(57)【要約】【課題】電線、電磁シールド線などの線状体において、軽量化を実現する。また、軽量化された線状体を用いてより汎用性および利便性の高い編組体および束線を提供する。【解決手段】線状体の一例であるシールド線１０は、表面に凹凸１１ａを有している非金属の芯線１１と、芯線１１を被覆している磁性層１２とを備えている。磁性層１２は、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＣｒの少なくとも何れかを含んでいる。編組体の一例である編組シート４０は、シールド線１０を織り合わせて形成されている。また、複数の線状体を束ねて束線を形成することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸を有している非金属の芯線と、
前記芯線を被覆している磁性層と
を備えている線状体。
【請求項２】
前記芯線を被覆している金属層をさらに備えている、
請求項１に記載の線状体。
【請求項３】
前記磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＣｒの少なくとも何れかを含んでいる、
請求項１または２に記載の線状体。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の少なくとも２つの線状体で形成されている編組体。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項に記載の線状体を複数束ねて形成されている束線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線、電磁シールド線などの線状体、並びに、少なくとも２つの線状体で構成される編組体、および複数の線状体で構成される束線に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器、高周波電流発生装置、誘電加熱装置などのような高周波電流を通電する機器の巻線および給電ケーブルでは、交流抵抗の増大化による損失の上昇が問題となっている。このような交流抵抗の増大化は、機器内を流れる高周波電流によって発生した磁界によって電線内に渦電流が流れることに起因する。そこで、電線に発生する渦電流を低減させるための試みがなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる中心導体と、前記中心導体を被覆する銅からなる被覆層と、前記被覆層を被覆し、外部磁界を遮蔽する強磁性体層と、前記中心導体と前記被覆層との間に形成され、前記被覆層よりも体積抵抗率が大きいアルミニウム及び銅からなる金属間化合物層とを備えている電線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０７００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の電線は、銅、鉄、アルミニウムなどの金属材料を芯線として使用している。このような金属材料を繊維状（細い線状）に加工した場合、ナイロン、ポリエステルなどの樹脂系繊維などと比較して、比重が大きくなったり、径が太くなったりするなどの理由で、総重量および総体積が増大化する傾向にある。しかし、電子機器の小型化および低消費電力化、並びに動力機器の燃費向上のためには、これらの機器に使用される電線、電子部品材料などの軽量化および小型化が求められている。
【０００６】
そこで、本発明では、電線、電磁シールド線などの線状体において、軽量化を実現することを目的とする。さらに、本発明では、この線状体を用いて得られる編組体および束線を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面にかかる線状体は、表面に凹凸を有している非金属の芯線と、前記芯線を被覆している磁性層とを備えている。
【０００８】
上記の構成によれば、芯線を非金属の材料で形成することで、線状体の軽量化を実現することができる。また、芯線を磁性層で被覆することにより、電磁波をシールドする効果が得られる。そのため、本発明の一局面にかかる線状体は、各種電子機器から発生する電磁波の影響を低減させる電磁シールド材の材料などとして利用することができる。
【０００９】
上記の本発明の一局面にかかる線状体は、前記芯線を被覆している金属層をさらに備えていてもよい。
【００１０】
また、上記の本発明の一局面にかかる線状体において、前記磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＣｒの少なくとも何れかを含んでいてもよい。
【００１１】
また、本発明のもう一つの局面は、少なくとも２つの線状体で形成されている編組体に関する。この編組体において、前記線状体は、上記の本発明の一局面にかかる線状体である。
【００１２】
また、本発明のさらにもう一つの局面は、線状体を複数束ねて形成されている束線に関する。この束線において、前記線状体は、上記の本発明の一局面にかかる線状体である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の一局面にかかる線状体によれば、非金属の芯線を用いることで従来の金属導線およびシールド線と比較して軽量化を実現することができる。また、本発明のもう一つの局面にかかる編組体は、本発明の一局面にかかる線状体を用いて形成されているため、軽量かつコンパクトな形状とすることができる。また、本発明のさらにもう一つの局面にかかる束線は、本発明の一局面にかかる線状体を用いて形成されているため、軽量かつコンパクトな形状とすることができる。軽量化された線状体を用いて編組体および束線を形成することで、より汎用性および利便性の高い編組体および束線が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるシールド線の内部構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるシールド線の内部構成を示す横断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる電線の内部構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態にかかる編組体の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第４の実施形態にかかる束線の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
本実施形態では、本発明の線状体の一例であるシールド線１０を例に挙げて説明する。本実施形態にかかるシールド線１０は、電子機器、ケーブル、モータ、インバータなどから発生する電磁波を遮蔽するための電磁シールド材などの材料として利用される。
【００１７】
（シールド線の構成）
図１および図２には、シールド線１０の内部の構成を示す。図１は、シールド線１０の縦断面図である。図２は、図１に示すシールド線１０のＡ−Ａ線部分の断面図である。
【００１８】
シールド線１０は、芯線１１と、磁性層１２とで構成されている。芯線１１は、非金属材料で形成されている線状体である。芯線１１の表面（外周面）には、凹凸１１ａが形成されている。芯線１１の直径は、特に限定はされないが、例えば、１０μｍ以上３０００μｍ以下の範囲とすることができる。
【００１９】
芯線１１を形成している非金属材料としては、例えば、合成樹脂材料、セラミック材料、ガラス系材料などが挙げられる。合成樹脂材料としては、繊維体への成型が容易なものが好適に利用される。合成樹脂材料として、具体的には、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、オレフィン、アクリル、塩化ビニリデン、ポリウレタン、アラミド、エンジニアリングプラスチック、テフロン（登録商標）、芳香族ポリアミドなどが挙げられる。
【００２０】
なお、ここでいう非金属材料には、例えば、アルミナを一成分として含有するセラミック繊維も含まれるものとする。すなわち、芯線１１は、例えば、銅、鉄、アルミニウムなどの金属材料を主成分として形成される金属線以外の繊維状体であればよい。例えば、シリカおよびアルミナなどを主成分とするセラミック繊維、あるいは、チタン、ジルコニウムまたはアルミニウムなどの金属を含有するチラノ繊維（登録商標）も、芯線１１の材料として利用することができる。
【００２１】
以上のように、芯線１１を形成するための非金属材料としては種々のものが挙げられるが、シールド線１０の用途に応じて最適なものをそれぞれ選択すればよい。例えば、シールド線１０を高電流電線として用いる場合には、芯線１１の非金属材料として、耐熱性を有する材料（例えば、テフロン（登録商標）、芳香族ポリアミドなど）が好適に選択される。また、芯線１１にある程度の導電性が要求される場合には、導電性を有しているカーボン繊維で芯線１１を形成するのがよい。
【００２２】
また、芯線１１には、表面に凹凸１１ａが形成されている。芯線１１の表面に凹凸１１ａを形成する方法としては、例えば、プラズマ処理を用いた方法、および化学薬品を用いた表面改質方法などの従来公知の方法を用いることができる。プラズマ処理を用いた方法では、非平衡大気圧プラズマによって生成されたラジカルによって芯線１１の表面が改質され、ランダムな凹凸形状を形成することができる。
【００２３】
芯線１１の表面に凹凸１１ａが形成されていることで、芯線１１の外周を覆っている磁性層１２との密着性を高めることができる。これにより、シールド線１０の電磁シールド効果をより向上させることができる。また、芯線１１を屈曲させた場合にも、芯線１１と磁性層１２との密着性が高く、磁性層１２が剥離しにくくなるため、シールド線１０の使用形態に制約が生じることが少なくなり、汎用性の高いシールド線１０を提供することができる。
【００２４】
磁性層１２は、芯線１１の外周を覆うように設けられている。すなわち、芯線１１の外周をコートする被覆層として磁性層１２が設けられている。磁性層１２の厚さは、特に限定はされないが、例えば、０．１μｍ以上３０００μｍ以下の範囲とすることができる。
【００２５】
磁性層１２は、磁性体材料で形成されている。磁性層１２は、磁性体粒子の集合体で形成されていてもよい。磁性体材料または磁性体粒子（以下、総称して「磁性体成分」ともいう）は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、およびコバルト（Ｃｏ）のうちの少なくとも１つの元素を含んでいる。磁性体成分は、これらの元素のうちの２つ以上を含んでいてもよい。磁性体材料として具体的には、ケイ素鉄、センダスト、パーマロイ、パーメンジュール、フェライト系磁性ステンレス、およびフェライト系酸化物（ニッケル、亜鉛、マンガン、銅、鉄、およびクロムなどの遷移金属の酸化物）などが用いられる。磁性体粒子は、これらの磁性体材料を粒子状、粉末状に加工することによって得られる。
【００２６】
芯線１１の外周を覆うように磁性層１２が形成されていることで、シールド線１０に電磁シールド効果を付与することができる。電磁シールド効果とは、電磁波の影響を低減させることのできる効果である。具体的には、電磁シールド効果とは、シールド線１０の周囲で発生する電磁波が、シールド線１０の内部に侵入することを抑制する効果である。また、シールド線１０が送電線として機能する場合には、電磁シールド効果は、シールド線１０内で発生する電磁波が外部に漏洩することを抑制する効果も意味する。
【００２７】
（シールド線の製造方法）
続いて、シールド線１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、上述した非金属材料を用いて芯線１１を形成する。芯線１１の形成方法については、繊維などの線状体の形成方法として一般的に知られている方法（例えば、紡糸、押出成型など）を用いることができる。芯線１１の表面の凹凸１１ａは、上述した表面改質方法などを用いて芯線１１の成型後に形成することができる。また、別の方法として、芯線１１の成型時に凹凸１１ａを同時に形成してもよい。
【００２９】
続いて、凹凸１１ａを有する芯線１１の表面に磁性層１２を形成する。磁性層１２は、例えば、電解めっき、無電解めっき、真空蒸着（ＣＶＤなど）、溶射加工、イオンプレーティングなどの従来公知の薄膜形成方法を用いて、上述の磁性体成分を芯線１１の表面にコーティングすることで形成することができる。また、上述の磁性体成分を含有する溶液中に芯線１１を浸漬させることによって、磁性層１２を形成することもできる。
【００３０】
一例として、めっき法を用いて磁性層１２を形成する方法を以下に説明する。
【００３１】
先ず、磁性体成分を含む塩化物、硫化物、水酸化物、あるいは、無機金属化合物などを溶液中に溶解させてめっき液を調製する。めっき液のｐＨを適宜調整することで、磁性体成分の溶解状態を調節することができる。このめっき液中に、芯線１１を浸漬させる。その後、適切な還元剤または酸化剤を用いて芯線１１の表面に磁性体成分の被膜を析出させる。このとき、めっき液の温度およびｐＨ、並びに浸漬時間などを適宜調整することで、芯線１１の表面に形成される被膜（すなわち、磁性層１２）の厚さを調整することができる。
【００３２】
その後、乾燥工程を経ることで磁性層１２が形成される。乾燥工程は、常温で行ってもよいし、加熱雰囲気下で行ってもよい。
【００３３】
以上のようにして、シールド線１０を製造することができる。
【００３４】
（第１の実施形態のまとめ）
以上のように、本実施形態にかかるシールド線１０は、表面に凹凸１１ａを有している芯線１１と、芯線１１を被覆している磁性層１２とを有している。芯線１１の周囲に磁性層１２が形成されていることで、上述したような電磁シールド効果を得ることができる。
【００３５】
なお、シールド線１０の磁性層１２として、導電性の高い磁性体材料を使用することで、シールド線１０に導電性を付与することができる。また、シールド線１０の芯線１１を、導電性カーボン繊維などの導電性を有する素材で形成することで、シールド線１０に導電性を付与することができる。
【００３６】
そして、シールド線１０が送電線として機能する場合には、磁性層１２を設けることで高周波電流の送電効率を上昇させることができる。また、シールド線１０を用いてコイルを製造した場合には、コイルの高インダクタンス化および損失の低減を実現することができる。また、芯線１１の表面に凹凸１１ａが形成されていることで、芯線１１と磁性層１２との密着性が向上し、より高い電磁シールド効果を奏することができる。
【００３７】
また、本実施形態にかかるシールド線１０は、芯線１１を非金属材料で形成している。一般的に、合成樹脂、カーボン、シリカなどの非金属材料は、銅、銀、鉄などの金属材料と比較して比重が小さい。そのため、芯線１１を非金属材料で形成することで、得られるシールド線１０の軽量化を実現することができる。また、合成樹脂、カーボンなどの非金属材料は、銅などの金属材料と比較して、径のより小さい繊維状に容易に成型可能である。そのため、芯線を金属材料で形成した従来のシールド線と比較して、より小径のシールド線１０への加工を容易に行うことができる。
【００３８】
したがって、本実施形態にかかるシールド線１０を用いて、電磁シールド材、コイルなどの電子部品を製造すれば、電子部品を軽量化することができるとともに、電子部品のコンパクト化を実現できる。電子部品の軽量化およびコンパクト化が実現できれば、このような電子部品を備えている電子機器の小型化および低消費電力化にも寄与することができる。また、このような電子部品を自動車などの動力機器に用いることで、動力機器の燃費向上にもつながる。
【００３９】
さらに、ナイロン、ポリエステルなどの合成樹脂材料は、銅や銀などの金属材料と比較して低価格である。そのため、芯線１１を、ナイロン、ポリエステルなどの合成樹脂材料で形成することで、銅や銀などの金属材料を用いる場合と比較して、より低コストにシールド線１０を製造することができる。
【００４０】
〔第２の実施形態〕
本実施形態では、本発明の線状体の一例である電線２０を例に挙げて説明する。本実施形態にかかる電線２０は、各種電子機器の配線およびコイルなどに利用することができる。
【００４１】
図３は、電線２０の内部の構成を示す横断面図である。電線２０は、芯線１１と、磁性層１２と、金属層２３とで構成されている。図１に示すシールド線１０と比較すればわかるように、電線２０は、芯線１１および磁性層１２の他に、金属層２３をさらに有している。芯線１１および磁性層１２については、第１の実施形態で説明した構成と同様の構成を適用することができる。
【００４２】
金属層２３は、金属材料で形成されている。金属材料として具体的には、銀、銅、金、および白金などが挙げられる。電線２０は、金属層２３を有していることで、高い導電性が付与される。そのため、電線２０は、送電、電源供給、情報通信などの伝送線として好適に利用される。
【００４３】
図３に示す電線２０では、芯線１１と磁性層１２との間の中間の層として金属層２３が形成されている。しかし、別の実施態様では、金属層２３が最外周に設けられていてもよい。すなわち、磁性層１２を被覆するように、金属層２３が形成されていてもよい。なお、より好ましくは、図３に示すように磁性層１２が最外周に形成されているのがよい。これは、磁性層１２が最外周に形成されていることで、磁性層１２の外径をより大きくすることができ、磁性のシールド効果をより高めることができるためである。
【００４４】
金属層２３は、例えば、電解めっき、無電解めっき、真空蒸着（ＣＶＤなど）、溶射加工、イオンプレーティングなどの従来公知の薄膜形成方法を用いて、上述の金属材料を芯線１１の表面にコーティングすることで形成することができる。また、上述の金属材料を含有する溶液中に芯線１１を浸漬させることによって、金属層２３を形成することもできる。
【００４５】
金属層２３を形成した後に、第１の実施形態で説明した方法を用いて金属層２３の表面に磁性層１２を形成することができる。磁性層１２を中間の層とし、金属層２３を最外周の層とする場合には、磁性層１２の形成工程と、金属層２３の形成工程との順序を入れ替えればよい。
【００４６】
なお、第１の実施形態と同様に、芯線１１の表面には凹凸１１ａが形成されている。これにより、芯線１１の表面と、芯線１１の外周を覆っている金属層２３との密着性を高めることができる。また、めっき法などを用いて金属層２３を一定の膜厚となるように形成することで、金属層２３の表面（外周面）にも、凹凸１１ａに起因した凹凸形状が形成される。そのため、金属層２３を覆うようにして形成される磁性層１２を、金属層２３に密着させることができる。これにより、電線２０の電磁シールド効果をより向上させることができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態にかかる電線２０は、表面に凹凸１１ａを有している芯線１１と、芯線１１を被覆している金属層２３と、最外周に設けられている磁性層１２とを有している。電線２０は、第１の実施形態にかかるシールド線１０と同様に、芯線１１を非金属材料で形成しているため、得られる電線２０の軽量化を実現することができる。
【００４８】
そのため、本実施形態にかかる電線２０を用いて、コイルなどの電子部品を製造すれば、電子部品を軽量化することができるとともに、電子部品のコンパクト化を実現できる。電子部品の軽量化およびコンパクト化が実現できれば、このような電子部品を備えている電子機器の小型化および低消費電力化にも寄与することができる。また、このような電子部品を、自動車などの動力機器に用いることで、動力機器の燃費向上にもつながる。
【００４９】
また、本実施形態にかかる電線２０は、芯線１１の外側に金属層２３および磁性層１２という少なくとも２つの層が形成されていることで、電気的なシールド効果および磁気的なシールド効果を相乗的に得ることができる。そして、電線２０が送電線として機能する場合には、金属層２３および磁性層１２を設けることで高周波電流の送電効率を上昇させることができる。また、電線２０を用いてコイルを製造した場合には、コイルの高インダクタンス化および低損失化を実現することができる。
【００５０】
なお、ここで説明した電線２０は、金属層２３および磁性層１２をそれぞれ一層ずつ有している構成であったが、本発明の構成はこれに限定されない。別の実施態様では、金属層２３および磁性層１２をそれぞれ複数層ずつ有していてもよい。これにより、より高い電磁シールド効果を得ることができる。
【００５１】
〔第３の実施形態〕
本実施形態では、本発明の編組体の一例である編組シート４０を例に挙げて説明する。本実施形態にかかる編組シート４０は、電子機器、ケーブル、モータ、インバータなどから発生する電磁波を遮蔽するための電磁シールド材として利用される。
【００５２】
図４には、編組シート４０の構成を模式的に示す。編組シート４０は、複数のシールド線１０で構成されている。図４に示すように、編組シート４０は、複数のシールド線１０を編み込んで（あるいは、織り合わせて）形成されている。すなわち、編組シート４０は、シールド線１０による織物または編物ということもできる。シールド線１０の織り方（または編み方）としては、例えば、平織り、綾織り、メリヤス編みなど従来公知の生地の織り方が適宜採用される。
【００５３】
編組シート４０に使用されるシールド線１０の線径、芯線１１の材質を適宜変更することで、編組シート４０に種々の特性（例えば、剛性、耐熱性、柔軟性など）を付与することができる。例えば、柔軟性を有するシールド線１０を用いて編組シート４０を形成すれば、布状の編組シート４０が得られる。
【００５４】
布状の編組シート４０は、所望の形状に成形したり、加工したりすることが容易である。そのため、布状の編組シート４０は、電磁シールド特性を有する衣服、かばん、袋などに加工することができる。このような編組シート４０を用いて、例えば、スマートフォン、携帯電話などの携帯情報端末を収容する収納ケースを形成することで、携帯情報端末の寸法および形状によりフィットした収納ケースを得ることができる。なお、編組体の態様を理解しやすくするために、図４では、各シールド線１０間に隙間を有する編組シート４０を図示しているが、各シールド線１０間に隙間が生じないように、複数のシールド線１０を編み込んで編組シート４０を形成しても良いことは言うまでもない。
【００５５】
以上のように、本実施形態にかかる編組シート４０は、第１の実施形態で説明したシールド線１０を用いて形成されているため、編組シート４０にも高い電磁シールド効果が付与される。したがって、本実施形態にかかる編組シート４０は、電子機器から発生する電磁波の影響を低減させるための電磁シールド材として好適に利用できる。
【００５６】
なお、本実施形態では、シールド線１０を用いて編組シート４０を形成しているが、別の実施態様では、第２の実施形態で説明した電線２０を用いて編組シート４０を形成することもできる。
【００５７】
〔第４の実施形態〕
本実施形態では、本発明の束線の一例である撚線５０を例に挙げて説明する。本実施形態にかかる撚線５０は、高周波変圧器、非接触給電装置、高周波電流発生装置、誘電加熱装置、ＩＨ調理器などの各種機器の伝送線；モータ、インバータ、およびリアクトル内のコイルおよび電線；並びに高周波給電ケーブルなどとして利用される。
【００５８】
図５には、撚線５０の構成を模式的に示す。撚線５０は、複数の電線２０で構成されている。図５に示すように、撚線５０は、複数の電線２０を撚り合わせて形成されている。なお、別の実施態様では、複数本の電線２０を互いに略平行に束ねて束線を形成してもよい。さらに別の実施態様では、第１の実施形態で説明したシールド線１０を複数本束ねて束線を形成してもよい。
【００５９】
以上のように、本実施形態にかかる撚線５０は、第２の実施形態で説明した電線２０を用いて形成される。そのため、例えば、本実施形態にかかる撚線５０を用いて高周波電流の送電線を製造することで、送電効率を上昇させることができる。また、本実施形態にかかる撚線５０を用いてコイルなどの電子部品を製造することで、電子部品の高インダクタンス化および低損失化を実現することができる。
【００６０】
なお、第３の実施形態で説明した編組シート４０を形成する際に、複数本のシールド線１０を束ねて束線の形態とし、この束線を編み込んだり織り合わせたりして編組シート４０を形成することもできる。これにより、編組シート４０の強度を向上させることができる。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、本明細書で説明した異なる実施形態の構成を互いに組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０    ：シールド線（線状体）
１１    ：芯線
１１ａ  ：凹凸
１２    ：磁性層
２０    ：電線（線状体）
２３    ：金属層
４０    ：編組シート（編組体）
５０    ：撚線（束線）
【図１】
2020136021.tif 000003
【図２】
2020136021.tif 000004
【図３】
2020136021.tif 000005
【図４】
2020136021.tif 000006
【図５】
2020136021.tif 000007