特開 2024-154181 複合ケーブル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154181

(43)【公開日】2024-10-30

(54)【発明の名称】複合ケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/00 20060101AFI20241023BHJP

【ＦＩ】

H01B7/00 310

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067876

(22)【出願日】2023-04-18

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】黄 得天

(72)【発明者】

【氏名】森山 真至

【テーマコード（参考）】

5G309

【Ｆターム（参考）】

5G309KA02

(57)【要約】

【課題】耐ノイズ性が高く、伝送特性が良好な複合ケーブルを提供する。
【解決手段】複合ケーブル１は、複数本の電源線２と複数本の信号線３とを撚り合わせて構成され、電源線２と信号線３とがケーブル周方向に交互にかつ互いに接触して配置されたケーブルコア４と、ケーブルコア４の周囲に螺旋状に巻き付けられたテープ部材５と、テープ部材５の周囲を覆うシース７と、を備え、ケーブルコア４は、複数本の電源線２と複数本の信号線３とで囲まれたケーブル中心に位置する領域である中心領域９１、及び、ケーブル周方向に隣り合う電源線２及び信号線３とテープ部材５とで囲まれた領域である複数の外側領域９２のそれぞれに配置された繊維介在８を有し、テープ部材５の巻き方向が、ケーブルコア４の撚り方向と逆方向であり、テープ部材５の巻きピッチが、ケーブルコア４の撚りピッチよりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源供給用の複数本の電源線と信号伝送用の複数本の信号線とを撚り合わせて構成され、前記電源線と前記信号線とがケーブル周方向に交互にかつ互いに接触して配置されたケーブルコアと、
前記ケーブルコアの周囲に螺旋状に巻き付けられたテープ部材と、
前記テープ部材の周囲を覆うシースと、を備え、
前記ケーブルコアは、複数本の前記電源線と複数本の前記信号線とで囲まれたケーブル中心に位置する領域である中心領域、及び、ケーブル周方向に隣り合う前記電源線及び前記信号線と前記テープ部材とで囲まれた領域である複数の外側領域のそれぞれに配置された繊維介在を有し、
前記テープ部材の巻き方向が、前記ケーブルコアの撚り方向と逆方向であり、
前記テープ部材の巻きピッチが、前記ケーブルコアの撚りピッチよりも小さい、
複合ケーブル。

【請求項2】

前記ケーブルコアの撚りピッチをＰ、層心径をＰＤとしたとき、Ｐ／ＰＤが１５以上２５以下である、
請求項１に記載の複合ケーブル。

【請求項3】

前記中心領域での前記繊維介在の充填量と、前記外側領域のそれぞれでの前記繊維介在の充填量とが、等しい、
請求項１に記載の複合ケーブル。

【請求項4】

前記中心領域での前記繊維介在の充填率が、前記外側領域のそれぞれでの前記繊維介在の充填率よりも大きい、
請求項１に記載の複合ケーブル。

【請求項5】

前記中心領域及び前記外側領域のそれぞれでの前記繊維介在の充填量が、５２５０デニール以上５７５０デニール以下である、
請求項１に記載の複合ケーブル。

【請求項6】

前記繊維介在が、熱可塑性樹脂からなる、
請求項１に記載の複合ケーブル。

【請求項7】

前記電源線は、第１導体と、前記第１導体の周囲を覆う第１絶縁体と、を有し、
前記信号線は、第２導体と、前記第２導体の周囲を覆う第２絶縁体と、を有し、
前記第１絶縁体が、前記第２絶縁体よりも柔らかい、
請求項１に記載の複合ケーブル。

【請求項8】

前記第１絶縁体のショアＡ硬度が、６０以上９０以下である、
請求項７に記載の複合ケーブル。

【請求項9】

前記第１絶縁体が、ポリ塩化ビニルをベースとする樹脂組成物からなる、
請求項７に記載の複合ケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合ケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電源線と信号線とを複合した複合ケーブルが知られている。例えば、特許文献１では、一対の電源線と一対の信号線を有し、電源線と信号線とをケーブル周方向に交互に配置することで、耐ノイズ性を向上した複合ケーブルが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１３４９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の複合ケーブルでは、電源線と信号線の絶縁体同士が接触する部分において、絶縁体が潰れてしまい、伝送特性が低下してしまう場合があった。

【0005】

そこで、本発明は、耐ノイズ性が高く、伝送特性が良好な複合ケーブルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決することを目的として、電源供給用の複数本の電源線と信号伝送用の複数本の信号線とを撚り合わせて構成され、前記電源線と前記信号線とがケーブル周方向に交互にかつ互いに接触して配置されたケーブルコアと、前記ケーブルコアの周囲に螺旋状に巻き付けられたテープ部材と、前記テープ部材の周囲を覆うシースと、を備え、前記ケーブルコアは、複数本の前記電源線と複数本の前記信号線とで囲まれたケーブル中心に位置する領域である中心領域、及び、ケーブル周方向に隣り合う前記電源線及び前記信号線と前記テープ部材とで囲まれた領域である複数の外側領域のそれぞれに配置された繊維介在を有し、前記ケーブルコアの撚り方向が、前記テープ部材の巻き方向と逆方向であり、前記ケーブルコアの撚りピッチが、前記テープ部材の巻きピッチよりも大きい、複合ケーブルを提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、耐ノイズ性が高く、伝送特性が良好な複合ケーブルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［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。

【0010】

図１は、本実施の形態に係る複合ケーブル１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、電源供給用の複数本の電源線２と信号伝送用の複数本の信号線３とを撚り合わせて構成されたケーブルコア４と、ケーブルコア４の周囲に螺旋状に巻き付けられたテープ部材５と、テープ部材５の周囲を覆うシールド層６と、シールド層６の周囲を覆うシース７と、を備えている。複合ケーブル１は、例えば、可動部を介さない固定部用の配線として用いられるものである。なお、以下に述べる複合ケーブル１を構成する各部の外径、厚さ、ピッチ等については、ＪＩＳＣ３００５に準拠する試験方法によって測定することができる。

【0011】

（ケーブルコア４）
本実施の形態では、２本の電源線２と、２本の信号線３とを撚り合わせてケーブルコア４を構成した。ケーブルコア４では、電源線２と信号線３とがケーブル周方向に交互にかつ互いに接触して配置されている。すなわち、２本の電源線２がケーブル中心を挟んで対向するように対角配置されており、２本の信号線３がケーブル中心を挟んで対向するように対角配置されている。これにより、２本の電源線２で生じる磁界を合成した合成磁界の面が、２本の信号線３の中心を通る面と平行になるため、合成磁界による誘導電流が信号線３に生じることが抑制され、耐ノイズ性が向上する。

【0012】

電源線２は、第１導体２１と、第１導体２１の周囲を覆う第１絶縁体２２と、を有している。そして、信号線３は、第２導体３１と、第２導体３１の周囲を覆う第２絶縁体３２と、を有している。本実施の形態では、電源線２と信号線３の外径が略同じとなっている。

【0013】

（電源線２）
電源線２に用いる第１導体２１は、銅または銅合金からなる金属素線を複数本撚り合わせた撚線導体からなる。電源線２に用いる第１絶縁体２２としては、複合ケーブル１の屈曲時等に信号線３が潰され変形してしまうことを抑制するために、なるべく柔らかい材質のものを用いるとよく、少なくとも信号線３の第２絶縁体３２よりも柔らかい（つまり、硬度が小さい）材質からなるものを用いるとよい。より具体的には、第１絶縁体２２の硬度は、ショアＡ硬度で６０以上９０以下であるとよい。第１絶縁体２２は、ショアＡ硬度で６０以上９０以下であると、信号線３と電源線２とが互いに接触した状態で撚り合わせされたときに信号線３が潰れることを抑制でき、また、複合ケーブル１を屈曲させたときにも第１絶縁体２２が潰れることを抑制できる。なお、第１絶縁体２２の硬度は、例えば、ＪＩＳＫ７２１５に準拠する試験方法によって測定することができる。本実施の形態では、第１絶縁体２２を、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）をベースとする樹脂組成物で構成した。これにより、複合ケーブル１の屈曲時等に信号線３の第２絶縁体３２が潰れにくくなり、当該潰れによる伝送特性の低下を抑制できる。

【0014】

（信号線３）
信号線３に用いる第２導体３１は、銅または銅合金からなる金属素線を複数本撚り合わせた撚線導体からなる。信号線３に用いる第２絶縁体３２としては、非発泡の樹脂を用いることが望ましい。これは、発泡樹脂は外力により潰れやすく伝送特性の低下が生じやすいためである。ただし、直線状に配置される用途など、外力がかかりにくい状況で使用される複合ケーブル１においては、第２絶縁体３２として発泡樹脂を使用してもよい。信号線３に用いる第２絶縁体３２としては、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、フッ素樹脂等を用いることができる。環境への負荷を軽減する観点からは、フッ素樹脂よりもＰＥやＰＰによって第２絶縁体３２が構成されていることがよい。また、第２絶縁体３２を２層以上の多層構造としてもよい。なお、信号線３は、第２絶縁体３２の周囲に、シールド層（遮蔽層）を有していてもよい。シールド層としては、例えば、複数の金属素線が螺旋状に巻き付けられてなる横巻シールドや複数本の金属素線を編み組みしてなる編組シールドが用いられる。シールド層は、横巻シールドや編組シールドの周囲を覆うようにめっき層が設けられていてもよい。

【0015】

（繊維介在８）
本実施の形態では、ケーブルコア４は、電源線２や信号線３に加えて、繊維介在８を共に撚り合わせて構成されている。繊維介在８としては、吸湿しにくいものを用いるとよく、例えば、ナイロン、フッ素樹脂、ＰＥ、ＰＰ等の熱可塑性樹脂からなるものを用いるとよい。なお、例えば、スフ（ステープルファイバー）や綿等の吸湿しやすい材質を用いた場合、吸湿によって信号線３の伝送特性が低下してしまうおそれがある。本実施の形態では、ナイロンからなる繊維介在８を用いた。１本の繊維介在８は、複数本の単繊維から構成され、１本の繊維介在８の繊度は１０５０デニール以上１１５０デニール以下であるとよい。また、繊維介在８の引張強さは５０Ｎ以上であるとよく、伸びは１０％以上であるとよい。なお、繊維介在８の繊度は、長さ４５０ｍでその質量が０．０５ｇであるものを１デニールとする。また、繊維介在８の引張強さ及び伸びは、竪型引張試験機を用い、ツカミ間隔２５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎ以上３００ｍｍ／ｍｉｎ以下として切断時における荷重及び伸びを測定する。荷重及び伸びの測定は、少なくとも５回行い、その平均値で表す。

【0016】

繊維介在８は、複数本（ここでは２本）の電源線２と複数本（ここでは２本）の信号線３とで囲まれたケーブル中心に位置する領域である中心領域９１と、ケーブル周方向に隣り合う電源線２及び信号線３とテープ部材５とで囲まれた領域である複数（ここでは４つ）の外側領域９２のそれぞれに配置されている。これにより、繊維介在８が緩衝材として機能し、信号線３の第２絶縁体３２の潰れを抑制して伝送特性の低下を抑制できる。

【0017】

中心領域９１での繊維介在８の充填量と、外側領域９２のそれぞれでの繊維介在８の充填量とは、等しくされる。より具体的には、中心領域９１及び外側領域９２のそれぞれでの繊維介在８の充填量は、５２５０デニール以上５７５０デニール以下であるとよい。例えば、繊維介在８の１本が１０５０デニールである場合は、中心領域９１及び外側領域９２のそれぞれに５本の繊維介在８を充填するとよい。例えば、繊維介在８の１本が１０５０デニール未満である場合には、中心領域９１及び外側領域９２のそれぞれに充填する繊維介在８の本数は５本以上にするとよい。これにより、電源線２と信号線３との間に隙間なく繊維介在８を充填することが可能になり、ケーブルコア４を緩く撚り合わせた状態としても、ケーブルコア４内で電源線２や信号線３に位置ズレが生じることを抑制でき、位置ズレによる伝送特性の低下を抑制できる。

【0018】

なお、中心領域９１は、周囲の電源線２や信号線３から圧縮され断面積が比較的小さくなるために、外側領域９２と比較して繊維介在８の充填率（＝充填量／断面積）が大きくなる。すなわち、中心領域９１での繊維介在８の充填率は、外側領域９２のそれぞれでの繊維介在８の充填率よりも大きい。中心領域９１と比較して外側領域９２の充填率を小さくすることにより、複合ケーブル１を曲げた際における外側領域９２に充填された繊維介在８による信号線３への負荷を小さくでき、信号線３の潰れによる伝送特性の低下を抑制できる。

【0019】

（テープ部材５）
ケーブルコア４の周囲には、テープ部材５が螺旋状に巻き付けられている。テープ部材５は、その幅方向における一部が重なり合うように巻き付けられている。テープ部材５としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂からなるテープ部材を用いることができる。

【0020】

本実施の形態では、テープ部材５の巻き方向は、ケーブルコア４の撚り方向と逆方向される。これにより、複合ケーブル１を円形状に維持しようとする力が強くなるため、複合ケーブル１を曲げた際等にケーブルコア４に負荷される応力を小さくし、信号線３の潰れによる伝送特性の低下を抑制できる。なお、テープ部材５の巻き方向とは、複合ケーブル１の一端から見たときに、一端から他端にかけてテープ部材５が回転している方向である。また、ケーブルコア４の撚り方向とは、複合ケーブル１の一端から見たときに、一端から他端にかけて電源線２や信号線３が回転している方向である。

【0021】

また、本実施の形態では、テープ部材５の巻きピッチは、ケーブルコア４の撚りピッチよりも小さくされる。テープ部材５の巻きピッチを比較的小さくすることで、ケーブルコア４の変形を抑制する効果が高くなり、信号線３の潰れによる伝送特性の劣化を抑制できる。また、ケーブルコア４の撚りピッチを比較的大きくすることで、撚り合わせの際に信号線３が潰れてしまうことが抑制され、潰れによる伝送特性の劣化が抑制される。つまり、テープ部材５の巻きピッチを、ケーブルコア４の撚りピッチよりも小さくすることで、繊維介在８を含むケーブルコア４を緩く撚り合わせ、その周囲のテープ部材５でケーブルコア４の形状を保持することができ、信号線３の潰れによる伝送特性の劣化を抑制できる。

【0022】

より具体的には、ケーブルコア４の撚りピッチをＰ、層心径をＰＤとしたとき、Ｐ／ＰＤが１５以上２５以下であるとよい。なお、テープ部材５の巻きピッチとは、テープ部材５の周方向位置が同じとなる箇所のケーブル長手方向に沿った間隔であり、ケーブルコア４の撚りピッチとは、任意の電源線２や信号線３の周方向位置が同じとなる箇所のケーブル長手方向に沿った間隔である。また、ケーブルコア４の層心径ＰＤは、ケーブル長手方向に垂直な断面視で電源線２や信号線３の中心を通る円の直径であり、ケーブルコア４全体の外径から、１本の電源線２または信号線３の外径を減じた値となる。

【0023】

（シールド層６）
シールド層６は、テープ部材５の周囲を覆うように設けられている。シールド層６の具体的な構造は限定されないが、例えば、金属素線を編み組みした編組シールドや、金属素線を螺旋状に巻き付けた横巻きシールドを用いてもよい。また、金属層を有するテープ部材を巻き付けてシールド層６を構成してもよい。

【0024】

（シース７）
シース７は、シールド層６を覆うように設けられている。シース７は、例えば、ＰＶＣからなる。シース７の外径、すなわち複合ケーブル１の外径は、１０ｍｍ以下である。

【0025】

（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、ケーブルコア４は、中心領域９１及び複数の外側領域９２のそれぞれに配置された繊維介在８を有し、テープ部材５の巻き方向を、ケーブルコア４の撚り方向と逆方向とし、かつ、テープ部材５の巻きピッチを、ケーブルコア４の撚りピッチよりも小さくしている。

【0026】

これにより、繊維介在８を中心領域９１と外側領域９２の全てに配置したケーブルコア４を緩く撚り合わせ、かつ、その周囲のテープ部材５でケーブルコア４の形状を円形状に保持することが可能になり、信号線３の潰れによる伝送特性の低下を抑制することが可能になる。

【0027】

（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。

【0028】

［１］電源供給用の複数本の電源線（２）と信号伝送用の複数本の信号線（３）とを撚り合わせて構成され、前記電源線（２）と前記信号線（３）とがケーブル周方向に交互にかつ互いに接触して配置されたケーブルコア（４）と、前記ケーブルコア（４）の周囲に螺旋状に巻き付けられたテープ部材（５）と、前記テープ部材（５）の周囲を覆うシース（７）と、を備え、前記ケーブルコア（４）は、複数本の前記電源線（２）と複数本の前記信号線（３）とで囲まれたケーブル中心に位置する領域である中心領域（９１）、及び、ケーブル周方向に隣り合う前記電源線（２）及び前記信号線（３）と前記テープ部材（５）とで囲まれた領域である複数の外側領域（９２）のそれぞれに配置された繊維介在（８）を有し、前記テープ部材（５）の巻き方向が、前記ケーブルコア（４）の撚り方向と逆方向であり、前記テープ部材（５）の巻きピッチが、前記ケーブルコア（４）の撚りピッチよりも小さい、複合ケーブル（１）。

【0029】

［２］前記ケーブルコア（４）の撚りピッチをＰ、層心径をＰＤとしたとき、Ｐ／ＰＤが１５以上２５以下である、［１］に記載の複合ケーブル（１）。

【0030】

［３］前記中心領域（９１）での前記繊維介在（８）の充填量と、前記外側領域（９２）のそれぞれでの前記繊維介在（８）の充填量とが、等しい、［１］または［２］に記載の複合ケーブル（１）。

【0031】

［４］前記中心領域（９１）での前記繊維介在（８）の充填率が、前記外側領域（９２）のそれぞれでの前記繊維介在（８）の充填率よりも大きい、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の複合ケーブル（１）。

【0032】

［５］前記中心領域（９１）及び前記外側領域（９２）のそれぞれでの前記繊維介在（８）の充填量が、５２５０デニール以上５７５０デニール以下である、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の複合ケーブル（１）。

【0033】

［６］前記繊維介在（８）が、熱可塑性樹脂からなる、［１］乃至［５］の何れか１項に記載の複合ケーブル（１）。

【0034】

［７］前記電源線（２）は、第１導体（２１）と、前記第１導体（２１）の周囲を覆う第１絶縁体（２２）と、を有し、前記信号線（３）は、第２導体（３１）と、前記第２導体（３１）の周囲を覆う第２絶縁体（３２）と、を有し、前記第１絶縁体（２２）が、前記第２絶縁体（３２）よりも柔らかい、［１］乃至［６］の何れか１項に記載の複合ケーブル（１）。

【0035】

［８］前記第１絶縁体（２２）のショアＡ硬度が、６０以上９０以下である、［７］に記載の複合ケーブル（１）。

【0036】

［９］前記第１絶縁体（２２）が、ポリ塩化ビニルをベースとする樹脂組成物からなる、［７］または［８］に記載の複合ケーブル（１）。

【0037】

（付記）
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。

【符号の説明】

【0038】

１…複合ケーブル
２…電源線
２１…第１導体
２２…第１絶縁体
３…信号線
３１…第２導体
３２…第２絶縁体
４…ケーブルコア
５…テープ部材
６…シールド層
７…シース
８…繊維介在
９１…中心領域
９２…外側領域

【図1】