JP5687673B2

JP5687673B2 - Ｌａｎケーブル

Info

Publication number: JP5687673B2
Application number: JP2012205726A
Authority: JP
Inventors: 智晴脇嶋; 善政伴野
Original assignee: 岡野電線株式会社
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014060110A

Description

本発明は、中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなるツイストペアを含むＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルに関する。

銅線からなる中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなるツイストペアを含むＬＡＮケーブルの従来技術として特許文献１が知られている。

特開２０１１−１９８６３４号公報

近年、情報化が進み、ＬＡＮケーブルを様々な場所に配線する可能性が出てきた。様々な場所に配線する場合、ＬＡＮケーブルの重さが軽いほうが種々の場面で有利である。例えば、次世代の自動車にはイーサネット（登録商標）が搭載され、自動車の内部にＬＡＮケーブルが設置される可能性があり、その軽量化が求められる。また、通常、軽いほうが輸送や設置等が容易である。

本発明は、中心導体として、銅線ではなく、銅クラッドアルミ線を用いることで、ＬＡＮケーブル自体の太さを変えることなく、銅線を用いたときと同程度の電気特性を保ちつつ軽量化されたＬＡＮケーブルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、ＬＡＮケーブルは、中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなるツイストペアを含む。中心導体は、銅クラッドアルミ線からなり、その太さは約０．５ｍｍであり、銅クラッドアルミ線を形成する銅クラッドの表皮厚さが７０μｍ以上である。なお、約０．５ｍｍとは、０．４６〜０．５６ｍｍであり、ＡＷＧ２４〜２６に相当する太さである。

本発明によれば、従来のＬＡＮケーブルと同等の太さで、電気特性を保ちつつ軽量化することができる。

中心導体として銅線を用いた場合の減衰量を示す図。中心導体として銅線を用いた場合のリターンロスを示す図。中心導体としてアルミ線を用いた場合の減衰量を示す図。中心導体としてアルミ線を用いた場合のリターンロスを示す図。中心導体としてアルミ線を用いた場合の電気特性を示す図。中心導体として銅クラッドアルミ線を用いた場合の減衰量を示す図。中心導体として銅クラッドアルミ線を用いた場合のリターンロスを示す図。中心導体として銅クラッドアルミ線を用いた場合の電気特性を示す図。第一実施形態に係るＬＡＮケーブルの断面図。第一実施形態に係る絶縁電線の断面図。

（アルミ線の問題点）
まず、単純にＬＡＮケーブルの軽量化を実現しようとすると、中心導体として銅線に代えてアルミ線を用いる構成が考えられる。しかし、アルミ線を用いた場合、以下の問題が生じる。

（１）図１及び図２はそれぞれ中心導体として銅線を用いた場合の減衰量及びリターンロスを示し、図３及び図４はそれぞれ中心導体としてアルミ線を用いた場合の減衰量及びリターンロスを示す。図５は、中心導体としてアルミ線を用いた場合の電気特性を示す。ただし、ＬＡＮケーブルには４対のツイストペアが含まれるものとし、図１−４、後述する図６及び図７において４対のツイストペアの減衰量及びリターンロスを併せて記載する。また、図１、図３及び図６において、減衰量は、ケーブル長を１００ｍとしたときのものである。図１−４、後述する図６及び図７中、規格線はＡＮＳＩ／ＴＩＡ−５６８−Ｃ．２、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１８０１、ＪＩＳＸ５１５０規格で要求される減衰量及びリターンロスを表し、図１、図３、後述する図６において、規格線より上方は減衰量が小さいことを表し、規格を満たすことを表す。また、図２、図４、後述する図７において、規格線より下方はリターンロスが小さいことを表し、規格を満たすことを表す。

図３及び図４に示すように、銅線と同等の太さのアルミ線を用いると、ＬＡＮケーブルの規格で要求される減衰量及びリターンロスの性能を満たすことができない。図５からもアルミ線を用いた場合、減衰量及びリターンロスの規格を満たすことができないことは明らかである。銅線を用いた場合、規格線を上回っているのに対し（図１参照）、アルミ線を用いた場合、減衰量は、全ての周波数において規格線を下回っている（図３参照）。また、図２と図４を比較すると明らかなように、アルミは銅に比べ導電率が低いので、インピーダンスが大きくなり、リターンロスが悪化しており、図４及び図５から明らかなように、１．４２ＭＨｚ近傍において規格線を上回り、規格を満たしていない。

（２）銅線と同程度の減衰量及びリターンロスを実現するためには、アルミのみからなる中心導体の断面積を２５％アップさせなければならない。その場合、ＬＡＮケーブルも太くなり、保管や設置の際にスペースを取るという問題がある。

（３）（２）の断面積の増加に伴い、銅線を用いた場合の既存のプラグ（コネクタ）の規格から外れてしまう。そうすると、アルミ線を用いた場合の新たな線径に合わせたプラグを作らなければならない。

（１）−（３）で説明した問題が生じるため、そもそも銅量が比較的少ないＬＡＮケーブルの中心導体にアルミ線を用いることができない。
（銅クラッドアルミ線について）
導体の軽量化を図ろうとした場合、銅線に代えて銅クラッドアルミ線を用いる構成も考えられる。銅クラッドアルミ線は、例えば、コイルや同軸ケーブルの内部導体に用いられている。しかし、ＬＡＮケーブルの場合、そもそもＬＡＮケーブル全体に占める中心導体の比率が低く、アルミ化のメリットが少なく、アルミ線の問題点で説明した（１）−（３）と同様の問題が生じうるため、銅クラッドアルミ線は用いられていない。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部には同一の符号を記し、重複説明を省略する。

＜第一実施形態＞
（本実施形態のポイント）
本実施形態では、まず、ＬＡＮケーブルを流れる電流が高周波であることに着目する。なお、本実施形態では、０．７７２ＭＨｚ以上を高周波数とする。次に、高周波電流が導体を流れるときに表皮効果が生ずることに着目する。以下、表皮効果について説明する。

表皮効果とは、高周波電流が導体を流れるとき、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象のことである。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中するので、導体の交流抵抗は高くなる。導体の電流密度Ｊは、深さδに対して、次式のように減少する。

ここでｄは表皮厚さで、電流が表面電流の１／ｅ（約０．３７）になる厚さであり次のように計算される。

ρ＝導体の電気抵抗（固有抵抗）（Ω・ｍ）
ω＝電流の角周波数＝２π×ｆ
ｆ＝周波数（Ｈｚ）
μ＝導体の絶対透磁率（Ｆ／ｍ）
ここで、導体が導電率１００％の場合、
ｄ＝２．０９／√ｆ（ｍｍ）
となる。

ＬＡＮケーブルの周波数は０．７７２ＭＨｚより規格されているため、ＡＷＧ２４相当の導体を用いた場合、その周波数での表皮厚さｄは約９０μｍ以上となる。本実施形態では、中心導体として銅クラッドアルミ線を用い、銅クラッドの表皮厚さを７０μｍとし、ＬＡＮケーブルの軽量化を図るとともに、銅線と同程度の電気特性となるようにする。なお、図６及び図７は、それぞれ中心導体として銅クラッドアルミ線（銅クラッドの表皮厚さが７０μｍの場合）を用いた場合の減衰量及びリターンロスを示す。図８は、中心導体として銅クラッドアルミ線（銅クラッドの表皮厚さが７０μｍの場合）を用いた場合の電気特性を示す。図６及び図８から、１．１１ＭＨｚ近傍において減衰量が僅かに規格を下回っているものの、ほぼＬＡＮケーブルの規格を満たしていることが分かる。さらに、図１、図２、図６及び図７から、銅線を用いた場合と同程度の減衰量及びリターンロスであることが分かる。なお、銅クラッドの表皮厚さを９０μｍ以上とすることで全ての周波数において減衰量の規格を満たすと考えられる。

このように本実施形態では、表皮効果に着目して、従来、通信用では同軸ケーブルの内部導体以外では用いられていなかった銅クラッドアルミ線を用い、ＬＡＮケーブル自体の太さを変えることなく、軽量化を図るとともに、銅線を用いたときと同程度の電気特性を得る。

図９は、第一実施形態に係るＬＡＮケーブルの断面図である。ＬＡＮケーブル１００は、４対のツイストペア１１０、十字介在１２０、シース１３０とを含む。

ツイストペア１１０は、中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線１１１を撚り合わせてなる。絶縁被膜は、例えば、ＰＥ（polyethylene：ポリエチレン）からなる。

図１０は、絶縁電線１１１の断面の詳細を示す。中心導体は、銅クラッドアルミ線からなり、絶縁体１１１ｃにより被覆されている。図１０中、１１１ａは銅クラッドアルミ線のアルミ部分を示し、１１１ｂは銅クラッドアルミ線の銅クラッド部分を示す。

本実施形態では、中心導体の太さ（直径）が０．５ｍｍであり、銅クラッドアルミ線を形成するアルミ１１１ａの太さ（直径）が０．３６ｍｍであり、銅クラッド１１１ｂの表皮厚さが７０μｍである。なお、中心導体以外は既存の技術を用いてもよい。なお、本実施形態では、中心導体の太さを０．５ｍｍとしているが、ＡＷＧ２４〜２６に相当する太さ（約０．５ｍｍであり、０．４６〜０．５６ｍｍ）であればよく、その値に応じてアルミ１１１ａの太さや銅クラッド１１１ｂの表皮厚さを設定すればよい。

十字介在１２０は、中心軸から四方に垂直に隔壁を有し、隔壁間に形成される４つの隔離空間に４対のツイストペア１１０をそれぞれ収容する。十字介在１２０は、例えばＰＥからなる。

シース１３０は、十字介在１２０の外周から被覆する。シース１３０は、例えば非鉛ＰＶＣ（polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニル）シースである。

ＬＡＮケーブル１００の両端には既存のプラグを取り付けられる。ＬＡＮケーブル１００の太さは銅線を用いた場合と変わらないため、既存のプラグを利用できる。

＜効果＞
このような構成により、従来のＬＡＮケーブルと同等の太さで、銅線と同程度の電気特性を保ちつつ２０％の軽量化を実現することができる。

＜その他の変形例＞
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、第一実施形態において、ＬＡＮケーブル１００は、８芯４対のツイストペアからなるものであったが、これに限定されるものではなく、高周波電流が流れるＬＡＮケーブルであって、中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなるツイストペアを含むものであれば、同様の効果を得ることができる。

また、例えば、第一実施形態では、銅クラッドの表皮厚さを７０μｍとしているが、ＬＡＮケーブルの規格を満たすために、銅クラッドの表皮厚さを９０μｍ以上としてもよい。例えば、銅クラッドの表皮厚さが、９０μｍの場合１６％、９５μｍの場合１５％、１２５μｍの場合１０％の軽量化を実現することができる。ただし、９０μｍ以上であれば、その電気特性は、何れの表皮厚さであっても、ＬＡＮケーブルの規格を満たすと考えられるため、銅クラッドの表皮厚さを９０μｍとすることが軽量化の観点からは最も望ましい。

１００ＬＡＮケーブル
１１０ツイストペア
１１１絶縁電線
１１１ａアルミ
１１１ｂ銅クラッド
１１１ｃ絶縁体
１２０十字介在
１３０シース

Claims

中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなるツイストペアを含むＬＡＮケーブルであって、
前記中心導体は、銅クラッドアルミ線からなり、その太さは約０．５ｍｍであり、前記銅クラッドアルミ線を形成する銅クラッドの表皮厚さが９０μｍ以上１２５μｍ以下である、
ＬＡＮケーブル。
中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなるツイストペアを含むＬＡＮケーブルであって、
前記中心導体は、銅クラッドアルミ線からなり、その太さは約０．５ｍｍであり、前記銅クラッドアルミ線を形成する銅クラッドの表皮厚さが９０μｍ以上９５μｍ以下である、
ＬＡＮケーブル。