JP7073871B2 - 導体、電線及びケーブル - Google Patents

Description

本発明は、導体、電線及びケーブルに関する。

建物や工場設備用の配電盤に用いられる主電力伝送用の電線として、従来、１４～８０ＳＱ程度のＩＶ（屋内配線用ビニル絶縁電線）やＭＬＦＣ（難燃絶縁電線、登録商標）等が用いられている。

配電盤に用いられる電線では、限られた小さいスペースで配線を行うために、配電盤の内部で小さい曲げ半径（例えば、ケーブル自己径の４倍以下）で曲げられたり、小さな曲げ半径で螺旋状に巻き回された状態で配線されたりする場合がある。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

特開２０１０－１２９４０５号公報

近年、建物への電力供給量の増加や、工場設備の機能アップによる電力供給量の増加に伴い、配電盤内の配線に用いられる電線として、より許容電力の大きい（大電流を流せる）ものが求められている。しかし、このような電線（例えば１００ＳＱ以上の電線）は太く硬いことから、小さい曲げ半径で曲げて小さいスペース配線にすること困難であり、配線作業が大きな負担となる場合があった。

そこで、本発明は、曲げ易く小さいスペースにも容易に配線可能な導体、電線及びケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、複数本の素線を撚り合わせた子撚線を、さらに複数本撚り合わせた親撚線からなる導体であって、前記親撚線を構成する前記子撚線の本数である親撚り本数が、前記子撚線を構成する前記素線の本数である子撚り本数以上であり、かつ、前記子撚線と前記親撚線の撚り方向が同じ方向である、導体を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、前記導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁体と、を備えた、電線を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、前記導体を１本以上有するケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられたジャケットと、を備えた、ケーブルを提供する。

本発明によれば、曲げ易く小さいスペースにも容易に配線可能な導体、電線及びケーブルを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る導体を用いた電線の長手方向に垂直な断面を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係る導体を用いたケーブルの一例を示す図であり、長手方向に垂直な断面を模式的に示す図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る導体を用いた電線の長手方向に垂直な断面を模式的に示す図である。図１に示すように、電線１０は、導体１と、導体１の外周に設けられた絶縁体４と、を備えている。電線１０は、例えば、工場設備用の配電盤に用いられる主電力伝送用の電線（配電盤用電線）として用いられるものである。

絶縁体４としては、用途に応じた耐熱性、耐燃性を有する絶縁樹脂からなるものを用いるとよく、例えば、耐燃性ＸＬＰＥ（Cross - linked Polyethylene）や、耐熱ＰＶＣ（Polyvinyl Chloride）等からなるものを用いることができる。

絶縁体４を架橋する場合、架橋方法としては、例えば、絶縁体４を押出被覆した後に高温高圧化で架橋する方法、電子線を照射する電子線架橋、あるいはシラン架橋がある。しかし、絶縁体４を押出被覆した後に高温高圧化で架橋する方法では、導体１と絶縁体４とが密着して可撓性が悪くなる傾向にある。更に、後述するように素線２の周囲に潤滑油（流動パラフィン等）が塗布されている場合には、それが気化して素線２間に気泡が発生し絶縁特性が劣化する虞がある。よって、絶縁体４を架橋する場合は、電子線架橋あるいはシラン架橋が望ましい。

本実施の形態に係る導体１は、複数本の素線２を撚り合わせた子撚線３を、さらに複数本撚り合わせた親撚線からなる。以下、親撚線（すなわち導体１）を構成する子撚線３の本数を親撚り本数と呼称し、子撚線３を構成する素線２の本数を子撚り本数と呼称する。

本実施の形態に係る導体１では、親撚り本数が子撚り本数以上とされており、かつ、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向が同じ方向とされている。これは、親撚り本数よりも子撚り本数が多いと、子撚線３の外径が大きく（太く）なり、親撚りした際に素線２間に大きな隙間が形成され易くなるためである。また、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向が逆方向である場合にも、親撚りした際に素線２間に大きな隙間が形成され易くなる。

なお、子撚線３の撚り方向とは、子撚線３を一端側から見たときに、素線２が他端側から一端側にかけて子撚線３の周方向に回転している方向をいう。また、親撚線（導体１）の撚り方向とは、導体１を一端側から見たときに、子撚線３が他端側から一端側にかけて導体１の周方向に回転している方向をいう。図１では、子撚線３の撚り方向を矢印Ａで表し、親撚線（導体１）の撚り方向を矢印Ｂで表している。

つまり、親撚り本数を子撚り本数以上とし、かつ、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向を同じ方向とすることで、素線２間に無駄な隙間を生じにくくし、素線２同士をより密着して配置することが可能になる。その結果、親撚り本数が子撚り本数より少なくし、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向が逆方向とした場合と比較して、素線２の本数が同数であっても、導体１の外径を小さく、電線１０の外径を小さくすることが可能になり、曲げ易い（可とう性の高い）電線１０を実現することが可能になる。

また、素線２間に隙間が生じにくくし、素線２同士を密着して配置することにより、素線２間の接触抵抗（電気抵抗）が低減するため、電線１０の導体抵抗値を下げることが可能になる。その結果、導体１を構成する素線２の本数を従来例よりも減らした場合であっても、従来例と同等の導体抵抗値を実現することが可能になる。導体１を構成する素線２の本数を減らすことで、導体１の外径をさらに小さくでき、より曲げ易い電線１０を実現することが可能になる。さらに、導体１を構成する素線２の本数を減らすことで、使用する銅の量を減らすことができるため低コスト化が可能であり、また電線１０の軽量化も可能になる。

さらに、親撚り本数を多くすることにより、導体１の周囲の隙間に入り込む絶縁体４の量が少なくなり、絶縁体４と導体１との密着力が弱くなる。その結果、電線１０を曲げる際の抵抗力が小さくなり、電線１０をより曲げ易くなる。

なお、図１では、電線１０の構造を分かりやすくするため、子撚線３同士が重なり合わないように示しており、あたかも素線２間に大きな隙間があるかのように表されているが、実際には、子撚線３同士の隙間に他の子撚線３が入り込む等して、素線２間にはほとんど隙間がない状態となる。つまり、本実施の形態に係る電線１０を長手方向に垂直に切断すると、その断面においては、絶縁体４の内部を素線２がほぼ隙間なく埋め尽くした状態となっている。

素線２としては、ＴＰＣ（Tough-Pitch Copper）や低耐力の軟銅線を用いることができる。ＴＰＣより低耐力の軟銅線を用いる方が、素線２が伸びやすくなるため、電線１０をより曲げ易くなる。本実施の形態では、素線２として、錫メッキを施したＨｉＦＣ（高機能純銅、登録商標）からなるものを用いたが、メッキは他の金属メッキ（例えば銀メッキ等）でも良い。なお、ＨｉＦＣは、特開２０１０－２６５５１１号公報に記載されている希薄銅合金であり、不可避的不純物を含む純銅に、２～１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と３～３０ｍａｓｓ ｐｐｍの酸素とＴｉを４～５５ｍａｓｓ ｐｐｍ含むものである。

また、本実施の形態では、素線２として、その周囲に潤滑油が塗布されたものを用いた。潤滑油としては、流動パラフィンを用いることができる。これにより、素線２同士が密着した状態でも互いに滑りやすくなるため、電線１０を曲げる際の抵抗が小さくなり、電線１０をより曲げ易くなる。

親撚線（導体１）の撚りピッチは、子撚線３の撚りピッチよりも大きいことが望ましい。これは、子撚線３と親撚線（導体１）の撚りピッチを同じかそれ以下にすると、撚り合わせ後の素線２間の隙間が大きく、導体１の外径を小さくする効果が小さくなるためである。また、子撚線３と親撚線（導体１）の撚りピッチを同じかそれ以下にすると、絶縁体４を除去した際に素線２がほどけてしまい、端子の取り付け等の端末加工が困難となる場合がある。子撚線３の撚りピッチよりも、親撚線（導体１）の撚りピッチを大きくすることで、絶縁体４を除去した際に導体１をある程度まとまった状態に維持できるので、端末加工が容易となる。

また、子撚線３をまとまった状態とするためには、子撚線３の撚りピッチをある程度小さくする必要があるため、親撚線（導体１）の撚りピッチを子撚線３の撚りピッチより小さくすると、子撚線３に負荷がかかり素線２の断線等の不具合が生じる恐れがある。よって、このような観点からも親撚線（導体１）の撚りピッチは、子撚線３の撚りピッチよりも大きいことが望ましい。

より具体的には、親撚線（導体１）の撚りピッチは、子撚線３の撚りピッチの２～５倍にすることが望ましい。また、子撚線３の撚りピッチは、子撚線３の外径の２０～５０倍にすることが望ましい。

なお、子撚線３の撚りピッチとは、任意の素線２が子撚線３の周方向において同じ位置となる点の子撚線３の長手方向に沿った間隔である。本実施の形態では、全ての子撚線３の撚りピッチは同じとされる。また、親撚線（導体１）の撚りピッチとは、任意の子撚線３が導体１の周方向において同じ位置となる点の導体１の長手方向に沿った間隔である。

ここで、本実施の形態の効果を検討するため、１００ＳＱの実施例１－１及び実施例１－２の電線１０及び従来例１の電線を作製した。実施例１－１、実施例１－２、従来例１とも、使用する素線２の外径（素線径）は０．４５ｍｍとし、絶縁体４の厚さは２ｍｍとした。また、実施例１－１、実施例１－２、従来例１とも、親撚線（導体１）の撚りピッチは２６０ｍｍとし、子撚線３の撚りピッチは７５ｍｍとした。ＪＩＳ規格により規格される１００ＳＱの電線の導体抵抗値は０．１９３Ω／ｋｍ以下であり、実施例１－１及び実施例１－２では、この条件を満足するように親撚り本数、及び子撚り本数を選定した。

従来一般に用いられてきた１００ＳＱの電線である従来例１では、親撚り本数が１９本、子撚り本数が３４本であり、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向が逆方向であった。この場合、使用している素線２の数は６４６本となり、電線の外径は約１８．５ｍｍであった。作製した従来例１の電線の導体抵抗値は０．１７６Ω／ｋｍであった。

これに対して、実施例１－１の電線１０では、親撚り本数を２５本、子撚り本数を２４本とし、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向を同じ方向とした。この場合、使用している素線２の数は６００本となり、電線１０の外径は約１７．２ｍｍであった。作製した実施例１－１の電線１０の導体抵抗値は０．１８６Ω／ｋｍであり、上記規格を満足していることが確認された。

また、実施例１－２の電線１０では、親撚り本数を２７本、子撚り本数を２２本とし、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向を同じ方向とした。この場合、使用している素線２の数は５９４本となり、電線１０の外径は約１７．０ｍｍであった。作製した実施例１－２の電線１０の導体抵抗値は０．１８８Ω／ｋｍであり、上記規格を満足していることが確認された。

このように、本実施の形態による実施例１－１及び実施例１－２では、規格の導体抵抗値を満足しつつも、従来例１と比較して電線１０の外径を約９％～１０％細径化することが可能であり、曲げ易く配線作業が容易な電線１０を実現できていることがわかる。また、本実施の形態による実施例１－１では、従来例１と比較して素線２の本数を４６本（約７．１２％）減らすことが可能であり、実施例１－２では、従来例１と比較して素線２の本数を５２本（約８．０５％）減らすことが可能であり、電線１０のさらなる細径化、可とう性向上、軽量化、及び低コスト化に寄与していることがわかる。なお、親撚り本数や子撚り本数は実施例１－１及び実施例１－２に限定されるものではなく、例えば、親撚り本数を３０本、子撚り本数を２０本とすることもできる。

同様に、１２５ＳＱとした実施例２，従来例２、及び１５０ＳＱとした実施例３，従来例３についても検討を行った。実施例２，３では、実施例１－１，１－２と同様に、親撚り本数を子撚り本数以上とし、かつ子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向を同じ方向としており、ＪＩＳ規格にて規格される導体抵抗値を満足する親撚り本数、子撚り本数を選定した。従来例２，３は、従来一般に使用されてきた１２５ＳＱ、１５０ＳＱの電線であり、従来例１と同様に、親撚り本数は子撚り本数より少なく、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向は逆方向となっている。結果を表１にまとめて示す。

表１に示すように、本実施の形態による実施例２，３では、ＪＩＳ規格にて規格される導体抵抗値を満足しつつも、従来例２，３と比較して、素線２の本数を７％以上低減することが可能である。つまり、本実施の形態によれば、１００ＳＱ，１２５ＳＱ及び１５０ＳＱのいずれの場合においても、電線１０の細径化、可とう性向上、軽量化、及び低コスト化が可能となっていることがわかる。

ここでは、導体１の外周に絶縁体４を被覆した電線１０について説明したが、導体１は、様々な形態のケーブルに適用可能である。図２に示すように、本実施の形態に係るケーブル２０は、導体１を１本以上有するケーブルコア２１と、ケーブルコア２１の外周に設けられたジャケット２２と、を有している。図２では、一例として、ケーブル２０が、導体１の外周に絶縁体２１ａ、外部導体２１ｂを順次設けたケーブルコア２１を有する同軸ケーブルである場合を示しているが、ケーブル２０の具体的構造については、これに限定されない。例えば、図１の電線１０を複数本束ねたり、あるいは並列に並べてケーブルコア２１を構成し、この周囲を一括して覆うようにジャケット２２を設けたものであってもよい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る導体１では、親撚り本数を子撚り本数以上とし、かつ、子撚線３と親撚線（導体１）の撚り方向を同じ方向としている。

これにより、素線２間の無駄な隙間を小さくして素線２同士をより密着させて配置することが可能になり、電線１０の細径化、可とう性向上、及び導体抵抗値の低減に寄与する。また、導体抵抗値が低減することにより、素線２の本数をより減らしても規格を満足することが可能になり、電線１０のさらなる細径化、可とう性向上、軽量化、及び低コスト化に寄与する。さらに、親撚り本数を増やして素線２同士を密着させることにより、導体１に絶縁体４が入り込みにくくなり、絶縁体４に対して導体１が滑りやすくなるので、可とう性をより向上させることが可能になる。つまり、本実施の形態によれば、曲げ易く、配電盤内等の小さいスペースであっても容易に配線可能な電線１０を実現することができる。なお、本実施の形態による効果は、素線２の本数が多くなる１００ＳＱ以上の電線１０において、特に顕著である。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］複数本の素線（２）を撚り合わせた子撚線（３）を、さらに複数本撚り合わせた親撚線からなり、前記親撚線を構成する前記子撚線（３）の本数である親撚り本数が、前記子撚線（３）を構成する前記素線（２）の本数である子撚り本数以上であり、かつ、前記子撚線（３）と前記親撚線の撚り方向が同じ方向である、導体（１）。

［２］前記素線（２）が、軟銅線からなる、［１］に記載の導体（１）。

［３］前記素線（２）の周囲に、潤滑油が塗布されている、［１］または［２］に記載の導体（１）。

［４］前記親撚線の撚りピッチが、前記子撚線（３）の撚りピッチよりも大きい、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の導体（１）。

［５］［１］乃至［４］の何れか１項に記載の導体（１）と、前記導体（１）の外周に設けられた絶縁体（４）と、を備えた、電線（１０）。

［６］［１］乃至［４］の何れか１項に記載の導体を１本以上有するケーブルコア（２１）と、前記ケーブルコア（２１）の外周に設けられたジャケット（２２）と、を備えた、ケーブル（２０）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…導体（親撚線）
２…素線
３…子撚線
４…絶縁体
１０…電線

Claims (7)

1. 複数本の素線を撚り合わせた子撚線を、さらに複数本撚り合わせた親撚線からなる導体であって、
   前記親撚線を構成する前記子撚線の本数である親撚り本数が、前記子撚線を構成する前記素線の本数である子撚り本数よりも多く、
   前記親撚線の撚りピッチが、前記子撚線の撚りピッチよりも大きく、
   かつ、前記子撚線と前記親撚線の撚り方向が同じ方向である、
   導体。
2. 前記素線が、軟銅線からなる、
   請求項１に記載の導体。
3. 前記素線の周囲に、潤滑油が塗布されている、
   請求項１または２に記載の導体。
4. 前記親撚線の撚りピッチが、前記子撚線の撚りピッチよりも大きく、
   前記子撚線の撚りピッチが、前記子撚線の外径の２０倍～５０倍である、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の導体。
5. 前記親撚り本数が、２５本以上である、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の導体。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の導体と、
   前記導体の外周に設けられ、電子線架橋された絶縁体と、を備えた、
   電線。
7. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の導体を１本以上有するケーブルコアと、
   前記ケーブルコアの外周に設けられたジャケットと、を備えた、
   ケーブル。

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