CN104347188A - 光电复合缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够抑制柔软性的降低且减小因光纤的微弯曲引起的光损失的光电复合缆。光电复合缆（100）具备：光纤（1）；收纳光纤（1）的筒状的内筒体（3）；配置于内筒体（3）的外部的多个电线（4）；一并捆扎上述多个电线（4）的捆扎部件（5）；以及覆盖捆扎部件（5）的外周的外筒体（6），在捆扎部件（5）和外筒体（6）之间设置空隙（6a）。
Description
技术领域
本发明涉及具有光纤和多个电线的光电复合缆。
背景技术
以往，已知有用于例如个人计算机、显示器等电子装置之间的信号传送等，用护套一并包覆光纤和多个电线的光电复合缆。在这样的光电复合缆中存在采用了抑制由于光纤的微弯曲（由于从侧面施加压力（侧压）而芯的中心轴稍微弯曲）引起的光损失增大的构造的光电复合缆（例如参照专利文献1、2）。
专利文献1所记载的光电复合缆在中心部配置有光纤，以包围该光纤的方式配置有多个包覆电线。而且，在光纤和多个包覆电线之间填充有凯夫拉（注册商标）等抗张力纤维。根据该光电复合缆，来自护套的外部的外力被包覆电线的包覆所吸收，并且由抗张力纤维分散，能够减少作用于光纤的侧压。
专利文献2所述的光电复合缆以光纤与保护管的内周面相接的方式配置，在该保护管的外周围配置有多个电线。根据该光电复合缆，利用保护管来保护光纤不受外力的影响，抑制了外力引起的光纤的弯曲、扭歪，抑制传送损失的增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-18544号公报
专利文献2：日本特开2012-9156号公报
专利文献3：日本特愿2012-206722号公报
发明内容
在专利文献1记载的光电复合缆中，在光纤和多个包覆电线之间以能够分散外力的程度的密度填充有抗张力纤维，所以在光纤周围没有间隙，存在外力经由抗张力纤维而作为侧压作用于光纤的情况。
在专利文献2记载的光电复合缆中，使保护管的强度充分大于可能作用于光电复合缆的外力，就能够防止外力引起的光纤的弯曲、扭歪，但反之缆线的柔软性降低。
因此，本发明的目的在于提供能够抑制柔软性的降低且减小因光纤的微弯曲引起的光损失的光电复合缆。
本发明以解决上述课题为目的，提供一种光电复合缆，具备：光纤；收纳上述光纤的筒状的内筒体；配置于上述内筒体的外部的多个电线；一并捆扎上述多个电线的捆扎部件；以及覆盖上述捆扎部件的外周的外筒体，在上述捆扎部件和上述外筒体之间设置空隙。
而且，优选上述空隙为50μm以上。
而且，优选上述捆扎部件以与上述多个电线的外周接触的方式卷绕为螺旋状。
优选，上述捆扎部件的卷绕间距为5mm以上200mm以下。
优选，上述多个电线以各个电线的径向的中心位于以上述内筒体的中心轴为中心直径为Pd的圆周上的方式进行配置，将上述捆扎部件的卷绕间距设为P时，满足以下的不等式，15≤P/Pd≤30。
优选，上述外筒体的弹性率为0.01GPa以上1GPa以下。
优选，上述捆扎部件由带构成，上述带由纸带、聚四氟乙烯（PTFE）制的带或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制的带构成。
优选，上述捆扎部件在上述带的外周还具备屏蔽层。
优选，上述捆扎部件由导电性带构成。
优选，上述多个电线沿着上述内筒体的外周面卷绕为螺旋状并介于上述内筒体和上述捆扎部件之间，因从上述捆扎部件的外周侧受到外力而上述内筒体所受到的负荷通过相邻的上述电线彼此之间的接触和上述电线相对于上述内筒体的滑动而被缓和。
根据本发明的光电复合缆，能够抑制柔软性的降低且减小因光纤的微弯曲引起的光损失。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的光电复合缆的剖视图。
图2是表示本发明的第1实施方式的光电复合缆的构造的立体图。
图3是说明光电复合缆中的电线的配置的剖视图。
图4是省略了图1的光电复合缆的护套、屏蔽层的侧视图。
图5是向图1的光电复合缆赋予弯曲时的省略了护套、屏蔽层的侧视图。
图6是表示第2实施方式的光电复合缆的剖视图。
图中：1—光纤，2—纤维束，3—管，3a—第1收纳部，4—电线，5、5A—捆扎部件，5a—第2收纳部；6—护套，6a、6aA—空隙，10—芯，11—包层，12—包覆层，41—电源线，42—信号线，51—带，52—屏蔽层，100、100A—光电复合缆，410、420—芯线，411、421—绝缘体。
具体实施方式
[第1实施方式]
参照图1、图2、图3，对本发明的第1实施方式进行说明。图1是本发明的第1实施方式的光电复合缆100的剖视图。图2是表示光电复合缆100的构造的立体图。图2中，省略电线4的芯线410、420来表示。图3是说明光电复合缆100中的电线4的配置的剖视图。
该光电复合缆100具备光纤1、收纳光纤1的由树脂形成的作为筒状的内筒体的管3、配置在管3的外部的多个电线4、用于一并捆扎多个电线4的捆扎部件5、以及配置在捆扎部件5的外周的筒状的由树脂形成的作为外筒体的护套6。
本实施方式中，在管3的内部的第1收纳部3a中收纳有4根光纤1和捆扎例如芳纶、凯夫拉（注册商标）等纤维而成的纤维束2。该纤维束2是提高光电复合缆100的抗拉强度的纤维状的加强部件的一例。优选纤维束2放入管3的内部的空间的比例为35%以上的量。然而，通过管3、护套6确保了所需的抗拉强度的情况下，也可以不设置纤维束2。
光纤1具有中心部的芯10、覆盖芯10的外周的包层11、覆盖包层11的外周的包覆层12。本实施方式中，4根光纤1分别具有相同的构造以及外径。然而，也可以是4根光纤1的外径分别不同。而且，光纤1可以是多模光纤，也可以是单模光纤。
管3由氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）、全氟烷氧基链烷烃（PFA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、或者聚醚醚酮（PEEK）形成。而且，管3的弹性率优选0.3GPa以上4.0GPa以下。若管3的弹性率不足0.3GPa，则缺乏保护光纤1的效果，若弹性率超过4.0GPa，则光电复合缆100的柔软性下降。
多个电线4收纳于在捆扎部件5的内周面和管3的外周面之间的环状的第2收纳部5a。本实施方式中，剖面圆形状的10根电线4沿着管3的外周以在径向不重叠的方式配置。而且，以各个电线4的径向的中心位于以管3的中心轴为中心直径为Pd的圆周上的方式配置。
而且，本实施方式中，10根电线4由4根电源线41和6根信号线42构成。电源线41是用由树脂形成的绝缘体411包覆扭绞的多个芯线410而形成。信号线42是用由树脂形成的绝缘体421包覆扭绞的多个芯线420而形成。电源线41用于从连接于光电复合缆100的一端的一方的电子设备向连接于另一端的另一方的电子设备供给电源。信号线42用于一方的电子设备和另一方的电子设备之间的信号收发。另外，一部分的电线4也可以夹杂有不通电的伪线等。
绝缘体411、421可以由氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）或者乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）构成。如果是这些材料，就能够提高管3和电线4之间的滑动，能够防止制造时管3的扭歪、变形。而且，光电复合缆100弯曲时电线4也能高效移动，所以能够抑制管3从电线4受到的力。即，能够抑制管3的变形，能够减少对光纤1的侧压。绝缘体411、421也可以是聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、或者聚苯硫醚（PPS）等。
捆扎部件5由用于将多个电线4捆扎的由树脂形成的带51和设置于带51的外周的屏蔽层52构成。
图4是省略了图1的光电复合缆100的护套6、屏蔽层52的侧视图。带51以与多个电线4的外周接触的方式卷绕为螺旋状。优选带51的卷绕间距P为5mm以上200mm以下。这样，通过设定带51的卷绕间距，能够可靠地捆扎多个电线4并确保光电复合缆100的柔软性。在带51的卷绕间距未满5mm的情况下，会损坏光电复合缆100的柔软性。在带51的卷绕间距超过200mm的情况下，在光电复合缆100的弯曲时带51容易产生断裂。
而且，多个电线被配置在直径Pd的圆周上，将带51的卷绕间距设为P时，优选满足下述的不等式（1）。
15≤P/Pd≤30…（1）
在P/Pd不足15的情况下，有损于光电复合缆100的柔软性。在P/Pd超过30的情况下，在光电复合缆100的弯曲时容易产生带51的断裂。
带51由柔软性良好的纸带、聚四氟乙烯（PTFE）制的带或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制的带构成。
屏蔽层52由例如多个导线编织成的编织物构成。该导线是铝、铜、铜合金等、或者在这些材料镀上镍、锡、银等的导线。
护套6由柔软性良好的聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、硅酮、四氟乙烯·六氟丙烯·偏氟乙烯三元共聚物（THV）等树脂形成。护套6的外径例如为5.9mm。而且，优选护套6的弹性率为0.01GPa以上1GPa以下。若护套6的弹性率未满0.01GPa，则光电复合缆100存在被过度弯曲，对光纤1施加过大的侧压的可能性。若护套6的弹性率超过1GPa，则光电复合缆100的柔软性下降。并且，优选护套6比管3的弹性率低。
在屏蔽层52和护套6之间设置有空隙6a。通过设置空隙6a，与没有空隙6a的情况相比，提高光电复合缆100的柔软性，并且抑制在光电复合缆100被弯曲时光纤1受到侧压。即，在没有空隙6a的情况下，光电复合缆100在弯曲时比护套6弹性率高的电线4、管3也与护套6一起同样地被弯曲，所以变得不易弯曲。而且，施加到护套6的弯曲也不会散失而是传递到管3，所以有可能对管3内的光纤施加过大的侧压。
另一方面，在本实施方式中，在屏蔽层52和护套6之间设置有空隙6a，所以光电复合缆100被弯曲时，捆扎部件5以及捆扎部件5内的部件在护套6内移动，使得脱离于施加在护套6上的弯曲应力。因此，光电复合缆100中，如果为一定的弯曲则只有护套6弯曲，捆扎部件5以及捆扎部件5内的部件不弯曲而在护套6内移动，所以能够提高柔软性。而且，捆扎部件5以及捆扎部件5内的部件在护套6内移动，以便脱离弯曲应力，从而抑制光纤1受到侧压。
将在以管3的中心轴和护套6的中心轴一致的方式配置时，即，在光电复合缆100的中央配置捆扎部件5以及捆扎部件5内的部件时的捆扎部件5的外周面和护套6的内周面之间的最短距离设为空隙6a的大小。优选空隙6a为50μm～3000μm。在空隙6a未满50μm的情况下，护套6内的捆扎部件5以及捆扎部件5内的部件能够移动的空间狭小，缺乏效果。在空隙6a超过3000μm的情况下，光电复合缆100的整体的直径变得过大。
如图2所示，多个电线4沿着管3的外周面被卷绕为螺旋状，介于管3和捆扎部件5之间。即，多个电线4的中心轴相对于与管3的中心轴平行的方向倾斜。优选多个电线4的螺旋卷绕的间距（任意的电线4围绕管3的周围一圈的期间沿着管3的中心轴的方向的距离）为例如5mm以上150mm以下。
多个电线4被配置为螺旋状，从而与电线4配置为与管3的中心轴平行的直线状的情况相比，提高了光电复合缆100的柔软性，并且抑制了光电复合缆100被弯曲时光纤1受到侧压。即，在多个电线4与管3的中心轴平行地配置的情况下，相当于被弯曲的部分的外侧的电线4上产生张力不易弯曲，并且通过该张力按压管3。而且，在相当于被弯曲的部分的内侧的电线4上作用将该电线4向轴向压缩的压缩力，而妨碍光电复合缆100的弯曲，并且，通过该压缩力在电线4产生向外方膨胀的弯曲，管3被按压。这样，管3从被弯曲的部分的内侧以及外侧被按压，在弯曲半径小的情况下，在光纤1作用侧压。
另一方面，在本实施方式中，如图5所示，多个电线4被配置为螺旋状，所以不会在光电复合缆100被弯曲的部分的外侧或者内侧的整体（比螺旋卷绕的间距长的范围）上配置特定的电线4。即各个电线4位于管3的外侧或者内侧的范围被限制为螺旋卷绕的间距的一半以下的范围。由此，比管3靠外侧的部分的张力和内侧的部分的压缩力抵消，电线4按压管的力变弱，并且光电复合缆100的柔软性变高。另外，在图4中省略了护套6、屏蔽层52、带51来进行表示。
而且，在光电复合缆100中，在作用有外力而弯曲时，电线4相对于管3向缆线的长度方向滑动。通过该管3和电线4之间的滑动，抑制了被施加弯曲时管3从电线4受到的力，抑制了管3的变形，能够减少对光纤1的侧压。即，光电复合缆100中，通过电线4相对于管3滑动，缓和了因从护套6的外周侧受到外力而管3所承受的负荷。
而且，如图3所示，本实施方式中，将电源线41的外径设为D41，将信号线42的外径为D42，则以D41和D42为相同尺寸的方式形成多个电线4。另外，电源线41的多个芯线410的剖面积形成为比信号线42的多个芯线420的剖面积大，然而电源线41的绝缘体411形成为比信号线42的绝缘体421薄，从而电源线41的外径和信号线42的外径为相同的尺寸。
另外，在本实施方式中，如上所述电源线41的外径D41和信号线42的外径D42为相同的尺寸，然而D41和D42也可以不一样。该情况下，优选在将多个电线4中最粗的电线的外径设为Dmax，在多个电线4中最细的电线的外径设为Dmin时，满足下述的不等式（2）。
Dmin≥0.8×Dmax…（2）
通过这样设定多个电线4的外径，能够抑制外径大的特定的电线4始终按压管3或在外径小的电线4和管3的外周面或者捆扎部件5的内周面之间空着较大的间隙等。
多个电线4是通过电线4彼此之间的接触来缓和因来自护套6的外周侧的外力而管3所承受的负荷。即，若光电复合缆100承受外力，则护套6、屏蔽层52、带51变形，多个电线4中一部分电线4受到从捆扎部件5的外周面朝向内方的按压力。受到该按压力的电线4与管3接触，受到来自管3的反作用力，变形为椭圆状，与相邻的电线4接触。通过该电线彼此4之间的接触，吸收了来自捆扎部件5的按压力的一部分，管3受到的负荷被缓和。即，抑制了管3的变形。
为了得到该效果，优选收纳于第2收纳部5a的多个电线4的根数为3根以上20根以下。如果电线4的根数为1根或者2根，无法通过电线4彼此之间的接触来缓和管3受到的负荷，若超过20根，则电线4彼此之间的接触面的面压力降低，从而通过电线4彼此之间的接触来吸收来自捆扎部件5的按压力的效果变得不足。
而且，如图3所示，优选将管3的外径设为Do3，将捆扎部件5的内径设为Di5，将多个电线4的外径的最大值为Dmax时，满足以下的不等式（3）。
（Di5-Do3）/2×0.8≤Dmax≤（Di5-DO3）/2…（3）
即，优选多个电线4的外径的最大值为第2收纳部5a的宽度（管3的中心轴的径向的管3的外周面和捆扎部件5的内周面之间的距离）的80%以上。通过这样，能够进一步可靠地得到通过电线4彼此之间的接触来缓和管3所承受的负荷的效果。
而且，优选将管3的内径设为Di3，外径设为Do3时，通过（Do3-Di3）/2的运算来得到的厚度t满足以下式（4）。
t≥DO3×0.20…（4）
即，优选管3的厚度t为外径Do3的五分之一以上。通过这样形成管3，确保管3的强度而抑制外力所引起的变形，能够减少作用于第1收纳部3a中的光纤1的侧压。
另外，管3的内径Di3以及外径Do3是管3不会变形且与管3的中心轴垂直的剖面的内周面以及外周面为正圆的情况下的尺寸，与将该剖面中的内周面以及外周面的周长除以π（圆周率）的值相等。
而且，如图3所示，优选若将光纤1的外径设为D1，则4根光纤1的外径合计的值（D1×4）比管3的内径（Di3）小。这是，为了即使4根光纤1在第1收纳部3a的内部直线状排列的情况下，光纤1和管3的内周面之间或者光纤1彼此之间也形成间隙，即使因外力管3凹陷地变形，也能够防止作用于管3的按压力直接作为侧压作用于光纤1。
而且，优选管3的第1收纳部3a中的空间的比例为35%以上。在此，“空间”是指第1收纳部3a的内部中的不存在4根光纤1及纤维束2的部分。即，将第1收纳部3a的容积设为C1，将第1收纳部3a中的光纤1的体积设为V1，将第1收纳部3a中的纤维束2的体积设为V2时，第1收纳部3a中的空间的比例R3由下式（5）得到。并且，优选该空间的比例R3为35%以上。
R3＝（C1-V1-V2）/C1…（5）
更具体而言，优选第1收纳部3a中的4根光纤1的体积的比例（光纤1的占有率（=V1/C1））为2%以上25%以下。而且，优选第1收纳部3a中的纤维束2的体积的比例（纤维束2的占有率（=V2/C1））为2%以上50%以下。此时，空间的比例R3为96%（光纤1的占有率以及纤维束2的占有率都为2%时）以下。而且，在第1收纳部3a中不收纳纤维束2时，空间的比例R3的上限为98%。
通过像这样设定第1收纳部3a中的空间的比例，即使因外力而管3变形的情况下，也能够抑制由于该变形而光纤1受到侧压。即，因外力而管3以被挤破的方式变形的情况下，通过第1收纳部3a中的空间变狭小来吸收该变形，抑制了作用于管3的按压力直接作为侧压作用于光纤1。
（第1实施方式的效果）
根据以上说明的第1实施方式，能够抑制柔软性的降低并且减少因光纤的微弯曲而引起的光损失。
[第2实施方式]
接下来，参照图6，对本发明的第2实施方式进行说明。图6是表示第2实施方式的光电复合缆100A的剖视图。图6中，对于与在第1实施方式的光电复合缆100中说明的构成要素相同的构成要素赋予相同的符号并省略其说明。
本实施方式的光电复合缆100A中，除捆扎部件5的构成不同以外，具有与第1实施方式的光电复合缆100相同的构成。即，第1实施方式的光电复合缆100中，在带51的外周设置了屏蔽层52，但本实施方式的光电复合缆100A不具有屏蔽层，在带51的外周隔着空隙6aA设置有护套6。
优选，空隙6aA与第1实施方式相同为50μm以上3000μm以下。
带51可以是在由树脂形成的带上形成了导线性金属膜的导电性带。
根据本实施方式，通过设置空隙6aA，与第1实施方式相同地，能够抑制柔软性的降低，并且减少因光纤的微弯曲引起的光损失。
而且，不具有屏蔽层，从而能够使光电复合缆100A的径向尺寸减小。并且，在带51为导电性带的情况下，能够使光电复合缆100A的径向尺寸减小同时提高屏蔽性。
以上，说明了本发明的实施方式，然而，上述记载的实施方式不限定权利要求书的发明。而且，应注意，不限定为实施方式中说明的特征的组合的全部都是用于解决发明的课题的方法所必须的。
而且，本发明在不脱离其主旨的范围内能够适当变形来实施。
Claims (10)
1.一种光电复合缆，其特征在于，具备：
光纤；
收纳上述光纤的筒状的内筒体；
配置于上述内筒体的外部的多个电线；
一并捆扎上述多个电线的捆扎部件；以及
覆盖上述捆扎部件的外周的外筒体，
在上述捆扎部件和上述外筒体之间设置空隙。
2.根据权利要求1所述的光电复合缆，
上述空隙为50μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的光电复合缆，
上述捆扎部件以与上述多个电线的外周接触的方式卷绕为螺旋状。
4.根据权利要求3所述的光电复合缆，
上述捆扎部件的卷绕间距为5mm以上200mm以下。
5.根据权利要求3所述的光电复合缆，
上述多个电线以各个电线的径向的中心位于以上述内筒体的中心轴为中心直径为Pd的圆周上的方式进行配置，
将上述捆扎部件的卷绕间距设为P时，满足以下的不等式，
15≤P/Pd≤30。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电复合缆，
上述外筒体的弹性率为0.01GPa以上1GPa以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光电复合缆，
上述捆扎部件由带构成，
上述带由纸带、聚四氟乙烯制的带或者聚对苯二甲酸乙二醇酯制的带构成。
8.根据权利要求7所述的光电复合缆，
上述捆扎部件在上述带的外周还具备屏蔽层。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的光电复合缆，
上述捆扎部件由导电性带构成。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的光电复合缆，
上述多个电线沿着上述内筒体的外周面卷绕为螺旋状并介于上述内筒体和上述捆扎部件之间，
因从上述捆扎部件的外周侧受到外力而上述内筒体所受到的负荷通过相邻的上述电线彼此之间的接触和上述电线相对于上述内筒体的滑动而被缓和。
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