JP2010122285A - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品数でセミの産卵管による被害を防止することができ、かつ、配線時などにおいて光ファイバ心線が断線したり伝送特性が低下したりすることのない光ケーブルを提供する。
【解決手段】ケーブル部１０と、このケーブル部１０を支持する支持線部２０を備えた光ケーブルであって、ケーブル部１０は、断面形状が複数の突起１７を有するほぼ星形で、その内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７〜０．９である延伸モノフィラメントに長さ方向に伸びる断面Ｖ字状の溝１１を設けてなるテンションメンバ１２と、溝１１に収納された光ファイバ心線１３と、これらの外周に設けられた外被１４とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線系ケーブルからビルや一般住宅などの加入者宅内へ引き込み配線するための光ドロップケーブルとして使用される光ケーブルに関する。

インターネットなどの通信サービスの普及に伴い、通信事業者から加入者宅までの全区間を光ファイバで結ぶＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が急速に拡大してきている。このようなＦＴＴＨにおいて、加入者宅近傍の光配線網は、電柱を用いた架空配線が一般的であり、電柱に架渉した配線ケーブルから光ドロップケーブルを用いて加入者宅に引き落とす方式が主に採用されている。

このように光配線網の構築が進む中、クマゼミなどの害虫が光ドロップケーブルに産卵管を突き刺して光ファイバを損傷させる結果、情報伝達に支障が生じる問題が発生している。これは、従来の光ドロップケーブルでは、外被が光ファイバ心線上に直接被覆されていて、光ファイバ心線の周りに、産卵管の進入を阻止するような硬質の保護層や保護部材などが設けられていないことによる。

そこで、クマゼミなどの産卵管による光ファイバの被害を防止するため、例えば、外被内に光ファイバ心線を保護する扁平形状のモノフィラメントを埋設した光ケーブルや、断面円形状の抗張力線に溝を設け、この溝に光ファイバ心線を収納した光ケーブルなどが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）

しかしながら、前者では、部品数が多くなるため、外被の押出成形が難しい上に、価格も高くなる難点があった。また、後者では、抗張力線と外被との密着力が弱いために、場合により十分な引張強度が得られず、配線作業の際などに光ファイバ心線が断線するおそれがあった。また、使用時やケーブル製造時の温度変化により外被が伸縮し、それに伴い光ファイバ心線に歪みが生じ、伝送損失が増大するおそれもあった。
特開２００６−３１３３１４号公報 特開２００７−１１４５７５号公報

本発明はこのような従来の事情に対処してなされたもので、少ない部品数でクマゼミなどの産卵管による被害を確実に防止することができ、かつ、配線時や使用時、ケーブル製造時などにおいて光ファイバ心線が断線したり伝送特性が低下したりすることのない光ケーブルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の請求項１に記載の発明の光ケーブルは、ケーブル部と、このケーブル部を支持する支持線部を備えた光ケーブルであって、前記ケーブル部は、断面形状が複数の突起を有するほぼ星形で、その内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７〜０．９である延伸モノフィラメントに長さ方向に伸びる断面Ｖ字状の溝を設けてなるテンションメンバと、前記溝に収納された光ファイバ心線と、これらの外周に設けられた外被とを具備することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光ケーブルにおいて、前記テンションメンバ外周面の突起の数が８〜１０個であることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の光ケーブルにおいて、前記延伸モノフィラメントの引張弾性率が７５００〜２５０００Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とするものである。
なお、本願明細書中、延伸モノフィラメントの引張弾性率はＪＩＳ Ｌ １０１３に準拠して測定された値である。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ケーブルにおいて、前記延伸モノフィラメントは、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、またはフッ素樹脂からなるモノフィラメントであることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の光ケーブルにおいて、前記溝は、開口幅ｗが、前記内接円径Ｄinに対して、０．６Ｄin≦ｗ≦１．０Ｄinであり、かつ深さｄが、前記内接円径Ｄinに対して、０．５Ｄin≦ｄ≦０．７Ｄinであることを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の光ケーブルにおいて、前記溝は、前記支持線部側に開口部を有することを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の光ケーブルにおいて、前記ケーブル部内に、前記テンションメンバ以外のテンションメンバを具備しないことを特徴とするものである。

本発明の光ケーブルによれば、クマゼミなどの害虫の産卵管の進入を阻止するための部材や保護層を新たに設ける必要がなく、したがって、製造は容易で価格の上昇を招くこともない。しかも、特定の断面形状を有するテンションメンバによって十分な引張強度が得られるため、配線時、使用時、ケーブル製造時などにおける光ファイバ心線の断線や伝送特性の低下も防止される。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。また、以下の説明において、同一もしくは略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の光ケーブルの一実施形態を模式的に示す断面図である。

図1に示すように、本実施形態の光ケーブルは、電柱間に架設した配線ケーブルからビルや一般住宅などの加入者宅内へ引き込み配線するための光ドロップケーブルとして使用されるものであり、ケーブル部１０と支持線部２０とこれらを連結する連結部３０とから構成されている。

ケーブル部１０は、図２に拡大して示すように、断面形状が複数の突起１７を有するほぼ星形で、その内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７〜０．９である延伸モノフィラメントに、長さ方向に伸びる断面Ｖ字状の溝１１を設けたテンションメンバ１２と、溝１１に収納された１本の単心光ファイバ心線１３と、これらの外周に設けられた外被１４とから構成されている。溝１１は、支持線部２０側に開口部を有しており、外被１４は、断面が略矩形状に形成されている。

テンションメンバ１２は、本来のテンションメンバとしての機能、すなわち、ケーブル部１０を支持線部２０から分離して屋内に引き込み配線する際の引張応力を担うとともに、使用時やケーブル製造時の温度変化に伴う光ファイバの伝送損失の増加を防止する機能と、クマゼミなどの産卵管の進入により光ファイバ心線１３が損傷するのを防止する保護部材としての機能を併せ有する。

また、支持線部２０は、鋼線などからなる支持線２１と、その外周に設けられた被覆２２とから構成されている。被覆２２は、断面が円形状に形成されている。

ケーブル部１０の外被１４、支持線部２０の外被２２および連結部３０は、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂の一括押出により形成されている。また、ケーブル部１０の外被１４の両側部の略中央、単心光ファイバ心線１３が位置する部分には、引き裂き用のノッチ１５ａ、１５ｂが設けられており、ケーブル接続作業の際に、これらの引き裂き用ノッチ１５ａ、１５ｂを起点に外被１４を引き裂くことにより、内部の単心光ファイバ心線１３を容易に取り出すことができるようになっている。

上記単心光ファイバ心線１３は、特に限定されるものではなく、光ファイバの外周にシリコーン樹脂や紫外線硬化型樹脂などを被覆したもの、その外周にさらにポリアミド樹脂を被覆したものなどが使用される。

また、テンションメンバ１２を形成する延伸モノフィラメントとしては、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、またはこれらの２種以上の共重合体もしくは混合物など）、ポリアミド樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６・１２、ナイロン１２、ナイロン６・１０、ナイロン１０、またはこれらの２種以上の共重合体もしくは混合物など）、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレンなど）、シンジオタクチック、アタクチックまたはイソタクチック構造を有するポリスチレン、ポリフェニレンスルファイド、フッ素樹脂（例えば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など）などからなるものが挙げられる。これらの中でも、ポリエステル樹脂からなるものが好ましく、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートからなるものがより好ましい。

この延伸モノフィラメントは、引張弾性率が７５００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。引張弾性率が小さ過ぎると、加工歪が大きくなり、ケーブル部１０を支持線部２０から切り離した際に、単心光ファイバ心線１３が断線するおそれが生ずる。また、ケーブル部１０の許容張力の確保が困難になり、ケーブル部１０を配線する際に、ケーブル部１０に加わる引張荷重で単心光ファイバ心線１３が断線するおそれもある。但し、引張弾性率が大き過ぎると、折れ易くなり、配線時の曲げ半径が制限されるようになる。したがって、延伸モノフィラメントは、引張弾性率が７５００〜２５０００Ｎ／ｍｍ^２であることがより好ましい。

さらに、外被１４、被覆２２および連結部３０を形成する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンの他、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂には、難燃剤や着色剤が配合されていてもよい。

このように構成される光ケーブルにおいては、本来のテンションメンバとしての機能と、クマゼミなどの害虫の産卵管が光ファイバ心線に到達するのを阻止する機能を併せ有するテンションメンバ１２の溝１１に、単心光ファイバ心線１３が収納されているので、従来のようにクマゼミなどの害虫の産卵管対策のための新たな部品を必要とせず、容易かつ安価に製造することができる。また、テンションメンバ１２が、上記のような特定の断面形状を有するため、テンションメンバ１２と外被１４間の十分な密着力を確保することができ、配線時や、使用時、ケーブル製造時における光ファイバ心線の断線や伝送特性の低下を確実に防止することができる。

本実施形態において、延伸モノフィラメントの断面形状における内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．９より大きくなると、テンションメンバ１２と外被１４との密着力が不十分となり、テンションメンバ本来の機能が低下し、配線時や、使用時、ケーブル製造時における光ファイバ心線の断線や伝送特性の低下を防止することが困難になる。逆に、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７より小さくなると、テンションメンバ１２と外被１４との密着力は増大するものの、ケーブル部１０の許容張力が低下するため、ケーブル部１０を配線する際に単心光ファイバ心線１３が断線するおそれが生ずる。

この点に関し、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７より小さい場合であっても、より太い延伸モノフィラメントを使用してテンションメンバ１２の断面積を増大させることによって、ケーブル部１０の許容張力の低下を防ぐことができる。しかしながら、外径の大きい延伸モノフィラメントを使用することにより、ケーブル全体が大きくなり、風圧荷重を受けやすくなったり、ケーブル重量の増加などの問題が生ずる。

また、テンションメンバ１２外周面の突起１７の数を増やすことによっても、ケーブル部１０の許容張力の低下を抑えることができる。しかしながら、突起１７の数をあまり多くすると製造が困難になる。一方、突起１７の数が少な過ぎると、ケーブル部１０の許容張力が低下するばかりでなく、テンションメンバ１２と外被１４との密着力の確保も困難になる。このような観点から、テンションメンバ１２外周面における突起１７の数は、例えば溝１１の開口幅ｗ（図２参照）が０．８ｍｍのとき、８個以上であることが好ましく、８〜１０個の範囲であることが実用上より好ましい。

さらに、溝１１の開口幅ｗおよび深さｄ（図２参照）は、クマゼミなどの害虫の産卵管による被害の防止、ケーブル端末処理の際の心線取り出し性などの観点から、開口幅ｗが、内接円径Ｄinに対して、０．２Ｄin≦ｗ≦１．０Ｄinであり、かつ深さｄが、内接円径Ｄinに対して、０．２Ｄin≦ｄ≦０．７Ｄinであることが好ましい。すなわち、開口幅ｗが大き過ぎるかまたは深さｄが小さ過ぎると、セミなどの害虫の産卵管が外被１４に進入した場合に光ファイバ心線１３に到達するおそれが生じ、逆に、開口幅ｗが小さ過ぎるかまたは深さｄが大き過ぎると、心線取り出し性が低下する。溝１１の開口幅ｗおよび深さｄは、内接円径Ｄinに対して、それぞれ０．６Ｄin≦ｗ≦１．０Ｄin、および０．５Ｄin≦ｄ≦０．７Ｄinであることがより好ましい。

ここで、本発明者らが行った実験およびその結果について記載する。

（実験１）
まず、テンションメンバを構成する延伸モノフィラメントの断面形状の内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirおよびテンションメンバ外周面の突起の数が異なる以外は同一構成とした各種光ケーブルを製造し、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirおよび突起数を変化させたときのテンションメンバと外被との密着力の変化を調べた。

本実験では、テンションメンバ１２を構成する延伸モノフィラメントの断面形状の内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７、０．８または０．９で、テンションメンバ１２外周面の突起の数が４個、６個、８個または１０個の、本実施形態に係る図１に示す光ケーブルを製造した。

すなわち、外接円径Ｄcirが１．０ｍｍ、内接円径Ｄinが０．７ｍｍ、０．８ｍｍまたは０．９ｍｍ、引張弾性率が９８００Ｎ／ｍｍ^２で、外周面の突起数が異なる断面形状が星形のポリエチレンナフタレートからなる延伸モノフィラメントを用意し、それぞれの外周面に断面Ｖ字状の溝（開口幅ｗ＝０．８ｍｍ、深さｄ＝０．３５ｍｍ）１１を設け、外周面の突起の数ｎが４個、６個、８個または１０個のテンションメンバ１２を作製した。これらの各テンションメンバ１２の溝１１に、単心光ファイバ心線１３として外径２５０μｍの単心光ファイバ心線を挿入しつつ、支持線２１として外径１．２ｍｍの単鋼線を、図１に示すように平行に並べて押出し機に導入し、その外周にノンハロゲン難燃ポリエチレン（日本ユニカー社製 商品名 ＮＵＣ９７３９）を一括押出被覆して、全体の幅が約２ｍｍ、同高さが約５ｍｍの図１に示す光ケーブルを製造した。

また、比較のために、テンションメンバ１２に用いる延伸モノフィラメントを、突起のない直径１・０ｍｍ（つまり、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが１）のポリエチレンナフタレートからなる延伸モノフィラメントに変えた以外は、上記と同様にして光ケーブルを製造した。

上記各光ケーブルについて、テンションメンバ１２の引抜き力を下記に示す方法で測定した。
［引抜き力］
図３に示すように、支持線部２０から分離した長さ６５ｍｍのケーブル部１０の外被１４を両側よりそれぞれ５０ｍｍおよび５ｍｍにわたって剥ぎ取ってテンションメンバ１２を露出させた試験体について、（株）東洋精機製作所製ストログラフ試験機（引抜きダイス穴径１．２ｍｍ）を用い、引抜き速度１０ｍｍ／分、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの条件下で、テンションメンバ１２を引き抜いたときの平均荷重（Ｎ／ｃｍ）を測定した。

図４は、このようにして求めたテンションメンバ１２の引抜き力と、テンションメンバ１２の内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirおよび突起の数ｎとの関係を示したものである。図４から明らかなように、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７〜０．９の範囲にあって、かつ突起の数が８個以上のテンションメンバ１２を用いた光ケーブルでは、Ｄin/Ｄcir比が１の突起のないテンションメンバを用いた光ケーブルに比べ、テンションメンバ１２と外被１４との密着力が増大していた。

これらの結果から、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが０．７〜０．９の範囲にあって、かつ突起の数が８個以上のテンションメンバ１２を使用することが好ましいことが確認された。

（実験２）
次に、テンションメンバを構成する延伸モノフィラメントとして引張弾性率を異なるものを用いた以外は同一構成とした各種光ケーブルを製造し、延伸モノフィラメントの引張弾性率がケーブル部の加工歪に与える影響を調べた。ちなみに、ケーブル部の加工歪が大きいほど、ケーブル部を支持線部から分離した際に光ファイバ心線が断線しやすくなる。

本実験では、図１に示す光ケーブルにおいて、テンションメンバ１２に代えて、突起のない、つまり、内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin/Ｄcirが１である延伸モノフィラメントに断面Ｖ字状の溝（開口幅ｗ＝０．８ｍｍ、深さｄ＝０．３５ｍｍ）を設けたテンションメンバを用いた光ケーブルを製造した。

すなわち、いずれも外径が１．０ｍｍの、ポリエチレンナフタレートからなる延伸モノフィラメント（引張弾性率 ９８００Ｎ／ｍｍ^２）、ポリエチレンテレフタレートからなる延伸モノフィラメント（引張弾性率７５１０Ｎ／ｍｍ^２）、ポリプロピレンからなる延伸モノフィラメント（引張弾性率５３４０Ｎ／ｍｍ^２）、ナイロン６からなる延伸モノフィラメント（引張弾性率３１００Ｎ／ｍｍ^２）、およびナイロン６からなる延伸モノフィラメント（引張弾性率２２８０Ｎ／ｍｍ^２）の各外周面に、断面Ｖ字状の溝（開口幅ｗ＝０．８ｍｍ、深さｄ＝０．３５ｍｍ）を設け、引張弾性率の異なる５種のテンションメンバを作成した。これらの各テンションメンバの溝に、実験１の場合と同様にして、外径２５０μｍの単心光ファイバ心線を挿入しつつ、支持線として外径１．２ｍｍの単鋼線を平行に並べて押出し機に導入し、その外周にノンハロゲン難燃ポリエチレン（日本ユニカー社製 商品名 ＮＵＣ９７３９）を一括押出被覆して、テンションメンバ１２の構成が相違する以外は図１に示す光フケーブルと同様に構成される、全体の幅が約２ｍｍ、同高さが約５ｍｍの光ケーブルを製造した。

得られた各光ケーブルの支持線部とケーブル部を分離し、それぞれの長さを測定し、次式よりケーブル部の加工歪を算出した。
加工歪（％）＝（｜ケーブル部長さ−支持線部長さ｜／支持線部長さ）×１００

図５は、このようにして求めたケーブル部の加工歪とテンションメンバの引張弾性率との関係を示したグラフである。

図５から明らかなように、引張弾性率が７５００Ｎ／ｍｍ^２以上のテンションメンバを用いた光ケーブルでは、ケーブル部の加工歪が０．１％以下と非常に小さくなっており、加工歪による光ファイバ心線の断線を防止する観点からは、テンションメンバは、引張弾性率が７５００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましいことが確認された。

なお、本発明は以上説明した実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。例えば、図６に示すように、上記実施形態において、テンションメンバ１２の溝１１に収納する単心光ファイバ心線１３の数を２本としてもよい。また、図７に示すように、ケーブル部１０の外被１４の断面形状を円形状とすることも可能である。これにより、ケーブル部１０の曲がり方向性が小さくなり、ケーブル部の配線作業性を向上させることができる。

本発明の光ケーブルの一実施形態を示す断面図である。 図１に示すテンションメンバの断面形状を拡大して示す断面図である。 テンションメンバの引抜き力の測定方法を説明するための図である。 テンションメンバの断面形状とテンションメンバの引抜き力の関係を示すグラフである。 テンションメンバの引張弾性率とケーブル部の加工歪との関係を示すグラフである。 図１に示す光ケーブルの一変形例を示す断面図である。 図１に示す光ケーブルの他の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０…ケーブル部、１１…断面Ｖ字状の溝、１２…テンションメンバ、１３…単心光ファイバ心線、１４…外被、１７…突起、２０…支持線部、２１…支持線、２２…被覆、３０…連結部。

Claims (7)

1. ケーブル部と、このケーブル部を支持する支持線部を備えた光ケーブルであって、
   前記ケーブル部は、断面形状が複数の突起を有するほぼ星形で、その内接円径Ｄinと外接円径Ｄcirとの比Ｄin／Ｄcirが０．７〜０．９である延伸モノフィラメントに、長さ方向に伸びる断面Ｖ字状の溝を設けてなるテンションメンバと、前記溝に収納された光ファイバ心線と、これらの外周に設けられた外被とを具備することを特徴とする光ケーブル。
2. 前記テンションメンバ外周面の突起の数が８〜１０個であることを特徴とする請求項１記載の光ケーブル。
3. 前記延伸モノフィラメントの引張弾性率が７５００〜２５０００Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項１または２記載の光ケーブル。
4. 前記延伸モノフィラメントは、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、またはフッ素樹脂からなるモノフィラメントであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ケーブル。
5. 前記溝は、開口幅ｗが、前記内接円径Ｄinに対して、０．６Ｄin≦ｗ≦１．０Ｄinであり、かつ深さｄが、前記内接円径Ｄinに対して、０．５Ｄin≦ｄ≦０．７Ｄinであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光ケーブル。
6. 前記溝は、前記支持線部側に開口部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の光ケーブル。
7. 前記ケーブル部内に、前記テンションメンバ以外のテンションメンバを具備しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の光ケーブル。

Images