JPH10223061A

JPH10223061A - 耐熱電線

Info

Publication number: JPH10223061A
Application number: JP9037128A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ishiyama; 友一石山; Yoshimi Ota; 好美太田; Satoshi Suzuki; 聡鈴木; Kensho Kubota; 憲昭久保田
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】７００℃以上の高温域でも使用可能な優れた
耐熱性及び絶縁性を有し、且つ、内部に通気性を確保す
ることが可能な、例えば、自動車の排気マニュホールド
に装着される酸素センサのリード線などとして好適な電
線を提供する。【解決手段】導体上に耐熱性及び絶縁性に優れた繊維
による１次被覆を施した絶縁線芯１本または複数本を束
ねたものの上に、耐熱性及び絶縁性に優れた繊維による
２次被覆を施して絶縁電線とし、その上に、金属外皮を
被覆したことを特徴とする耐熱電線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車の
排気マニュホールドに装着される酸素センサのリード線
などとして好適な電線に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の排気マニュホールド
には、酸素センサが設けられていて、該酸素センサで排
気ガス中の酸素濃度を検出しながら触媒能力が最大とな
るように空燃比を制御することが行われている。この種
の酸素センサのリード線としては、例えば、ステンレス
線等の金属線をコイル状に形成してなる芯線上に、ガラ
ス繊維の編組を介して、フッ素樹脂等の耐熱樹脂からな
る絶縁被覆、ステンレス線等の金属細線からなる編組被
覆が順次形成された構成の電線が使用されている。

【０００３】この電線は、優れた耐熱性、絶縁性及び機
械的強度を有しているとともに、芯線がコイル状に形成
されていることから、その中空部に充分な通気性を確保
することができ、よって高酸素濃度の大気を常にセンサ
素子に供給することができるという特徴を持っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の電線では、近年の自動車の高性能化、高出力化に伴
う排気ガス温度の上昇に対応できなくなってきている。
つまり、近年の自動車において、酸素センサが装着され
る排気マニュホールドの集合部や触媒の上流部付近の温
度は、通常の市街走行時で４００〜６００℃、高速走行
時には７００℃以上にまで達してしまうのであるが、上
記従来の電線は耐熱性に優れたものであっても、せいぜ
い３００℃程度が限界であり、そのような高温域での使
用は困難であった。そこで、従来の場合には、高温とな
るセンサ素子部からリード線までの距離を離したり、別
途セラミックス等からなる断熱材を配置して熱的影響を
緩和することが行われており、その結果、酸素センサ自
体が大型化してしまうという問題が生じていた。

【０００５】７００℃以上の高温域でも使用可能な電線
としては、例えば、特開昭６２−２７４５０６号公報に
開示されているような、導体を金属パイプ内に挿入し、
導体と金属パイプとの間隙に絶縁体である酸化マグネシ
ウム粉体を充填し、絞り加工を施した構造のものがあ
る。この電線は、７００℃以上の耐熱性に加えて、機械
的強度にも優れているものの、酸化マグネシウム粉体が
高密度で金属パイプ内に充填されているため、金属パイ
プの内部に通気性を確保することができないという欠点
がある。従って、例えば、自動車の排気マニュホールド
に装着される酸素センサのリード線のように、センサ素
子に高酸素濃度の大気を供給することが要求されるよう
な用途では使用することができない。

【０００６】一方、内部に通気性を確保することが可能
な電線としては、例えば、実開平２−７１９１８号公報
に開示されているような、導体上にフッ素樹脂等の耐熱
樹脂からなる絶縁体を被覆し、更に、その上にアルミナ
・シリカテープからなる断熱層、ガラス繊維からなる編
組層、耐熱塗料層を順次形成した構造のものがある。し
かしながら、この電線は、構造上外径が太くなり大型化
してしまうとともに、耐熱性及び絶縁性が絶縁体の構成
材料である耐熱樹脂の性能の範囲内に限られてしまうと
いう欠点がある。従って、例えば、自動車の排気マニュ
ホールドに装着される酸素センサのリード線のように、
７００℃以上の耐熱性が要求されるような用途では使用
することができない。

【０００７】本発明はこのような点に基づいてなされた
もので、その目的とするところは、７００℃以上の高温
域でも使用可能な優れた耐熱性及び絶縁性有し、且つ、
内部に通気性を確保することが可能な、例えば、自動車
の排気マニュホールドに装着される酸素センサのリード
線などとして好適な電線を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するべ
く本発明による耐熱電線は、導体上に耐熱繊維による１
次被覆を施した絶縁線芯１本または複数本を束ねたもの
の上に、耐熱繊維による２次被覆を施して絶縁電線と
し、その上に、金属外皮を被覆したことを特徴とするも
のである。

【０００９】この際、前記１次被覆及び２次被覆を、高
ケイ酸ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミ
ナ・シリカ繊維、或いは、それらを組み合わせた繊維の
編組または横巻きにより構成することが考えられる。ま
た、前記１次被覆及び２次被覆を、高ケイ酸ガラス繊
維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナ・シリカ繊
維、或いは、それらを組み合わせた繊維の編組により構
成するとともに、１次被覆の遮蔽率を８１％以上、２次
被覆の遮蔽率を６２％以上に設定することが考えられ
る。更に、前記絶縁電線を、耐熱性塗料によって表面処
理することが考えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において使用される導体と
しては、例えば、ニッケル線、ステンレス線、ニッケル
クロム合金線、ニッケルクラッド銅合金線、ステンレス
クラッド銅合金線、更に、これらの金属線に銀、ニッケ
ル等により表面処理を施したものなどの単線または撚り
線が挙げられる。これらは、使用用途などを考慮して適
宜に選択すれば良く特に限定されないが、例えば、本発
明によって得られる電線を、自動車の排気マニュホール
ドに装着される酸素センサのリード線などとして使用す
る場合には、優れた耐熱性と耐酸化性を兼ね備えたニッ
ケル線を使用することが好ましい。導体の外径も特に限
定されないが、例えば、本発明によって得られる電線を
自動車の排気マニュホールドに装着される酸素センサの
リード線などとして使用する場合には、充分な機械的強
度と、仕上外径の小型化を考慮して、φ０．４ｍｍ〜φ
０．６ｍｍ程度の範囲とすることが好ましい。

【００１１】本発明においては、まず、上記導体上に、
耐熱性及び絶縁性に優れた繊維による１次被覆を施して
絶縁線芯を形成する。耐熱性及び絶縁性に優れた繊維と
しては、例えば、高ケイ酸ガラス繊維、シリカ繊維、ア
ルミナ繊維、アルミナ・シリカ繊維などが挙げられる
が、これらの中でも、シリカ繊維、アルミナ繊維、アル
ミナ・シリカ繊維は優れた耐熱性を有していることから
特に好ましい。繊維フィラメント径は、使用する導体の
外径によっても異なるが、絶縁性を向上させるために
は、細径のもの、特に１０μｍ以下程度のものを使用す
ることが好ましい。これらの繊維材料は、編組または横
巻きにより導体上に被覆されるのであるが、編組による
方が、本発明によって得られる電線の内部に充分な通気
性を確保できることからより好ましい。

【００１２】次いで、上記絶縁線芯１本または複数本を
引き揃えるか、撚り合わせるかして束ねたものの上に、
更に、耐熱性及び絶縁性に優れた繊維による２次被覆を
施して絶縁電線とする。ここで使用する繊維材料として
は、上記１次被覆の構成材料として例示したものをその
まま用いることができるが、必ずしも１次被覆と同一で
なくても良い。これらも上記１次被覆と同様に、編組ま
たは横巻きにより絶縁線芯上に被覆すれば良いが、編組
による方が、本発明によって得られる電線の内部に充分
な通気性を確保できることからより好ましい。

【００１３】ここで、上記１次被覆及び２次被覆をとも
に、編組により構成した場合、その遮蔽率は、１次被覆
を８１％以上、２次被覆を６２％以上に設定することが
好ましい。１次被覆及び２次被覆の遮蔽率が、この範囲
を満足しない場合には、耐熱性、絶縁性及び通気性をバ
ランス良く兼ね備えることができなくなってしまうとと
もに、後述する金属外皮への保持にバラツキが生じてし
まう。

【００１４】尚、本発明において遮蔽率は、式（I）に
よって算出したものである。ただし、式（I）におい
て、糸外径：ｄｗは、電線等の導体の集合撚り合わせ外
径を算出する際に用いられる式（II）における、素線径
を繊維フィラメント径、素線本数を繊維フィラメント本
数に置き換えて求めた理論外径値をｄｗ_１、編組後の繊
維幅を検視鏡で測定した値をｄｗ_２として、式（III）
によって求めた値とした。また、編組厚は、ＪＩＳＢ
７５０３に規定された押圧１４０ｇｆ（１．３７２Ｎ）
以下に調整されたダイヤルゲージにて測定した値とし
た。

【００１５】

【数１】

【００１６】

【数２】

【００１７】

【数３】

【００１８】上記構成の絶縁電線の上に金属外皮を被覆
し、必要に応じて適宜に絞り加工を施すことにより、本
発明の耐熱電線が完成する。金属外皮は、絶縁電線の機
械的保護及び熱的保護を目的として形成されるものであ
り、例えば、ステンレスパイプ、ニッケル合金パイプ等
の金属パイプを例示することができる。絞り加工は、絶
縁電線と金属外皮の固定をより確実にするために行われ
るものであり、金属外皮の全体または一部に適宜に施
す。絞り加工を施す手段としては、例えば、スェージン
グ、ドローイング、プレス、ローリング、かしめ等の方
法が挙げられる。

【００１９】尚、本発明においては、金属外皮を被覆す
る前の絶縁電線に、予めシリカ・アルミナ系、シリケー
ト系、シリコーン系等の耐熱性塗料による表面処理を施
しておいても良い。耐熱性塗料による表面処理を施して
おくことにより、得られる電線の耐湿性や端末加工時の
ストリップ作業性を向上させることができる。表面処理
の方法としては、例えば、導体表面に直接耐熱性塗料を
塗布する方法、１次被覆を施した後の絶縁線芯に耐熱性
塗料を塗布する方法、２次被覆を施した後の絶縁電線に
耐熱性塗料を塗布する方法などが考えられる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と併せて説明
する。この実施例は、本発明の電線を自動車の排気マニ
ュホールドに装着される酸素センサのリード線として使
用することを想定したものである。

【００２１】実施例１外径０．５ｍｍの純ニッケル線からなる導体上に、Ａｌ
₂Ｏ₃７０％、ＳｉＯ_２３０％の組成を有する繊維フィラ
メント径７μｍのアルミナ長繊維６４０本を撚り合わせ
て６４ＴＥＸ番手としたアルミナ長繊維束１本を、１２
打の製紐機で編組厚０．２ｍｍ、編組密度１０目／２５
ｍｍ、糸外径０．３５ｍｍの条件で遮蔽率８１．８％と
なるように編組して１次被覆を施し、絶縁線芯を形成し
た。次に、この絶縁線芯４本をピッチ２７．８ｍｍで撚
り合わせて外径２．０ｍｍとしたものの上に、Ａｌ₂Ｏ₃
７０％、ＳｉＯ_２３０％の組成を有する繊維フィラメン
ト径７μｍのアルミナ長繊維６４０本を撚り合わせて６
４ＴＥＸ番手としたアルミナ長繊維束１本を、１６打の
製紐機で編組厚０．１５ｍｍ、編組密度１５目／２５ｍ
ｍ、糸外径０．３５ｍｍの条件で遮蔽率６２．９％とな
るように編組して２次被覆を施し、絶縁電線とした。

【００２２】この絶縁電線を、外径４ｍｍ、肉厚０．４
ｍｍのステンレスパイプ内に挿入した後、ロータリー式
スェージングマシーンを使用してステンレスパイプの長
手方向全体にわたって絞り加工を施し、外径３．２ｍｍ
の電線を製造した。

【００２３】実施例２〜実施例６、比較例１〜比較例１
０１次被覆及び２次被覆を構成する編組の遮蔽率を表１及
び表２に示すように変更した他は、実施例１と同様に外
径３．２ｍｍの電線を製造した。但し、１次被覆の編組
密度を２５目／２５ｍｍ、遮蔽率８８．２％とした比較
例１０については、１次被覆が導体から著しく浮いてし
まって絶縁線芯の撚り合わせができず、絶縁電線を製造
することができなかった。

【００２４】ここで、このようにして製造された１５種
類の電線を１００ｍｍの長さに切断したものを試料とし
て、特性評価を行った。評価項目は、耐熱絶縁性、耐湿
性、通気性及び引抜試験の４項目として、それぞれ以下
に示すような試験を実施した。結果は、表１に示した。

【００２５】耐熱絶縁性７００℃の高温雰囲気中に試料を配置し、ステンレスパ
イプの表面温度が７００℃で平衡した状態で、内部導体
とステンレスパイプ間にＤＣ５００Ｖの電圧を印加し、
絶縁抵抗を測定した。試料数は各々１０本とし、それら
の測定値の最小値を表１に記した。

【００２６】耐湿性各試料を４０℃、９５％ＲＨの雰囲気中に１６８時間放
置した後取り出し、内部導体とステンレスパイプ間にＤ
Ｃ５００Ｖの電圧を印加して絶縁抵抗を測定した。試料
数は各々１０本とし、それらの測定値の最小値を表１に
記した。

【００２７】耐熱絶縁性及び耐湿性は、特公昭６１−５
７６７４号公報に開示されているように、高温度下及び
多湿雰囲気中放置後の最小必要絶縁抵抗としては、実用
上２ＭΩ以上が要求されるため、３ＭΩ以上を合格ライ
ンとした。

【００２８】通気性各試料の片端より０．０５ＭＰａの気圧を加えたときの
エアー透過量を測定した。試料数は各々１０本とし、そ
れらの測定値の最小値を表１に記した。エアー透過量が
５０ｍｌ／ｍｉｎ以上を合格ラインとした。

【００２９】引抜試験各試料を水平状態に保持し、ステンレスパイプ中の絶縁
電線を９．８Ｎの力で引っ張った時に、抜けやズレが生
じないかどうかを目視で確認した。抜けやズレが生じた
ものを「有」と表示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】表１、表２の結果によれば、まず、耐熱絶
縁性については、本実施例、比較例のどちらも２ＭΩ以
上の絶縁抵抗を示しているが、特に、本実施例のもの
は、いずれも３ＭΩ以上という合格ラインをクリアして
いる。

【００３３】耐湿性については、本実施例によるもの
は、いずれも３ＭΩ以上という合格ラインをクリアして
いる。比較例１、比較例２、比較例４、比較例６及び比
較例９においても、２ＭΩ以上の絶縁抵抗を示している
ものの、本実施例と比較すると３０％以上低い値となっ
ている。比較例３、比較例５、比較例７及び比較例８に
ついては、いずれも２ＭΩに達していない。これは、１
次被覆、２次被覆の遮蔽率の組み合わせが本発明の好ま
しい範囲外であるため、ステンレスパイプを被覆して絞
り加工を施しても、内部に水分を保水する領域が発生し
ているためと考えられる。

【００３４】通気性については、本実施例によるもの
は、いずれも５０ｍｌ／ｍｉｎ以上のエアー透過量を示
しており、充分な通気性が確保されているものの、比較
例１及び比較例２は、その半分以下の透過量しか示さな
かった。

【００３５】引抜試験については、本実施例によるもの
は、いずれも、抜けやズレが生じなかったが、比較例
１、比較例２、比較例６〜比較例９については、絶縁電
線に位置がズレや、抜けが生じていた。これは、２次被
覆の遮蔽率が７７％以下であるため、ステンレスパイプ
を被覆して絞り加工を施しても、内部の絶縁線芯を保持
しきれなかったと考えられる。

【００３６】実施例７〜９編組に代えて横巻きにより１次被覆を施した絶縁線芯４
本を撚り合わせて外径２．０ｍｍとしたものを使用した
他は、実施例１〜実施例３と同様に外径３．２ｍｍの電
線を製造した。

【００３７】実施例１０ステンレスパイプ内に挿入する前の絶縁電線に、シリケ
ート系無機ワニスによる表面処理を施した他は、実施例
１と同様の材料、同様の工法によって外径３．２ｍｍの
電線を製造した。

【００３８】ここで、このようにして製造された４種類
の電線についても、上記と同様の特性評価を行った。結
果は表３に示した。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３の結果によれば、本実施例によるもの
は、いずれも、耐熱絶縁性、耐湿性、通気性及び引抜試
験のすべてにおいて良好な結果を示している。特に、シ
リケート系無機ワニスによる表面処理を施した実施例１
０は、１００ＭΩ以上の絶縁抵抗を示しており、極めて
優れた耐湿性を備えている。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の耐熱電線
は、７００℃以上の高温域でも使用可能な優れた耐熱性
及び絶縁性を有し、且つ、内部には充分な通気性を確保
することができるものである。従って、例えば、自動車
の排気マニュホールドに装着される酸素センサのリード
線などとして好適に使用することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保田憲昭静岡県浜松市高塚町4830番地株式会社クラベ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体上に耐熱性及び絶縁性に優れた繊維
による１次被覆を施した絶縁線芯１本または複数本を束
ねたものの上に、耐熱性及び絶縁性に優れた繊維による
２次被覆を施して絶縁電線とし、その上に、金属外皮を
被覆したことを特徴とする耐熱電線。
【請求項２】前記１次被覆及び２次被覆は、高ケイ酸
ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナ・シ
リカ繊維、或いは、それらを組み合わせた繊維の編組ま
たは横巻きにより構成されていることを特徴とする請求
項１記載の耐熱電線。
【請求項３】前記１次被覆及び２次被覆は、高ケイ酸
ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナ・シ
リカ繊維、或いは、それらを組み合わせた繊維の編組に
より構成されているとともに、１次被覆の遮蔽率が８１
％以上であり、且つ、２次被覆の遮蔽率が６２％以上に
設定されていることを特徴とする請求項１記載の耐熱電
線。
【請求項４】前記絶縁電線は、耐熱性塗料によって表
面処理されていることを特徴とする請求項１、請求項２
または請求項３記載の耐熱電線。