JPWO2020075734A1 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

光ファイバケーブルは、シースと、複数の光ファイバおよび前記複数の光ファイバを長手方向において間欠的に接着する複数の接着部を含む間欠接着型テープ心線を有し、前記シース内に収容されたコアと、を備える。前記シースの外周面には周方向に交互に配置された凹部および凸部が形成され、前記凹部は、隣接する２つの前記凸部の径方向内端にそれぞれ接続された２つの接続部と、２つの前記接続部の間に位置する底面と、を有している。

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関する。
本願は、２０１８年１０月１１日に日本に出願された特願２０１８−１９２７０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来から、特許文献１に示されるような光ファイバケーブルが知られている。この光ファイバケーブルは、シースと、シース内に収容された複数の光ファイバと、を備えている。シースの外周面には周方向に交互に配置された凹部および凸部が形成されている。特許文献１における複数の光ファイバは、互いに撚られた状態でチューブ内に収容されている。あるいは、複数の光ファイバは、ＵＶ硬化型樹脂によって一括被覆されて、テープ心線となっている。

米国特許第６９６３６８６号明細書

特許文献１の光ファイバケーブルでは、凹部がＶ字状の溝となっている。このため、例えば凸部に周方向の力が加わったときに、溝の内端部に応力が集中しやすく、シースに亀裂が生じやすかった。
また、複数の光ファイバを単に撚り合わせてチューブ内に収容した構成では、光ファイバケーブルの剛性が不足し、圧送特性の点で不利であることが判った。一方、複数の光ファイバを樹脂で一括被覆した構成では、光ファイバケーブルの剛性は得られる。しかしながら、光ファイバを樹脂で一括被覆すると、コアが大きくなってケーブルの細径化の点で不利となり、光ファイバにかかる歪も大きくなり伝送損失の点でも不利となる。

本発明はこのような事情を考慮してなされ、シースの強度を高めながら、圧送特性、細径化、および伝送損失の点で有利な光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光ファイバケーブルは、シースと、複数の光ファイバおよび前記複数の光ファイバを長手方向において間欠的に接着する複数の接着部を含む間欠接着型テープ心線を有し、前記シース内に収容されたコアと、を備え、前記シースの外周面には周方向に交互に配置された凹部および凸部が形成され、前記凹部は、隣接する２つの前記凸部の径方向内端にそれぞれ接続された２つの接続部と、２つの前記接続部の間に位置する底面と、を有している。

本発明の上記態様によれば、シースの強度を高めながら、圧送特性、細径化、および伝送損失の点で有利な光ファイバケーブルを提供することができる。

本実施形態に係る光ファイバケーブルの横断面図である。 図１ＡのＩ部の拡大図である。 間欠接着型テープ心線の概略図である。 空気圧送の方法を示す概略図である。 空気圧送試験に用いるトラックの概略図である。 変形した光ファイバケーブルの横断面図である。 凹部断面積の説明図である。 凸部および抗張力体が直線状に延びている場合を説明する図である。 凸部および抗張力体が螺旋状に捻れている場合を説明する図である。 凸部および抗張力体の螺旋状の捻れが、光ファイバケーブルの曲げ剛性に与える影響を説明するグラフである。 図８の横軸である測定角度Ｘを説明する図である。 １つの凸部の内側に複数の抗張力体を配置した光ファイバケーブルの横断面図である。 凸部および抗張力体のＳＺ状の捻れが、光ファイバケーブルの曲げ剛性に与える影響を説明するグラフである。 凸部の頂部に低摩擦材を配置した光ファイバケーブルの横断面図である。 シースの表面全体に低摩擦材の層を配置した光ファイバケーブルの横断面図である。 凸部を低摩擦材により形成した光ファイバケーブルの横断面図である。 一部の凸部の内側にリップコードを配置し、他の凸部の内側に抗張力体を配置した光ファイバケーブルの横断面図である。 内側にリップコードが埋設された凸部を、他の凸部より大きく突出させた光ファイバケーブルの横断面図である。 内側にリップコードが埋設された凸部の幅を、他の凸部より小さくした光ファイバケーブルの横断面図である。 抗張力体を等間隔に配置し、周方向において抗張力体同士の間にリップコードを配置した光ファイバケーブルの横断面図である。 本実施形態の変形例に係る光ファイバケーブルの横断面図である。 本実施形態の他の変形例に係る光ファイバケーブルの横断面図である。

以下、本実施形態の光ファイバケーブルについて図面に基づいて説明する。
図１Ａに示すように、光ファイバケーブル１は、シース１０と、シース１０内に収容されたコア２０と、シース１０に埋設された複数の抗張力体３０と、を備えている。
コア２０は、複数の光ファイバユニット２１と、これらの光ファイバユニット２１を包む押さえ巻き２２と、を有している。光ファイバユニット２１はそれぞれ、複数の光ファイバ２１ａと、これらの光ファイバ２１ａを束ねる結束材２１ｂとを有している。

（方向定義）
本実施形態では、光ファイバケーブル１の中心軸線を中心軸線Ｏという。また、光ファイバケーブル１の長手方向（光ファイバ２１ａの長手方向）を単に長手方向という。長手方向に直交する断面を横断面という。横断面視（図１Ａ）において、中心軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ周りに周回する方向を周方向という。
なお、横断面視において、光ファイバケーブル１が非円形である場合には、光ファイバケーブル１の図心に中心軸線Ｏが位置する。

図２に示すように、本実施形態の光ファイバユニット２１は、いわゆる間欠接着型テープ心線である。すなわち、光ファイバユニット２１は、複数の光ファイバ２１ａと、隣り合う光ファイバ２１ａ同士を接着する複数の接着部２１ｃと、を有している。間欠接着型テープ心線では、複数の光ファイバ２１ａを長手方向に直交する方向に引っ張ると、網目状（蜘蛛の巣状）に広がる。詳しくは、ある一つの光ファイバ２１ａが、その両隣の光ファイバ２１ａに対して長手方向で異なる位置においてそれぞれ接着部２１ｃにより接着されている。かつ、隣接する光ファイバ２１ａ同士は、長手方向で一定の間隔をあけて、接着部２１ｃにより互いに接着されている。

接着部２１ｃとしては、熱硬化型樹脂やＵＶ硬化型樹脂などを用いることができる。
複数の光ファイバユニット２１は、中心軸線Ｏを中心として、互いに撚り合わされている。撚り合わせの態様は、螺旋状であってもよいし、ＳＺ状であってもよい。

押さえ巻き２２は、複数の光ファイバユニット２１を包んでおり、円筒状に形成されている。押さえ巻き２２の周方向における両端部（第１端部および第２端部）は、互いに重ねられており、ラップ部２２ａを形成している。押さえ巻き２２のうち、ラップ部２２ａを除く部分を非ラップ部２２ｂという。非ラップ部２２ｂは、ラップ部２２ａを形成する第１端部と第２端部との間に位置している。

押さえ巻き２２の材質としては、不織布やプラスチック製のテープ部材などを用いることができる。押さえ巻き２２をプラスチックで形成する場合、材質としてはポリエチレンテレフタラート、ポリエステルなどを用いることができる。また、押さえ巻き２２として、上記の不織布やテープ部材に吸水性を付与した、吸水テープを用いてもよい。この場合、光ファイバケーブル１の防水性能を高めることができる。プラスチック製のテープ部材を押さえ巻き２２として用いる場合、このテープ部材の表面に吸水パウダーを塗布することで、吸水性を付与してもよい。

複数の抗張力体３０は、周方向に等間隔を空けてシース１０内に埋設されている。なお、複数の抗張力体３０が埋設される間隔は等間隔でなくてもよい。抗張力体３０の数は適宜変更可能である。抗張力体３０の材質としては、例えば金属線（鋼線など）、抗張力繊維（アラミド繊維など）、およびＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics)などを用いることができる。ＦＲＰの具体例としては、ケプラ繊維を用いたＫＦＲＰや、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール：poly-paraphenylenebenzobisoxazole）を用いたＰＢＯ−ＦＲＰを用いることができる。
なお、抗張力体３０の他に、例えばリップコードなどがシース１０内に埋設されていてもよい。

シース１０は、中心軸線Ｏを中心とした円筒状に形成されている。シース１０の材質としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰ）などのポリオレフィン（ＰＯ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などを用いることができる。

シース１０の外周面には、複数の凹部１２および凸部１１が形成されている。凹部１２および凸部１１は、周方向に交互に配置されている。このように、シース１０の外周面には凹凸形状が形成されている。凹部１２および凸部１１は、長手方向に沿って延びている。

凸部１１は、周方向において、抗張力体３０と同じ位置に配置されている。換言すると、凸部１１は、横断面視において中心軸線Ｏから抗張力体３０の中心に向けて延びる直線上に位置している。凹部１２は、周方向において、抗張力体３０と異なる位置に配置されている。換言すると、凹部１２は、横断面視において、中心軸線Ｏから抗張力体３０の中心に向けて延びる直線上に位置していない。

凹部１２は、２つの接続部１２ａと、底面１２ｂと、を有している。接続部１２ａは、周方向で隣接する凸部１１の径方向内端に接続されている。底面１２ｂは、２つの接続部１２ａ同士の間に位置している。図１Ｂに示すように、接続部１２ａは、径方向内側に向けて凸の曲面状に形成されている。

底面１２ｂは、中心軸線Ｏを中心とした曲面となっており、横断面視では中心軸線Ｏを中心とした円弧状となっている。ただし、底面１２ｂの形状は中心軸線Ｏを中心とした曲面に限定されない。例えば底面１２ｂは、２つの接続部１２ａを直線状に結んだ形状となっていてもよい。

以上のように、凹部１２が、２つの接続部１２ａと、これらの接続部１２ａの間に位置する底面１２ｂとを有していることで、凸部１１に周方向の力が作用したとしても、凹部１２に応力が集中しにくくなっている。したがって、凹部１２に亀裂などが生じることが抑制されており、シース１０の強度が高められている。
また、本実施形態のコア２０は、複数の光ファイバ２１ａおよび複数の光ファイバ２１ａを長手方向において間欠的に接着する複数の接着部２１ｃを含む間欠接着型テープ心線（光ファイバユニット２１）を有している。これにより、接着されていない複数の光ファイバを単に撚り合わせた場合と比較して、光ファイバケーブル１の剛性が確保されて、耐座屈性、圧送特性に有利な構造となる。さらに、複数の光ファイバを樹脂で一括被覆した場合と比較して、光ファイバケーブル１の細径化も実現することが可能となり、伝送損失の増加も抑制することができる。

さらに、接続部１２ａが径方向内側に向けて凸の曲面状に形成されている。これにより、接続部１２ａに応力が集中することがより確実に抑制され、シース１０の強度をさらに高めることができる。

また、押さえ巻き２２がラップ部２２ａを有しているため、押さえ巻き２２の内側の構成部材とシース１０とが接触することを抑制できる。これにより、シース１０を押出成形する際に、軟化したシース１０内に光ファイバ２１ａが取り込まれて、光ファイバ２１ａの余長率が不安定になることを抑制できる。また、押さえ巻き２２とシース１０との間に光ファイバ２１ａが挟まれて伝送損失が増大することも抑制できる。

なお、凸部１１の外周面の曲率半径は、シース１０の半径（光ファイバケーブル１の半径）より小さくてもよい。この構成によれば、凸部１１とマイクロダクト（詳細は後述）との接触面積がより小さくなる。したがって、光ファイバケーブル１をマイクロダクト内に挿通させる際の作業性を向上させることができる。なお、本実施形態において「シース１０の半径」とは、凸部１１の外周面と中心軸線Ｏとの間の距離の最大値である。前記最大値が凸部１１ごとに異なっている場合には、各最大値の平均値を「シース１０の半径」とする。

次に、本実施形態の光ファイバケーブル１の具体的な実施例を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

（最大圧縮応力）
本実施例では、図３に示すように、光ファイバケーブルを空気圧送によってマイクロダクトＤ内に挿通させる際の作業性について検討した。マイクロダクトＤとは、地中などに予め設置された管である。空気圧送では、マイクロダクトＤの端部にシールＳを取り付けて、シールＳの開口部を通じて光ファイバケーブルをマイクロダクトＤ内に導入する。また、シールＳにポンプＰを接続して、空気をシールＳからマイクロダクトＤ内に流入させる。これにより、光ファイバケーブルとマイクロダクトＤとの間に空気層を形成して、摩擦を低減することができる。

ここで、光ファイバケーブルを敷設する際に、例えば２０００ｍ以上の長距離にわたって、光ファイバケーブルをマイクロダクトＤ内に挿通する場合がある。このような長距離で光ファイバケーブルをマイクロダクトＤ内に挿通する際には、光ファイバケーブルの長手方向における上流側（−Ｘ側）から下流側（＋Ｘ側）へと、効率よく力を伝える必要がある。

本願発明者らが鋭意検討した結果、光ファイバケーブルの上流側から下流側へと力を適切に伝達させるために、光ファイバケーブルの圧縮強さ（最大圧縮応力）を所定の範囲内とすることが好ましいことがわかった。
以下、圧縮強さを異ならせた複数の光ファイバケーブル（試験例１−１〜１−７）を用意して、空気圧送の作業性を確認した結果を、表１を用いて説明する。なお、試験例１−８は、ルースチューブタイプの光ファイバケーブルである。試験例１−８の詳細については後述する。

表１に示す「空気圧送試験」の欄には、各光ファイバケーブルの空気圧送試験の結果が示されている。より詳しくは、マイクロダクトＤ内に各光ファイバケーブルを空気圧送して、２０００ｍ圧送することができた場合に結果が良好（ＯＫ）とし、２０００ｍ圧送することができなかった場合に結果が不十分（ＮＧ）とした。

なお、空気圧送試験に用いたマイクロダクトＤは、図４に示すような８の字形状とした。湾曲部の内側の幅は１８．３３ｍであり、図４に示す８の字形状の１周の長さは１２５ｍである。図示は省略するが、この８の字形状を１６回連続させることで、総長２０００ｍのトラックを構成した。ポンプＰ（図３参照）は８の字形状の略直線の部分に配置し、図４の矢印Ｆに示す方向において、マイクロダクトＤ内に光ファイバケーブルを空気圧送させた。

表１の「圧縮強さ」とは、各試験例について、表１の「サンプル長L’(mm)」の長さのサンプルを圧縮試験機で圧縮して最大圧縮荷重(N)を測定し、その最大圧縮荷重を「断面積a(mm²)」で割った値である。なお、圧縮強さの算出は、ＪＩＳ Ｋ７１８１：２０１１に準じて行った。
より詳しくは、圧縮試験機として、汎用の万能材料試験機を用いた。各サンプルの両端を金属製の筒に嵌めこみ、これを圧縮試験機に取り付けた。つまり、圧縮試験の際の境界条件として、サンプルの両端を固定支持した。各サンプルを長手方向に１ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮させた。そして、各サンプルが座屈する直前の圧縮荷重を「最大圧縮荷重」として測定した。
なお、各サンプルのサンプル長Ｌ’は、ｄ／Ｌ’の値が一定（０．８）となるように設定している。

表１に示す通り、圧縮強さが１１．６Ｎ／ｍｍ^２以下の試験例（１−１、１−２）では、圧送試験結果が不十分となった。これは、光ファイバケーブルの圧縮強さが不十分であり、マイクロダクトＤ内を進行させる途中で光ファイバケーブルの座屈が生じてしまったためである。光ファイバケーブルがマイクロダクトＤ内で座屈すると、光ファイバケーブルの上流側から下流側へと伝わる力が、座屈した部分において光ファイバケーブルがマイクロダクトＤの内面に押し付けられる力へと変換される。この結果、光ファイバケーブルの下流側の端部へと力が伝わりにくくなり、光ファイバケーブルの進行が停止してしまう。その結果、２０００ｍ圧送することができなかったと考えられる。

これに対して、圧縮強さが１２．８Ｎ／ｍｍ^２以上の試験例（１−３〜１−７）については、良好な圧送試験結果を得ることができた。これは、圧縮強さ、すなわち光ファイバケーブルの中心軸線Ｏに沿った方向（長手方向）における力に対する変形のしにくさが所定量以上であるため、マイクロダクトＤ内における光ファイバケーブルの座屈が抑制されたためである。このように、光ファイバケーブルの座屈を抑制することで、光ファイバケーブルの下流側の端部まで確実に力が伝わり、２０００ｍ圧送することができたと考えられる。

以上の結果から、光ファイバケーブルの圧縮強さは１２．８Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。この構成により、マイクロダクトＤ内における光ファイバケーブルの座屈が抑制され、光ファイバケーブルの設置作業性を向上させることができる。
また、表１の試験例１−８に示すように、圧縮強さが３２．４Ｎ／ｍｍ^２である光ファイバケーブルについても、圧送試験結果が良好となった。したがって、圧縮強さを３２．４N／ｍｍ^２以下とすることで、良好な圧送試験結果が得られると考えられる。
以上のことから、光ファイバケーブルの圧縮強さは、１２．８Ｎ／ｍｍ^２以上３２．４Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。

（ラップ率）
図１Ａに示すように、本実施形態の押さえ巻き２２には、ラップ部２２ａが形成されている。本願発明者らが検討したところ、押さえ巻き２２の全周の長さに対するラップ部２２ａの周長の割合が大きいと、図５に示すように、光ファイバケーブルが略楕円形に変形しやすいことが判った。より詳しくは、ラップ部２２ａが延びる方向が長軸となるような楕円形状となりやすい。このような変形が生じると、シール部Ｓの開口部（図３参照）におけるシール性が低下する場合がある。また、楕円形状における長軸上に位置する凸部１１が、マイクロダクトＤの内周面に強く押し付けられることで摩擦が増大する場合もある。
つまり、押さえ巻き２２の全周の長さにおけるラップ部２２ａの割合が、光ファイバケーブルを空気圧送する際の作業性に影響を及ぼすことが判った。

そこで、好ましいラップ部２２ａの割合について検討した結果を、以下に説明する。
図１Ａに示すように、横断面視におけるラップ部２２ａの周長をＷ１とする。また、非ラップ部２２ｂの周長をＷ２（不図示）とする。このとき、ラップ率Ｒを以下の数式（１）により定義する。
Ｒ＝Ｗ１÷（Ｗ１＋Ｗ２）×１００ …（１）
ラップ率Ｒは、押さえ巻き２２の全周の長さに対するラップ部２２ａの周長の割合を示している。

本実施例では、表２に示すように、ラップ率Ｒを異ならせた複数の光ファイバケーブル（試験例２−１〜２−６）を用意した。
表２の「伝送損失」の欄には、各光ファイバケーブルの伝送損失の測定結果が示されている。より詳しくは、波長１５５０ｎｍにおいて、伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍ以下である場合に結果が良好（ＯＫ）とし、伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍより大きい場合に結果が不十分（ＮＧ）とした。
表２の「空気圧送試験」の欄の意義については、表１と同様である。

表２に示す通り、ラップ率Ｒが５％以上の試験例（２−１〜２−５）については、伝送損失の結果が良好となった。これに対して、ラップ率Ｒが３％の試験例（２−６）については、伝送損失の結果が不十分となった。この原因は、ラップ率Ｒが小さすぎる場合、ラップ部２２ａから押さえ巻き２２の外側へと光ファイバがはみ出し、光ファイバに局所的な曲げが加わり、伝送損失が増大したためであると考えられる。

また、ラップ率Ｒが２０％以下の試験例（２−２〜２−６）については、空気圧送試験の結果が良好となった。これに対して、ラップ率Ｒが２７％の試験例（２−１）については、空気圧送試験の結果が不十分となった。この原因は、ラップ率Ｒが大きすぎることで、先述の通り光ファイバケーブルが楕円形状に変形して、空気圧送する際の作業性が低下したためである。

以上の結果から、ラップ率Ｒは５％以上２０％以下であることが好ましい。この構成により、光ファイバに局所的な曲げが加わることによる伝送損失の増大を抑制しつつ、空気圧送の作業性を向上させることができる。

（凹部の断面積）
空気圧送により光ファイバケーブルをマイクロダクトＤ内に挿通させる際には、空気の少なくとも一部が凹部１２を流路として流動する。そして、凹部１２を流れる空気の一部が、凸部１１とマイクロダクトＤとの間に流れ込み、両者の間に空気層を形成することで摩擦を低減することができる。ここで、本願発明者らが検討した結果、上記の空気層が適切に形成されるためには、空気の流路となる凹部１２の断面積を所定の範囲内にすることが好ましいことがわかった。以下、検討の結果を説明する。

本実施例では、図６に示す凹部断面積Ａを異ならせた複数の光ファイバケーブル（試験例３−１〜３−６）を用意した。凹部断面積Ａとは、横断面視において、各凸部１１の径方向外端に接する閉曲線Ｌを引いたとき、閉曲線Ｌと全ての凹部１２とによって規定される空間の断面積である。換言すると、凹部断面積Ａは、閉曲線Ｌを外周面とする仮想の光ファイバケーブルの断面積に対する、本実施例の光ファイバケーブルの断面積の差分である。
なお、閉曲線Ｌは、通常は中心軸線Ｏを中心とした円形状である。ただし、光ファイバケーブルの変形により、閉曲線Ｌが楕円形状となる場合もある。

表３に示す通り、凹部断面積Ａが５．２ｍｍ^２の試験例（３−１）については、空気圧送試験の結果が不十分となった。この原因は、凹部断面積Ａが大きすぎることで、シールＳと光ファイバケーブルとの間のシール性が低下し、マイクロダクトＤ内からの空気の逆流が生じやすくなるためである。マイクロダクトＤ内から逆流する空気の量が大きいと、マイクロダクトＤの内面と光ファイバケーブルとの間に介在する空気が少なくなり、摩擦が増大してしまう。この摩擦によって、光ファイバケーブルの上流側から下流側へと力が伝わりにくくなり、光ファイバケーブルの進行が停止してしまったと考えられる。

これに対して、凹部断面積Ａが１．３ｍｍ^２以上４．８ｍｍ^２以下の試験例（３−２〜３−５）については、空気圧送試験の結果が良好となった。これは、凹部断面積Ａが充分に小さく、シールＳと光ファイバケーブルとの間のシール性が良好であり、マイクロダクトＤ内からの空気の逆流が抑えられたためである。すなわち、マイクロダクトＤの内面と光ファイバケーブルとの間に充分な空気が介在することで摩擦が低減され、光ファイバケーブルの上流側から下流側へと力を伝えることができたと考えられる。

また、試験例３−６については、シース１０に凹凸形状が形成されていないため、マイクロダクトＤの内面と光ファイバケーブルとの摩擦が大きく、光ファイバケーブルの進行が停止してしまった。

以上の結果から、凹部断面積Ａは１．３ｍｍ^２以上４．８ｍｍ^２以下の範囲内であることが好ましい。この構成により、シールＳと光ファイバケーブルとのシール性を確保し、空気圧送の作業性を向上させることができる。

（シースの捻れ形状）
凹部１２は、光ファイバケーブルを空気圧送する際の、空気の流路となる。ここで、例えば凹部１２が長手方向に沿って直線状に延びている場合（図７Ａ参照）と、長手方向に沿って螺旋状に捻れている場合（図７Ｂ参照）とでは、空気の流動状態が変化する。そして、空気の流動状態の違いは、光ファイバケーブルを空気圧送する際の作業性に影響を及ぼすと考えられる。

そこで、シース１０のねじれ形状と空気圧送の作業性との関係を検討した結果を、表４を用いて説明する。ここでは、捻れ角度θが異なる複数の光ファイバケーブル（試験例４−１〜４−５）を用意した。捻れ角度θとは、長手方向１ｍあたりのシース１０（凸部１１）の中心軸線Ｏ回りの捻れ量である。例えばθ＝９０（°／ｍ）の場合、長手方向に沿って１ｍ離れた部分同士を比べると、凸部１１の位置が中心軸線Ｏ回りに９０°異なることを意味する。なお、試験例４−２〜４−５において、抗張力体３０は凸部１１と同様の捻れ角度θで中心軸線Ｏ回りに捻れている。このため、試験例４−２〜４−５の光ファイバケーブルは、長手方向におけるどの位置でも横断面の形状が略同じとなる。

表４に示す通り、捻れ角度が１０≦θ（°／ｍ）≦１８０の試験例（４−３〜４−５）については、空気圧送試験の結果が良好となった。これは、凹部１２内を流れる空気の圧力を、光ファイバケーブルを下流側に推進させる推力へと効果的に変換できたためであると考えられる。すなわち、凹部１２内を流れる空気は、凸部１１の側面に垂直な方向の圧力を及ぼす。したがって、θの値が大きいほど、凸部１１の側面が長手方向に対して傾斜することになり、空気の圧力が長手方向の力へと変換される。

これに対して、捻れ角度θが５°／ｍ以下の試験例（４−１、４−２）では、空気圧送試験の結果が不十分となった。これは、凹部１２内を流れる空気の圧力を、光ファイバケーブルの推力へと有効に利用できなかったためであると考えられる。

以上のことから、シース１０の捻れ角度は１０≦θ（°／ｍ）≦１８０であることが好ましい。この構成により、凹部１２内を流れる空気の圧力を、光ファイバケーブルを下流側に推進させる力へと有効に変換し、空気圧送の作業性を向上させることができる。

なお、１０≦θ（°／ｍ）≦１８０となるように、シース１０を成形する際に、積極的にシース１０に捻れ形状を設けてもよい。あるいは、螺旋状に撚り合わされた光ファイバユニット２１が撚り戻ろうとする力を利用して、シース１０に捻れを加えてもよい。

次に、シース１０および抗張力体３０の捻れ形状が光ファイバケーブルの曲げ剛性に与える影響について検討した結果を説明する。本実施例では、試験例５−１、５−２（図８参照）の２つの光ファイバケーブルを用意した。試験例５−１の光ファイバケーブルは、試験例４−１と同様の光ファイバケーブルであり、図７Ａに示すように、シース１０および抗張力体３０に捻れが無い。試験例５−２の光ファイバケーブルは、図７Ｂに示すようにシース１０および抗張力体３０が螺旋状に捻られており、長手方向におけるピッチは７００ｍｍである。試験例５−１、５−２ともに、複数の光ファイバユニット２１がＳＺ状に撚り合わされたコア２０を採用した。試験例５−１、５−２ともに、凸部１１および抗張力体３０の数は１２個である。

図８は、試験例５−１、５−２の光ファイバケーブルについて、測定角度Ｘごとの曲げ剛性値を示すグラフである。測定角度Ｘとは、図９に示すように、曲げ剛性を測定する際に力を加える角度を示している。本実施例では、１２個の凸部１１および１２個の凹部１２の各中心部に力を加えているため、測定角度Ｘが１５°（＝３６０°÷２４）刻みとなっている。

図８に示すように、試験例５−１の光ファイバケーブルは測定角度Ｘごとの曲げ剛性値のばらつきが大きい。一方、試験例５−２の光ファイバケーブルは、測定角度Ｘごとの曲げ剛性値のばらつきが、試験例５−１よりも小さい。この差異は、抗張力体３０が螺旋状に捻れて配置されているか否かによるものである。試験例５−２では、抗張力体３０が螺旋状に配置されているため、曲げ剛性が周方向において均一化されたと考えられる。

以上説明したように、シース１０における凸部１１の内側に抗張力体３０を埋設し、凸部１１および抗張力体３０を、中心軸線Ｏを中心とする螺旋状に捻れた形状とすることで、光ファイバケーブルの曲げ剛性を周方向において均一化することができる。これにより、より取り扱いやすく、マイクロダクト内に敷設しやすい光ファイバケーブルを提供することができる。

（抗張力体の材質）
次に、抗張力体３０の材質について検討した結果を、表５、表６を用いて説明する。表５に示す試験例６−１〜６−３は、288本の光ファイバを有する光ファイバケーブルである。表６に示す試験例７−１、７−２は、144本の光ファイバを有する光ファイバケーブルである。

表５、表６において、「ＴＭ材質」、「引張弾性係数」、「ＴＭ直径」、「ＴＭ断面積」は、それぞれ、抗張力体３０の材質、引張弾性係数、直径、断面積を示している。「ＴＭ本数」は、当該試験例が有する抗張力体３０の数を示している。なお、各試験例におけるシース１０の表面には、抗張力体３０と同数の凸部１１を設けて、各凸部１１の内側に抗張力体３０を配置した。

表５に示す「耐張力指数」は、試験例６−１〜６−３の光ファイバケーブルに長手方向の引張り力を加えて、所定の伸び率α（％）となったときの引張り力を、試験例６−１を基準とした比率で示している。例えば試験例６−２は耐張力指数が1.25であるため、伸び率がαとなるまでに、試験例６−１に対して1.25倍の引張り力を要している。表６に示す耐張力指数も、試験例７−１の引張り力を基準としている点を除き、表５の耐張力指数と同様である。
なお、伸び率αは、光ファイバケーブルが引張り力に比例して伸びる範囲で設定される。このため、試験例６−２、６−３、７−２の耐張力指数は、伸び率αの値によって左右されない。

表５に示す「外径比」は、試験例６−１の光ファイバケーブルの外径に対する、試験例６−２、６−３の光ファイバケーブルの外径の大きさを表している。例えば試験例６−２の光ファイバケーブルの外径は、試験例６−１の光ファイバケーブルの外径の0.94倍である。表６の「外径比」も同様であり、試験例７−１の光ファイバケーブルの外径に対する、試験例７−２の光ファイバケーブルの外径の大きさを表している。なお、各試験例のシース１０は最小の厚みが同一となるように設計されているため、抗張力体３０の直径が小さいほど、外径比が小さくなる。

表５に示すように、試験例６−２、６−３の耐張力指数はそれぞれ1.25、1.20であり、試験例６−１よりも長手方向に延伸しにくく、光ファイバを張力から有効に保護することができる。さらに、試験例６−２、６−３のＴＭ直径はそれぞれ0.25mm、0.30mmであり、試験例６−１よりも大幅に小さい。これにより、試験例６−２、６−３の光ファイバケーブルの外径は試験例６−１よりも小さくなっている。
表６に示すように、144本の光ファイバを有する試験例７−１、７−２についても、表５と同様の結果が得られた。

以上説明したように、抗張力体３０の材質として引張弾性係数の大きいPBO-FRPを用いることで、長手方向の張力に対して延伸しにくく、かつ外径の小さい光ファイバケーブルを提供することができる。

（凸部に対する抗張力体の数）
凸部１１の内側に配置する抗張力体３０の数については適宜変更可能である。例えば図１０に示すような横断面形状を有する光ファイバケーブルを採用しても良い。図１０に示す光ファイバケーブルは、横断面視において、１つの凸部１１の内側に２つの抗張力体３０が埋設されている。このように、２つ以上の抗張力体３０を１つの凸部１１の内側に配置してもよい。

（設定撚り角度）
次に、複数の光ファイバユニット２１をＳＺ状に撚り合わせることによる効果について、表７を用いて説明する。

試験例９−１〜９−４の光ファイバケーブルは、図１Ａに示すような横断面形状を有している。凸部１１および抗張力体３０の数は１２である。光ファイバユニット２１として、間欠接着型テープ心線を用いた。表７の「設定角度」は、複数の光ファイバユニット２１をＳＺ状に撚り合わせる際の、設定上の角度を示している。例えば設定角度が±３５０°の場合は、コア２０をシース１０内に収容する際に、光ファイバユニット２１の束をＣＷ方向に３５０°回転させた後、ＣＣＷ方向に３５０°回転させる動作を繰り返す。これにより、光ファイバユニット２１の束がＳＺ状に撚り合わされた状態で、シース１０内に収容される。

光ファイバユニット２１の束をＳＺ状に撚り合わせると、光ファイバユニット２１の束は撚り合わされる前の形状に撚り戻ろうとする。撚り戻りが生じる前に、光ファイバユニット２１の束を押さえ巻き２２およびシース１０によって包むことで、光ファイバケーブルの内部において光ファイバユニット２１の束がＳＺ状に撚り合わされた状態が保持される。

ここで、光ファイバケーブルの内部では、光ファイバユニット２１が撚り戻ろうとする力を、押さえ巻き２２を介してシース１０が受けることになる。この力によってシース１０が変形するため、シース１０の表面にもＳＺ状の捻れが表れる。この場合、シース１０に埋設されている抗張力体３０もＳＺ状に捻れる。このようにしてシース１０の表面に現れたＳＺ状の捻れの角度を、表７の「シースの捻れ角度」に示した。試験例９−１の光ファイバケーブルについては、光ファイバユニット２１をＳＺ状に撚り合わせていないため、シース１０の表面にＳＺ状の捻れは表れていない。一方、試験例９−２〜９−４の光ファイバケーブルについては、光ファイバユニット２１をＳＺ状に撚り合わせていることにより、シース１０の表面にもＳＺ状の捻れが表れた。

設定角度が大きいほど、光ファイバユニット２１が撚り戻ろうとする力も大きくなる。このため、表７に示すように、設定角度が大きいほど「シースの捻れ角度」も大きくなっている。

表７に示す「空気圧送試験」の欄に、試験例９−１〜９−４の光ファイバケーブルについて行った空気圧送試験の結果の結果を示す。空気圧送試験の詳細は表１における内容と同様である。例えば試験例９−１では、空気圧送試験において１５００ｍ圧送することができたが、それ以上の圧送は難しかった。これに対して、試験例９−２〜９−４では、空気圧送試験において２０００ｍ以上空気圧送することができた。また、表７の「伝送損失」についての詳細は、表２における内容と同様である。

表７に示すように、試験例９−２〜９−４の光ファイバユニットは、空気圧送試験において、試験例９−１よりも良好な結果が得られた。これは、凸部１１および凹部１２がＳＺ状に捻れていることで、凹部１２内を流れる空気の圧力を、光ファイバケーブルを下流側に推進させる推力へと効果的に変換できたためである。すなわち、凹部１２内を流れる空気は、凸部１１の側面に垂直な方向の圧力を及ぼす。したがって、シース１０が捻れていない試験例９−１と比較して、空気の圧力が長手方向の力へと変換されて、空気圧送試験の結果が良好になったと考えられる。さらに、試験例９−２〜９−４ではシース１０にＳＺ状の捻れが加えられることにより、シース１０に埋設されている抗張力体３０もＳＺ状に捻れることとなり、光ファイバケーブルの曲げ剛性が周方向において均一化される。この点も、空気圧送試験の結果を良好にする要因になったと考えられる。

試験例９−１、９−２の光ファイバケーブルの測定角度Ｘごとの曲げ剛性値を、図１１に示す。なお、曲げ剛性値の測定方法は試験例５−１、５−２と同様である。図１１から、試験例９−２の光ファイバケーブルのほうが、試験例９−１の光ファイバケーブルよりも曲げ剛性値の測定角度Ｘごとのばらつきが小さくなっていることが判る。
以上のことから、複数の光ファイバユニット２１をＳＺ状に撚り合わせ、撚り戻ろうとする力によってシース１０にＳＺ状の捻れを加えることにより、曲げ剛性を周方向において均一化し、空気圧送により適した光ファイバケーブルを提供することができる。なお、本実施例では光ファイバユニット２１をＳＺ状に撚り合わせた。しかしながら、複数の光ファイバ２１ａをユニット化せずにＳＺ状に撚り合わせた場合にも、同様の結果が得られると考えられる。つまり、複数の光ファイバ２１ａをＳＺ状に撚り合わせることで、シース１０にＳＺ状の捻れが加えられていれば、上記の作用効果が得られる。

また、表７に示すように、試験例９−２、９−３、９−４については、空気圧送試験に加えて、伝送損失も良好であることが判った。従って、シース１０の捻れ角度が±３０°〜±７０°となるように光ファイバユニット２１のＳＺ撚りの角度を設定することで、伝送損失特性も良好な光ファイバケーブルを提供することができる。

（低摩擦材）
光ファイバケーブルを空気圧送する際、シース１０はマイクロダクトＤ（図３参照）と接触するため、シース１０は摩擦係数の低い材質（以下、低摩擦材という）により形成されていることが好ましい。一方、シース１０の全体を低摩擦材で形成すると、シース１０の強度が確保できなかったり、コストの増大につながったりすことが考えられる。そこで、シース１０のうちマイクロダクトと接触する部分を低摩擦材で形成する検討を行った。以下、表８を用いて説明する。

表８に示すように、試験例１０−１〜１０−８の光ファイバケーブルを用意した。試験例１０−１、１０−２の光ファイバケーブルは、シース１０を単一の基材Ｂ（平均動摩擦係数は０．２７）により形成した。試験例１０−３、１０−４の光ファイバケーブルは、図１２Ａに示すように、凸部１１の頂部を低摩擦材Ｍ（平均動摩擦係数は０．２０）で形成し、シース１０の残りの部分を上記の基材Ｂで形成した。つまり、低摩擦材Ｍは基材Ｂよりも摩擦係数の小さい材質である。なお、平均動摩擦係数は、ＪＩＳ Ｋ７１２５に準拠して測定した。

試験例１０−５、１０−６の光ファイバケーブルは、図１２Ｂに示すように、基材Ｂで形成されたシース１０の表面全体に低摩擦材Ｍの層を設けた。試験例１０−７、１０−８の光ファイバケーブルは、図１２Ｃに示すように、円筒状の基材Ｂの外周面に、低摩擦材Ｍで凸部１１および凹部１２を形成した。
試験例１０−３〜１０−８の光ファイバケーブルは、シース１０が基材Ｂと低摩擦材Ｍとにより形成されており、低摩擦材Ｍが少なくとも凸部１１の頂部に配置されている点で共通している。なお、本明細書において凸部１１の「頂部」とは、径方向外側に向けて凸となるように湾曲している部分をさす。

試験例１０−１〜１０−８の光ファイバケーブルについて空気圧送試験を行った。光ファイバケーブルを圧送する速度（圧送速度）は、試験開始時点において約６０ｍ／ｍｉｎであった。試験例１０−１〜１０−８のいずれについても、圧送距離が進むに従って圧送速度が低下した。試験例１０−１については、圧送距離が２０００ｍの時点で圧送速度がほぼゼロとなった。一方、試験例１０−２〜１０−８では、圧送距離が２０００ｍの時点で圧送速度が３０ｍ／ｍｉｎ以上であり、２０００ｍ以上の圧送が十分に可能であることが確認できた。このように、試験例１０−２〜１０−８の光ファイバケーブルは、試験例１０−１よりも良好な結果が得られた。試験例１０−２と試験例１０−１とでは横断面形状が同じであるが、試験例１０−１については外径が大きくマイクロダクトとの接触面積が大きいため、摩擦が大きくなり、試験例１０−２よりも空気圧送性が低下したと考えられる。これに対して、試験例１０−３、１０−５、１０−７では、マイクロダクトと接触する部分を低摩擦材Ｍで形成することにより摩擦が低減されて、外径が１２ｍｍ以上の光ファイバケーブルにおいても空気圧送性を良好にすることができた。

以上説明したように、低摩擦材Ｍが少なくとも凸部１１の頂部に配置されていることで、空気圧送性が良好な光ファイバケーブルを提供することができる。また、シース１０を基材Ｂと低摩擦材Ｍとにより形成することで、全体を低摩擦材Ｍで形成する場合と比較して、シース１０の強度の向上やコストの抑制を図ることができる。
ただし、光ファイバケーブル１に要求される空気圧送性とコストとを鑑みて、シース１０の全体を低摩擦材Ｍによって形成してもよい。

（リップコード）
光ファイバケーブルの接続作業や解体作業では、シース１０の内側からコア２０を取り出すことが必要となる。コア２０を取り出す作業を容易にするためのリップコードの配置として、図１３Ａ〜図１３Ｃの構造を提案する。

図１３Ａに示す光ファイバケーブル１では、図１Ａと比較して、一部の抗張力体３０がリップコード４０に置き換わっている。より詳しくは、２本のリップコード４０が、シース１０における凸部１１の内側に埋設されており、コア２０を間に挟むように配置されている。

リップコード４０としては、ＰＰ（ポリプロピレン）やポリエステルなどの繊維を撚り合わせた糸（ヤーン）を用いることができる。抗張力体３０は光ファイバ２１ａを張力から保護する役割を有する一方で、リップコード４０はシース１０を引き裂く役割を有している。このため、リップコード４０と抗張力体３０とでは材質が異なっている。具体的には、抗張力体３０の引張弾性係数はリップコード４０よりも大きい。また、リップコード４０の方が抗張力体３０よりも可撓性に富んでいる。

図１３Ａに示すように、シース１０における凸部１１の内側にリップコード４０を埋設することで、シース１０の肉厚が薄くなることを防ぎつつ、リップコード４０を配置することができる。シース１０の内側からコア２０を取り出す場合には、凸部１１の一部を切開してリップコード４０を取り出し、リップコード４０を光ファイバケーブルの長手方向に引っ張る。これにより、シース１０が引き裂かれて、コア２０を取り出すことができる。

図１３Ａに示すように、コア２０を間に挟むように一対のリップコード４０を配置した光ファイバケーブルを作成したところ、コア２０を取り出す作業を良好に行うことができた。なお、光ファイバケーブルが備えるリップコード４０の数は１本でもよいし、３本以上であってもよい。

以上説明したように、横断面視において、複数の凸部１１のうち、一部の凸部１１の内側にリップコード４０を位置させて、他の凸部１１の内側に抗張力体３０を位置させることで、光ファイバ２１ａを張力から保護しつつ、光ファイバケーブルからコア２０を取り出す作業をより容易にすることができる。

なお、リップコード４０が埋設されている位置の識別のために、リップコード４０が埋設されている凸部１１に印部（着色など）を設けてもよい。あるいは、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄに示すように、リップコード４０が内側に埋設されている凸部１１の形状を、その他の凸部１１の形状と異ならせてもよい。図１３Ｂの例では、リップコード４０が内側に埋設されている凸部１１が、他の凸部１１よりも径方向外側に大きく突出している。図１３Ｃの例では、リップコード４０が内側に埋設されている凸部１１の周方向における幅が、他の凸部１１よりも小さくなっている。

図１３Ｄの例では、リップコード４０が、コア２０に接するように配置されている。また、抗張力体３０は周方向において等間隔に配置されており、リップコード４０は、周方向において、隣り合う抗張力体３０同士の間に位置している。そして、リップコード４０を間に挟む２つの抗張力体３０が、１つの凸部１１の内側に位置している。
図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄのような形態を採用することで、リップコード４０の位置を光ファイバケーブルの外部から容易に把握することが可能となる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば図１４Ａに示すように、凹部１２の内面が、径方向内側に向けて凸の曲面となっていてもよい。
また、図１４Ｂに示すように、凸部１１および抗張力体３０の数が一致していなくてもよい。また、図１４Ｂに示すように、抗張力体３０が、シース１０の外周面よりも内周面に近い位置に配置されていてもよい。

また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

１…光ファイバケーブル １０…シース １１…凸部 １２…凹部 １２ａ…接続部 １２ｂ…底面 ２０…コア ２１…光ファイバユニット（間欠接着型テープ心線） ２１ａ…光ファイバ ２１ｃ…接着部 ２２…押さえ巻き ２２ａ…ラップ部 ２２ｂ…非ラップ部 ３０…抗張力体 ４０…リップコード Ｂ…基材 Ｍ…低摩擦材

Claims (15)

1. シースと、
   複数の光ファイバおよび前記複数の光ファイバを長手方向において間欠的に接着する複数の接着部を含む間欠接着型テープ心線を有し、前記シース内に収容されたコアと、を備え、
   前記シースの外周面には周方向に交互に配置された凹部および凸部が形成され、
   前記凹部は、隣接する２つの前記凸部の径方向内端にそれぞれ接続された２つの接続部と、２つの前記接続部の間に位置する底面と、を有している、光ファイバケーブル。
2. 前記接続部は、径方向内側に向けて凸の曲面状に形成されている、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 圧縮強さが１２．８Ｎ／ｍｍ^２以上３２．４Ｎ／ｍｍ^２以下である、請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記コアは、前記間欠接着型テープ心線を包む押さえ巻きを有している、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記押さえ巻きは、互いに重なり合ってラップ部を形成する第１端部および第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に位置する非ラップ部と、を有している、請求項４に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記ラップ部の周方向における長さをＷ１、前記非ラップ部に対する周方向の長さをＷ２とするとき、Ｒ＝Ｗ１÷（Ｗ１＋Ｗ２）×１００により求められるラップ率Ｒが、５％以上２０％以下の範囲内である、請求項５に記載の光ファイバケーブル。
7. 横断面視において、複数の前記凸部の径方向外端に接する閉曲線と、全ての前記凹部とによって規定される空間の断面積である凹部断面積Ａは、１．３ｍｍ^２以上４．８ｍｍ^２以下の範囲内である、請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
8. 前記光ファイバケーブルの長手方向に沿って、１ｍあたりの前記シースの捻れ角度をθ（°／ｍ）とするとき、１０≦θ≦１８０である、請求項１から７のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
9. 前記凸部の外周面の曲率半径は、前記シースの半径より小さい、請求項１から８のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
10. 前記シースにおける前記凸部の内側に埋設された抗張力体をさらに備え、
    前記凸部および前記抗張力体は、前記光ファイバケーブルの中心軸線を中心とする螺旋状に捻れた形状となっている、請求項１から９のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
11. 前記シースにおける前記凸部の内側に埋設された抗張力体をさらに備え、
    前記抗張力体は、ＰＢＯ−ＦＲＰにより形成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
12. 前記シースに埋設された複数の抗張力体をさらに備え、
    横断面視において、前記シースにおける１つの前記凸部の内側に前記複数の抗張力体が位置している、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
13. 複数の前記間欠接着型テープ心線を備え、
    複数の前記間欠接着型テープ心線をＳＺ状に撚り合わせることで、前記シースにＳＺ状の捻れが加えられている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
14. 前記シースは、基材および前記基材よりも摩擦係数の小さい低摩擦材により形成され、
    前記低摩擦材は少なくとも前記凸部の頂部に配置されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
15. 前記シースに埋設された抗張力体およびリップコードをさらに備え、
    横断面視において、複数の前記凸部のうち、一部の前記凸部の内側に前記リップコードが位置し、他の前記凸部の内側に前記抗張力体が位置している、請求項１から１４のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。

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