JP2012038637A

JP2012038637A - ケーブル

Info

Publication number: JP2012038637A
Application number: JP2010179311A
Authority: JP
Inventors: Itaru Sakabe; 至坂部
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2012-02-23

Abstract

【課題】小径化を図りつつ曲げても良好なシールド効果を維持することが可能なケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ心線または電線からなる複数本のコアを有する光電気複合ケーブル１１であって、コアの周囲にシールド層１９及び外被２０が順に設けられ、シールド層１９は、樹脂テープに金属箔が貼られた厚さ０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の金属樹脂テープ２１からなり、金属樹脂テープ２１には、複数のスリット２２がケーブル長手方向に間隔をあけて形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内部に電線等を有するケーブルに関する。

医療機器、携帯端末、小型ビデオカメラ、パーソナルコンピュータまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の電子機器において、機能のさらなる高度化に伴い高速通信が要求されている。このため、電線と光ファイバを組み合わせた光電気複合ケーブルを用いることが行われている。

このようなケーブルとしては、光ファイバの外周に緩衝層を設け、その外周にシースを設け、このシースの外側に電線を配し、その外周に抑え巻及び外被を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、導体に絶縁体を被覆して形成された絶縁電線を４本準備しておき、次いで、絶縁電線の曲率と略同一曲率を有する凹部を４個備える菱形介在に絶縁電線を配置し、菱形介在と絶縁電線を共に捻り、外周にアルミテープを巻き付けて遮蔽層を形成し、更にその外周に外被を被覆した構造のケーブルも知られている（例えば、特許文献２参照）。

実開昭６２−１３５３０９号公報特開２００３−３３８２２３号公報

上記のように、外周に遮蔽層を設けたケーブルの遮蔽層としては、金属の素線を編組したものが用いられているが、要求されるシールド効果が低いケーブルでは、金属樹脂テープを遮蔽層として縦添えまたは横巻きすることが考えられている。
このように、金属樹脂テープを遮蔽層として用いれば、薄肉化によるケーブルの細径化を図ることができるが、金属樹脂テープを遮蔽層としたケーブルは、曲げたときに、曲げの内側で金属樹脂テープが剥がれたり、大きな皺が生じて凹凸が形成され、シールド効果が低下するおそれがあった。

本発明の目的は、小径化を図りつつ曲げても良好なシールド効果を維持することが可能なケーブルを提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明のケーブルは、光ファイバまたは電線からなる複数本のコアを有するケーブルであって、
前記コアの周囲に遮蔽層及び外被が順に設けられ、
前記遮蔽層は、樹脂テープに金属箔が貼られた厚さ０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の金属樹脂テープからなり、
前記金属樹脂テープには、複数のスリットがケーブル長手方向に間隔をあけて形成されていることを特徴とする。

本発明のケーブルにおいて、前記光ファイバが、弾性率が３００ＭＰａ以上の樹脂から形成されて厚さが０．２ｍｍ以上であるチューブに収容されて中心に配置され、
前記電線が、前記チューブの外周側で互いに対角位置に配置された単独電線及び２本一組の対電線から構成され、
前記対電線が、前記チューブの外周面に並列に縦添えされ、
前記チューブの外周側における前記単独電線と前記対電線との間に介在が設けられ、
前記単独電線、前記対電線及び前記介在の外周が、前記遮蔽層及び前記外被によって順に覆われていることが好ましい。

本発明のケーブルによれば、光ファイバまたは電線からなるコアの外周が遮蔽層によって覆われているので、良好なシールド効果を得ることができる。また、この遮蔽層が、樹脂テープに金属箔が貼られた厚さ０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の金属樹脂テープからなるので、ケーブルの外径を極力小さくすることができる。
このケーブルが曲げられると、遮蔽層を構成する金属樹脂テープでは、曲げの外側では複数のスリットが均等に開く。これにより、ケーブルが曲げられたとしても、金属樹脂テープが剥がれたり、金属樹脂テープに皺が生じて凹凸が形成されるようなことがない。つまり、ケーブルが曲げられたとしても、金属樹脂テープからなる遮蔽層によって、良好なシールド効果が維持される。
なお、金属樹脂テープは、金属箔が樹脂テープに貼り付けられて補強された構造であるので、ケーブルが曲げられてスリットが開いたとしても、金属箔が破けるような不具合も生じない。

本発明に係るケーブルの実施形態の例を示す断面図である。ケーブルの遮蔽層を示す斜視側面図である。ケーブルを曲げたときの遮蔽層を示す斜視側面図である。

以下、本発明に係るケーブルの実施形態の例を、図面を参照して説明する。
なお、光ファイバ及び電線を収容した光電気複合ケーブルを例示して説明する。
図１に示すように、光電気複合ケーブル（ケーブル）１１は、最外層である外被２０の内側に、複数本の光ファイバ心線（光ファイバ）１２と複数本の電線１５とを有する。これらの光ファイバ心線１２、電線１５は、それぞれケーブルのコアである。光ファイバ心線１２は、複数本設けられ、光電気複合ケーブル１１の断面中央に配置された保護チューブ（チューブ）１３内に収容されている。

外被２０の内側であって保護チューブ１３の外側は、収容部１４とされており、この収容部１４には、複数本の電線１５が配置されている。電線１５としては、電力線として用いられる複数本の単独電線１５ａ、及び、例えば、差動伝送用の信号線として用いられる２本一組の対電線１５ｂがある。単独電線１５ａと対電線１５ｂとは、互いに対角位置である光電気複合ケーブル１１の中心に対して逆の位置に配置されている。対電線１５ｂは、撚られることなく、保護チューブ１３の外周面に並列に縦添えされている。また、それぞれの単独電線１５ａも保護チューブ１３の外周面に並列に縦添えされている。

これらの単独電線１５ａ及び対電線１５ｂは、何れも錫メッキが施された軟銅線または銅合金線からなる素線を複数本撚り合わせた導体を外被によって覆った絶縁ケーブルであり、例えば、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ２０〜４６程度のケーブルである。絶縁ケーブルの外被の材料としては、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、自己潤滑性などに優れたテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂等のフッ素樹脂を用いるのが好ましい。また、絶縁ケーブルの外被としては、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂を用いても良い。

また、保護チューブ１３の外周側の収容部１４には、単独電線１５ａと対電線１５ｂとの間に、複数本の介在１６が収容されている。これらの介在１６としては、例えば、レーヨンやナイロンなどの繊維を紐状にしたものを用いるのが好ましい。
上記のように電線１５及び介在１６が収容された収容部１４の周囲には、押さえ巻き１８、シールド層（遮蔽層）１９及び外被２０が順に設けられている。

保護チューブ１３内に収容された光ファイバ心線１２は、コアとクラッドからなる光ファイバの周囲に紫外線硬化型樹脂からなる被覆層を形成したものであり、コア径が０．０８ｍｍ、クラッドの外径が０．１２５ｍｍとされ、被覆層の外径が０．２５ｍｍとされている。また、さらに被覆層を設けて外径０．９ｍｍの光ファイバ心線１２としたり、光ファイバ心線１２をさらに抗張力繊維及び被覆層で覆った光ファイバコードとしてもよい。

光ファイバ心線１２としては、コアがガラスから形成されクラッドが高硬度プラスチックから形成されて折れ曲がり（キンク）に強く破断しにくいハードプラスチッククラッドファイバ（Ｈ−ＰＣＦ）や、コア及びクラッドがプラスチックからなるプラスチックファイバであってもよい。

光電気複合ケーブル１１が、例えば、医療用のセンサコードであるＣＣＤコードのようにあまり小さな径に曲げることなく用いられる場合は、クラッドがガラスであるガラスファイバが使用可能であり、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルやＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）ケーブルのように小さな径に曲げられることがある場合は、ハードプラスチッククラッドファイバを用いるのが好ましい。

保護チューブ１３の内側には、２本の光ファイバ心線１２が収容されている。この保護チューブ１３の内側には、光ファイバ心線１２だけを収容しても良いが、光ファイバ心線１２とともに抗張力線や介在を収容して強度を高めても良い。保護チューブ１３の内部には、３本以上の光ファイバ心線１２を収容する場合もあり、また、１本の光ファイバ心線１２を収容する場合もある。複数本の光ファイバ心線１２を保護チューブ１３に収容する場合、光ファイバ心線１２は、撚ることなく縦添えするのが好ましい。

保護チューブ１３としては、外力から光ファイバ心線１２を保護しつつ電線１５等からの側圧を良好に吸収する緩衝材としての機能を有する必要がある。このため、この保護チューブ１３は、弾性率が３００ＭＰａ以上の樹脂から形成され、厚さが０．２ｍｍ以上とされている。本例では、保護チューブ１３は、内径が約０．５５ｍｍ、外径が約１．０５ｍｍとされ、厚さが約０．２５ｍｍとされている。
このような保護チューブ１３の材料としては、機械的強度に優れた樹脂材料であるテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂を用いるのが好ましく、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を使用してもよい。
この保護チューブ１３は、配列させた光ファイバ心線１２の周囲に樹脂を押出被覆することによって、光ファイバ心線１２を覆うように形成される。

押さえ巻１８としては、耐熱性、耐摩耗性などに優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から形成された樹脂テープが用いられる。なお、この押さえ巻１８としては、紙テープやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂の樹脂テープを用いても良い。

シールド層１９は、金属箔に、合成樹脂から形成された樹脂テープを貼り付けた金属樹脂テープ２１からなるものであり、この金属樹脂テープ２１を押さえ巻１８の外周に縦添えしたものである。
金属樹脂テープ２１を構成する金属箔は、例えば、銅箔またはアルミニウム箔等である。また、金属樹脂テープ２１を構成する樹脂テープは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から形成されている。

金属樹脂テープ２１の厚さは、０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の厚さであり、この金属樹脂テープ２１を構成する金属箔及び樹脂テープの厚さは、それぞれ数μｍ以上数十μｍ以下である。
例えば、金属樹脂テープ２１としては、９μｍの厚さの銅箔に、６μｍから１２μｍのポリエチレンテレフタレートの樹脂テープを貼り付けたものが好ましい。

また、図２に示すように、シールド層１９を構成する金属樹脂テープ２１には、複数のスリット２２がケーブル長手方向に間隔をあけて形成されている。これらのスリット２２は、金属樹脂テープ２１の長手方向に対して所定角度に傾斜されている。また、これらのスリット２２は、金属樹脂テープ２１に千鳥状に配置されている。

外被２０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン系樹脂等から形成されている。非ハロゲンのポリオレフィン系樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）などのエラストマの混合物がある。また、ポリエチレン（ＰＥ）に、耐候剤、酸化防止剤、老化防止剤を添加したものでも良い。なお、このポリエチレン（ＰＥ）を用いた外被２０としては、難燃剤を含まない非難燃性のものでも良い。外被２０は、厚さが約０．２５ｍｍであり、外径は３．０ｍｍである。

このように構成された光電気複合ケーブル１１によれば、光ファイバ心線１２を収容する保護チューブ１３の周囲に設けられた単独電線１５ａ及び対電線１５ｂの外周がシールド層１９によって覆われているので、良好なシールド効果を得ることができる。
また、このシールド層１９が、樹脂テープに金属箔が貼られた厚さ０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の金属樹脂テープ２１からなるので、光電気複合ケーブル１１の外径を極力小さくすることができる。

上記の光電気複合ケーブル１１が曲げられると、図３に示すように、シールド層１９を構成する金属樹脂テープ２１では、曲げの外側では複数のスリット２２が均等に開く。これにより、光電気複合ケーブル１１が曲げられたとしても、金属樹脂テープ２１は、その内側の押さえ巻１８から剥がれたり、皺が生じて凹凸が形成されるようなことがない。つまり、光電気複合ケーブル１１は、曲げられたとしても、金属樹脂テープ２１からなるシールド層１９によって、良好なシールド効果が維持される。また、外被２０の表面に凹凸が現れるようなこともない。

また、金属樹脂テープ２１のスリット２２が、ケーブル長手方向に対して傾斜されているので、光電気複合ケーブル１１が曲げられた際に、スリット２２が無理なく均等に開き、皺の発生をさらに抑制することができる。
なお、金属樹脂テープ２１は、金属箔が樹脂テープに貼り付けられて補強された構造であるので、光電気複合ケーブル１１が曲げられてスリット２２が開いたとしても、金属箔が破けるような不具合も生じない。

スリット２２を形成した金属樹脂テープ２１をシールド層１９として用いる場合と、スリット２２のない金属樹脂テープ２１をシールド層１９として用いる場合とを比較した。
何れの金属樹脂テープ２１をシールド層１９として用いた場合も、金属樹脂テープ２１を押さえ巻１８の周囲に配置して外被２０を押出成形する際の加工性については極めて良好であった。しかし、ケーブルの直径の２倍の曲げ半径で１８０°曲げた際のシールド性は、スリット２２のない金属樹脂テープ２１に対してスリット２２を形成した金属樹脂テープ２１の方が優れていた。

この比較結果から、小径化を図りつつ曲げても良好なシールド効果を維持することが可能なケーブルとするには、シールド層１９として、スリット２２を形成した金属樹脂テープ２１を用いる方が良いことがわかった。

なお、金属樹脂テープ２１の代わりに銅素線を編組して形成したシールド層、銅素線を横巻して形成したシールド層についても比較した。編組、横巻ともに曲げた際のシールド性は金属樹脂テープ２１より良好であったが、横巻は成形する際の加工性が金属樹脂テープ２１より劣り、編組は加工性がさらに劣る結果となった。このように、編組や横巻と比較してもスリット２２を形成した金属樹脂テープ２１がシールド性及び加工性において総合的に優れていることが確認できた。

また、上記の光電気複合ケーブル１１は、光ファイバ心線１２が、３００ＭＰａ以上の弾性率を有する樹脂から形成されて０．２ｍｍ以上の厚さを有する保護チューブ１３内に収容されているので、光ファイバ心線１２への側圧を保護チューブ１３により保護して小さく抑えることができる。また、保護チューブ１３の外周側において単独電線１５ａ及び２本一組の対電線１５ｂを撚らずに並列に配置させているので、光電気複合ケーブル１１の柔軟性を低下させたり光電気複合ケーブル１１を大径化させたりすることもなく、単独電線１５ａ及び対電線１５ｂから光ファイバ心線１２への過剰な側圧の付与、及び光ファイバ心線１２の過剰な曲げや捻じれの発生を防止することができる。

また、対電線１５ｂを保護チューブ１３の外周面に並列に縦添えしているので、対電線１５ｂを撚り合わせて配置した場合と比較して、小径化を図ることができる。つまり、光電気複合ケーブル１１を大径化させず、光ファイバ心線１２に外力が付与されることを抑え、光ファイバ心線１２の良好な伝送特性を維持しつつ狭いスペース等へ円滑に配線することができる。
なお、本実施形態の光電気複合ケーブル１１のように、対電線１５ｂを撚り合わせずに縦添えすると、電気信号が雑音として互いに影響を受け易くなるが、収容部１４の周囲をシールド層１９によって覆っているので、互いの電気信号による影響を抑えることができる。

また、単独電線１５ａ及び対電線１５ｂを対角位置に配置し、これらの単独電線１５ａ及び対電線１５ｂの間に介在１６を設けたので、内部の質量のバランスを良好に保ちながら引張強度を高め、光ファイバ心線１２への過剰な張力の付与も防止することができる。

そして、このように、バランス良く単独電線１５ａ及び対電線１５ｂを配置させているので、光電気複合ケーブル１１の端末部分において、単独電線１５ａ、対電線１５ｂ及び介在１６を周方向の一箇所へ束ねる際にも、単独電線１５ａ及び対電線１５ｂの捻じれを極力抑えて作業性を向上させることができる。また、バランス良く単独電線１５ａ及び対電線１５ｂを配置させたことにより、外被２０を押出して光電気複合ケーブル１１を製造する際にも、光ファイバ心線１２を収容する保護チューブ１３、単独電線１５ａ、対電線１５ｂ及び介在１６からなる集合コアの捻じれを最小限に抑えることができ、生産性を向上させることができる。

また、互いに隣接する対電線１５ｂだけでなく、単独電線１５ａ同士も隣接させて収容部１４へ収容しているので、光電気複合ケーブル１１の端末において、対電線１５ｂ及び単独電線１５ａを結線する際の作業性を向上させることができる。

上記の光電気複合ケーブル１１において、光ファイバ心線１２は、保護チューブ１３の内周面との間にある程度クリアランスを設けることが好ましく、また、光ファイバ心線１２と保護チューブ１３との間の摩擦係数を０．５以下とするのが好ましい。このようにすると、光電気複合ケーブル１１を曲げたときに、光ファイバ心線１２を長手方向に適度に移動させることができ、局所的に蛇行することもなく伝送損失の増加を防ぐことができる。例えば、光ファイバ心線１２の被覆層及び保護チューブ１３のそれぞれの材質を、フッ素系樹脂であるテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂とすると、光ファイバ心線１２と保護チューブ１３との間の摩擦係数を０．１程度とすることができ、保護チューブ１３内において光ファイバ心線１２が長手方向へ移動し易くなり、伝送損失の増加を防ぐことができる。

なお、上記の実施形態では、２本の光ファイバ心線１２を保護チューブ１３に収容しているが、前述したように、光ファイバ心線１２の本数は２本に限定されない。また、光ファイバ心線１２を光電気複合ケーブル１１の断面中央に配置したが、光ファイバ心線１２の位置は、光電気複合ケーブル１１の断面中央に対して偏った位置に配置されていても良い。また、電線１５及び介在１６の本数、太さ及び種類は上記実施形態に限定されない。

１１：光電気複合ケーブル（ケーブル）、１２：光ファイバ心線（光ファイバ，コア）、１３：保護チューブ（チューブ）、１５：電線（コア）、１５ａ：単独電線、１５ｂ：対電線、１６：介在、１９：シールド層（遮蔽層）、２０：外被、２１：金属樹脂テープ、２２：スリット

Claims

光ファイバまたは電線からなる複数本のコアを有するケーブルであって、
前記コアの周囲に遮蔽層及び外被が順に設けられ、
前記遮蔽層は、樹脂テープに金属箔が貼られた厚さ０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の金属樹脂テープからなり、
前記金属樹脂テープには、複数のスリットがケーブル長手方向に間隔をあけて形成されていることを特徴とするケーブル。
請求項１に記載のケーブルであって、
前記光ファイバが、弾性率が３００ＭＰａ以上の樹脂から形成されて厚さが０．２ｍｍ以上であるチューブに収容されて中心に配置され、
前記電線が、前記チューブの外周側で互いに対角位置に配置された単独電線及び２本一組の対電線から構成され、
前記対電線が、前記チューブの外周面に並列に縦添えされ、
前記チューブの外周側における前記単独電線と前記対電線との間に介在が設けられ、
前記単独電線、前記対電線及び前記介在の外周が、前記遮蔽層及び前記外被によって順に覆われていることを特徴とするケーブル。