JP5290547B2

JP5290547B2 - 複合ケーブル

Info

Publication number: JP5290547B2
Application number: JP2007216167A
Authority: JP
Inventors: 治門冨野; 幸昭神部; 豊充朝倉
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: JP2009048938A

Description

本発明は、複合ケーブルに関する。特に、細径化が可能であるとともに、光ファイバ心線の伝送損失増加を抑制することが可能な複合ケーブルに関する。

光通信ケーブルとメタルケーブルとを同一のケーブル内に収めた様々な複合ケーブルが提案されている。

特許文献１では、銅線上に銅線被覆層が形成された被覆銅線２本と、光ファイバ素線上に被覆層が形成された光ファイバ心線１本とを撚り合わせてなるメタル線と光ファイバ心線との複合コードを単数または複数本用いてなる光複合通信ケーブルが提案されている。

また、特許文献２では、第１の金属線材を挿通し、光ファイバを収納するスロットを有する本体部と、この本体部を吊懸し、第２の金属線材を挿通した吊線部を有した光複合架空ケーブルが提案されている。
特開平１１−２１３７７８号公報特開２００２−１６９０６７号公報

しかしながら、上述した特許文献１において提案された光複合通信ケーブルは、光ファイバ心線とメタル線とを束ねて撚り合わせているため、光ファイバ心線は螺旋状に配され、光ファイバ心線にねじれによる歪が発生し、その結果、光ファイバ心線の伝送損失を増加させるという問題があった。また、光ファイバ心線にケーブル外部からの側圧がかかってしまい、その結果、光ファイバ心線の伝送損失が増加することがあるという問題もあった。

また、上述した特許文献２において提案された光複合ケーブルは、スロット構造を有しているため、光ファイバ心線にかかるねじれ歪や側圧を低減させることができるが、ケーブル外径が太くなり、細径化することができないという問題点があった。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、細径化が可能であるとともに、側圧等による光ファイバ心線の伝送損失増加を抑制することが可能な複合ケーブルを提供することを目的とする。

上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
本発明の第１の態様にかかる複合ケーブルは、長手方向に対して垂直な断面の中心また概ね中心位置に中心抗張力体を有した、光ファイバユニットとメタル線との複合ケーブルであって、
前記光ファイバユニットは、光ファイバ心線と、抗張力体と、前記光ファイバ心線と前記抗張力体とを一括被覆する被覆材と、を有し、
前記断面上の前記光ファイバユニットの断面形状は略楕円であり、前記光ファイバユニットの断面形状の短径Ｄと長径ｄとの比Ｄ／ｄは、０．６〜０．９であり、
前記光ファイバユニットは、本数が２本または４本であり、前記断面上において、２本の前記光ファイバユニットが対となり前記中心抗張力体の中心に対して互いに対称な位置となるように前記中心抗張力体の外周に沿って配置され、
前記メタル線は、本数が偶数本であり、前記断面上において、２本の前記メタル線が対となり前記中心抗張力体の中心に対して互いに対称となる位置で、かつ、前記中心抗張力体の外周に沿って前記光ファイバユニットの両脇が前記メタル線となるように配置され、
前記光ファイバユニットと前記メタル線とが、前記中心抗張力体の外周に沿って、撚り返し率１００％で撚り合わされていることを特徴とする。

これにより、光ファイバ心線のねじれを回避することができる。即ち、撚り返し率１００％で光ファイバユニットとメタル線とを撚り合わせることにより、ねじれ歪による光ファイバ心線の伝送損失を抑制することができる。また、光ファイバ心線をポリエチレン等の被覆材で被覆した光ファイバユニットを使用することにより、側圧による光ファイバ心線の伝送損失を抑制することができる。

ここで、撚り返し率１００％の撚り合わせとは、光ファイバユニットの方向が常に一定方向になるように、光ファイバユニットとメタル線とを撚り合わせる撚り合わせ方法である。

比Ｄ／ｄが小さくなると、撚り合わせ時に光ファイバユニットの方向が変化しやすくなる。比Ｄ／ｄは１に近づくほど、光ファイバユニットからの光ファイバ心線の取り出し性が悪化する。そのため、比Ｄ／ｄを、０．６〜０．９にすることにより、撚り返し率１００％を維持したまま光ファイバユニットとメタル線とを撚り合わせることが容易になるとともに、光ファイバ心線の取り出し性も良好となる。

本発明の第２の態様にかかる複合ケーブルは、本発明の第１の態様にかかる複合ケーブルにおいて、前記光ファイバユニットの長径ｄと前記メタル線の外径Ｌとの比ｄ／Ｌは、０．８〜１．０であることを特徴とする。

これにより、側圧による光ファイバ心線の伝送損失を抑制するとともに、複合ケーブルの断面形状を円形または概ね円形にすることができる。即ち、ハンドリング性の優れた複合ケーブルを提供することができる。

本発明の第３の態様にかかる複合ケーブルは、本発明の第１または第２の態様にかかる複合ケーブルにおいて、ケーブル外装として、複合ケーブル外周部に金属テープ層を有していることを特徴とする。

これにより、細径化が可能であるとともに、光ファイバ心線の伝送損失増加を抑制することが可能な、鼠鳥虫害対策となるケーブル外装を備えた複合ケーブルを提供することができる。

本発明によれば、細径化が可能であるとともに、光ファイバ心線の伝送損失増加を抑制することが可能な複合ケーブルを提供することができる。

この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと同等なもので置換した実施態様を採用することが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。

図１は、本発明を適用可能な複合ケーブルの長手方向に垂直な断面概略図を示した一例である。また、図２は、本発明を適用可能な光ファイバユニットの長手方向に垂直な断面概略図を示した一例である。

図１に示すように、複合ケーブル１は、長手方向に対して垂直な断面の中心また概ね中心位置に中心抗張力体２を配置し、中心抗張力体２の外周に沿って、２本の光ファイバユニット３と２本のメタル線４とが、撚り返し率１００％で撚り合わされている。また、複合ケーブル１は、ケーブル外装として、複合ケーブル外周部に金属テープ層６を配置し、金属テープ層６の外周をポリエチレン等の被覆材７で被覆したＨＳシースケーブルである。また、中心抗張力体２、光ファイバユニット３及びメタル線４と、金属テープ層６との隙間は、緩衝材（ＰＰヤーン）５により埋められている。

金属テープ層６は、ステンレスラミネートテープ等の金属テープにより形成されている。

例えば、複合ケーブル１の長手方向に垂直な断面における、複合ケーブル１、光ファイバユニット３、メタル線４及び中心抗張力体２の寸法は、複合ケーブル１の外径が１４．８ｍｍ、光ファイバユニット３の短径Ｄが２．１ｍｍ、光ファイバユニット３の長径ｄが２．６ｍｍ、メタル線４の外径Ｌが２．９５ｍｍ、中心抗張力体２の外径Ｍが２．０ｍｍである。

図２に示すように、光ファイバユニット３は、平行に２本の光ファイバ心線３７を配置して一括被覆したテープ心線３５と２本の抗張力体３３とを実装している。２本の光ファイバ心線３７と２本の抗張力体３３はその断面中心がほぼ直線状に並び（以降、２本の光ファイバ心線３７と２本の抗張力体３３の断面中心を結ぶ直線をユニット中心線３６と呼ぶ）、かつ、２本の抗張力体３３がテープ心線３５を間に置くように配されている。

光ファイバユニット３は、被覆材３２により、長手方向に垂直な断面形状は、ユニット中心線３６と垂直な方向であるｘ方向が短径、ユニット中心線３６と平行な方向であるｙ方向が長径となる概ね楕円の形状に形成されている。ここで、被覆材３２として、ポリ塩化ビニルやポリエチレン等が用いられている。また、光ファイバユニット３の断面の中心または概ね中心位置（以下、ユニット中心と呼ぶ）がテープ心線３５の中心となるようにテープ心線３５が配置さている。

なお、被覆材３２はテープ心線３５と抗張力体３３を、ケブラー等からなる保護層を介さずに直接被覆している。

２本の抗張力体３３の長手方向に垂直な断面形状はともに、概ね円形の形状である。
また、光ファイバユニット３は、長手方向に沿ってノッチ３４が形成され、布設時などに特殊な工具を使用することなく、光ファイバユニット３をノッチ３４から作業者の手で容易に切り裂くことができ、光ファイバユニット３の内部のテープ心線３５を容易に取り出すことが可能な構成となっている。

このように、光ファイバ心線をポリエチレン等の被覆材で被覆した光ファイバユニットを使用することにより、側圧による光ファイバ心線の伝送損失を抑制することができる。さらに、スロット構造を有する光ファイバケーブルと比較して細径化が可能である。また、光ファイバ心線の取り出し性も良好となり、ハンドリング性の優れた複合ケーブルとなる。

図１に示す複合ケーブルを１０００ｍ製造して布設し、光ファイバ心線の伝送損失の増加量を測定したところ、伝送損失の増加量は波長１．３１μｍと１．５５μｍにおいてほとんどなかった。なお、光ファイバ心線としては、ＩＴＵ−Ｔ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄＳｅｃｔｏｒ）Ｇ．６５２で規定される通常シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いた。鼠鳥虫害対策となるケーブル外装を備えた複合ケーブルにおいては、実装された光ファイバが金属テープ層からの側圧を受けやすいが、このように本発明によれば、光ファイバユニット構造を採用していることにより、金属テープ層を有する複合ケーブルにおいても光ファイバ心線の伝送損失増加を抑制することができる。

さらには、スロット構造を採用していないことから、細径化が可能である。
なお、本実施態様においては、平行に２本の光ファイバ心線３７を配置して一括被覆したテープ心線３５を用いたが、光ファイバ心線３７の本数はこれに限定されない。また、テープ状にしていない単心の光ファイバを用いることもできる。さらに本実施態様においては、１つの光ファイバユニット３内に２本の抗張力体３３を有するが、抗張力体３３の本数は、これに限定されない。

次に、図３を参照して、撚り返し率１００％の撚り合わせを説明する。
図３は、複合ケーブル１における光ファイバユニット３とメタル線４との撚り合わせ方を説明するための図である。図３（ａ）は、撚り返し率１００％の撚り合わせを示した図であり、図３（ｂ）は、撚り返し率０％の撚り合わせを示した図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）の撚り角度が０°のときにおいて、光ファイバユニット３ａの中心抗張力体２から離れる方向を、「→」で表している。

撚り返し率１００％の撚り合わせにおいては、図３（ａ）に示すように、撚り角度が０°、４５°、９０°、１３５°及び１８０°のときにおいて、光ファイバユニット３ａの方向が、常に一定方向である。

一方、撚り返し率０％の撚り合わせにおいては、図３（ｂ）に示すように、撚り角度が０°、４５°、９０°、１３５°及び１８０°のときにおいて、常に、「→」は複合ケーブル１の外径方向でかつ外周方向に向いた方向である。即ち、撚り角度の変化とともに、光ファイバユニット３ａの方向が変化する。

以上のことから、撚り返し率０％の撚り合わせの場合に比較して、撚り返し率１００％の撚り合わせの場合は、光ファイバユニット３ａの方向は、常に一定であり、テープ心線３５のねじれを抑制することができる。即ち、撚り返し率１００％の撚り合わせの場合は、ねじれ歪によるテープ心線３５の伝送損失を抑制することができる。

次に、図２、図４、図５及び表１を参照して、光ファイバユニット３の形状について説明する。

光ファイバユニット３の断面形状は、図２に示したように、略楕円の形状であることが好ましい。図４は光ファイバユニット３の断面形状が矩形であるとき、撚り角度が４５°の状態を示す図である。このように、光ファイバユニット３の断面形状が矩形である場合、実線で示す光ファイバユニット３が、光ファイバユニット３の長辺が中心抗張力体に接触するよう（図中→の方向）に倒れやすく、点線で示す光ファイバユニット３´の位置に落ち着いてしまうことがある。この場合、テープ心線３５のねじれが発生する。

また、図５は光ファイバユニット３の断面形状において、短径Ｄと長径ｄとの比Ｄ／ｄが小さい場合の撚り角度が４５°の状態を示す図である。このように、光ファイバユニット３の断面形状において、比Ｄ／ｄが小さい場合、実線で示す光ファイバユニット３が光ファイバユニット３の長辺が中心抗張力体に接触するよう（図中→の方向）に倒れやすく、点線で示す光ファイバユニット３´の位置に落ち着いてしまうことがある。この場合、テープ心線３５のねじれが発生する。

以上のことから、光ファイバユニット３の断面形状を、図２に示したような略楕円の形状にすることにより、ねじれ歪を抑制することができ、光ファイバユニット３の断面形状において、短径Ｄと長径ｄとの比Ｄ／ｄを０．６以上することで、ねじれ歪を抑制することができる。

一方、光ファイバユニット３の断面形状の短径Ｄと長径ｄとの比Ｄ／ｄは、１に近いと、撚り合わせ易いが、テープ心線３５の取り出し性が悪くなる。

表１は、図２に示すノッチ３４を有する光ファイバユニット３の比Ｄ／ｄの違いによる、テープ心線３５の取り出し性及び撚り合わせ易さについて調査した結果である。

ここで、取り出し性は、良い場合（作業者が無理に力を入れなくても簡単に被覆材を引き裂くことができる場合）を「○」で表し、悪い場合（作業者が無理に力を入れたいと被覆材を引き裂くことができない場合）を「×」で表している。また、撚り合わせ易さは、撚り合わせ易い場合（撚り返し率ほぼ１００％を保てる場合）を「○」で表し、撚り合わせ難い場合（撚り返し率ほぼ１００％を保てない場合）を「×」で表している。

表１に示したように、比Ｄ／ｄを０．６〜０．９にすることにより、テープ心線３５の取り出し性及び撚り合わせ易さがともに良好な複合ケーブル１を提供することができる。

すなわち、取り出し性を維持したまま、光ファイバユニットとメタル線とを撚り返し率１００％で撚り合わせることが容易になるとともに、複合ケーブルの断面形状を円形または概ね円形にすることができる。

また、光ファイバユニット３の短径Ｄは、下記の式（１）で表される。ここで、図２に示すように、Ｃはテープ心線３５の厚さ、Ｂはテープ心線３５とノッチ３４の底部との距離、Ａはノッチ３４の深さを示している。

Ｄ＝Ｃ＋２Ｂ＋２Ａ・・・・・（１）
短径Ｄの許容される最小値は、被覆材３２の距離Ｂが、許容される最小値（０．１ｍｍ）をとるときである。また、短径Ｄは、メタル線４の外径を越えないようにする。これは、短径Ｄがメタル線４の外径より大きいと、テープ心線３５に側圧がかかってしまうためである。

また、光ファイバユニット３の長径ｄは、下記の式（２）で表される。ここで、図２に示すように、ｃはテープ心線３５の幅、ｅは抗張力体３３の外径、（ａ＋ｂ）は被覆材３２のｙ方向の厚さを示している。

ｄ＝ｃ＋２ｅ＋２（ａ＋ｂ）・・・・・（２）
長径ｄの許容される最小値は、被覆材３２の厚さ（ａ＋ｂ）が、許容される最小値（ａ、ｂともに０．１ｍｍ）をとるときである。また、長径ｄは、メタル線４の外径を越えないようにする。これは、長径ｄがメタル線４の外径より大きいと、テープ心線３５に側圧がかかってしまうためである。

上述した複合ケーブル１において、メタル線４の外径Ｌと光ファイバユニット３の長径ｄとの比ｄ／Ｌは、０．８〜１．０が好ましい。これにより、側圧によるテープ心線３５の伝送損失を抑制するとともに、複合ケーブル１の断面形状を円形または概ね円形にすることができる。即ち、ハンドリング性の優れた複合ケーブルを提供することができる。

光ファイバユニット３の長径ｄが大きい場合、中心抗張力体２を太くしたり、中心抗張力体２の被覆を厚くしたりして、メタル線４と光ファイバユニット３との間隔を良好な間隔に調整する。

上述した複合ケーブル１は、２本の光ファイバユニット３と２本のメタル線４とによって構成されているが、光ファイバユニット３の本数及びメタル線４の本数は、これに限定される必要はない。例えば、図６のように、複合ケーブル１１が、４本の光ファイバユニット３と４本のメタル線４とによって構成されていても、図７のように、複合ケーブル１２が、２本の光ファイバユニット３と４本のメタル線４とによって構成されていても良い。図６及び図７の符号は図１と同様である。

図６の複合ケーブル１１の場合、複合ケーブル１１の長手方向に垂直な断面における、複合ケーブル１１、光ファイバユニット３、メタル線４及び中心抗張力体２の寸法は、例えば、複合ケーブル１１の外径が１８．３ｍｍ、光ファイバユニット３の短径Ｄが２．１ｍｍ、光ファイバユニット３の長径ｄが２．６ｍｍ、メタル線４の外径Ｌが３．４ｍｍ、中心抗張力体２の外径Ｍが５．０ｍｍである。

図６に示す複合ケーブルを１０００ｍ製造して布設し、光ファイバ心線の伝送損失の増加量を測定したところ、伝送損失の増加量は波長１．３１μｍと１．５５μｍにおいてほとんどなかった。なお、光ファイバ心線としては、ＩＴＵ−ＴＧ．６５２で規定される通常シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いた。図７の複合ケーブル１２の場合、複合ケーブル１２の長手方向に垂直な断面における、複合ケーブル１２、光ファイバユニット３、メタル線４及び中心抗張力体２の寸法は、例えば、複合ケーブル１２の外径が１６．３ｍｍ、光ファイバユニット３の短径Ｄが２．１ｍｍ、光ファイバユニット３の長径ｄが２．６ｍｍ、メタル線４の外径Ｌが３．４ｍｍ、中心抗張力体２の外径Ｍが３．２ｍｍである。

図７に示す複合ケーブルを１０００ｍ製造して布設し、光ファイバ心線の伝送損失の増加量を測定したところ、伝送損失の増加量は波長１．３１μｍと１．５５μｍにおいてほとんどなかった。なお、光ファイバ心線としては、ＩＴＵ−ＴＧ．６５２で規定される通常シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いた。

本発明を適用可能な複合ケーブル１の長手方向に垂直な断面概略図を示した一例である。本発明を適用可能な光ファイバユニット３の長手方向に垂直な断面概略図を示した一例である。複合ケーブル１における光ファイバユニット３とメタル線４との撚り合わせ方を説明するための図である。光ファイバユニット３の断面形状が矩形であるときの、ねじれ歪の発生を説明するための図である。光ファイバユニット３の断面形状が扁平率の大きな楕円であるときの、ねじれ歪の発生を説明するための図である。本発明を適用可能な他の複合ケーブル１１の長手方向に垂直な断面概略図を示した一例である。本発明を適用可能な他の複合ケーブル１２の長手方向に垂直な断面概略図を示した一例である。

符号の説明

１、１１、１２複合ケーブル
２中心抗張力体
３光ファイバユニット
４メタル線
５緩衝材
６金属テープ層
７被覆材
３２被覆材
３３抗張力体
３４ノッチ
３５テープ心線

Claims

長手方向に対して垂直な断面の中心また概ね中心位置に中心抗張力体を有した、光ファイバユニットとメタル線との複合ケーブルであって、
前記光ファイバユニットは、光ファイバ心線と、抗張力体と、前記光ファイバ心線と前記抗張力体とを一括被覆する被覆材と、を有し、
前記断面上の前記光ファイバユニットの断面形状は略楕円であり、前記光ファイバユニットの断面形状の短径Ｄと長径ｄとの比Ｄ／ｄは、０．６〜０．９であり、
前記光ファイバユニットは、本数が２本または４本であり、前記断面上において、２本の前記光ファイバユニットが対となり前記中心抗張力体の中心に対して互いに対称な位置となるように前記中心抗張力体の外周に沿って配置され、
前記メタル線は、本数が偶数本であり、前記断面上において、２本の前記メタル線が対となり前記中心抗張力体の中心に対して互いに対称となる位置で、かつ、前記中心抗張力体の外周に沿って前記光ファイバユニットの両脇が前記メタル線となるように配置され、
前記光ファイバユニットと前記メタル線とが、前記中心抗張力体の外周に沿って、撚り返し率１００％で撚り合わされていることを特徴とする複合ケーブル。
前記光ファイバユニットの長径ｄと前記メタル線の外径Ｌとの比ｄ／Ｌは、０．８〜１．０であることを特徴とする請求項１に記載の複合ケーブル。
ケーブル外装として、複合ケーブル外周部に金属テープ層を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の複合ケーブル。