JP6605293B2 - 緊張材および歪計測用光ファイバーケーブルの端末処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、歪計測用光ファイバーケーブル、緊張材および歪計測用光ファイバーケーブルの端末処理方法に関する。

PC鋼撚り線による緊張力の管理のため、PC鋼撚り線に光ファイバーケーブルを取り付けることがある。BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)やFBG(Fiber Bragg Grating)等の既知の手法により光ファイバーの歪を計測することで、当該歪からPC鋼撚り線の緊張力を得ることが可能になる（特許文献１参照）。

特開2001-318011号公報

このような歪計測用の光ファイバーケーブルとして、光ファイバーを被覆材で覆い、さらにこの被覆材を外皮で覆って構成したものがある。

歪計測を行うためには光ファイバーケーブルを歪計測用の計測機器に接続する必要があり、その際の光ファイバーケーブルの端末処理として、光ファイバーケーブルの外皮を剥ぎ、被覆材付きの光ファイバーを取り出してむき出しの状態にしなければならない。しかしながら、従来一体成型された両者から被覆材付きの光ファイバーだけを取り出すことは困難であった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、端末処理が容易な歪計測用光ファイバーケーブル等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、PC鋼線を撚り合わせた緊張材であって、歪計測用光ファイバーケーブルが、隣り合うPC鋼線の間に沿わせて配置され、前記歪計測用光ファイバーケーブルは、歪計測に用いる光ファイバーと、前記光ファイバーを被覆する被覆材と、前記被覆材の外側に隣接して設けられる樹脂製の外皮と、を有し、長手方向と直交する方向の断面が、３辺を直線状とする略三角形状であり、前記断面の頂点が前記緊張材の中心に向くように配置され、前記外皮の内部の前記光ファイバーの近傍に、外皮引裂き用の線材が設けられ、前記線材が前記歪計測用光ファイバーケーブルの端面から突出していることを特徴とする緊張材である。

前記外皮として変性低密度ポリエチレンを用いることが望ましい。また歪計測用光ファイバーケーブルは、長手方向と直交する方向の断面が略三角形状であることが望ましい。

第２の発明は、第１の発明の歪計測用光ファイバーケーブルの前記線材を前記歪計測用光ファイバーケーブルの外側へと引張ることにより前記外皮を引裂き、前記被覆材で被覆された前記光ファイバーを取り出すことを特徴とする歪計測用光ファイバーケーブルの端末処理方法である。

本発明では、歪計測用光ファイバーケーブルが、端末処理時に被覆材付きの光ファイバーを取り出しやすくする機構とされている。すなわち、外皮内に線材を設けることで、線材を歪計測用光ファイバーケーブルの外側へと引張ることにより外皮を引裂き、被覆材で被覆された光ファイバーを容易に取り出すことができる。

また、外皮として変性低密度ポリエチレンを用いることで、歪計測用光ファイバーケーブルを押出成型により高精度に製造できる。また、歪計測用光ファイバーケーブルの長手方向と直交する方向の断面を略三角形状とすると、PC鋼線を撚り合わせて緊張材とする場合に、PC鋼線の間に歪計測用光ファイバーケーブルを収まりよく配置できる。

本発明により、端末処理が容易な歪計測用光ファイバーケーブル等を提供することができる。

緊張材１を示す図 歪計測用光ファイバーケーブル２０を示す図 歪計測用光ファイバーケーブル２０の端末処理方法を示す図 歪計測用光ファイバーケーブル２０ａを示す図 歪計測用光ファイバーケーブル２０ａの端末処理方法を示す図 歪計測用光ファイバーケーブル２０ａ’を示す図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の実施形態に係る歪計測用光ファイバーケーブル２０（以下、ケーブルということがある）を取り付けた緊張材１の端部を示す図である。図１（ａ）は緊張材１を側方から見た図であり、図１（ｂ）は緊張材１の長手方向と直交する方向の断面を見た図である。

本実施形態では、緊張材１として、中心のPC鋼線１０の周囲に６本のPC鋼線１０を螺旋状に撚り合わせたPC鋼撚り線が用いられる。歪計測用光ファイバーケーブル２０は、隣り合うPC鋼線１０の間に沿わせて緊張材１の外面で螺旋状に配置され、緊張材１の長手方向に沿って取り付けられる。ケーブル２０は、BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)等の既知の手法により光ファイバーの長手方向の歪の分布を計測するために用いられる。

各PC鋼線１０の長手方向と直交する方向の断面は略円形であり、ケーブル２０の長手方向と直交する方向の断面は略三角形状となっている。ケーブル２０は、断面の略三角形の頂点を中心のPC鋼線１０に向けることで、隣接するPC鋼線１０の間の隙間に収まりよく配置でき、図１（ｂ）の点線で示す緊張材１の外接六角形内にうまく収めることができる。

図２は歪計測用光ファイバーケーブル２０の断面構成を示す図である。ケーブル２０は、光ファイバー２１、被覆材２２、外皮（以下、フィラーという）２３を有する。

光ファイバー２１は歪計測用の光ファイバーであり、ガラスやプラスチックが用いられる。

被覆材２２は光ファイバー２１を直接覆うものである。被覆材２２としては、ガラス繊維をプラスチックで固めたものや、熱可塑性ポリエステルエラストマー、難燃性エラストマー、難燃性ポリエチレン等を用いることができる。

フィラー２３は被覆材２２の外側に隣接して設けられ、被覆材２２を直接覆うものである。本実施形態では、被覆材２２の融点よりフィラー２３の融点が低いものとする。フィラー２３は、例えば被覆材２２より低い融点を有する樹脂で形成でき、その材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等が挙げられる。

ここで、被覆材２２あるいはフィラー２３の融点とは、元の固体形状が維持できなくなる温度をいうものとする。例えば、ガラス繊維をプラスチックで固めたものを被覆材２２に用いた場合、その融点は当該プラスチックの融点である。

この歪計測用光ファイバーケーブル２０は押出成型で製作でき、フィラー２３として例えば無水マレイン酸等による所定の変性処理を経た変性低密度ポリエチレンを用いることで、押出成型時の形状保持、捻じれの防止、寸法のばらつき軽減等の効果があり、高精度にケーブル２０を製造できる。

（２．歪計測用光ファイバーケーブル２０の端末処理方法）
次に、歪計測用光ファイバーケーブル２０を歪計測用の計測機器に接続する際の端末処理方法について説明する。

歪計測用光ファイバーケーブル２０を計測機器に接続する際は、図３（ａ）に示すようにケーブル２０を緊張材１から取り外し、ケーブル２０の端部を、フィラー２３の融点以上且つ被覆材２２の融点未満の温度で加熱する。例えば、熱可塑性ポリエステルエラストマーであるハイトレル（登録商標）を被覆材２２として用い被覆された光ファイバー２１を、変性低密度ポリエチレンによるフィラー２３で被覆した場合、ハイトレル（登録商標）の融点が２１２℃程度、変性低密度ポリエチレンの融点が１２０℃程度であるので、１３０〜１４０℃程度を加熱温度とする。なお、ケーブル２０の加熱にはドライヤー等を用いることができる。

上記のようにケーブル２０を加熱するとフィラー２３のみが軟化し、図３（ｂ）に示すように被覆材２２で覆われた光ファイバー２１を容易に取り出すことができる。この光ファイバー２１を計測機器に接続し、歪計測を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態では、歪計測用光ファイバーケーブル２０が、端末処理時に被覆材２２付きの光ファイバー２１を取り出しやすくする機構とされている。すなわち、フィラー２３の融点を被覆材２２の融点より低くすることで、ケーブル２０をフィラー２３の融点以上且つ被覆材２２の融点未満の温度で加熱してフィラー２３を軟化させ、被覆材２２付きの光ファイバー２１を容易に取り出すことができる。

またフィラー２３として変性低密度ポリエチレンを用いることで、ケーブル２０を押出成型により高精度に製造することができる。さらに、ケーブル２０の長手方向と直交する方向の断面が略三角形状なので、PC鋼線１０を撚り合わせて緊張材１とする場合に、PC鋼線１０の間にケーブル２０を収まりよく配置できる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば歪計測用光ファイバーケーブル２０はPC鋼線１０を撚り合わせた緊張材１に使用するものに限らず、緊張材１としてPC鋼棒等を用いる場合も、その長手方向に沿って取り付けて用いることができる。ケーブル２０の断面形状も略三角形に限ることはない。被覆材２２やフィラー２３の材料についても上記したものに限らない。

[第２の実施形態]
図４は、本発明の第２の実施形態に係る歪計測用光ファイバーケーブル２０ａの断面構成を示したものである。第２の実施形態の歪計測用光ファイバーケーブル２０ａは第１の実施形態と同様に緊張材１に取付けて用いるものであるが、フィラー２３内の光ファイバー２１の近傍にフィラー引裂き用の鋼線２４（線材）が埋設される点で第１の実施形態と主に異なる。鋼線としては鋼繊維などによる直径0.2mm以下の極細高硬線材等を用いることができる。なお、第２の実施形態では被覆材２２とフィラー２３の融点の大小関係は特に問わない。

図５は歪計測用光ファイバーケーブル２０ａの端末処理方法を示す図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すように鋼線２４が光ファイバーケーブル２０ａの端面から突出しており、前記と同様にして光ファイバーケーブル２０ａを緊張材１から取外した後、図５（ｂ）に示すように鋼線２４をケーブル２０ａの外側に引張ってフィラー２３を引裂く。これにより第１の実施形態と同様、簡単に被覆材２２付きの光ファイバー２１を露出させ、これを取り出すことができる。

なお、図６のケーブル２０ａ’に示すように鋼線２４はケーブル２０ａ’の端面から突出して無くともよく、この場合はカッター等でフィラー２３を一部切り込んで鋼線２４を引き出せばよい。また、フィラー２３の引裂きが可能であれば鋼線２４以外の線材を用いてもよい。さらに、第１の実施形態のケーブル２０において同様の鋼線２４を設けることもでき、場合に応じて加熱あるいは鋼線２４によるフィラー引裂きのいずれの方法でも光ファイバー２１の取り出しが容易にできるので便利である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１；緊張材
１０；PC鋼線
２０、２０ａ、２０ａ’；歪計測用光ファイバーケーブル
２１；光ファイバー
２２；被覆材
２３；フィラー
２４；鋼線

Claims (3)

1. PC鋼線を撚り合わせた緊張材であって、
   歪計測用光ファイバーケーブルが、隣り合うPC鋼線の間に沿わせて配置され、
   前記歪計測用光ファイバーケーブルは、
   歪計測に用いる光ファイバーと、
   前記光ファイバーを被覆する被覆材と、
   前記被覆材の外側に隣接して設けられる樹脂製の外皮と、
   を有し、
   長手方向と直交する方向の断面が、３辺を直線状とする略三角形状であり、前記断面の頂点が前記緊張材の中心に向くように配置され、
   前記外皮の内部の前記光ファイバーの近傍に、外皮引裂き用の線材が設けられ、前記線材が前記歪計測用光ファイバーケーブルの端面から突出していることを特徴とする緊張材。
2. 前記外皮として変性低密度ポリエチレンを用いることを特徴とする請求項１に記載の緊張材。
3. 請求項１記載の歪計測用光ファイバーケーブルの前記線材を前記歪計測用光ファイバーケーブルの外側へと引張ることにより前記外皮を引裂き、前記被覆材で被覆された前記光ファイバーを取り出すことを特徴とする歪計測用光ファイバーケーブルの端末処理方法。

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