JP2015222625A

JP2015222625A - ハーネス

Info

Publication number: JP2015222625A
Application number: JP2014105998A
Authority: JP
Inventors: 得天黄; Tokuten Ko; 考信渡部; Takanobu Watabe; 紀美香工藤; Kimika Kudo
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-12-10
Also published as: US20150340129A1; CN105097121A

Abstract

【課題】端末部品で発生した熱を効率よく散熱することが可能であり、かつ、ケーブルが高い屈曲断線寿命を有し軽量で屈曲し易いハーネスを提供する。
【解決手段】編組シールド４を有するケーブル１の少なくとも一方の端部に、発熱部１１を有する端末部品１０が設けられたハーネスであって、編組シールド４は、断面矩形状の平角素線４ａを編み込んで形成され、端末部品１０は、編組シールド４を加締め固定すると共に、端末部品１０のハウジングに固定される加締めリング１３と、加締めリング１３と熱的に接続され発熱部１１の近傍まで延出される集熱用の金属パイプ１４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル端末に設けられた端末部品で発生した熱を散熱することが可能なハーネスに関するものである。

超音波診断装置用のプローブケーブルとして、多数の心線（同軸線および絶縁線）をバインドテープで束ね、その外周に編組シールド、シース層を順次設けたものが知られている。

超音波診断装置では、診察頻度の増加（使用時間の増加）に伴い、プローブ内で発生した熱をいかに散熱するかが課題となっている。

従来より、編組シールドに軟銅線からなる素線を用い、その素線をプローブ内の基板のグランドパターンに接続することで、プローブ内で発生した熱を編組シールドを介して外部に散熱する方法が知られている。

また、ケーブル内に冷却チューブを挿入し、冷却チューブに冷却液体を循環させることで散熱する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１８８７３７号公報

ところで、超音波診断装置用のプローブケーブルでは、繰り返し屈曲されるため、高い屈曲断線寿命を有することが要求されており、さらに、操作性向上のため、軽量で屈曲し易いことが要求される。

しかしながら、編組シールドを介して散熱する従来方法では、十分な散熱効果が得られないだけでなく、繰り返し屈曲されたときに編組シールドの素線が断線し易く屈曲断線寿命が短いという問題がある。

また、冷却チューブを用いる方法では、冷却チューブを挿入することによりケーブルが太くなり、硬く、重くなってしまうという問題があり、操作性が悪化してしまうという問題がある。さらに、経年により冷却液体が失われるなどして冷却効果が得られなくなる場合がある、という問題もある。また、この方法では、冷却液体を循環させる装置等が必要となるため、コストも高くなる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、端末部品で発生した熱を効率よく散熱することが可能であり、かつ、ケーブルが高い屈曲断線寿命を有し軽量で屈曲し易いハーネスを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、編組シールドを有するケーブルの少なくとも一方の端部に、発熱部を有する端末部品が設けられたハーネスであって、前記編組シールドは、断面矩形状の平角素線を編み込んで形成され、前記端末部品は、前記編組シールドを加締め固定すると共に、前記端末部品のハウジングに固定される加締めリングと、該加締めリングと熱的に接続され前記発熱部の近傍まで延出される集熱用の金属パイプと、を備えているハーネスである。

前記編組シールドは、平角素線同士が面接触するように編み込んで形成されていてもよい。

前記平角素線は、断面円形状の素線を圧延加工して形成されてもよい。

前記ケーブルは、複数の同軸線を一括して覆うように前記編組シールドを設けて構成されてもよい。

本発明によれば、端末部品で発生した熱を効率よく散熱することが可能であり、かつ、ケーブルが高い屈曲断線寿命を有し軽量で屈曲し易いハーネスを提供できる。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係るハーネスの概略構成図であり、（ｂ）はケーブルの横断面図、（ｃ）は編組シールドを説明する図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係るハーネスの概略構成図であり、図１（ｂ）はケーブルの横断面図、図１（ｃ）は編組シールドを説明する図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハーネス１００は、編組シールド４を有するケーブル１の少なくとも一方の端部に、発熱部１１を有する端末部品１０としてのプローブヘッドが設けられたものである。

ケーブル１は、多数の心線（同軸線および絶縁線）２をバインドテープ３で束ね、その外周に編組シールド４、シース層５を順次設けて構成される。ケーブル１は、例えば、超音波診断装置の装置側とプローブ側を接続するために用いられるプローブケーブルであり、心線２の総数は、例えば１００本以上である。

バインドテープ３は、複数の心線２を束ねるための樹脂テープであり、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）テープを用いることができる。

シース層５は、医療用絶縁樹脂からなる。医療用絶縁樹脂とは、毒性がなく生体と接触した際に炎症等のアレルギー症状を発生させることがない、生体適合性を有する（バイオコンパチビリティーが高い）樹脂であり、医療用樹脂、医療グレードの樹脂とも呼ばれるものである。本実施形態では、シース層５に用いる医療用絶縁樹脂として、医療用グレードのＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）を用いた。

本実施形態に係るハーネス１００では、編組シールド４は、断面略矩形状の平角素線４ａを編み込んで形成される。

編組シールド４に用いる平角素線４ａとしては、バインドテープ３やシース層５の損傷を避けるために、角を丸めたものを用いることが望ましく、断面円形状の素線を圧延加工して形成した平角素線４ａを用いることが望ましい。

編組シールド４は、平角素線４ａ同士が面接触するように編み込んで形成されている。本実施形態では、断面視で略長方形状の平角素線４ａを用い、その長辺を構成する面同士が面接触するように平角素線４ａを編み込んで編組シールド４を形成した。このように構成することで、断面円形状の素線を用いた場合と比較して、素線同士の接触面積を格段に大きくすることが可能になり、編組シールド４における熱伝導の効率を大幅に向上させ、散熱効果を向上させることができる。

平角素線４ａとしては、熱伝導率の高い軟銅線を用いるとよい。また、平角素線４ａを編組する際には、３０〜４５度の角度で８０〜９０％の密度となるように編組にするとよい。編組する際の角度が３０度より小さいと、ケーブル１を屈曲した際に平角素線４ａが断線し易くなり、４５度を超えると、ケーブル１を屈曲させ難くなる。また、編組する際の密度を８０％より小さくすると、空隙が大きくなり十分なシールドの効果が得られず散熱の効果も小さくなり、９０％を超えると密度が高くなりすぎてケーブル１を屈曲させ難くなる。

平角素線４ａの厚さは、０．１〜０．１５ｍｍとするとよい。平角素線４ａの厚さが０．１ｍｍより小さいと破断し易くなり、０．１５ｍｍより大きいとケーブル１全体が硬く、外形が大きくなってしまうためである。

また、平角素線４ａの幅は、編組の際の持ち数の設定に応じて、０．５〜２ｍｍ程度とするとよい。平角素線４ａの幅が２ｍｍより大きいと、ケーブル１を曲げた際に破断し易くなるためである。

ケーブル１の心線２は、端末部品１０の内部基板１２に接続されている。内部基板１２は、ＰＣＢ（プリント基板）またはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）からなり、内部基板１２には、発熱部１１であるＩＣ等が搭載されている。

本実施形態に係るハーネス１００では、端末部品１０は、編組シールド４を加締め固定すると共に、端末部品１０のハウジング（図示せず）に固定される加締めリング１３と、加締めリング１３と熱的に接続され発熱部１１の近傍まで延出される集熱用の金属パイプ１４と、を備えている。

このように構成することで、発熱部１１で発生した熱は、金属パイプ１４、加締めリング１３を介して編組シールド４に伝達され、編組シールド４を介して端末部品１０の外部に散熱される。

金属パイプ１４としては、熱伝導率が高い金属、例えば銅やアルミニウムからなるものを用いるとよい。金属パイプ１４は、表面積が大きいため集熱効果が大きく、発熱部１１で発生した熱を効率よく集熱して編組シールド４に伝達することが可能である。金属パイプ１４と発熱部１１とは直接接触していてもよいし、接触していなくともよい。また、放熱シート等を介して金属パイプ１４と発熱部１１とが接触するように構成してもよい。

ここでは、金属パイプ１４を２本用いる場合を示しているが、金属パイプ１４の数はこれに限定されるものではない。

また、ここでは、ケーブル１と金属パイプ１４を加締めリング１３で加締め固定することで、加締めリング１３と金属パイプ１４とを熱的に接続したが、これに限らず、例えば、加締めリング１３と金属パイプ１４を一体に設けるようにしてもよいし、加締めリング１３と金属パイプ１４とを他の部材（例えばハウジング）を介して間接的に接触させ熱的に接続するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るハーネス１００では、編組シールド４は、断面矩形状の平角素線４ａを編み込んで形成され、端末部品１０は、編組シールド４を加締め固定すると共に、端末部品１０のハウジングに固定される加締めリング１３と、加締めリング１３と熱的に接続され発熱部１１の近傍まで延出される集熱用の金属パイプ１４と、を備えている。

このように構成することで、金属パイプ１４で端末部品１０内で発生した熱を効率よく集熱し、その集熱した熱を加締めリング１３を介して編組シールド４に伝達し、さらに、平角素線４ａを用いた編組シールド４により効率よく熱を伝達して端末部品１０の外部に熱を効率よく散熱することが可能になる。

編組シールド４に断面円形状の素線を用いた場合は点接触となり素線同士の接触面積が小さいが、編組シールド４に平角素線４ａを用い、平角素線４ａ同士を面接触させることで、編組シールド４全体の素線同士の接触面積が格段に増え、散熱効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、編組シールド４に平角素線４ａを用いているため、断面円形状の素線を用いた場合と比較して、ケーブル１の屈曲時に断線が発生し難く、屈曲断線寿命を向上することができる。さらに、編組シールド４に平角素線４ａを用いることで、編組シールド４の厚さを小さくしケーブル１全体の外径を小さくすることが可能になり、高い屈曲性を実現できる。

さらに、本実施形態では、冷却チューブ等の部材を追加することなく散熱効率を向上させることが可能であり、冷却チューブ等の部材を追加した場合と比較して、軽量でかつ屈曲し易く操作性の高いハーネス１００を実現できる。また、本実施形態では冷却液体を循環させる装置等が必要ないため、低コストである。

このように、本実施形態によれば、端末部品１０で発生した熱を効率よく散熱することが可能であり、かつ、ケーブル１が高い屈曲断線寿命を有し軽量で屈曲し易いハーネス１００を実現できる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、端末部品１０がプローブヘッドである場合を説明したが、端末部品１０はこれに限定されるものではなく、例えば、基板やコネクタであってもよい。

また、上記実施形態では、ケーブル１が多数の心線２を有するプローブケーブルである場合を説明したが、これに限定されるものではなく、編組シールド４を備えたものであればどのようなケーブル１であっても適用可能である。

１ケーブル
２心線
３バインドテープ
４編組シールド
４ａ平角素線
５シース層
１０端末部品
１１発熱部
１２内部基板
１３加締めリング
１４金属パイプ
１００ハーネス

Claims

編組シールドを有するケーブルの少なくとも一方の端部に、発熱部を有する端末部品が設けられたハーネスであって、
前記編組シールドは、断面矩形状の平角素線を編み込んで形成され、
前記端末部品は、前記編組シールドを加締め固定すると共に、前記端末部品のハウジングに固定される加締めリングと、該加締めリングと熱的に接続され前記発熱部の近傍まで延出される集熱用の金属パイプと、を備えている
ことを特徴とするハーネス。
前記編組シールドは、平角素線同士が面接触するように編み込んで形成されている
請求項１記載のハーネス。
前記平角素線は、断面円形状の素線を圧延加工して形成される
請求項１または２記載のハーネス。
前記ケーブルは、複数の同軸線を一括して覆うように前記編組シールドを設けて構成される
請求項１〜３いずれかに記載のハーネス。