(57)【要約】【課題】軽量・細径化に伴う強度低下を改善するとともに、万一断線しても通電時の発熱を抑止することが可能な電線導体および絶縁電線を提供すること。【解決手段】７本の銅素線１２と１本のステンレス素線１４とを撚り合わせて電線導体１０ａを形成する。ステンレス素線１４は、銅素線１２よりも伸び率が小さく、かつ断面積が大きくなるように形成されている。電線導体１０ａは、円形圧縮されても良い。電線導体１０ａの断面積は、０．３ｍｍ２以下であることが好ましい。また、この電線導体１０ａの外周を絶縁体で被覆してなる絶縁電線とする。【選択図】図１
2008159403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料よりなる第一素線と、第一素線よりも低導電性で強度の高い導電材料よりなる第二素線とを撚り合わせてなる電線導体であって、
前記第二素線は、前記第一素線よりも伸び率が小さく、かつ断面積が大きいことを特徴とする電線導体。
【請求項２】
前記第一素線は、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金から選択される１種または２種以上の材料よりなり、前記第二素線は、鉄、ニッケルおよびステンレスから選択される１種または２種以上の材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の電線導体。
【請求項３】
その伸び率が１５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の電線導体。
【請求項４】
前記第二素線の伸び率は、前記第一素線の伸び率の５０〜９５％の範囲内にあることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電線導体。
【請求項５】
当該電線導体の断面積に対して、前記第二素線全体の断面積が１０〜９０％の範囲内にあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電線導体。
【請求項６】
その断面積が０．３ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電線導体。
【請求項７】
円形圧縮されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の特徴とする電線導体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電線導体を用いてなることを特徴とする絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線導体および絶縁電線に関し、さらに詳しくは、自動車用電線に好適に用いられる電線導体および絶縁電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両や電気・電子機器などの配線に用いられる絶縁電線としては、タフピッチ銅などの銅からなる素線を複数本撚り合わせた電線導体を用いた絶縁電線が多く使用されている。
【０００３】
近年、自動車などの車両や電気・電子機器などの高性能化が進められており、各種制御回路等の増加に伴って、使用される絶縁電線の数は増加する傾向にある。
【０００４】
ここで、自動車分野においては、省エネルギーなどの観点から車両重量の軽量化が望まれている。そこで、車両重量の軽量化を図る一環として、絶縁電線の重量を軽量化する試みがなされている。例えば、従来の絶縁電線では、通電容量に余裕があるので、電線導体を細径化することにより絶縁電線を軽量にすることが行なわれている。
【０００５】
ところが、電線導体を細径化すると、絶縁電線の強度が低下するという問題があった。そこで、細径化された電線導体を有する絶縁電線の強度を改善する試みがなされている。
【０００６】
例えば特許文献１には、ステンレスからなる素線を複数本と、銅からなる素線とを組み合わせて構成される自動車用の電線導体が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０７０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ステンレスは銅よりも導電率が低いので、ステンレスからなる素線は銅からなる素線よりも導体抵抗が大きい。そのため、例えば電線導体に引張りや繰返し屈曲などが生じて銅からなる素線が先に断線すると、通電時に電線が発熱しやすくなるという問題があった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、軽量・細径化に伴う強度低下を改善するとともに、万一断線しても通電時の発熱を抑止することが可能な電線導体および絶縁電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電線導体は、導電材料よりなる第一素線と、第一素線よりも低導電性で強度の高い導電材料よりなる第二素線とを撚り合わせてなる電線導体であって、前記第二素線は、前記第一素線よりも伸び率が小さく、かつ断面積が大きいことを要旨とするものである。
【００１１】
この場合、前記第一素線は、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金から選択される１種または２種以上の材料よりなり、前記第二素線は、鉄、ニッケルおよびステンレスから選択される１種または２種以上の材料よりなるものを好適に示すことができる。
【００１２】
このとき、上記電線導体は、その伸び率が１５％以上であることが望ましい。
【００１３】
そして、前記第二素線の伸び率は、前記第一素線の伸び率の５０〜９５％の範囲内にあることが望ましい。
【００１４】
さらに、当該電線導体の断面積に対して、前記第二素線全体の断面積が１０〜９０％の範囲内にあることが望ましい。
【００１５】
そして、上記電線導体は、その断面積が０．３ｍｍ２以下の細径電線に特に好適に用いることができる。
【００１６】
さらに、上記電線導体は、円形圧縮されていても良い。
【００１７】
一方、本発明に係る絶縁電線は、上記電線導体を用いてなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電線導体は、第一素線と第一素線よりも強度の高い第二素線とを撚り合わせて構成されているので、第一素線のみからなる電線導体よりも導体強度が高くなる。これにより、例えば、電線導体を細径にして軽量化する場合にも、電線導体の強度が低下しにくいので、軽量・細径化に伴う強度低下を改善することができる。
【００１９】
そして、第二素線は、第一素線よりも伸び率が小さく、かつ断面積が大きいので、電線導体に引張り力が加わったときや、電線導体が繰返し屈曲されたときに、第一素線よりも先に第二素線が断線するようになる。これにより、第一素線が断線するときには第二素線は断線しているので、通電時に第一素線が万一断線しても、低導電率で導体抵抗の高い第二素線に電流が流れやすくなって第二素線が発熱するのを抑止することができる。
【００２０】
この場合、前記第一素線が、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金から１種または２種以上選択され、前記第二素線が、鉄、ニッケルおよびステンレスから１種または２種以上選択されることにより、確実に上記効果を奏する。
【００２１】
このとき、上記電線導体の伸び率が１５％以上であると、例えば、自動車用電線に好適に用いることができる。
【００２２】
そして、前記第二素線の伸び率が、前記第一素線の伸び率の５０〜９５％の範囲内にあると、電線導体に引張り力が加わったときに、確実に第二素線から断線する。
【００２３】
さらに、当該電線導体の断面積に対して、前記第二素線全体の断面積が１０〜９０％の範囲内にあると、導体強度が一層優れる。
【００２４】
そして、電線導体の断面積が０．３ｍｍ２以下の細径電線に用いることができるので、例えば自動車分野などで、絶縁電線の軽量化を図ることができる。
【００２５】
さらに、上記電線導体が円形圧縮されれば、素線間の隙間が少なくなるので、同じ断面積で見たときに、電線導体の細径化を図ることができる。
【００２６】
一方、本発明に係る絶縁電線は、上記電線導体を用いているので、電線導体を細径化しても電線強度が高い。また、通電時に第一素線が万一断線しても、先に第二素線が断線しているので、電線の発熱が抑止される。そして、電線強度が高いことから、例えば、電線導体の断面積が０．３ｍｍ２以下の細径電線にも好適に用いることができる。また、上記絶縁電線を例えば自動車分野に用いれば、車両重量の軽量化に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
本発明に係る電線導体は、導電体となる第一素線と電線導体の強度を高める補強体となる第二素線とを撚り合わせてなる。電線導体は、１本以上の第一素線と、１本以上の第二素線とで構成される。
【００２９】
第一素線は、導電材料により形成される。導電材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの通常電線導体として用いられる材料を例示することができる。これらは、軟質・硬質のいずれでも良い。第一素線の伸び率は、特に限定されるものではないが、例えば、自動車用電線に用いる場合には、１５％以上であることが好ましい。なお、伸び率は、ＪＩＳ  Ｃ３００２に基づいて測定することができる。
【００３０】
第一素線の断面積は、特に限定されるものではないが、断面積が小さいほど電線重量を軽量にすることができる。よって、通電容量を考慮しつつ、例えば、０．０２ｍｍ２以下とすることが好ましい。また、第一素線の本数も、特に限定されるものではなく、１本の第一素線の断面積と通電量とを考慮して定めると良い。
【００３１】
第二素線は、電線導体の強度を高める補強体となるものであり、第一素線よりも強度の高い材料により形成される。強度の高い材料とは、弾性係数が大きく、かつ降伏点応力が高い材料をいい、これらが第一素線よりも大きい（高い）ため、同じ径・同じ本数において、第一素線のみからなる電線導体よりも第一素線と第二素線とからなる電線導体のほうが強度が高くなる。
【００３２】
このような材料としては、例えば、鉄、ニッケル、ステンレスなどを例示することができる。これらの材料は、上記第一素線よりも導電性が低いため、導体抵抗が高くなっている。これらの材料は、軟質・硬質のいずれでも良いが、一般に熱処理温度が高いため、熱処理している軟質のものを用いると、第二素線の熱処理工程が省略できるので、好ましい。
【００３３】
より好ましい材料としては、ステンレスである。腐食しにくく、長期間の使用において信頼性に優れるからである。ステンレスとしては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などを例示することができる。
【００３４】
第二素線は、第一素線よりも伸び率が小さいものが良い。例えば電線導体に引張り力が加わり、電線導体全体で引張り応力を受けたときに、第一素線よりも先に断線しやすくなるからである。第二素線の伸び率は、特に限定されないが、第一素線よりも先に確実に断線されやすくするには、第一素線の伸び率の５０〜９５％の範囲内にあることが好ましい。なお、自動車用電線に用いる場合には、第二素線の伸び率は、１５％以上であることが好ましい。
【００３５】
また、第二素線は、第一素線よりも断面積が大きいものが良い。例えば電線導体が繰返し屈曲され、電線導体全体で曲げ応力を受けたときに、第一素線よりも先に断線しやすくなるからである。なお、電線導体全体が円形圧縮されずに、各素線が断面円形を保っている場合には、断面積でなく素線径で比較しても良い。第二素線の本数は、特に限定されるものではない。電線導体の強度を高めるのに十分な量であれば良い。
【００３６】
電線導体は、上記第一素線と上記第二素線とを組み合わせて構成される。組み合わせとしては、特に限定されないが、第一素線の割合が多くなると、強度は低下しやすいが、導電性が向上しやすくなる。一方、第二素線の割合が多くなると、導電性は低下しやすいが、強度が向上しやすくなる。そのため、導電性と強度向上効果とを考慮して、素線を組み合わせると良い。
【００３７】
第一素線（第二素線）の割合は、当該電線導体の断面積に対する第一素線（第二素線）の断面積で表される。第一素線（第二素線）の断面積は、１本以上の第一素線（第二素線）全体の断面積で表される。
【００３８】
電線導体の導電性と強度とを考慮すると、第二素線の割合は、１０〜９０％の範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、１０％〜５０％の範囲内である。さらに好ましくは、２０％〜３０％の範囲内である。１０％未満では、電線導体の強度向上効果が低下しやすいからである。一方、９０％を超えると、導体抵抗が増大しやすいので、電線の許容電流が低下しやすくなり、また、５０％を超えると、端子との圧着時に第二素線との接触面が増え、接触抵抗が増大しやすいので、発熱しやすくなり、電源線として用いにくくなるからである。
【００３９】
電線導体全体の断面積としては、特に限定されるものではないが、０．３ｍｍ２以下であることが好ましい。電線導体の細径化により電線重量の軽量化を図ることができるからである。また、このように電線導体が細径化されても、強度向上効果により強度維持が可能だからである。なお、０．３ｍｍ２以下とは、公称の断面積であり、実際の断面積が０．０８〜０．３８ｍｍ２の範囲内にあるものを含む。
【００４０】
電線導体は、円形圧縮されていても良い。円形圧縮は、例えば電線導体を撚り合わせた状態で圧縮ダイスに通過させるなどして行なうことができる。上記電線導体が円形圧縮されると、素線間の隙間が少なくなるので、同じ断面積で見たときに、電線導体の細径化を図ることができる。また、被覆の量を少なくすることができる。
【００４１】
次に、より具体的な電線導体の構成について、図１〜図２を参照して説明する。
【００４２】
図１には、８本の素線で構成される電線導体を示す。図１（ａ）に示す電線導体１０ａは、７本の第一素線１２と１本の第二素線１４との組み合わせ例である。中心に第二素線１４が配置され、この第二素線１４を囲むように７本の第一素線１２が配置されている。第二素線１４は、第一素線１２よりも断面積が大きく形成されている。図１（ｂ）に示す電線導体１０ｂは、図１（ａ）に示す電線導体１０ａを円形圧縮したものである。電線導体１０ａと比較して、第一素線１２と第一素線１２と間や第一素線１２と第二素線１４との間の隙間が少なくなっているので、電線導体１０ｂは電線導体１０ａよりも細径になっている。第二素線１４は、第一素線１２よりも硬いので、第一素線１２よりも潰れにくく、ほぼ円形を保っている。
【００４３】
図２には、９本の素線で構成される電線導体を示す。図２（ａ）に示す電線導体２０ａは、８本の第一素線１２と１本の第二素線１４との組み合わせ例である。中心に第二素線１４が配置され、この第二素線１４を囲むように８本の第一素線１２が配置されている。第二素線１４は、第一素線１２よりも断面積が大きく形成されている。図２（ｂ）に示す電線導体２０ｂは、図１（ａ）に示す電線導体２０ａを円形圧縮したものである。電線導体２０ａと比較して、第一素線１２と第一素線１２と間や第一素線１２と第二素線１４との間の隙間が少なくなっているので、電線導体２０ｂは電線導体２０ａよりも細径になっている。第二素線１４は、第一素線１２よりも硬いので、第一素線１２よりも潰れにくく、ほぼ円形を保っている。
【００４４】
上記電線導体を作製するには、例えば、所望の本数の第一素線と第二素線とをそれぞれ用意して撚り合わせると良い。このとき、撚り合わせ前や撚り合わせ後において、伸線・圧縮などの冷間加工や熱処理を行なっても良い。
【００４５】
第一素線および第二素線の伸び率は、伸線・圧縮などの冷間加工や熱処理、材料の組成などにより調整可能である。冷間加工により加工硬化するので、素線の伸びを下げることができ、熱処理により素線の伸びを高めることができる。また、断面積は、伸線・圧縮などの冷間加工などにより調整可能である。
【００４６】
第一素線および第二素線は、撚り合わされる前に目的とする伸び率および断面積に調整されていても良いし、伸線、圧縮、熱処理などによる伸び率および断面積の変化を見込んで材料の選択をし、撚り合わせた後の伸線、圧縮、熱処理などにより目的とする伸び率および断面積に調整されても良い。
【００４７】
すなわち、あらかじめ目的とする伸び率および断面積にそれぞれ調整された第一素線および第二素線とを撚り合わせて電線導体を形成しても良いし、第一素線と第二素線とを撚り合わせた後、伸線・圧縮などの冷間加工や熱処理などを施すことにより、目的とする伸び率および断面積に調整しても良い。
【００４８】
撚り合わせ後に伸び率および断面積を調整する例としては、例えば、銅素線を第一素線とし、ステンレス素線を第二素線として具体的に説明すると、目的とする伸び率および断面積に調整された１本の軟質のステンレス素線と、熱処理されていない７本の硬質の銅素線とを撚り合わせた後、銅素線の伸び率がステンレス素線の伸び率よりも高くなるように熱処理を施すことを示すことができる。
【００４９】
熱処理温度は、３００〜５００℃の範囲内が好ましい。３００℃未満では、冷間加工による加工硬化が除去されにくいので、伸びの向上効果が得られにくいからである。一方、５００℃を超えると、引張強度の向上効果が得られにくいからである。
【００５０】
熱処理は、各種軟化炉を用いて行なうことができる。軟化炉の様式は、電線導体に所望の特性が得られれば、特に限定はされない。バッチ式軟化炉であっても良いし、連続式軟化炉であっても良い。バッチ式軟化炉としては、例えばベル型軟化炉などを例示することができる。一方、連続式軟化炉としては、例えば通電連続軟化炉、パイプ連続軟化炉、高周波連続軟化炉などを例示することができる。
【００５１】
次に、本発明に係る絶縁電線について説明する。
【００５２】
本発明に係る絶縁電線は、上記電線導体の外周を絶縁体で被覆してなる。絶縁体は、１層としても良いし、２層以上としても良い。２層以上とする場合、各層は同種であっても良いし、異種であっても良い。
【００５３】
絶縁体としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＦＡ樹脂、ＥＴＦＥ（エチレン四フッ化エチレン共重合体）樹脂、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）樹脂等のフッ素樹脂などを例示することができる。被覆の厚さは、特に制限はないが、例えば電線重量を軽量化するには、０．２ｍｍまでの範囲内が好ましい。
【００５４】
絶縁体には、必要に応じて、各種添加剤が配合されていても良い。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、金属不活性化剤、加工助剤（滑剤、ワックス等）などを例示することができる。
【００５５】
上記絶縁電線は、例えば、押出機（単軸、二軸）、バンバリミキサー、加圧ニーダー、ロールなどの通常用いられる混練機を用いて混練した絶縁体材料を、通常の押出成形機などを用いて電線導体の外周に押出被覆するなどして製造することができる。
【実施例】
【００５６】
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
伸び率２０〜２５％、素線径０．１３ｍｍの軟質銅素線７本と、伸び率１５〜１８％、素線径０．２１ｍｍの軟質ステンレス素線（ＳＵＳ３０４）１本とを撚り合わせて電線導体を作製し、電線導体の外周を厚さ０．２ｍｍでポリオレフィン混和物により被覆して絶縁電線を作製した。
【００５８】
（実施例２）
軟質銅素線８本とした以外、実施例１と同様にして、電線導体および絶縁電線を作製した。
【００５９】
以上のように作製した各絶縁電線について、引張試験および屈曲試験を行った。その結果を表１に示す。また、以下に各試験方法および評価方法について説明する。
【００６０】
（評価方法）
電線引張試験
ＪＩＳ  Ｃ  ３００２に準拠して行なった。すなわち、絶縁電線を４００ｍｍの長さに切り出し、２３℃にて試験片の両端を引張試験機のチャックに取り付けた後、引っ張り速度２００ｍｍ／分で引っ張り、素線が断線した時の荷重および先に断線した素線を調べた。
【００６１】
導体引張試験
絶縁電線に変えて、絶縁電線内の電線導体のみについて、上記電線引張試験と同様の引張試験を行なった。
【００６２】
屈曲試験
図３に示した試験方法にて行なった。すなわち、絶縁電線を３００ｍｍの長さに切り出し、２３℃にて試験片３２の一端に５００ｇの錘３４を吊り下げ、他端を、屈曲半径Ｒ＝６ｍｍ、屈曲角度±９０°、屈曲速度１往復／ｓｅｃ．で繰返し屈曲させた。１往復を１回とし、電線導体の導通がなくなった（素線が全部断線した）ときの屈曲回数を測定した。また、先に断線した素線を調べるために、屈曲回数１００回ごとに試験を停止し、電線被覆を剥がして素線切れの有無を調べた。
【００６３】
【表１】
2008159403.tif 000003
【００６４】
実施例１および実施例２では、引張試験および屈曲試験において、それぞれステンレス素線が先に断線した。すなわち、本実施例に係る電線導体および絶縁電線によれば、電線導体に引張り力が加わったときや、電線導体が繰返し屈曲されたときに、ステンレス素線が先に断線する。よって、銅素線が断線したときにはステンレス素線はすでに断線しているので、導体抵抗の高いステンレス素線に電流が流れやすくなってこのステンレス素線が発熱するのを抑止できることを確認した。
【００６５】
また、本実施例に係る電線導体の断面積は０．１４ｍｍ２であり、導体引張試験での破断荷重は、両実施例とも６０Ｎ以上であった。これにより、公称断面積が０．３ｍｍ２以下の細径電線にも適用可能な強度を有していることを確認し、軽量・細径化に伴う強度低下を改善できることを確認した。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００６７】
例えば、実施例では、あらかじめ目的とする伸び率を有する素線を用いて電線導体を形成しているが、これ以外にも、例えば硬質の銅素線と軟質のステンレス素線とを組み合わせ、撚った後に熱処理して銅素線を所望の伸び率にしても同様の結果が得られることは言うまでもない。また、実施例では、第一素線が銅で第二素線がステンレスについて示しているが、第一素線が銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金よりなり、第二素線が鉄、ニッケルまたはＳＵＳ３０４以外のステンレスよりなる場合であっても同様の結果が得られることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電線導体を表す断面図であり、素線８本で構成される電線導体である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電線導体を表す断面図であり、素線９本で構成される電線導体である。
【図３】屈曲試験方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ａ、１０ｂ  電線導体
２０ａ、２０ｂ  電線導体
１２  第一素線（銅素線）
１４  第二素線（ステンレス素線）
【図１】
2008159403.tif 000004
【図２】
2008159403.tif 000005
【図３】
2008159403.tif 000006