JP2011232465A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ心線及び抗張力体を外被で被覆した光ファイバケーブルにおいて、製造を煩雑とすることなく、また、抗張力体を太くすることなく、屈曲されたときに光ファイバ心線に加えられる曲げ歪が低減されるようにする。
【解決手段】一対の抗張力体５，５は、繊維強化プラスチックからなり、それぞれが長尺の略平板状に形成され、互いの主平面部を対向させ、これら主平面部によって光ファイバ心線１を挟んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを外被（シース）で被覆した光ファイバケーブルに関する。

光通信に使用される光ファイバケーブルとしては、加入者用光ファイバケーブルとして架設される架空集合型ドロップ光ファイバケーブルや、架空集合型ドロップ光ファイバケーブルから分岐して加入者宅に引込み配線するための架空ドロップ光ファイバケーブルとして使用されるものがある。

アパートやマンション等の集合住宅へ引込み配線するための架空ドロップ光ファイバケーブルとしては、図５に示すように、支持線部１０１と、ケーブル本体部１０２とが、首部１０３を介して連結された自己支持構造の光ファイバケーブルが使用されている。なお、加入者宅内や、ビル、マンション等の構内において使用される光ファイバケーブルは、支持線部１０１を有しないケーブル本体部１０２のみからなる構造の光ファイバケーブルである。

支持線部１０１には、鋼線からなる支持線１０４が内蔵されている。ケーブル本体部１０２には、光ファイバ心線１０５と、抗張力体１０６が内蔵されている。このような光ファイバケーブルの光ファイバ心線１０５は、石英系ガラスファイバの外周を、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆材により被覆して構成されている。外被（シース）１０７としては、ノンハロゲン難燃シースが使用されている。

近年、曲率半径が１５ｍｍ以下となるように曲げても損失増加が小さい、いわゆる「低曲げ損光ファイバ」が開発され、加入者宅への引込み配線に用いる光ファイバケーブルに適用されている。しかしながら、従来の光ファイバケーブルを曲げた場合には、以下ような挙動を示す。

この光ファイバケーブルにおいては、抗張力体１０６と光ファイバ心線１０５とが、一平面上（ケーブルの断面において一直線上）に配置されているので、曲げの方向は、図６に示すように、抗張力体１０６及び光ファイバ心線１０５を含む平面に直交する方向、すわなち、２本の抗張力体１０６が等しい円弧を描くような方向に規制される。このとき、曲げの内側には圧縮応力が、曲げの外側には引張り応力がかかる。

すなわち、この光ファイバケーブルを曲げた場合には、図７に示すように、図６中のＡ−Ａ断面における応力中立線１０８の内側には圧縮応力が、外側には引張応力が加えられる。このとき、光ファイバ心線１０５においても、曲げの外側のガラス表面に引張応力が加えられ、この引張応力が大きい場合には、ガラス表面の引張歪みが大きくなる。このような小径曲げの状態に固定されたときには、光ファイバ心線１０５の破断寿命が短縮され、長期的な信頼性が低くなるという問題があった。

光ファイバケーブルを曲げた場合に光ファイバ心線に加えられる曲げ歪が低減されるようにした光ファイバケーブルとして、特許文献１には、抗張力体１０６の外径を０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とし、抗張力体１０６の引張弾性率を圧縮弾性率の２．１倍以上、１．１４倍以下とすることにより、光ファイバケーブルが曲げられたときに、応力中立線が抗張力体１０６の中心線よりも曲げの外側にシフトするようにした光ファイバケーブルが記載されている。

また、特許文献２には、光ファイバ心線１０５の抗張力体１０６に対する位置ずれを防止した光ファイバケーブルとして、図８に示すように、光ファイバ線１０５を挟むように一対の抗張力体１０６を配置し、これらを保持部材１０８により一体化して集合体１０９とし、この集合体１０９を外被１０７によって被覆した光ファイバケーブルが記載されている。

特許文献３には、図９に示すように、光ファイバ心線１０５として、曲率半径７．５ｍｍ乃至１５ｍｍの許容曲げ半径を有する高屈曲光ファイバ心線１０５を用い、抗張力体１０６として、ガラス繊維からなる心材１０６ａの外周にポリエステル繊維１０６ｂを配置して脂環式エポキシ樹脂にて一体化させた複合材で構成されたものを用いた光ファイバケーブルが記載されている。

特許文献４には、図１０に示すように、複数本の光ファイバ心線１０５を芯材（介在物）１０５ａの回りにＳＺ方向に撚り合わせて集合させて心線集合部１０５ｂとし、この心線集合部１０５ｂと抗張力体１０６とを外被１０７によって一括被覆した光ファイバケーブルが記載されている。

特許第４２６８０７５号公報 特開２００６−９１３３６号公報 特許第４２３４６７０号公報 特開２００６−１７１５２７号公報

ところで、特許文献１に記載された光ファイバケーブルにおいては、抗張力体１０６と光ファイバ心線１０５とが一直線上に配置されることが前提となっており、押出し成型時に、光ファイバ心線１０５の位置が抗張力体１０６に対して位置ずれしていると、光ファイバケーブルを曲げたときのファイバ心線１０５における引張歪が大きくなってしまうという問題がある。

特許文献２に記載された光ファイバケーブルは、このような光ファイバ心線１０５の抗張力体１０６に対する位置ずれを防止しようとするものであるが、保持部材１０８を用いて、光ファイバ心線１０５及び抗張力体１０６を含む集合体１０９を製作する工程が必要となり、製造が煩雑となるという問題がある。

特許文献３に記載された光ファイバケーブルにおいては、前述した他の光ファイバケーブルにおいて抗張力体１０６として用いているアラミド繊維強化プラスチックに比べて、抗張力体１０６が太くなってしまうという問題がある。

特許文献４に記載された光ファイバケーブルを製造するには、光ファイバ心線１０５を芯材（介在物）１０５ａ上にＳＺ撚りに集合させる工程が必要となり、製造が煩雑となるという問題がある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光ファイバ心線及び抗張力体を外被で被覆した光ファイバケーブルにおいて、製造を煩雑とすることなく、また、抗張力体を太くすることなく、屈曲されたときに光ファイバ心線に加えられる曲げ歪が低減されるようにした光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバケーブルは、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
光ファイバ心線及び一対の抗張力体を熱可塑性合成樹脂材料からなる外被によって被覆した光ファイバケーブルであって、一対の抗張力体は、繊維強化プラスチックからなり、それぞれが長尺の略平板状に形成され、互いの主平面部を対向させ、これら主平面部によって光ファイバ心線を挟んでいることを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する光ファイバケーブルにおいて、一対の抗張力体は、それぞれの光ファイバ心線を挟んでいる主平面部が凹状に湾曲しており、両側縁部を互いに接触させており、この接触部を除く外側面が、外被に対して接着性樹脂によって接着されていることを特徴とするものである。

〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する光ファイバケーブルにおいて、外被には、一対のＶ字溝状のノッチが形成されており、これらノッチは、底部を一対の抗張力体の縁部に近接させて形成されていることを特徴とするものである。

〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有する光ファイバケーブルにおいて、外被には、支持線が内包され、自己支持型となっていることを特徴とするものである。

本発明に係る光ファイバケーブルは、構成１を有することにより、一対の抗張力体は、繊維強化プラスチックからなり、それぞれが長尺の略平板状に形成され、互いの主平面部を対向させ、これら主平面部によって光ファイバ心線を挟んでいるので、抗張力体を太くしなくとも、屈曲されたときに光ファイバ心線に加えられる曲げ歪を低減させることができる。また、製造が煩雑となることもない。

本発明に係る光ファイバケーブルは、構成２を有することにより、一対の抗張力体は、それぞれの光ファイバ心線を挟んでいる主平面部が凹状に湾曲しており、両側縁部を互いに接触させており、この接触部を除く外側面が、外被に対して接着性樹脂によって接着されているので、外被の熱伸縮によって、光ファイバ心線及び抗張力体が、ケーブルの端末部に対して突出したり引き込んだりすることが防止される。

本発明に係る光ファイバケーブルは、構成３を有することにより、外被には、一対のＶ字溝状のノッチが形成されており、これらノッチは、底部を一対の抗張力体の縁部に近接させて形成されているので、ケーブルの端末部において、ノッチから外被を引き裂いて、光ファイバ心線を容易に取り出すことができる。

すなわち、本発明は、光ファイバ心線及び抗張力体を外被で被覆した光ファイバケーブルにおいて、製造を煩雑とすることなく、また、抗張力体を太くすることなく、屈曲されたときに光ファイバ心線に加えられる曲げ歪が低減されるようにした光ファイバケーブルを提供することができるものである。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルにおける応力中立線の状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの構成の他の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルにおいて、外被を引き裂いた状態を示す断面図である。 従来の光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。 図５に示す光ファイバケーブルのケーブル部本体を曲げた状態を示す斜視図である。 図６中のＡ−Ａ断面における応力中立線の状態を示す平面図である。 従来の光ファイバケーブルの構成の他の例を示す断面図である。 従来の光ファイバケーブルの構成のさらに他の例を示す断面図である。 従来の光ファイバケーブルの構成のさらに他の例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルは、図１に示すように、光ファイバ心線１を合成樹脂材料からなる外被（シース）３によって被覆して構成されている。

光ファイバ心線１は、石英系ガラスファイバの外周を、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆材により被覆して構成されている。外被３は、熱可塑性合成樹脂材料からなる。

外被３には、光ファイバ心線１とともに、アラミドＦＲＰやガラスＦＲＰなど繊維強化プラスチックからなる一対の抗張力体（テンションメンバ）５，５が内包されている。これら抗張力体５，５は、光ファイバ心線１に平行に配置されている。これら抗張力体５，５は、それぞれが長尺の略平板状に形成され、互いの主平面部を対向させ、これら主平面部によって、光ファイバ心線１を挟んでいる。

また、一対の抗張力体５，５は、それぞれの光ファイバ心線１を挟んでいる主平面部が凹状に湾曲しており、両側縁部を互いに接触させている。そして、一対の抗張力体５，５は、互いの接触部を除く外側面を、外被３に対して接着性樹脂によって接着することが望ましい。

なお、この光ファイバケーブルは、外被３に支持線２を内包させ、自己支持型として構成してもよい。この場合には、光ファイバ心線１を内包した本体部１ａと、支持線２を内包した支持線部２ａとは、幅の狭い首部４によって連結された状態とする。本体部１ａ及び支持線部２ａの外被３と、首部４とは、同一の材料によって一体的に形成する。

この光ファイバケーブルにおいては、抗張力体５，５が平板状となっているので、図１中矢印Ｘで示す抗張力体５，５の断面長径方向には曲がり難く、図１中矢印Ｙで示す断面短径方向には曲がり易い。すなわち、従来の光ファイバケーブルと同様に、本体部１ａの短径方向に曲がり方向が規制される。

図２は、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルにおける応力中立線の状態を示す平面図である。

抗張力体５，５をなす繊維強化プラスチックは、アラミド繊維やガラス繊維など多数の細い繊維をエポキシ樹脂などで固めたものである。そのため、この抗張力体５，５は、引張弾性力が圧縮弾性力よりも高い特性、すなわち、引っ張られ難く圧縮され易い特性を有している。したがって、図２に示すように、この光ファイバケーブルを曲げらたときには、応力中立線６は、抗張力体５，５の中心線７よりも外側にシフトし、結果として、光ファイバ心線１のガラス表面の曲げの外側にかかる引張歪みが低減される。

また、光ファイバ心線１は、２枚の平板状の抗張力体５，５に挟まれているため、光ファイバ心線１の中心線は、曲がり応力中立線６の曲げ方向内側に位置することになる。したがって、光ファイバ心線１に掛かる曲げ歪は、光ファイバ心線１の中心線において圧縮方向の歪となり、光ファイバ心線１のガラス表面に掛かる歪が大幅に低減される。

また、この光ファイバケーブルにおいては、従来の光ファイバケーブルに比較して、引張り強度が等しい（抗張力体５，５の断面積が等しい）場合には、本体部１ａの長径を小さくできるというメリットがある。さらに、この光ファイバケーブルにおいては、抗張力体５，５により光ファイバ心線１が覆われた構造となっているので、抗張力体５，５が防護材となって、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１を保護できる。

ところで、外被３（難燃ポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂）に比較して、抗張力体５，５（アラミドＦＲＰ）及び光ファイバ心線１の熱膨張係数が低いことから、外被３の温度伸縮が大きいと、光ファイバケーブルに温度変化が加わわった場合に、光ファイバケーブルの端末部において、抗張力体５，５及び光ファイバ心線１の外被３に対する突き出しや引き込み現象が発生する。すると、光ファイバ心線１がコネクタから抜けたり、局所的に曲がり損失が増加するなどの不具合が発生する可能性がある。

そこで、抗張力体５，５の周囲に接着性樹脂を被覆し、外被３に対して接着することが好ましい。このとき、抗張力体５，５同士が接着し剥離性が悪くなると、光ファイバ心線１の取り出し作業性が悪くなることから、抗張力体５，５同士が接触する界面には、接着性樹脂が回り込まないようにする。

図３は、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの構成の他の例を示す断面図である。

外被３には、図３に示すように、光ファイバ心線１を挟んで互いに対峙する両側面部に、平行な溝状の一対のノッチ６，６が形成し、これらノッチ６，６の底部を一対の抗張力体５，５の縁部に近接させて形成することが好ましい。

図４は、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルにおいて、外被を引き裂いた状態を示す断面図である。

外被３は、これらノッチ６，６において、容易に引き裂くことが可能となっている。図４に示すように、これらノッチ６，６，より端末部分の外被３を引き裂くことにより、外被３とともに抗張力体５，５が分離され、光ファイバ心線１を取り出す、いわゆる口出し作業が容易に行え、他の光ファイバケーブルの光ファイバ心線との接続を行うことができる。

本発明の実施例として、抗張力体５，５として、断面が約０．２ｍｍ×１ｍｍの平板状のアラミド繊維強化プラスチック（アラミドＦＲＰ）を用いて、光ファイバケーブルを作製した。この抗張力体５，５は、図５に示した従来の光ファイバケーブルにおいて抗張力体として用いられているφ０．５ｍｍアラミドＰＲＰに等しい断面積を有し、引っ張り強度も等しくなっている。抗張力体５，５の寸法は、とくに制限されるものではないが、光ファイバケーブルの引っ張り強度、ケーブル寸法から、３００ｃＮ／ｄｔｅｘ、または、それ以上の高強度繊維、１５００ｄｔｅｘ、または、それ以上からなる繊維強化プラスチックとし、断面の短径は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、長径は、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとすることが好ましい。

抗張力体５，５は、それぞれの光ファイバ心線１を挟んでいる主平面部が凹状となるように湾曲した平板状に成形し、エポキシ樹脂を硬化させて、所定の形状とする。

光ファイバ心線１としては、φ０．２５ｍｍの光ファイバ心線を用いた。外被３は、難燃ポリオレフィンにより形成した。本体部１ａの寸法は、約１．６ｍｍ×２．０ｍｍとした。支持線２は、φ１．２ｍｍの亜鉛メッキ鋼線とした。

この光ファイバケーブルの本体部１ａを、断面短径方向に屈曲されせたときに、光ファイバ心線１に掛かる歪をパルス法により測定した。曲げを加える前後において、光パルスにより光路長を精密測定し、曲げを加える前後の光路長差から、曲げによる光ファイバ心線１の中心の歪を測定した。光ファイバ心線１のガラス表面の歪は、光ファイバのガラス径（クラッド径）が１２５μｍであり、ガラス表面は光ファイバ心線１の中心より６２．５μｍだけ外側となるため、光ファイバ心線１の中心の歪に半径分の歪を加算して求めた。この結果を下記の〔表１〕に示す。なお、マイナスの数値は、歪が圧縮方向であることを示す。〔表１〕に示すように、いずれも圧縮歪であり、光ファイバ心線１の長期的な信頼性を損なわないことが確認された。

本発明は、光ファイバを外被（シース）で被覆した光ファイバケーブルに適用される。

１ 光ファイバ心線
３ 外被（シース）
３ａ 内層
３ｂ 外層
５ 抗張力体（テンションメンバ）

Claims (4)

1. 光ファイバ心線及び一対の抗張力体を熱可塑性合成樹脂材料からなる外被によって被覆した光ファイバケーブルであって、
   前記一対の抗張力体は、繊維強化プラスチックからなり、それぞれが長尺の略平板状に形成され、互いの主平面部を対向させ、これら主平面部によって前記光ファイバ心線を挟んでいる
   ことを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記一対の抗張力体は、それぞれの前記光ファイバ心線を挟んでいる主平面部が凹状に湾曲しており、両側縁部を互いに接触させており、この接触部を除く外側面が、前記外被に対して接着性樹脂によって接着されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
3. 前記外被には、一対のＶ字溝状のノッチが形成されており、
   これらノッチは、底部を前記一対の抗張力体の縁部に近接させて形成されている
   ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の光ファイバケーブル。
4. 前記外被には、支持線が内包され、自己支持型となっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の光ファイバケーブル。

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