JP2015149215A

JP2015149215A - 同軸ケーブル

Info

Publication number: JP2015149215A
Application number: JP2014022091A
Authority: JP
Inventors: 猛深井; Takeshi Fukai
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2015-08-20

Abstract

【課題】端末処理の作業性の改善及び構造の簡素化を図ることができる同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】本発明に係る同軸ケーブル１は、中心導体２と、前記中心導体２を被覆する絶縁層３と、前記絶縁層３を被覆するシールド層５と、前記シールド層５を被覆するシース７と、を備えており、前記シールド層５は、内周面又は外周面の少なくとも一方に、導電性被膜５２が形成された紙又は布である。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信ケーブルやワイヤーハーネスなどに用いられる同軸ケーブルに関するものである。

シールド付き電気絶縁ケーブルとして、金属編組を備えたシールド付き電気絶縁ケーブルが知られている（例えば、特許文献１（図１（ｂ））参照）。

また、シールド付き電気絶縁ケーブルとして、金属編組と、金属編組の内周面に接する中間セパレータと、金属編組の外周面に接する外層セパレータと、を備えたシールド付き電気絶縁ケーブルが知られている（例えば、特許文献２（第４図）参照）。

特開２０１３−１３６７８８号公報特開２０１２−１７４６４５号公報

特許文献１に記載されたシールド付き電気絶縁ケーブルは、絶縁層やシースに用いられる汎用ゴム絶縁体を硬化させるために架橋処理を行うが、この架橋処理が行われる圧力条件下では、未架橋で柔らかい状態のシースが金属編組の網目に入り込み、当該金属編組を介して、シースと絶縁層とが接触する。絶縁層と未架橋のシースが接触した状態でシースの架橋反応が進行すると、絶縁層とシースとの間に化学的な結合による密着力が生じる。また、金属編組の網目間にシースが入り込むと、金属編組とシースとの間に物理的な結合による密着力が生じる。このため、ケーブルの端末処理（中心導体又は金属編組等の外部導体の周囲を被覆する絶縁物を取り除いて、これら導体を露出させる作業）において、シースおよびシールド層の除去が難しくなり、端末処理の作業性の悪化を招来する、という問題があった。

上記問題を解決するべく、特許文献２に記載されたシールド付き電気絶縁ケーブルでは、金属編組の両面に、中間セパレータと外層セパレータを備えることで絶縁層やシースの入り込みを防ぐ構造としているが、この場合ケーブルの構造が複雑となり、ケーブルの生産性の低下を招く、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、ケーブルの端末処理の作業性の改善及びケーブル構造の簡素化を図ることができる同軸ケーブルを提供することである。

［１］本発明に係る同軸ケーブルは、中心導体と、前記中心導体を被覆する絶縁層と、前記絶縁層を被覆するシールド層と、前記シールド層を被覆するシースと、を備える同軸ケーブルであって、前記シールド層は、内周面又は外周面の少なくとも一方に、導電性被膜が形成された紙又は布であることを特徴とする。

［２］上記発明において、前記中心導体と前記絶縁層との間に前記中心導体の外周を被覆するセパレータを有していてもよい。

［３］上記発明において、前記セパレータは、紙または布であってもよい。

本発明によれば、シールド層として紙又は布を用いることで、絶縁層とシースが直接接触するのを防止することができるので、絶縁層とシースとの間に化学的な結合による密着力が生じるのを防止することができる。また、シールド層に直接接触しているシースが、当該シールド層に深く入り込むのを抑制することができるので、シールド層とシースとの間に物理的な結合による密着力が生じることを抑制できる。これにより、シールド層をシースから剥離し易くすることができるので、同軸ケーブルの端末処理の作業性の改善を図ることができる。

また、シールド層としての金属編組、及び、その内周面と外周面とに接するセパレータを必要とせず、これらを導電性が付与された紙又は布に置換するので、ケーブルの構造の簡素化を図ることができる。これにより、ケーブルの生産性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態における同軸ケーブルの長さ方向に対して垂直となる断面の構造を示す図である。図２は、本発明の第１実施形態における同軸ケーブルの構成例を示す斜視図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、図１のIII−III線に沿った断面図を用いた本発明第１実施形態における同軸ケーブルの端末処理の工程の一例を示す図である。図４は、本発明の第２実施形態における同軸ケーブルの長さ方向に対して垂直となる断面の構造を示す図である。図５は、本発明の第２実施形態における同軸ケーブルの構成例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

≪第１実施形態≫
図１は、本実施形態における同軸ケーブルの長さ方向に対して垂直となる断面の構造を示す図であり、図２は、本発明の第１実施形態における同軸ケーブルの構成例を示す斜視図である。

本実施形態における同軸ケーブル１は、例えば自動車用のワイヤーハーネスや通信ケーブル等、として用いられる。

この同軸ケーブル１は、図１及び図２に示すように、中心導体２と、絶縁層３と、シールド層５と、シース７と、を備えており、これらが同心円状に順次形成されることにより構成されている。

中心導体２は、７本の金属素線２１を撚り合わせることにより構成された撚線であり、同軸ケーブル１の中心に配置されている。このように、複数の金属素線２１を撚り合わせることにより、折り曲げや断線に強い同軸ケーブル１を得ることができる。なお、中心導体２の構成は、特にこれに限定されず、例えば、１本又は複数の金属素線２１を中心導体２としてもよい。

金属素線２１は、例えば、銅、アルミ、又は、それらの合金および複合材といった高い導電性を有するものから構成されている。また、金属素線２１の表面には、錫、ニッケル等によりめっき処理が施されていてもよく、これにより、中心導体２の腐食を抑制することができる。

絶縁層３は、押出被覆されることにより形成されており、中心導体２の外周の全体を包囲している。このような絶縁層３の材料としては、電気絶縁性を有するものであればよく、特に限定しないが、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム等などのゴム絶縁体を例示することができる。また、この絶縁層３には、一般的に架橋剤が含まれており、架橋処理工程を経ることで架橋反応が進行し、絶縁層３が形成される。

シールド層５は、シート状基材５１と、当該シート状基材５１の少なくとも一方の面に積層された導電性被膜５２と、を備えている。このシールド層５は、絶縁層３の外周の全体を包囲し、絶縁層３の外周面上を螺旋状に重ね巻きすることで形成されている。

また、シールド層５は、特に限定しないが、絶縁層３の長さ方向に沿って縦添えに巻かれていてもよい。なお、シールド層５を絶縁層３の外周面上に螺旋状に重ね巻きすることで、同軸ケーブル１の許容屈曲半径を小さくすることができる。一方、シールド層５を絶縁層３の外周面上に縦添えに巻くことで、同軸ケーブル１のケーブル径を小さくすることができる。

なお、シールド層５を絶縁層３の外周面上に縦添えに巻きつけた後、直ちに縦添えに巻いたシールド層５に対して、横巻きによるラッピングを施してもよい。これにより、前述の縦添えに巻きつけた場合と比較して、シールド層５の捲回が緩んでしまうのを抑制することができる。

シート基材５１は、例えば、紙又は布等から構成されており、このようなシート状基材５１として用いられる紙又は布は、繊維が折り重なることで、金属編組のように未架橋で柔らかい状態のシース７（後述）が透過しないようになっている。また、この紙又は布の繊維と繊維の間の長さ（以下、単に「繊維の隙間」とも称する）は、金属編組の素線と素線の間の長さ（以下、単に「金属編組の隙間」とも称する）よりも、小さくなっている。

このようなシート状基材５１として用いることのできる紙の具体例としては、濾紙、和紙、ケント紙、塗工紙、又は、光沢紙等を例示することができる。また、シート状基材５１として用いることのできる布の具体例としては、不織布、織物、又は、編物等を例示することができる。なお、シート状基材５１の材料は、特にこれに限定されない。

また、シート状基材５１の材料として紙を用いる場合は、濾紙、和紙、又は、ケント紙を用いることが好ましい。これらの紙は、填料、インク、又は、樹脂等を含んでいないため、後述する導電性被膜５２を形成した場合においても、導電性の低下が生じにくく、十分なシールド効果を確保することができる。

また、シート状基材５１の厚みは、特に限定しないが、０．０１ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。このように、シート状基材５１の厚みを０．０１ｍｍより厚くすることで、シート状基材５１がケーブル屈曲時に破断するのを抑制することができる。また、シート状基材５１の厚みを１．００ｍｍより薄くすることで、ケーブルに十分な柔軟性を与えることができる。

導電性被膜５２は、シート状基材５１の内周面５１１に密着するように積層することで形成されている。このような導電性被膜５２の材料としては、銀、銅、ニッケル、錫等の中の少なくとも１種類の金属を例示することができる。

導電性被膜５２は、真空蒸着法、スパッタリング法、又は、無電解めっき法等の被膜成形工程を経て形成される。なお、本実施形態においては、無電解めっき法を用いて導電性被膜５２が形成されている。

このように、無電解めっき法を用いることにより、導電性被膜５２の均一性や連続性を確保することができると共に、スパッタリング法、真空蒸着法と比較して、厚い被膜を得ることができる。これにより、同軸ケーブル１を屈曲させた際、導電性被膜５２に生じるクラックや、シート状基材５１からの導電性被膜５２の剥離、といった被膜の破断が発生することを抑制する構造を得ることができると共に、同軸ケーブル１のシールド効果の向上を図ることができる。

なお、このような導電性被膜５２の膜厚は、特に限定しないが、１μｍ以上１００μｍ以下で形成されていることが好ましい。これにより、同軸ケーブル１のシールド効果を維持すると共に、シールド層５を剥離する際、絶縁層３に導電性被膜５２が残ってしまう、といった被膜の破断が発生することを抑制する構造を得ることができる。

また、導電性被膜５２は、シート状基材５１の内周面５１１に形成されることに限定されない。このような導電性被膜５２は、シート状基材５１の内周面５１１又は外周面５１２の少なくとも一方に形成されていればよい。なお、シート状基材５１の内周面５１１及び外周面５１２の両面に導電性被膜５２が形成されていてもよいし、さらにシート状基材５１の内部含浸するように導電性被膜５２が形成されていてもよい。この場合には、導電性が更に向上し、同軸ケーブル１のシールド効果の向上を図ることができる。

シート状基材５１の外周面５１２に形成される導電性被膜５２の膜厚は、特に限定しないが、１μｍ以上１００μｍ以下で形成されていることが好ましい。これにより、同軸ケーブル１のシールド効果を維持すると共に、シース７をシールド層５から剥離する際、導電性被膜５２がシース７と共にシート状基材５１から剥離してしまう、といった被膜の破断が発生するのを抑制する構造を得ることができる。

また、シールド層５は、複数枚重ねて積層させてもよい。これにより、導電性が更に向上し、シールド効果の向上を図ることができる。

なお、特に図示しないが、導電性被膜５２に直接接するように、ドレイン線を設けてもよい。このようなドレイン線としては、特に限定しないが、銅から構成される線材等を例示することができる。このように、ドレイン線を介して、シールド層５をアース電位に接続することで、電磁波ノイズの輻射を抑制すると共に、ケーブルを介した電磁波ノイズの混入を抑制することができる。

シース７は、シールド層５の外周の全体を包囲するように押出被覆されることにより形成されており、同軸ケーブル１の最外周を構成している。このようなシース７の材料としては、絶縁性を有しており、ケーブル内部を保護する機能を有するものであればよく、特に限定しないが、例えば、絶縁層３と同様の材料を例示することができる。なお、シース７には、一般的に架橋剤が含まれおり、架橋処理工程を経ることで架橋反応が進行し、シース７が形成される。

このような架橋処理工程は、温度は１５０℃以上であり、圧力は０．１０ＭＰａ以上(大気圧以上)の条件下で行われる。この圧力条件下においては、未架橋で柔らかい状態のシース７は、シート状基材５１に押し付けられるように接触する。この際に、シート状基材５１として用いられる紙又は布が、未架橋で柔らかい状態のシース７を透過しないようになっていることで、シース７がシールド層５を介して絶縁層３に直接接触することがなく、絶縁層３とシース７との間に化学的な結合による密着力が生じるのを防止することができる。

また、シート状基材５１として用いられる紙又は布は、その繊維の隙間が金属編組の隙間よりも小さくなっていることで、柔らかい状態のシース７がシート状基材５１の繊維の隙間に深く入り込まず、シート状基材５１の外周面５１２とシース７の内周面７１との間に物理的な結合による密着力が生じることを抑制することができる。さらに、このような架橋処理工程における温度条件下においても、シート状基材５１２として用いられる紙又は布は、軟化することなく残る。

これにより、シールド層５をシース７から剥離し易くすることができるので、端末処理の作業性の改善を図ることができる。

次に、本実施形態における端末処理の工程について説明する。

図３（ａ）〜（ｅ）は、図１のIII−III線に沿った断面図を用いた本発明第１実施形態における同軸ケーブルの端末処理の工程の一例を示す図である。

図３（ａ）に示すように、同軸ケーブル１の端末処理は、特に限定しないが、ＣＯ_２レーザー加工装置１０１を用いて行われる。まず、同軸ケーブルを回転させながらＣＯ_２レーザーを所定の箇所に照射することで、絶縁層３、シールド層５、及び、シース７を全周に亘り溶解切断する。

次に、図３（ｂ）に示すように、同軸ケーブル１の第１の端末面１１に面する絶縁層３、シールド層５、及び、シース７を溶解切断した箇所から同軸ケーブル１の長さ方向に向けて引き抜くように取り除く。これにより、中心導体２を露出させることができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、同軸ケーブルを回転させながらＣＯ_２レーザーを所定の箇所に照射することで、シース７を全周に亘り溶解切断する。このとき、レーザー加工装置１０１の発信器の波長及び出力、並びに、レーザー光のビーム径、広がり角、焦点距離、及び、焦点深度等の因子を制御することで、図３（ａ）の工程よりも加工深さを浅くする。

次に、図３（ｄ）に示すように、第２の端末面１２に面するシース７を、同軸ケーブル１の円周方向に回転させながらシールド層５から剥離させ取り除く。これにより、シールド層５を露出させることができる。

この際に、シース７がシールド層５を介して絶縁層３に直接接触していないので、絶縁層３とシース７との間に化学的な結合による密着力が生じるのを防止することができる。また、シース７がシート状基材５１の繊維の隙間に深く入り込んでいないので、シート状基材５１の外周面５１２とシース７の内周面７１との間に物理的な結合による密着力が生じることを抑制できる。これにより、シールド層５をシース７から剥離し易くすることができるので、端末処理の作業性の改善を図ることができる。

次に、図３（ｅ）に示すように、シールド層５を絶縁層３から剥離させ、剥離したシールド層５を折り返し、導電性被膜５２を同軸ケーブル１の最外周に露出させる。さらに、導電性被膜５２を特に図示しないアース電位に接続する。これにより、電磁波ノイズの輻射を抑制すると共に、ケーブルを介した電磁波ノイズの混入を抑制することができる。

以上のように、本実施形態では、シールド層５に用いられる紙又は布は、繊維が折り重なることで、未架橋で柔らかい状態のシース７が透過しないようになっている。また、このような紙又は布の繊維の隙間は、金属編組の隙間よりも小さくなっている。

このように、シールド層５として紙又は布を用いることで、絶縁層３とシース７とが直接接触するのを防止することができるので、絶縁層３とシース７との間に化学的な結合による密着力が生じるのを防止することができる。また、シールド層５に直接接触しているシース７が、シールド層５に深く入り込むことを抑制することができるので、シールド層５とシース７との間に物理的な結合による密着力が生じることを抑制できる。これにより、シールド層５をシース７から剥離し易くすることができるので、端末処理の作業性の改善を図ることができる。

また、金属編組、及び、その内周面と外周面とに接するセパレータを必要とせず、これらを導電性が付与された紙又は布に置換することで、簡単な構造のケーブルを得ることができる。これにより、ケーブルの生産性の向上を図ることができる。

また、シールド層５に金属編組に比べ比重の軽い紙又は布を用いることで、同軸ケーブル１の軽量化を図ることができる。

また、金属編組を用いないことで、ケーブルの製造時における金属素線の編込み工程が省略されるので、ケーブルの生産性の向上を更に図ることができる。

さらに、従来では、シールド層として金属編組を用いるシールド付き電気絶縁ケーブルの端末処理を行う際、絶縁層及びシース等の汎用ゴム絶縁体は、ＣＯ_２レーザー加工装置を用いて処理を行い、金属編組は、ＹＡＧレーザー加工装置を用いて処理を行う必要があった。このように、金属編組と汎用ゴム絶縁体とでは、異なるレーザー加工装置を用いて処理を行うので、ケーブルの生産性の低下を招くと共に、設備コストの増大を招くこととなっていた。

これに対し、本実施形態における同軸ケーブル１の端末処理を行う際には、ＣＯ_２レーザー加工装置を用いて処理を行えば足りるので、端末処理の作業性の改善を更に図ることができると共に、設備コストの低減を図ることができる。

≪第２実施形態≫
図４は第２実施形態における同軸ケーブルの長さ方向に対して垂直となる断面の構造を示す図であり、図５は、本発明の第２実施形態における同軸ケーブルの構成例を示す斜視図である。以下において、図４及び図５を用いて、第２実施形態における同軸ケーブル１３について説明する。

図４及び図５に示すように、同軸ケーブル１３は、中心導体２と、セパレータ６と、絶縁層３と、シールド層５と、シース７と、を備えている。第２実施形態における同軸ケーブル１３は、中心導体２と絶縁層３との間に中心導体２の外周を被覆するセパレータ６を有する点において、第１実施形態における同軸ケーブル１と異なる。

なお、第２実施形態に係る同軸ケーブル１３を構成する中心導体２、絶縁層３、シールド層５、及び、シース７は、第１実施形態における同軸ケーブル１が備える各構成と同じであるため、説明は省略する。

セパレータ６は、中心導体２の外周の全体を包囲し、中心導体２の外面上を螺旋状に重ね巻きすることで形成されている。

また、セパレータ６は、特に限定しないが、中心導体２の長さ方向に沿って縦添えに巻かれていてもよい。なお、セパレータ６を中心導体２の外面上に螺旋状に重ね巻きすることで、同軸ケーブル１３の許容屈曲半径を小さくすることができる。一方、シールド層５を絶縁層３の外面上に縦添えに巻くことで、同軸ケーブル１３のケーブル径を小さくすることができる。

また、セパレータ６を中心導体２の外面上に縦添えに巻きつけた後、直ちに縦添えに巻いたセパレータ６に対して、横巻きによるラッピングを施してもよい。これにより、前述の縦添えに巻きつけた場合と比較して、セパレータ６の捲回が緩んでしまうのを抑制することができる。

セパレータ６は、厚さが０．０１ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であって、中心導体２の外周の全体を包囲するように被覆することができる柔軟性を有し、層を構成することができるシート状のものであればよい。このようなセパレータ６の材料としては、例えば、シート状基材５１と同様の材料を例示することができる。

このように、中心導体２と絶縁層３との間に中心導体２の外周を被覆するセパレータ６を有することで、中心導体２と絶縁層３が直接接することがなく、中心導体２を構成する金属素線２１間の空隙に絶縁層３が入り込まないようにすることができる。これにより、端末処理が容易に行えるので、作業性の改善を図ることができる。

また、特に図示しないが、セパレータ６の内部に線状のフィラーを介在させてもよい。フィラーの材料としては、特に限定しないが、ポリプロピレンまたはアラミド繊維等を例示することができる。このように、フィラーをセパレータ６の内部に充填させ、セパレータ６の内部に生じる空隙を埋めることで、内容物をセパレータ６で被覆した際、形状の安定化を図ることができる。

以上のように、本実施形態では、中心導体２と絶縁層３との間に中心導体２の外周を被覆するセパレータ６を有することで、中心導体２と絶縁層３が直接接することがなく、中心導体２を構成する金属素線２１間の空隙に絶縁層３が入り込まないようにすることができる。これにより、端末処理が容易に行えるので、作業性の改善を図ることができる。

また、中心導体２の周囲に空隙を設けることにより、同軸ケーブル１３を屈曲させる際、中心導体２の周囲に可動域を設けることができる。これにより、同軸ケーブル１３の可撓性の向上を図ることができる。

さらに、中心導体２の周囲の空隙にフィラーを介在させ、セパレータ６の内部を充填することで、内容物をセパレータ６で被覆した際、形状の安定化を図ることができる。

以上に説明した、実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属するすべての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１，１３…同軸ケーブル
２…中心導体
３…絶縁層
５…シールド層
６…セパレータ
７…シース

Claims

中心導体と、
前記中心導体を被覆する絶縁層と、
前記絶縁層を被覆するシールド層と、
前記シールド層を被覆するシースと、を備える同軸ケーブルであって、
前記シールド層は、内周面又は外周面の少なくとも一方に、導電性被膜が形成された紙又は布であることを特徴とする同軸ケーブル。
請求項１に記載の同軸ケーブルであって、
前記中心導体と前記絶縁層との間に前記中心導体の外周を被覆するセパレータを有することを特徴とする同軸ケーブル。
請求項２に記載の同軸ケーブルであって、
前記セパレータは、紙又は布であることを特徴とする同軸ケーブル。