JP2012248343A

JP2012248343A - 複合ケーブル

Info

Publication number: JP2012248343A
Application number: JP2011117546A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Tohoku; 佳子遠北
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】接続状態にある光ファイバが屈曲されても破損を低減し得る複合ケーブルを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の複合ケーブル１は、複数の光ファイバ１０，２０と、これら光ファイバ１０，２０の周囲を被覆する充実の樹脂層４０と、その樹脂層４０の周りに巻かれる少なくとも１本の電線５０とを備えている。これにより複数の光ファイバ１０，２０が、充実の樹脂層４０によりその樹脂層内に固定することになるため、接続状態にある光ファイバが屈曲されたことに起因する破損がおきにくくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、屈曲に起因する破損を低減し得る複合ケーブルに関する。

光信号の伝送を行う光ファイバと、電気信号や電力の伝送を行う電線とが組み合わされた複合ケーブルが知られている。このような複合ケーブルは、産業機械や、映像機器等に用いられており、例えば、複合ケーブルが映像機器に用いられる場合、画像情報等の大容量の信号が光ファイバにより伝送され、音声やテキスト情報等が電線により伝送される。

下記特許文献１には、このような複合ケーブルが記載されている。この複合ケーブルでは、互いに撚られる２本の光ファイバが筒状部材内に収納され、その筒状部材の周囲に電線が配置されている。

特開２００５−２５９３６７号公報

ところで、上記特許文献１の複合ケーブルが、その両端を光デバイスに接続した状態において屈曲された場合、複合ケーブルにおいて比較的に大きい強度である電線によって複合ケーブル全体の形状が固定される。このとき光ファイバは筒状部材に沿って移動可能であるため、屈曲部分における内外周長差に起因して、複合ケーブルにおいて内側寄りの光ファイバがシースから露出して撓み、外側寄りの光ファイバが引っ張られることになり、これが破損の一要因となっていた。

そこで、本発明は、接続状態にある光ファイバが屈曲されても破損しにくい複合ケーブルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の複合ケーブルは、複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの周囲を被覆する充実の樹脂層と、前記樹脂層の周りに巻かれる少なくとも１本の電線とを備えることを特徴とするものである。

このような複合ケーブルによれば、複数の光ファイバが、充実の樹脂層によりその樹脂層内に固定することになる。このため、複合ケーブルの屈曲された場合、その屈曲部分における光ファイバの内外周長差に起因して、複合ケーブルにおいて内側寄りの光ファイバがシースから露出して撓み、外側寄りの光ファイバが引っ張られるということが軽減される。こうして、この複合ケーブルでは、接続状態にある光ファイバが屈曲されたことに起因する破損がおきにくくなる。

また、前記電線は、等間隔に配置されることが好ましい。

このような複合ケーブルによれば、光ファイバよりも剛性の強い電線が、複合ケーブルにおける長手方向に垂直となる断面の中心を基準として均等に位置していることになるため、複合ケーブルにおける強度の偏りが大幅に低減される。ところで、充実の樹脂層の周りに配置される電線が等間隔でない場合、その複合ケーブルの屈曲位置や屈曲方向によっては、樹脂層に対して、その樹脂層よりも剛性の強い電線から過度の力が働いてしまうことがある。しかし、充実の樹脂層の周りに電線が等間隔に配置される複合ケーブルによれば、上述したように複合ケーブルにおける強度の偏りが低減されているため、複合ケーブルの屈曲位置や屈曲方向にかかわらず、電線から樹脂層に過度の力が働くといったことが抑制される。こうして、接続状態にある光ファイバの屈曲に起因する破損がおきにくくなる。

また、上記複合ケーブルにおいて、互いに隣り合う電線間に介在する少なくとも１本の介在ひもをさらに備えることが好ましい。

このような複合ケーブルによれば、等間隔に配置される電線間に介在ひもが介在するため、複合ケーブルが屈曲されても、その屈曲に起因する電極のずれが低減され、より一段と強度の偏りが低減される。

また、上記複合ケーブルにおいて、前記複数の光ファイバは、芯線に対して螺旋状に巻かれ、前記芯線と、螺旋状に巻かれる光ファイバとの間には前記樹脂層を構成する樹脂が入り込んでいないことが好ましい。

このような複合ケーブルによれば、非光伝送対象の芯線が非存在の場合に比べて、複合ケーブルの構造の強化が図れる。また、樹脂層の変形が可能な範囲内において芯線が移動可能となるため、複合ケーブルにおいて内側寄りの光ファイバがシースから露出して撓み外側寄りの光ファイバが引っ張られるということを軽減しながらも、複合ケーブルの屈曲性を向上させることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、接続状態にある光ファイバが屈曲されても破損を低減し得る複合ケーブルが提供される。

本発明の第１実施形態に係る複合ケーブル示す側面図である。図１の複合ケーブルの長手方向に垂直な断面における構造の様子を示す図である。図１の第１、第２光ファイバの長手方向に垂直な断面における構造の様子を示す図である。図１の電線の長手方向に垂直な断面における構造の様子を示す図である。複合ケーブルの接続状態を示す概略図である。接続状態にある複合ケーブルが屈曲された様子を示す概略図である。本発明の第２実施形態に係る複合ケーブルを示す断面図である。

以下、本発明に係る複合ケーブルの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る複合ケーブル示す側面図であり、図２は、図１の複合ケーブルの長手方向に垂直となる断面を示す図である。

図１、図２に示すように、複合ケーブル１は、１本の第１光ファイバ１０と、第１光ファイバ１０に巻かれる複数本の第２光ファイバ２０とを有する光ファイバ束３０と、光ファイバ束３０を被覆する充実の被覆層４０と、被覆層４０に螺旋状に巻かれる複数本の電線５０と、電線５０を覆うようにして、電線５０に螺旋状に巻かれるテープ６０と、テープ６０を被覆するシース７０とを主な構成として備える。

本実施形態では、第１光ファイバ１０と第２光ファイバ２０とは、互いに同様の構成とされている。従って、以下、第１光ファイバ１０の構造・材料についてのみ説明する。図３は、図１の第１光ファイバ１０の長手方向に垂直となる断面を示す図である。図３に示すように、第１光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を被覆するクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する保護層１３とを主な構成として備えている。

クラッド１２の屈折率は、コア１１の屈折率よりも低くなっており、コア１１を光が伝播するように構成されている。また、光ファイバ１０における各構成の大きさは、その用途により適切に選択されるため特に制限されるものではないが、例えば、コア１１の直径は、４μｍ〜５０μｍとされ、クラッド１２の外径は、１００μｍ〜２００μｍとされ、保護層１３の外径は、１７０μｍ〜３５０μｍとされている。

また、コア１１を構成する材料としては、例えば、屈折率を高くするドーパントが添加される石英等が挙げられる。このようなドーパントとしては、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）や酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等が挙げられる。また、クラッド１２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されない石英や、フッ素（Ｆ）等の屈折率を下げるドーパントが添加される石英が挙げられる。また、保護層１３を構成する材料としては、例えば、アクリレート等の紫外線硬化樹脂が挙げられる。

また、第１光ファイバ１０は、芯線として直線状に配置されている。この直線状に配置されるとは、複合ケーブル１の長手方向に沿って配置されることであり、複合ケーブル１が直線状にされる場合に、第１光ファイバ１０も直線状になることを意味している。そして、この第１光ファイバ１０の外周面上に、複数本の第２光ファイバ２０が螺旋状に巻かれている。このように螺旋状に巻かれる第２光ファイバ２０の螺旋ピッチは、特に制限されるものではないが、本実施形態においては、約１００ｍｍとされている。なお、螺旋ピッチとは、巻き間隔のことであり、具体的には第１光ファイバ１０の長手方向に沿って一巻きしたときの直線距離である。

また、図２に示すように、本実施形態では、第１光ファイバ１０の外周面上に６本の第２光ファイバ２０が螺旋状に巻かれている。このようにすることにより、第１光ファイバ１０の外周面上に第２光ファイバ２０を細密充填して、光ファイバ束３０の直径を小さくすることができるため好ましい。

こうして第１光ファイバ１０の外周面上に第２光ファイバ２０が螺旋状に巻かれることにより光ファイバ束３０となり、上述のように、光ファイバ束３０は、充実の被覆層４０により被覆されている。被覆層４０は、長手方向に垂直な断面における外形が円形となるように、例えば、押し出し成型によって、光ファイバ束３０の周囲を充填するように被覆している。この被覆層４０の直径は、特に制限されるものではないが、０．７５ｍｍ〜２．０ｍｍとされる。被覆層４０の材料としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、あるいは、シリコン等の樹脂を挙げることができる。なお、第１光ファイバ１０と、第２光ファイバ２０との間に、被覆層４０を構成する樹脂が入り込んでいないことが好ましい。

図４は、電線５０の長手方向に垂直な断面における構造の様子を示す図である。図４に示すように、電線５０は、金属の撚り線から成る導線５１と、導線５１の外周を被覆する絶縁層５２とを有している。この電線５０の直径は、特に限定されないが、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとされる。また、電線５０の導線５１の材料としては、導体であれば特に限定されないが、銅、鉄、ニッケル、アルミニウム等を挙げることができる。さらに絶縁層５２の材料は、難燃性、耐水性、絶縁性等に優れた特性を有する材料が望ましい。このような材料としては、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体及びエチレンアクリル酸エチル共重合体などのエチレン系材料や、それらとポリプロピレン、エチレンプロピレンゴム、スチレン系エラストマなどのポリオレフィンをブレンドした複合樹脂をベースに、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物又はリン酸エステルを添加してなるものやフッ素樹脂を挙げることができる。

このような構成の複数の電線５０が、上述のように被覆層４０の外周面上に螺旋状に巻かれており、電線５０が巻かれるピッチは、第２光ファイバ２０が螺旋状に巻かれるピッチよりも小さくすることが好ましく、本実施形態においては、１０ｍｍとされている。また、この電線５０が螺旋状に巻かれる方向は、図１に示すように第２光ファイバが巻かれる方向と同じ方向であることが、複合ケーブル１を屈曲させた際に、電線５０と第２光ファイバ２０とが同じ方向に位置ずれを起こすので、複合ケーブル１の屈曲性を向上させる観点から好ましい。

また、電線５０は、テープ６０により覆われている。テープ６０は、樹脂、或いは、金属のテープであり、図１に示すように螺旋状に巻かれている。このテープ６０を構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができ、金属としては、アルミニウム、銅等を挙げることができる。なお、テープ６０が螺旋状に巻かれる方向は、図１に示すように電線５０が巻かれる方向と逆の方向とする。これは複合ケーブル１を屈曲させた際に、電線が位置ずれしようとする方向と、テープが位置ずれしようとする方向とが、逆方向になる。そのため、電線の位置ずれが大きくなりすぎてしまうことや、電線の位置ずれが元に戻らなくなってしまうことにより、電線がばらばらになることを防ぎ、複合ケーブル１の形状を維持できる観点から好ましい。なお、テープ６０の電線５０側の面には、接着剤が塗布されていても良い。

テープ６０の外周面上を被覆するシース７０は、押し出し成型により形成されており、長手方向に垂直な断面における外形が円形とされている。このようなシース７０の材料としては、電線５０の絶縁層５２と同様の材料を挙げることができる。

図５は、複合ケーブル１の接続状態を示す概略図である。図５に示すように、複合ケーブル１の両端では、光ファイバのコア１１と、電線の導線５１とが露出される。そして、コア１１の一方端は、第１コネクタＣＮ１の筺体に設けられる貫通穴ＨＬ１を介して、第１コネクタＣＮ１内に配置されるＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の光デバイスＤＶ１に結合される。また、コア１１の他方端は、第２コネクタＣＮ２の筺体に設けられる貫通穴ＨＬ２を介して、第１コネクタＣＮ２内における光デバイスＤＶ２に結合される。一方、導線５１の一方端は、第１コネクタＣＮ１内に配置される図示しない電子デバイスに固着され、他方端は、第２コネクタＣＮ２内に配置される図示しない電子デバイスに固着される。

こうして、第１コネクタＣＮ１と第２コネクタＣＮ２とに接続される複合ケーブル１は、それぞれの電線５０により、電気信号や電力の伝送を行うと共に、少なくとも第２光ファイバ２０により、光信号の伝送を行う。なお、芯線としての第１光ファイバ１０をダミーファイバとして光信号の伝送を行わないことが好ましい。これは、第２光ファイバ２０は、第１光ファイバ１０に螺旋状に巻かれるため、互いに異なる長さとなる。従って、第１光ファイバ１０をダミーファイバとして、第２光ファイバのみで光信号を伝送することにより、光信号の伝送時間が異なることを防止することができる。なお、ファイバ構造ではない樹脂等の芯線として第１光ファイバ１０が代替されても良い。

以上説明したように、本第１実施形態の複合ケーブル１によれば、電線５０により電力や電気信号を伝送することができると共に、少なくとも第２光ファイバ２０により光信号を伝送することができる。

ここで、接続状態にある複合ケーブルが屈曲された様子を図６に示す。具体的には、図６の（Ａ）は、上記特許文献１のように、光ファイバが筒状部材に収納される複合ケーブル１００の場合である。一方、図６の（Ｂ）は、第１光ファイバ１０の外周面上に螺旋状に巻かれる第２光ファイバ２０が、充実の被覆層４０により被覆される本第１実施の形態の複合ケーブル１の場合である。

光ファイバが筒状部材に収納される複合ケーブルでは、その筒状部材に沿って光ファイバが移動可能である。したがって、図６の（Ａ）に示すように、複合ケーブル１００の屈曲部分における内外周長差に起因して、複合ケーブル１において内側寄りの光ファイバがシース７０から露出して撓み、外側寄りの光ファイバが引っ張られる。

これに対し、本第１実施形態の複合ケーブル１では、図２に示すように、第１光ファイバ１０の外周面上に螺旋状に巻かれる第２光ファイバ２０が、充実の被覆層４０により被覆されている。このため、第１光ファイバ１０及び第２光ファイバ２０が、被覆層４０内に固定されていることになる。したがって、図６の（Ｂ）に示すように、複合ケーブル１の屈曲部分における内外周長差に起因して、複合ケーブル１において内側寄りの光ファイバがシース７０から露出して撓み、外側寄りの光ファイバが引っ張られるということが軽減される。この結果、この複合ケーブル１では、接続状態にある光ファイバが屈曲されたことに起因する破損がおきにくくなる。

また、第２光ファイバ２０は、第１光ファイバ１０の周りに螺旋状に巻かれているため、第１光ファイバ１０が存在しない場合に比べて、複合ケーブル１の構造の強化が図れる。また、第１光ファイバ１０と、第２光ファイバ２０との間に被覆層４０を構成する樹脂が入り込むことなく形成されている場合、被覆層４０の変形が可能な範囲内において第１光ファイバ１０が移動可能となる。したがって、複合ケーブル１において内側寄りの光ファイバがシース７０から露出して撓み外側寄りの光ファイバが引っ張られるということを軽減しながらも、複合ケーブル１の屈曲性を向上させることが可能となる。

さらに、複合ケーブル１においては、テープ６０により電線５０がばらけてしまうことを防止することができる。そして、このテープ６０は、螺旋状に巻かれているため、複合ケーブル１の屈曲性が阻害されることを抑制することができる。

また更に、複合ケーブル１においては、複合ケーブル１が屈曲する場合において、被覆層４０により第２光ファイバ２０が、第２光ファイバ２０の横方向に位置ずれすることを防止して、第２光ファイバ２０が偏在することを防止することができる。こうして第２光ファイバ２０が集まることにより一部の第２光ファイバ２０に応力が集中することを防止することができる。

そして、第２光ファイバ２０は、第１光ファイバ１０に螺旋状に巻かれるため、互いに異なる長さとなる。従って、第１光ファイバ１０をダミーファイバとして、第２光ファイバのみで光信号を伝送することにより、光信号の伝送時間が異なることを防止することができる。

また、上述のように電線５０の螺旋ピッチが、第２光ファイバ２０の螺旋ピッチよりも小さい、つまり、第２光ファイバ２０の螺旋ピッチが、電線５０の螺旋ピッチよりも大きいことにより、第２光ファイバの曲率が高くなることを抑制することができる。従って、第２光ファイバ２０により伝送される光信号の曲げ損失による劣化を抑制することができる。また、複合ケーブル１の外周側に配置される電線５０は、複合ケーブル１の屈曲による影響をより強く受けるので、この電線５０が小さな螺旋ピッチで巻かれることにより、複合ケーブル１の屈曲性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、本発明の第２実施形態に係る複合ケーブルを示す断面図である。

図７に示すように、本第２実施形態の複合ケーブル２は、電線５０の何本かを、介在ひも５５に置き換えている点で、第１実施形態の複合ケーブル１と異なる。

具体的にこの複合ケーブル２では、４本の電線５０Ａ〜５０Ｄが、２本を電線５０Ａと５０Ｂ，５０Ｃと５０Ｄを組として、等間隔に配置される。そして、互いに隣り合う電線５０Ａと５０Ｄ，５０Ｄと５０Ｂ，５０Ｂと５０Ｃ，５０Ｃと５０Ａの間に、介在ひも５５が２本ずつ介在している。

この介在ひも５５は、その長手方向に垂直となる断面が略円形状とされ、電線５０の直径と同程度にされる。介在ひも５５の材料は、例えば、ポリエチレンや、ポリプロピレン等の樹脂を挙げることができる。なお、アラミド繊維や、ポリプロピレン製などのように、難燃性、耐水性、絶縁性等に優れた特性を有する材料が好ましい。

以上説明したように、本第２実施形態の複合ケーブル２によれば、第１実施形態と同様に、複合ケーブル２の屈曲部分における内外周長差に起因して光ファイバ１０，２０の一部がシース７０から露出するといったことが回避される。この結果、接続状態にある光ファイバが屈曲されたことに起因する破損が低減される。

また、この複合ケーブル２では、被覆層４０の周囲に、電線５０Ａ〜５０Ｄが等間隔に配置され、互いに隣り合う電線間に介在ひも５５が介在されている。したがって、複合ケーブル２では、光ファイバ２０又は介在ひも５５よりも剛性の強い電線５０が、複合ケーブル２における長手方向に垂直となる断面の中心を基準として均等に位置していることになるため、複合ケーブル２における強度の偏りが大幅に低減される。これに加えて、等間隔に配置される電線５０間に介在ひも５５が介在するため、複合ケーブル２が屈曲されても、その屈曲に起因する電線５０のずれが低減され、より一段と強度の偏りが低減される。

ところで、被覆層４０の周りに配置される電線５０が等間隔でなかった場合、その複合ケーブル２の屈曲位置や屈曲方向によっては、被覆層４０に対して、その被覆層４０よりも剛性の強い電線５０から過度の力が働いてしまうことがある。しかし、本実施形態の複合ケーブル２によれば、上述したように複合ケーブル２における強度の偏りが低減されているため、複合ケーブル２の屈曲位置や屈曲方向にかかわらず、電線５０から被覆層４０に過度の力が働くといったことが抑制される。こうして、接続状態にある光ファイバの屈曲に起因する破損がおきにくくなる。

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、第１、第２光ファイバ１０、２０のコア１１、２１、クラッド１２、２２は、ガラス製とされたが、本発明において、第１、第２光ファイバの少なくとも一方をプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）としても良い。

また、第２光ファイバ２０が１本として、第１光ファイバ１０の外周面上に螺旋状に巻かれても良く、複数の第２光ファイバ２０が縦添えに巻かれていても良い。同様に、電線５０が一本として、螺旋状に巻かれても良く、複数の電線５０が縦添えに巻かれていても良い。

また、第１光ファイバ１０がポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂糸とされても良く、当該第１光ファイバ１０又は樹脂糸が省略しても良い。ただし、第２光ファイバ２０の芯線として第１光ファイバ１０又は樹脂糸が存在するほうが、上述したように、非存在の場合に比べて優れた屈曲性を有する複合ケーブル１又は２が実現されるとともに、複合ケーブル１又は２の構造の強化が図れる。

また、介在ひも５５が、電線５０の直径と同程度の略円形状とされたが、互いに隣り合う電線５０Ａと５０Ｄ，５０Ｄと５０Ｂ，５０Ｂと５０Ｃ，５０Ｃと５０Ａの間に介在していれば、介在ひも５５の大きさ、形状、又は数を問わない。互いに隣り合う電線間に介在ひも５５が介在してさえいれば、複合ケーブル１又は２が屈曲されても、その屈曲に起因する電線５０のずれが低減されるからである。

また、特に図示しないが、上記第１実施形態における被覆層４０と電線５０との間に、複数の繊維からなるテンションメンバを介在させても良く、上記第２実施形態における被覆層４０と電線５０及び介在ひも５５との間にテンションメンバを介在させても良い。

本発明によれば、接続状態にある光ファイバが屈曲されても破損を低減し得る複合ケーブルが提供される。

１、２・・・複合ケーブル
１０・・・第１光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・保護層
２０・・・第２光ファイバ
２１・・・コア
２２・・・クラッド
２３・・・保護層
３０・・・光ファイバ束
４０・・・被覆層
５０・・・電線
５１・・・導線
５２・・・絶縁層
５５・・・介在ひも
６０・・・テープ
７０・・・シース

Claims

複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの周囲を被覆する充実の樹脂層と、
前記樹脂層の周りに巻かれる少なくとも１本の電線と
を備えることを特徴とする複合ケーブル。
前記電線は、等間隔に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の複合ケーブル。
互いに隣り合う電線間に介在する少なくとも１本の介在ひも
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の複合ケーブル。
前記複数の光ファイバは、芯線に対して螺旋状に巻かれ、前記芯線と、螺旋状に巻かれる光ファイバとの間には前記樹脂層を構成する樹脂が入り込んでいない
ことを特徴とする請求項３に記載の複合ケーブル。