JP5228398B2

JP5228398B2 - 複合ケーブル

Info

Publication number: JP5228398B2
Application number: JP2007212320A
Authority: JP
Inventors: 裕紀安田; 光樹平野; 雅彦小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-08-16
Also published as: JP2009048818A

Description

本発明は、光ファイバアレイと電気線を複合した複合ケーブル（光電気複合ケーブル）に係り、特に、複合化した場合の光ファイバアレイの配置、構造を工夫した複合ケーブルに関する。

近年、ストレージの大容量化、コンピュータの処理速度の高速化、ディスプレイ、カメラの高精細化によりデータ大容量伝送の要求が高まっている。大容量伝送が必要な大陸間、都市間通信系では既に光化が進んでいる。

しかし、これまで電気で情報をやり取りしていた短距離のサーバ間、ディスプレイとコンピュータ本体間などでも光化の要求が高まり、一部実用化されている。機器間通信においては、大容量伝送が必要なデータだけでなく、機器制御に用いる低速信号伝送も必要なことや、一部低速信号をパラレル伝送すること、さらに、機器間で電力伝送する必要もあることから、一部電気・光の複合ケーブルによる機器間インターコネクトが考えられている。

なお、電気・光の複合ケーブルに関する先行技術文献情報として、次のものがある。

特開２００２−３２４４３３号公報特開２００３−８６０２８号公報

光ファイバアレイは光ファイバが並べられた方向には曲がらないが、単純に電気線と光ファイバアレイを同じジャケットで一括被覆した複合ケーブルでは、光ファイバアレイが光ファイバを並べた方向に曲げられる恐れがある。

また、複合ケーブルが踏まれるなどして外力が加わると、光ファイバアレイにも負荷がかかる。このとき、電気ケーブルと比較して光ファイバアレイは負荷に弱いので、破断などが発生してしまう場合がある。

さらに、電気線と光ファイバケーブルを同じジャケットで一括被覆した複合ケーブルでは、押出し時に光ファイバに側圧などがかかり、設計した構造にうまく形成されない恐れがある。

そこで、本発明の目的は、光ファイバアレイに負荷がかかりづらく、信頼性の高い複合ケーブルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、複数の光ファイバを一列に並べてなる光ファイバアレイと複数の電気線とが被覆層で一括被覆された複合ケーブルにおいて、上記光ファイバアレイの幅方向の両側に上記複数の電気線が配置され、上記被覆層は、上記光ファイバアレイを中心として厚さ方向の被覆厚さが等しく、上記光ファイバアレイと上記複数の電気線間に、上記光ファイバアレイの位置ずれを防止する位置ずれ防止板を設けた複合ケーブルである。

請求項２の発明は、複数の光ファイバを一列に並べてなる光ファイバアレイと複数の電気線とが被覆層で一括被覆された複合ケーブルにおいて、上記光ファイバアレイの幅方向の両側に上記複数の電気線が配置され、上記被覆層は、上記光ファイバアレイを中心として厚さ方向の被覆厚さが等しく、上記電線の上記光ファイバアレイに面する部分に位置ずれ防止被覆部を配置した複合ケーブルである。

請求項３の発明は、上記被覆層は、長手方向に沿って凹凸形状を有する請求項１または２記載の複合ケーブルである。

請求項４の発明は、上記被覆層は、上記光ファイバアレイの幅方向の両端部が中央部よりも厚い請求項１〜３いずれかに記載の複合ケーブルである。

本発明によれば、光ファイバアレイへの負荷を低減できる複合ケーブルを実現できる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図である。

第１の実施形態に係る複合ケーブル１は、機器間通信において、データ、制御信号、電力をまとめて伝送するために使用される。

複合ケーブル１は、高速信号を伝える複数本の光ファイバ２からなる光ファイバアレイ３と、低速信号や電力を伝える複数本の電気線（電気信号線）４と、これら光ファイバアレイ３と複数本の電気線４の周囲に形成された被覆層５とを備える。

複合ケーブル１では、光ファイバアレイ３のアレイ方向（幅方向）両側に、それぞれが導体４ｃと絶縁体４ｄとからなる複数本の電気線４を幅方向に沿って一列に並べて構成される電気線アレイ（集合線）６，６が配置される。被覆層５は、光ファイバアレイ３を中心とする上下両側で厚さが対称である。

ここで、光ファイバアレイ３を中心とする上下両側で厚さが対称とは、被覆層５のうち、（光ファイバアレイ３の表面（図１では、光ファイバアレイ３の幅方向と長手方向に平行な上面）から被覆層５の表面（図１では、被覆層５の幅方向と長手方向に平行な上面）までの厚さ）と、（光ファイバアレイ３の裏面（図１では、光ファイバアレイ３の幅方向と長手方向に平行な下面）から被覆層５の裏面（図１では、被覆層５の幅方向と長手方向に平行な下面）までの厚さ）とが等しいことをいう。

第１の実施形態では、複合ケーブル１として、主に室内に設置されるコンピュータ周辺機器とサーバ間、サーバ同士などの機器間通信への使用を考慮し、電気線４を６本とし、４本の光ファイバ２からなる光ファイバアレイ３を１本とした例で説明する。

より詳細には、複合ケーブル１では、横断面で見て、光ファイバアレイ３を中心に電気線４を３本一組とした電気線アレイ６の２組が、光ファイバアレイ３を挟んで幅方向両側に一直線上に並ぶように配置される。

各電気線４は、導体の外周に絶縁体を被覆してなる。光ファイバアレイ３を構成する光ファイバ２としては、シングルモード光ファイバ、あるいはマルチモード光ファイバを用いる。光ファイバアレイ３としては、これらシングルモード光ファイバ、あるいはマルチモード光ファイバを単に並べたものでもよいし、これらをさらにシースで被覆したものでもよい。

電気線４と、光ファイバアレイ３とを配置して被覆層５で覆うと、複合ケーブル１が得られる。この複合ケーブル１は押し出し法などにより作製される。

各電気線４は、電圧が約１．５〜１０Ｖの交流あるいは直流信号、電力を伝送するための電線である。被覆層５を形成する材料としては、高、中、低密度、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、シリコーンゴムのいずれかを用いるとよい。特に、各種ポリエチレンは耐摩耗性、耐水性、耐候性に優れ、押出被覆しやすく、長尺物の製造に適している。複合ケーブル１を室内で使用する場合には、被覆層５を形成する材料として、ポリ塩化ビニルを用いてもよい。

第１の実施形態の作用を説明する。

複合ケーブル１は、光ファイバアレイ３の両側に電気線アレイ６，６を配置することにより、複合ケーブル１に幅方向に曲げる力が働いても、電気線アレイ６，６が電気線４の並べられた方向（幅方向、あるいは図１では左右方向）の曲げに対して抵抗となり、その方向に曲がらない。

このため、複合ケーブル１は、光ファイバアレイ３が曲がると光ファイバ２が壊れてしまう方向（幅方向）に曲がらなくなり、光ファイバアレイ３への負荷を低減でき、光ファイバアレイ３に負荷がかかりづらく、信頼性が高い。

特に、複合ケーブル１は、複数本の電気線４を幅方向に一列に並べた電気線アレイ６，６が配置され、光ファイバアレイ３が電気線アレイ６，６間に配置されるため、複数本の電気線４のすべてが上述した抵抗となり、光ファイバアレイ３に加わる負荷を最も簡単な構成で低減できる。

また、図２（ａ）に示す第２の実施形態に係る複合ケーブル２１Ａのように、複数本の電気線４を幅方向に一列に並べて電気線アレイ２６Ａとし、その電気線アレイ２６Ａと平行になるように光ファイバアレイ３を配置してもよい。このとき、光ファイバアレイ３への負荷を低減させるため、電気線アレイ２６Ａの幅よりも光ファイバアレイ３の幅が狭いほうが望ましい。

複合ケーブル２１Ａによっても、図１の複合ケーブル１と同様の作用効果が得られる。

図２（ｂ）に示す複合ケーブル２１Ｂのように、図１の複合ケーブル１の各電気線アレイ６に代えて、複数本の電気線４を撚り合わせてなる集合撚線２６Ｂを用いてもよい。

次に、第３の実施形態を説明する。

図３（ａ）に示すように、第３の実施形態に係る複合ケーブル３１Ａは、図２（ａ）の複合ケーブル２１Ａの構成に加え、光ファイバアレイ３から厚さ方向の被覆層５の表面までの厚さを厚く形成した被覆層３５Ａを用いたものである。

被覆層３５Ａは、光ファイバアレイ３を中心として、厚さ方向の被覆層厚さが等しい。
すなわち被覆層３５Ａは、厚さ方向において、光ファイバアレイ３の中心から被覆層３５Ａの表面までの厚さと、光ファイバアレイ３の中心から被覆層３５Ａの裏面までの厚さとが等しい。

一般に複合ケーブルにおいては、光ファイバアレイ３を中心に厚さ方向の被覆の厚さが対称でないと、光ファイバアレイ３が並ぶ幅方向に対して垂直な方向（厚さ方向）に曲げられた際に、曲げられる方向によって光ファイバアレイ３にかかる負荷が変わってくる。より詳細には、光ファイバアレイ３を曲げたときに複合ケーブルの中心よりも内側となるような方向に曲げられると、曲げ半径が小さくなって光ファイバアレイ３への負荷が大きくなる。

しかし、複合ケーブル３１Ａでは、光ファイバアレイ３を中心として、厚さ方向の被覆厚さが等しい被覆層３５Ａを用いることにより、光ファイバアレイ３および電気線４の並ぶ方向（幅方向）に対して垂直な方向（厚さ方向）に曲げられても、曲げ方向によらず光ファイバアレイ３に負荷が均等にかかるのでよい。

また、複合ケーブル３１Ａは、図２（ａ）の複合ケーブル２１Ａに比べて、光ファイバアレイ３から厚さ方向の被覆層３５Ａの厚さが厚いため、ケーブルサイズが若干大きくなるものの、光ファイバ３に加わる負荷をより低減できる。

図３（ｂ）に示す複合ケーブル３１Ｂのように、光ファイバアレイ３の存在する部分のみが、上記光ファイバアレイを中心として厚さ方向両側で被覆厚さが等しい被覆層３５Ｂを用いてもよい。

図３（ｂ）の例では、被覆層３５Ｂは、光ファイバアレイ３が設けられた側の幅方向中央部に位置する部分に、横断面視で凸形に形成してなる突起部３６を有する。

これにより、複合ケーブル３１Ｂでは、厚さ方向に曲げやすくなり、しかも図３（ａ）の複合ケーブル３１Ａに比べるとケーブルサイズが小さくなるという利点がある。

第４の実施形態を説明する。

図４に示すように、第４の実施形態に係る複合ケーブル４１は、図２（ａ）の複合ケーブル２１Ａの構成に加え、光ファイバ２の並び方向（幅方向）の両端部４５ｓ，４５ｓが中央部よりも厚い被覆層４５を用いたものである。図４の例では、各端部４５ｓを横断面視でほぼ楕円状に形成した。さらに、被覆層４５の両端部４５ｓ，４５ｓは、光ファイバアレイ３を中心として厚さ方向の両側で被覆厚さが等しい。

複合ケーブル４１では、光ファイバアレイ３の両端側の被覆を厚くすることにより、複合ケーブル４１が上から踏まれるなど負荷がかかった際にも、光ファイバアレイ３ではなく、厚くした部分である両端部４５ｓ，４５ｓに負荷がかかりやすい。このため。複合ケーブル４１は、電気線４よりも負荷に弱い光ファイバアレイ３への負荷が小さくなり、ケーブルの信頼性が向上する。

また、この厚くした部分である両端部４５ｓ，４５ｓは、幅方向の中心に位置する光ファイバアレイ３に関して対称なので、図３（ａ）の複合ケーブル３１Ａや図３（ｂ）の複合ケーブル３１Ｂと同じ理由により、光ファイバアレイ３および電気線４の並ぶ方向（幅方向）とこれに垂直な方向（厚さ方向）とに曲げられても、曲げ方向によらず光ファイバアレイ３に負荷が均等にかかるのでよい。

図５に示すように、第５の実施形態に係る複合ケーブル５１は、被覆を厚くした図３（ａ）の複合ケーブル３１Ａ、図３（ｂ）の複合ケーブル３１Ｂ、図４の複合ケーブル４１の各被覆層３５Ａ，３５Ｂ，４５の構成に加え、さらにケーブル長手方向に沿って凸部５５ｐと凹部５５ｄからなる凹凸形状が交互に繰り返されて構成される被覆層５５を用いたものである。

凹凸形状は、ケーブル全長にわたって連続形成してもよいし、所定の間隔をおいて形成してもよい。

複合ケーブル５１では、被覆を厚くしたことによるケーブルの曲げづらさを、被覆層５５により低減できる。

第６の実施形態を説明する。

図６（ａ）に示すように、第６の実施形態に係る複合ケーブル６１Ａは、図２の複合ケーブル２１Ａの構成に加え、厚さ方向に所定の間隔をおいて配置した光ファイバアレイ３と電気線アレイ２６Ａ間に、光ファイバアレイ３の位置ずれを防止する位置ずれ防止板６２Ａを設けたものである。

図６（ａ）では、両端が幅方向に対して光ファイバアレイ３側に折れ曲がった横断面視でほぼＵ字状（Ｕ字形）で、かつ光ファイバアレイ３の幅よりも幅広に形成した位置ずれ防止板６２Ａを用いた。幅方向に対して平らな板を位置ずれ防止板としてもよい。

位置ずれ防止板６２Ａの材質は特に問うものではなく、Ａｌ、Ｃｕなどの金属、プラスチックであってもよい。また、位置ずれ防止板６２Ａをケーブル全長にわたって設けてもよいし、所定の間隔をおいて設けてもよい。

この位置ずれ防止板６２Ａは、光ファイバアレイ３及び／又は電気線アレイ２６Ａに接触させてもよいし、接触させなくてもよい。

一般に複合ケーブルでは、光ファイバアレイ３と複数本の電気線４を一体化する際に、さらに押し出し被覆により被覆層５を形成する。押し出しを行う際には光ファイバアレイ３の位置が安定せず、光ファイバアレイ３が隣り合う電気線４の線間の溝に落ち込んだりして傾いたりすることがある。

複合ケーブル６１Ａでは、位置ずれ防止板６２Ａにより、押し出しを行う際に光ファイバアレイ３の溝への落ち込みがなくなるため、光ファイバアレイ３が傾いたりする問題が解決できる。特に、Ｕ字形の位置ずれ防止板６２Ａを用いることで、光ファイバアレイ３の位置も安定しやすくなる。

図６（ｂ）に示す複合ケーブル６１Ｂのように、図１の複合ケーブル１の構成に加え、幅方向に一列に配置した光ファイバアレイ３と電気線アレイ６，６とに平行して、位置ずれ防止板６２Ｂを設けてもよい。

位置ずれ防止板６２Ｂは、一方の電気線アレイ６の側端から他方の電気線アレイ６の側端までの幅よりも幅広に形成した水平部６２ｈと、その水平部６２ｈから起立し、光ファイバアレイ３と電気線アレイ６，６間に所定の間隔をおいて設けられる垂直部６２ｖ，６２ｖとからなる。

最後に、第７の実施形態を説明する。

図７に示すように、第７の実施形態に係る複合ケーブル７１は、図２の複合ケーブル２１Ａの電気線アレイ２６Ａのうち、光ファイバアレイ３に面する部分に、位置ずれ防止被覆部７５を配置したものである。

位置ずれ防止被覆部７５は、電気線４と同一材料の導体４ｃと、該導体４ｃを被覆する絶縁体７４とからなる。本実施形態では、幅方向に２本並列に配置した導体４ｃを電気線４の絶縁体４ｄと同一材料の絶縁体７４で被覆し、これを光ファイバアレイ３の横断面形状に合わせ、横断面視で矩形状に形成して位置ずれ防止被覆部７５とした。

複合ケーブル７１では、位置ずれ防止被覆部７５が図６（ａ）の位置ずれ防止板６２Ａと同じ役割を果たすので、光ファイバアレイ３が傾いたりする問題が解決でき、光ファイバアレイ３の位置も安定しやすくなる。

本発明の好適な第１の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図である。図２（ａ）は、本発明の第２の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図、図２（ｂ）は、図１に示した複合ケーブルの変形例の横断面図である。図３（ａ）は、本発明の第３の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図、図３（ｂ）は、その変形例の横断面図である。本発明の第４の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図である。本発明の第５の実施形態を示す複合ケーブルの側面図である。図６（ａ）は、本発明の第６の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図、図６（ｂ）は、その変形例の横断面図である。本発明の第７の実施形態を示す複合ケーブルの横断面図である。

符号の説明

１複合ケーブル
２光ファイバ
３光ファイバアレイ
４電気線
５被覆層
６電気線アレイ

Claims

複数の光ファイバを一列に並べてなる光ファイバアレイと複数の電気線とが被覆層で一括被覆された複合ケーブルにおいて、上記光ファイバアレイの幅方向の両側に上記複数の電気線が配置され、
上記被覆層は、上記光ファイバアレイを中心として厚さ方向の被覆厚さが等しく、
上記光ファイバアレイと上記複数の電気線間に、上記光ファイバアレイの位置ずれを防止する位置ずれ防止板を設けたことを特徴とする複合ケーブル。
複数の光ファイバを一列に並べてなる光ファイバアレイと複数の電気線とが被覆層で一括被覆された複合ケーブルにおいて、上記光ファイバアレイの幅方向の両側に上記複数の電気線が配置され、
上記被覆層は、上記光ファイバアレイを中心として厚さ方向の被覆厚さが等しく、
上記電線の上記光ファイバアレイに面する部分に位置ずれ防止被覆部を配置したことを特徴とする複合ケーブル。
上記被覆層は、長手方向に沿って凹凸形状を有する請求項１または２記載の複合ケーブル。
上記被覆層は、上記光ファイバアレイの幅方向の両端部が中央部よりも厚い請求項１〜３いずれかに記載の複合ケーブル。