JP2010128169A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】スロットレス型光ファイバケーブルにおいてテンションメンバの構造を改善することにより、細径化・軽量化できるとともに、外被除去時の作業性、ケーブルの取り回し性を向上できる光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ心線と、光ファイバ心線の周囲に形成された緩衝層と、緩衝層の周囲に形成された外被と、外被内に設けられたテンションメンバと、を備えた光ファイバケーブルにおいて、テンションメンバを、モノフィラメントからなる複数の第１テンションメンバと、マルチフィラメント若しくは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる複数の第２テンションメンバと、で構成し、それぞれを緩衝層の周囲に均等配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関し、特に、スロットレス型の光ファイバケーブルに内設されるテンションメンバの構造に関する。

従来、光ファイバ心線を溝型のスロットスペーサに集合したスロット型光ファイバケーブルに対して、スロットレス型と呼ばれる光ファイバケーブルが知られている（例えば、特許文献１）。スロットレス型光ファイバケーブルは、スロットスペーサを用いないため、光ファイバケーブルの細径化を図ることができる。
図５は、２４心スロットレス型光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
図５に示すスロットレス型光ファイバケーブル１０は、６枚の４心光ファイバテープ心線１１が光ファイバケーブル１０の中心部に積層されて配置されている。光ファイバテープ心線１１の周囲には、ＰＰヤーン（ポリプロピレン・ヤーン）などからなる緩衝層１２が配置され、その周囲に押え巻きテープ１３が巻回されている。そして、押え巻きテープ１３の外側にポリエチレンなどからなる外被（シース）１４が押出成形により形成されている。
さらに、外被１４内には、２本のテンションメンバ（抗張力体）３１，３１が光ファイバケーブル１０の長手方向と平行に埋設されている。テンションメンバ３１，３１は、ケーブル敷設時に作用する張力或いは敷設後に生ずる温度変化に起因する応力等により光ファイバテープ心線１１が損傷するのを防止するために設けられる。したがって、テンションメンバ３１には引張に対する高い耐性が要求されるため、一般に、鋼線等の金属が用いられる。
また、外被１４内には、中間後分岐を容易にすべく、２本の引裂紐１５，１５が押え巻きテープ１３に添って光ファイバケーブル１０の長手方向と平行に埋設されている。
特許第３５９２５６９号公報

図５に示す従来のスロットレス型光ファイバケーブル１０において、テンションメンバ３１を鋼等の金属で構成することは、光ファイバケーブル１０の軽量化に対して障害となる。
また、２本のテンションメンバ３１，３１は、一般に中心に関して対称位置に配置されるため、テンションメンバ３１，３１を結んだ軸が必然的に曲げの中心となる。そのため、光ファイバケーブル１０に曲げの方向性が出てしまい、ケーブルの取り回し性が低下する要因となっている。
さらに、スロットレス型光ファイバケーブル１０においては、中間後分岐で外被除去をする際に鋭利な工具を使用して引裂紐１５を取り出すために、誤って光ファイバ心線を断線させてしまう危険性がある。したがって、外被除去作業は、慎重に行う必要があり、工数が多く時間がかかるものとなっている。

一方で、金属製のテンションメンバの代わりにマルチフィラメントや繊維強化プラスチック（以降、ＦＲＰと呼ぶ。）のテンションメンバを適用することで、許容張力を確保しつつ軽量化や、取り回し性の向上を図ることが可能となる。
しかしながら、マルチフィラメントやＦＲＰは圧縮に対する耐性に乏しいため、光ファイバケーブルを曲げたときに光ファイバ心線が座屈しやすくなり、光ファイバ心線の損傷や伝送特性の低下につながる虞がある。

本発明は、スロットレス型光ファイバケーブルにおいてテンションメンバの構造を改善することにより、細径化・軽量化できるとともに、外被除去時の作業性、ケーブルの取り回し性を向上できる光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、光ファイバ心線と、
前記光ファイバ心線の周囲に形成された緩衝層と、
前記緩衝層の周囲に形成された外被と、
前記外被内に設けられたテンションメンバと、を備えた光ファイバケーブルにおいて、
前記テンションメンバは、モノフィラメントからなる第１テンションメンバと、マルチフィラメント若しくは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる第２テンションメンバと、が前記緩衝層の周囲に均等配置されてなることを特徴とする。

好ましくは、前記第１テンションメンバは、ヤング率が８０００ＭＰａ以上３００００ＭＰａ以下であり、
前記第２テンションメンバは、ヤング率が３５０００ＭＰａ以上である。

好ましくは、前記第１テンションメンバは、ポリエ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、ポリフェニレンスルファイドのうちから選定された１又は複数種類の材料で構成され、
前記第２テンションメンバは、ガラス繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂、ＰＢＯ繊維強化樹脂、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維のうちから選定された１又は複数種類の材料で構成される。

さらに好ましくは、前記第１テンションメンバ及び第２テンションメンバは、周囲に接着層を有する。

本発明によれば、スロットレス型光ファイバケーブルにおいてテンションメンバの構造を改善することにより、細径化・軽量化できるとともに、外被除去時の作業性、ケーブルの取り回し性を向上できる光ファイバケーブルが提供される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る２４心スロットレス型光ファイバケーブルの断面図である。
図１に示すスロットレス型光ファイバケーブル１は、６枚の４心光ファイバテープ心線１１が光ファイバケーブル１の中心部に積層されて配置されている。なお、４心光ファイバテープ心線とは、４本の光ファイバ心線からなる光ファイバテープ心線を意味する。光ファイバテープ心線１１の周囲には、ＰＰヤーン（ポリプロピレン・ヤーン）などからなる緩衝層１２が配置されている。そして、その外側にポリエチレンなどからなる外被（シース）１４が押出成形により形成されている。

外被１４内には、４本のモノフィラメントからなるテンションメンバ２１ａと４本のマルチフィラメント又はＦＲＰからなるテンションメンバ２１ｂが、交互に等間隔で均等配置され、光ファイバケーブル１の長手方向と平行に埋設されている。
なお、ここでいうモノフィラメントとは１本のフィラメントからなる糸を意味し、マルチフィラメントとは数本から数十本のフィラメントを撚り合わせた糸を意味する。また、ＦＲＰとは繊維をプラスチックで補強し、強度を向上させた物を意味する。
モノフィラメントは引張に対する耐性はマルチフィラメントやＦＲＰに比較して小さい（ヤング率が小さい）が、圧縮に対する耐性は大きい。反対に、マルチフィラメントやＦＲＰは引張に対する耐性は極めて大きい（ヤング率が大きい）が、圧縮に対する耐性はほとんどない。
そこで、モノフィラメントからなるテンションメンバ２１ａとマルチフィラメント又はＦＲＰからなるテンションメンバ２１ｂを組み合わせることで、引張耐性を確保しつつ、圧縮耐性を向上してケーブルの座屈を防止することができるようにしている。

モノフィラメントからなるテンションメンバ２１ａは、ヤング率が８０００ＭＰａ以上３００００ＭＰａ以下の材料で構成することが好ましい。ヤング率が８０００ＭＰａより小さいと圧縮に対する耐性が小さくなり、ケーブルが座屈するのを防止できないことがあるためである。また、所望の許容張力を実現しようとすると、断面積が大きくなってしまいケーブルの細径化が困難となる。一方、ヤング率が３００００ＭＰａよりも大きいと、圧縮に対する耐性が大き過ぎてケーブルの可撓性が損なわれるためである。
なお、モノフィラメントに関してはヤング率と圧縮に対する耐性は相関関係があると考えてよい。

モノフィラメントからなるテンションメンバ２１ａとしては、例えば、表１に示すものが挙げられる。すなわち、テンションメンバ２１ａは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等から選定された１又は複数種類の材料で構成される。
また、各テンションメンバ２１ａの寸法は、光ファイバケーブル１に用いられるテンションメンバ２１ａ、２１ｂの本数やヤング率により適宜選択されるが、光ファイバケーブル１の細径化の観点から直径０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。

一方、マルチフィラメント又はＦＲＰからなるテンションメンバ２１ｂは、ヤング率が３５０００ＭＰａ以上の材料で構成することが好ましい。ヤング率が３５０００ＭＰａより小さい材料で所望の許容張力を実現しようとすると、断面積が大きくなってしまい、ケーブルの細径化が困難となるためである。

マルチフィラメント又はＦＲＰからなるテンションメンバ２１ｂとしては、例えば、表２に示すものが挙げられる。すなわち、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）、アラミド繊維強化樹脂（ＫＦＲＰ）、ＰＢＯ繊維強化樹脂（ＰＢＯＦＲＰ）、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維等から選定された１又は複数種類の材料で構成される。

表１，２における「０．１％伸び時の張力」とは、表１，２に記載の材料で構成した１本のテンションメンバが０．１％伸びるときの張力であり、ヤング率×断面積で算出される。したがって、この値にテンションメンバの本数を乗じた値が０．１％伸びを想定した場合のテンションメンバ２１ａ，２１ｂそれぞれの許容張力の限界値となる。

第１実施形態では、テンションメンバ２１ａ，２１ｂをそれぞれ４本ずつで構成しているので、例えば、テンションメンバ２１ａとして寸法φ０．５ｍｍのＰＥＴを選定し、テンションメンバ２１ｂとして寸法φ０．６ｍｍのＧＦＲＰを選定した場合、許容張力５．０ｋｇｆを実現できる。言い換えると、光ファイバケーブル１に要求される許容張力に基づいて、テンションメンバ２１ａ，２１ｂを構成する材料、寸法、及び本数を適宜設計することができる。

ところで、テンションメンバ２１ａ，２１ｂがテンションメンバとしての機能を発揮するには、外被１４と適切な強度で密着していることが要求される。例えば、テンションメンバ２１ａ，２１ｂと外被１４との密着が弱すぎると、光ファイバケーブル１の曲げや温度変化によってテンションメンバ２１ａ，２１ｂと外被１４がはがれてしまい、テンションメンバとして機能しなくなる。
そこで、個々のテンションメンバ２１ａ，２１ｂにおいて、それぞれの表面積の５０％以上が外被１４と接触するようにすることが好ましい。このようにすることでたとえば−３０℃〜７０℃の温度変化を光ファイバケーブル１に与えたとしてもテンションメンバ２１ａ，２１ｂと外被１４が剥離することがなく、温度変化の大きい環境下で使用しても問題が生じにくい光ファイバケーブルとなる。なお、図１に示すテンションメンバ２１ａ，２１ｂは、外被１４との接触面積は表面積のほぼ１００％となっている。

第１実施形態に係る光ファイバケーブル１によれば、スロットレス型の構造とすることで光ファイバケーブル１の細径化を図ることができるとともに、テンションメンバ２１ａ，２１ｂが金属に比べて比重の小さい材料によるモノフィラメント、ＦＲＰ又はマルチフィラメント単体で構成されているので光ファイバケーブル１の軽量化を図ることができる。
テンションメンバ２１は、光ファイバテープ心線１１を囲繞する緩衝層１２の周方向に均等配置されているので、曲げの方向性がなくなり、取り回し性が改善される。
外被１４を除去するとき、工具の刃は必ずいずれかのテンションメンバ２１に到達し止まるので、外被除去作業により光ファイバテープ心線１１が損傷するのを防止できる。さらに、パイプカッタを使用できるようになるので外被除去工程に係る作業性が格段に改善される。

また、テンションメンバ２１ａとテンションメンバ２１ｂを組み合わせることで、適度な可撓性を確保しつつ、圧縮に対する耐性を向上することができる。つまり、ケーブルに曲げ応力が加えられたとき、圧縮に対して一定の耐性を有するテンションメンバ２１ａが必ず曲げの内側に位置するので、ケーブルの座屈が防止される。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。
図２に示す光ファイバケーブル２では、緩衝層１２の周囲に押え巻きテープ１３が巻回され、その外側の外被１４内に、７本のモノフィラメントからなるテンションメンバ２２ａと７本のマルチフィラメント又はＦＲＰからなるテンションメンバ２２ｂが、交互に等間隔で均等配置され、互いに接触した状態で光ファイバケーブル２の長手方向と平行に埋設されている。

このような構造によれば、個々のテンションメンバ２２ａ，２２ｂの断面積を小さくしてもテンションメンバ２２ａ，２２ｂ，・・の総断面積を維持できるので、光ファイバケーブル２の細径化を図ることができる。ただし、テンションメンバ２２ａ，２２ｂの本数が増加する分だけ製造工程が複雑になるため、１２本以下で構成することが好ましい。
また、このようにテンションメンバ２２，２２，・・が互いに接触した状態とすることにより、それぞれのテンションメンバ２２，２２，・・が互いに干渉することで側圧に対する耐性が上がるうえ、外皮除去の際に最も刃が入りづらい構成とできる。さらに、断面積が等しいテンションメンバ２２を用いた場合で比較すると、光ファイバケーブルの最も中心近くにテンションメンバ２２配置できることになり、可撓性が向上する。
図２に示す光ファイバケーブル２によれば、図１に示す光ファイバケーブル１と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。
図３に示す光ファイバケーブル３では、円弧帯状のテンションメンバ２３ａ，２３ｂ，・・を交互に８個組み合わせることで、全体としてパイプ形状のテンションメンバ２３を構成している。なお、テンションメンバ２３ａはモノフィラメントからなり、テンションメンバ２３ｂはマルチフィラメント又はＦＲＰからなる。

このような構造によれば、緩衝層１２の周囲にテンションメンバ２３を効率よく配置できるので、個々のテンションメンバ２３ａ，２３ｂ，・・の断面積（厚み）を小さくでき、光ファイバケーブル２の細径化を図ることができる。また、テンションメンバ２３の本数を少なくできるので、製造工程が簡略化される。
図３に示す光ファイバケーブル２によれば、図１に示す光ファイバケーブル１と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。
図４に示す光ファイバケーブル３では、パイプ状のテンションメンバ２４ａ，２４ｂを同心円状に形成してテンションメンバ２４を構成している。なお、テンションメンバ２４ａはモノフィラメントからなり、テンションメンバ２４ｂはマルチフィラメント又はＦＲＰからなる。

このような構造によれば、各テンションメンバ２４ａ，２４ｂは一部材で構成されるので、製造工程が極めて簡略化される。
図４に示す光ファイバケーブル２によれば、図１に示す光ファイバケーブル１と同様の効果が得られる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態において、テンションメンバ２１〜２４の最外層に外被１４との接着層（例えば、変性ポリオレフィン樹脂）を形成するようにしてもよい。これにより、外被１４の押出成形時に接着層が溶融されるので、テンションメンバ２１〜２４と外被１４との密着性を向上することができる。
テンションメンバ２１〜２４の表面（少なくとも外被１４との接触面）に凹凸を設けるようにすれば、外被１４との接触面積が拡大されるので、テンションメンバ２１〜２４と外被１４との密着性をさらに向上することができる。

また、本発明は、光ファイバテープ心線を収容した光ファイバケーブルに限定されず、１本あるいは複数の光ファイバ単心線を収容したスロットレス型光ファイバケーブルにも適用できる。
さらに、上記実施形態に係る光ファイバケーブル１〜４において、外被１４内に引裂線を埋設するようにしてもよい。光ファイバケーブル１，２においては、テンションメンバ２１，２２を引裂線として利用することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

第１実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。 第２実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。 第３実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。 第４実施形態に係る光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。 従来の光ファイバケーブルの一例について示す断面図である。

符号の説明

１ 光ファイバケーブル
１１ 光ファイバテープ心線
１２ 緩衝層
１３ 押え巻きテープ
１４ 外被（シース）
１５ 引裂線
２１ａ 第１テンションメンバ（モノフィラメント）
２１ｂ 第２テンションメンバ（マルチフィラメント又はＦＲＰ）

Claims (4)

1. 光ファイバ心線と、
   前記光ファイバ心線の周囲に形成された緩衝層と、
   前記緩衝層の周囲に形成された外被と、
   前記外被内に設けられたテンションメンバと、を備えた光ファイバケーブルにおいて、
   前記テンションメンバは、モノフィラメントからなる第１テンションメンバと、マルチフィラメント若しくは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる第２テンションメンバと、が前記緩衝層の周囲に均等配置されてなることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記第１テンションメンバは、ヤング率が８０００ＭＰａ以上３００００ＭＰａ以下であり、
   前記第２テンションメンバは、ヤング率が３５０００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記第１テンションメンバは、ポリエ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、ポリフェニレンスルファイドのうちから選定された１又は複数種類の材料で構成され、
   前記第２テンションメンバは、ガラス繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂、ＰＢＯ繊維強化樹脂、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維のうちから選定された１又は複数種類の材料で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記第１テンションメンバ及び第２テンションメンバは、周囲に接着層を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。

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