JP2019086573A

JP2019086573A - 電装ケーブルおよび作業ロボット

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Publication number: JP2019086573A
Application number: JP2017212837A
Authority: JP
Inventors: 佳宏田村; Yoshihiro Tamura; 藤田　淳; Atsushi Fujita; 藤田　　淳; 岡部　圭寿; Yoshihisa Okabe; 圭寿岡部; 明夫冨田; Akio Tomita
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; SEI Optifrontier Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; SEI Optifrontier Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-06-06

Abstract

【課題】電装ケーブルの耐輻射熱性能の向上。【解決手段】本発明の電装ケーブル１は、電装心材２と、電装心材２の外周を囲む高張力繊維層３Ａおよび外被３Ｂからなる保護層３と、最外層に配置され赤外線の反射率が８０％以上の被膜４と、を備える。電装心材２は光ファイバ心線、通信ケーブル、電源ケーブルであってもよい。【効果】本発明によれば、輻射熱を受ける環境であっても可動や摺動される環境での使用に耐え得るように電装ケーブルの耐輻射熱性能を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電装ケーブルおよび作業ロボットに関する。

例えば、特許文献１に記載の通信ケーブルは、高い温度（４２６．７℃）に耐えることを目的とし、当該温度に耐えることができるシリコンを主成分とする高温度用ガラスを含む光ファイバーと、光ファイバーをチャンネルにグループ分けする複数のバッファーチューブと、複数のバッファーチューブを囲む２重層反対方向織りのアラミドまたはケブラー（商標）型ファイバーと、２重層反対方向織りのアラミドまたはケブラー（商標）型ファイバーを囲む外側ジャケットと、を含む。

特開２０１６−１８６６４８号公報

通信ケーブルや電源ケーブルなどの電装ケーブルにおいては、電装心材の外周が柔軟性を有する保護層で被覆されて当該保護層が最外面に現れている構成が一般的である。このような構成の電装ケーブルでは、火災において輻射熱を受ける環境下において保護層の炭化により柔軟性が損なわれ、リールなどへの巻き付けができなくなって再使用に適さなくなったり、作業ロボットなどの可動部分に使用できなくなったりする問題がある。従って、耐熱性を高めることは有用であるものの、輻射熱に対しても耐性を高めることが望まれている。

本発明は上述した課題を解決するものであり、耐輻射熱性能を向上することのできる電装ケーブルおよび作業ロボットを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る電装ケーブルは、電装心材と、前記電装心材の外周を囲んで最外層に配置され赤外線の反射率が８０％以上の被膜と、を備える。

また、本発明の一態様に係る電装ケーブルでは、前記被膜は、銀色であることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る電装ケーブルでは、前記被膜は、アルミペーストであることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る電装ケーブルでは、前記電装心材と前記被膜との間に配置され、前記電装心材の外周を囲み、かつ外周面に前記被膜が設けられた保護層をさらに備えることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る電装ケーブルでは、前記保護層は、電装心材の外周を囲むアラミド繊維からなる抗張力繊維層と、前記抗張力繊維層の外周を囲む難燃性のノンハロゲン材料からなる外層と、を有し、前記外層の外周面に前記被膜が施されていることが好ましい。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る作業ロボットは、上記のいずれか１つに記載の電装ケーブルが可動部分に適用されている。

本発明によれば、輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得る耐輻射熱性能を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る電装ケーブルの概略断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る電装ケーブルの性能試験の結果を示す図表である。図３は、本発明の実施形態に係る電装ケーブルの被膜における性能試験の結果を示す図表である。図４は、本発明の実施形態に係る電装ケーブルの適用例を示す概略斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る電装ケーブルの適用例を示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る電装ケーブルの概略断面図である。

図１に示すように、本実施形態の電装ケーブル１は、電装心材２と、保護層３と、被膜４と、を有する。

電装心材２は、本実施形態では通信ケーブルを構成する長尺な光ファイバー心線をなす。光ファイバー心線をなす電装心材２としては、シングルモード型およびマルチモード型（例えば、グレーテッドインデックス型［ＧＩ］）がある。シングルモード型の場合、例えば、モードフィールド径８．６〜９．２±０．４μｍでクラッド径１２５．０±０．５μｍのものがある。また、マルチモード型の場合、例えば、コア径が５０．０±３μｍまたは６２．５±３μｍで、クラッド径が１２５．０±３μｍのものがある。光ファイバー心線をなす電装心材２は、このような構成に限定されない。また、図には明示しないが、電装心材２は、クラッドの外周に紫外線硬化性樹脂からなる緩衝層が設けられ、さらに緩衝層の外周に難燃ポリエチレンからなるカバー層が設けられている。この電装心材２は、緩衝層の外径０．２５ｍｍ程度でカバー層の外径０．９±０．１ｍｍ程度であり、図１にＤ１で示す外径が、例えば、０．９ｍｍとされている。また、電装心材２は、光ファイバー心線以外に通信ケーブルを構成する心線であってもよい。また、電装心材２は、通信ケーブル以外に電源ケーブルを構成する心線であってもよい。

保護層３は、電装心材２の外周を囲んで設けられている。保護層３は、抗張力繊維層３Ａと外層３Ｂとを有する。抗張力繊維層３Ａは、アラミド繊維からなり、光ファイバーケーブルにおいて光ファイバー心線の外周を囲み、電装心材２の長さ方向に沿って設けられている。外層３Ｂは、難燃性のノンハロゲン材料からなり、抗張力繊維層３Ａの外周を囲み、電装心材２の長さ方向に沿って設けられている。ノンハロゲン材料は、ハロゲン（フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、アスタチン（Ａｔ）の５元素を指す）を含まないものである。ノンハロゲン材料は、例えば、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレンなど）に金属酸化物などの難燃剤を添加した樹脂組成物などである。すなわち、ノンハロゲン材料は、燃焼した際に水素と結びついて毒性・腐食性の高いハロゲン化水素ガス（フッ化水素ガス、塩化水素ガス、臭化水素ガス）を発生するようなハロゲンを抜いたもので、燃焼しても有害ガスの発生をなくしたものである。また、外層３Ｂは、ノンハロゲン材料でないＰＶＣなどでもよい（ただし、ノンハロゲン材料が好ましい。）。この保護層３は、図１にＤ２で示す層厚さが、例えば、２．０ｍｍとされている。このように構成された保護層３は、電装心材２の柔軟性を確保し、難燃性を備え、かつ電装心材２を外力から保護する。ここで、柔軟性とは、許容張力８０Ｎ以下で許容曲げ半径１５ｍｍ以上であることとする。また、難燃性とは、ＪＩＳＣ３００５に準拠する水平試験において延焼せず自然消炎することである。

被膜４は、保護層３の外周を囲み、電装心材２の長さ方向に沿って設けられている。被膜４は、保護層３の外周面に塗装膜として施されている。被膜４は、シリコン系樹脂と、顔料と、溶剤とで組成されている。顔料は、アルミ合金の粉末であり、従って被膜４は、アルミペーストを塗装した塗装膜として構成されている。被膜４をなす組成物は、例えば、シリコン系樹脂を１４．０ｗｔ％、顔料を１４．０ｗｔ％、溶剤を７２．０ｗｔ％とすることが好ましい。そして、被膜４をなす組成物は、電装ケーブル１に施す前の液体状態でＪＩＳＫ５６００−１−１に準拠する容器の中の状態において、かき混ぜたとき堅い塊がなく一様になる。また、被膜４をなす組成物は、ＪＩＳＫ５６０１−１−２に準拠する加熱残分（１８０℃×４０分）において、２８．０±２．０％である。また、被膜４をなす組成物は、２０℃において反硬化となる乾燥時間が１時間以内である。また、被膜４をなす組成物は、電装ケーブル１に塗装膜として施して乾燥した状態において、３００℃で３時間経過した後でも膨れや剥がれが発見されず、塗装膜の外観に著しい変化がない。この被膜４は、赤外線の反射率が８０％以上である。具体的に、被膜４は、銀色（輝きを有する灰白色：しろがね色）であり、アルミペーストであることにより、上記反射率にて赤外線を反射する。この被膜４は、保護層３（外層３Ｂ）の外周面に塗装膜として、図１にＤ３で示す膜厚が６μｍ以上とされている。

図２は、本実施形態に係る電装ケーブルの性能試験の結果を示す図表である。

図２に示す性能試験では、条件が異なる複数種類の電装ケーブルについて、耐輻射熱性能および耐久性能に関する性能試験が行われた。

この性能試験では、被膜４を有する本実施形態の構成の電装ケーブルを実施例とし、被膜４を有さず保護層３が露出した外表面が黄色の構成の電装ケーブルを比較例１とし、被膜４に代えてアルミ箔を巻いた構成の電装ケーブルを比較例２とし、被膜４に代えて白色の耐熱塗料による白色塗装とした構成の電装ケーブルを比較例３とした。

耐輻射熱性能の性能試験では、ヒータから所定距離の位置に各電装ケーブルを縦に吊り下げて配置することで、火災において想定される輻射熱（２０ｋｗ／ｍ^２）を一定時間（４５分間）照射した。そして、試験後において外観を観察し、かつ機能への影響を光測定による損失の有無にて評価した。

耐久性能の性能試験では、耐輻射熱性能の性能試験の後に、鉄製板の端縁にＲ５とＲ３で面取処理したしごき板をそれぞれ用い、各しごき板の端縁に対して各電装ケーブルを９０度に曲がるように押し付けて長さ方向に往復してしごきを行う。しごき回数（往復で１回）は、Ｒ５のしごき板において１００回および２００回行い、Ｒ３のしごき板において１００回、２００回、３００回、および３５０回行った。そして、試験後において表面の状態の変化を観察した。なお、被膜４に代えてアルミ箔を巻いた構成の比較例２の電装ケーブルは、可動・摺動に適さないことが分かっているため耐久性能の性能試験は行わなかった。

そして、図２の試験結果に示すように、実施例の電装ケーブルは、比較例１〜比較例３に対し、耐輻射熱性能および耐久性能を確保できていることが分かる。従って、本実施形態の電装ケーブルは、火災において想定される輻射熱（２０ｋｗ／ｍ^２）が照射される環境に耐え得ることが分かる。

図３は、本実施形態に係る電装ケーブルの被膜における性能試験の結果を示す図表である。

図３に示す性能試験では、被膜４を有する上述した実施形態の構成の電装ケーブルを実施例とし、当該実施例について、火災において想定される輻射熱（２０ｋｗ／ｍ^２）を照射し、測定温度３００℃のある条件で、測定波長（２．５〜２５μｍ）の赤外線の放射率を測定した。放射率は、測定波長（２．５〜２５μｍ）の積分放射率とする。

そして、図３の試験結果に示すように、実施例の電装ケーブルは、積分放射率が１９．６％であることから、赤外線の反射率が８０％以上であることが分かる。透過した２０％の赤外線（輻射熱）は、保護層３にて吸収されて電装心材２への影響はない。

図４および図５は、本実施形態に係る電装ケーブルの適用例を示す概略図である。

本実施形態の電装ケーブル１は、火災時において用いられる作業ロボットに適用することを想定したもので、輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得ることを必要とする。

作業ロボットとしては、図４および図５に示すものが一例として挙げられる。図４に示す作業ロボットは、特開２０１５−２０５１２５号公報にて開示されており、遠隔操作により、給水エリアＡ２から放水台車１１とホース台車１２を連動して放水エリアＡ３まで走行させ、放水台車１１を放水エリアＡ３に配置してホース３２を繰出しながらホース台車１２を給水エリアＡ２まで走行させ、その後、給水エリアＡ２でホース３２をホース台車１２から外してポンプ車１３に連結するものである。放水台車１１とホース台車１２は、給水エリアＡ２の建物Ｂを避けて道路を走行し、放水エリアＡ３まで移動する。放水エリアＡ３は、放水対象物Ｃがあり、例えば、高温雰囲気の火災現場、爆発などの危険性がある現場、放射線汚染区域である現場であり、作業者が近づくことが困難な現場である。このような作業ロボットにおいて、遠隔操作に必要な信号や電源を本実施形態の電装ケーブルにより放水台車１１とホース台車１２に送ることから、火災などにおいて作業ロボットが用いられる輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得ることが必要である。

また、図５に示す作業ロボットは、特開２０１６−０４９８６４号公報にて開示されており、地上を走行可能な走行車両１１１と、空中を飛行可能なヘリコプター１１２と、走行車両１１１とヘリコプター１１２を操作制御する操作制御装置１１３と、を有し、走行車両１１１とヘリコプター１１２が、両者の間で電力の供給および信号の送受信が可能な電装ケーブル１１４により連結されている。ヘリコプター１１２は、カメラが設けられており、当該カメラが撮影した画像から走行車両１１１が走行する視野を適正に確保する。このような作業ロボットにおいて、走行車両１１１とヘリコプター１１２が、両者の間で電装ケーブル１１４により連結されていることから、火災などにおいて作業ロボットが用いられる輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得ることが必要である。

このように、本実施形態の電装ケーブル１は、電装心材２と、電装心材２の外周を囲んで最外層に配置され赤外線の反射率が８０％以上の被膜４と、を備える。これにより、輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得る耐輻射熱性能を向上することができる。

また、本実施形態の電装ケーブル１では、被膜４は、銀色であることが好ましい。これにより、赤外線の反射率が８０％以上の性能を確保することができる。

また、本実施形態の電装ケーブル１では、被膜４は、アルミペーストであることが好ましい。これにより、赤外線の反射率が８０％以上の性能を確保することができる。

また、本実施形態の電装ケーブル１では、被膜４は、厚さ６μｍ以上の塗装膜からなることが好ましい。これにより、耐久性能の性能試験に耐えることができる。すなわち、耐久性能を確保することができる。

また、本実施形態の電装ケーブル１では、電装心材２と被膜４との間に配置され、電装心材２の外周を囲み、かつ外周面に被膜４が設けられた保護層３をさらに備えることが好ましい。これにより、被膜４による耐輻射熱性能の向上と相乗し、保護層３により耐輻射熱性能を向上することができる。

また、本実施形態の電装ケーブル１では、保護層３は、電装心材２の外周を囲むアラミド繊維からなる抗張力繊維層３Ａと、抗張力繊維層３Ａの外周を囲む難燃性のノンハロゲン材料からなる外層３Ｂと、を有し、外層３Ｂの外周面に被膜４が施されていることが好ましい。これにより、輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得る効果をより顕著に得ることができる。

また、本実施形態の電装ケーブル１が可動部分に適用されている作業ロボットによれば、電装ケーブル１が、火災などにおいて輻射熱を受ける環境であって可動や摺動される環境での使用に耐え得ることから、このような環境での作業ロボットの使用を実現することができる。

１電装ケーブル
２電装心材
３保護層
３Ａ抗張力繊維層
３Ｂ外層
４被膜

Claims

電装心材と、
前記電装心材の外周を囲んで最外層に配置され赤外線の反射率が８０％以上の被膜と、
を備える電装ケーブル。
前記被膜は、銀色である請求項１に記載の電装ケーブル。
前記被膜は、アルミペーストである請求項１または２に記載の電装ケーブル。
前記電装心材と前記被膜との間に配置され、前記電装心材の外周を囲み、かつ外周面に前記被膜が設けられた保護層をさらに備える請求項１から３のいずれか１つに記載の電装ケーブル。
前記保護層は、電装心材の外周を囲むアラミド繊維からなる抗張力繊維層と、前記抗張力繊維層の外周を囲む難燃性のノンハロゲン材料からなる外層と、を有し、前記外層の外周面に前記被膜が施されている請求項４に記載の電装ケーブル。
請求項１から５のいずれか１つに記載の電装ケーブルが可動部分に適用されている作業ロボット。