JP3859463B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の光ファイバテープ心線を積層して収容する光ファイバケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多心の光ファイバケーブルとして、周囲に複数の螺旋状の溝を有するスペーサのそれぞれの溝に複数枚の光ファイバテープ心線を積層収納したテープスロット型のものが知られている。また、比較的に光ファイバ心数が少ない多心の光ファイバケーブルでは、光ファイバテープ心線を積層したものをケーブルコアとし、その外周を被覆層で覆った構造のものが知られている。これらの光ファイバケーブルに用いられる光ファイバテープ心線は、通常、平行に並べられた複数本の光ファイバ素線を一括被覆で被覆して、テープ状にしたものが使用される。
【０００３】
図４は、後者の比較的に光ファイバ心数が少ない光ファイバケーブルを示す図で、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は横断面図である（特開２０００−１７１６７２参照）。図中、２１はケーブルコア、２２は光ファイバテープ心線、２３ａ、２３ｂは介在テープ、２４は押さえ巻き、２５はアルミパイプ、２６はポリエチレンシースである。この図４に示す構造の光ファイバケーブルは、複数枚の光ファイバテープ心線２２を積層し、その両側面に介在テープ２３ａおよび２３ｂを添わせて、その上に押さえ巻き２４を巻きつけ、また、長手方向に捻回してケーブルコア２１とし、その外側をアルミパイプ２５とポリエチレンシース２６とからなる被覆層で覆ったものである。
【０００４】
積層された光ファイバテープ心線２２の両側面に添わせる介在テープ２３ａ、２３ｂは、光ファイバテープ心線２２の積層状態を維持するとともに両側面に側圧が加わらないように保護するものである。介在テープ２３ａ、２３ｂの材料としては、ポリアミド樹脂またはフッ素樹脂等からなる厚さ０．３ｍｍ程度のテープが使用されている。一方、ケーブルコア２１を構成する光ファイバテープ心線２２の積層数は、光ファイバケーブルの光ファイバ心数に応じて変わるので、光ファイバテープ心線２２の積重ねの高さもそれに応じて種々の寸法となる。また、介在テープ２３ａ、２３ｂの幅は、光ファイバテープ心線２２の積重ね高さに合わせて設計されるので、介在テープ２３ａ、２３ｂも種々の幅のものを用意する必要がある。
【０００５】
また、図４の光ファイバケーブルは、低コスト化の要求に応じて提案されているものであるが、介在テープ２３ａ、２３ｂを添わしているため、その分材料費が高くなるだけでなく、光ファイバ心数の割には、介在テープに相当する分だけケーブルコアの横断面積は大きくなり、それに伴って被覆層のサイズが大きくなる。この結果、光ファイバケーブルの外径が太くなり、低コスト化も必ずしも十分ではない。
【０００６】
図５は、図４の光ファイバテープ心線の積層形態を異ならせた例である（１９９７年欧州ケーブル会議予稿集「Proceeding of the Euro Cable Conference 1997」：Communications Cabling ，ＥＣ’９７，ｐ１５８−１５９参照）。図中、３１はケーブルコア、３２は光ファイバテープ心線、３３は抗張力体、３４はチューブ、３５はシースである。この図５では、４心の光ファイバテープ心線３２を４枚積層し、その両側面を同じ４心の光ファイバテープ心線を１枚づつ添わせて、合計６枚の光ファイバテープ心線３２を用い、ケーブルコア３１としたものである。ケーブルコア３１の外側をチューブ３４とシース３５で覆うことは、図４の場合と同じである。なお、シース３５には、抗張力体３３が埋め込まれている。
【０００７】
この図５では両側面にも光ファイバテープ心線を積層するので、図４の構成と比べて、介在テープが不要であり、光ファイバケーブルの心数を増やすことができる。しかし、光ファイバテープ心線の積層数と両側面に添わす光ファイバテープ心線の枚数、および光ファイバテープ心線のテープ厚さ、テープ幅によっては、ケーブルコア３１の矩形状の断面を囲う円が大きくなってしまう。ケーブルコア３１を囲う円が大きくなると、図４の場合と同様に、これを覆う被覆層のサイズが大きくなり光ファイバケーブルの外径が太くなってしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、積層される光ファイバテープ心線の積層構成を最適にし、ケーブルコアの断面を囲う円が小さい径の円になるようにして、光ファイバ心数に対する光ファイバケーブルの外径を小さくすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバケーブルは、複数枚の光ファイバテープ心線を積層して積層体とし、前記積層体の両側面に前記積層体と同じ光ファイバテープ心線を添わせてケーブルコアを形成し、前記ケーブルコアの外周に被覆層を設けた光ファイバケーブルであって、前記光ファイバテープ心線のテープ厚さをａ、テープ幅をｂ、使用する光ファイバテープ心線の総枚数をＮ、前記積層体の積層数をｎとし、
｜（２ｎ−Ｎ）×ａ−ｂ｜＜ａ
を満たし、前記積層体の両側面に添わせる光ファイバテープ心線が、前記積層体の中央に配置されるとともに、前記積層体の両側面に添わせる光ファイバテープ心線の枚数が、両側で異なり、かつ、両側の枚数差が１枚であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のケーブルコアの最適化を説明するための図で、図１（Ａ）は光ファイバテープ心線の断面図、図１（Ｂ）は光ファイバテープ心線の積層形態を示す図、図１（Ｃ）は積層形態の最適条件を説明するグラフを示す。図中、１はファイバテープ心線、１ａは光ファイバ素線、１ｂはガラス光ファイバ、１ｃは素線被覆、１ｄは一括被覆、２は積層体、３は添え体、ａはテープ厚さ、ｂはテープ幅を示す。
【００１１】
図１（Ａ）に示すように、光ファイバテープ心線１は、複数本の光ファイバ素線１ａを平行に並べ、一括被覆１ｄによりテープ化して形成される。光ファイバテープ心線１の光ファイバ素線１ａの心数は、２心、４心、８心、１２心、１６心等、種々のものがある。光ファイバ素線１ａは、公称外径１２５μｍガラス光ファイバ１ｂに一次または二次の素線被覆１ｃを施し、被覆外径が０．２５ｍｍ位のものが使用される。光ファイバテープ心線１は、通常、光ファイバ素線１ａを素線外径に等しいピッチで密に配列したものが用いられるが、素線外径より大きいピッチで形成したものを用いることもできる。
【００１２】
図１（Ｂ）のケーブルコア４は、複数枚の光ファイバテープ心線１を積層体２として面方向に積層し、積層体２の両側面の中央に同様な光ファイバテープ心線１をテープ面が直交するように添え体３として１枚以上添わせて構成される。添え体３は、両側で同じ枚数の光ファイバテープ心線１を添わせるか、または異なる枚数（但し、枚数は１枚異なるだけ）で添わせることができる。しかし、バランスの問題から添え体３の光ファイバテープ心線１の枚数は、両側で同じ枚数であることが望ましい。
【００１３】
ケーブルコア４は、光ファイバテープ心線１の総枚数を、積層体２と側面の添え体３とに最適な形態で振り分けて配列することにより、小径の円ｃに収めることができる。そして、このケーブルコア４に被覆層を施してケーブルとした場合に、ケーブル外径を小さくすることができる。ここで、光ファイバテープ心線１のテープ厚さをａ、テープ幅をｂ、テープ総数をＮ、積層体２の積層数をｎ、積層体２の対角線距離をＤ₁ 、積層体の両側に跨る添え体３の対角線距離をＤ₂ とする。
【００１４】
ケーブルコア４が小径の円ｃに収まるようにするには、Ｄ₁ とＤ₂ の差が小さくなるようにする。
【数１】

最適値はＤ₁ ＝Ｄ₂ であるので、このとき、ｎ＝（ｂ＋ａ・Ｎ）／２ａとなる。しかしながら、ｎは自然数であるので最適の値が選べることはまれで、最適に近い自然数を選ぶこととなる。
【００１５】
式（１）は、｜Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²｜に対して、ｎが一次の関数でその変化率は、２ａ（ｂ＋ａ・Ｎ）である。これをグラフ化すると、例えば、図１（Ｃ）に示すようになる。このグラフで、｜Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²｜がゼロになるのは、ｎ＝７．４であるが、ｎは自然数しかとれないので、７か８のうちより有利な方を選択することとなる。より有利とは、Ｄ₁ とＤ₂ の差が小さいこと、すなわち｜Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²｜が小さいことになる。図１（Ｃ）の例では、ｎが７と８の中間値７．５より大きいか小さいかで、ｎが７になるか８になるかを選定する。なお、｜Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²｜がゼロになるのが、ｎ＝７．５の場合は、７も８も最適値で、いずれも選定することができる。
【００１６】
これを選定するには、Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²の絶対値が、２ａ（ｂ＋ａ・Ｎ）の１／２よりも小さくなるように設定することで、最適なｎを選定することができる。したがって、以下の条件式を設定することができる。
｜２ａ（ｂ＋ａ・Ｎ）・ｎ−（ｂ＋ａ・Ｎ）² ｜＜ａ（ｂ＋ａ・Ｎ）
｜（２ｎ−Ｎ）・ａ−ｂ｜＜ａ ・・・・（２）
この式（２）は、結果的に｜（２ｎ−Ｎ）・ａ−ｂ｜は、ケーブルコアの高さ（ａ・ｎ）と幅（ｂ＋ａ・Ｎ−ａ・ｎ）の差と同じで、この差がテープ厚さａ以下であると言い換えることもできる。なお、添え体３の枚数を両側で同じとするには、Ｎ−ｎを必ず偶数とする必要があり、上記式（２）は、以下の式（３）となる。
｜（２ｎ−Ｎ）・ａ−ｂ｜＜２ａ ・・・（３）
【００１７】
本発明において、テープ厚さａ＝０．３１ｍｍを一定とし、テープ幅ｂ＝１．１ｍｍ（４心），２．１ｍｍ（８心），３．６ｍｍ（１２心）の３種類について、テープ総数Ｎに対する積層体の積層数ｎの最適範囲を求めると、以下の表の如くになる（○：条件式の範囲内、×：条件式の範囲外）。
【表１】

【００１８】
添え体３の光ファイバテープ心線１を両側で同じ枚数の対称構造とすると、ケーブルコア４を捻回させる場合、捻回剛体の中心がケーブルコア４の中心に一致する。このため、添え体３を両側で異なる非対称構造の場合と比べて、テープの撚り長さが安定し、光ファイバの伝送損失が安定化する。また、非対称構造の場合は、光ファイバテープ心線１の枚数が多い側が、ケーブルコア４の中心に向かう力が大きいため、積層体２の光ファイバテープ心線１を幅方向に曲げる形となる。これは、伝送損失増の一因となる可能性がある。
【００１９】
また、光ファイバテープ心線１が４心未満のもの、テープ総数Ｎが６枚以下の場合は、光ファイバ心数や積層数ｎが少なくあまり有効でなく、４心以上の光ファイバテープ心線１を７枚以上で、ケーブルコア４を構成するのが望ましい。
【００２０】
図２は、本発明をだるま型の架空光ファイバケーブルに適用した実施の形態を示す図である。図中、４はケーブルコア、５は支持線、６は抗張力体、７は被覆層、８は支持線部、９は首部、１０はケーブル本体部、１１は隙間である。ケーブルコア４は、従来例の図４および図５に示したのと同様に、周囲に薄いテープを巻きつけて押さえたり、粗巻きを施して押さえたりしてもよい。また、ケーブルコア４の可撓性の増加および曲げ損失の抑制のために、２００ｍｍ〜７００ｍｍ程度のピッチでケーブルコア４を長手方向に捻回させることが望ましい。
【００２１】
ケーブルコア４と支持線５は、互いに平行になるようにだるま型の被服層７で被覆される。支持線５は、被覆層７で覆って支持線部８され、ケーブルコア４は、被覆層７で覆ってケーブル本体部１０とされ、支持線部８とケーブル本体部１０とは首部９で連結し、だるま型の横断面を有する光ファイバケーブルとする。支持線５としては、鋼撚り線、ＦＲＰ等を使用することができる。被覆層７の材料としてはポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用い、押出しによって被覆層７を形成する。
【００２２】
また、ケーブル本体部１０の被覆層７の樹脂中には、２本の鋼線等からなる抗張力体６を長手方向に埋め込む。この抗張力体６は、熱可塑性樹脂の押出し時の歪みが緩和することによってケーブル本体部１０の被覆層７が長手方向に収縮しようとするのを阻止する。なお、抗張力体６の埋め込み位置は、支持線５に最も近い位置と最も遠い位置の２箇所とすることが望ましい。そうすることにより、支持線５と２本の抗張力体６がほぼ一平面に並ぶため、光ファイバケーブルをその平面と垂直な方向には曲げ易くなり、光ファイバケーブルをドラムに巻きつけ易くなる。
【００２３】
光ファイバケーブルは、架線時の張力等が加わって光ファイバケーブルがわずかに長手方向に伸びることがある。その伸びが発生しても光ファイバに直接張力等が加わることがないように、架線時の張力を負担する支持線部８に対してケーブル本体部１０の長さをわずかに長くする。したがって、支持線部８を直線状にして置いたとき、ケーブル本体部１０は、それに沿ってわずかに蛇行しながら首部９によって支持線部８に連結された状態となる。
【００２４】
光ファイバケーブルの蛇行の程度を大きくする必要のある時は、首部９の長手方向にスリットを形成して、非連結部分を間欠的に設けてもよい。また、ケーブル本体部１０の被覆層７をチューブ状とし、ケーブルコア４と被覆層７の内壁との間に隙間１１を設け、チューブの中でケーブルコア４を蛇行させる。これにより、ケーブル本体部１０の長さよりもケーブルコア４の長さをさらに長くでき、光ファイバケーブルに加わった張力がケーブルコア４に及ばないようにすることができる。
【００２５】
図２に示す光ファイバケーブルを製造するに当たっては、図１で説明したように、複数枚の光ファイバテープ心線１を幅広の面同士が接触する積層体２を形成すべく供給し、さらにその両側面に同じ光ファイバテープ心線１を沿わせてケーブルコア４を形成する。ケーブルコア４の形成と平行して、１本の支持線５および２本の抗張力体６を供給し、押出し機にてポリエチレンを押出し、だるま型の被覆層７を成形すれば、ケーブルコア４と被覆層７の形成を一連の工程で行うことができる。なお、ケーブルコア４を長手方向に捻回させる場合は、ケーブルコアの形成工程を進行軸周りに回転する回転型とすればよい。
【００２６】
図３は、本発明を他の光ファイバケーブルに適用した例を示す図である。図３（Ａ）は押さえ巻き１２を施した円形光ファイバケーブル、図３（Ｂ）は鋼線等の抗張力体１３を縦添えした楕円形光ファイバケーブルを示す。ケーブルコア４は、いずれも図１で説明したように、小径の円ｃに収まるように光ファイバテープ心線を積層体と添え体との組合せで形成する。被覆層１４は、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂による被覆層のほか、アルミニウムテープを縦添えした層とポリエチレン層との組合せによるラミネート被覆層とすることもできる。
【００２７】
図２および図３に示した、いずれの光ファイバケーブルも、ケーブルコア４の外径を光ファイバ心数の割には小さくできるので、被覆層７，１４の外径を小さくすることができる。また、従来のように介在テープも不要となるので低コスト化を図ることができる。そして、積層体の光ファイバテープ心線の幅方向に受ける側圧は、両側面に配される添え体の光ファイバテープ心線により保護され、側圧による光ファイバの伝送特性の低下を抑制することができる。
【００２８】
本発明の図２の具体例として、４心の光ファイバテープ心線１０枚（Ｎ＝１０）を用いて、４０心の光ファイバケーブルを作成した。光ファイバテープ心線は、テープ厚さ（ａ＝０．３１ｍｍ）、テープ幅（ｂ＝１．１ｍｍ）のものを使用した。ケーブルコア４は、１０枚の光ファイバテープ心線のうち、６枚を積層体２（ｎ＝６）として積層し、その両側面に添え体３として２枚づつ配列した。このときの、「（２ｎ−Ｎ）・ａ−ｂ」値は、０．４８ｍｍで、２ａ＝２×０．３１より以下となるので、式（３）を満足するものである。
【００２９】
また、支持線５としては１．４ｍｍ×７本撚りの鋼撚り線を使用し、抗張力体６としては外径０．７ｍｍの鋼線を使用した。被覆層７はポリエチレンを押出しによって加工し、そのケーブル本体部１０は、外径を１０ｍｍ、内径を５．５ｍｍのチューブ状とした。この光ファイバケーブルを架空支持させて使用したが、機械的強度および光ファイバの伝送特性に全く問題はなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、積層体として積層される光ファイバテープ心線の側面に介在テープを添わす必要がなく、光ファイバ心数の割にはケーブルコアの外径を小さくすることができ、その結果、被覆層を含めた光ファイバケーブルの全体外径を小さくすることができるので、低コストで光ファイバケーブルを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための概略図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す光ファイバケーブルの断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す光ファイバケーブルの断面図である。
【図４】従来の光ファイバケーブルの断面図である。
【図５】従来の他の光ファイバケーブルの断面図である。
【符号の説明】
１…ファイバテープ心線、１ａ…光ファイバ素線、１ｂ…ガラス光ファイバ、１ｃ…素線被覆、１ｄ…一括被覆、２…積層体、３…添え体、４…ケーブルコア、５…支持線、６…抗張力体、７…被覆層、８…支持線部、９…首部、１０…ケーブル本体部、１１…隙間。

Claims (2)

1. 複数枚の光ファイバテープ心線を積層して積層体とし、前記積層体の両側面に前記積層体と同じ光ファイバテープ心線を添わせてケーブルコアを形成し、前記ケーブルコアの外周に被覆層を設けた光ファイバケーブルであって、
   前記光ファイバテープ心線のテープ厚さをａ、テープ幅をｂ、使用する光ファイバテープ心線の総枚数をＮ、前記積層体の積層数をｎとし、
   ｜（２ｎ−Ｎ）×ａ−ｂ｜＜ａ
   を満たし、
   前記積層体の両側面に添わせる光ファイバテープ心線が、前記積層体の中央に配置されるとともに、
   前記積層体の両側面に添わせる光ファイバテープ心線の枚数が、両側で異なり、かつ、両側の枚数差が１枚であることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記ケーブルコアと平行に複数本の抗張力体と１本の支持線を配し、一括してだるま型の被覆層で覆った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。

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