JP2006012698A - 複合ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】メタル線の伸びが光ファイバ心線に及ばず、また、ケーブルの曲げや外力により光ファイバ心線に加わる応力を緩和して損失増加を抑制でき、製造面や端末処理等の作業面でも有利な複合ケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ線１２とメタル線１３を同一シース１６内に収納した複合ケーブルであって、光ファイバ線１２とメタル線１３とは、互いに撚り合わせることなく緩く収納される。光ファイバ線１２とメタル線１３の間隙部分に緩衝材１５が縦添えされ、この緩衝材１５として高張力繊維を含ませることができる。また、光ファイバ線１２には、ハードプラスチッククラッド光ファイバ（ＨＰＣＦ）又はプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号伝送用の光ファイバ線と、電力ないし電気信号用のメタル線とを有する複合ケーブルに関する。

近年、一般住宅においても情報通信の多様化、高度化にともなって、光通信による通信システムの導入が増加している。また、ビデオ信号のデジタル化で高画質の映像の伝送が可能となり、映像信号分についてはＡＤ変換することなくデジタル信号で直接伝送する方式が用いられ、光信号による伝送が望まれている。これには、メタル通信ケーブルに加えて光ファイバケーブルが必要となる。しかし、ケーブル布設工事や配線スペースの点から、メタル線と光ファイバ線とを、同一シース内に収納した複合ケーブルの使用が望ましく、そのための開発が進められている。

例えば、特許文献１には、図２（Ａ）に示すような複合ケーブルが開示されている。この複合ケーブル１は、光ファイバケーブル２と、１対のメタル線心３を撚って被覆材で一体化したメタル対撚り線４を同一のシース６内に収納した構成である。光ファイバケーブル２は、プラスチックファイバ心線２ａ上にポリエチレンなどの樹脂材料による被覆層２ｂで被覆して形成されている。また、メタル対撚り線４は、１対のメタル線心３を撚り合わせ、これを被覆材で被覆して１本のメタル対撚り線４となるようにしたものである。メタル線心３は、銅線などの導体３ａ上に塩化ビニル樹脂系などによる絶縁体３ｂを押出し被覆して形成されている。

２本の光ファイバケーブル２と、２本のメタル対撚り線４は、互い違いになるように配置して撚リ合わせられ、これらの空隙部分をポリプロピレンなどの樹脂材料からなる充填材５を充填して介在させている。充填材５自体は、光ファイバケーブル２とメタル対撚り線４を拘束する特性を持たないので、各ケーブルがばらばらにならないように、押え巻きテープ７で押えて所定の断面形状をなるように整えられる。押え巻きテープ７の上からは、塩化ビニル樹脂系などの材料によりシース６が押出し成形で形成される。

そして、この構成によれば、撚り合わされた光ファイバケーブル２とメタル対撚り線４間に充填材５が充填され、介在としての機能を持たせているので、光ファイバケーブル２とメタル対撚り線４が互いに相手に対して側圧から補強し合う。特に、光ファイバケーブル２の剛性をメタル対撚り線４が補強するので、抗張力体による補強が不要となり、複合ケーブル全体をスリム化することができ、端末処理作業も軽減できるとされている。

また、特許文献２には、図２（Ｂ）に示すような複合ケーブルが開示されている。この複合ケーブル１’は、１本の光ファイバ心線２’の周囲に複数本のメタルワイヤ３’を添わせて網目テープ８で密に束ねて構成されている。光ファイバ心線２’は、コア部をクラッド部が囲んだ同心円構造の光ファイバ２ａ’の外周を被覆２ｂ’で被覆して形成されている。なお、光ファイバ２ａ’には、コア径が２００μｍ程度のＨＰＣＦ（ハードポリマクラッド光ファイバ）や１０００μｍ程度のＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）と称されているものが用いられている。メタルワイヤ３’の構成は明らかでないが、図２（Ａ）で示したように、銅線などの導体を絶縁体で被覆した一般的な構成のものが用いられると考えられる。

そして、この構成によれば、ケーブルを曲げたときに、曲げの内側のメタルワイヤ３’に生じる曲げ応力は、光ファイバ心線２に加えられ押圧する。しかし、複数本のメタルワイヤ３’を束ねている網目テープ８は伸縮性を有しているので、曲げの外側から内側に向かって生じる締付け力が働かず、内側から加わる応力は曲げの外側方向に逃げて緩和される。したがって、メタルワイヤ３’によって生じる曲げ応力が、光ファイバ心線２’に側圧となって作用するのを防止できるとされている。
特開２００２−２６０４５７号公報 特開２００２−２３１０７３号公報

しかしながら、図２（Ａ）のように光ファイバケーブル２とメタル対撚り線４とを撚り合わせると、光ファイバケーブル２とメタル線３との一体性が強くなる。このため、複合ケーブルの布設時に加えられた張力でメタル線３に伸びが生じると、光ファイバケーブル２に引張り応力が加えられ、光ファイバ心線２ａが破断したり、伝送損失が増加するということが起こる。

また、図２（Ｂ）のように、光ファイバ心線２’とメタル線３’とを撚り合わせないとしても、これらを束ねることによって、光ファイバ心線２’とメタル線３’は、密着性が高まり一体性がより強くなる。さらに、上述のように光ファイバ心線やケーブルとメタル線やメタル対撚り線とを撚り合わせたり束ねたりすると、そのための製造工程が必要となり、製造コストを増加させることとなる。また、端末処理に際しては、光ファイバ心線とメタル線との分離に手間取り、作業性がよくないということもある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、メタル線の伸びが光ファイバ心線に及ばず、また、ケーブルの曲げや外力により光ファイバ心線に加わる応力を緩和して損失増加を抑制でき、製造面や端末処理等の作業面でも有利な複合ケーブルの提供を課題とする。

本発明による複合ケーブルは、光ファイバ線とメタル線を同一シース内に収納した複合ケーブルであって、光ファイバ線とメタル線とは、互いに撚り合わせることなく緩く収納される。光ファイバ線とメタル線の間隙部分に緩衝材が縦添えされ、この緩衝材として高張力繊維を含ませることができる。また、光ファイバ線には、ハードプラスチッククラッド光ファイバ（ＨＰＣＦ）又はプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いることが好ましい。

本発明によれば、光ファイバ線とメタル線とは互いに密着することなく平行状態で同一シース内に収納保持されるので、メタル線に伸びが生じることがあっても、これにより光ファイバ線が影響を受けることがない。また、光ファイバ線とメタル線との間隙部分に緩衝材を縦添えして埋めることにより、光ファイバ線がメタル線と直接接触するのを防ぎ、ケーブルの曲げや外力により光ファイバ線に側圧が加わるのを緩和する。この結果、光ファイバ線が破断されたり、伝送損失が増加するのを抑制することができる。

また、緩衝材に高張力繊維を用いることにより、この緩衝材をケーブル布設時のテンションメンバとして利用することができ、メタル線への張力付与を軽減でき、メタル線の伸びを低減することもできる。さらに、光ファイバ線とメタル線を撚ったり、束ねたりする工程がないので、製造コストの低減が期待でき、端末処理時には光ファイバ線とメタル線も分離が容易となるので、作業性もよくなる。

図１により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は１本の光ファイバ線と２本のメタル線からなる複合ケーブルの例を示す図、図１（Ｂ）は２本の光ファイバ線と４本のメタル線からなる複合ケーブルの例を示す図、図１（Ｃ）は２本の光ファイバ線と２本のメタル対撚り線からなる複合ケーブルの例を示す図である。図中、１１は複合ケーブル、１２は光ファイバ線、１２ａは光ファイバ、１２ｂはファイバ被覆、１３はメタル線、１３ａは導線、１３ｂは絶縁被覆、１４はメタル対撚り線、１５は緩衝材、１６はシースを示す。

複合ケーブル１１は、図１（Ａ）に示すように、少なくとも１本の光ファイバ線１２と２本のメタル線１３を同一のシース１６内に収納して構成される。光ファイバ線１２は、光ファイバ１２ａをファイバ被覆１２ｂで保護・補強したもので、その被覆形態で光ファイバ素線、光ファイバ心線、光ファイバコード、光ファイバケーブルなどの種々の呼び名が付されている。

なお、光ファイバには、コア部とクラッド部が共に石英ガラスからなるガラス光ファイバ、コア部をガラスとしクラッド部をプラスチックとしたハードプラスチッククラッド光ファイバ（ＨＰＣＦ）、コア部とクラッド部が共にプラスチックからなるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）がある。さらに、光学特性によっても種々の呼び名が付されている。本発明においては、これらの呼び名にとらわれず、光ファイバ１２ａとしてこれらの光ファイバを全て含み、これらを総称して「光ファイバ線」とする。

メタル線１３は、銅線、アルミ線やこれらの合金線等の電気良導体からなる導線１３ａを絶縁被覆１３ｂで被覆したものである。なお、導線１３ａは単線で形成されていても良く、複数の細線を撚ったものであってもよい。また、図では示していないが、メタル線１３は、絶縁被覆１３ｂの外側に外部導体を配したシールド線又は同軸電線であってもよい。さらに、図１（Ｃ）に示すように一対のメタル線１３同士を撚り合わせて、被覆材で一体にして１本のメタル対撚り線１４としたものであっても良い。

本発明による複合ケ−ブル１１は、光ファイバ線１２とメタル線１３が、互いに撚り合わせられ、また、束ねられることなく軸方向に自由に動きうるルース状態でシース１６内に収納して構成される。したがって、この複合ケーブル１１は、撚られていない光ファイバ線１２とメタル線１３の周りに、例えば、チューブを独立して成形するような形態でシース１６を押出し成形する。これには、シース成形用の樹脂材が、光ファイバ線１２とメタル線１３に密着しないようにルース構造で押出し成形するクロスヘッドが用いられる。また、予めチューブ状のシース１６のみを成形した後に、光ファイバ線１２とメタル線１３をシース１６内に挿通させて形成することもできる。しかし、後者の場合、ケーブル長が長くなると、シース１６内への光ファイバ線１２とメタル線１３の挿入に労力を要するので、ケーブル長があまり長くない場合に適している。

複合ケーブル１１の光ファイバ線１２とメタル線１３が、互いに撚られず、束ねられずにシース１６内に収納されることで、光ファイバ線１２とメタル線１３とは互いに密着せず、軸方向にそれぞれ独立して動きうる状態となる。複合ケーブル１１の布設時には、光ファイバ線１２に比べ引張り応力が大きいメタル線１３に引張り張力を加えられる。しかし、上述のように、光ファイバ線１２とメタル線１３とが互い独立して動きうる状態であれば、メタル線１３が温度変化により伸張しても、光ファイバ線１２はこのメタル線１３の伸張の影響を受けない。したがって、光ファイバ線１２に引張り応力がかからず、破断したり伝送損失が増加するのを低減することができる。

また、本発明では、シース１６で囲われる光ファイバ線１２とメタル線１３に、緩衝材１５を縦添して間隙部分を埋めるように構成することができる。緩衝材１５は、植物性繊維、動物性繊維、合成樹脂繊維等の各種の繊維を用いることができる。この繊維は、ケーブル内に縦添しやすいような太さの糸ないしは紐状にしたものを、光ファイバ線１２とメタル線１３の間隙部分に一様に添わせ、シース１６の押出し成形で一体的に収納される。

光ファイバ線１２とメタル線１３間に緩衝材１５を介在させることにより、光ファイバ線１２とメタル線１３とは、互いに接触ないし密着しないようにシース１６内に収納保持させることができる。このため、複合ケーブル１１に外力が加えられたり、曲げられたときに、光ファイバ線１２にメタル線１３が直接接触するなどして側圧が加わるのを緩和することができる。したがって、光ファイバ線１２に対しての側圧による応力発生が緩和され、伝送損失の増加を低減することができる。

また、緩衝材１５の一部ないしは全部に、高張力繊維を用いることができる。高張力繊維としては、例えば、ケブラー（登録商標）やトワロン（登録商標）等のアラミド繊維、ベクトラン（登録商標）のポリアリレート繊維等を用いることができる。緩衝材１５に高張力繊維を用いることにより、緩衝材１５を坑張力体（テンションメンバ）として利用することができる。このため、ケーブル布設時に加えられる張力を、この緩衝材１５に付与することにより、メタル線１３に加わる張力を軽減することができる。この結果、メタル線１３の伸張を低減でき、光ファイバ線１２に対する張力も軽減されて伝送損失の増加を低減することができる。

光ファイバ線１２とメタル線１３からなる複合ケーブル１１は、一般には、車内や屋内の配線に用いられ、３００ｍ以下の比較的に短い距離で使用される。このため、使用される光ファイバ線１２としては、長距離の光信号伝送に用いられるコア径１０μｍ程度の石英系シングルモード光ファイバより、コア径が太く価格的にも安価なプラスチック系の光ファイバが適している。プラスチック系の光ファイバには、例えば、コア径が２００μｍ程度のガラスコアとクラッド径が２３０〜３００μｍ程度のプラスチックからなるハードプラスチッククラッド光ファイバ（ＨＰＣＦ）がある。また、コア径が４００〜１０００μｍのプラスチックコアと、クラッド厚さ１０〜２０μｍ程度のプラスチッククラッドからなるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）がある。

プラスチック系の光ファイバは、石英系光ファイバと比べてコア径が大きいので、光ファイバ同士の接続や光ファイバと光学素子との接続における光軸合わせが容易で、接続損失も少なく、柔軟性に優れている。このため、高精度の接続装置や冶具を必要とせずハンドリング性がよく、また、光源としても安価のものを用いることができ、伝送する光量を多くすることもできる。したがって、複合ケーブルには、プラスチック系の光ファイバ線を用いることにより、光伝送系のトータルコストを安くすることができる。

シース１６は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂を、緩衝材１５を介在させて光ファイバ線１２とメタル線１３を内部に収納するようにして押出し成形で形成される。なお、接続作業時にシース内の光ファイバ線１２とメタル線１３が取り出しやすいように、シース１６の内面に沿うように引裂き紐（図示せず）を緩衝材１５と共に収納しておいてもよい。また、シース１６内に収納される光ファイバ線１２とメタル線１３の本数は、複合ケーブルの使用目的に応じて特に限定はないが、車内や屋内での配線では、取扱い性の点からは合計で１０本以内とするのが好ましく、シース１６の外径も１０ｍｍ以下で形成されているのが好ましい。

本発明の実施の形態を説明する図である。 従来の技術を説明する図である。

符号の説明

１１…複合ケーブル、１２…光ファイバ線、１２ａ…光ファイバ、１２ｂ…ファイバ被覆、１３…メタル線、１３ａ…導線、１３ｂ…絶縁被覆、１４…メタル対撚り線、１５…緩衝材、１６…シース。

Claims (4)

1. 光ファイバ線とメタル線を同一シース内に収納した複合ケーブルであって、前記光ファイバ線と前記メタル線とは、互いに撚り合わせることなく緩く収納されていることを特徴とする複合ケーブル。
2. 前記光ファイバ線と前記メタル線の間隙部分に緩衝材が縦添えされていることを特徴とする請求項１に記載の複合ケーブル。
3. 前記緩衝材に高張力繊維が含まれていることを特徴とする請求項２に記載の複合ケーブル。
4. 前記光ファイバ線が、ハードプラスチッククラッド光ファイバ（ＨＰＣＦ）又はプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合ケーブル。

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