WO2019163541A1 - 電線、ケーブルハーネス、及び飛翔体 - Google Patents

Abstract

【課題】導体合計断面積が２ｍｍ^２以下であって高い信頼性を有する電線を提案する。 【解決手段】互いに撚り合わせられた複数の素線導体（２１～２７）を有し、複数の素線導体の合計断面積が２ｍｍ２以下の撚線導体（２）と、曲げ弾性率が０．６ＧＰａ以上の樹脂材料からなり、撚線導体の外周面に内壁が接触するように撚線導体を被覆する被覆部材（３）と、を有し、撚線導体（２）は、外周面に、撚線導体の長さ方向に垂直な断面において、深さが前記撚線導体の最大径の５％以下であり、前記複数の素線導体の境界を含む凹部を備えることを特徴とする電線。

Description

電線、ケーブルハーネス、及び飛翔体

　本発明は、導体合計断面積が２ｍｍ^２以下の細径の電線、また、これを備えたケーブルハーネス及び飛翔体に関する。

　高信頼性と軽量化とを同時に実現可能な電線が求められることがある。中でも、人工衛星、航空機などの飛翔体に用いられる電線は、極めて高い信頼性と軽量化とが求められる。墜落などの事故は、多大な経済的損失を発生させるだけでなく、人命に直結することも多いためである。また、飛翔体においては、軽量化も強く求められる。わずかな重量増であっても、飛翔のために消費するエネルギー、ひいては飛翔のためのコストを劇的に増大させるためである。

　特許文献１は、自動車等の車両や機器の配線に用いられる絶縁電線における、電線配策時などの引張負荷による断線防止の要請に対して、１．１ｍｍ以下の細径の絶縁電線において、絶縁体層材料の曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上であり、導体と絶縁体層との間の密着力が３０Ｎ以上である絶縁電線を開示する。

　導体の外周面に接する絶縁体層と導体との間の密着力が３０Ｎ以上であることから、絶縁電線に加わる大きい引張負荷に対しても、絶縁体層と導体との間が剥離することなく絶縁体層と導体の一体化が維持され、両者が協同して抵抗することができ、そして、絶縁体層を構成する材料の曲げ弾性率を２．０ＧＰａ以上とすることで、引張負荷に対し、導体破断強度を向上させることができる、とする。

特開２０１５－１３８６２８号公報

　しかし、特許文献１に記載される電線は、例えば飛翔体内部の電線として利用するために、さらに高い信頼性を得ようとすると改善の余地があった。

　本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、導体合計断面積が２ｍｍ^２以下のような細径であっても、高い信頼性を有する電線を提案することを課題とする。

　上記目的を達成するため、本発明に係る電線は、互いに撚り合わせられた複数の素線導体を有し、複数の素線導体の合計断面積が２ｍｍ^２以下の撚線導体と、曲げ弾性率が０．６ＧＰａ以上の樹脂材料からなり、撚線導体の外周面に内壁が接触するように撚線導体を被覆する被覆部材と、を有し、撚線導体は、外周面に、撚線導体の長さ方向に垂直な断面において、深さが前記撚線導体の最大径の５％以下であり、前記複数の素線導体の境界を含む凹部を備えることを特徴とする。

　本発明に係る電線は、凹部の深さが、撚線導体の最大径の３％以下であることが好ましい。

　本発明に係る電線は、凹部の深さが、撚線導体の最大径の０．５％以上であることが好ましい。

　本発明に係る電線は、前記凹部の深さが、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

　本発明に係る電線は、凹部において、前記撚線導体の外周面は、被覆部材と離間していることが好ましい。

　本発明に係る電線は、複数の素線は、７本の素線からなることが好ましい。

　本発明に係る電線では、撚線導体は、圧縮撚線導体であることが好ましい。

　本発明に係る電線では、圧縮撚線導体の圧縮率は、９０％以上であることが好ましい。

　本発明に係る電線では、撚線導体の最大径は、被覆部材の外径の３０％以上８５％以下であることが好ましい。

　本発明に係る電線では、被覆部材の外径は、０．４ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。

　本発明に係る電線では、被覆部材は、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性フッ素樹脂、架橋熱可塑性フッ素樹脂、および、ポリイミドを含む群からなる樹脂のうち１つ以上を含むことが好ましい。

　本発明に係るケーブルハーネスは、本発明に係る電線と、電線に接続され、他の電気機器に係合可能な係合部を有するコネクタと、を備えることを特徴とする。

　本発明に係る飛翔体は、本発明に係るケーブルハーネスと、電気機器とを備えることを特徴とする。

　導体合計断面積が２ｍｍ^２以下のような細径であっても、高い信頼性を有する電線を提供することができる。

本発明に係る電線の一例を示す図である。 電線の径方向の部分断面拡大図である。 圧縮撚線導体の製造方法の一例を説明する図である。 被覆部材で撚線導体を被覆する方法の一例を説明する図である。 電線の形状維持特性の評価方法を説明する図である。 電線の形状維持特性の評価結果を示す図である。 本発明に係るケー－ブルハーネスの一例を示す図である。 本発明に係る飛翔体の一例を示す図である。 本発明に係る飛翔体における電線の利用の一例を示す図である。

　以下、本開示の一側面に係る電線の構造について、図を参照しつつ説明する。但し、本開示の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。尚、以下の説明及び図において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　本願請求項に記載の電線は、複数の素線導体の合計断面積が２ｍｍ^２以下の撚線導体を備える。ここで、複数の素線導体の合計断面積とは、電線の長手方向に垂直な面における、複数の素線導体のそれぞれの断面積の合計値である。詳細は後述するが、素線導体には電気抵抗の観点から金属材料が用いられる。これらの金属材料は、樹脂等からなる被覆部材などに比べて高密度であるため電線重量に与える影響が大きい。このため、撚線導体の断面積は電線重量の観点から厳しく制約される。従って、必要な大きさの電流を流せる範囲内で、細径の導体が用いられる。
　素線導体の合計断面積は、上述のように２ｍｍ^２以下であれば良いが、０．８５ｍｍ^２以下とすることで、素線導体による電線の重量増加を最小にすることができる。
　一方、このように細い撚線導体では、それ自体の引張強度を確保することが難しくなる。これに対して、電線の被覆部材は、求められる信頼性を満たすように、材料や構造が選択される。例えば所定の大きさの曲げ弾性率を有する、樹脂材料を適用することにより、引張負荷などに対する、電線の機械的強度を高めることができる。

　ところが、本願発明者らは、上記のような、細い導体と、大きな弾性率の樹脂材料とを組み合わせた電線では、信頼性上の問題となり得る他の特性が顕著に発現することがあることを見出した。このような組み合わせからなる電線は、その形状に対して樹脂材料の弾性変形の性質が支配的となるため、外力により変形させても、外力の印加がなくなると直ぐに元の形状に戻ろうとする性質（形状復元力）が強い。このため、限定されたスペース内で配線作業を行う場合において、作業に大きな制約を生じることがある。また、仮止めなどの状態で固定されたコネクタが電線の復元力により外れてしまい、周辺にある電子機器や他の電線と接触することで、物理的な損傷を発生させる虞もある。あるいは、電線が接続されたボード本体やはんだ接合部等に、電線の復元力に起因する応力が長期にわたり加えられことにより、クリープ破壊などを引き起こす虞もある。

　導体の細径化にあわせて、被覆部材を薄くすることにより、弾性変形した電線が元の形状に戻る（以下スプリングバックと呼ぶ）ことを抑制することは可能だが、薄くした被覆部材では絶縁信頼性の確保が難しくなってしまう。

　これに対して、本願請求項に記載の電線の撚線導体は、その外周面に、深さが撚線導体の最大径の５％以下であり、前記複数の素線導体の境界を含む凹部を備える。言い換えると、撚線でありながら、素線間の凹部が、通常の撚線や、一般的な圧縮導体に比べ、小さな深さに制限されている。細径の導体と高弾性の樹脂材料からなる被覆部材とを組み合わせた電線において、このような構成の撚線導体を組み合わせることにより、軽量化と高信頼性を両立した電線を得ることができる。

　凹部深さが制限された撚線導体により、スプリングバックが抑制できる理由としては、例えば、以下のように考えられるが、これに限定されるわけではない。このような撚線導体では、被覆部材との密着力が一定以下の強度に抑制される。このため、外力により湾曲した際に、撚線導体と被覆部材との間で微視的な滑りが発生して内部応力が緩和されやすく、電線の復元力が一定以下に保たれやすくなる。さらに、このような撚線導体は、通常の撚線や、一般的な圧縮導体に比べ、単一の素線のみで構成された導体、すなわち単線に近い機械的特性を示すため、曲げ形状が維持されやすくなる。　

（発明を実施するための形態）
　図１は、本願請求項に記載の電線１の一例を示す図である。図１（ａ）は、電線１の長さ方向から見た断面図である。図１（ｂ）は、電線１の斜視図である。

　電線１は、七本の素線導体２１～２７を撚り合わせ圧縮成形した撚線導体２と、被覆部材３とを有する。被覆部材３は、撚線導体２の外周面に内壁が接触するように撚線導体２を被覆する。

　撚線導体２は、七本の素線導体２１～２７を撚り合わせて圧縮成形したものである。撚線導体２は、複数の素線導体を撚り合わせているため、単一の導体で成形される電線と比べて、柔軟性に優れると共に、曲げ及びねじれに強い特性を有する。また、撚線導体２は、圧縮成形されるので、電線１の径を細くすることができる。

　素線導体２１～２７のそれぞれは、圧縮成形されることで変形している。撚線導体２は断面視において、中央に六角形に変形した素線導体２７を有し、素線導体２７の周りに圧縮により変形した六本の素線導体２１～２６を有する。圧縮成形される前の七本の素線導体は、それぞれ円形の断面を有し、例えば、径φ_１が０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の銅線からなる導体である。圧縮成形される前の七本の素線導体は、同一径であり且つ同一素材であることが好ましい。同一径であり且つ同一素材であることにより撚線加工をしても、断線が少なく、均一径を有する撚線導体を形成することができるからである。

　素線導体２１～２７は、めっき加工された銅線であってもよい。素線導体２１～２７は、めっき加工された銅線であるとき、めっき表面が錫（Ｓｎ）のような再結晶温度が低い金属で形成されてもよい。再結晶温度が低い金属でめっきする場合、素線導体２１～２７が圧縮成形されるときに発生しためっき表面の微視的な粗さが、アニール処理での加熱及び経時変化により減少しやすく、被覆部材３に対する滑り性の向上が期待される。又、再結晶温度が低い金属でめっきする場合、素線導体２１～２７は、硬化しないので、屈曲性能が向上する。又、めっき表面がニッケル（Ｎｉ）であってもよい。ニッケルは硬度が高いため、素線導体表面を保護するので、ハンドリング時の表面傷が抑制されると共に、樹脂との密着向上も抑制できる。更に、高温での長期信頼性が求められる電線に適している。また、銀（Ａｇ)めっきは特に好適である。銀めっきは配策時においては素線導体表面の潤滑性を向上させることで作業性や信頼性を向上させ、一方で、配策完了後、時間の経過に伴い、各素線のめっき表面同士が拡散接合することで滑りが抑制され、スプリングバックの抑制が進むとの作用を得られる。このような特性から飛翔体用の電線として特に好適である。

　被覆部材３は、撚線導体２の外周面に内壁が接触するように撚線導体２を被覆する。又、被覆部材３の素材及び厚さを調整して、電線１の柔軟性と剛性を適切にすることができる。被覆部材３は、例えば、フッ素系ポリマー樹脂等の絶縁性材料により形成される。撚線導体２を絶縁し、保護するためである。被覆部材３を形成する絶縁性材料は、熱可塑性フッ素樹脂、またはポリイミドでも良く、架橋熱可塑性樹脂、ポリエーテルエーテルケトンであることが特に好ましい。

　ここで、被覆部材３は、２３℃における曲げ弾性率が０．６ＧＰａ以上の樹脂材料であることが好ましく、０．８ＧＰａ以上であることがさらに好ましく、１．５ＧＰａ以上であることが特に好ましい。弾性率が高い樹脂材料を適用することにより、機械的なストレスに対する信頼性を向上させることが可能となる。また、後述する圧縮率を有する撚線導体を被覆した場合において、キンクの発生を抑制することができる。
　曲げ弾性率は、ＩＳＯ１７８　ＡＳＴＭ　Ｄ７９０に準拠して測定しても良く、あるいは、樹脂材料のカタログ値を参照してもよい。

　なお、被覆部材３の曲げ弾性率は、樹脂種や添加剤の種類や量だけでなく、形成時の温度プロファイルなどにより、架橋や結晶化度を制御することにより、調整することができる。

　撚線導体２の外周には、六つの凹部４１～４６が形成される。凹部は、撚線導体２が充填されていない空隙である。撚線導体２と被覆部材３の間に適切な深さの凹部を設けることよって、撚線導体２と被覆部材３との滑りやすさが、調整される。なお、説明のため、図１（ａ）および図１（ｂ）においては、形状が分かる程度に大きく凹部を示している。実際の凹部の大きさは、別途規定されるように、これらの図より小さいものであることが好ましい。特に説明が無い限り、以降の図も同様である。

　また、被覆部材３が充填されない凹部を備えることが好ましい。このように、電線の凹部に、被覆部材３と撚線導体２とが離間した領域を備えることで、撚線導体２と被覆部材３との間で、適度な滑りやすさを得ることができる。本願請求項に記載の電線のように、素線間の凹部が、小さな深さに制限されている場合は、凹部内は、被覆部材３により比較的容易に充填されてしまう。このような場合であっても、例えば、被覆部材３の形成時における被覆部材３の温度、圧力、時間などを調整することで、および／または、金型の形状などにより、被覆部材３の凹部への侵入を抑制し、被覆部材３により充填されない凹部を備える電線を得ることができる。

　なお、凹部に、被覆部材３を構成する樹脂より、曲げ弾性率の小さな第二の樹脂を充填しても良い。ただし、飛翔体では、低い気圧や、真空中での信頼性が求められるため、このような環境でもアウトガスの発生が抑制された材料であることが好ましい。

　あるいは、窒素やアルゴンなどの反応性の小さなガスを主成分とする気体が充填されていてもよく、特に好ましくは電線のおかれた周辺雰囲気が存在する空間であっても良い。このような気体もアウトガスの一つとなり得るが、周辺環境の汚染リスクは小さい。また、凹部は、電線の長さ方向に連続して形成されているため、比較的短時間で周辺雰囲気と同じ圧力まで低下し、それ以降のアウトガス量は、発生したとしても、小さな量に抑制される。

　撚線導体２の径φ_２（ｍｍ）は、測定された最大径とする。

　圧縮率は，断面から見た金属占有率＝（導体素線の合計断面積／φ_２を直径とする円の面積）×１００（％）で定義される。

　撚線導体２の圧縮率（％）は、８５（％）以上９９（％）以下でもよい。好ましくは、撚線導体の圧縮率（％）は、９０（％）以上９９（％）以下である。より好ましくは、撚線導体の圧縮率（％）は、９５（％）以上９９（％）以下である。
　圧縮率高い＝同じ肉厚でも径を小さくでき、すなわち被覆部材３の形状効果を低減されることによりスプリングバックを抑制することができる。

　被覆部材３の厚さは、ｔ（ｍｍ）である。被覆部材３の厚さｔ（ｍｍ）は、少なくとも２個所について被覆部材３の厚さを測定した測定値の平均値である。被覆部材３の厚さの測定には、寸法測定機能付きの光学顕微鏡を使用する。

　撚線導体２の最大径は、被覆部材３の外径の３０（％）以上８５（％）以下であることが好ましい。より好ましくは、被覆部材の外径の３５（％）以上７５（％）以下である。撚線導体２の最大径と被覆部材３の厚さを調整することにより、電線１の柔軟性と剛性を適切にすることができる。

　図１（ｂ）に示すように、撚線導体２の外周に形成される凹部４１～４６は、電線の軸方向にらせん状に伸びる六本の溝を形成する。

　図２は、電線１の径方向の断面における、部分拡大図である。中心の素線導体２７と、二本の素線導体２１、２２と、被覆部材３とによって、形成される凹部４１が示される。

　図２を参照して、凹部４１の幅ｗ（ｍｍ）及び深さｄ（ｍｍ）を規定する方法を説明する。まず、オペレータは、二つの素線導体２１及び２２がそれぞれ接する第１直線Ｌ１を決定する。次いで、オペレータは、オペレータによって決定された第１直線Ｌ１と二つの素線導体２１及び２２と接する第１接点Ｐ１及び第２接点Ｐ２を決定する。次いで、オペレータは、第１接点Ｐ１と第２接点Ｐ２との間の第１直線Ｌ１の長さを凹部４１の幅ｗ（ｍｍ）として決定する。次いで、オペレータは、二つの素線導体２１及び２２の接触点Ｈ１を決定する。二つの素線導体２１及び２２の接触点Ｈ１は、凹部４１の最深点である。次いで、オペレータは、接触点Ｈ２から第１直線Ｌ１と直交する方向に延伸する第２直線Ｌ２を規定する。次いで、オペレータは、第２直線Ｌ２と被覆部材３の内壁との交点Ｈ２を決定する。そして、オペレータは、接触点Ｈ１と交点Ｈ２との間の第２直線Ｌ２の長さを、凹部４１の深さｄ（ｍｍ）として決定する。凹部の幅ｗ（ｍｍ）とｄ（ｍｍ）の測定は、例えば、画像処理機能を有するコンピュータにより自動測定させてもよい。

　凹部４１の幅ｗ（ｍｍ）及び深さｄ（ｍｍ）は、スケール付き光学顕微鏡によって、電線１の径方向の断面を撮影し、撮影された電線１の径方向の断面の画像からを使用して決定することができる。撮影される画像は、印画紙に印画された写真であってもよく、デジタル表示装置等の表示装置に表示された画像であってもよい。本実施形態の電線１は、六つの凹部を有するので、凹部の幅ｗ（ｍｍ）と深さｄ（ｍｍ）は、六つの凹部の幅ｗ（ｍｍ）と深さｄ（ｍｍ）のそれぞれの平均値として規定される。

　又、凹部の深さｄ（ｍｍ）は、撚線導体２を圧縮成形するときの圧縮率を示す一例であるが、撚線導体２を圧縮成形するときの圧縮率は、他の指標で示されてもよい。例えば、同一断面における、複数の凹部の深さのばらつきが大きな場合は、凹部の深さｄ（ｍｍ）を、光学顕微鏡（１００～８００倍）にて断面（樹脂包埋後、研磨で作成）を観察し、撚線導体２の中心または重心点を通る複数の直線で６分割（６０度ごと）したとき、各領域における、最大径と最少径との差の平均値として規定してもよい。

　撚線導体２の外周に形成される凹部の深さを制限することより、撚線導体２と被覆部材３との滑りやすさを調整することができる。撚線導体２と被覆部材３との滑りやすさを調整することにより、電線１の曲がりやすさを調整でき、またスプリングバックを抑制することができる。電線１は、撚線導体の径をφ_２（ｍｍ）とすると、凹部の深さｄ（ｍｍ）の撚線導体の径φ_２（ｍｍ）に対する比ｄ／φ_２（％）は、５（％）以下であることが好ましい。さらに好ましくは、凹部の深さｄ（ｍｍ）の撚線導体の径φ_２（ｍｍ）に対する比（％）は３（％）以下である。

　また、凹部の深さｄ（ｍｍ）は、０．５（ｍｍ）以下が好ましく、０．２（ｍｍ）以下がさらに好ましい。

　一方、凹部の深さが、極端に小さい場合、撚線導体は単線と同様の挙動を示し、曲げ耐性が大幅に悪化する虞があるため、凹部の深さｄ（ｍｍ）と撚線導体の径φ_２（ｍｍ）との比（％）は０．１（％）以上であることが好ましく、０．５％以上であることがさらに好ましい。

（圧縮撚線導体の製造方法）
　図３は、圧縮撚線導体の製造方法の一実施形態の概略を説明する図である。図３（ａ）は、複数の素線導体を撚り合わせ圧縮された撚線導体２を製造する工程概略を説明する図である。図３（ｂ）は、１回目の圧縮を説明する図である。図３（ｃ）は、２回目の圧縮を説明する図である。

　複数の素線は、素線供給部から引出され、素線ガイド部を通って集合圧縮ダイスに送給されて、集合及び圧縮される。この後、集合導体は、弓形撚り合せ機構によって撚り合わされた後、圧縮ダイスで再度圧縮され、導体巻取部に巻回収容される。

　図３（ｂ）は、最初の圧縮に使用される集合圧縮ダイスを示している。集合圧縮ダイスは集合された複数の素線導体を挿入可能な程度の径からなる挿入口を有する。挿入口の反対側には、挿入口より小さな径からなる排出口を有する。集合された複数の素線は、挿入口から排出口に向う孔を通ることで徐々に圧縮される。

　図３（ｃ）は、再度圧縮を行う圧縮ダイスを示している。圧縮ダイスは、撚線導体をさらに圧縮するための孔を有している。弓形撚り合せ機構によって撚り合わされた撚線導体が孔の一端側開口から、前記一端側開口より小径の他端側開口に向うことで徐々に圧縮され、その他端側開口の径に応じた目的径の圧縮撚線導体に圧縮加工される。

（被覆部材で撚線導体を被覆する方法）
　図４は、被覆部材３で撚線導体２を被覆する方法の一実施例の概略を説明する図である。図４（ａ）は、被覆部材３で撚線導体２を被覆する方法の工程概略を説明する図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ‘線の位置における押出機の断面の主要部を示した図である、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のクロスヘッド部分を上から見た図である。

　撚線導体２は、送出機によって、押出機に送出される。押出機の上部に設けられたホッパーに、被覆部材となる樹脂のペレット（樹脂の粒）が投入される。投入された樹脂のペレットは、加熱溶融して、押出機のクロスヘッドで撚線導体２の周囲に押出形成される。押出形成された電線１は、水槽内を通り冷却される。冷却された電線は、検査部を経て、巻取機のよって巻き取られる。

　図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ‘線の位置における押出機の断面の主要部を示している。ホッパーに投入された樹脂のペレットは、シリンダーの中で加熱され、溶融した樹脂は、混錬されながらスクリューによって押し出される。

　図４（ｃ）は、クロスヘッド部分を上から見た図である。押し出されたフッ素系ポリマー樹脂は、先端のクロスヘッドにある金型を通して、撚線導体２の上に被覆され、均一な厚さの被覆部材３となる。

　以上の例では、７本の素線導体からなる撚線導体を使用した電線について説明したが、本発明に係る電線は、素線導体数７本に限られず、複数の素線導体であればよい。但し、撚線導体を構成する素線導体の数を極端に大きくすると電線が柔軟となり、スプリングバックを抑制するとの効果が得られにくくなる。従って、撚線導体を構成する素線導体数は１９本以下とすることが好ましく、７本以下とすることが特に好ましい。また、高い圧縮率を得やすいため、１９本で構成することが好ましく、７本で構成することが特に好ましい。

　以下、実施例を用いて、本願請求項に記載の電線をさらに具体的に説明する。
　（実施例１）７本の銀めっき軟銅線から構成された三洲電線社製の撚線伸線（ＹＳ導体）を準備した。この撚線導体は、一般的な圧縮電線にくらべて高い圧縮率を有しており、また、導体外径に対する素線間凹部の深さも５％以下と非常に小さく制限されており、巨視的には、一般的な撚線より単線に近い外形を有するものである。
　この撚線導体の外周面上に上述した方法にて、被覆部材を形成した。被覆部材の材料はＡＧＣ社製のＥＴＦＥ、Ｆｌｕｏｎ（登録商標）とし、被覆部材の撚線導体上の厚さはおよそ０．２５ｍｍとした。
　（実施例２）撚線導体の外周面上に形成する被覆部材の厚さを０．１５ｍｍとした点が実施例１と異なるが、その他は実施例１と同じ構成を有する。
　（比較例１）撚線導体が圧縮されておらず、導体外径に対する素線間凹部の深さが５％を大きく超える点が実施例１と異なるが、その他は実施例１と同じ構成を有する。
　これらの概要を表１に示す。

 

　（形状維持特性評価）
　上記の電線の、形状維持特性を評価した。図５は試験方法を説明する図である。適当な長さに切り出した電線を、内径Ｄａが１００ｍｍの円形となるように湾曲させ、電線の交差位置を幅２０ｍｍにわたり、固定部材（例えば粘着テープ）にて固定した（図５（ａ））。固定部材の位置で円形にした電線を吊り下げた後、下端の位置に静かに重りをぶら下げ、１５０ｇｆの鉛直方向の荷重を印加した。荷重印加を開始して５秒後に荷重により変形した電線の内径Ｄｂを測定した（図５（ｂ））。次いで、荷重を取り除き５秒後の電線の内径Ｄｃを測定した。ここで、内径Ｄａ，内径Ｄｂ，内径Ｄｃはいずれも、電線の輪における、水平方向での最大内径として定義することができる。本評価方法においては、荷重を除去した後の内径Ｄｃが小さい電線は、スプリングバックが小さく、形状維持性を備えていると判断される。

　形状維持特性の評価結果を図６に示す。凹部深さを小さく制限した本願請求項に記載の電線は、スプリングバックが抑制され、形状維持性が向上されている。また、被覆部材の厚さを１５０ｍｍ以下と小さくすることで、形状維持特性の向上が顕著になることが確認された。

（本発明に係る電線の利用について）
　本願請求項に記載の電線は、例えば、電力送電用のケーブルハーネスの電線として使用できる。特に、軽さと高い信頼性を有するため、飛翔体の内部または外部に設ける電線としての利用に適しており、なかでも、極めて高い軽さと信頼性が要求される宇宙分野での利用に特に適している。

　また、スプリングバックが抑制されているため、スペースが限定される飛翔体内部において３次元的に形成される電線としての利用に特に適している。なお、送電用途に限定されず、電気信号の伝送に用いても良い。

　図７は、本発明に係る電線を利用したケーブルハーネスの一例を示す図である。

　ケーブルハーネス１００は、例えば、本願請求項に記載の電線１を１つまたは複数備え、電線の一端に、電線１に接続可能な電線接続部と、電線接続部に電気的に接続され且つ他の電気機器に係合可能な導体を有する係合部とを有するコネクタＣ１を有する。ケーブルハーネス１００は、電線の他端に、電線１に接続可能な電線接続部と、電線接続部に電気的に接続され且つ他の電気機器に係合可能な導体を有する係合部とを有するコネクタＣ２をさらに備えていても良い。あるいは、ケーブルハーネス１００は、電線の一端または他端の一方または両方が他の電気機器にはんだ付けされていても良い。

　本願請求項記載の電線１は、１つ以上のコネクタを備えるケーブルハーネスへの適用が好適である。何らかの要因によりコネクタの係合が解かれた場合、コネクタはスプリングバックで付勢される形で大きく移動することがある。この付勢されたコネクタが他の機器に衝突するとコネクタおよび／または他の機器の損傷を発生させることがある。これに対して、本願請求項記載の電線では、スプリングバックが抑制されているため、このような損傷を抑制することができる。

　本願請求項に記載の電線１は、複数の電線を含むケーブルハーネスに好適である。このようなケーブルハーネスでは端部に形成されたコネクタおよび／又は電線に設けられた結束部材（不図示）により複数の電線が束ねられている。電線の本数が多くなるに従いケーブルハーネスの形状復元力も増大する結果、スプリングバックによる課題が顕在化しやすくなる。これに対して、本願請求項記載の電線１を複数本備えることにより、スプリングバックが抑制され信頼性に優れたケーブルハーネスが提供される。８本以上の電線１を備えるケーブルハーネスに好適であり、１６本以上の電線１を備えるケーブルハーネスに特に好適である。

　特に、コネクタと複数の電線との接続位置が、一直線上に配列されず、行列状やジグザグ状など、二次元的に配列される場合は、スプリングバックが大きくなる。このような場合においても、本願請求項に記載の電線１を含むことにより、スプリングバックが抑制され信頼性に優れたケーブルハーネスが提供される。

　ケーブルハーネス１００は、３以上のコネクタを有していても良い。例えばコネクタＣ１の電気接続部には第一の系統および第二の系統の２系統を含む電線１が接続され、第一の系統の１つまたは複数の電線１がコネクタＣ２の電気接続部に接続され、第二の系統の１つまたは複数の電線１がさらに別のコネクタＣ３（不図示）の電気接続部に接続される形であって良い。
　また、飛翔体に用いる場合、重量の観点から冗長であることは好ましくない。ケーブルハーネス１００の長さは、１０ｍ以下であることが好ましく、３ｍ以下であることが特に好ましい。

　図８は、本発明に係る電線を使用する飛翔体の一例を示す図である。

　飛翔体１０の内部には、例えば、電力を供給可能な電源装置１１と、電源装置１１に電気的に接続された本発明に係る電線１と、電線１に電気的に接続され且つ電源装置から供給された電力で駆動される電気機器１２とを有する。

　図９は、飛翔体内での、本発明に係る電線の利用の一例を示す図である。

　飛翔体１０は、例えば、太陽電池などからなる発電装置ＳＳ、外部より供給された電気エネルギーを蓄えたり、蓄えた電気エネルギーを外部に供給可能な内部電源ＢＴ、電源制御ユニットＰＣＵ１およびＰＣＵ２、マザーボードＭＢ、センサやアクチュエータなどを含むミッション機器ＭＤ、スラスターエンジンなどの飛翔体駆動装置ＳＥを有する。

　飛翔体１０の外部に設けられた太陽電池ＳＳによって発生した電力は、一つ又は複数の電線１を介して内部電源ＢＴに蓄えられる。内部電源ＢＴから一つ又は複数の電線１を介して電源制御ユニットＰＣＵ１に電力が供給される。更に一つ又は複数の電線１を介して電源制御ユニットＰＣＵ１からマザーボードＭＴの電力が供給される。マザーボードＭＢに供給された電力は、一つ又は複数の電線１を介して一つ又は複数のミッション機器ＭＤに分配される。

　又、内部電源ＢＴから一つ又は複数の電線１を介して電源制御ユニットＰＣＵ２に電力が供給される。更に、一つ又は複数の電線１を介して電源制御ユニットＰＣＵ２からスラスターエンジンＳＥに電力が供給される。

　本発明に係る電線は、軽量且つ信頼性があり、更にスプリングバックが発生しにくいので、例えば、宇宙を飛行する飛翔体内で使用できる。宇宙を飛行する飛翔体は、例えば、地球を周回する人工衛星、ロケットである。

　宇宙を飛行する飛翔体１０は、真空に近い空間を飛行するので、飛翔体内に発生するガスの発生を抑える必要がある。本発明に係る電線１は、ガスの発生しにくい樹脂、例えば、フッ素樹脂、架橋熱可塑性フッ素樹脂、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンを使用する。又、撚線導体を圧縮した電線を使用した場合、非圧縮の撚線導体に比べ樹脂量を少なくでき、隙間も小さくすることができ、電線が軽量化される。

　当業者は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換、及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

　　１　　電線
　　２　　撚線導体
　　３　　被覆部材
　　２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７　　素線導体
　　４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７　　凹部
　　１０　　飛翔体
　　１１　　電源装置
　　１２　　電気機器
　　１００　　ケーブルハーネス
　　Ｃ１、Ｃ２　　コネクタ

 

Claims (13)

1. 　互いに撚り合わせられた複数の素線導体を有し、前記複数の素線導体の合計断面積が２ｍｍ^２以下の撚線導体と、
   　曲げ弾性率が０．６ＧＰａ以上の樹脂材料からなり、前記撚線導体の外周面に内壁が接触するように撚線導体を被覆する被覆部材と、を有し、
   　前記撚線導体は、外周面に、前記撚線導体の長さ方向に垂直な断面において、深さが前記撚線導体の最大径の５％以下であり、前記複数の素線導体の境界を含む凹部を備える、ことを特徴とする電線。
2. 　前記凹部の深さが、前記撚線導体の最大径の３％以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の電線。
3. 　前記凹部の深さが、前記撚線導体の最大径の０．５％以上である、ことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の電線。
4. 　前記凹部の深さが、０．２ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項１乃至３項のいずれか１項に記載の電線。
5. 　 前記凹部において、前記撚線導体の外周面は、前記被覆部材と離間している、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電線。
6. 　前記複数の素線は、７本の素線からなる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電線。
7. 　前記撚線導体は、圧縮撚線導体である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電線。
8. 　前記圧縮撚線導体の圧縮率は、９０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の電線。
9. 　前記撚線導体の最大径は、前記被覆部材の外径の３０％以上８５％以下である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電線。
10. 　前記被覆部材の外径は、０．４ｍｍ以上３ｍｍ以下である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電線。
11. 　前記被覆部材は、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性フッ素樹脂、架橋熱可塑性フッ素樹脂、および、ポリイミドを含む群からなる樹脂のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電線。
12. 　請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電線と、前記電線に接続され、他の電気機器に係合可能な係合部を有するコネクタと、を備えるケーブルハーネス。
13. 　請求項１２に記載のケーブルハーネスと、前記電気機器と、を備える飛翔体。
     
    
     

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