(57)【要約】【課題】液体金属の使用量の少ない電気ケーブルを提供する。【解決手段】図１の紙面と直交する方向（長手方向）へ連続している芯材１は、筒状の絶縁体２に収容されていて、外部と電気的に絶縁されている。この絶縁体２と芯材１の間には、流動性を有する導電体３が充填されている。一つの芯材１と他の芯材１との間にも導電体３が充填されている。流動性ある導電体３とは、液体金属、または液体金属と金属粉との混合物であって、導電性を有し、電気ケーブルの長手方向へ電流を流すことができる。【選択図】図１
2020053353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の芯材と、該芯材を収容する絶縁体と、この絶縁体と前記芯材との間に充填された流動可能な導電体と、
を有する電気ケーブル。
【請求項２】
前記導電体は、液状金属であることを特徴とする請求項１に記載の電気ケーブル。
【請求項３】
前記導電体は、液状または粉末状の金属であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
【請求項４】
前記芯材は、複数の線状体から構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
【請求項５】
前記線条体は複数本であって、線条体と線条体との間に前記導電体が充填された請求項４に記載の電気ケーブル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気ケーブルにおける前記芯材と絶縁体との端部に設けられてこれらの間の隙間を密閉するハウジングと、
このハウジングに支持されるとともに前記導電体に導通された端子導体と、
を有する電気ケーブル。
【請求項７】
前記ハウジングは、電気ケーブルの端部の前記絶縁体の外周に被せられるハウジング本体と、このハウジング本体と前記絶縁体との間に挿入されるスリーブと、
を有する請求項６に記載の電気ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボット産業をはじめとする、いわゆるメカトロニクス分野にあっては、可動部への電源供給やデータ通信等の用途に多種多様な電気ケーブルが使用されている。
この種の用途の電気ケーブルにあっては、特に、可動部に使用されることを考慮して、柔軟性を担保しつつ、曲げ変形の繰り返しによる断線の可能性を可及的に減少させて、高い信頼性を担保することが求められる。また一般に、電気ケーブルは電流容量を大きくしようとすると、導体の断面積が大きくなり、この断面積の増大に伴って柔軟性が損なわれるため、導体線を用いた電気ケーブルにあっては、柔軟性を犠牲にして必要な電流容量を得る場合があった。
【０００３】
このような背景から、柔軟性を損なうことなく断線を防止した電気ケーブルに関連する技術として、特許文献１、および特許文献２が提案されている。すなわち、これら特許文献１、２に開示された電気ケーブルでは、導体として、自由変形可能な特性を有する液体金属を使用することによって、電気ケーブルの柔軟性を高めている。また液体金属が有する自由変形可能な特性から、電流容量を大きく（断面積を大きく）しても柔軟性が損なわれ難いという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１９４７６号公報
【特許文献２】特開平２−１８１３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された電気ケーブルは、導電体としての液体金属のコストが高く、かつ、液体金属のケーブル端部からの漏洩を防止することについて何ら配慮がされていない。
【０００６】
また特許文献２に記載されて電気ケーブルは、導電体として液体または粉体の金属と、導電性ゴムとを併用しているが、導電性ゴムが断線すると、必要な電流容量が得られない懸念があり、また、液体、粉体の金属の漏洩を防止することについて何ら配慮がされていない。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、柔軟な電気ケーブルを低コストで得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願の第１の態様にかかる電気ケーブルは、長尺状の芯材と、該芯材を収容する絶縁体と、この絶縁体と前記芯材との間に充填された流動性を有する導電体とから構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体金属の使用量をできるだけ少なくした電気ケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の最少構成にかかる第１態様の横断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる図２のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の最少構成にかかる第１態様の電気ケーブルについて図１を参照して説明する。
符号１は芯材である。この芯材１は、例えば、銅線等の線状の導電体、ガラス繊維、天然繊維、またはポリカーボネイト等の合成樹脂によって構成されている。この芯材１は、電気ケーブルの使用条件に応じて求められる必要な引っ張り強度を有する線状体であって、図１の紙面と直交する方向（長手方向）へ連続している。
図示例では複数本の芯材１を用いたが、図示例以外の本数、あるいは単数であっても良いのはもちろんである。また、芯材１、絶縁体２の径およびこれらの比率が図示例以外であっても良いのはもちろんである。
前記芯材１は、筒状の絶縁体２に収容されていて、外部と電気的に絶縁されている。この絶縁体２と芯材１の間には、流動性を有する導電体３が芯材１の長手方向に連続して充填されている。なお図示例では、一つの芯材１と他の芯材１との間にも導電体３が充填されている。ここにいう流動性ある導電体３とは、液体金属、または液体金属と金属粉との混合物であって、導電性を有し、電気ケーブルの長手方向へ連なって設けられていることにより、電流を流すことができる。また前記芯材１を天然繊維等の非導電性材料により構成し、この天然繊維等を金属膜、金属粉等で被覆して導電性を付与したものを採用することもできる。
【００１２】
上記構成の電気ケーブルにあっては、芯材１によって長手方向への張力を受けることができる。また芯材１を導電体により構成した場合には、所定量の電流を流すことができるとともに、導電体３が長手方向に切れることなく連続している限り、この導電体３にも電流を流すことができる。また芯材１の相互間、あるいは芯材１と絶縁体２との間に自由変形できる液体あるいは粉体の金属が介在することにより、これらの間の摩擦抵抗を軽減して、電気ケーブルの柔軟性を高めることができる。
【００１３】
図２〜５は本発明の第１実施形態を示すものである。なお、図１と共通の構成要素には、同一符号を付し、説明を簡略化する。
芯材１は、例えば、銅塊をダイに通して引き抜く塑性加工により形成された銅線であって、図示例では、複数の銅線を撚り合わせて構成された、いわゆる撚り線である。
前記芯材１は、絶縁性樹脂により構成されたチューブ状の絶縁体２によって外周が被覆されている。前記絶縁体２の内部には、ガリウムとインジウムの合金、またはガリウム-インジウム-スズの合金（例えば、ガリンスタン（登録商標）では融点 −１９°Ｃである)などの、常温で液相状態となる、いわゆる液体金属が導電体３として収容されており、銅の撚り線により構成された芯材１に含浸させることによって、全体として電気伝導性のある線状体を構成する。なお使用環境によっては、融点３０℃のガリウム単体を使用することもできる。なお前記導電体３として、前記液体金属に加えて粉体の金属を絶縁体２の内部に設けても良く、この粉体の金属が導電性を発揮することにより、コストの高い液体金属の使用量を減少させることができる。
【００１４】
前記絶縁体２の端部、および絶縁体２の端部から露出する芯材１の端部には、ハウジング１０が被せられている。
前記ハウジング１０は、全体として有底筒状をなすハウジング本体１１を有する。このハウジング本体１１の内径は、前記絶縁体２の外径より僅かに大きく形成され、これらハウジング本体１１と絶縁体２との間には、筒状のスリーブ２０が挿入されている。
前記スリーブ２０は、筒状部２１とその一端の外周に形成された筒状部２１より大径のフランジ部２２とを有し、前記筒状部２１は、前記ハウジング本体１１と絶縁体２との間の空間おいて、縮径状態に弾性変形した状態で挿入されて、この空間を密閉している。また前記筒状部２１の先端と前記ハウジング本体１１の底面との間には、ゴム等の弾性体により構成された環状のＯリング２３が挿入されて、ハウジング１０とスリーブ２０との間を液密にシールしている。なおＯリング２３は、ゴムなどの弾性変形可能な材料により形成され、その内径は前記絶縁体の２外径より僅かに小さく、その外径は前記ハウジング本体１１の内径より僅かに大きく形成されている。
【００１５】
前記ハウジング本体１１の端部には、端子導体３０が設けられている。
この端子導体３０は、黄銅等の金属により形成され、図２に示すような中空の一端が閉じられた筒状をなす筒状部３１が形成されている。この筒状部３１は、前記絶縁体２の端部から露出する芯材１の端部に被せられるとともに、前記ハウジング本体１１の先端（図２の左端）に形成された先端筒部１２に挿入されている。前記筒状部３１の基端（図２の右端）には、前記先端筒部１２より大径の円板状をなすフランジ部３２が形成されている。
また前記筒状部３１は、外径を縮めるように塑性変形させるカシメ加工（カシメ部を符号３３で示す）が施されて、前記芯材１と一体に固定されている。
すなわち、芯材１に端子導体３０をカシメによって一体に固着し、この端子導体３０のフランジ部３２をハウジング本体１１の内面とスリーブ２０の先端との間に挟んで保持させることによって、ハウジング１０が芯材１、絶縁体２と一体に結合されている。
【００１６】
上記構成の端子導体３０は、前記カシメ部３３によって芯材１と一体化され、電気的に導通されるとともに、フランジ部３２がハウジング本体１１の先端内面と接触することによって、ハウジング本体１１と接触している。なお前記ハウジング本体１１は、金属で形成することによって、芯材１と同電位となる構成、あるいは、プラスチック等の電気絶縁材料で形成することによって、絶縁体２と同様に、芯材１に対して電気的に絶縁されていても良い。前記ハウジング本体１１を金属で形成するか絶縁材料で形成するかは、電気ケーブルの使用の態様に応じて適宜選択される。
なお図２は一実施形態の電気ケーブルの一端を示すが、他の端部にも、同様の構成のハウジング１０が設けられている。
【００１７】
上記構成の電気ケーブルは、以下の手順で組立てることができる。
１．絶縁体２の一端から、芯材１が所定長さだけ露出した状態のケーブルを準備する。
２．前記絶縁体２の一端から露出する芯材１をスリーブ２０、Ｏリング２３に通し、さらに、端子導体３０を被せ、カシメ加工によりカシメ部３３を形成して、芯材１に一体に固定する。すなわち、端子導体３０のフランジ部３２より内径が小さいスリーブ２０、Ｏリング２３に予めケーブルを通して待機状態としておく。
３．前記端子導体３０が被せられた芯材１および絶縁体２の一端をハウジング本体１１に挿入する。すなわち、端子導体３０のフランジ部３２がハウジング本体１１の端部内面に接触した状態とする。すなわち、芯材１に被せられた端子導体３０をハウジング本体１１に通し、芯材１、端子導体３０、ハウジング本体１１を図２に示すように同心状に配置する。
４．予めケーブルを通して準備しておいた前記スリーブ２０をハウジング本体１１と絶縁体２との間に挿入すると、絶縁体２がハウジング本体１１内で固定される。また前記Ｏリング２３は、前記フランジ部３２とスリーブ２０との間で圧縮されることにより弾性変形し、前記ハウジング本体１１、フランジ部３２、スリーブ２０、絶縁体２の間の接触面を液封する。なおスリーブ２０は、この工程４において電気ケーブルの他端側から押し込んでも、あるいは、前記工程２の前に電気ケーブルの一端から押し込んで一端から十分に離れた位置に待機させておいても良い。
５．図２に示す電気ケーブルの他端（図２に示される一端と反対側の図示しない端部）を前記スリーブ２０、Ｏリング２３に挿通させ、これらスリーブ２０、Ｏリング２３を他端から内側に十分に離れた位置に待機させる。
６．電気ケーブルの芯材１の他端に端子導体３０を被せる。
【００１８】
７．端子導体３０をハウジング本体１１に通し、芯材１の他端部でも一端部と同様に、端子導体３０、ハウジング本体１１を同心状に配置する。
８．前記スリーブ２０をハウジング本体１１と絶縁体２との間に挿入すると、絶縁体２がハウジング本体１１内で固定される。また前記Ｏリング２３は、前記フランジ部３２とスリーブ２０との間で圧縮されることにより弾性変形し、前記ハウジング本体１１、フランジ部３２、スリーブ２０、絶縁体２の間の接触面を液封する。なおスリーブ本体２０は、前記工程２で電気ケーブルのいずれかの端部から押し込んで端部から十分に離れた位置に待機させておいても良い。なお前記工程２〜４、６〜８のいずれかで端子導体３０を外周から径方向内方へ圧縮して変形させ、カシメ部３３を形成しながら芯材１と一体に固定する。
【００１９】
上記工程１から工程８によって、芯材１の一端へ端子導体３０を取り付けた後、同様の工程の繰り返しによって芯材１の他端へ端子導体３０を取り付けることができるが、上記工程２、工程５で行われる芯材１をスリーブ２０、Ｏリング２３に通す作業に代えて、
９．予め、一端側のＯリング〜一端側のスリーブ〜他端側のスリーブ〜他端側のＯリングの順に並ぶように芯材１、絶縁体２を挿入して一端、他端から離れた位置に待機させる。
を予め行うことにより、芯材１の一端、他端への端子導体３０、ハウジング本体１１の取り付けを並行して行うようにしても良い。
すなわち、上記工程９に引き続いて、
１０．芯材１の一端へ端子導体３０を取り付ける工程２と、芯材１の他端へ端子導体３０を取り付ける工程６とを並行して行い、芯材１の一端の端子導体３０をハウジング本体１１に通し、スリーブ２０をハウジング本体１１と絶縁体２との間に挿入する工程４と、芯材１の他端の端子導体３０をハウジング本体１１に通す工程７、ハウジング本体１１と絶縁体２との間にスリーブ２０を挿入する工程８とを並行して行なう。
という工程を行うことによって一端、他端の組立てを行うようにしても良い。
【００２０】
なお導電体３としての液体金属は、例えば、芯材１に含浸させておく、あるいは、電気ケーブルの両端でハウジング本体１１の内側にスリーブ２０を挿入することによって絶縁体２の両端をスリーブ２０によって液封する前に、絶縁体２の内側へ液体金属を充填しておくことが望ましい。
【００２１】
上記構成の電気ケーブルは、導電体からなる芯材１と絶縁体２との間、あるいは、芯材１の相互間に自由変形可能な導電体３が充填されているから、芯材１の断面積に応じた所定容量の電流を流すことができるとともに、導電体３によっても電流を流すことができ、芯材１のみの場合に比して大きな電流容量を確保することができる。
また芯材１が断線、すなわち、芯材１の長手方向への連続性が損なわれるような隙間が生じるような破断状態となった場合には、芯材１に生じた隙間を埋めるように導電体２が自由変形することにより、導電性を維持することができる。
さらに、芯材１と絶縁体２との間、あるいは、芯材１の相互間に導電体３が介在して自由変形することができるため、芯材１と絶縁体２とが直接接触し、あるいは芯材１が互いに直接接触して摩擦する場合に比して、これらの相対移動（すべり）が容易になり、電気ケーブルの柔軟性を向上させて、特に、移動体への給電、制御信号の授受に好適に使用することができる。
【００２２】
前記一実施形態では、芯材として、銅線を撚った構成を採用したが、下記の変形例に例示するような芯材を導体として用いても良い。
（１） 銅等の金属の単線。
（２） 綿糸等の天然繊維、アクリル樹脂等の有機繊維、ガラス繊維等の無機繊維、ポリカーボネイト等の合成樹脂により構成された線材を用いる。すなわち、このように構成された線材によって、電気ケーブルに加わる張力を受ける、すなわち、これらをいわゆるテンションメンバーとして利用し、その周囲に細い導体線を螺旋状に巻き付け、これを絶縁体内に設けた構成。
（３） 上記（２）の天然繊維、有機繊維、無機繊維、合成樹脂線等の非導電性物質に金属めっき、粉体金属の被覆等の処理を施して導電性を付与する構成。
（４） 上記芯材の内部、周囲に金属粉を封入する構成。
【００２３】
上記構成の電気ケーブルは、絶縁体２内に収容された芯材１により通電することできるとともに、万一芯材１が断線した場合にあっても、芯材１に含浸させ、あるいは、絶縁体２と芯材１の間で自由変形可能な状態で設けられた液体、あるいは粉体の導電体３が芯材１の断裂部（不連続となった個所）に流れ込み、導通を維持することができる。
また導電体３は、液体状、あるいは粉体状であるから、電気ケーブルの柔軟性を損なう程度が小さく、したがって、工業用ロボット、プリンタヘッド等の移動体に設けられて、これらの動作の抵抗の増加をできるだけ小さくしつつ、電力、制御信号を供給することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、工業用ロボット、プリンタ等の移動体へ電源の供給、あるいは制御信号の供給に利用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１……芯材
２……絶縁体
３……導電体
１０……ハウジング
１１……ハウジング本体
１２……先端筒部
２０……スリーブ
２１……筒状部
２２……フランジ部
２３……Ｏリング
３０……端子導体
３１……筒状部
３２……フランジ部
３３……カシメ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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