撚りの導体には円形圧縮されていない丸撚りの導体と丸撚りの導体を円形圧縮させた円形圧縮導体が含まれるが、円形圧縮導体が好ましい。

斯かる構成によれば、同心撚りの導体、特に、円形圧縮導体であっても優れた可撓性を発揮し得る。

また、本発明に係る電線は、前記導体の断面積が１００ｍｍ^２以上であってもよい。

斯かる構成によれば、導体の断面積が１００ｍｍ^２以上の比較的大きい場合であっても、優れた可撓性を発揮し得る。

以上の通り、本発明によれば、比較的可撓性に優れた電線が提供され得る。

図１は、一実施形態に係る電線の斜視図である。図２は、本実施形態に係る導体における撚り線の撚り方向を示す概略図である。図３は、本実施形態に係る撚り線の、電線の長さ方向に対する傾きを示す模式図である。図４は、撚り線の撚り角度を示す模式図である。図５は、実験例で使用した圧縮試験機の模式図である。

以下、図面を参照しつつ、一実施形態に係る電線について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る電線１は、断面が円形状であり、電線１の中心部に配された導体１０と、導体１０を被覆する被覆材２０とを備えている。被覆材２０は、導体１０の外側に接するように配された絶縁体２２と、絶縁体２２の外側に接するように配されたシース２４とを有している。

本実施形態の電線１は、電柱又は建物に固定された状態で用いられる。電線１は、６００Ｖ用の低圧配線であり、特に住宅の引込線や屋内配線として好適に使用され得る。このような電線１は、固定される際、高所や狭所での施工作業が必要となるため、人の力によって変形可能な可撓性を有していることが好適である。
また、電線１は、所望の固定形状に変形させた際に、特に固定具等を使用せずとも、変形させた状態を保持する形状保持性を有していることが好適である。このため、電線１は、曲げ荷重（Ｎ）が１９０Ｎ以下であれば人の力で十分屈曲可能であるうえ、通常７０Ｎ以上、好ましくは１００Ｎ以上、さらに好ましくは１５０Ｎ以上であれば、いずれの場合も変形させた状態を保持し得る形状保持性を有しているため、好ましい電線と言える。

導体１０は、導体１０の中心部に配された単一の銅素線からなる中心線１２と、中心線１２の外側に撚りかけられた複数の撚り線１４とを有する。

本実施形態では、導体１０を形成する単一の銅素線は、線径が通常０．４～３．６ｍｍ、好ましくは１．５～２．７ｍｍ、さらに好ましくは１．８～２．０ｍｍである。

撚り線１４は、中心線１２の外側に複数の層を形成するように撚りかけられている。言い換えれば、導体１０を断面から見たときに、撚り線１４は、同心円状の複数の層を形成するように撚りかけられている。本実施形態では、撚り線１４は、四層を形成するように撚りかけられている。また、各層の撚り線１４は、各層ごとに圧縮されて撚られている。すなわち、本実施形態の導体１０は、同心撚りの導体のうち、円形圧縮導体である。

撚り線１４が形成する層の数は、三層以上であることが好ましくは、四層以上であることがより好ましい。また、撚り線１４が形成する層の数は、通常六層以下である。

図１に示すように、本実施形態では、撚り線１４が形成する層のうち、中心線１２に接する層を第１層Ｌ１、絶縁体２２に外側が接する層を第４層Ｌ４、第１層Ｌ１と第４層Ｌ４との間の層を内側から順に第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３とする。各層を形成する撚り線１４の本数（撚り本数）は、第１層Ｌ１において６本、第２層Ｌ２において１２本、第３層Ｌ３において１８本、第４層Ｌ４において２４本である。このように、本実施形態の導体１０は、撚り線１４が四層を形成しており、１本の中心線１２に計６０本の撚り線１４を加えた合計６１本の単一の銅素線を有している（以下、６１本撚りと称する）。これに対して、撚り線１４が三層を形成している場合、導体１０は、１本の中心線に計３６本の撚り線１４を加えた合計３７本の単一の銅素線を有することとなる（以下、３７本撚りと称する）。

撚り線１４のうち、少なくとも第２層Ｌ２から最外層たる第４層Ｌ４を形成する撚り線１４は、撚り方向が同方向になるように撚りかけられている。図２に示すように、本実施形態では、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４を形成する撚り線１４は、撚り方向がＳ撚りとなるように撚りかけられている。一方、本実施形態では、第１層Ｌ１を形成する撚り線１４は、撚り方向がＺ撚りとなるように撚りかけられているが、これに限定されず、Ｓ撚りとなるように撚りかけられていてもよい。

また、撚り線１４のうち、少なくとも第２層Ｌ２から最外層たる第４層Ｌ４を形成する撚り線１４は、互いに平行するように撚りかけられている。言い換えれば、図３に示すように、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４を形成する撚り線１４２、撚り線１４３及び撚り線１４４それぞれが、電線１の長さ方向に対してなす角度を撚り角度θ_２、θ_３及びθ_４としたときに、後述する実験例１の通りθ_２＝θ_３＝θ_４となるように撚りかけられている。そして、θ_２＝θ_３＝θ_４である場合、第２層Ｌ２から第４層Ｌ４を形成する撚り線１４が、互いに同角度で平行しているものとする。
また、後述する実験例２や実験例３は、θ_３＝θ_４となるように撚りかけられている。この場合、第３層Ｌ３から第４層Ｌ４を形成する撚り線１４が、互いに同角度で平行しているものとする。なお、この場合において、θ_２≠θ_３、θ_２≠θ_４、すなわち互いに同角度ではないものの、これらの角度の差が３～８°の範囲内であれば、撚り線１４が、互いに平行しているものとする。すなわち、実験例２や実験例３は、第２層Ｌ２から第４層Ｌ４を形成する撚り線１４が、互いに平行しているものとする。
尚、撚り角度は、下記の式（１）に基づいて算出される（図４も参照）。また、撚り角度は、平均角度として算出された値とする。すなわち、各層１２本の撚り線を任意に抽出した後、合計１２本（４層×３本）の撚り線の撚り角度を算出し、その算術平均値を撚り角度とする。また、撚り角度は、小数第二位を四捨五入した値とする。
θ_２～θ_４＝ｔａｎ^－１（導体外径×π）/（撚りピッチ倍数）・・・（１）

撚り角度θ_２、θ_３及びθ_４は、通常６～１８°、好ましくは８～１８°に設定されている。

撚り本数は、上記のように、第１層Ｌ１（６本）＜第２層Ｌ２（１２本）＜第３層Ｌ３（１８本）＜第４層Ｌ４（２４本）であり、撚り本数が多い程可撓性へ与える影響が大きくなる。よって、可撓性が優れた電線とするためには、撚り角度は、通常θ_３＝θ_４、好ましくはθ_２＝θ_３＝θ_４とし、角度の範囲はいずれの場合も±１°に設定される。本実施形態では、当該設定範囲内において、θ_２＝θ_３＝θ_４とする。

撚り線１４の撚りピッチ倍数は、通常１０～３０、好ましくは１１～２７に設定されている。撚りピッチ倍数を大きくするほど可撓性は向上し、撚りピッチ倍数を１０倍以下に設定すると、可撓性が低下する。また、撚りピッチ倍数を３０倍以上に設定すると、可撓性が低下するだけではなく、電線を切断した場合、導体がバラけて、実運用上に不具合が発生する。

本実施形態のように、第１層Ｌ１を形成する撚り線１４１は、第２層Ｌ２から最外層たる第４層Ｌ４を形成する撚り線１４２～１４４とは逆方向に撚りかけられていることが好ましい。この場合、電線１の長さ方向に対する撚り線１４１がなす角度を撚り角度θ_１としたときに、θ_１は、通常６～１８°、好ましくは６～１５°に設定されている。
尚、θ_１は、上記θ_２～θ_４と同様に前述の式（１）に基づいて算出され得る平均角度とする。

上記のように構成された導体１０は、断面積が、通常１．２５～１０００ｍｍ^２、好ましくは１４～１５０ｍｍ^２、より好ましくは６０～１５０ｍｍ^２であり、さらに好ましくは１００～１５０ｍｍ^２である。

導体１０の断面積が６０～１５０ｍｍ^２、特に１００～１５０ｍｍ^２である場合、撚り線１４が形成する層の数は、三層以上又は四層以上であることが好ましく、導体１０は、３７本撚り又は６１本撚りであることが好ましい。

絶縁体２２は、電線１が適度な可撓性を有する限り特に材質は限定されないが、架橋ポリエチレン、非架橋ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ゴム等の樹脂製であり、これらの中でも架橋ポリエチレン製であることが好ましい。また、絶縁体２２は、厚みが通常０．８～３．５ｍｍ、好ましくは１．０～２．０ｍｍ、さらに好ましくは１．５～２．０ｍｍに設定されている。

シース２４は、電線１が適度な可撓性を有する限り特に材質は限定されないが、塩化ビニル、ポリエチレン等の樹脂製である。シース２４は、厚みが通常１．５～３．３ｍｍ、好ましくは１．５～２．６ｍｍ、さらに好ましくは１．５～２．０ｍｍに設定されている。

上記のように、本実施形態の電線１は、少なくとも第２層Ｌ２から第４層Ｌ４を形成する撚り線１４の撚り方向が同方向であり且つ互いに平行するように撚りかけられていることによって、屈曲のような変形時、撚り線１４が中心線１２から離れて、中心から見て外側に膨らむことが抑制される。このため、導体１０が被覆材２０で覆われることによって拘束された場合であっても、電線１は曲がり易くなっている。特に、導体１０の断面積が６０～１５０ｍｍ^２のように比較的大きい場合であっても、電線１は優れた可撓性を発揮し得る。

また、電線１は、同心撚りの導体であることによって、導体１０（最外層Ｌ４における各素線の間）への絶縁体２２の食い込みが低減されるため、より優れた可撓性を発揮し得る。

以上のように、例示として一実施形態を示したが、本発明に係る電線は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る電線は、上記した作用効果により限定されるものでもない。本発明に係る電線は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以下、実施例により本発明をさらに説明する。

［実験例］
撚り線を下記表１に示す撚り方向に撚り、撚りピッチ、撚り角度θをなすように、実験例１～４の電線を製造した。また、各電線の導体の断面積は１５０ｍｍ^２とした。具体的には、線径１．８ｍｍの銅素線を用い、１本の中心線に６本の撚り線を撚りかけ、ダイヤモンド製の円孔ダイスで圧縮することにより第１層Ｌ１を形成した。同様にして、１２本、１８本及び２４本の素線を用い、それぞれ第２層Ｌ２、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４を形成し、同心撚りの導体を製造した。ここでダイヤモンド製の円孔ダイスとして、第１層Ｌ１では穴径：４．９ｍｍ、第２層Ｌ２では穴径：８．１ｍｍ、第３層Ｌ３では穴径：１１．３ｍｍ、第４層Ｌ４では穴径：１４．５ｍｍのものを用いた。この導体を厚み２．０ｍｍの架橋ポリエチレン製の絶縁体により被覆し、さらに該絶縁体の外側から厚み１．５ｍｍのビニル製のシースを被覆し、電線を製造した。

また、従来品の電線（タツタ電線株式会社製６００Ｖ、ＣＶ、１×１５０ＳＱ）を参考例１として評価した。尚、参考例１の電線は、導体が３７本撚りであり、導体の断面積が１５０ｍｍ^２であり、撚り線が形成する層の数は三層である。また、被覆材は、架橋ポリエチレン製の絶縁体とビニル製のシースである。

［評価方法］
上記で製造した電線について可撓性を評価した。具体的には、図５に示すような圧縮試験機を用いて、圧縮試験を実施することにより評価した。結果を表２に示した。

表２に示したように、実験例１の電線は、第２層Ｌ２から第４層Ｌ４を形成する撚り線の撚り方向が同方向であり且つ互いに平行するように撚りかけられていることによって、他の電線と比較して曲げ荷重（Ｎ）が小さく、最も優れた可撓性を有することが認められた。また、実験例１の電線は、曲げ荷重（Ｎ）が１９０Ｎ以下であり、１９０Ｎを十分に下回っていることが認められ、人の力で十分屈曲可能であり、且つ、曲げ荷重（Ｎ）が１５０Ｎ以上であるため変形させた状態を保持する形状保持性を有していた。
また、実験例２や実験例３の電線も実験例１の電線ほどではないものの、参考例１の電線に比べて、優れた可撓性を有することが認められた。上記のように、曲げ荷重（Ｎ）が１９０Ｎ以下であり、１９０Ｎを十分に下回っていることが認められ、人の力で十分屈曲可能であり、且つ、１５０Ｎ以上であるため変形させた状態を保持する形状保持性を有していた。
一方、実験例４の電線では、従来品である参考例１の電線よりも可撓性が劣ることが認められた。

１：電線、
１０：導体、１２：中心線、１４：撚り線、
２０：被覆材、２２：絶縁体、２４：シース、
Ｌ１：第１層、Ｌ２：第２層、Ｌ３：第３層、Ｌ４：第４層

Claims

導体と、該導体を被覆する被覆材とを備えた電線であって、
前記導体は、中心線と、該中心線の外側に三層以上の層を形成するように撚りかけられた撚り線とを有し、
前記中心線及び前記撚り線のそれぞれは、線径が１．５～２．７ｍｍの単一の素線であり、
前記中心線に接する撚り線が形成する前記層を第１層とし、前記第１層の外側に接する撚り線が形成する前記層を第２層としたときに、少なくとも第２層から最外層までの前記層を形成する撚り線は、撚り方向が同方向であり且つ互いに平行するように撚りかけられ、
前記第１層を形成する撚り線が、前記第２層から最外層までの前記層を形成する撚り線とは逆方向に撚りかけられており、
前記層を形成する撚り線の撚り角度が、６～１５°である、電線。
前記導体が、同心撚りの導体である、請求項１に記載の電線。
前記導体の断面積が、１００ｍｍ^２以上である、請求項１又は２に記載の電線。