JP2010129180A - 同軸線 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波帯域におけるシールド性能の向上を図るとともに、電線製造性や端末加工性にも優れる同軸線を提供すること。
【解決手段】信号を伝送する導体１２と、導体１２の外周を覆う絶縁体１４と、絶縁体１４の外周を覆うシールド導体１６と、シールド導体１６の外周を覆う外皮１８とを備え、シールド導体１６が、非磁性材料よりなり、導体抵抗が８．０ｍΩ／ｍ以下である同軸線１０とする。シールド導体１６は、絶縁体１４の外周に螺旋状に巻回された金属素線１６ａにより構成すると良い。また、金属素線１６ａとしては軟銅線が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、同軸線に関し、さらに詳しくは、自動車等の車両に搭載する信号伝送用の電線として好適な同軸線に関するものである。

従来より、例えば、自動車においては、ラジオ、テレビ、ＧＰＳ、ＥＴＣ等のアンテナ受信信号の伝送において同軸線が用いられることがある。同軸線は、一般に、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。

信号伝送用の同軸線は、電源用の電線や信号伝送用の電線などの並走回路によるノイズの影響を受けやすい。そのため、一般的には、信号伝送用の同軸線は、電源用の電線や信号伝送用の電線などと隔離した経路に配索されることが多い。

ところが、近年、自動車などの車両においては、車室内の拡大化の傾向等により、電線の配索スペースが削減される傾向にある。そのため、信号伝送用の同軸線と電源用の電線や信号伝送用の電線などとを同じ経路に配索したい要望が高まっている。この場合、信号伝送用の同軸線には、シールド性能の向上が求められる。

ここで、信号伝送用の同軸線のうち、特に、ラジオ受信信号などを伝送する同軸線においては、低周波帯域であるＡＭラジオ帯（１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）におけるノイズ対策が重要になる。

このような低周波帯域（１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）においてシールド性能の向上を図る提案としては、例えば特許文献１に、内部導体と、内部導体を覆う絶縁層と、銅などの金属材料よりなり、絶縁層を介して内部導体を覆う外部導体層と、外部導体層の金属材料よりも大きな透磁率を有する鉄などの磁性金属材料よりなり、外部導体層を覆う磁性型外部導体層とを備えた同軸線が開示されている。

特開２００４−２１４１３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の同軸線においては、磁性型外部導体層には鉄線が用いられている。鉄は銅よりも剛性が強いため、例えば鉄線を編み込んで編組としたり、絶縁層の外周に鉄線を螺旋状に巻き付けたりする電線製造性が悪いという問題が生じる。また、得られた同軸線は、端子等に接続するために、外部導体層を露出させ、接続しやすいように加工する。この場合においても、加工性（端末加工性）が悪いという問題が生じる。

本発明が解決しようとする課題は、特に低周波帯域におけるシールド性能の向上を図るとともに、電線製造性や端末加工性にも優れる同軸線を提供することにある。

そこで本発明者らは、シールド導体に鉄線などの磁性材料を用いることなくシールド性能の向上を図ることを目的として鋭意検討した結果、低周波帯域（１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）においては、シールド性能とシールド導体の導体抵抗の値とがある相関を有することを見い出すことができた。そして、この知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る同軸線は、導体と、前記導体の外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周を覆うシールド導体と、前記シールド導体の外周を覆う外皮とを備え、前記シールド導体は、非磁性材料よりなり、導体抵抗が８．０ｍΩ／ｍ以下であることを要旨とするものである。

この場合、前記シールド導体は、前記絶縁体の外周に螺旋状に巻回された金属素線により構成されていることが望ましい。

この際、前記金属素線は、前記絶縁体の外周に３重以上に巻回されていると良い。

また、前記導体と前記絶縁体とにより構成される電線コアの外径が０．８〜２．７ｍｍの範囲内にあることが望ましい。

そして、本発明に係る同軸線は、自動車に好適に用いることができる。

本発明に係る同軸線においては、鉄線などの磁性材料を用いることなく銅などの非磁性材料によりシールド導体を構成している。そして、このとき、シールド導体の導体抵抗は８．０ｍΩ／ｍ以下としている。そのため、特に低周波帯域において高いシールド性能を有するとともに、電線製造性や端末加工性にも優れる。

この場合、前記シールド導体が前記絶縁体の外周に螺旋状に巻回された金属素線により構成されていると、シールド導体が編組により構成されているものと比較して金属素線が密に配置されるため、シールド導体が薄肉化できる。これにより、同軸線の細径化を図ることができる。

この際、前記金属素線が前記絶縁体の外周に３重以上に巻回されていると、導体抵抗を上記範囲内にすることができる。

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同軸線１０は、図１、図２に示すように、信号を伝送する導体１２と、導体１２の外周を覆う絶縁体１４と、絶縁体１４の外周を覆うシールド導体１６と、シールド導体１６の外周を覆う外皮１８とを備えている。

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信号を伝送する導体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、複数本の金属素線よりなる撚線でも良く、さらに金属素線等はスズ、亜鉛、ニッケル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、本発明に係る同軸線１０は細径電線に好適であり、この観点から、０．０１〜０．０７ｍｍ^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１６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。

導体１２と絶縁体１４とにより電線コアが構成される。電線コアの外径は、電線の細径化などの観点から、０．８〜２．７ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

シールド導体１６は、図１（ｂ）に示すように、所定の本数の金属素線１６ａを隙間なく並べて絶縁体１４の外周に螺旋状に巻回したもの（横巻シールド）であっても良いし、図２（ｂ）に示すように、所定の本数で束ねた金属素線１６ａの束を編み込んで得られた編組（シールド）であっても良い。なお、図１（ａ）では、横巻シールドが２重になっている例を示している。一方、図２（ａ）では、編組が１重になっている例を示している。

シールド導体１６が編組よりなる場合には、重なり合う金属素線１６ａの束と束との間に生じる径方向の隙間等により、シールド導体１６の厚みが厚くなりやすい。これに対し、シールド導体１６が横巻シールドよりなる場合には、金属素線１６ａを密に配置することができる。そのため、シールド導体１６が横巻シールドよりなる場合には、編組よりなるシールド導体１６と比較してシールド導体１６が薄肉化できる。この観点などから、シールド導体１６は、横巻シールドよりなる場合がより好ましい。

シールド導体１６が横巻シールドにより構成される場合には、横巻シールドは、絶縁体１４の外周に金属素線１６ａが１重に巻回されたものであっても良いし、金属素線１６ａが２重以上に巻回されたものであっても良い。より好ましくは、比較的径の細い金属素線（巻回しやすい利点がある）を用いたときにも導体断面積（導体抵抗）を確保しやすいなどの観点から、金属素線１６ａが３重以上に巻回されたものである。

横巻シールドが２重以上に巻回されたものである場合には、各々の横巻シールドは、隣り合う（重なり合う）横巻シールドと互いに同じ方向に沿って巻回されていても良いし、異なる方向（この場合、互いに交差する状態になる）に沿って巻回されていても良い。また、隣り合う横巻シールドどうしは、金属素線１６ａの径や、金属素線１６ａの本数と径とにより定められる巻回ピッチが同じであっても良いし、異なっていても良い。

巻回ピッチとは、図３に示すように、シールド導体１６において、絶縁体１４の外周に金属素線１６ａを螺旋状に１巻きしたときの長手方向の距離Ｐをいう。巻回ピッチは、金属素線１６ａを巻回する線速に影響を与え、線速が速いほど同軸線１０の生産性に優れる。同軸線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、横巻シールドを形成する金属素線１６ａの本数を調整したり、巻回角度を調整したりすると良い。

一方、シールド導体１６が編組（シールド）により構成される場合にも、編組は絶縁体１４の外周に１重に覆うこともできるし、２重以上に覆うこともできる。

ここで、本発明においては、シールド導体１６は、非磁性材料よりなるものである。非磁性材料は、鉄などの磁性材料を含まないものであり、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などを例示することができる。好ましくは銅、銅合金である。シールド導体１６は、これらの非磁性材料よりなる金属素線１６ａにより形成される。この際、金属素線１６ａには、スズ、亜鉛、ニッケル等によりめっきが施されていても良い。このように、金属素線１６ａには鉄などの磁性材料を用いないため、電線製造性や端末加工性に優れる。なお、金属素線１６ａの径は、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、本発明においては、シールド導体１６は、導体抵抗が８．０ｍΩ／ｍ以下である。導体抵抗が上記範囲内にあるため、鉄などの磁性材料を含まない場合であってもシールド性能に優れる。例えば、従来の、軟銅線の編組よりなる２層の外部導体層と、鉄線の編組よりなる１層の磁性型外部導体層とを有する同軸線のシールド性能と同等の高いシールド性能を発揮できる。シールド導体１６の導体抵抗としては、より好ましくは、電線の細径化などの観点から、５．０〜８．０ｍΩ／ｍの範囲内である。

例えばシールド導体１６の金属素線１６ａが銅よりなる場合には、導体抵抗が上記範囲内となるためには、導体断面積が２．２０ｍｍ^２以上であることが好ましい。より具体的な構成について例示すると、金属素線１６ａが銅よりなる場合において、例えば電線コアの外径が１．６ｍｍである場合には、素線径が０．１６ｍｍのものを用いるときには、金属素線１６ａを３重に横巻する構成を示すことができる。また、素線径が０．１２ｍｍのものを用いるときには、金属素線１６ａを４重に横巻きする構成を示すことができる。このような例示構成においては、導体断面積を２．２０ｍｍ^２以上にすることができる。

シールド導体１６の導体抵抗を上記特定範囲内にするためには、下記式（１）に従い、導体断面積、材料等を適宜調整することができる。

Ｒ＝ρ×（Ｌ／Ｓ） ・・・（１）
但し、
Ｒ：シールド導体の導体抵抗（Ω）
ρ：シールド導体を構成する金属材料の抵抗率（Ω・ｍ）
Ｌ：シールド導体の長さ（ｍ）
Ｓ：シールド導体の導体断面積（ｍ^２）

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。

上述する同軸線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等する。次いで、絶縁体１４の外周にシールド導体１６を形成する。例えば、横巻シールドの場合には、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）巻回するなどすれば良い。一方、編組（シールド）の場合には、一般的な編組編み機を用い、絶縁体１４の外周に、編組を構成する金属素線の束を編み込みながら覆うようにするなどすれば良い。次いで、シールド導体１６の外周に外皮１８を形成する材料を押出被覆等する。これにより、同軸線１０が製造できる。

以上の構成を備える同軸線１０は、例えば、自動車のアンテナフィーダー線などに好適に用いられる。すなわち、自動車用同軸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。

（実施例および比較例）
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１．６ｍｍ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。これにより、電線コアを得た。

次いで、絶縁体の外周に、表１に記載する材質の金属素線を、表１に記載の構成となるように巻回して１重以上の横巻シールドを形成した。ただし、表１の構成において示すものは、（金属素線の本数／金属素線の外径）である。このときのシールド導体の厚み、断面積、導体抵抗は表１の通りである。

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、実施例１〜３および比較例１〜７に係る同軸線をそれぞれ作製した。電線外径は表１の通りである。

（従来例）
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用い、打数１６本、持数４本で構成された編組と、外径０．１０ｍｍのスズめっき軟銅線を用い、打数１６本、持数５本で構成された編組と、外径０．１７５ｍｍの鉄素線を用い、打数１６本、持数３本で構成された編組とで絶縁体の外周を覆ってシールド導体を形成した。次いで、シールド導体の外周にポリ塩化ビニルを押出被覆して外皮を形成して、従来例に係る同軸線を作製した。

（シールド性能評価）
各同軸線について、１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内において、吸収クランプ法によりシールド性能を評価した。図６に示すように、長さ３．５ｍに調整した同軸線を７５Ωの抵抗で終端して、吸収クランプ（協立電子工業（株）製「ＫＴ−１０」）を用い、スペクトラムアナライザ(Ａｇｉｌｅｎｔ社製、「Ｅ４４０２Ｂ」)でクランプ受信信号を測定した。表１および図４には、１００ｋＨｚにおける各同軸線のシールド性能を示す。また、図５には、実施例１、２、比較例１、従来例について、１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内において測定したシールド性能の結果を示す。

図４を見れば、軟銅線を用いた横巻シールドよりなるシールド導体においては、導体抵抗とシールド性能とには一定の相関があることが分かる。そして、この結果から、導体抵抗が低い程シールド性能に優れることが分かる。また、従来例では、軟銅線を用いた横巻シールドよりなるシールド導体と比較して、同じ導体抵抗の場合にはシールド性能により優れることが分かる。これは、磁性体の効果によるものと考えられる。

そして、図５より、以下のことが分かる。すなわち、従来の同軸線に係る従来例では、シールド導体が３重の編組で構成されており、１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内においてシールド性能に優れている。しかしながら、編組の１つに鉄線よりなるものを用いているため、電線製造性、端末加工性に劣る。

これに対し、実施例１、２に示すように、軟銅線を用いた横巻シールドよりなるシールド導体であっても、導体抵抗が特定範囲にあるように構成すれば、従来例と同等の高いシールド性能を得つつ、さらに電線製造性、端末加工性にも優れるという特有の効果を奏することが確認できた。なお、比較例１に示すように、導体抵抗が特定範囲にない場合には、このような低周波数の範囲内においては、従来例よりもシールド性能に劣っている。

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。

本発明に係る同軸線は、例えば、自動車のアンテナフィーダー線などに好適に用いられる。

本発明の一実施形態に係る同軸線の断面図（ａ）および横巻シールドの構成を示した模式図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係る同軸線の断面図（ａ）および編組シールドの構成を示した模式図（ｂ）である。 横巻シールドの巻回ピッチを説明する模式図である。 シールド導体の導体抵抗とシールド性能との相関を示したグラフである。 実施例、比較例、従来例に係る同軸線について、１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内において測定したシールド性能の結果を示すグラフである。 シールド性能の測定方法の説明図である。

符号の説明

１０ 同軸線
１２ 導体
１４ 絶縁体
１６ シールド導体
１６ａ 金属素線
１８ 外皮

Claims (5)

1. 導体と、前記導体の外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周を覆うシールド導体と、前記シールド導体の外周を覆う外皮とを備え、
   前記シールド導体は、非磁性材料よりなり、導体抵抗が８．０ｍΩ／ｍ以下であることを特徴とする同軸線。
2. 前記シールド導体は、前記絶縁体の外周に螺旋状に巻回された金属素線により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の同軸線。
3. 前記金属素線は、前記絶縁体の外周に３重以上に巻回されていることを特徴とする請求項２に記載の同軸線。
4. 前記導体と前記絶縁体とにより構成される電線コアの外径が０．８〜２．７ｍｍ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同軸線。
5. 自動車用で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同軸線。

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