JP2015002101A - 同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】優れた屈曲性を有する同軸ケーブルを提供する。【解決手段】中心導体と、中心導体の外周を被覆するように設けられる絶縁発泡体と、を備え、絶縁発泡体の外周表面には、応力を吸収する凸部が形成されており、凸部は、絶縁発泡体の円周方向に振幅する波状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、優れた屈曲性を有する同軸ケーブルに関する。

一般的に、同軸ケーブルは、中心導体（内部導体）と、中心導体の外周を被覆するように設けられる絶縁発泡体と、絶縁発泡体の外周を覆うように設けられる外部導体と、外部導体の外周を被覆するように設けられるシースと、を備えて構成されている。また、同軸ケーブルは、中心導体と、絶縁発泡体と、外部導体と、シースとが同軸構造をなすように構成されている。このような同軸ケーブルの中心導体や外部導体として、例えば、銅板や銅合金板を筒状にして形成した銅パイプ等が用いられる。このため、同軸ケーブルは曲がりにくく、屈曲性（可撓性）が低いという問題があった。従って、例えば、同軸ケーブルを狭い箇所に設置する場合等において、設置作業を行いにくい（すなわち作業性が低い）場合があった。また、例えば、同軸ケーブルを巻取ロールに巻取る際、巻取ロールの径を大きくする必要がある等、同軸ケーブルの取り扱い性が低い場合もあった。

そこで、例えば、外部導体を銅や銅合金等の金属線を編み組んで形成した編組層とすることで、同軸ケーブルの屈曲性を向上させた技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−１６９７７１号公報

しかしながら、このような同軸ケーブルであっても、屈曲性が低く、同軸ケーブルの作業性や取扱い性が低かった。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、優れた屈曲性を有する同軸ケーブルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様によれば、中心導体と、前記中心導体の外周を被覆するように設けられる絶縁発泡体と、を備え、前記絶縁発泡体の外周表面には、応力を吸収する凸部が形成されており、前記凸部は、前記絶縁発泡体の円周方向に振幅する波状に形成されている同軸ケーブルが提供される。

本発明の第２の態様によれば、前記凸部は、前記絶縁発泡体の長手方向に沿って形成されている第１の態様の同軸ケーブルが提供される。

本発明の第３の態様によれば、前記凸部は、前記絶縁発泡体の中心軸方向に沿って螺旋状に形成されている第１の態様の同軸ケーブルが提供される。

本発明の第４の態様によれば、複数の前記凸部が形成される場合、隣接する前記凸部間の距離が１．５ｍｍ以上１０．７５ｍｍ以下である第１ないし第３の態様のいずれかの同軸ケーブルが提供される。

本発明の第５の態様によれば、前記絶縁発泡体の外周には、前記絶縁発泡体の外周を覆うように外部導体が設けられており、前記凸部は、前記絶縁発泡体の長手方向と直交する方向の断面において前記外部導体との接触面積が小さくなるような形状を有する第１ないし第４の態様のいずれかの同軸ケーブルが提供される。

本発明の第６の態様によれば、前記凸部の屈曲ピッチが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である第１ないし第５の態様のいずれかの同軸ケーブルが提供される。

本発明の第７の態様によれば、前記凸部の高さは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記凸部の幅は１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下である第１ないし第６の態様のいずれかの同軸ケーブルが提供される。

本発明にかかる同軸ケーブルによれば、優れた屈曲性を有する。

本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブルの概略斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブルが備える絶縁発泡体の概略斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブルが備える絶縁発泡体の概略図であり、（ａ）は絶縁発泡体の長手方向と直交する方向における断面図であり、（ｂ）は絶縁発泡体の上面図である。 本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブルが備える絶縁発泡体の変形例を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブルを製造する際に用いられる口金の概略断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる同軸ケーブルが備える絶縁発泡体の概略斜視図である。

以下に、本発明の一実施形態について説明する。

（１）同軸ケーブルの構成
まず、本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブルの構成について、主に図１〜図４を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかる同軸ケーブル１は、中心導体（内部導体）２と、絶縁発泡体３と、外部導体４と、シース５とを備えて構成されている。すなわち、同軸ケーブル１は、中心導体２と、絶縁発泡体３と、外部導体４と、シース５とが同軸構造をなすように構成されている。

中心導体２としては、例えば中空パイプ状に成形された銅材（銅パイプ）や、棒状に成形された銅材等を用いることができる。この他、中心導体２として、例えば、銅やアルミニウム線を含む素線である導線や、複数の素線を撚り合わせた撚線等を用いてもよい。

中心導体２の外周には、中心導体２の外周を被覆するように絶縁発泡体３が設けられている。図１〜図３に示すように、絶縁発泡体３の外周表面には、凸部６が設けられている。凸部６は、絶縁発泡体３の円周方向に振幅する波状に形成されている。すなわち、凸部６は、絶縁発泡体３の円周方向に周期的な屈曲を有するように形成されている。また、凸部６は、絶縁発泡体３の長手方向に沿うように形成されているとよい。

これにより、例えば、同軸ケーブル１に外部から曲げ等の力（以下では、単に「外力」とも言う。）が加わった際、凸部６が変形して、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力を吸収する。すなわち、同軸ケーブル１に外力が加わり、外力が凸部６に衝突すると、外力は凸部６に沿って複数の方向に分散し、凸部６が有する複数の頂点が近づいたり遠ざかったりするように凸部６が変形する。従って、同軸ケーブル１の屈曲性が向上し、同軸ケーブル１を曲げやすくなる。

凸部６は、絶縁発泡体３の円周方向に所定間隔で複数本形成されているとよい。複数の凸部６はそれぞれ、絶縁発泡体３の長さ方向に平行となるように形成されているとよい。このとき、図３（ｂ）に示すように、隣接する凸部６，６間の距離（最短距離）ｄが１．５ｍｍ以上１０．７５ｍｍ以下、好ましくは５．０ｍｍ以上７．０ｍｍ以下であるとよい。これにより、同軸ケーブル１に外力が加わった際、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力をより吸収しやすくなる。従って、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。なお、隣接する凸部６，６間の距離ｄが１．５ｍｍ未満であると、凸部６の数が多くなりすぎ、凸部６が互いに干渉し合うため、同軸ケーブル１の屈曲性が低下する。また、隣接する凸部６，６間の距離ｄが１０．７５ｍｍを超えると、凸部６の数が少ないため、同軸ケーブル１の屈曲性を向上させることはできるものの、外力が加わった際、凸部６がつぶれてしまう場合がある。

凸部６は、後述の絶縁発泡体３の外周を覆うように設けられる外部導体４との接触面積が小さくなるような形状を有するとよい。例えば、凸部６は、絶縁発泡体３の長手方向と直交する方向（すなわち円周方向）の断面において、外部導体４と点接触するような形状を有するとよい。具体的には、図３（ａ）に示すように、凸部６は、絶縁発泡体３の長手方向と直交する方向の断面で、半円形状に形成されているとよい。この他、図４に示すように、凸部６の断面形状は例えば三角形状であってもよい。また、凸部６の断面形状は台形状等に形成されていてもよい。これにより、同軸ケーブル１に外力が加わった際、絶縁発泡体３と外部導体４との間に発生する摩擦力が低減する。従って、絶縁発泡体３が外部導体４内を滑りやすくなる。すなわち、絶縁発泡体３が外部導体４内を動きやすくなる。その結果、同軸ケーブル１がより曲がりやすくなり、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。

これに対し、絶縁発泡体３と外部導体４との接触面積が大きい場合、例えば、絶縁発泡体３が外部導体４に面接触している場合、同軸ケーブル１に外力が加わると、絶縁発泡体３と外部導体４との間に発生する摩擦力が大きくなる。このため、絶縁発泡体３が外部導体４内を動きにくくなり、同軸ケーブル１が曲がりにくくなる。また、同軸ケーブル１に外力が加わった際、同軸ケーブル１が座屈しやすくなる。

図３（ｂ）に示すように、凸部６は、屈曲ピッチＰが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下、例えば１６．２ｍｍとなるように形成されているとよい。なお、凸部６の屈曲ピッチＰとは、絶縁発泡体３の長手方向に平行な一の線Ｌ_１上において隣接する頂点Ｔ_１，Ｔ_２間の最短距離である。これにより、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力をより吸収しやすくなるため、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。なお、凸部６の屈曲ピッチＰが１０ｍｍ未満であると、凸部６が有する頂点の数が多くなりすぎるため、同軸ケーブル１に外力が加わった際、凸部６が有する頂点が近づいたり遠ざかったりするような凸部６の変形が生じにくくなる。従って、同軸ケーブル１の屈曲性が低下する。また、凸部６の屈曲ピッチＰが２０ｍｍを超えると、同軸ケーブル１に外力が加わった際、同軸ケーブル１が座屈しやすくなる。

図３（ａ）に示すように、凸部６は、高さｈが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下となるように形成されているとよい。例えば、凸部６の高さｈは、絶縁発泡体３の直径（同軸ケーブル１の直径）が３５ｍｍである場合、０．２ｍｍであるとよい。また、凸部６は、幅ｗが１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは４．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下となるように形成されているとよい。例えば、凸部６の幅ｗは、絶縁発泡体３の直径が３５ｍｍである場合、５．０ｍｍであるとよい。これにより、凸部６が、同軸ケーブル１に生じた応力をより吸収しやすくなるため、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。なお、凸部６の高さｈが０．１ｍｍ未満であると、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力を吸収しにくくなるため、同軸ケーブル１の屈曲性が低下することがある。凸部６の高さｈが０．５ｍｍを超えると、同軸ケーブル１に外力が加わった際、凸部６がつぶれてしまう場合がある。また、凸部６の幅ｗが１．０ｍｍ未満であると、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力を吸収しにくくなる。凸部６の幅ｗが１０ｍｍを超えると、凸部６内で力が分散されるため、凸部６が変形しにくくなる。このため、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力をより吸収しにくくなり、同軸ケーブル１の屈曲性が低下する場合がある。

絶縁発泡体３は、例えば誘電率の低い絶縁材料を発泡させることで形成される。このような絶縁材料としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂を用いることができる。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、インプラント型ＴＰＯ、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−ペンテン共重合体が挙げられる。ポリエチレンとしては、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＭＤＰＥ（中密度ポリエチレン）、ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）等の各種ポリエチレンを単独又は複数種類混合して用いることができる。例えば、絶縁材料として、ＭＤＰＥとＬＤＰＥとを７０／３０〜９０／１０の割合で混合したものを用いることができる。

絶縁材料を発泡させる方法としては、物理的な発泡方法（物理発泡）と化学的な発泡方法（化学発泡）とがある。物理発泡とは、例えば大気圧より高い圧力（高圧）下の押出機内で絶縁材料中に発泡ガスを注入（圧入）して、絶縁材料中に発泡ガスを溶解させた後、このような絶縁材料を大気圧下で開放させることで発泡させる方法である。発泡ガスとしては、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスや、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを用いることができる。このとき、発泡ガスの注入圧力は、絶縁発泡体３の発泡度や、絶縁材料の種類等に応じて適宜調整できる。また、絶縁材料を物理発泡させる場合、絶縁材料中に発泡核剤が添加されているとよい。化学発泡とは、絶縁材料中に化学発泡剤を押出機を用いて混合して分散させた状態で、混練時に絶縁材料に分散された化学発泡剤を、化学発泡剤の分解温度以上に加熱することで、化学発泡剤の分解反応を発生させ、化学発泡剤の分解により発生するガスを利用して発泡させる方法である。なお、化学発泡剤としては、特に限定されるものではなく、公知の種々のものを用いることができる。

絶縁発泡体３を構成する絶縁材料中には、発泡核剤や発泡剤（化学発泡剤）の他、例えば、酸化防止剤、粘度調整剤、増粘剤、補強剤、充填剤、可塑剤（軟化剤）、加硫剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、発泡助剤、加工助剤、老化防止剤、耐熱安定剤、対候安定剤、帯電防止剤、滑剤、その他の添加剤等が添加されていても良い。

絶縁発泡体３の外周には、絶縁発泡体３の外周表面を覆うように外部導体４が設けられている。外部導体４としては、例えば円筒状に成形された銅材（銅管）を用いることができる。なお、外部導体４には、コルゲート処理が施されていると良い。これにより、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。

外部導体４の外周には、外部導体４の外周表面を被覆するようにシース（外被）５が設けられている。シース５は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリウレタン等の樹脂を押出成形することで形成されている。

（２）同軸ケーブルの製造方法
続いて、本発明の一実施形態にかかる同軸ケーブル１の製造方法について説明する。

（絶縁発泡体形成工程）
例えば押出機等を用い、銅パイプ等の中心導体２の外周を被覆するように絶縁材料を押出被覆して絶縁発泡体３を形成する。例えば、まず、押出機内を大気圧より高い圧力（高圧）となるように調整し、このような高圧下で、押出機内の絶縁材料中に発泡ガスを注入する。これにより、発泡ガスは絶縁材料中に溶解する。そして、絶縁材料中に発泡ガスを注入しつつ、例えば送出機等から送り出される中心導体２の外周を被覆するように、発泡ガスが溶解した絶縁材料を押出被覆する。中心導体２の外周に押出被覆された絶縁材料が高圧下から大気圧に開放されると、絶縁材料中に溶解している発泡ガスが過飽和状態となることで気体となる。これにより、絶縁材料が発泡して発泡層が形成される。そして、発泡層が形成された中心導体２を、例えばサイジングダイ等の発泡層を冷却する中空状の管（円筒管）内を通過させ、発泡層の外径を整えつつ、発泡層を冷却して固める。これにより、中心導体２の外周を被覆するように絶縁発泡体３が形成される。

押出機の出口には、例えば図５に示すような絶縁材料分割部材７を有する口金８が設けられている。絶縁材料分割部材７としては、例えばＳＵＳ等により形成された棒状の部材や、糸状の部材、枝状の部材等を用いることができる。また、絶縁材料分割部材７は、口金８に一体的に設けられていてもよく、取り外し可能なように設けられていてもよい。このような口金８を介して押出機から中心導体２の外周上に絶縁材料を押し出しすことで、絶縁材料は、中心導体２の円周方向に分割された状態で押し出されて、中心導体２の外周を被覆する。このように中心導体２の外周に押出被覆した絶縁材料が高圧下から大気圧に開放されると、表面に凸部を有する発泡層が形成される。そしてこの凸部を有する発泡層が例えばサイジングダイ内を通過することで、中心導体２の外周表面に、凸部６が形成された絶縁発泡体３が形成される。なお、口金８が備える絶縁材料分割部材７の形状（例えば絶縁材料分割部材７の長さや幅等）を変更することで、凸部６の断面形状（すなわち絶縁発泡体３の円周方向における断面形状）、高さｈ、幅ｗを種々のものに適宜変更できる。また、口金８が有する絶縁材料分割部材７の本数を変更することで、絶縁発泡体３に形成される凸部６の数、隣接する凸部６，６間の距離ｄを調整できる。

また、中心導体２を走行させつつ、口金８を左右方向に所定角度回転させながら、中心導体２の外周に絶縁材料を押出被覆する。すなわち、中心導体２の走行方向を軸として、口金８を一方向（例えば時計回りの方向）に所定角度回転させる。その後、口金８を他方向（例えば反時計回りの方向）に所定角度回転させる。口金８はこの動作を繰り返しつつ、中心導体２を走行させる。これにより、中心導体２の外周上に設けられる発泡層に形成される凸部を、中心導体２の円周方向に振幅する波状に形成できる。その結果、絶縁発泡体３の外周表面に、絶縁発泡体３の円周方向に振幅する波状の凸部６を形成できる。なお、中心導体２の転動角度及び走行速度を調整することで、凸部６の屈曲ピッチＰや凸部６の接線角度θを調整できる。なお、接線角度θとは、一の凸部６において隣接する頂点Ｔ_３，Ｔ_４間の距離ｔの半分の位置（ｔ／２）の点Ｔ_５での接線Ｌ_２と、点Ｔ_５を通り、絶縁発泡体３の長手方向と平行である線Ｌ_３とのなす角度である。

上述したように、例えば押出機等を用いて絶縁材料を中心導体２の外周に押出被覆する際、絶縁材料分割部材７を有する口金８を用いるとともに、中心導体２を転動させながら走行させることで、絶縁発泡体３の外周表面に、絶縁発泡体３の円周方向に振幅する波状の凸部６を形成できる。

（外部導体形成工程）
続いて、中心導体２及び絶縁発泡体３と同軸構造をなすように、絶縁発泡体３の外周を覆うように外部導体４を設ける。外部導体４として、例えば円筒状に成形された銅材（銅管）を用いることができる。また、外部導体４には、コルゲート処理が施されていてもよい。

（シース形成工程）
外部導体４の周囲を被覆するように、例えばポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂を押出成形してシース５を形成し、同軸ケーブル１を形成する。これにより、本実施形態にかかる同軸ケーブル１の製造工程を終了する。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、中心導体２の外周を被覆するように設けられる絶縁発泡体３の外周表面に、絶縁発泡体３の円周方向に振幅する波状の凸部６が形成されている。これにより、同軸ケーブル１に外部から曲げ等の力が加わった際、凸部６が変形して、凸部６が同軸ケーブル１に生じた応力を吸収する。従って、同軸ケーブル１の屈曲性を向上させることができる。

（ｂ）本実施形態によれば、凸部６は、絶縁発泡体３の長手方向と直交する方向の断面において、絶縁発泡体３の外周に設けられる外部導体４との接触面積が小さくなる（例えば点接触する）ような形状を有するように形成されている。これにより、同軸ケーブル１に曲げ等の外力が加わった際、絶縁発泡体３と外部導体４との間に発生する摩擦力を低減できる。従って、絶縁発泡体３が外部導体４内を滑りやすくなり、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。

（本発明の他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

上述の実施形態では、複数の波状の凸部６がそれぞれ絶縁発泡体３の長手方向に互いに平行となるように形成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、少なくとも１つの波状の凸部６が、絶縁発泡体３の中心軸方向に沿って螺旋状に形成されていてもよい。すなわち、波状の凸部６が絶縁発泡体３の外周に螺旋状に形成されていてもよい。これによっても、同軸ケーブル１に曲げ等の外力が加わった際、凸部６が変形することで、同軸ケーブル１の屈曲性を向上させることができる。

上述の実施形態では、絶縁発泡体３が物理発泡により発泡されて形成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、絶縁発泡体３は化学発泡により発泡させて形成されてもよい。

また、例えば、中心導体２として銅パイプが用いられた場合、銅パイプには、コルゲート処理が施されていてもよい。これにより、同軸ケーブル１の屈曲性をより向上させることができる。

１ 同軸ケーブル
２ 中心導体
３ 絶縁発泡体
４ 外部導体
５ シース
６ 凸部

Claims (7)

1. 中心導体と、
   前記中心導体の外周を被覆するように設けられる絶縁発泡体と、を備え、
   前記絶縁発泡体の外周表面には、応力を吸収する凸部が形成されており、
   前記凸部は、前記絶縁発泡体の円周方向に振幅する波状に形成されている
   ことを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記凸部は、前記絶縁発泡体の長手方向に沿って形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル。
3. 前記凸部は、前記絶縁発泡体の中心軸方向に沿って螺旋状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル。
4. 複数の前記凸部が形成される場合、隣接する前記凸部間の距離が１．５ｍｍ以上１０．７５ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の同軸ケーブル。
5. 前記絶縁発泡体の外周には、前記絶縁発泡体の外周を覆うように外部導体が形成されており、
   前記凸部は、前記絶縁発泡体の長手方向と直交する方向の断面において前記外部導体との接触面積が小さくなるような形状を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の同軸ケーブル。
6. 前記凸部の屈曲ピッチが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の同軸ケーブル。
7. 前記凸部の高さは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記凸部の幅は１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の同軸ケーブル。

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