JP3691762B2 - メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ心線の周囲にメタルワイヤを配してテープ等を用いて簡易に束ねて構成されるメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルに係り、特に、ケーブルの曲げ等により光ファイバがメタルワイヤから局所的な側圧の影響を受けることのないメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、コアと称する高屈折率部分とクラッドと称する低屈折率部分とからなり、コアをクラッドが囲んだ同心円構造を有している。この光ファイバは、このままの状態では表面に傷が付きやすく機械的強度も弱いので、この上に一次被覆を施して光ファイバ心線としている。このような光ファイバ心線は、長距離の伝送が可能であり、本質的にノイズのない通信と大量の情報の伝送が可能なところから情報通信線として多くの分野で使用されている。
【０００３】
このような光ファイバ心線の普及とともに、電源供給のためのメタルワイヤと光信号を送信する光ファイバ心線を複合するケースが増加してきている。例えば、自動車用ワイヤハーネスにおいては、メタルワイヤと光ファイバ心線をテープ等を用いて簡易に束ね、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルに構成したものとなっている。このメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルは、図６に示す如き構成を有している。すなわち、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１は、光ファイバ心線２を中心に配し、この光ファイバ心線２の周囲に複数本のメタルワイヤ３を添わせ、テープ等の束ね部材４によって密に束ねられている。
【０００４】
このメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１の光ファイバ心線２は、コアをクラッドが囲んだ同心円構造を有する光ファイバ５に熱硬化性の樹脂を塗布して一次被覆６を形成して構成されている。
また、束ね部材４は、光ファイバ心線２と複数本のメタルワイヤ３を束ねるものである。この束ね部材４としては、光ファイバを挿入するコアチューブやコアチューブの側面に沿って伸びる絶縁導体より対を複合した上に被覆する外被（例えば、特開平１０−２４７４２７号）、光ファイバ心線２に複数本のメタルワイヤ３を添わせ外周に巻き付けるテープ等がある。図６に図示の従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１は、束ね部材４にテープを用い、該テープを光ファイバ心線２に複数本のメタルワイヤ３を添わせた外周に巻き付けて密に束ねたものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような光ファイバ心線２を中心に複数本のメタルワイヤ３を密に束ねた図６に示す如き従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１にあっては、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１の局部を曲げて配索すると、図７に示す如く、光ファイバ心線２の周囲に配したメタルワイヤ３の曲げ部で光ファイバ心線２を圧迫する。すなわち、光ファイバ心線２は、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１の曲げ部分で、光ファイバ心線２の周囲に配したメタルワイヤ３の曲げによる局所的な側圧負荷を矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの方向に受ける。
【０００６】
このときのメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１の曲げ部分における側圧負荷は、図８に示す如く光ファイバ心線２にかかる。すなわち、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１の曲げ部分７に矢印Ｅに示す如き曲げ力がかかると、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１は、力が加えられた側を内側に図８に示す如く曲げられ、メタルワイヤ３と共に光ファイバ心線２が曲げられる。このとき、図８に図示の如く曲げられたメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１では、光ファイバ心線２の周囲に隣接している複数本のメタルワイヤ３の内、曲げの内側のメタルワイヤ３が、曲げの内側から外側に向かって光ファイバ心線２に応力を加えることになり、光ファイバ心線２の周囲に隣接している複数本のメタルワイヤ３の内、曲げの外側のメタルワイヤ３が、曲げの外側から外側に向かって束ね部材（テープ）４に応力を加え、この束ね部材（テープ）４の押さえ込みによって曲げの外側のメタルワイヤ３の曲げ応力が図８に図示の矢印に示す如くメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１の中心に向かってかかる。このためメタルワイヤ３の曲げ応力は、光ファイバ心線２で全て受けることになり、光ファイバ心線２は、このメタルワイヤ３の押圧力によって側圧を受けることになる。したがって、光ファイバ心線２では、光が光ファイバ中を伝搬していく間に光の強さが側圧負荷Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを受けている箇所で弱くなる伝送損失を生じる。
【０００７】
光ファイバ心線２を曲げたときの曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）は、図９に示す如く、曲げ半径が１６ｍｍより小さくなると伝送損失（ｄＢ）の増加が顕著になり、曲げ半径が１５ｍｍで約０．０７ｄＢの伝送損失が生じ、曲げ半径が１０ｍｍで約０．４５ｄＢの伝送損失が生じる。これに対し、複合ケーブル（図６に示す如き従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１）にあっては、曲げ半径が２０ｍｍで既に約０．１４ｄＢの伝送損失が生じており、曲げ半径が１５ｍｍでは約０．２７ｄＢの伝送損失を生じ、曲げ半径が１０ｍｍでは約０．８ｄＢの伝送損失が生じている。この光ファイバ心線２の曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）のデータは、２０００年電子情報通信学会総合大会Ｂ−１０−３５より抜粋したものである。また、図９における複合ケーブルの曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）のデータは、図６に示す如き従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１を曲げて、各曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）を実験で求めたものである。
【０００８】
本発明の目的は、ケーブルの曲げによりメタルワイヤから光ファイバ心線が局所的な側圧を受けるのを軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を低減することのできるメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルは、光ファイバに一次被覆を施してなる光ファイバ心線を中心に配し、この光ファイバ心線を囲んで複数本のメタルワイヤを配置し、光ファイバ心線の周囲に隣接した複数本のメタルワイヤの外周から網目状に形成する網目テープを巻き付けて束ねるようにしたものである。
このように構成することにより、請求項１に記載の発明によると、ケーブルの曲げによりメタルワイヤから光ファイバ心線が局所的な側圧を受けるのを軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を低減することができる。
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項２に記載のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルは、網目テープに伸縮性を持たせるようにしたものである。
このように構成することにより、請求項２に記載の発明によると、ケーブルの曲げにより生じるメタルワイヤの曲げ応力を網目テープによって緩和し光ファイバ心線に局所的な側圧を受けるのをより軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を極力抑えることができる。
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項３に記載のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルは、光ファイバに一次被覆を施してなる光ファイバ心線を中心に配し、この光ファイバ心線を囲んで複数本のメタルワイヤを配置し、光ファイバ心線の周囲に隣接した複数本のメタルワイヤの外周から狭幅のテープを複数本クロスして網目状に巻き付けて束ねるようにしたものである。
このように構成することにより、請求項３に記載の発明によると、ケーブルの曲げによりメタルワイヤが局所的に曲げられてもメタルワイヤにより光ファイバ心線が局所的な側圧を受けるのを軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの実施の形態について説明する。
図１には、本発明に係るメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの一実施の形態が示されている。
【００１３】
図において、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０は、光ファイバ心線１１を中心に配し、この光ファイバ心線１１の周囲に複数本のメタルワイヤ１２を添わせ、束ね部材である網目テープ１３によって密に束ねられている。
このメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０の光ファイバ心線１１は、コアをクラッドが囲んだ同心円構造の光ファイバ１４を有し、この光ファイバ１４の外周には、熱硬化性の樹脂からなる一次被覆１５が被覆されて構成されている。ここで対象としている光ファイバ心線１１は、光ファイバ１４のコア径の非常に小さい（約９μｍ）ものではなく、２００μｍ程度のＨＰＣＦ（ハードポリマークラッドファイバ）や１０００μｍ程度のＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）である。
【００１４】
網目テープ１３は、例えば、塩化ビニル製のテープを網状に成形したもので、裏面に粘着剤が塗布されて構成されている。また、この網目テープ１３は、伸縮性を有しており、力を加えると伸び、加えた力を解除すると元に戻るようになっている。この網目テープ１３の網の大きさは、光ファイバに一次被覆を施してなる光ファイバ心線を中心に配し、この光ファイバ心線を囲んで複数本のメタルワイヤを配置して外周から束ねるのに充分な大きさで、かつ、伸縮性を損ねない大きさである。
【００１５】
このように構成されるメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０は、図２に図示の矢印Ｅの方向から力が加えられると、力が加えられた側を内側に図２に示す如く曲げられ、メタルワイヤ１２と共に光ファイバ心線１１が曲げられる。このとき、図２に図示の如く曲げられたメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０では、光ファイバ心線１１の周囲に隣接している複数本のメタルワイヤ１２の内、曲げの内側のメタルワイヤ１２が、曲げの内側から外側に向かって光ファイバ心線１１に応力を加えることになり、光ファイバ心線１１の周囲に隣接している複数本のメタルワイヤ１２の内、曲げの外側のメタルワイヤ１２が、曲げの外側から外側に向かって網目テープ１３に応力を加えることになる。
【００１６】
このメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０を曲げることによって曲げの外側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、図２に図示の矢印に示す如く網目テープ１３に加えられ、この網目テープ１３が網状に形成された伸縮性を有するテープで構成さているため、網目テープ１３を伸ばすことになる。この網目テープ１３の伸びによって曲げの外側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０の図２に図示の矢印Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５に示す曲げの外側の方向に逃げて緩和され、本実施の形態によれば、従来のような曲げの外側のメタルワイヤ１２によって生じる曲げ応力が光ファイバ心線１１に側圧となって作用するのを防止することができる。
【００１７】
また、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０を曲げることによって曲げの内側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、図２に図示の矢印に示す如く光ファイバ心線１１に加えられる。この光ファイバ心線１１に加えられた曲げの内側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、図２に図示の矢印に示す如く光ファイバ心線１１を押圧し、光ファイバ心線１１を曲げるが、光ファイバ心線１１を囲んで複数本のメタルワイヤ１２を配置したケーブルを束ねている網目テープ１３が網状に形成された伸縮性を有するテープで構成されているため、曲げの外側から内側に向かって生じる締め付け力が働かないので、図２に図示の矢印に示す如く光ファイバ心線１１の曲げ側に逃げることになる。この網目テープ１３の伸びによって曲げの内側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０の図２に図示の矢印Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５に示す曲げの外側の方向に逃げて緩和され、従来のような曲げの内側のメタルワイヤ１２によって生じる曲げ応力が光ファイバ心線１１に側圧となって作用するのを防止することができる。
【００１８】
この網目テープ１３は、図３に示す如く、網目テープ１３を塩化ビニル製のテープ基材１６に切込１７をテープ基材１６の両端側とテープ基材１６の中央部に交互に設けることによって容易に実現することができる。この切込１７は、等間隔に形成するのがより効果的で好適であるが、必ずしも等間隔に形成する必要はなく、ランダムに形成しても所望の効果を得ることはできる。
【００１９】
図４には、光ファイバ心線１１を中心に配し、この光ファイバ心線１１の周囲に複数本のメタルワイヤ１２を添わせ密に束ねる網目テープ１３の巻き方が示されている。すなわち、図１に図示のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０は、網目テープ１３を長さ方向全長にわたって巻き付けているのに対し、図４に図示のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０は、配索上予め曲げを設けることが判っている箇所だけに網目テープ１３を巻き付け、他は通常のテープ１８を巻き付けて構成したものである。
【００２０】
本実施の形態においても、網目テープ１３を長さ方向全長にわたって巻き付ける図１に図示のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
本実施の形態によれば、従来の光ファイバ心線２を中心に配し、この光ファイバ心線２の周囲に複数本のメタルワイヤ３を添わせテープ４によって密に束ねたメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１を曲げたときに生じる曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）を、光ファイバ心線２を曲げたときの曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）と同等の値まで小さくすることができる。
【００２２】
図５には、本発明に係るメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの他の実施の形態が示されている。
図において、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０は、光ファイバ心線１１を中心に配し、この光ファイバ心線１１の周囲に複数本のメタルワイヤ１２を添わせ、複数本（本実施の形態においては、２本）の狭幅テープ１９、２０をクロスさせながら巻かれて、網状に成形して密に束ねられている。この複数本の狭幅テープ１９、２０をクロスさせて網状に巻き付けたときの網の大きさは、光ファイバに一次被覆を施してなる光ファイバ心線を中心に配し、この光ファイバ心線を囲んで複数本のメタルワイヤを配置して外周から束ねるのに充分な大きさである。
【００２３】
この狭幅テープ１９、２０は、伸縮性を有する材質で構成するのが適しているが、必ずしも伸縮性を有する材質でなくてもよい。この狭幅テープ１９、２０を伸縮性を有していない材質で構成しても、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０を曲げたときに曲げの内側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、クロスさせて網状に巻き付けた狭幅テープ１９、２０によって曲げの外側から内側に向かって生じる締め付け力が働かないので、光ファイバ心線１１の曲げ側に逃げることになる。したがって、曲げの内側のメタルワイヤ１２に生じる曲げ応力は、メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１０の曲げの外側に逃げて緩和され、本実施の形態によれば、従来のような曲げの内側のメタルワイヤ１２によって生じる曲げ応力が光ファイバ心線１１に側圧となって作用するのを防止することができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、従来の光ファイバ心線２を中心に配し、この光ファイバ心線２の周囲に複数本のメタルワイヤ３を添わせテープ４によって密に束ねたメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル１を曲げたときに生じる曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）を、光ファイバ心線２を曲げたときの曲げ半径（ｍｍ）に対する伝送損失（ｄＢ）と同等の値まで小さくすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本出願は、以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、ケーブルの曲げによりメタルワイヤから光ファイバ心線が局所的な側圧を受けるのを軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を低減することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、ケーブルの曲げにより生じるメタルワイヤの曲げ応力を網目テープによって緩和し光ファイバ心線に局所的な側圧を受けるのをより軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を極力抑えることができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、ケーブルの曲げによりメタルワイヤから光ファイバ心線が局所的な側圧を受けるのを軽減し、ケーブルの曲げによる光ファイバ心線の伝送損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に図示のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルを曲げたときに生じる曲げ応力の状態を示す断面図である。
【図３】図１に図示のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの網目テープの別な実施例を示す平面図である。
【図４】図１に図示のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルに網目テープを巻き付けたときの巻き付け状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係るメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの別な実施の形態を示す斜視図である。
【図６】従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの斜視図である。
【図７】図６に図示の従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルを曲げたときに生じる曲げ応力の状態を示す断面図である。
【図８】図６に図示の従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルを曲げたときに生じる曲げ応力の状態を示す断面図である。
【図９】図６に図示の従来のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブルの曲げ損失の増加を示す特性図である。
【符号の説明】
１０……………メタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル
１１……………光ファイバ心線
１２……………メタルワイヤ
１３……………網目テープ
１４……………光ファイバ
１５……………一次被覆
１９，２０……狭幅テープ

Claims (3)

1. 光ファイバに一次被覆を施してなる光ファイバ心線を中心に配し、該光ファイバ心線を囲んで複数本のメタルワイヤを配置し、前記複数本のメタルワイヤの外周から網目状に形成してなる網目テープを巻き付けて束ねることを特徴とするメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル。
2. 前記網目テープは、伸縮性を有するものである請求項１に記載のメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル。
3. 光ファイバに一次被覆を施してなる光ファイバ心線を中心に配し、該光ファイバ心線を囲んで複数本のメタルワイヤを配置し、前記複数本のメタルワイヤの外周から狭幅のテープを複数本クロスして網目状に巻き付けて束ねることを特徴とするメタルワイヤ／光ファイバ複合ケーブル。

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