JP6973543B2 - 複合ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、複合ケーブルに関する。

従来、複数本の同軸線と複数本の単純線（絶縁電線）とを一括してシースで覆った複合ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような複合ケーブルとして、例えば、内視鏡に用いられ、内視鏡の先端部に設けられた撮像素子の画像信号等を伝送するために用いられるものがある。

特開２０１５−７２７８７号公報

上述の内視鏡等に用いられる複合ケーブルでは、細径であること、及び、繰り返し屈曲あるいは捻回された場合であっても断線が生じにくい高い耐屈曲性、耐捻回性を有することが求められる。

そこで、本発明は、細径であり、かつ耐屈曲性及び耐捻回性の向上を図った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、導体を絶縁体で被覆してなる１本以上の単純線と、導体の周囲に、絶縁体、外部導体、及びジャケットを順次設けてなる複数本の同軸線と、前記１本以上の単純線と前記複数本の同軸線とを撚り合わせたケーブルコアの周囲を一括して覆うように設けられたシースと、を備え、前記複数本の同軸線は、少なくとも２つの異なる外径を有しており、外径が第１所定外径より小さい前記同軸線である小径同軸線は、当該小径同軸線同士、あるいは前記単純線と撚り合わされて１つ以上の集合体とされ、前記ケーブルコアは、少なくとも、外径が前記第１所定外径以上の前記同軸線である１本以上の大径同軸線と、１つ以上の前記集合体とを撚り合わせて構成されている、複合ケーブルを提供する。

本発明によれば、細径であり、かつ耐屈曲性及び耐捻回性の向上を図った複合ケーブルを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る複合ケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る複合ケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る複合ケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図１に示すように、複合ケーブル１は、１本以上の単純線２と複数の同軸線３とを撚り合わせたケーブルコア４の周囲に、バインドテープ５、シールド層６、シース７を順次設けて構成されている。本実施の形態に係る複合ケーブル１は、例えば内視鏡に用いられるものであり、その外径は少なくとも３．００ｍｍ以下、より好ましくは２．００ｍｍ以下と非常に細径である。ここでは、複合ケーブル１の外径を１．２７ｍｍとした。

単純線２は、導体２１を絶縁体２２で被覆して構成された絶縁電線である。耐屈曲性及び耐捻回性を向上させるため、導体２１としては、複数本の素線を撚り合わせた撚線導体が用いられる。導体２１に用いる素線としては、導電性が高くかつ機械的強度が高いものを用いることが望ましく、例えば、銀メッキ銅合金線からなるものを用いることができる。絶縁体２２としては、安定して薄肉に成形可能なＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等のフッ素樹脂からなるものを用いるこができる。

複合ケーブル１では、少なくとも２つの異なる外径を有する複数本の単純線２を備えている。単純線２は、外径が第２所定外径より小さい小径単純線２ａと、外径が第２所定外径以上の大径単純線２ｂと、を含んでいる。本実施の形態では、外径がそれぞれ異なる４本の単純線２を含んでおり、各単純線２の外径は、それぞれ、０．１４ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．２３ｍｍ、０．３０ｍｍである。ここでは、外径が０．２５ｍｍより小さい３本の単純線２を小径単純線２ａとし、外径が０．２５ｍｍ以上の１本の単純線２を大径単純線２ｂとする。外径が大きい大径単純線２ｂは、例えば電源供給に用いられるものである。

同軸線３は、導体３１の周囲に、絶縁体３２、外部導体３３、及びジャケット３４を順次設けて構成されている。耐屈曲性及び耐捻回性を向上させるため、導体２１としては、複数本の素線を撚り合わせた撚線導体が用いられる。導体２１に用いる素線としては、導電性が高くかつ機械的強度が高いものを用いることが望ましく、例えば、銀メッキ銅合金線からなるものを用いることができる。絶縁体３２としては、安定して薄肉に成形可能なＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等のフッ素樹脂からなるものを用いるこができる。

外部導体３３としては、絶縁体３２の周囲に素線を螺旋状に巻き付けた横巻きシールドが用いられる。横巻きシールドは、屈曲や捻回に対する耐性が高く、また細径であっても容易に実現可能であることから、同軸線３の外部導体３３として好適である。外部導体３３に用いる素線としては、例えば銀メッキ銅合金線を用いることができる。ジャケット３４としては、絶縁体３２と同様に、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等のフッ素樹脂からなるものを用いるこができる。

複合ケーブル１では、少なくとも２つの異なる外径を有する複数本の同軸線３を備えている。同軸線３は、外径が第１所定外径より小さい小径同軸線３ａと、外径が第１所定外径以上の大径同軸線３ｂと、を含んでいる。本実施の形態では、外径が異なる３対（６本）の同軸線３を含んでおり、各対の同軸線３の外径は、それぞれ、０．２０ｍｍ、０．２３ｍｍ、０．２６ｍｍである。ここでは、外径が０．２５ｍｍより小さい２対（４本）の単純線２を小径同軸線３ａとし、外径が０．２５ｍｍ以上の１対（２本）の同軸線３を大径同軸線３ｂとする。

本実施の形態では、一対の大径同軸線３ｂは、外径が等しく、撮像素子からの画像信号を差動伝送するために用いられる差動伝送用同軸線からなる。なお、本実施の形態では、大径同軸線３ｂが差動伝送用同軸線のみからなるが、大径同軸線３ｂは、差動伝送用でない同軸線３を含んでいても良い。また、本実施の形態では小径同軸線３ａを２対（４本）備えているが、小径同軸線３ａの本数はこれに限定されず、また小径同軸線３ａは対となっていなくてもよい。

このように本実施の形態では、ケーブルコア４が、３本の小径単純線２ａと１本の大径単純線２ｂとを含む４本の単純線２と、４本の小径同軸線３ａと２本の大径同軸線３ｂとを含む６本の同軸線３と、を含み、合計１０本の電線を含んでいる。ただし、ケーブルコア４を構成する単純線２や同軸線３の本数、単純線２に含まれる小径単純線２ａと大径単純線２ｂの本数、及び同軸線３に含まれる小径同軸線３ａと大径同軸線３ｂの本数については、これに限定されない。小径同軸線３ａは、差動伝送に用いられるものではなく、例えば制御信号等の外部ノイズに弱い信号を伝送するために用いられる。

また、本実施の形態では、小径単純線２ａと大径単純線２ｂとを区別する境界値（第２所定外径）と、小径同軸線３ａと大径同軸線３ｂとを区別する境界値（第１所定外径）とを同じ値にしたが、異なる値に設定することもできる。これら境界値は、複合ケーブル１全体の外径や単純線２や同軸線３の強度（引張強度）を考慮し、複合ケーブル１を繰り返し屈曲あるいは捻回した際に、十分な耐性が得られる（断線等の不具合が生じにくい）値に適宜設定するとよい。

ここで、外径が小さい小径単純線２ａ及び小径同軸線３ａは、引張強度が小さいために、そのまま撚り合わせてケーブルコア４を構成すると、複合ケーブル１を繰り返し屈曲あるいは捻回した際に、断線等の不具合が生じやすい。そこで、本実施の形態では、小径単純線２ａ及び小径同軸線３ａについては、互いに撚り合わせて集合体８とする。小径単純線２ａや小径同軸線３ａを撚り合わせて集合体８とすることによって、屈曲時や捻回時に作用する引張の応力が集合体８を構成する各電線に分散されるため、耐屈曲性及び耐捻回性を高めることが可能になる。

集合体８は、小径単純線２ａ同士を撚り合わせて構成されてもよいし、小径同軸線３ａ同士を撚り合わせて構成されてもよいし、あるいは小径単純線２ａと小径同軸線３ａとを撚り合わせて構成されてもよい。本実施の形態では、小径単純線２ａの中でも外径が小さい２本の小径単純線２ａ（外径０．１４ｍｍ、０．２０ｍｍ）と、小径同軸線３ａの中でも外径が大きい一対の小径同軸線３ａ（外径０．２３ｍｍ）とを撚り合わせて第１集合体８ａを構成した。また、小径単純線２ａの中でも外径が大きい１本の小径単純線２ａ（外径０．２３ｍｍ）と、小径同軸線３ａの中でも外径が小さい一対の小径同軸線３ａ（外径０．２０ｍｍ）とを撚り合わせて第２集合体８ｂを構成した。外径が小さいものと大きいものをバランスよく組み合わせることで、耐屈曲性及び耐捻回性をより高めることができる。

ここでは２つの集合体８を構成したが、集合体８の数はこれに限定されず、１つ以上の集合体８が含まれていればよい。集合体８の数や、各集合体８に含まれる電線数については、小径単純線２ａ及び小径同軸線３ａの外径（引張強度）を考慮し、かつ、複合ケーブル１全体の形状が円形状となるように、適宜設定するとよい。

大径単純線２ｂ及び大径同軸線３ｂについては、集合体８に含めると集合体８が大型化し、複合ケーブル１全体の外径が大きくなってしまうおそれがある。また、集合体８の撚りに加えてケーブルコア４の撚りが加えられることになるため、差動伝送用同軸線として用いられる一対の大径同軸線３ｂを集合体８に含めると、対間で物理長の差が生じやすくなり、遅延時間差（スキュー）が大きくなってしまうおそれが生じる。そのため、複合ケーブル１を細径に維持し、かつ、差動伝送用同軸線として用いられる一対の大径同軸線３ｂのスキューを抑制するために、大径単純線２ｂ及び大径同軸線３ｂについては、集合体８に含めずそのまま撚り合わせてケーブルコア４を構成する。

本実施の形態では、ケーブルコア４は、１本の大径単純線２ｂと、一対の大径同軸線３ｂと、２つの集合体８とを撚り合わせて構成されている。なお、全ての単純線２が小径単純線２ａである場合、大径単純線２ｂは省略可能である。すなわち、ケーブルコア４は、少なくとも、１本以上の大径同軸線３ｂと、１つ以上の集合体８とを撚り合わせて構成されていればよい。

差動伝送用同軸線として用いられる一対の大径同軸線３ｂのスキューを抑制するために、一対の大径同軸線３ｂは、ケーブル周方向に隣接して配置されていることが望ましい。また、屈曲や捻回による位置ずれを抑制し、一対の大径同軸線３ｂのスキューをより抑制するために、一対の大径同軸線３ｂはケーブルコア４の最外層に配置されることがより望ましく、一対の大径同軸線３ｂがバインドテープ５に接触していることがより望ましい。

また、本実施の形態では、大径単純線２ｂが電源供給に用いられるため、大径単純線２ｂからのノイズが一対の大径同軸線３ｂに影響を及ぼさないように、大径単純線２ｂと一対の大径同軸線３ｂとをなるべく離間させることが望まれる。

そこで、本実施の形態では、大径単純線２ｂと、一対の大径同軸線３ｂとを、ケーブル周方向において、集合体８を介して隣り合うように配置するようにした。ケーブル周方向に隣り合う２つの集合体８の一方の間には、大径単純線２ｂが配置され、他方の間には、一対の大径同軸線３ｂが周方向に隣接して配置される。これにより、大径単純線２ｂからのノイズが一対の大径同軸線３ｂに影響を及ぼしてしまうことを抑制可能になる。

また、集合体８の撚り方向と、ケーブルコア４の撚り方向とは、同じ方向とされることが望ましい。これは、集合体８の撚り方向とケーブルコア４の撚り方向とが逆方向であると、例えば、集合体８の撚りがほどけつつも、ケーブルコア４の撚りが締まるといった状況が発生し、集合体８を構成する電線（小径単純線２ａまたは小径同軸線３ａ）の逃げ場がなくなって座屈が生じ、その結果耐屈曲性及び耐捻回性が低下するおそれがあるためである。すなわち、集合体８の撚り方向と、ケーブルコア４の撚り方向とを同じ方向とすることで、さらなる耐屈曲性及び耐捻回性の向上を図れる。

バインドテープ５は、ケーブルコア４の撚りが緩まないように保持するための部材である。バインドテープ５は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂テープからなり、その幅方向の一部が重なるように、ケーブルコアの周囲に螺旋状に巻き付けられている。

シールド層６は、屈曲や捻回に対する耐性が高い横巻きシールドが用いられる。シールド層６は、バインドテープ５の周囲に素線を螺旋状に巻き付けて構成される。シールド層６に用いる素線としては、例えば銀メッキ銅合金線を用いることができる。

シース７は、ケーブルコア４やシールド層６を保護するためのものであり、ＰＦＡ等のフッ素樹脂からなるものを用いるこができる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る複合ケーブル１では、小径同軸線３ａは、当該小径同軸線３ａ同士、あるいは単純線２（小径単純線２ａ）と撚り合わされて集合体８とされ、ケーブルコア４は、少なくとも、１本以上の大径同軸線３ｂと、１つ以上の集合体８とを撚り合わせて構成されている。

外径が小さく引張強度が小さい小径同軸線３ａを集合体８とすることで、屈曲時や捻回時の引張による応力を分散して、耐屈曲性及び耐捻回性を向上できる。さらに、大径同軸線３ｂを集合体８に含めずそのまま撚り合わせてケーブルコア４を構成することで、複合ケーブル１を細径に維持し、また大径同軸線３ｂを差動伝送に用いる場合であっても、物理長を揃えてスキューを抑制しやすくなる。

（他の実施の形態）
図２は、本発明の他の実施の形態に係る複合ケーブル１ａの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。複合ケーブル１ａは、２本の小径単純線２ａと２本の大径単純線２ｂとを含む４本の単純線２と、１対（２本）の小径同軸線３ａと２対（４本）の大径同軸線３ｂとを含む６本の同軸線３を備えている。２対の大径同軸線３ｂは、それぞれが画像信号の伝送に用いられるものであり、差動伝送用同軸線である。複合ケーブル１ａは、例えば２つの撮像素子を備えた内視鏡等に適用される。

複合ケーブル１ａでは、２本の小径単純線２ａと１対の小径同軸線３ａとが撚り合わされて集合体８が形成されている。また、複合ケーブル１ａでは、ケーブル中心にアラミド繊維等からなる介在９が配置されており、この介在９の周囲に、集合体８と、２本の大径単純線２ｂと、２対の大径同軸線３ｂとが螺旋状に撚り合わされてケーブルコア４が形成されている。ケーブル中心は屈曲時に最も応力が集中するため、ケーブル中心に電線を配置すると当該電線に断線等の不具合が生じやすい。このような不具合を抑制し耐屈曲性及び耐捻回性を向上するために、複合ケーブル１ａでは、ケーブル中心に介在９を配置している。

差動伝送用同軸線の対間スキューを抑制するため、差動伝送用同軸線を構成する各対の大径同軸線３ｂは、ケーブルコア４の最外周に周方向に隣接するように配置されており、バインドテープ５に接触している。

複合ケーブル１ａのように、集合体８の数は１つでもよく、また差動伝送用同軸線を構成する大径同軸線３ｂは２対以上であってもよい。複合ケーブル１ａのように、大径単純線２ｂや大径同軸線３ｂの本数が多い場合には、ケーブル中心に隙間ができてしまう場合があるが、ケーブル中心に電線を配置すると当該電線に屈曲時の応力が集中して耐屈曲性及び耐捻回性が低下してしまうおそれがあるため、このような場合には、ケーブル中心の隙間を埋めるように介在９を設けるとよい。

（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等は、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］導体（２１）を絶縁体（２２）で被覆してなる１本以上の単純線（２）と、導体（３１）の周囲に、絶縁体（３２）、外部導体（３３）、及びジャケット（３４）を順次設けてなる複数本の同軸線（３）と、前記１本以上の単純線（２）と前記複数本の同軸線（３）とを撚り合わせたケーブルコア（４）の周囲を一括して覆うように設けられたシース（７）と、を備え、前記複数本の同軸線（３）は、少なくとも２つの異なる外径を有しており、外径が第１所定外径より小さい前記同軸線（３）である小径同軸線（３ａ）は、当該小径同軸線（３ａ）同士、あるいは前記単純線（２）と撚り合わされて１つ以上の集合体（８）とされ、前記ケーブルコア（４）は、少なくとも、外径が前記第１所定外径以上の前記同軸線（３）である１本以上の大径同軸線（３ｂ）と、１つ以上の前記集合体（８）とを撚り合わせて構成されている、複合ケーブル（１）。

［２］前記大径同軸線（３ｂ）は、外径が等しい一対の差動伝送用同軸線を含む、［１］に記載の複合ケーブル（１）。

［３］前記一対の差動伝送用同軸線は、ケーブル周方向に隣接して配置されている、［２］に記載の複合ケーブル（１）。

［４］前記ケーブルコア（４）の周囲に巻き付けられたバインドテープ（５）を備え、前記一対の差動伝送用同軸線は、前記バインドテープ（５）に接触している、［２］または［３］に記載の複合ケーブル（１）。

［５］少なくとも２つの異なる外径を有する複数本の前記単純線（２）を備え、外径が第２所定外径より小さい小径単純線（２ａ）は、当該小径単純線（２ａ）同士、あるいは前記小径同軸線（３ａ）と撚り合されて前記集合体（８）とされ、前記ケーブルコア（４）は、少なくとも、外径が前記第２所定外径以上の前記単純線（２）である１本以上の大径単純線（２ｂ）と、１本以上の前記大径同軸線（３ｂ）と、１つ以上の前記集合体（８）とを撚り合わせて構成されている、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の複合ケーブル（１）。

［６］前記集合体（８）を複数備え、前記大径単純線（２ｂ）と、前記大径同軸線（３ｂ）とは、ケーブル周方向において、少なくとも１つの前記集合体（８）を介して隣り合うように配置されている、［５］に記載の複合ケーブル（１）。

［７］前記集合体（８）の撚り方向と、前記ケーブルコア（４）の撚り方向とが、同じ方向である、［１］乃至［６］の何れか１項に記載の複合ケーブル（１）。

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。

１…複合ケーブル
２…単純線
２ａ…小径単純線
２ｂ…大径単純線
２１…導体
２２…絶縁体
３…同軸線
３ａ…小径同軸線
３ｂ…大径同軸線
３１…導体
３２…絶縁体
３３…外部導体
３４…ジャケット
４…ケーブルコア
５…バインドテープ
６…シールド層
７…シース
８…集合体
８ａ…第１集合体
８ｂ…第２集合体
９…介在

Claims (7)

1. 導体を絶縁体で被覆してなる１本以上の単純線と、
   導体の周囲に、絶縁体、外部導体、及びジャケットを順次設けてなる複数本の同軸線と、
   前記１本以上の単純線と前記複数本の同軸線とを撚り合わせたケーブルコアの周囲を一括して覆うように設けられたシースと、を備え、
   前記複数本の同軸線は、少なくとも２つの異なる外径を有しており、
   外径が第１所定外径より小さい前記同軸線である小径同軸線は、当該小径同軸線同士、あるいは前記単純線と撚り合わされて１つ以上の集合体とされ、
   前記ケーブルコアは、少なくとも、外径が前記第１所定外径以上の前記同軸線である１本以上の大径同軸線と、１つ以上の前記集合体とを撚り合わせて構成されている、
   複合ケーブル。
2. 前記大径同軸線は、外径が等しい一対の差動伝送用同軸線を含む、
   請求項１に記載の複合ケーブル。
3. 前記一対の差動伝送用同軸線は、ケーブル周方向に隣接して配置されている、
   請求項２に記載の複合ケーブル。
4. 前記ケーブルコアの周囲に巻き付けられたバインドテープを備え、
   前記一対の差動伝送用同軸線は、前記バインドテープに接触している、
   請求項２または３に記載の複合ケーブル。
5. 少なくとも２つの異なる外径を有する複数本の前記単純線を備え、
   外径が第２所定外径より小さい小径単純線は、当該小径単純線同士、あるいは前記小径同軸線と撚り合されて前記集合体とされ、
   前記ケーブルコアは、少なくとも、外径が前記第２所定外径以上の前記単純線である１本以上の大径単純線と、１本以上の前記大径同軸線と、１つ以上の前記集合体とを撚り合わせて構成されている、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の複合ケーブル。
6. 前記集合体を複数備え、
   前記大径単純線と、前記大径同軸線とは、ケーブル周方向において、少なくとも１つの前記集合体を介して隣り合うように配置されている、
   請求項５に記載の複合ケーブル。
7. 前記集合体の撚り方向と、前記ケーブルコアの撚り方向とが、同じ方向である、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の複合ケーブル。

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