(57)【要約】【課題】高温環境下での課電劣化を抑制し、かつ課電寿命を向上させることができる絶縁電線を提供する。【解決手段】絶縁電線Ｔ１は、導体４の外周に被覆された比誘電率ε１の第１の樹脂層１と、第１の樹脂層１の外周に被覆された比誘電率ε２の第２の樹脂層２とを有し、１５０℃以上で、ε１／ε２＞１、望ましくは、ε１／ε２＞１．１の関係にある。第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点（Ｔｍ）が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周に少なくとも２層の絶縁皮膜を被覆してなる絶縁電線において、
前記導体の外周に被覆された比誘電率ε１の第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層の外周に被覆された比誘電率ε２の第２の樹脂層とを有し、
１５０℃以上で、ε１／ε２＞１の関係にある、
ことを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
１５０℃以上で、ε１／ε２＞１．１の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
【請求項３】
前記第１の樹脂層の厚さは、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、３０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電線。
【請求項４】
前記第１の樹脂層の厚さは、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、２０％以下であることを特徴とする請求項３に記載の絶縁電線。
【請求項５】
前記第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、ガラス転移温度が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載の絶縁電線。
【請求項６】
前記第２の樹脂層の外周に被覆された比誘電率ε３の第３の樹脂層を有し、
１５０℃以上において、ε３／ε２＞１の関係にある、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの項に記載の絶縁電線。
【請求項７】
１５０℃以上で、ε３／ε２＞１．１の関係にあることを特徴とする請求項６に記載の絶縁電線。
【請求項８】
前記第１の樹脂層と前記第３の樹脂層との合計の厚さは、前記第１の樹脂層、前記第２の樹脂層及び前記第３の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、３０％以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の絶縁電線。
【請求項９】
前記第１の樹脂層と前記第３の樹脂層との合計の厚さは、前記第１の樹脂層、前記第２の樹脂層及び前記第３の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、２０％以下であることを特徴とする請求項８に記載の絶縁電線。
【請求項１０】
前記第３の樹脂層は、ガラス転移温度が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１つの項に記載の絶縁電線。
【請求項１１】
前記導体と前記第１の樹脂層との間には、前記導体による樹脂層の劣化を防止するための劣化防止層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つの項に記載の絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体の外周に少なくとも２層の絶縁皮膜を被覆してなる絶縁電線に関し、特に、自動車等のような高温環境下で用いられるのに適する絶縁電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の絶縁電線は、例えば特許文献１に示すように、導体に絶縁皮膜を被覆して構成されている。
【０００３】
導体は、例えば銅、アルミニウム等の導電性の金属で作られ、絶縁皮膜は、例えば絶縁性の樹脂で作られている。
【特許文献１】特開平２００５−２６８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の樹脂を被覆した絶縁電線の場合の高温課電状態における電流特性を示すグラフである。
【０００５】
図７から、高温になるに従い、オームの法則から導き出される電流（点線で示す）よりも大きな電流（実線で示す）が流れることがわかる。
【０００６】
そのため、従来の絶縁電線では、高温環境下での課電劣化が大きく、課電寿命が短いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高温環境下での課電劣化を抑制し、かつ課電寿命を向上させることができる絶縁電線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、自動車等の高温環境下での絶縁電線の課電劣化や寿命は、電極からの電荷注入（ショットキー放出）に大きく影響されることを突き止めた。
一般に、ショットキー放出電流ｉは次式で表される。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
ここで、Ａはリチャードソン-ダッシュマン定数、Ｔは絶対温度、Ｅは電界、φDは金属の誘電体に対する仕事関数、ｋはボルツマン定数である。
【００１１】
すなわち、高温環境下では電極からの電荷注入に支配的な電気伝導となり、電極面に大きな電界がかかると電荷注入がさらに促進され、急激な電流増加が樹脂を劣化させるとともに、絶縁破壊に導くのである。
【００１２】
そこで、本発明の絶縁電線は、導体の外周に少なくとも２層の絶縁皮膜を被覆してなる絶縁電線において、
前記導体の外周に被覆された比誘電率ε１の第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層の外周に被覆された比誘電率ε２の第２の樹脂層とを有し、
１５０℃以上で、ε１／ε２＞１の関係にある、
ことを特徴とするものである。
【００１３】
１５０℃以上で、ε１／ε２＞１．１の関係にあるのが望ましい。
【００１４】
前記第１の樹脂層の厚さは、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、３０％以下であってもよい。
【００１５】
前記第１の樹脂層の厚さは、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、２０％以下であるのが望ましい。
【００１６】
前記第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、ガラス転移温度が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られていてもよい。
【００１７】
前記第２の樹脂層の外周に被覆された比誘電率ε３の第３の樹脂層を有し、
１５０℃以上において、ε３／ε２＞１の関係にあるものでもよい。
【００１８】
１５０℃以上で、ε３／ε２＞１．１の関係にあるのが望ましい。
【００１９】
前記第１の樹脂層と前記第３の樹脂層との合計の厚さは、前記第１の樹脂層、前記第２の樹脂層及び前記第３の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、３０％以下であってもよい。
【００２０】
前記第１の樹脂層と前記第３の樹脂層との合計の厚さは、前記第１の樹脂層、前記第２の樹脂層及び前記第３の樹脂層の合計の厚さの０％より大きく、２０％以下であるのが望ましい。
前記第３の樹脂層は、ガラス転移温度が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られていてもよい。
前記導体と前記第１の樹脂層との間には、前記導体による樹脂層の劣化を防止するための劣化防止層が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、１５０℃以上で、導体表面に隣接する第１の樹脂層の比誘電率ε１の方が、第１の樹脂層の外周に被覆された第２の樹脂層の比誘電率ε２よりも高いため、導体表面の電界を小さくでき、絶縁電線への電荷注入を抑制できる。その結果、高温環境下での課電劣化を抑制できるとともに、課電寿命を向上させることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、比誘電率ε１が比誘電率ε２よりもさらに高くなるため、電圧低減効果がさらに向上する。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、誘電率の高い第１の樹脂層が薄いため、第２の樹脂層にかかる電界の増加を抑えられるため、絶縁破壊電圧特性を損なうことがない。
【００２４】
また、空気ギャップを伴う場合、空気ギャップの電界増加を抑えられるため、耐インバータサージ（コロナ開始電圧）特性を損なうことがない。
【００２５】
請求項４に係る発明によれば、第１の樹脂層がさらに薄いため、絶縁破壊電圧特性や耐インバータサージ特性がより向上する。
【００２６】
請求項５に係る発明によれば、上記効果をより確実に奏することができる。
【００２７】
請求項６に係る発明によれば、１５０℃以上で、第２の樹脂層の外周に被覆された第３の樹脂層の比誘電率ε３の方が、第２の樹脂層の比誘電率ε２よりも高いため、絶縁電線への電荷注入を抑制できる。その結果、高温環境下での課電劣化を抑制できるとともに、課電寿命を向上させることができる。
【００２８】
請求項７に係る発明によれば、比誘電率ε３が比誘電率ε２よりもさらに高くなるため、電圧低減効果がさらに向上する。
【００２９】
請求項８に係る発明によれば、誘電率の高い第１の樹脂層及び第３の樹脂層が薄いため、第２の樹脂層にかかる電界が小さくなり、絶縁破壊電圧特性を損なうことがない。
【００３０】
また、空気ギャップを伴う場合、空気ギャップの電界増加を抑えられるため、耐インバータサージ（コロナ開始電圧）特性を損なうことがない。
【００３１】
請求項９に係る発明によれば、第１の樹脂層及び第３の樹脂層がさらに薄いため、絶縁破壊電圧特性や耐インバータサージ特性がより向上する。
【００３２】
請求項１０に係る発明によれば、上記効果をより確実に奏することができる。
【００３３】
請求項１１に係る発明によれば、金属との接触による樹脂の酸化劣化促進作用を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施形態例に係る絶縁電線を示す断面図であり、（Ａ）は断面が丸形の場合、（Ｂ）は断面が方形の場合を示す。
【００３６】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る絶縁電線Ｔ１は、導体４の外周に被覆された比誘電率ε１の第１の樹脂層１と、第１の樹脂層１の外周に被覆された比誘電率ε２の第２の樹脂層２とを有し、１５０℃以上で、ε１／ε２＞１、望ましくは、ε１／ε２＞１．１の関係にあることを特徴としている。
【００３７】
導体４は、例えば銅、アルミニウム等の導電性の金属で作られている。
【００３８】
第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点（Ｔｍ）が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られている。
【００３９】
ガラス転移温度が１５０℃以上の非晶性樹脂としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミドヒダントイン変性ポリエステル、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ）ポリアリレート（ＰＡＲ）等が挙げられる。またこれら複数のコポリマー、複数のポリマーアロイも含まれる。
【００４０】
融点が１５０℃以上の結晶性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリアミド６、６６、１１、１２、６１０、４６を含む脂肪族ポリアミド、ポリアミド６Ｔ、９Ｔ、ＭＸＤ６、ポリフタルアミドを含む芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンオキサイト（ＰＰＯ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を含む芳香族ポリエステル、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等が挙げられる。またこれら複数のコポリマー、複数のポリマーアロイも含まれる。
【００４１】
なお、第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２として同じ組成の樹脂を用い、第１の樹脂層１の誘電率を上げるために、第１の樹脂層１の樹脂にカーボン、シリカ（ＳｉＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のフィラーを添加してもよい。
【００４２】
図２は、本発明の第１の実施形態例に係る絶縁電線Ｔ１（図１（Ｂ）参照）に対して電圧Ｖを印加した状態を示す説明図である。
【００４３】
第１の樹脂層１の比誘電率をε１、その厚さをＴａ、第２の樹脂層２の比誘電率をε２、その厚さをＴｂとすると、導体表面の電界Ｅは、
Ｅ＝ε２×Ｖ／（ε１×Ｔｂ＋ε２×Ｔａ）
となる。
【００４４】
１５０℃以上の高温環境下においては、電圧Ｖからの電荷注入は導体４表面の電界Ｅに依存するため、導体４表面の電界Ｅを小さくすることで、電荷注入を抑制できる。導体４表面の電界を小さくするには、導体４に隣接する第１の樹脂層１の誘電率を上げればよい。
【００４５】
本発明の第１の実施形態例に係る絶縁電線Ｔ１によれば、１５０℃以上で、導体４表面に隣接する第１の樹脂層１の比誘電率ε１の方が、第１の樹脂層１の外周に被覆された第２の樹脂層２の比誘電率ε２よりも高いため、導体４表面の電界を小さくでき、絶縁電線Ｔ１への電荷注入を抑制できる。その結果、高温環境下での課電劣化を抑制できるとともに、課電寿命を向上させることができる。
【００４６】
本発明者らは、第１の樹脂層１の比誘電率ε１の方が、第２の樹脂層２の比誘電率ε２よりも高くなるように異なる材質を用いた場合（実施例（１）〜（４））、第１の樹脂層１の比誘電率ε１と第２の樹脂層２の比誘電率ε２が等しくなるように同じ材質を用いた場合（比較例（１））、第１の樹脂層１の比誘電率ε１よりも、第２の樹脂層２の比誘電率ε２の方が高くなるように異なる材質を用いた場合（比較例（２））における導体４表面の電界を測定する実験を行った。
【００４７】
表１は、その実験結果、比較例（１）との比率及び電界低減効果を示す。
【００４８】
【表１】
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この実験において、実施例（１）では、第１の樹脂層１としてＰＡＩ、第２の樹脂層２としてＰＰＳを用い、実施例（２）では、第１の樹脂層１としてＰＥＥＫ、第２の樹脂層２としてＰＰＳを用い、実施例（３）では、第１の樹脂層１としてＰＥＴ、第２の樹脂層２としてＰＰＳを用い、実施例（４）では、第１の樹脂層１としてＮｙ６６、第２の樹脂層２としてＰＰＳを用いた。
【００４９】
比較例（１）では、第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２としてＰＰＳを用い、比較例（２）では、第１の樹脂層１としてＰＰＳ、第２の樹脂層２としてＮｙ６６を用いた。
【００５０】
また、第１の樹脂層１の厚さＴａは１０μｍ、第２の樹脂層２の厚さＴｂは９０μｍ、全体膜厚Ｔ（Ｔａ＋Ｔｂ）は１００μｍ、印加電圧は１．０ｋＶとした。
【００５１】
表１から、実施例（１）〜（４）の場合、比較例（１）の場合に比べ、導体４表面の電界が１０％以上低減していることがわかる。このことから、１５０℃以上で、ε１／ε２＞１の関係、望ましくはε１／ε２＞１．１の関係にあると、絶縁電線Ｔ１への電荷注入を抑制でき、高温環境下での課電劣化を抑制できるとともに、課電寿命を向上させることができることがわかる。
【００５２】
図３は、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率と電界低減効果との関係を示すグラフである。
【００５３】
図３からわかるように、第１の樹脂層１を厚くすると電界低減効果が小さくなるため、電界低減効果を奏するためには、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率が３０％以下、望ましくは、２０％以下になるように形成する必要がある。
【００５４】
本発明者らは、全体膜厚Ｔを５０μｍに薄くして、第１の樹脂層１の厚さＴａと第２の樹脂層２の厚さＴｂの比率を同じにした場合（実施例（５））と、第１の樹脂層１を形成せず、第２の樹脂層２だけの場合（比較例（３））における導体４表面の電界を測定する実験を行った。
【００５５】
表２は、その実験結果、比較例（３）との比率を示す。
【００５６】
【表２】
2009245652.tif 000005
表２からわかるように、全体膜厚を薄くしても、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率が同じであれば、同様の電界低減効果を奏する。
【００５７】
図４は、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率と第２の樹脂層２にかかる電界、導体４表面の電界との関係を示すグラフである。
【００５８】
ここで、ε１は４．０、ε２は２．８、印加電圧Ｖは１ｋＶ、全体膜厚は１００μｍである。
【００５９】
図４からわかるように、誘電率の高い第１の樹脂層１が厚くなると、第２の樹脂層２にかかる電界が大きくなるため、絶縁破壊電圧が低下するおそれがある。
【００６０】
そこで、電界上昇を抑制し、絶縁破壊電圧特性を損なわないためには、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率が３０％以下、望ましくは、２０％以下になるように形成する必要がある。
【００６１】
図５は、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率と、空気ギャップの電界増加率との関係を示すグラフである。
【００６２】
ここで、ε１は４．０、ε２は２．８、空気ギャップは、３０μｍである。
【００６３】
図５からわかるように、誘電率の高い第１の樹脂層１が厚くなると、空気ギャップの電界が高くなり、コロナ開始電圧の低下を招く。
【００６４】
そこで、耐インバータサージ（コロナ開始電圧）特性を損なわないためには、全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層１の厚さＴａの比率が３０％以下、望ましくは、２０％以下になるように形成する必要がある。
【００６５】
図６は、本発明の第２の実施形態例に係る絶縁電線を示す断面図であり、（Ａ）は断面が丸形の場合、（Ｂ）は断面が方形の場合を示す。
【００６６】
本発明の第２の実施形態例に係る絶縁電線Ｔ２は、第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２の他に、第２の樹脂層２の外周に被覆された比誘電率ε３の第３の樹脂層３を有し、１５０℃以上において、ε３／ε２＞１の関係、望ましくはε３／ε２＞１．１の関係にあることを特徴としている。
【００６７】
第３の樹脂層３は、ガラス転移温度が１５０℃以上の非晶性樹脂又は融点が１５０℃以上の結晶性樹脂から選択される物質で作られている。具体的な物質は、前述した第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２の場合と同様である。
【００６８】
本発明の第２の実施形態例に係る絶縁電線Ｔ２によれば、１５０℃以上で、第２の樹脂層２の外周に被覆された第３の樹脂層３の比誘電率ε３の方が、第２の樹脂層２の比誘電率ε２よりも高いため、絶縁電線Ｔ１への電荷注入を抑制できる。その結果、高温環境下での課電劣化を抑制できるとともに、課電寿命を向上させることができる。
【００６９】
また、第１の樹脂層１の厚さＴａと第３の樹脂層３の厚さＴｃとの合計の厚さ（Ｔａ＋Ｔｃ）は、第１の樹脂層１、第２の樹脂層２及び第３の樹脂層３の合計膜厚Ｔの３０％以下、望ましくは２０％以下になるように形成されている。これによって、第１の樹脂層１及び第３の樹脂層３が第２の樹脂層２よりもかなり薄いため、絶縁破壊特性や耐インバータサージ（コロナ開始電圧）特性を損なうことがなくなる。
【００７０】
本発明者らは、第１の樹脂層１としてＰＡＩ、第２の樹脂層２としてＰＰＳ、第３の樹脂層３としてＰＡＩを用い、第１の樹脂層１の厚さＴａ及び第３の樹脂層３の厚さＴｃを５μｍ、第２の樹脂層２の厚さＴｂを９０μｍにした場合（実施例（６））と、第２の樹脂層２だけを形成し、その厚さＴｂを１００μｍにした場合（比較例（４））と、第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２だけを形成し、厚さＴａを１０μｍ、厚さＴｂを９０μｍにした場合（比較例（５））における導体４表面の電界を測定する実験を行った。
【００７１】
ここで、ε１は４．０、ε２は２．８、印加電圧Ｖは１ｋＶ、全体膜厚は１００μｍである。
【００７２】
表３は、その実験結果、比較例（４）との比率を示す。
【００７３】
【表３】
2009245652.tif 000006
表３からわかるように、第１の樹脂層１、第２の樹脂層２及び第３の樹脂層３を形成した実施例（６）の場合は、第１の樹脂層１及び第２の樹脂層２を形成した場合（比較例（５））と同様に、第２の樹脂層２だけを形成した比較例（４）の場合に比べ、電界低減効果を奏する。
【００７４】
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば、導体と第１の樹脂層との間に、金属酸化を防止するために金属酸化物又はコーディング層等からなる金属酸化防止層が形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の絶縁電線は、自動車等のような高温環境下で用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態例に係る絶縁電線を示す断面図であり、（Ａ）は断面が丸形の場合、（Ｂ）は断面が方形の場合を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態例に係る絶縁電線に対して電圧Ｖを印加した状態を示す説明図である。
【図３】全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層の厚さＴａの比率と電界低減効果との関係を示すグラフである。
【図４】全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層の厚さＴａの比率と電界との関係を示すグラフである。
【図５】全体膜厚Ｔに対する第１の樹脂層の厚さＴａの比率と空気ギャップの電界増加率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態例に係る絶縁電線を示す断面図であり、（Ａ）は断面が丸形の場合、（Ｂ）は断面が方形の場合を示す。
【図７】ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の樹脂を被覆した絶縁電線の場合の高温課電状態における電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
Ｔ１，Ｔ２：絶縁電線
１：第１の樹脂層
２：第２の樹脂層
３：第３の樹脂層
４：導体
【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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【図７】
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