JP6344214B2

JP6344214B2 - 光電気複合ケーブル

Info

Publication number: JP6344214B2
Application number: JP2014236477A
Authority: JP
Inventors: 智紀渡邊; 裕紀安田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: JP2016100198A

Description

本発明は、光ファイバ及び複数の電線を有する光電気複合ケーブルに関する。

従来、例えばパーソナルコンピュータやディスプレイ等の電子装置間の信号伝送等のために用いられ、光ファイバと複数の電線とを一括してシースで被覆した光電気複合ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の光電気複合ケーブルは、光ファイバと、光ファイバを収容する保護チューブと、保護チューブの外側に配置された複数の電線と、複数の電線の外側に巻かれたテープ状の押さえ巻と、押さえ巻の外側に配置されたシールド層と、これらを収容する外被とを備えている。

特開２０１２−９１５６号公報

この種の光電気複合ケーブルは、その屈曲性を高めるため、複数の電線が螺旋状に巻き回される。しかし、例えばこのような光電気複合ケーブルを配策する際、光電気複合ケーブルが周方向に捩じられる場合がある。この捩じりの方向が複数の電線の螺旋巻きの方向と同じ方向であると、複数の電線の螺旋巻きによる撚り合わせが緩むことになるため、保護チューブに光ファイバを軸方向に引き伸ばす力が作用する。したがって、光電気複合ケーブルが過度に捩じられた場合には、光ファイバが断線してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、光ファイバと螺旋状に巻き回された複数の電線とを備えた光電気複合ケーブルにおいて、複数の電線の螺旋巻きと同じ方向に捩じられた場合にも、光ファイバの断線を抑制することが可能な光電気複合ケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、光ファイバと、前記光ファイバを内部に収容する管状部材と、前記管状部材の外部に配置された複数の電線と、前記複数の電線を一括してシールドする帯状のシールド部材と、前記シールド部材を被覆するシースと、を備え、前記複数の電線は、前記管状部材の外側に螺旋状に巻き回され、前記シールド部材は、前記複数の電線の外側に螺旋状に巻き回され、前記管状部材の周方向における前記複数の電線の巻き方向と前記シールド部材の巻き方向とが互いに逆向きである、光電気複合ケーブルを提供する。

本発明に係る光電気複合ケーブルによれば、複数の電線の螺旋巻きと同じ方向に捩じられた場合にも、光ファイバの断線を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る光電気複合ケーブルの構造を示す斜視図である。光電気複合ケーブルの中心軸に直交する断面における断面図である。光電気複合ケーブルの構成を説明するために示す説明図である。比較例に係る光電気複合ケーブルの構造を示す斜視図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光電気複合ケーブル１００の構造を示す斜視図である。図２は、光電気複合ケーブル１００の中心軸に直交する断面における断面図である。

この光電気複合ケーブル１００は、複数の光ファイバ１と、光ファイバ１を内部に収容する管状部材としてのチューブ２と、チューブ２の外部に配置された複数の電線３と、複数の電線３の外側に螺旋状に巻き回された帯状の押え巻きテープ４と、押え巻きテープ４の外側に螺旋状に巻き回された帯状のシールド部材５と、シールド部材５を被覆するシース６とを備えている。

光ファイバ１は、それ自体は周知のものであり、中心部におけるコアと、コアの外周を覆うクラッドと、クラッドの外周を覆う被覆とを有している。本実施の形態では、複数（４本）の光ファイバ１がチューブ２に収容されているが、チューブ２に収容された光ファイバ１は１本でもよい。また、光ファイバ１は、例えばコアの材料に石英ガラスを用いたガラス光ファイバであってもよく、コアの材料にポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等を用いたプラスチック光ファイバであってもよい。

チューブ２は、例えばフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の円筒状の樹脂からなり、光ファイバ１を保護している。また、本実施の形態では、チューブ２の内部にアラミドやケブラー（登録商標）等の繊維を束ねた繊維束２１が収容され、この繊維束２１によって光電気複合ケーブル１００の引張強度が高められている。ただし、この繊維束２１は、必ずしもなくてもよい。

複数の電線３は、チューブ２の外側に螺旋状に巻き回されている。本実施の形態では、チューブ２の外周面２ａに沿って、１０本の電線３がチューブ２の径方向（チューブ２の中心軸Ｃに直交する方向）に重ならないように配置されている。本実施の形態では、１０本の電線３が、４本の電源線３１と、６本の信号線３２とから構成されている。

図２に示すように、電源線３１は、中心導体３１０を樹脂からなる絶縁体３１１で被覆した絶縁電線である。信号線３２は、中心導体３２０を樹脂からなる絶縁体３２１で被覆した絶縁電線である。電源線３１は、光電気複合ケーブル１００の一端に接続された一方の電子機器から他端に接続された他方の電子機器に電源を供給するために用いられる。信号線３２は、一方の電子機器と他方の電子機器との間の信号の送受信のために用いられる。なお、一部の電線３は、通電しないダミー電線であってもよい。

押え巻きテープ４は、複数の電線３とシールド部材５との間に配置され、複数の電線３をチューブ２側に押える機能を有している。この押え巻きテープ４は、例えば耐摩耗性に優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の帯状の樹脂からなり、長手方向に直交する幅方向の両端部が重なり合うように重ね巻きされている。また、押え巻きテープ４の材質としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の繊維、あるいは麻や絹等の天然繊維からなる不織布等を用いてもよい。押え巻きテープ４のテープ幅としては、例えば１０〜３０ｍｍのものを用いることができる。

シールド部材５は、複数の電線３を一括してシールドし、例えば外部から放射された電磁波が電源線３１の電源電圧や信号線３２の電気信号に影響を与えること、及び電線３から外部に電磁波が放射されることを抑制している。シールド部材５は、例えば銅やアルミニウム、もしくは銅又はアルミニウムを主成分とする合金等の良導電性の金属を有し、この金属の電磁波遮蔽効果によってシールド機能を有している。また、シールド部材５は、金属のみから構成されていてもよく、例えばテープ状の樹脂に金属を蒸着あるいは貼着したものであってもよい。ただし、金属の厚みが１０μｍ以上であることが望ましい。

シールド部材５は、押え巻きテープ４と同様に、長手方向に直交する幅方向の両端部が重なり合うように重ね巻きされている。シールド部材５としては、例えば１０〜３０ｍｍの幅のものを用いることができる。なお、シールド部材５は、金属を有することにより、その剛性が押え巻きテープ４の剛性よりも高い。

シース６は、複数の光ファイバ１及び複数の電線３を、チューブ２、押え巻きテープ４、ならびにシールド部材５と共に収容する筒状の樹脂部材である。シース６の材質としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、あるいは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）等を用いることができる。

図１に示すように、チューブ２の周方向における複数の電線３の巻き方向と、シールド部材５の巻き方向とは互いに逆向きである。また、チューブ２の周方向における押え巻きテープ４の巻き方向は、シールド部材５の巻き方向と同じである。

より具体的には、光電気複合ケーブル１００を図１の左側における先端部から見た場合、矢印Ａ_３に示す電線３の巻き方向と、矢印Ａ_５に示すシールド部材５の巻き方向とが逆向きであり、矢印Ａ_４に示す押え巻きテープ４の巻き方向は、シールド部材５の巻き方向（矢印Ａ_５の方向）と同じである。

本実施の形態では、図１の左側における光電気複合ケーブル１００の先端部から見た場合、矢印Ａ_３に示す先端部側（紙面左側）から後端部側（紙面右側）への電線３の巻き方向は反時計回りであり、矢印Ａ_４に示す先端部側（紙面左側）から後端部側（紙面右側）への押え巻きテープ４の巻き方向、ならびに矢印Ａ_５に示す先端部側（紙面左側）から後端部側（紙面右側）へのシールド部材５の巻き方向は時計回りである。ただし、それぞれの巻き方向を反対方向にしてもよい。つまり、矢印Ａ_３に示す電線３の巻き方向が時計回りであり、矢印Ａ_４に示す押え巻きテープ４の巻き方向、ならびに矢印Ａ_５に示すシールド部材５の巻き方向が反時計回りであってもよい。

図３は、光電気複合ケーブル１００の構成を説明するために示す説明図である。この図３では、複数の電線３のうち、１本の電線３のみを示し、他の電線３については図示を省略している。

図３に示すように、電線３の巻きピッチをＰ_３とし、押え巻きテープ４の巻きピッチをＰ_４とし、シールド部材５の巻きピッチをＰ_５とすると、押え巻きテープ４の巻きピッチＰ_４は、電線３の巻きピッチＰ_３よりも狭い（Ｐ_４＜Ｐ_３）。また、シールド部材５の巻きピッチＰ_５は、電線３の巻きピッチＰ_３よりも狭い（Ｐ_５＜Ｐ_３）。なお、押え巻きテープ４の巻きピッチＰ_４及びシールド部材５の巻きピッチＰ_５は、電線３の巻きピッチＰ_３の３分の２以下であることが望ましい。

ここで、巻きピッチとは、電線３、押え巻きテープ４、及びシールド部材５をチューブ２の軸方向における一端部から他端部に向かって螺旋状に巻き進めた場合に、電線３、押え巻きテープ４、及びシールド部材５がチューブ２の外周面２ａを周方向に１周する間のチューブ２の軸方向の距離をいう。なお、図示は省略しているが、他の電線３についても、巻きピッチはＰ_３で共通である。

（本実施の形態の作用及び効果）
次に、本実施の形態の作用及び効果を、図４に示す比較例との比較によって説明する。

図４は、比較例に係る光電気複合ケーブル１００Ａの構造を示す斜視図である。この光電気複合ケーブル１００Ａは、本実施の形態に係る光電気複合ケーブル１００と同様に、複数の光ファイバ１、チューブ２、複数の電線３、押え巻きテープ４、シールド部材５、及びシース６を備えているが、矢印Ａ_３に示す電線３の巻き方向と、矢印Ａ_４´に示す押え巻きテープ４の巻き方向、及び矢印Ａ_５´に示すシールド部材５の巻き方向とがと同じであるという点において、本実施の形態に係る光電気複合ケーブル１００とは異なっている。すなわち、比較例に係る光電気複合ケーブル１００Ａにおける押え巻きテープ４及びシールド部材５の巻き方向は、本実施の形態に係る光電気複合ケーブル１００における押え巻きテープ４及びシールド部材５の巻き方向と反対である。

なお、従来の光電気複合ケーブルでは、帯状のシールド部材を螺旋状に重ね巻きする場合、その巻き方向は、複数の電線の巻き方向と同じであった。これは、シールド部材の重なり部分と複数の電線とが交差する箇所を減らすことにより、光電気複合ケーブルが屈曲された際に複数の電線が円滑に摺動できるようにすること等を考慮した結果である。

この比較例に係る光電気複合ケーブル１００Ａは、紙面左側にあたる部分に対して紙面右側にあたる部分が矢印Ａ_３´の反対方向に捩じられると、複数の電線３の螺旋巻きによる撚り合わせが緩むので、複数の電線３が、チューブ２をその中心軸Ｃ方向に引き延ばすように、チューブ２の外周面２ａを摺動する。これにより、光電気複合ケーブル１００Ａがその長手方向に延びようとする。また、押え巻き４及びシールド部材５は、複数の電線３と同じ方向に巻かれているので、光電気複合ケーブル１００Ａが上記の方向に捩じられることにより、複数の電線３と同じ方向に光電気複合ケーブル１００Ａを伸ばす力を発生させる。

ここで、光ファイバ１は、チューブ２やシース６に比較して伸縮性に乏しく、軸方向に伸び縮みし難いので、捩じれによって発生する光電気複合ケーブル１００Ａを伸ばす方向の力は、光ファイバ１に作用する。そして、この力が光ファイバ１の耐力を超えると、光ファイバ１が断線してしまう。

一方、本実施の形態に係る光電気複合ケーブル１００では、チューブ２の周方向における複数の電線３の巻き方向と、押え巻きテープ４及びシールド部材５の巻き方向とは互いに逆向きであるので、光電気複合ケーブル１００が捩じられた際、複数の電線３と、押え巻きテープ４及びシールド部材５とは、光電気複合ケーブル１００を伸長又は収縮させる力を互いに逆方向に発生させる。これにより、比較例の場合に比較して、光ファイバ１に作用する力が緩和される。すなわち、光電気複合ケーブル１００が複数の電線３の螺旋巻きと同じ方向に捩じられた場合にも、光ファイバ１の断線を抑制することが可能となる。

なお、押え巻きテープ４は、必ずしも必要ではなく、無くてもよい。つまり、複数の電線３に接してシールド部材５が螺旋状に巻き回されていてもよい。ただし、押え巻きテープ４を複数の電線３とシールド部材５との間に配置し、かつ複数の電線３とは反対方向に螺旋巻きすることにより、押え巻きテープ４を有しない場合に比較して、光ファイバ１の断線を抑制する効果が大きくなる。

また、押え巻きテープ４の巻きピッチＰ_４及びシールド部材５の巻きピッチＰ_５を電線３の巻きピッチＰ_３よりも狭くすれば、複数の電線３によって光電気複合ケーブル１００が引き伸ばされる力をより効果的に低減（相殺）することができるので、光ファイバ１の断線を抑制する効果がより顕著となる。

なお、本実施の形態に係る光電気複合ケーブル１００は、複数の電線３の巻き方向と同方向に捩じられた場合にも、複数の電線３によって発生する力（光電気複合ケーブル１００を軸方向に収縮させる力）と、押え巻きテープ４及びシールド部材５によって発生する力（光電気複合ケーブル１００を軸方向に伸長させる力）とが打ち消し合うので、光ファイバ１の折れ曲がり等による光損失をも抑制することが可能である。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］光ファイバ（１）と、前記光ファイバ（１）を内部に収容する管状部材（チューブ２）と、前記管状部材（２）の外部に配置された複数の電線（３）と、前記複数の電線（３）を一括してシールドする帯状のシールド部材（５）と、前記シールド部材（５）を被覆するシース（６）と、を備え、前記複数の電線（３）は、前記管状部材（２）の外側に螺旋状に巻き回され、前記シールド部材（５）は、前記複数の電線（３）の外側に螺旋状に巻き回され、前記管状部材（２）の周方向における前記複数の電線（３）の巻き方向（Ａ_３）と前記シールド部材（５）の巻き方向（Ａ_５）とが互いに逆向きである、光電気複合ケーブル（１００）。

［２］前記シールド部材（５）の巻きピッチ（Ｐ_５）は、前記複数の電線３の巻きピッチ（Ｐ_３）よりも狭い、［１］に記載の光電気複合ケーブル（１００）。

［３］前記複数の電線（３）と前記シールド部材（５）との間に押え巻きテープ（４）が螺旋状に巻き回され、前記管状部材（２）の周方向における前記押え巻きテープ（４）の巻き方向（Ａ_４）が前記シールド部材５の巻き方向（Ａ_５）と同じである、［１］又は［２］に記載の光電気複合ケーブル（１００）。

［４］前記押え巻きテープ（４）の巻きピッチ（Ｐ_４）は、前記複数の電線（３）の巻きピッチ（Ｐ_３）よりも狭い、［３］に記載の光電気複合ケーブル（１００）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、電線３の本数が１０である場合について説明したが、電線３の数は用途に応じて適宜増減することができる。また、光ファイバ１の本数についても同様である。また、各部材の材質等についても、上記に例示したものに限らない。

１…光ファイバ
２…チューブ（管状部材）
２ａ…外周面
２１…繊維束
３…電線
４…押え巻きテープ
５…シールド部材
６…シース
１００，１００Ａ…光電気複合ケーブル

Claims

光ファイバと、
前記光ファイバを内部に収容する管状部材と、
前記管状部材の外部に配置された複数の電線と、
前記複数の電線を一括してシールドする帯状のシールド部材と、
前記シールド部材を被覆するシースと、を備え、
前記複数の電線は、前記管状部材の外側に螺旋状に巻き回され、
前記シールド部材は、前記複数の電線の外側に螺旋状に巻き回され、
前記管状部材の周方向における前記複数の電線の巻き方向と前記シールド部材の巻き方向とが互いに逆向きである、
光電気複合ケーブル。
前記シールド部材の巻きピッチは、前記複数の電線の巻きピッチよりも狭い、
請求項１に記載の光電気複合ケーブル。
前記複数の電線と前記シールド部材との間に押え巻きテープが螺旋状に巻き回され、
前記管状部材の周方向における前記押え巻きテープの巻き方向が前記シールド部材の巻き方向と同じである、
請求項１又は２に記載の光電気複合ケーブル。
前記押え巻きテープの巻きピッチは、前記複数の電線の巻きピッチよりも狭い、
請求項３に記載の光電気複合ケーブル。