(57)【要約】【課題】熱サイクル試験にかけても金属編組が破断することのない電気ケーブルを提供する。【解決手段】電気ケーブル１は、断面積が２０ｍｍ２以上である中心導体１１と、中心導体１１の外周に押出被覆された絶縁層１２と、絶縁層１２の周囲に巻き付けられた樹脂テープ１３と、樹脂テープ１３の周囲を覆う金属細線の編組１４と、金属細線の編組１４の周囲に被覆された外被１５と、を備えている。この電気ケーブル１において、電気ケーブル径／中心導体径が１.４０以上１.７７以下であり、絶縁層１２の２％セカントモジュラスが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面積が２０ｍｍ２以上である中心導体と、
前記中心導体の外周に押出被覆された絶縁層と、
前記絶縁層の周囲に巻き付けられた樹脂テープと、
前記樹脂テープの周囲を覆う金属細線の編組と、
前記金属細線の編組の周囲に被覆された外被と、を備え、
電気ケーブル径／中心導体径が１.４０以上１.７７以下であり、
前記絶縁層の２％セカントモジュラスが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である、電気ケーブル。
【請求項２】
前記樹脂テープの線膨張係数が、前記絶縁層の線膨張係数よりも小さい、請求項１に記載の電気ケーブル。
【請求項３】
前記樹脂テープの重なり幅が、前記樹脂テープのテープ幅の１／４以上１／２以下である、請求項１または請求項２に記載の電気ケーブル。
【請求項４】
前記金属細線は、軟銅線から構成される、請求項１から請求項３のいずれか一項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、電気機器内や車両内の配線等に用いられる電気ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、導体の外周を難燃剤を含む絶縁樹脂からなる絶縁体で被覆し、該絶縁体の外周に金属編組からなるシールド導体を配し、さらに該シールド導体の外周を絶縁樹脂からなる外被で被覆した電気ケーブルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３９９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の電気ケーブルにおいては、熱サイクルにかけられることにより、シールド導体を構成する金属編組が破断してしまう場合がある。これは、温度変動によって絶縁体が伸縮して、絶縁体の周囲を被覆する金属編組が該絶縁体の伸縮の影響を受けて座屈してしまうためと考えられる。
【０００５】
本発明は、熱サイクルにかけられても金属編組が破断することのない電気ケーブルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電気ケーブルは、
断面積が２０ｍｍ２以上である中心導体と、
前記中心導体の外周に押出被覆された絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の周囲に巻き付けられた樹脂テープと、
前記樹脂テープの周囲を覆う金属細線の編組と、
前記金属細線の編組の周囲に被覆された外被と、を備え、
電気ケーブル径／中心導体径が１.４０以上１.７７以下であり、
前記絶縁樹脂層の２％セカントモジュラスが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱サイクルにかけられても金属細線の編組が破断することのない電気ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る電気ケーブルの概略を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の実施形態に係る電気ケーブルは、
（１）断面積が２０ｍｍ２以上である中心導体と、
前記中心導体の外周に押出被覆された絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の周囲に巻き付けられた樹脂テープと、
前記樹脂テープの周囲を覆う金属細線の編組と、
前記金属細線の編組の周囲に被覆された外被と、を備え、
電気ケーブル径／中心導体径が１.４０以上１.７７以下であり、
前記絶縁樹脂層の２％セカントモジュラスが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である。
この構成によれば、熱サイクルにかけられても金属細線の編組（以下、金属編組）が破断することのない電気ケーブルを提供することができる。
【００１０】
（２）前記樹脂テープの線膨張係数が、前記絶縁樹脂層の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。
この構成によれば、絶縁樹脂層に比べて熱収縮しにくい樹脂テープを用いることで、金属編組が絶縁樹脂層の伸縮の影響を受けにくくなる。
【００１１】
（３）前記樹脂テープの重なり幅が、前記樹脂テープのテープ幅の１／４以上１／２以下であることが好ましい。
この構成によれば、金属編組への絶縁層の食い込みを十分に防止することができる。
【００１２】
（４）前記金属細線は、軟銅線から構成されることが好ましい。
この構成によれば、金属編組の破断をより確実に防止することができる。
【００１３】
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る電気ケーブルの概略を説明する。図１は、本実施形態に係る電気ケーブル１の例を示している。
【００１４】
本実施形態に係る電気ケーブル１は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車内のモータやインバータ等の電源系統の配線に用いられる。
図１に示すように、電気ケーブル１は、中心導体１１と、絶縁層１２と、樹脂テープ１３と、金属編組１４と、外被１５とを備えている。
【００１５】
中心導体１１は、導体断面積が２０ＳＱ（２０ｍｍ２）以上、例えば５０ｍｍ２程度である。中心導体１１は、単線または複数本の素線を撚り合わせた撚線で形成されている。中心導体１１は、銅、軟銅、銀、ニッケルめっき軟銅、錫めっき軟銅等の、一般に汎用されている導体材料から構成されている。なお、撚線で形成する場合は、素線径が０.１８ｍｍ〜０.５ｍｍ程度のものが用いられる。
【００１６】
中心導体１１の周囲には、ポリオレフィン系の樹脂をベース樹脂とした絶縁層１２が被覆されている。絶縁層１２のベース樹脂であるポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）等の他、樹脂に柔軟性を付与すべくα−オレフィン以外の他の極性を有するモノマーを導入した、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の共重合体も使用することができる。そして、上記のベース樹脂に難燃剤、酸化防止剤や架橋剤等の添加剤を添加して中心導体１１の外周に絶縁層１２として押出成形（押出被覆）される。
【００１７】
絶縁層１２は、押出成形によって中心導体１１の外面に略均一の厚さで被覆される。絶縁層１２の厚さは、１．０ｍｍ以上であることが好ましい。また、絶縁被覆としての絶縁層１２は、比較的温度の高い環境下で外力を受けた際に変形して電気絶縁性が低下したりするのを防止すべく、その耐熱変形性を向上するために、中心導体１１の周囲に被覆された後に、電離放射線（γ線や電子線など）の照射や過酸化物架橋、シラン架橋などの化学架橋によって架橋処理される。なお、本実施形態の電気ケーブル１は、架橋してもしなくてもよいが、架橋することにより抗張力、耐熱性が向上するので好ましい。また、絶縁層１２を架橋することにより、後述するセカントモジュラス（２％セカントモジュラス）は数％〜数１０％上昇する。
【００１８】
絶縁層１２のベース樹脂に用いるポリオレフィン系樹脂のうちでも、特に、ＥＥＡを用いるのが好ましい。ＥＥＡは、これに含まれるエチルアクリレート（ＥＡ）により結晶化度が小さくなり、本用途に好ましい高い柔軟性が得られ、また、ＥＥＡは熱分解開始温度が３００℃と高く、ポリオレフィン系樹脂の中では長期老化耐熱性が高く、通電時に発熱する電気ケーブルとして長期に使用するには好ましい。また、燃焼時に炭化層を形成しやすく、炭化層によって酸素が遮蔽され燃焼が阻害されるため、難燃剤の添加量を少なくして、低比重で高難燃性を実現しやすい。なお、コポリマーの含有率は２３重量％以上とするのが好ましく、これより小さいと結晶度が大きく柔軟性が低下する。また、絶縁層１２がオレフィンと極性を有するコモノマーの共重合体、または、この共重合体と、オレフィンとαオレフィン共重合体との混合物であってもよい。
【００１９】
絶縁層１２の周囲には、樹脂テープ１３が巻き付けられている。樹脂テープ１３は、樹脂テープ１３同士が重なり合うように螺旋状に巻き付けられることが好ましい。樹脂テープ１３同士の重なり幅は、樹脂テープ１３のテープ幅の１／４以上１／２以下、好ましくは１／３程度である。樹脂テープ１３としては、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂からなるＰＥＴテープを用いることが好ましい。ＰＥＴの線膨張係数（例えば、２×１０−５／℃）は、絶縁層１２を構成するＥＶＡ等の樹脂材料の線膨張係数（例えば、１６〜２０×１０−５／℃）よりも小さい。そのため、ＰＥＴテープからなる樹脂テープ１３は、熱サイクルにかけても絶縁層１２より変形しにくい。また、ＰＥＴの２％セカントモジュラス（例えば、２００ＭＰａ）は、ＥＶＡの２％セカントモジュラス（例えば、２０ＭＰａ）よりも大きいため、絶縁層１２の伸縮の影響を受けにくい。本実施形態においては、このようなＰＥＴテープからなる樹脂テープ１３を絶縁層１２と金属編組１４との間に介在させることにより、樹脂テープ１３が主に緩衝材として機能している。
【００２０】
樹脂テープ１３の周囲には、金属細線を編組して形成した金属編組１４が配されている。金属編組１４を構成する金属細線としては、柔軟性に優れた軟銅線を用いることが好ましい。柔軟性に優れた軟銅線を用いることで、金属編組１４を作製する際の損傷を防ぐことができる。なお、金属細線にメッキ処理を施してハンダ付け容易で銅害が少ない金属編組１４を作製してもよい。
【００２１】
金属編組１４の周囲は、外被１５で覆われている。外被１５は、絶縁層１２と同じ樹脂材料により構成されていればよい。外被１５は、押出成形（押出被覆）によって金属編組１４の外面に略均一の厚さで被覆される。外被１５の厚さは、少なくとも０．８ｍｍ以上であることが好ましい。外被１５は、押出成形された上に架橋処理されてもよい。
【００２２】
本実施形態に係る電気ケーブル１は、図１に示すように、中心導体１１の外径をＤ１とし、絶縁層１２の外径をＤ２とし、外被１５の外径をＤ３としたとき、導体外径Ｄ１に対する外被外径Ｄ３の比（Ｄ３／Ｄ１）が１.４０以上１.７７以下の範囲にあるケーブルを対象とする。また、導体外径Ｄ１に対する絶縁層外径Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１）が１.１５以上１.４０以下の範囲にあることが好ましい。
【００２３】
また、本実施形態に係る電気ケーブル１は、絶縁層１２および外被１５の少なくとも一つの絶縁体部分の２％セカントモジュラスを１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下とすることが好ましい。２％セカントモジュラスを５０ＭＰａ以下とすることで、電気ケーブル１に柔軟性と取り回し性をもたせている。２％セカントモジュラスを１０ＭＰａ以上としたのは、この値より小さいと、電気ケーブル１を押出後巻取る際に変形し、所定の外径とならずに外径不安定となるからである。なお、２％セカントモジュラスは、次の方法で測定する。電気ケーブルから絶縁層を剥離して長さ１００ｍｍの試験片を作製する。そして、この試験片を、インストロン引張試験機を用いて引張速度５０ｍｍ／分の速度で長さ方向に引っ張った際の２％伸長時の抗張力を測定し、それを５０倍して２％セカントモジュラス（ｋｇ／ｍｍ２（１ｋｇ／ｍｍ２＝９．８ＭＰａ））とする。
【００２４】
本実施形態においては、ケーブル外径／導体外径の値に注目して、断面積が２０ｍｍ２以上の中心導体１１の周囲を、絶縁層１２、樹脂テープ１３、金属編組１４および外被１５をこの順で被覆し、電気ケーブル径／導体径が１.１５以上１.４０以下とした電気ケーブル１について、絶縁層１２の２％セカントモジュラスが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下とすれば、柔軟性の良好な電気ケーブル１が得られる。
【００２５】
＜評価＞
ここで、以下の例１〜例３に対して熱サイクル試験を行った。例１は本実施形態に係る電気ケーブル１の一例を示し、例２および例３は比較例に係る電気ケーブルを示している。表１に例１〜例３の電気ケーブルの具体的な構成を示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に示すように、例１においては、絶縁層の周囲にＰＥＴテープからなる樹脂テープを巻き付けることにより、絶縁層と金属編組との間に樹脂テープを介在させた。一方、例２および例３においては、絶縁層と金属編組との間に樹脂テープを介在させることなく、絶縁層の周囲に金属編組を直接配した。なお、例３においては、例１および例２の編組密度（９０％）よりも高い編組密度（９５％）で編組した金属編組を用いた。
【００２８】
上記のように構成された例１〜例３に係る電気ケーブルに対して、温度変動が短時間で切り替わる熱サイクル試験を実施することにより、金属編組の破断の有無を評価した。熱サイクル試験は、−４０℃から１５０℃への温度変化を５分で行い、このサイクルを１０００回繰り返したものである。
この熱サイクル試験の結果、例１に係る電気ケーブルにおいては、金属編組の破断や損傷は確認されなかった。一方、例２および編組密度を上げた例３に係る電気ケーブルにおいては、金属編組が破断したことが確認された。
また、中心導体の断面積が２０ｍｍ２とした場合も、絶縁層と金属編組との間に樹脂テープを介在させた例では金属編組の破断や損傷は確認されず、絶縁層と金属編組との間に樹脂テープを介在させなかった例では金属編組が破断した。
【００２９】
以上から、本実施形態にかかる電気ケーブル１のように、絶縁層１２と、金属編組１４との間に、例えばＰＥＴテープからなる樹脂テープ１３を介在させると、温度変動により絶縁層１２が伸縮した場合であっても、樹脂テープ１３がいわゆる緩衝材となり、金属編組１４は絶縁層１２の伸縮の影響を受けにくくなる。そのため、金属編組１４を構成する金属細線が座屈することなく、熱サイクルにかけても金属編組１４が破断しない電気ケーブル１を提供することができる。
なお、本実施形態にかかる電気ケーブル１としては、中心導体１１の断面積が２０ｍｍ２以上であり、電気ケーブル径／中心導体径が１.４０以上１.７７以下であり、絶縁層１２の２％セカントモジュラスが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であるものを用いている。中心導体１１の断面積が２０ｍｍ２以上なので、金属編組１４を有する電気ケーブル１の外径は１０ｍｍを超え、熱による絶縁層１２の伸縮が大きく金属編組１４が切れ易くなるが、本実施形態の構成により、金属編組１４が切れにくい。さらに電気ケーブル１の柔軟性を十分に確保することができ、狭いスペース内での配線作業（取り回し）を容易にし、曲げ半径の低減等による省スペース化が可能となる。
【００３０】
また、本実施形態においては、樹脂テープ１３の線膨張係数が、絶縁層１２の線膨張係数よりも小さくなるように、絶縁層１２および樹脂テープ１３の材料を選択することが好ましい。絶縁層１２に比べて熱収縮しにくい樹脂テープ１３を用いることで、金属編組１４が絶縁層１２の伸縮の影響をさらに受けにくくなり、金属編組１４の破断を確実に防止することができる。
【００３１】
また、樹脂テープ１３の重なり幅が、樹脂テープ１３のテープ幅の１／４以上１／２以下であることが好ましい。電気ケーブル１を曲げた場合に樹脂テープ１３が開くので、その場合でも絶縁層１２の伸縮の影響が金属編組１４に及ばないようにするためには、樹脂テープ１３の重なり幅が１／４以上であることが好ましい。樹脂テープ１３の重なり幅が１／２を超えても絶縁層１２の伸縮の影響を金属編組１４に及ぼさなくする効果は飽和し、樹脂テープ１３の重なり幅を大きくするために電気ケーブル１の生産性が落ちることや、電気ケーブル１が固くなるなどの不利益が生じるので、樹脂テープ１３の重なり幅を１／２以下とするのが好ましい。
【００３２】
また、金属編組１４を構成する金属細線は、軟銅線から構成されることが好ましい。伸び率が高く柔軟性に優れた軟銅線を用いることで、金属編組１４の破断をより確実に防止することができる。
【００３３】
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１：電気ケーブル
１１：中心導体
１２：絶縁層
１３：樹脂テープ
１４：金属編組（編組）
１５：外被
【図１】
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