JP2016186648A - 通信ケーブル及びその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】著しく高い温度に耐えることが出来る通信ケーブルとその製法を提供する。【解決手段】直径１ｍｍのシリコーンゴムバッファーチューブ内へ１対又は４本までのガラスファイバー１、２を収納し、バッファーチューブユニットとする。単体のバッファーチューブユニットの外周上に、若しくは２４本以上のバッファーチューブユニットの集合体の外周上に、相対するよう織られるアラミド／ケブラーファイバーの２層を積層し、第２の、しかしより厚いシリコーンゴム層を外側保護被覆として積層して、通信ケーブルとする。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２００７年１月２６日出願の米国特許仮出願第６０／８８６，９０５号と、２００８年１月２８日出願の名称「ネットワーク化された通信システムとセグメントアドレス可能な通信組立体ボックス、ケーブル及び制御器」の米国特許の本出願第１２／０２１，０７６号と、の一部継続出願であり、かつそれらの優先権の利益を主張するものであり、前記両出願はそれら全体の引用によりここに組み入れられる。

本発明は一般的に通信ケーブルとその製法に関し、特に耐熱性及び機械強度を向上した光ファイバーケーブルとその製法に関する。

光ファイバーケーブルは典型的にシングルモード及びマルチモードと云う２つの主要カテゴリーで存在する。シングルモードは都市外部ネットワークと、長距離広域ネットワークの様な長い遮断されないケーブルラン用に使われるのが典型的であり、マルチモードは建物内の様なより短い距離用で使われるのが典型的である。マルチモード光ファイバーケーブルは建物火災により損傷する非常に強い恐れと、著しく高い温度に耐える必要性と、呼び起こすのが典型的である。

マルチモードファイバーを使う光フアイバーケーブルは典型的に光学的搬送特性により距離限界を有するが、該特性は約９１４．４ｍ（３０００フィート）以後には使用不能信号に陥れる減衰又はスクランブリングによって、光信号を使用不可能状態に縮退させるものである。

建物内で使われる、上記説明の種類の様な光ファイバーケーブルは、商業的建物内で使われる時、一般にプレナム（Ｐｌｅｎｕｍ）定格又はライザー（Ｒｉｓｅｒ）定格を充たし、それは該ケーブルが少なくとも９０℃（２００°Ｆ）の温度に耐え得ねばならぬことを意味する。この様であるから、該ケーブルの外側被覆材料は、垂直のライザー条件か、又は水平の空気プレナム構成か、何れかで炎に供された時、どんな火の移行も持続させない又は許さないことが求められる。この難燃性添加剤を有しないケーブルは火災移行を引き起こし、一般に地方及び国の建築基準法規により違法である。

｛ユーエル（ＵＬ）｝アメリカ保険業者安全試験所（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（米国）又は｛シーエスエイ（ＣＳＡ）｝カナダ規格協会（Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）又は多くの国で登録又は承認された他の標準化団体の様な何等かのそれぞれの標準化団体により適格とされたプレナム又はライザー標準品として規定された光ファイバーケーブルはピーブイシー｛ポリ塩化ビニール（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）｝型又はテフロン型のテーイーピー｛耐熱プラスチック（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）｝に添加された難燃材料を使うのが典型的である。ピーブイシー型プラスチックは約２０４．４℃（約４００°Ｆ）の温度で燃えるか、熔けるのが典型的である。テフロン型被覆は約３１５．５℃（６００°Ｆ）で燃え始めるか、熔け始めるのが典型的である。

光ファイバーケーブルはマルチプルストランドのアラミドファイバー又はケブラー（商標）（ＫＥＶＬＡＲ^TM）型ファイバーの捲き付け又は半織り（ｓｅｍｉ ｗｏｖｅｎ）単一層を使うのが典型的である。光ファイバーを保持する約１．５９ｍｍ（１６分の１インチ）直径コアバッファーチューブ上のこの織り又は捲き付けが、長手方向の約１３．８ｋ
ｇｍ（１００フットポンド）強の張力緩和を提供する張力緩和システムとして作用し、該バッファーチューブ内に含まれた壊れ易いファイバーからの負荷軽減を行う。この張力緩和機構は、光ファイバーに加えられる過剰な長手方向変形から該光ファイバーが損傷する恐れ無しに該光ケーブルを導管システムを通して引くことを可能にする。

典型的に、デュプレックスマルチモードファイバーケーブルは、中にガラス光ファイバーを含む約１．５９ｍｍ（１６分の１インチ）直径バッファーチューブを使い、このチューブはテフロン（商標）（ＴＥＦＬＯＮ^TM）又は同様な透明プラスチック製であるのが典型的である。このチューブの直径は最小であるが、なおデュプレックスカラーコードのファイバーを含むのに充分であり、４本までの個別ファイバーを含んでもよい。

典型的デュプレックスマルチモード又はシングルモードファイバーケーブルはそれぞれ５０μｍ及び６２．５μｍ又は９μｍ直径のファイバー上にカラー被覆を使う。このカラー被覆は、今度は、最高活動動作温度９０℃（２００°Ｆ）に同様に定格化されたクリアコートポリイミドコーティングでカバーされている。このベースとなるガラスの径は次いでコートされ、コアガラスファイバーが直径５０μｍであるか６２．５μｍであるかに関係なく光学ガラスの各ストランドの全体直径を１２５μｍに持って行く。これは５０μｍマルチモードファイバーについて該ガラス上への１２．５／２μｍ＝６．２５μｍの追加強化に帰着する。それに比べて、シングルモードファイバーの低減された全体直径は直径で９μｍに過ぎず、従って物理的損傷に対する影響を著しく受けやすい。

米国特許仮出願公開第６０／８８６，９０５号明細書、２００７年１月２６日 米国特許本出願公開第１２／０２１，０７６号明細書、“ＮＥＴＷＯＲＫＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＳＥＧＭＥＮＴ ＡＤＤＲＥＳＳＡＢＬＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＢＯＸ、ＣＡＢＬＥ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ”、２００８年１月２８日出願

１実施例では、本通信ケーブルとその製法は、現在の９０℃（２００°Ｆ）プレナム／ライザー定格のケーブルより遙かに高い温度範囲に亘り動作するよう設計された高温デュプレックス光ファイバーシステムを提供する。本通信ケーブルとその製法に組み入れられた実施例は、従来の６２．５μｍファイバーより高い温度でより大きい力に、又シングルモード９μｍファイバーより著しく大きい力に、耐えることが出来るデュプレックス５０μｍ×１２５μｍマルチモード光ファイバーケーブルを提供する。多段階でのこの光ファイバーケーブルの製作はコアバッファーチューブ設計が強度が必要でない時スペースを最小化する製品だけで簡単なバッファーチューブを実現することを可能にする。

もう１つの実施例では、本通信ケーブルとその製法はケブラー（商標）／アラミド２重バイアス織りの簡単なデュプレックスファイバー被覆ケーブルを提供し、そしてもう１つの方法として全てがケブラー（商標）／アラミド全体強化を有する同じベースバッファーチューブ部品を備える、個別バッファーチューブ付きの２４以上の対の多チャンネルケーブルを提供する。

本通信ケーブルとその製法の好ましい実施例では、対高温復元力及び高い対機械的損傷復元力がマルチモード光ファイバーシステムの設計により与えられる。分配システムのこの典型的な長さ制限は、メディア変換器を通して長さ約９１４．４ｍ（３０００フィート）までのファイバーセクションを更に接続することにより大幅に克服され、それにより制
限無き、すなわち無限長さが達成されることを可能にする。

本通信ケーブルとその製法のもう１つの実施例では、個別ファイバーは光伝搬性を著しく減ずることなく小半径曲げに耐える高温シリコンベースガラスを含む。曲げ半径の減少に対する復元力は、何等かの他のファイバーで同量の損失によりあらかじめ達成された小径曲げの標準数より５から１０倍大きいターンの大きさであり、これもまたケーブルの効率を著しく高め、マルチモードケーブルにとって、一般に約９１４．４ｍ（３０００フィート）であるどんな歴史的なメートル（フィート）長さ限界にも挑戦さえするものである。

本通信ケーブルとその製法についてここで説明される種々の実施例は、プレナム又はライザー定格ケーブルとして公知の従来の商用ケーブルの繰り返される歴史的故障の上に出願人の経験から得られたものである。ケーブルの熱定格の対するこの古い分類は、火災が何等かの範囲を脅かす時建物通信システム内で繰り返し有効でないと示されて来て、それによりこれらの種類のケーブルにより提供されるどんな通信経路も切断して来た。これは歴史的に光ファイバーケーブルをそれらの銅の競争相手より遙かに故障し勝ちにさせた。通信は生命を救い、火災の様な脅威の事件時に通信が保持されるどんな時も、生命の消失はより減じられるでしょう。出願人は解決策がこれらのケーブルで使われるガラスで始まり、そして悪評ながらこの種の高温度ガラスとそれに付随する高コストが普通の解決策を殆ど高価で手が届かない又は達成不可能としていることを推測した。従って出願人はシリコンガラスと外側シリコンゴム被覆との新しい、独特な混合を創り、基礎製品直径を好ましい内径の５０μｍガラスファイバーに減じた。より小さい直径及びなお厚い外側コーティングと組み合わせたこの新しい高温ガラスは、好ましい１２５μｍのマルチモードファイバー用の適格直径となお等しくしながら、これらの種類のファイバー用の機械的損傷に対する加えられた引っ張り抵抗及び側方衝撃抵抗を提供する。

これら２本のファイバー、又は対の光ファイバーは次いで２５０μｍ厚さの壁を有する耐熱シリコーン１．５ｍｍ直径チューブ内に含まれるのが好ましい。この好ましい構成は次いで機械的保護を要しない高温度に曝される小さな限られたスペース内で使用するためのバッファーチューブ“ミニマルチモードファイバー”設計となる。

本通信ケーブルとその製法についてのもう１つの実施例では、縦横織りのアラミド又はケブラー（商標）型ファイバーの単層を使う代わりに、保護される光ファイバー対及びシリコーンゴムバッファーチューブの長手方向力又は抗張力を高めるために反対方向の２重層が選ばれた。この実施例では、これらのアラミド／ケブラー（商標）材料の２重反対層は、ここの設計で説明される様に、デュプレックス設計に於ける様にシングルシリコーンゴムバッファーチューブに個々に付けられるか、或いは２４対に於ける様にマルチプルシリコーンゴムバッファーチューブの周りを束ねるか、何れでもよいが、それらに限定されない。該２４対設計のこの様な場合、更にケーブルのコア部に於いてアラミド／ケブラー（商標）の束ねられたコアを含むことが、このマルチペアケーブル設計の長手方向力の扱い能力を大いに増やす。

本通信ケーブルとその製法の好ましい実施例では、最終の熱的及び機械的保護層はケーブルの外側被覆上へのシリコーンゴムの独特な塗布である。この外側ジャケットは約１ｍｍの厚さで、全体外径は３．２ｍｍである。被覆は、アラミド／ケブラー（商標）ファイバー上に締まり填めを提供する仕方で形成され、塗布され、それにより、高熱状況で可燃性物質又は空気の循環を促進する何等かのエアーポケットが形成されることを取り除く。

ここで開示される実施例は、現在の光ファイバーケーブルの制限とコストを克服する、一方光ファイバーに典型的に付随する熱的損傷に対する抵抗の著しい増加を提供する。加
えて、本発明の実施例は新しい自明でないケーブル被覆物、長手方向強度部材、バッファーチューブ部品の高温取扱い能力の増強そして改良した高温光学ガラスを提供する。

出願人は種々の標準のプラスチック、熱的に向上したプラスチック及びテフロン（商標）の交換物としてシリコーンゴム材料の使用を提供し、該材料は通信ケーブルの熱的な生き残りの可能性を著しく高める。加えて、出願人は高温での熱的損傷に対して著しく抵抗力を高める改良したシリカ／シリコーンの混合品の使用法を提供する。

本発明を図解する実施例が、引用によりここに組み入れられる添付図面を参照して下記で詳細に説明される。
本発明の実施例の通信ケーブルの断面図を示す図解である。 本発明のもう１つの実施例の通信ケーブルの断面図を示す図解である。 本発明のなおもう１つの実施例の通信ケーブルの断面図を示す図解である。 本発明の実施例のマルチファイバースプライストレイの側面図である。

本通信ケーブルとその製法の好ましい実施例では、約４２６．７℃（８００°Ｆ）を越える範囲の温度に耐えることが出来る高温度用光学ガラスが提供される。好ましくは、２本の５０μｍ×１２５μｍマルチモードファイバーは双方共カラーコートされ、そして同様に高温ポリイミドプラスチックで機械的に保護されており、全体直径を１２５μｍにさせ、そして容易な極性識別用に無色及び青色のバッファーカラーに別れている。カッド設計ではグループ分けする追加的な黄及び赤のカラーが更に容易な識別用に使われる。

図１−３で示す様に、第１ステップでは、熱的取扱い特性を高めるために２本から４本までの光ファイバーが高温保護シリコーンゴムバッファーチューブ内に置かれるのが好ましい。図１に示す様に、このシリコーンゴムバッファーチューブは外径で約１ｍｍであるのが好ましい。

図１では、その熱的及び機械的に向上しているこの段階の製品特性は、温度が高いが機械的破損が著しく少ない機器内部での使用に好適な、ミニエムエムデュプレックス又はカッド光ファイバー設計と呼ばれる別の製品規定で今は使用されてもよい。

第２ステップでは、反対方向に織られた２重層のアラミド又はケブラー（商標）タイプ材料が付けられるが、該材料はさもないと内部の繊細なガラスファイバーを損傷させる力を防ぐ高い抗張力を提供する。これらの織られたストランドの個々のマルチストランド特性は顕著な長手方向力取扱い能力を付加する。もしシングルバッファーチューブだけがグループ分けに使われるなら、これは図２に示す様にデュプレックス又はカッドケーブル設計となるよう差し向けられる。

もしシングルデュプレックスミニバッファーチューブが同じ全体ケーブル設計内で多重チャンネルにグループ分けされる必要があれば、図３に示す様に、該アラミド／ケブラー（商標）の２重の反対織り層は緩衝されるべきデュプレックス光ファイバーラインの全体グループ上に置かれてもよい。１つの外側保護ケーシング内のデュプレックスラインをこの個別グループ分けする理由は個別対の容易な接続を実現することである。同様に、もし多重チャンネルが接合される又は結合される必要があるなら、図４に示す様に熱的結合用に共通のレース型スプライストレイが使われてもよい。

図２−３に示す様に、第３ステップでは、ここで説明される外側保護被覆がアラミド／ケブラー（商標）保護抗張力部材上に付けられるが、該被覆は高い耐高熱シリコーンゴム
のなおもう１つの厳重な被覆物を提供する。

好ましい実施例では、アラミド／ケブラー（商標）織り糸の２重層を有するケーブルの公称最大引張荷重は、設置時４５０Ｎと定格付けされ、そして２００Ｎの現実のサービス時定格を有しており、長い被懸垂使用を支える。

図３に示す様に、もう１つの実施例では、追加の３．５ｍｍアラミド／ケブラー（商標）コードはマルチペアケーブルの中央内に置かれ、なお大きい耐荷力用に実質的により大きい抗張力能力を提供する。この中央強化コードは各ケーブル端部で固定されてもよく、それにより該ケーブルに加えられた何等かの長手方向応力が中の繊細なガラスファイバーへ影響することを避ける。

張力緩和システム（エスアールエス）内で使用されるアラミド／ケブラー（商標）材料はまた、普通より高い耐熱性であり、本通信ケーブルとその製法の中のどの１つの部品もケーブル全体の生存能力を減退させないことを将来に亘り保証する。

本通信ケーブルとその製法の実施例では、図２に示す完全組立済み通信ケーブルは公称直径で約３ｍｍである。図３に示す実施例では、同様な完全組立通信ケーブルの全体直径は９ｍｍである。マルチペアケーブル内の対の多少によりケーブル直径は比例的に変わる。

図１に示す実施例では、マルチペアテルコ（Ｔｅｌｃｏ）型ケーブルは、仮に各デュプレックスバッファーチューブ内の対が現在の２本の光ファイバーから４本の光ファイバーへ増加されても、全体直径は変化しない。

図１−３で示す通信ケーブルの最小曲げ半径は、設置時又は搭載時、何れのケーブルパッケージングでも公称直径の１５倍と定格化され、サービス時は何れのケーブルでも公称直径の１０倍と定格化される。

パッケージングの高温光学ガラス及び屈折率調整用コーティングの構成は４ｍｍ弱のコアの周りの１００ターンで１．５ｄＢ以下の標準損失比を示すのが好ましい。

図１−３に示す実施例で完成品の動作温度は−６５℃（−８５°Ｆ）から＋２５０℃（＋４８２°Ｆ）であり、一方非動作貯蔵温度は−４０℃（−４０°Ｆ）から＋７０℃（＋１５８°Ｆ）である。

ファイバーの物理的圧力を加えられない高温度定格は、一旦約６４８．９℃（１２００°Ｆ）を含む温度まで熱が加えられた場合、光ケーブルに運動が加えられない限り、動作をし続ける。

ガラス及び付随する屈折率調整用コーティングの光学的性質は１３００ｎｍの公称動作周波数では１．５ｄＢ／ｋｍ以下を提供するのが好ましい。

前記で詳述した説明は、本発明を実施する少数の実施例についてであり、範囲を限定するよう意図されてない。当業者は詳細に説明されたものより他の分野で本発明を実施するため使われる方法と変種を直ちに実現するであろう。下記請求項はより特定的に開示される本発明の多数の実施例を表明する。

Claims (14)

1. 光通信組立体であって、
   ４２６．７℃（８００°Ｆ）を越える範囲の温度に耐えることが出来るシリコンを主成分とする高温度用ガラスを含む光ファイバー、
   光ファイバーをチャンネルにグループ分けする複数のバッファーチューブ、
   複数のバッファーチューブを囲む２重層反対方向バイアス織りのアラミド又はケブラー（商標）型ファイバー、及び
   ２重層反対方向バイアス織りのアラミド又はケブラー（商標）型ファイバーを囲む外側ジャケット
   を含む組立体。
2. 複数のバッファーチューブの各々が２本から４本までの光ファイバーを含む、請求項１記載の光通信組立体。
3. 光ファイバーが、５から１０倍大きい曲りの曲げ半径の減少に対する復元力をもって小半径曲げに耐える、請求項１記載の光通信組立体。
4. 外側ジャケットがシリコーンゴムを含む熱的及び機械的保護層である、請求項１記載の光通信組立体。
5. 外側ジャケットがシリコーンゴムの塗布物をふくむ、請求項１記載の光通信組立体。
6. 光ファイバーがマルチペアチャンネルにグループ分けされ、各ペアチャンネルは複数のバッファーチューブに囲まれており、
   マルチペアチャンネルが２重層反対方向バイアス織りのアラミド又はケブラー（商標）型ファイバーに囲まれている、
   請求項１記載の光通信組立体。
7. １以上の光通信ケーブル組立体の各々の公称最大引張荷重は、設置時４５０Ｎと定格付けされ、２００Ｎのサービス時定格を有する、請求項１記載の光通信組立体。
8. ２重層反対方向バイアス織りのアラミド又はケブラー（商標）型ファイバーの中心のアラミド型又はケブラー（商標）型コードを更に含む、請求項１記載の光通信組立体。
9. コードの直径が約３．５ｍｍである、請求項８記載の光通信組立体。
10. 公称直径が約３ｍｍ、または、全体直径が約９ｍｍである完全組立済み光通信ケーブルを含む光通信ケーブル組立体を含む、請求項１記載の光通信組立体。
11. １以上の光通信ケーブル組立体の各々の最小曲げ半径が、設置時に公称直径の１５倍と定格化され、またはサービス時に公称直径の１０倍と定格化される、請求項１記載の光通信組立体。
12. ２４以上の対の光ファイバーが２重層反対方向バイアス織りのアラミド又はケブラー（商標）型ファイバー内にある、請求項１記載の光通信組立体。
13. 複数のバッファーチューブが耐熱シリコーンである、請求項１記載の光通信組立体。
14. 各々の光ファイバーの長さが最高９１４．４ｍ（３０００フィート）であり、メディア
    変換器を通して互いに接続されている、請求項１記載の光通信組立体。

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