JP5203728B2 - 電気ケーブル装置とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気ケーブルに関し、特に、漏話を減少させた電気ケーブルに関する。

ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で用いられるような電気ケーブル内で、漏話の減少は、通信産業で依然として未解決の問題のままである。従来、銅線のような個々に絶縁された導体の複数のより合わせ対を含むのが代表的な電気ケーブル内では、多くの配置と技法が、個々の電気的導体対の間で漏話を減少させるために組み込まれてきた。

たとえば、電気ケーブル内で漏話を減少させる最も有効な技法の１つは、平行で隣接する転送線を分離させるステップを含む。この方法では、スペーサ要素のような多数の構成要素が、電気ケーブルに含まれていて、導体対間に十分な間隔を維持し、その間で漏話を減少させる。米国特許第４，９２０，２３４号と第５，１４９，９１５号とを参照されたい。

代表的な通信産業の電気ケーブルは、４つのより合わせ対を含み、多くのスペーサ要素の配置は、そのまわりに様々な配置で構成されたより合わせ対を備えた誘電体フルートのような、１つまたは複数の中央に位置するスペーサ要素を含む。米国特許第５，１３２，４８８号と第５，５１９，１７３号とを参照されたい。

しかしながら、漏話を減少させることを目的としたそれら従来のケーブル構成は、しばしば、他の問題に苦しめられている。たとえば、既存のスペーサ要素は、比較的柔軟性がなく、電気ケーブル内でより合わせ対の動きを制限する。また、既存のスペーサ要素は、比較的高価で、電気ケーブルの製造工程中で、取り扱い、操作するのが難しい。

したがって、前述の問題を扱う電気ケーブル装置と製造方法とを有することが望ましい。

本発明では、電気ケーブル装置とその製造方法が実施される。電気ケーブル装置は、複数の対になった導電素子と、複数の対になった導電素子のまわりに形成された誘電体ジャケットと、誘電体ジャケット内で導電素子の対を分離させる少なくとも１つの誘電体膜とを含む。たとえば、電気的に絶縁するジャケット内に銅線の４つのより合わせ対を有する構成については、本発明の実施例は、個々に絶縁された導電素子の交互の対を囲む２つの誘電体膜を含む。別法としては、本発明の実施例は、導体対内で個々の導電素子間にらせん状に形成された誘電体膜を含む。誘電体膜は、１つまたは複数の次の材料でできている。それは、エチルクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥまたはハラー）、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、ポリオレフィン、および、弗化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰまたはテフロン（登録商標））と、四弗化エチレンの過フルオロアルコキシポリマーと、過フルオロプロピルエーテル（ＰＦＡ）または過フルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）のいずれかとを含むフルオロポリマーである。別法としては、誘電体膜は、カプトンのような編まれたガラス糸テープでできている。誘電体膜は、幅が、たとえば、おおよそ０．１２５から０．２５０インチであり、厚さが、たとえば、おおよそ０．００２から０．０２０インチ（２から２０ミル）である。

本発明の実施例によれば、電気ケーブルを製造する方法は、複数の対になった導電素子を提供するステップと、導体対のまわりに誘電体ジャケットを形成するステップと、１つまたは複数の導体対のまわりに誘電体膜を形成するステップとを含む。別法としては、方法は、複数の対になった導電素子を提供するステップと、導体対のまわりに誘電体ジャケットを形成するステップと、１つまたは複数の導体内で個々の導体間にらせん状に誘電体膜を形成するステップとを含む。薄い誘電体膜は、個々の導体間および／または導体対内で個々の導体対間に分離を与えて、その間の漏話を減少させる。

以下の説明では、同様な構成要素は、図面の説明を通じて本発明の理解を深めるために、同じ参照数字で引用される。

特定の特徴、配置、および構成は、以下で論じられるが、例証する目的のためのみになされることを理解されたい。当業者は、他のステップ、配置、および構成は、本発明の精神と範囲に反することなく、有効であることを認識するであろう。

ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で用いられるような電気ケーブルは、平行で隣接する導体が反応する影響、たとえば、「漏話」としても知られている誘導性で容量性の結合で、損害を受け続けている。従来の電気ケーブルは、銅線のような個々に絶縁された導体の複数のより合わせ対を内蔵するジャケットを含む。しかしながら、電気ケーブル内で導体対の数が、増加するので、漏話による混信については、発生する可能性がより多く存在する。さらに、漏話は、周波数が高くなるほど、データ転送速度が速くなるほど、距離が長くなるほど、より激しくなる。したがって、漏話は、実際に、有効な周波数の範囲、ビット伝送速度、ケーブルの長さ、信号対雑音（ｓ／ｎ）比、および、信号伝送についての単一電気ケーブル内での導体対の数を制限する。さらに、漏話は、しばしば、双方向の伝送ケーブルでより著しい。そのような影響は、「近端漏話」（ＮＥＸＴ）として知られている。反対の端部から戻る信号が、弱くて、混信におおわれやすい場合には、ケーブルのいずれかの端部において、特に顕著である。

一般に、漏話は、２つの信号の近接を最小にするために、平行して隣接する伝送線を分離させることによって、または、ケーブルに沿って信号を伝送させることによって、よりよく制御される。したがって、導体対間に十分な間隔を維持するスペーサ要素を含み、その間の漏話を引き下げる多くの電気ケーブルの構成が、存在する。本明細書においてすでに述べたように、たとえば、米国特許第４，９２０，２３４号、第５，１４９，９１５号、第５，１３２，４８８号、第５，５１９，１７３号を参照されたい。

図１を参照すると、漏話を減少させることを目的とした構成を有する従来の電気ケーブル１０が示されている。電気ケーブル１０は、ジャケット１２を含む。ジャケット１２は、適切な高分子材料でできていて、スペーサまたはスペーサ手段１６によって分離された個々に絶縁された導体または導電素子１４の４つの対を囲む。個々に絶縁された導体対は、代表なものは、銅線のより合わせ対と、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）のような適切な誘電体材料でできているのが代表的であるスペーサ手段１６とを含む。

操作としては、スペーサ手段１６は、電気ケーブルの長さに沿って、導体対間でほぼ一定の間隔を維持する。この方法では、漏話は、その間で減少する。たとえば、４つのより合わせ対のうち２つだけが、作動している場合、交互の導体対が、作動して、本来、漏話を減少させるのが代表的である。すなわち、導体の４つのより合わせ対で、各より合わせ対が、一般に、電気ケーブルジャケット内で異なる四分区間を占める電気ケーブルの構成については、第１と第３の対が、作動して、第２と第４の対が、作動しないのが代表的である。この方法では、漏話を軽減させる間隔の所定の程度は、電気ケーブルの特定の構成で固有である。

そのような従来の構成は、ある程度までに漏話を減少させることができるが、本明細書においてすでに論じられたような、漏話を減少させることを目的とした、これら従来のケーブル構成の多くは、しばしば他の問題で苦しめられる。たとえば、多くのスペーサ手段１６は、比較的柔軟ではなく、電気ケーブル内で導体対の動きを制限する。また、スペーサ手段１６の柔軟性のなさは、電気ケーブルの組立て中に、このスペーサ手段を扱い、電気ケーブルに組み込むのを困難にする。さらに、多くのスペーサ手段１６は、比較的高価であり、ケーブル全体のコストをかなり高くする一因となる。

図２について参照すると、参考例として電気ケーブル２０が示されている。電気ケーブル２０は、示されているように４つの対が代表的な、個々に絶縁された導体または導電素子１４の複数の対のまわりに形成されたジャケット１２を含む。ジャケット１２は、たとえば、いずれかの適度に柔軟な電気的に絶縁する材料、たとえば、フルオロポリマー、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、ポリマー合金、または、他の適切な高分子材料でできている。銅線のより合わせ対が代表的である導体対は、たとえば、ポリオレフィン、難燃性ポリオレフィン、フルオロポリマー、ＰＶＣ、ポリマー合金、または、他の適切な高分子材料で個々に絶縁されている。

本発明の実施例によれば、導体対間の間隔は、特定の導体対のまわりに位置付けられると有利である誘電体膜２２によって維持される。誘電体膜２２は、たとえば、カプトン膜（ポリイミド）の編まれたガラス糸テープ、エチルクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥまたはハラー）、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、ポリオレフィン、および、弗化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰまたはテフロン（登録商標））と、四フルオロエチレンの過フルオロアルコキシポリマーと、過フルオロプロピルエーテル（ＰＦＡ）または過フルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）または他の適切な電気的に絶縁する材料のいずれかとを含むフルオロポリマーのような材料を含む。誘電体膜は、幅が、たとえば、おおよそ０．１２５から０．２５０インチであり、厚さが、たとえば、おおよそ０．００２から０．０２０インチ（２から２０ミル）である。

薄い誘電体膜２２は、漏話を減少させるのに有利である。しかしながら、その柔軟な構造と材料の滑らかさはまた、誘電体膜２２が、導体１４と他の誘電体膜とを含む、電気ケーブルジャケット内で他の構成要素に関して、比較的容易に摺動するようにもする。また、以下により詳細に論じられるように、誘電体膜２２の大きさと形は、誘電体膜２２を製造して、既存の電気ケーブル組立て工程に組み込むのを比較的容易にする。この方法では、薄い誘電体膜２２は、たとえば、従来の配置で用いられるかさばった柔軟性のないフルートと比較すると有利である。

図２に示されている参考例によれば、４つの導体対を有する電気ケーブル２０については、２つの薄い誘電体膜が、隣接する導体対間の間隔が、ケーブルの長さに沿ってほぼ一定であるような方法で、交互の導体対（たとえば、第１と第３の対）のまわりに位置付けられる。この方法では、導体対は、導体対が、一般に、電気ケーブル２０内での分離した四分区間を占める範囲に分離される。

図２に示された特定の構成が、例証する目的のためのみであって、本発明を限定するのではないことに留意されたい。したがって、この特定の実施例では、４つの導体対と２つの誘電体膜が示されているが、本発明の実施例による必要はない。すなわち、２つの導体対と１つの誘電体膜とを備えた電気ケーブルを有するのは、本発明の実施例の範囲内である。また、４つより多い導体対と、それらを分離させる２つより多い誘電体膜とを備えた電気ケーブルを有することが可能である。本発明の実施例によれば、特定の配置にかかわらず、１つまたは複数の誘電体膜は、導体対を分離させるために用いられ、その間の漏話を減少させる。

たとえば、図３を参照すると、参考例として電気ケーブル３０が示されている。この実施例では、誘電体膜２４は、（図２に示されているように）導体対間よりもむしろ、導体対内で個々の導体１４の間に位置付けられている。対になった導体１４は、個々の導電素子１４のより合わせ対をさらに含み、誘電体膜２４は、所与のより合わせ対内で個々の導電素子１４の間にらせん状に編まれているのが、代表的である。この方法では、誘電体膜２４は、ケーブル３０の長さに沿って個々の導電素子の間で間隔を維持する。また、ケーブル３０内でのより合わせる張力と、所与の導体対内での導電素子と誘電体膜との間の摩擦とは、隣接する導体対間での分離を維持する。

図４を参照すると、本発明の実施例が、示されている。この実施例は、図３に示された誘電体膜の配置が、図２に示された誘電体膜の配置と共に用いられている。この実施例は、誘電体膜２４は、導体対内で個々の導体間の間隔を維持し、誘電体膜２２は、導体対間の間隔を維持する。別法としては、図５に示されているように、導体対内で個々の導体間に誘電体膜２４を使用すると、従来のスペーサ手段１６、たとえば、示されているような配置されたプラスチックフルートに役立つ。

図２から４に示された電気ケーブルの様々な内側の配置は、たとえば、従来のより合わせる機械によって、生成された。複数のスプールから様々な内側の構成要素を取り出し、それらを望まれる構成に導く。また、押出し成形機は、同時か、または、その直後に、内側の構成となるべきものの上に、保護ジャケットを押出し成形する。有利な誘電体膜は、比較的薄く柔軟性があるので、従来のより合わせる機械と適合して、既存の組立て工程に容易に組み込まれる。

図２から４の参照に続いて、図６を参照すると、本発明の実施例による電気ケーブルを製造する方法６０が、示されている。方法６０は、導体対、たとえば、個々に絶縁されたより合わされた銅線の４つの対を提供する第１のステップ６２を含む。

次のステップ６４は、特定の導体対の配置により、１つまたは複数の導体対のまわりに誘電体膜２２を形成するステップである。たとえば、４つの導体対を有する電気ケーブルでは、ステップ６４は、図２に示しているように、交互の導体対（たとえば、第１と第３の導体対）のまわりに誘電体膜を形成するステップを含む。形成するステップ６４は、たとえば、適切な導体対と誘電体膜の配置のために、導体対と誘電体膜を、より合わせるレイプレートに巻き出す巻出しリールを用いる従来の方法で、行われる。配置されると、より合わされた配置は、適切な巻取りリールによって巻き取られる。

別法としては、方法６０は、導体対間よりもむしろ、導体対内で個々の導体間に誘電体膜を形成するステップ６６を含む。そのような他の実施例は、たとえば、図３に示されている。再び、そのようなステップは、巻出しリール、レイプレート、および巻き取りリールのような従来の装置を用いて、行われる。

次のステップ６８は、たとえば、導体対の構成のまわりに適切な高分子材料を押出し成形することによって、導体対のまわりに誘電体ジャケットを形成するステップを含む。押出し成形は、たとえば、従来の方法で、行われる。

多くの変更と代用は、添付されたクレームとその十分に範囲内の同等なものとによって定義された本発明の精神と範囲に反することなく、本明細書において説明された電気ケーブルの実施例に対して行うことができるのが、当業者に明らかであろう。たとえば、以上に例証した実施例の多くは、より合わされた導体の４つの対のみを示すが、本発明の実施例は、多くの他のより合わせ対の構成に有効である。すなわち、本発明の実施例によれば、以上に開示されたような誘電体膜は、かなり多数のより合わせ対の構成を有する電気ケーブルに有効である。また、様々な他の従来の構成に加えて、中央のスペース手段と周囲のスペース手段を含む誘電体膜を用いることが可能である。

従来の構成による電気ケーブルの断面図である。 参考例としての電気ケーブルの断面図である。 参考例としての電気ケーブルの断面図である。 本発明のさらに代わりの実施例による電気ケーブルの断面図である。 参考例としての電気ケーブルの断面図である。 本発明の実施例による電気ケーブルを製造する方法の略ブロック図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０ 電気ケーブル
１２ ジャケット
１４ 導電素子
１６ スペーサ手段
２２ 導電素子の対を分離させる誘電体膜
２４ 導電素子を分離させる誘電体膜
６０ 電気ケーブルを製造する方法
６２ 複数の導体対を提供するステップ
６４ １つまたは複数の導体対のまわりに誘電体膜を形成するステップ
６６ １つまたは複数の導体対内で個々の導体間に誘電体膜を形成するステップ
６８ 導体対のまわりに誘電体ジャケットを形成するステップ

Claims (5)

1. 複数の対になったより合わせ導電素子（１４）と、
   前記複数の対になったより合わせ導電素子のまわりに形成された誘電体製ジャケット（１２）と、
   前記複数の対になったより合わせ導電素子の少なくとも１つの個々の導電素子間に位置する少なくとも１つの誘電体膜（２４）と、
   前記対になったより合わせ導電素子を他の前記対になったより合わせ導電素子から分離するための誘電体膜（２２）を含むことを特徴とする電気ケーブル（１０）。
2. 複数の対になったより合わせ導電素子と、
   前記複数の対になったより合わせ導電素子のまわりに形成された誘電体製ジャケットと、
   前記複数の対になったより合わせ導電素子と同数の複数の誘電体膜と、前記誘電体膜の各々は、前記対になったより合わせ導電素子の個々の導電素子間に位置しそれらを分離し、
   前記対になったより合わせ導電素子を他の前記対になったより合わせ導電素子から分離するための誘電体膜（２２）を含む
   ことを特徴とする電気ケーブル。
3. 複数の対になったより合わせ導電素子を提供する工程と、
   前記複数の対になった導電素子と同数の複数の誘電体膜（２４）を提供する工程と、
   前記対になったより合わせ導電素子の個々の導電素子間に誘電体膜を配置する工程と、
   前記個々の導電素子間に配置された誘電体膜で、前記対になった導電素子をらせん状に寄り合わせる工程と、
   前記対になったより合わせ導電素子と他の前記対になったより合わせ導電素子の間に誘電体膜（２２）を配置し、
   複数の対になったより合わせ導電素子の周りにジャケット（１２）を形成する工程とを含むことを特徴とする電気ケーブルの製造方法。
4. 前記個々の導電素子は、分離されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ケーブル。
5. 前記誘電体膜（２４）は、前記対になったより合わせ導電素子の各々の間の分離間隔を維持することを特徴とする請求項１，２又は４に記載の電気ケーブル。

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