【実施例】
【0033】
図1は本発明のユニットケーブルの結線部及び周辺部分の斜視図、
図2は
図1における結線部の拡大図、
図3は本発明のユニットケーブルの製造方法を示す図、
図4は
図3に続く図、
図5は加圧力別の結線部の溶接強度−確率密度を示すグラフである。
なお、
図3に図示する矢印は、上下、左右の各方向を示している(矢印の各方向は一例であるものとする)。
【0034】
図1に図示する引用符号1は本発明のユニットケーブルを示す。このユニットケーブル1は、屋内配線に用いられるものであって、三本のケーブル2〜4を有する(本数は一例であるものとする)。三本のケーブル2〜4は、通常、VVFケーブルと呼ばれるものであって、本実施例において、同じ構成のものが用いられている。以下、ケーブル2を代表例として構成及び構造の説明をする。
【0035】
図1に図示するケーブル2は、600V以下の電力回路に用いられる平形のビニル絶縁ビニルシースケーブルであって、三本の絶縁線心5〜7と、これらを一括して覆うシース8とを備えて構成されている。ケーブル2は、本実施例において三心であるが、二心や四心等であってもよいものとする。
【0036】
図1及び
図2に図示する三本の絶縁線心5〜7は、同じ構成のものが用いられている。絶縁線心5を代表例とすると、絶縁線心5は、導体9と、絶縁体10とを備えて構成されている。導体9は、導電性を有する金属材料からなる。具体的には、JIS C 3102(電気用軟銅線)に適合又はこれに準ずる軟銅線が用いられる。導体9には、単心線が用いられている。導体9は、断面円形状に形成されている。導体9は、断面積が0.6mm
2〜5.3mm
2となるように形成されている。
【0037】
図1及び
図2に図示する絶縁体10は、絶縁性を有する樹脂材料を導体9の外面に押出成形をすることにより形成されている。絶縁体10は、所定の肉厚で断面円形状に形成されている。上記樹脂材料としては、ビニルが用いられている。なお、三本の絶縁線心5〜7を識別するために、黒、白、赤に色分けがなされるものとする。
【0038】
図1に図示するシース8は、三本の絶縁線心5〜7を並列にした上で、これらの外面に押出成形をすることにより形成されている。シース8は、所定の肉厚で断面長円形状に形成されている。シース8の樹脂材料としては、ビニルが用いられている。
【0039】
以上のようなケーブル2は、このケーブル長が二本分の長さになるように切断加工されている(ケーブル長は一例であるものとする)。
図1及び
図2に図示するように、ケーブル2は、シース8及び絶縁体10の中間が皮むきされ、露出した導体9に対し結線部11が形成されている。
【0040】
図1及び
図2に図示する結線部11は、上記の通り露出され且つ一列に配列された導体9同士が電気的に接続されて形成されている。すなわち、接続の部分(接続点)が該当し、この部分は溶接により形成されている。ここで、溶接とは、抵抗溶接による接続方法であり、導体9同士を各導体9の配列方向に加圧した状態で通電し、導体9同士が接触する部分に電気抵抗を発生させ、この電気抵抗による発熱により、局所的な点で金属材料を溶融させることにより、導体9同士を電気的に接続させてなる。結線部11は、上記の通り、導体9同士が抵抗溶接により接続されて形成されていることから、容易に曲がらない状態になっている。したがって、接続された時の位置関係で固定されている。
【0041】
本実施例の結線部11は、この形成状態を分かり易くするために、
図1及び
図2に図示するように、ケーブル2〜4における各絶縁線心5の導体9同士が溶接されて形成されている(本実施例に限定されないものとする)。各導体9のうち、この各導体9の配列方向の両側には、断面積が同一となるように形成された各導体9が配置されている。各導体9は、それぞれの中心が上記配列方向の同軸(すなわち、
図3に図示する軸線X)上に配置されるように配列されている。また、
図1及び
図2に図示するように、各絶縁線心6の導体9同士が溶接されて形成されている。さらに、
図1及び
図2に図示するように、各絶縁線心7の導体9同士が溶接されて形成されている。
【0042】
ここで、従来から知られているユニットケーブルにおいて、導体9同士の抵抗溶接は、通電電流値、通電時間、加圧力、電極及び溶接する部材の接触抵抗を溶接条件としている。これに対し、本発明のユニットケーブル1では、結線部11を形成するにあたって、上記溶接条件に加え、抵抗溶接を開始した時の各導体9の配列方向の一端から他端までの距離と抵抗溶接を完了した時の上記配列方向の一端から他端までの距離との間における上記配列方向の一端と他端とを互いに近づける方向への変位量を溶接条件とし、この変位量を管理するものとする。具体的には、結線部11は、抵抗溶接を開始した時の各導体9の配列方向の一端から他端までの距離と抵抗溶接を完了した時の上記配列方向の一端から他端までの距離との間における上記配列方向の一端と他端とを互いに近づける方向への変位量が0.45mm〜1.45mmとなるように形成されている。結線部11は、上記変位量を、上記範囲で管理することから、結線部11の極端な断面積の縮小を防止し、溶接後も導体9のみで許容電流値を確保することができるように形成されている。
【0043】
なお、上記変位量が0.45mm〜1.45mmの範囲に該当するか否かについては、
抵抗溶接を開始する前に各導体9を一列に配列したときの各導体9の上記配列方向における一端から他端までの距離と、抵抗溶接により形成された結線部11の上記配列方向における一端から他端までの距離との差を測定し、この差が0.45mm〜1.45mmの範囲に入っているか否かを確認することにより、容易に確認することができる。
【0044】
結線部11が形成されることにより、所定の電気回路が構成されている。結線部11の形成は、後述するように、シース8及び絶縁体10の中間の皮むきと、導体9同士の溶接とを順に経ることにより完了する。溶接は、皮むきの範囲が狭くても可能な接続の方法であり、そのため結線部11及び周辺部分は小さく形成される。なお、結線部11の形成において、従来から知られているユニットケーブルのような圧着端子等は不要である。
【0045】
図1に図示するように、結線部11は、樹脂モールド部12にて覆われて保護されている。樹脂モールド部12は、絶縁性を有する樹脂材料を用いての射出成形(成形方法は一例であるものとする)により形成されている。樹脂モールド部12は、本実施例において、結線部11の両側となる周辺部分にも跨るような矩形の形状(略直方体形状)に形成されている(形状は一例であるものとする。結線部11の保護をすることができれば、本実施例の形状に限定されないものとする)。樹脂モールド部12は、結線部11及び周辺部分を覆うことから、小さく形成されている。
【0046】
つぎに、上記構成及び構造に基づきながら、本発明のユニットケーブル1の製造方法について説明する。
【0047】
まず、あらかじめ、ケーブル2〜4を製造した上で、シース8及び絶縁体10の中間を皮むきする。そして、ケーブル2〜4における各絶縁線心5の各導体9を、
図3に図示するように、上側の電極13と下側の電極14との間に一列に配列する(上側の電極13及び下側の電極14は、特許請求の範囲における「一対の電極」に相当するものである)。本実施例では、各導体9を縦方向(
図3における上下方向)に配列し一番下側の導体9を下側の電極14の上に載置する(本実施例に限定されないものとする。その他、一対の電極を、所定の間隔をあけて横方向(
図3における左右方向)に配置し、一対の電極間に、各導体9を横方向に一列に配列してもよいものとする)。
【0048】
ここで、各導体9のうち、上記配列方向の両側(
図3における上記配列方向の一番上側及び一番下側)には、断面積が同一となるように形成された各導体9を配置する。また、各導体9を、それぞれの中心が上記配列方向の同軸(すなわち、
図3に図示する軸線X)上に配置されるように配列する。
図3に図示する軸線Xは、上側の電極13及び下側の電極14の中心軸でもある。すなわち、各導体9を、それぞれの中心が上側の電極13及び下側の電極14の中心軸上に配置されるように配列する。
【0049】
また、各絶縁線心6の各導体9を、上記の通り、上側の電極13と下側の電極14との間に一列に配列する。さらに、各絶縁線心7の各導体9を、上記の通り、上側の電極13と下側の電極14との間に一列に配列する。
【0050】
つぎに、
図3及び
図4に図示するように、上記の通り配列した各導体9を、上側の電極13及び下側の電極14にて上記配列方向に挟んで上側の電極13と下側の電極14とを互いに近づける方向に加圧する。本実施例では、この加圧は、上側の電極13を
図3に図示する矢印Aの方向(
図3における下方向)に下降させることにより行う。なお、上記加圧は、各導体9のそれぞれの中心が上記配列方向の同軸(
図3に図示する軸線X)上からずれないように行う。そして、
図4に図示するように、上記加圧した状態で一対の電極13,14間に電流を通電する。ここで、各導体9を加圧する力は50N〜100N、通電する電流は4200A、電流の通電時間は100msec〜300msecであるものとする。
【0051】
導体9同士を上記加圧力にて加圧した状態で通電することにより、導体9同士が接触する部分に電気抵抗が発生する。この電気抵抗による発熱により、局所的な点で導体9の金属材料を溶融させることにより導体9同士を電気的に接続し、
図1及び
図2に図示するような結線部11を形成する。
【0052】
結線部11の形成にあたっては、抵抗溶接を開始した時の各導体9の配列方向の一端から他端までの距離と抵抗溶接を完了した時の上記配列方向の一端から他端までの距離との間における上記配列方向の一端と他端とを互いに近づける方向への変位量が0.45mm〜1.45mmとなるようにする。
【0053】
そして、絶縁性を有する樹脂材料を用いての射出成形により、
図1に図示するように、結線部11の外側に樹脂モールド部12を被覆形成する。以上により、本発明のユニットケーブル1が完成する。
【0054】
つぎに、上記構成及び構造に基づきながら、本発明のユニットケーブルの具体的な例を説明する。
【0055】
具体的な例として挙げる本発明のユニットケーブルの構成及び構造は、上記ユニットケーブル1の構成及び構造と同じであるので説明を省略する。具体的な例として挙げる本発明のユニットケーブルでは、特に図示しないが、シース及び絶縁体の中間が皮むきされて露出され且つ一列に配列された各導体のうち、二本の導体は、直径が1.6mmに形成され、一本の導体は、直径が2.0mmに形成されているものとする。各導体の配列は、直径が1.6mmの導体、直径が2.0mmの導体、直径が1.6mmの導体の順に並べられるものとする。
【0056】
上記の通り配列した各導体を、一対の電極にて上記配列方向に挟んで一対の電極を互いに近づける方向に加圧した状態で一対の電極間に電流を通電する。ここで、各導体を加圧する力(加圧力)は、後述するように、40N、50N、70N、80N、90N、100N、110Nのいずれかであるものとする。また、溶接電力は6300W、溶接電流は4200A、通電時間(溶接時間)は127msecであるものとする。
【0057】
【表1】
【0058】
図5及び表1を参照しながら、上記加圧力が40Nの場合、50Nの場合、70Nの場合、80Nの場合、90Nの場合、100Nの場合、110Nの場合のそれぞれについて、上記具体的な例として挙げる本発明のユニットケーブルの結線部の強度(溶接強度)の測定結果を比較する。
【0059】
表1の「判定」の項目において、「◎」は、上記溶接強度の最小値が200Nを超えている場合、「〇」は、溶接強度の最小値が200Nを下回っているが140Nを超えている場合、「△」は、溶接強度の最小値が140Nを下回っているが100Nを超えている場合、「×」は、溶接強度の最小値が100Nを下回っている場合を示している。
【0060】
<加圧力が40Nの場合>
図5より、加圧力が40Nのとき、溶接強度は160N付近前後に
図5に図示するように分布し、160N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が40Nのとき、溶接強度の最小値は77Nである。したがって、判定は「×」である。
【0061】
<加圧力50Nの場合>
図5より、加圧力が50Nのとき、溶接強度は200N付近前後に
図5に図示するように分布し、197N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が50Nのとき、溶接強度の最小値は143Nである。したがって、判定は「〇」である。
【0062】
<加圧力70Nの場合>
図5より、加圧力が70Nのとき、溶接強度は340N付近前後に
図5に図示するように分布し、344N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が70Nのとき、溶接強度の最小値は237Nである。したがって、判定は「◎」である。
【0063】
<加圧力80Nの場合>
図5より、加圧力が80Nのとき、溶接強度は330N付近前後に
図5に図示するように分布し、333N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が80Nのとき、溶接強度の最小値は245Nである。したがって、判定は「◎」である。
【0064】
<加圧力90Nの場合>
図5より、加圧力が90Nのとき、溶接強度は265N付近前後に
図5に図示するように分布し、265N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が90Nのとき、溶接強度の最小値は162Nである。したがって、判定は「〇」である。
【0065】
<加圧力100Nの場合>
図5より、加圧力が100Nのとき、溶接強度は200N付近前後に
図5に図示するように分布し、200N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が100Nのとき、溶接強度の最小値は121.5Nである。したがって、判定は「△」である。
【0066】
<加圧力が110Nの場合>
図5より、加圧力が110Nのとき、溶接強度は150N付近前後に
図5に図示するように分布し、148N付近でピークを迎えることが分かる。表1より、加圧力が110Nのとき、溶接強度の最小値は80Nである。したがって、判定は「×」である。
【0067】
上記測定結果より、加圧力が50Nから100Nまでの間は、溶接強度の最小値が100Nを上回るため、加圧力が50Nから100Nまでの範囲において、本発明のユニットケーブルの結線部の強度を十分に確保できているといえる。また、上記加圧力の範囲(50N〜100N)のうち、70Nから80Nまでの間は、溶接強度の最小値が200Nを上回るため、加圧力が70Nから80Nまでの範囲において、より良好な条件範囲が確保できるといえる。
【0068】
一方で、上記測定結果より、加圧力が40Nの場合及び加圧力が110Nの場合は、いずれも、溶接強度の最小値が100Nを下回るため、本発明のユニットケーブルの結線部の強度を十分に確保できていないといえる。したがって、加圧力が50Nを下回る、あるいは、加圧力が100Nを上回る場合は、溶接強度が小さくなり、良好な条件範囲を確保できないといえる。
【0069】
つぎに、表2を参照しながら、抵抗溶接を開始した時の各導体の配列方向の一端から他端までの距離と抵抗溶接を完了した時の上記配列方向の一端から他端までの距離との間における上記配列方向の一端と他端とを互いに近づける方向への変位量について説明する。ここで、加圧力は70N、溶接電力は6300W、溶接電流は4200A、通電時間(溶接時間)は127msecであるものとする。
【0070】
【表2】
【0071】
<変位量>
表2において、「変位量」とは、抵抗溶接を開始した時の各導体の配列方向の一端から他端までの距離と抵抗溶接を完了した時の上記配列方向の一端から他端までの距離との間における上記配列方向の一端と他端とを互いに近づける方向への変位量を測定したものである。表2より、上記溶接条件における、上記変位量は、最小値が0.219mm、最大値が1.607mmである。
【0072】
<溶接強度>
表2において、「溶接強度」とは、上記具体的な例として挙げる本発明のユニットケーブルの結線部の強度である。表2より、溶接強度は、最小値が173Nである。表1の溶接強度の評価基準にしたがえば、溶接強度の最小値が200Nを下回っているが140Nを超えているため、判定は「〇」である。
【0073】
<温度>
表2において、「温度」とは、通電時の溶接部位における発熱温度を測定したものであり、規定は30℃以下である。表2より、通電時の溶接部位における発熱温度は、最小値が19.5℃、最大値が27.1℃である。
【0074】
上記測定結果より、上記変位量が0.219mmから1.607mmまでの間は、溶接強度の最小値が140Nを上回るため、変位量が0.219mmから1.607mmまでの範囲において、本発明のユニットケーブルの結線部の強度を十分に確保できているといえる。また、上記変位量の範囲(0.219mm〜1.607mm)のうち、0.45mmから1.45mmまでの間は、溶接強度の最小値が250Nを上回るため、変位量が0.45mmから1.45mmまでの範囲において、より良好な条件範囲が確保できるといえる。したがって、変位量を、0.45mmから1.45mmまでの範囲で管理することで、結線部における溶接の良否を管理することができるといえる。
【0075】
また、上記測定結果より、通電時の溶接箇所における発熱温度は、19.5℃から27.1℃までの間であることから、30℃を下回っている。したがって、上記変位量が0.219mmから1.607mmまでの範囲において、通電時の発熱温度に懸念される異常な温度上昇は発生しないといえる。
【0076】
以上、
図1−
図5、表1及び表2を参照しながら説明してきたように、本発明によれば、結線部11の形成の際、抵抗溶接を開始した時の各導体9の配列方向の一端から他端までの距離と抵抗溶接を完了した時の上記配列方向の一端から他端までの距離との間における、この一端と他端とを互いに近づける方向への変位量を、0.45mm〜1.45mmの範囲で管理することで、結線部11の断面積の極端な縮小を防止することができ、溶接後も導体9のみで許容電流値を確保することができる。これにより、結線部11を、通電に十分な溶接状態にすることができる。したがって、電気的特性を良好に維持することが可能なユニットケーブル1を提供することができるという効果を奏する。
【0077】
また、本発明によれば、上記効果に加え、次のような効果も奏する。すなわち、上記変位量を、0.45mm〜1.45mmの範囲で管理することで、結線部11の断面積の極端な縮小を防止することができることから、結線部11の強度を十分に確保することが可能なユニットケーブル1を提供することができるという効果を奏する。
【0078】
また、本発明によれば、上記効果に加え、次のような効果も奏する。すなわち、結線部11は、三本のケーブル2〜4の、それぞれの導体9同士を抵抗溶接して形成されることから、安定した状態に形成された結線部11を備えるユニットケーブル1を提供することができるという効果を奏する。
【0079】
また、本発明によれば、上記効果に加え、次のような効果も奏する。すなわち、三本のケーブル2〜4の、それぞれの導体9のうち、配列方向の両側に配置される各導体9は、それぞれ、断面積が同一となることから、例えば、上記配列方向の両側に配置される各導体9のうち、一方の導体9の断面積が他方の導体9の断面積よりも大きく形成された場合と比較して、より安定した状態の結線部11を形成することができるという効果を奏する。
【0080】
また、本発明によれば、上記の効果に加え、次のような効果も奏する。すなわち、各導体9は、それぞれの中心が配列方向の同軸上に配置されるように配列されることから、例えば、各導体9の、それぞれの中心が配列方向の軸線からずれた位置に配置されるように配列される場合と比較して、導体9を安定して加圧することができるという効果を奏する。
【0081】
また、本発明によれば、溶接部位における導体9の潰れを生じさせることなく導体9同士を十分に溶接することができる。したがって、本発明によれば、結線部11の強度を十分に確保することが可能なユニットケーブル1を提供することができるという効果を奏する
【0082】
さらに、本発明によれば、上記の効果に加え、次のような効果も奏する。すなわち、結線部11の断面積の極端な縮小を防止することができ、溶接後も導体9のみで許容電流値を確保することができる。これにより、結線部11を、通電に十分な溶接状態にすることができる。したがって、電気的特性を良好に維持することが可能なユニットケーブル1を提供することができるという効果を奏する。
【0083】
この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。