(57)【要約】【課題】本発明の目的は、被覆された絶縁体の内部にボイドが形成されない絶縁電線の製造装置を提供することにある。【解決手段】本発明の絶縁電線の製造装置は、芯線を水平に走線させた状態で芯線上に絶縁材料を押出被覆する押出機と、押出被覆された絶縁電線を加圧冷却する冷却装置とにより構成され、前記冷却装置は、堰により仕切られ且つ押出被覆された絶縁電線を冷却水中に走線させて冷却するための冷却水槽と、前記冷却水槽からの流出水が導かれる排水槽とを備えており、前記排水槽は常時貯水するように水位が制御されており、これによって冷却装置が加圧可能状態となっていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線を水平に走線させた状態で押出機により芯線上に絶縁材料を押出被覆すると共に、押出被覆された絶縁電線を冷却装置により加圧冷却する絶縁電線の製造装置において、前記冷却装置は、堰により仕切られ且つ押出被覆された絶縁電線を冷却水中に走線させて冷却するための冷却水槽と、前記冷却水槽からの流出水が導かれる排水槽とを備えており、前記排水槽は常時貯水するように水位が制御されており、これによって冷却装置が加圧可能状態となっていることを特徴とする絶縁電線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火電線等の絶縁電線の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁電線は、導体とその周囲を取り囲む被覆から構成されており、前記被覆は導体の絶縁や保護等を行うことを目的としている。絶縁電線には用途に合わせて多くの種類があり、その一つとして消防設備等の電気配線に用いられる耐火電線がある。代表的な耐火電線は、図５に示すように、導体１０１上に耐火層１０２、押さえ巻き層１０３、押出絶縁体１０４を形成した後、続いて半導電層１０５、遮蔽層１０６、押さえ巻き層１０７、シース１０８の順に各層を設けることにより作製される。
【０００３】
絶縁電線の製造において、例えば上記のような耐火電線の押し出し絶縁体１０４を形成する際に、導体上に耐火テープを巻きつけることにより形成された耐火層１０２に含有する水分もしくは空気が押出被覆時に溶融した絶縁材料の熱により、気化もしくは膨張することにより押出絶縁体１０４内でボイド（空隙）が形成することがある。また、絶縁材料中に水分もしくは揮発物質が存在する場合も同様に押出絶縁体１０４内にボイドが形成することがある。特に、絶縁材料に無機難燃剤が配合されたものは吸湿しやすく、中でも水酸化アルミニウムは吸湿性が高く、押し出し被覆時に含有した水分が気化して発泡し、スポンジ形成する場合がある。このような押出絶縁体１０４内に形成されたボイドは、絶縁・シースの電気的、機械的特性の低下や、被覆厚の変動、外観不良等をもたらすという問題がある。従って、押出絶縁体内の発泡を抑制しボイドの形成を防止することが必要となる。
【０００４】
「特許文献１」に開示された耐火電線およびその製造方法によれば、導体上に耐火層および押さえ巻き層を形成し、その周囲に絶縁材料を押出被覆して押出絶縁体を形成する際、前記押さえ巻き層として通気性を有する押さえテープを用いると共に、押出被覆時に押さえ巻き層と絶縁材料間の隙間を減圧することによって、押出被覆する前に耐火層に含まれている気体を排除し発泡を抑制している。
【０００５】
また「特許文献２」に開示された発泡絶縁電線の製造方法は、図６に示すような発泡絶縁電線の製造装置７０において、押出機のクロスヘッド８５から供給された発泡樹脂からなる絶縁材料８２を芯線９１上に押出被覆することにより得られた発泡絶縁電線９０を、内部が大気圧よりも高い圧力に保たれた密閉外圧ケース７１内に設置された移動式冷却水槽７２の冷却水７３中に通過させて冷却する方法であって、これにより過剰発泡を防止し、最適な発泡状態を安定して得ることができるという効果がある。密閉外圧ケース７１内の圧力は、圧力測定器８１により検出されると共に、その検出値に応じて圧力パイプ７９に接続された圧力調整ユニット８０を介して加圧ガスが供給されることによって制御されている。また、キャパシタンスモニター７８は、絶縁材料８２のキャパシタンスの検出を行い、その検出値に応じて移動式冷却水槽７２の初期冷却位置を調整して気泡の大きさの制御を行っている。ここで、８６は押出ダイス、８７はニップル、７４は冷却水供給ユニット、７６は移動式冷却水槽７２の車輪、７５はレール、７７はエンドシールパッキンである。
【０００６】
この製造方法は、「特許文献２」において対象としているような発泡樹脂を使用した発泡絶縁電線の製造に対してのみならず、例えば前記耐火電線等の作製に対しても、押出絶縁体中の発泡を抑制させるための手法として応用することが可能である。
【０００７】
特許文献１：特開２００１−７６５４９号公報
特許文献２：特開平５−２０９４４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の方法では、被覆材料が通気性を有している必要があることに加え、水分等の揮発性物質が被覆前の線状体や被覆材料に含有もしくは付着していた場合には、減圧吸引を試みても十分な効果を得ることが困難である。
【０００９】
また、「特許文献２」において、移動式冷却水槽内の冷却水の排水機構についての詳細な記載は見られないが、仮に冷却水７３が押出機のクロスヘッド８５に達してクロスヘッド８５を冷却させてしまうと、クロスヘッド８５内で溶融した絶縁材料８２が冷却されて押し出しが不能となるという問題が発生する。また、排水機構や密閉加圧ケース７１の電線の出口に位置するエンドシールパッキン７７周辺部等の密閉構造が不十分であると、密閉加圧ケース７１内の圧力が不安定となり、製造された絶縁電線の品質に問題が発生する恐れがある。
【００１０】
さらに、特許文献１および特許文献２の方法の他に、押出絶縁体内の発泡を防止する方法として、材料の乾燥による水分の除去も考えられるが、この方法で行われる乾燥処理工程では、材料投入作業や取り出し作業による人手がかかることに加え、熱エネルギー費としてコストがかかる。また、本工程が加わることにより、製造もしくは購入した材料をすぐに使用することができず製造リードタイムの長期化を招く。さらに、乾燥後の材料の保管において、防湿梱包や乾燥質保管を要し、使用した残材料を次回使用する際に再度乾燥処理を行わなければならない。このように、材料の乾燥による方法では、作業性やコスト等の面において問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決し、押出絶縁体の内部にボイドが形成することなく安定して高品質の絶縁断線の製造を行うことができる製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芯線を水平に走線させた状態で押出機により芯線上に絶縁材料を押出被覆すると共に、押出被覆された絶縁電線を冷却装置により加圧冷却する絶縁電線の製造装置において、前記冷却装置は、堰により仕切られ且つ押出被覆された絶縁電線を冷却水中に走線させて冷却するための冷却水槽と、前記冷却水槽からの流出水が導かれる排水槽とを備えており、前記排水槽は常時貯水するように水位が制御されており、これによって冷却装置が加圧可能状態となっていることを特徴とする絶縁電線の製造装置である。ここで、芯線とは、押出機により絶縁材料の押出被覆を行う押出被覆工程の直前の段階における線状体のことをいう。
【００１３】
上記のように、本発明の電線の製造装置によれば、冷却装置内において冷却水槽から流出する冷却水を導く排水槽を設け、前記排水槽を常時貯水した状態としその水位を制御することにより、押出機のクロスヘッドに冷却水が到達することによりクロスヘッド内で被覆樹脂が冷却されて、押し出しが不能になること防止することができる。また、前記排水槽により冷却装置内の密閉状態が高まり、且つ冷却装置内の圧力を安定した状態に保つことができるため、絶縁電線の長手方向における押出絶縁体内の発泡抑止効果を安定して得ることが可能となる。従って、押出絶縁体内にボイドが形成されず、また押さえ巻き層と押出絶縁体との間の密着性が良好で界面に不整のない電気特性の優れた絶縁電線を製造することができるという効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の絶縁電線の製造装置１を示す。製造装置１は、芯線を水平に走線させた状態で芯線上に絶縁材料を押出被覆する押出機１０と、前記押出機１０に直結して水平に設置された冷却装置２からなっており、前記冷却装置２は、堰４により仕切られ且つ押出被覆された絶縁電線７を冷却水６中に走線させて冷却するための冷却水槽３と、前記冷却水槽からの流出水が導かれる排水槽２５とを備えている。
【００１５】
冷却装置の内圧の低下を防止するために、押出機１０と冷却装置２とは冷却装置内を密閉した状態となるように直結された構造を有している。前記の構造を満たしていれば特にその形状は問わないが、例えば図２に示すように、作業性や気密性を向上させた構造とすることができる。これは、冷却装置２の押出機１０側にスライド構造を有するスライド管２０を設けて、段取り作業時にスライド管２０を開いて作業を行いやすくすると共に、押し出し作業時にはスライド管２０の先端部２１をリングパッキン１４を介して押出機１０のクロスヘッド１１の出口１２に突き当たるようにして袋ナット１３を用いて連結させ、スライド管２０と冷却装置２との間をオーリング２２を介して連結することによって密閉状態を高めた構造を有している。
【００１６】
また図１に示すように、冷却水槽３の堰４は、押出被覆された絶縁電線７を冷却水６中に走線させて冷却するための水量が確保できる程度の高さを有しており、絶縁電線７が走線するための開口部５が設けられている。そして、冷却前の絶縁電線７の被覆樹脂は未硬化であるため、絶縁電線７に対して絶縁電線が堰に接触して変形を起こさないように、開口部５には十分なクリアランスが設けられている。
【００１７】
一方、冷却装置２の出口８側は、冷却装置２内の内圧の低下を防ぐための処置が施されている必要がある。前記処置が施されていれば構造は特に問わないが、例えば図３に示すように、絶縁電線の走線用の穴４３を有するゴム製のパッキン４２を二箇所に配してパッキンホルダー４１で押さえ、二つのパッキン４２の間にシール用の水４５を圧入することでシール効果を向上させるシール部４０を設ける方法がある。シール用の水４５は、供給口４４から供給される。この際、冷却装置の出口８付近を走線する絶縁電線７は冷却水槽３を通過したことにより押出絶縁体の冷却が進行し硬化が進んでいるため、上記の冷却水槽３の堰４の開口部５の場合のようにクリアランスを大きくする必要はなく、走線する絶縁電線７と走線用の穴４３とのクリアランスを最小限にとどめ、内圧の低下を可能な限り抑えた構造とする。
【００１８】
ところで、上記のように冷却水槽３の開口部５には、大きなクリアランスが存在しており、冷却水槽３の冷却水６は、押出機１０のクロスヘッド１１方向に流出することになる。そこで、図１に示されているように冷却装置２の外へ排水するために、冷却水槽３からの流出水２６が導かれる排水槽２５が設けられている。仮に排水槽２５が流出水２６で満たされて溢れ出し、押出機１０のクロスヘッド１１に達してクロスヘッド１１を冷却させてしまうと、クロスヘッド１１内で被覆樹脂が冷却されて押し出しが不能となる。一方、排水槽２５が空になると、冷却装置内の加圧気体が排水槽２５の排出口２７から排出されて冷却装置２内の圧力の低下がもたらされる。これらの問題を防止するために、排水槽２５は、常時排水槽２５内から流出水２６が溢れ出さない程度に貯水された状態となるように制御されている。
【００１９】
具体的には、図１に示されているように、排水槽２５内に水位ごとに水位計Ａ２９、水位計Ｂ３０、水位計Ｃ３１、水位計Ｄ３２を設置し、また排水管に流量の制御が可能な弁２８を設置して、各水位計の信号に応じて貯水量調整ユニット３６を介して弁２８を開閉させることによって貯水量を制御する機構を設ける方法がある。また、他の方法として、図４に示すように、水位計Ａ２９、水位計Ｂ３０、水位計Ｃ３１、水位計Ｄ３２の信号に応じて表１に示すように、貯水量調整ユニット３６を介して自動で電磁弁Ａ３３、電磁弁Ｂ３４、電磁弁Ｃ３５を開閉させることによって貯水量を制御する機構を設ける方法も考えられる。なお、水位計Ａは貯水量オーバーの警報用である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
また、冷却装置２内の安定した加圧状態を得るために、図１に示すように冷却装置２には、冷却装置２内部の圧力を検出する圧力測定器５３が取付けられており、前記圧力測定器５３からの信号に応じて加圧パイプ５０に接続された圧力調整ユニット５１を介して加圧気体供給設備（図示せず）から加圧気体が供給される構造を有している。
【００２２】
冷却水槽３には、冷却水６を供給するための供給ユニット６０が取付けられている。これは、冷却水槽３に水位計６３、６４を取り付け、冷却水６の流出水量に応じて供給ユニット６０の補給水配管６５の弁６１の開閉による水位制御を行い、所望の量の冷却水を供給する機構を有している。また、図１に示すように冷却水３とシール用の水４６への供給を同時に制御するものであっても良い。６２は、シール用の水４６の流量を制御するための弁である。
【００２３】
（実施例）上記の図１に示した製造装置１と同じ構造の装置を用いて、６．６ｋＶ耐火電線の絶縁被覆を行った。具体的な製造方法は、以下のとおりである。なお、製造装置１において、冷却装置２と押出機１０との接続構造は図２と同じ構造とした。また、冷却装置２の出口８側の構造は、図３と同じ構造とした。
【００２４】
導体断面積が３８ｍｍ２の銅撚線の導体１０１上に、０．１８ｍｍ厚さのガラスマイカテープを１／２重ね巻きで６層に巻きつけた耐火層１０２を形成し、その上に単位面積あたり重量が４５ｇ／ｍ２の不織布を１／５重ね巻きで１層巻きつけることで押さえ巻き層１０３を形成した。なお、この際、耐火層１０２であるガラスマイカテープは人為的に吸湿させたものを用いた。続いて、押さえ巻き層１０３まで形成した電線を押出機１０で線速１０ｍ／ｍｉｎにて加圧押し出しによりシラン架橋ポリエチレンからなる４ｍｍ厚の押出絶縁体１０４の被覆を行った。押出機１０から出てきた押出被覆された絶縁電線７を冷却装置２内で加圧冷却した。この加圧冷却時において、冷却装置２の圧力を０．００〜０．１０ＭＰａの範囲で異なる条件下において作製を行ったものについて、発泡の状態を調査した結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２から分かるように、０．０３ＭＰａ以上の圧力で発泡抑止効果が得られていた。また、押出作業時において冷却装置内の圧力が安定しており、作製した電線の長手方向に対して安定した発泡抑止効果が得られたことが確認された。
【００２７】
なお、本発明の製造装置は、上記のような構造を有する耐火電線の製造に限らず、押出絶縁体内のボイドの形成を防止する必要がある絶縁電線の製造の際にも適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように、本発明の電線の製造装置によれば、冷却装置内において冷却水槽から流出する冷却水を導く排水槽を設け、前記排水槽を常時貯水した状態としその水位を制御することにより、押出機のクロスヘッドに冷却水が到達することによりクロスヘッド内で被覆樹脂が冷却されて押し出し不能になること防止すると共に、冷却装置内の密閉状態を高め且つ内圧を安定した状態に保つことができるため、絶縁電線の長手方向において押出絶縁体内の発泡を抑止する効果を安定して得ることが可能となる。
【００２９】
従って、押出絶縁体内にボイドが形成されず、また押さえ巻き層と押出絶縁体との間の密着性が良好で界面に不整のない電気特性の優れた絶縁電線を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶縁電線の製造装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の絶縁電線の製造装置における冷却装置と押出機との接続構造の一実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の絶縁電線の製造装置における冷却装置の出口側の構造の一実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の絶縁電線の製造装置における排水槽の貯水量を制御する方法の一実施形態を示す概略図である。
【図５】耐火電線を示す概略断面図である。
【図６】従来の発泡絶縁電線の製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１  製造装置
２  冷却装置
３  冷却水槽
４  堰
５  開口部
６  冷却水
７  絶縁電線
８  出口
１０  押出機
１１  クロスヘッド
１２  出口
１３  袋ナット
１４  リングパッキン
２０  スライド管
２１  先端部
２２  オーリング
２５  排水槽
２６  流出水
２７  排出口
２８，６１，６２  弁
２９〜３２，６３，６４  水位計
３３  電磁弁Ａ
３４  電磁弁Ｂ
３５  電磁弁Ｃ
３６  貯水量調整ユニット
４０  シール部
４１  パッキンホルダー
４２  パッキン
４３  穴
４４  供給口
４５  シール用の水
５０  加圧パイプ
５１  圧力調整ユニット
５３  圧力測定器
６０  調整ユニット
６５  補給水配管
１０１  導体
１０２  耐火層
１０３  押さえ巻き層
１０４  押出絶縁体
【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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【図６】
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