(57)【要約】【課題】  銅などの金属と比較して比重が小さい炭素繊維を用い、軽量であるなどの利点を保持しながら、より電気抵抗の小さい自動車用電線を提供する。【解決手段】  金属線からなる導体、炭素繊維からなる導体、およびこれらの導体を被覆する絶縁体を有することを特徴とする自動車用電線。特に、金属線からなる導体が、炭素繊維からなる導体内に設けられており、該炭素繊維からなる導体の外周が絶縁体により被覆されていることを特徴とする自動車用電線。【選択図】      図１
2005063765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線からなる導体、炭素繊維からなる導体、およびこれらの導体を被覆する絶縁体を有することを特徴とする自動車用電線。
【請求項２】
金属線からなる導体が、炭素繊維からなる導体内に設けられており、該炭素繊維からなる導体の外周が絶縁体により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用電線に関する。より具体的には、炭素繊維からなる導体を有し軽量であるとともに、高い導電率を有し自動車の艤装配線に好適な自動車用電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車内の電装品への電気の供給、通信、センシングなどに用いられる自動車用電線として、従来は、銅などの金属からなる導体の外周に絶縁体を被覆したものがよく用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような従来の自動車用電線は、導体として主に銅などの比重が大きい金属が用いられているので重量が大きい。しかも、近年は、情報関係の各種センサが増加し、センサやその関係部品などへ電気を供給するための電線が増えてきているので、電線の重量の、車両全体の重量へ与える影響も大きくなっている。車両全体の重量が大きくなると、燃費なども低下し、これは環境問題の観点からも好ましくない。そこで、従来の銅線に代わるより軽量な自動車用電線が求められていた。
【０００４】
そこで、本発明者らは、検討を重ねた結果、従来の銅線に代わるより軽量な自動車用電線として、炭素繊維からなる導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とを具えることを特徴とする自動車用電線を発明し、特願２００２−３０６３１０として特許出願を行った。
【０００５】
この発明は、導体として、銅などの金属と比較して比重が小さい炭素繊維を用いることを特徴とする。従って、従来の自動車用電線と比較して軽量であるので、この電線を用いることにより、従来よりも車両の重量を軽量にして燃費を向上させることを可能とした。
【非特許文献１】日立電線株式会社ホームページ、“輸送機用電線、自動車用電線、自動車用超極薄肉低圧電線”、［online］、［平成14年10月21日検索］、インターネット＜http：／／www．Hitachi-cable．co．jp／insulated／05．pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、炭素繊維は、銅などの金属と比較して電気抵抗が大きいので、炭素繊維を用いることを特徴とする電線は、電気抵抗の大きいものとなる。例えば、径７μｍ程度の微小なフィラメントであるＰＡＮ系の炭素繊維を３０００本束ねて得られた電線は、１５０Ω／ｍの電気抵抗を有する。
【０００７】
このような大きな抵抗を有する電線は、スイッチ素子の入力側などでは用いられるが、自動車用電線としての他の多くの用途においては、抵抗を有しない電線が好ましい。従って、上記の炭素繊維を用いることを特徴とする電線は、自動車用電線として使用範囲の狭いものとなる。そこで、軽量などの炭素繊維を用いる電線の利点を保持しながら、より電気抵抗の小さい自動車用電線が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、軽量などの炭素繊維を用いる電線の利点を保持しながら、より電気抵抗の小さい自動車用電線の提供を目的とする。本発明者は、炭素繊維からなる導体と共に金属線からなる導体を用いることによりこの目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、金属線からなる導体、炭素繊維からなる導体、およびこれらの導体を被覆する絶縁体を有することを特徴とする自動車用電線を提供するものである。
【００１０】
以下、本発明をより詳しく説明する。
金属線からなる導体を構成する金属としては、導電率の高い金属、例えば銅、銀、アルミニウムなどが挙げられるが、通常、安価な銅が用いられる。
【００１１】
１本の炭素繊維からなる導線に対する金属線の本数は、１本であってもよく、複数本であってもよい。複数本である場合、これらを撚り合わせるなどの方法により集束されていてもよく、またそれぞれが分離されて炭素繊維からなる導体内または絶縁体内に設けられていてもよい。
【００１２】
金属線の形状としては、通常、電線の全長にわたって連続した線状のものが用いられるが、金属線からなる導体が炭素繊維からなる導体内に設けられている場合は、短繊維状の金属線（例えばフィラメント）を炭素繊維からなる導体内に分散したものも用いることができ、このような形態も本発明の金属線からなる導体に含まれる。
【００１３】
金属線は、電線に求められる導電率が確保できる太さを有する。導電率は、金属線の材質、本数、形状などによっても影響されるので、金属線の好ましい太さは、金属線の材質、本数、形状などにより変動する。
必要とされる導電率が確保できる限りは、電線を軽量化するため、金属線の本数は少なく、太さは細い方が好ましい。
【００１４】
炭素繊維からなる導体は、その屈曲性をよくするために炭素繊維を複数集束して用いることが好ましい。その本数や該導体の太さは、必要な機械的強度が得られるように材料に応じて適宜調整される。本発明の自動車用電線では、導電性は金属線のみでなく炭素繊維によっても得られる。従って、炭素繊維によりある程度の導電性が得られれば、金属線の本数を少なく、又、太さを細くすることもできる。この様に、炭素繊維の本数や炭素繊維からなる導体の太さや本数の調整に際しては、導電性が考慮される。
【００１５】
炭素繊維からなる導体を構成する炭素繊維としては、石油又は石炭ピッチを原料とするピッチ系炭素繊維やポリアクリロニトリルを原料とするＰＡＮ系炭素繊維が例示され、本発明においてはそのいずれを用いてもよく、市販されているフィラメントを用いてもよい。一般に、ピッチ系炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維と比較して、導電性はよいが強度（特に、引張強度）が弱い傾向にあるので、強度を考慮する場合は、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
【００１６】
上記炭素繊維の集束方法としては、例えば、縦添えが挙げられる。しかし、炭素繊維からなるフィラメントとして、通常知られている直径がφ１０μｍ程度以下、とくに６〜７μｍ程度の微小なフィラメントを複数縦添えして、例えば断面円形状にした場合、フィラメントが径方向に滑り、扁平状になり易い。従って、縦添えは、フラットケーブルなどの導体の断面が楕円状や扁平状にする場合に好ましい。
【００１７】
一方、炭素繊維からなる導体を断面円形状としたい場合は、複数の炭素繊維を撚り合わせることが好ましい。撚り合わせることで、断面を円形状に保ち易いだけでなく、導体断面を真円に近い形状とすることで、断面をより小さくすることができ、車両への収納容量を小さくすることができる。撚りは、Ｓ撚りでもＺ撚りでもよく、Ｓ撚りとＺ撚りを交互に行ったＳ−Ｚ撚りでもよい。Ｓ−Ｚ撚りは、撚り用ダイスを交互に回転することで製造できるため、製造設備を簡易にすることができ、製造性に優れて好ましい。
【００１８】
金属線からなる導体および炭素繊維からなる導体を被覆する絶縁体としては、導体が銅などの金属からなる一般的な電線において絶縁体として使用されているものと同様なものを用いることができる。例えば、絶縁性を有する樹脂などが挙げられ、具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどのポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などが挙げられる。
【００１９】
絶縁体の被覆は、押出機による樹脂の押出などにより行われる。例えば、金属線からなる導体および炭素繊維からなる導体、または金属線からなる導体を含んだ炭素繊維からなる導体を、ニップルのガイド孔を経てダイスに挿通し、ニップルおよびダイスがつくる樹脂孔から供給された樹脂により該導体を被覆しながら該樹脂を押出す方法が挙げられる。
炭素繊維が、ニップル−ダイス部分で樹脂からの力により切断される問題を低減するため、ニップルの一端をダイス孔から突出させたものを用いてもよい。
【００２０】
本発明のより具体的な態様としては、金属線からなる導体が、炭素繊維からなる導体内に設けられており、該炭素繊維からなる導体の外周が絶縁体により被覆されていることを特徴とする自動車用電線が挙げられる。このように構成された電線は軽量でありながら、大きなパワーを使用する自動車用電線として好ましい。
【００２１】
本発明のより具体的な他の態様としては、金属線からなる導体の外周が絶縁体により被覆されており、該絶縁体の内部に炭素繊維からなる導体が設けられていることを特徴とする自動車用電線が挙げられ、さらに、金属線からなる導体が、炭素繊維からなる導体内に設けられており、該炭素繊維からなる導体の外周が絶縁体により被覆されており、該絶縁体の内部にさらに炭素繊維からなる導体が設けられていることを特徴とする自動車用電線も挙げられる。
【００２２】
このような自動車用電線は金属線からなる導体と炭素繊維からなる導体に、同じ電流を流して、大電流用として用いることができる外、後述する様に異なる導体毎に別の電流を流して同時に多用途に用いることができる。
【００２３】
上記のように、自動車用電線は、電装品への電気の供給、通信、センシングなど種々の用途に用いられており、その用途に応じて、求められる導電性などが異なる。例えば、電装品への電気の供給に使用される場合は、比較的大きな導電性が求められるが、通信、センシングなどの弱電信号用として用いられる場合は大きな導電性は求められない。
【００２４】
また、このような各種用途の電線を、一本の電線内に納めることができれば、自動車用電線の本数、すなわち重量を減らすことができ、その結果車両重量の低減、燃費の低減などを達成することができる。
【００２５】
金属線からなる導体の外周が絶縁体により被覆されており、該絶縁体の内部に炭素繊維からなる導体が設けられていることを特徴とする自動車用電線、および金属線からなる導体が炭素繊維からなる導体内に設けられており、該炭素繊維からなる導体の外周が絶縁体により被覆されており、該絶縁体の内部にさらに炭素繊維からなる導体が設けられていることを特徴とする自動車用電線は、各種用途の電線を、一本の電線内に納めるという目的を達成するものである。
【００２６】
すなわち金属線からなる導体や金属線からなる導体がその中に設けられている炭素繊維からなる導体は、比較的大きな導電性を有するので、これらの導体は電装品への電気の供給など比較的大きな導電性が求められる用途に使用され、絶縁体内に設けられている炭素繊維からなる導体は、弱電信号用などの大きな導電性が求められない用途に使用される。
【００２７】
１本の電線内における、金属線からなる導体の本数や金属線からなる導体がその中に設けられている炭素繊維からなる導体の本数はとくに限定されず、１本でも複数本でもよい。同様に、絶縁体内に設けられている炭素繊維からなる導体の本数も限定されない。絶縁体の内部に設けられている炭素繊維からなる導体は、通常、大きな電流を通す用途には用いないので、比較的細くてよく、その結果、多数本を１本の電線内に納めることが可能な場合が多い。多数本を１本の電線内に納めることにより、自動車用電線の本数を減らすことができ、その結果車両重量の低減、燃費の低減などを達成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
金属線からなる導体、炭素繊維からなる導体、およびこれらの導体を被覆する絶縁体を有する本発明の自動車用電線は、軽量などの炭素繊維を用いる電線の利点を保持しながら、電気抵抗が小さいという特徴を有し、電装品への電気の供給など、高い導電率が求められる用途に好ましく使用される。
【００２９】
特に、金属線からなる導体の外周が絶縁体により被覆されており、該絶縁体の内部に炭素繊維からなる導体が設けられている場合は、電装品への電気の供給など大きな導電性が求められる用途、および弱電信号用などの大きな導電性が求められない用途などの複数の用途に、１本の電線で対応することができ、自動車用電線の本数を減らすことができ、その結果車両重量をさらに低減し、燃費の低減などを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施のより具体的な形態を、図面を用いて説明するが、本発明の範囲はこの形態により限定されるものではない。
図１は、本発明の一例を示す、電線の長さ方向に対して垂直方向の自動車用電線の断面図である。この例では、炭素繊維からなる導体２の中に、金属線からなる導体１として１本の銅線が設けられている。また、炭素繊維からなる導体２の外周は絶縁体３により被覆されている。
【００３１】
この例の電線の断面形状は円形であり、炭素繊維からなる導体２としては、複数の炭素繊維をＳ-Ｚ撚りして集束したものが用いられている。
また、この例の様に金属線からなる導体１が、炭素繊維からなる導体２の中心部に位置していることが、電線断面に対し、バランス良く電流を流すために好ましいが、本発明はこの様な構造に限定されるものではない。
【００３２】
図３は、図１の例の自動車用電線の末端の一例を示す、電線の長さ方向に対して垂直方向の断面図である。図３に示されるように、中心部に金属線からなる導体１を有する炭素繊維からなる導体２の末端は、コネクターピン７に挿入され、該コネクターピン７を介して電装品へ配線される。コネクターピン７と炭素繊維からなる導体２の末端との接続は、炭素繊維からなる導体２および金属線からなる導体１の反力を利用して行われる。
【００３３】
図２は、本発明の他の例を示す、電線の長さ方向に対して垂直方向の自動車用電線の断面図である。この例では、電線の中心部に金属線からなる導体４が設けられており、その外周は絶縁体６により被覆されている。絶縁体６の内部には、炭素繊維からなる導体５が５本設けられている。この例の電線の断面形状は円形であり、また炭素繊維からなる導体５の断面形状も円形であり、炭素繊維からなる導体５としては複数の炭素繊維をＳ-Ｚ撚りして集束したものが用いられている。
【００３４】
この例の電線では、金属線からなる導体４は電力の供給などの用途に用いられ、一方炭素繊維からなる導体５は、弱電信号用の伝送などに用いられる。５本の炭素繊維からなる導体５には、信頼性の点から、同一の信号を流すことも、又、多用途に応えるためにそれぞれ別の信号を流すこともできる。なお、所望の導電率が得られる限りは、金属線からなる導体４の代わりに、金属線からなる導体をその内部に有した炭素繊維からなる導体を用いることも可能である。
【００３５】
なお、図１の例では、絶縁体３の内部に、炭素繊維からなる導体２が１本しか設けられておらず、図２の例では、絶縁体６の内部に、金属線からなる導体４が１本しか設けられていないが、絶縁体の内部に、炭素繊維からなる導体や金属線からなる導体が複数本設けられていてもよい。例えば、断面扁平状の絶縁体の中に、炭素繊維からなる導体や金属線からなる導体を複数本、平行して並べられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一例を示す、電線の長さ方向に対して垂直方向の自動車用電線の断面図である。
【図２】本発明の他の例を示す、電線の長さ方向に対して垂直方向の自動車用電線の断面図である。
【図３】図１の例の自動車用電線の末端の一例を示す、電線の長さ方向に対して垂直方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、４    金属線からなる導体
２、５    炭素繊維からなる導体
３、６    絶縁体
７        コネクターピン
【図１】
2005063765.tif 000003
【図２】
2005063765.tif 000004
【図３】
2005063765.tif 000005