JP2009146850A - シールド電線 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と同等のシールド性能を確保するとともに、細径化が可能なシールド電線を提供すること。
【解決手段】信号を伝送する導体１２と、導体１２の外周に被覆された絶縁体１４と、絶縁体１４の外周に金属素線を巻回してなる横巻シールド１６と、横巻シールド１６の外周に被覆された金属箔シールド１８と、金属箔シールド１８の外周に被覆された外皮２０よりなるシールド電線１０とする。電線外径は、１．５〜３ｍｍの範囲内にあると良い。横巻シールド１６の金属素線の外径は、０．１０〜０．２０ｍｍの範囲内にあると良い。横巻シールド１６の巻回ピッチは、１０〜５０ｍｍの範囲内にあると良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド電線に関し、さらに詳しくは、自動車の車載ＬＡＮなどの通信用ケーブルに好適に用いられるシールド電線に関するものである。

従来、例えば、自動車などの車両の車載機器や民生機器の通信用ケーブルなどには、シールド電線が多く用いられている。シールド電線は、導体の外周を絶縁体で被覆し、その外周をシールド導体で被覆し、さらにその外周を外皮で被覆したものからなる。シールド導体は、複数本の金属素線を編み込んでなる編組で形成されていることが多い。

シールド導体が編組からなる場合、シールド電線は、低周波帯から高周波帯までの幅広い範囲でシールド性能に優れる。そして、シールド性能をより高くするために、編組を何重にもすることもある。例えば特許文献１には、導体の外周を覆う編組を三重にしたシールド電線が開示されている。

また、シールド導体としては、編組以外のものも知られている。例えば特許文献２に示されるように、導体の外周を被覆する絶縁体の外周に金属素線を巻回した横巻シールドからなるものも知られている。

特開２００４−２１４１３７号公報 特開２００３−９２０３１号公報

近年、自動車分野などにおいては、自動車などの車両への配策スペースの減少や、地上デジタル波対応などによるシールド電線の使用本数増加などを背景に、シールド電線の細径化が望まれている。そのためには、シールド電線の導体、絶縁体、および、シールド導体のそれぞれの厚さを薄くする必要がある。

しかしながら、シールド導体が編組からなる場合には、編組は金属素線を編み込んでなるものであるため、シールド導体の厚さは素線径の２倍以上になり、シールド導体の厚さを薄くすることが難しいという問題があった。

一方、シールド導体が横巻きシールドからなる場合には、編組からなるシールド導体と比較してシールド導体の厚さを薄くすることができる。しかしながら、横巻きシールドでは、高周波帯でのシールド性能が劣りやすく、低周波帯から高周波帯までの幅広い範囲で高いシールド性能を確保することが難しいという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、従来と同等のシールド性能を確保するとともに、細径化が可能なシールド電線を提供することにある。

本発明に係るシールド電線は、導体と、前記導体の外周に被覆された絶縁体と、前記絶縁体の外周に金属素線を巻回してなる横巻シールドと、前記横巻シールドの外周に被覆された金属箔シールドと、前記金属箔シールドの外周に被覆された外皮とを有することを要旨とするものである。

また、本発明に係るシールド電線は、導体と、前記導体の外周に被覆された絶縁体と、前記絶縁体の外周に被覆された金属箔シールドと、前記金属箔シールドの外周に金属素線を巻回してなる横巻シールドと、前記横巻シールドの外周に被覆された外皮とを有することを要旨とするものである。

このとき、前記電線の外径は、１．５〜３ｍｍの範囲内にあることが望ましい。

また、前記金属素線の外径は、０．１０〜０．２０ｍｍの範囲内にあることが望ましい。

さらに、前記横巻シールドの巻回ピッチは、１０〜５０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

そして、本発明に係るシールド電線は、自動車に好適に用いることができる。

本発明に係るシールド電線は、横巻シールドと金属箔シールドとで構成されたシールド導体を有している。そして、横巻シールドによって低周波帯におけるシールド性能を高めるとともに、金属箔シールドによって高周波帯におけるシールド性能を高めている。したがって、低周波帯から高周波帯までの幅広い範囲で従来と同等の高いシールド性能を確保することができる。

このとき、シールド導体の厚さは、横巻シールドを構成する素線径と金属箔の厚さとを合わせた厚さになり、横巻シールドを構成する素線径の厚さとほとんど変わらない厚さになる。そのため、従来の、シールド導体が編組からなる場合と比較して、シールド導体の厚さを薄くすることができる。したがって、同等の高いシールド性能を確保しつつ、電線の細径化が可能になる。

そして、前記電線の外径が１．５〜３ｍｍの範囲内にあるものに好適である。

そして、前記横巻シールドを構成する金属素線の外径が０．１０〜０．２０ｍｍの範囲内にあると、従来と同等の高いシールド性能を確保しつつ、電線の細径化が可能になる。

さらに、前記横巻シールドの巻回ピッチが１０〜５０ｍｍの範囲内にあると、横巻シールドを巻回する線速に優れ、シールド電線の生産性に優れる。

次に、本発明の実施形態について図を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るシールド電線１０は、図１に示すように、信号を伝送する導体１２と、導体１２の外周に被覆された絶縁体１４と、絶縁体１４の外周に金属素線を巻回してなる横巻シールド１６と、横巻シールド１６の外周に被覆された金属箔シールド１８と、金属箔シールド１８の外周に被覆された外皮２０よりなる。

シールド電線１０は、図２に示すように、絶縁体１４の外周に金属箔シールド１８が被覆され、金属箔シールド１８の外周に横巻シールド１６が形成されている構成であっても良い。いずれの構成においても、横巻シールド１６と金属箔シールド１８は外部からのノイズを遮蔽する機能を備えており、横巻シールド１６と金属箔シールド１８によりシールド導体が形成されている。シールド電線１０は、導体１２とシールド導体とが同軸状に配された同軸線に好適である。

図１に示すシールド電線１０は、横巻シールド１６の外周を金属箔シールド１８が覆っている。したがって、外皮２０を被覆する前の状態において、金属箔シールド１８が、横巻シールド１６を形成する金属素線がばらけるのを抑える役割も果たしている。また、シールド電線１０を端末処理するときに金属素線がばらけにくくなるため、端末処理しやすい。

導体１２は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの、導体１２を形成する一般的な金属材料により形成されている。導体１２は、単線でも良く、複数本の金属素線からなる撚線でも良く、スズ等によりめっきされていても良い。導体１２の断面積は、特に限定されるものではないが、本発明に係るシールド電線１０は細径電線に好適であり、この観点から言えば、０．０３〜０．０７ｍｍ^２の範囲内にあることが好ましい。

絶縁体１４は、導体１２とシールド導体との間に配されて、両者の間を絶縁状態にしている。絶縁体１４の構造は、充実でも良いし発泡でも良い。

絶縁体１４を形成する材料としては、絶縁性に優れる材料であれば特に限定されるものではない。好適な材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなど）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用しても良い。これらのうち、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡは、比誘電率が小さく、通信特性に優れるなどの点で好ましい。なお、絶縁体１４には、必要に応じて、各種添加剤を配合しても良い。このような添加剤としては、酸化防止剤、金属不活性化剤（銅害防止剤）、加工助剤（滑剤、ワックス等）などを例示することができる。

横巻シールド１６は、低周波帯におけるシールド性能を高める働きをする。低周波帯での誘導ノイズについて考察すると、低周波帯での誘導ノイズ電圧は、以下の式１で表される。式１によれば、Ｌｓ／Ｒｓの値が大きいほど、誘導ノイズ電圧Ｖ_Ｎが小さくなり、シールド性能は向上すると考えられる。

（式１）

ここで、横巻シールドの構造と、従来の編組シールドの構造とを比較する。横巻シールド１６は、図１に示すように、絶縁体１４の外周に沿って金属素線を一重に並べたものである。これに対して、編組シールド３６は、図３に示すように、金属素線を編み込んで形成されており、金属素線は内側と外側の二重に配置されている。したがって、横巻シールド１６は、編組シールド３６よりも厚さが薄くなっている。そして、厚さが薄くなった分、断面積も小さくなっている。そうすると、横巻シールド１６は、編組シールド３６と比較して、断面積が小さくなった分、交流抵抗Ｒｓが増大している。

一方、横巻シールド１６は、金属素線が同じ方向に巻回されている。そのため、巻回された金属素線がコイルと同じ働きをするため、編組シールド３６よりも自己インダクタンスＬｓが大きくなる。

そうすると、編組シールド３６に対して、横巻シールド１６の交流抵抗Ｒｓが増大した分、横巻シールド１６のインダクタンスＬｓを大きくすることにより、編組シールド３６と横巻シールド１６とで、Ｌｓ／Ｒｓの値を同等にすることができる。そして、Ｌｓ／Ｒｓの値を同等にすることにより、低周波帯において、横巻シールド１６のシールド性能を、編組シールド３６のシールド性能と同等にすることができると考えられる。

この結果、シールド導体の厚さを薄くしつつ、従来と同等のシールド性能を維持することが可能になる。そして、シールド導体の厚さを薄くすることにより、シールド電線１０の細径化を図ることができる。

横巻シールド１６を形成する金属素線の外径は、特に限定されるものではないが、電線の細径化を図る観点から、０．１０〜０．２０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。また、上述するように、従来の編組シールド３６のＬｓ／Ｒｓの値と同等の値にする観点から、適宜定めることができる。

横巻シールド１６は、所定の巻回ピッチで巻回される。巻回ピッチは、横巻シールド１６を巻回する線速に影響を与え、線速が速いほどシールド電線１０の生産性に優れる。シールド電線１０の生産性を高くする観点などから、巻回ピッチは、１０〜５０ｍｍの範囲内にすることが好ましい。より好ましくは、３０〜５０ｍｍの範囲内である。巻回ピッチを調整するには、例えば、横巻シールド１６を形成する金属素線の本数を調整したり、巻回角度を調整したりすると良い。

横巻シールド１６を形成する金属素線は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導体１２を形成する一般的な金属材料により形成される。金属素線の本数は、絶縁体１４の外径や、横巻シールド１６の素線径、巻回ピッチなどに応じて、適宜定めると良い。

金属箔シールド１８は、金属箔により形成されている。そのため、被覆率が高い。したがって、高周波帯におけるシールド性能に優れる。すなわち、高周波帯において、金属箔シールド１８によるシールド効果が大きい。金属箔シールド１８を形成する金属としては、特に限定されないが、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄などを例示することができる。これらの金属は、スズ、ニッケルなどの金属でめっきされていても良い。金属箔シールド１８を形成するには、例えば、横巻シールド１６の外周または絶縁体１４の外周に、長尺の金属箔を縦添えするか、帯状の金属箔を横巻き（螺旋巻き）すると良い。

シールド電線１０のシールド導体は、上述する横巻シールド１６と金属箔シールド１８により構成されている。そのため、低周波帯から高周波帯までの幅広い範囲で、従来の編組と同等の高いシールド性能を確保することができる。

外皮２０を形成する材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＦＡ樹脂、ＥＴＦＥ（エチレン四フッ化エチレン共重合体）樹脂、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）樹脂等のフッ素樹脂などの高分子材料を例示することができる。外皮２０には、必要に応じて、難燃剤、酸化防止剤、金属不活性化剤（銅害防止剤）、加工助剤（滑剤、ワックス等）などの各種添加剤を配合しても良い。

上述するシールド電線１０を製造するには、例えば、まず、導体１２の外周に、絶縁体１４を形成する材料を押出被覆する。次いで、絶縁体１４の外周に、複数本の金属素線を横巻きに（螺旋状に）巻回して、横巻シールド１６を形成する。さらに、横巻シールド１６の外周に、金属箔を縦添えするか、横巻きに（螺旋状に）巻回して、金属箔シールド１８を形成する。次いで、金属箔シールド１８の外周に外皮２０を形成する材料を押出被覆すると良い。なお、絶縁体１４の外周に金属箔シールド１８を形成した後、金属箔シールド１８の外周に横巻シールド１６を形成することもできる。

以上の構成を備えるシールド電線１０は、例えば、自動車のアンテナフィーダー線や、車載ＬＡＮなどの通信用ケーブルなどに好適に用いられる。すなわち、自動車用シールド電線として好適である。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施例）
外径０．１０ｍｍの軟銅素線７本を撚り合わせた導体（外径０．３０ｍｍ）の外周に外径が１．６０ｍｍとなるように低密度ポリエチレンを押出被覆し、その後電子線照射により架橋させて絶縁体を形成した。次いで、絶縁体の外周に外径０．１８ｍｍのスズめっき軟銅素線２８本をピッチ１８ｍｍで巻回して横巻シールドを形成し、横巻シールドの上にＡｌ−ＰＥＴテープ（アルミニウム厚１０μｍ、ＰＥＴ厚２５μｍ）をＡｌを内側にしてスパイラル状に巻回して金属箔シールドを形成した（横巻シールドと金属箔シールドとからなるシールド導体の厚さ＝０．２１ｍｍ）。次いで、金属箔シールドの外周にポリ塩化ビニルを０．４ｍｍの厚さで押出被覆して外皮を形成して、実施例に係るシールド電線（外径２．８ｍｍ）を作製した。

（比較例１）
実施例１と同様にして、導体の外周に絶縁体を形成した。次いで、外径０．１０ｍｍのスズめっき軟銅素線を打ち数１６本、持ち数５本、ピッチ１２ｍｍで構成された編組で絶縁体の外周を覆ってシールド導体（厚さ０．２５ｍｍ）を形成した。次いで、シールド導体の外周にポリ塩化ビニルを０．４ｍｍの厚さで押出被覆して外皮を形成して、比較例１に係るシールド電線（外径２．９ｍｍ）を作製した。

（比較例２）
実施例１と同様にして、導体の外周に絶縁体を形成した。次いで、絶縁体の外周に外径０．１８ｍｍのスズめっき軟銅素線２８本をピッチ１８ｍｍで巻回してシールド導体（厚さ０．１８ｍｍ）を形成した。次いで、シールド導体の外周にポリ塩化ビニルを０．４ｍｍの厚さで押出被覆して外皮を形成して、比較例２に係るシールド電線（外径２．８ｍｍ）を作製した。

（シールド性能評価）
各シールド電線について、吸収クランプ法によりシールド性能を評価した。図４にその結果を示す。なお、スペクトラムアナライザは、ヒューレット・パッカード製Ｅ４４０２Ｂ、吸収クランプは協立電子工業（株）製ＫＴ−１０を用い、サンプル長は３．５ｍで測定を実施した。

従来のシールド電線に係る比較例１では、シールド導体が編組で構成されており、１０ＫＨｚ〜１ＧＨｚの範囲内においてシールド性能に優れ、低周波帯から高周波帯までシールド性能に優れている。しかしながら、外径０．１０ｍｍの軟銅素線で構成される編組を用いているため、シールド導体の厚さが０．２５ｍｍと厚い。

比較例２では、横巻シールドのみでシールド導体が構成されている。そのため、低周波帯においては従来のシールド電線と同等のシールド性能を示すものの、高周波帯においては従来のシールド電線よりもシールド性能に劣っている。

これに対し、実施例に係るシールド電線では、低周波帯から高周波帯まで従来のシールド電線と同等のシールド性能を示し、低周波帯から高周波帯までシールド性能に優れていることが確認できた。そして、このように高いシールド性能を示すことに加えて、シールド導体の厚さは０．２１ｍｍであり、従来のシールド電線と比べてシールド導体の厚さを薄くして、シールド電線の細径化に貢献できることが確認できた。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

本発明に係るシールド電線は、例えば、自動車のアンテナフィーダー線や、車載ＬＡＮなどの通信用ケーブルなどに好適に用いられる。

本発明の一実施形態に係るシールド電線を表す断面図である。 本発明の一実施形態に係るシールド電線を表す断面図である。 従来のシールド電線を表す断面図であり、編組で形成されたシールド導体１２を有するシールド電線である。 実施例および比較例に係る各シールド電線についてシールド性能を測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ シールド電線
１２ 導体
１４ 絶縁体
１６ 横巻シールド
１８ 金属箔シールド
２０ 外皮

Claims (6)

1. 導体と、
   前記導体の外周に被覆された絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に金属素線を巻回してなる横巻シールドと、
   前記横巻シールドの外周に被覆された金属箔シールドと、
   前記金属箔シールドの外周に被覆された外皮とを有することを特徴とするシールド電線。
2. 導体と、
   前記導体の外周に被覆された絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に被覆された金属箔シールドと、
   前記金属箔シールドの外周に金属素線を巻回してなる横巻シールドと、
   前記横巻シールドの外周に被覆された外皮とを有することを特徴とするシールド電線。
3. 前記電線の外径は、１．５〜３ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載のシールド電線。
4. 前記金属素線の外径は、０．１０〜０．２０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシールド電線。
5. 前記横巻シールドの巻回ピッチは、１０〜５０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシールド電線。
6. 自動車に用いた請求項１から５のいずれかに記載のシールド電線。

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