JP2005128326A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバケーブルを曲げる際に、曲げ加減に特別な慎重を期せずとも、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下となる過度な曲げを確実に防止する。
【解決手段】 光ファイバケーブル１は、同一平面上に互いに平行に配置された抗張力体５と光ファイバ３とが外被７で一括被覆される。抗張力体５の中心と光ファイバ３の中心を通る平面に沿ってケーブル幅方向に延びる複数本の溝１１が、外被７の表面にケーブル長手方向に沿って間欠的に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は光ファイバケーブルに関し、更に詳しくは、一本以上の光ファイバと抗張力体とが、外被により被覆されて一体化されている光ファイバケーブルに関する。

近年、光通信システムの需要が増加するにつれ、光伝送路である光ファイバケーブルが多く使用されている。ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等の用途に用い られる光ファイバケーブルとして、電柱等の架空に敷設された多心型の光ファイバケーブルから、１本又は複数本の光ファイバ毎に分配されて引き落とされるドロップケーブル（例えば、特許文献１〜３参照）が挙げられる。ドロップケーブルとして用いられている光ファイバケーブルの一例を図１１に示す。

図１１に示すように、従来の光ファイバケーブル１００は、本体部１０７とメッセンジワイヤ部１０８とが首部１０５により接続された構成である。
本体部１０７は、ほぼ中央に配置された１本の光ファイバ１０１と、２本の抗張力体１０２とが、樹脂１０３により被覆されてなるものである。すなわち、樹脂１０３は本体部１０７の外被を構成するものである。２本の抗張力体１０２は、光ファイバ１０１と同一平面上に互いに平行に配置されており、光ファイバ１０１はこれら２本の抗張力体１０２間に配置されている。

ここで用いられる光ファイバ１０１として、ガラス体の光ファイバの外周に紫
外線硬化型樹脂が被覆され、その外径が０．２５ｍｍであるものを例示できる。
ガラス体の光ファイバは、例えばシングルモード光ファイバやマルチモード光ファイバを用いることができる。また、紫外線硬化型樹脂のさらに外周に、着色層が設けられても良い。

抗張力体１０２は、鋼や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等が用いられ、断面の外径が円形に形成されている。ＦＲＰは、一般に、集合させた抗張力繊維に対してマトリックス樹脂を含浸させた後、そのマトリックス樹脂を熱硬化させることにより形成されるものである。これらの光ファイバ１０１と抗張力体１０２とが一括に被覆されていることにより、光ファイバケーブル１００に付加される張力等の外力を抗張力体１０２が受けて、光ファイバ１０１を外力から保護することができる。

また、本体部１０７の外周には、その切り込み方向が光ファイバ１０１に向かうように形成されたノッチ１０４が長手方向に沿って２つ設けられている。このノッチ１０４は、光ファイバ１０１の取り出しを容易にするものであり、取り出しの際には、２つのノッチ１０４，１０４の間の樹脂１０３に切り込みを入れるようにして引き裂けば良い。

メッセンジワイヤ部１０８は、光ファイバケーブル１００を架空で支持するための強度を有するように構成されており、鋼の支持線１０６が樹脂１０３により被覆されている。
また、首部１０５は、本体部１０７及びメッセンジワイヤ部１０８の樹脂１０３と同じである、例えば熱可塑性樹脂により、本体部１０７及びメッセンジワイヤ部１０８と一体的に形成されている。

なお、ここでは１本の光ファイバ１０１を有する光ファイバケーブル１００を例示したが、従来のドロップケーブルは、光ファイバを複数本有するものや、複数本の光ファイバをテープ化した光ファイバテープ心線を有するものもある。

また、ドロップ型の光ファイバケーブルは、架空から屋内へと引き込まれる状態で敷設されるため、落雷等により発生する誘導電流が屋内へ伝わってしまうことが懸念されている。そこで、誘導性の鋼線に代わり、無誘導性のＦＲＰを抗張力体として用いる要求が高まっている。
例えば、特許文献１には、光ファイバケーブルの抗張力体として、ＦＲＰ、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリアラミド繊維等を用いることが開示されている。

また、図１１に示した光ファイバケーブル１００は、架空から建物内に引き込まれると、架空に支持するためのメッセンジワイヤ部１０８が不要となるため、首部１０５を引き裂いて本体部１０７とメッセンジワイヤ部１０８とが分割される。そして、図１２に示すように、本体部１０７のみで構成された光ファイバケーブル１００ａが建物内に配線される。

特開２００２−３６５４９９号公報 特開２０００−１７１６７４号公報 特開２００２−３２８２７６号公報

ところが、抗張力体１０２を付帯させた光ファイバケーブル１００ａは、曲げ剛性が比較的高く、図１３に示すように、建物内の湾曲又は屈曲した配索ルートに沿ってケーブルを曲げる際には、かなり大きな操作力が必要であり、力を入れて曲げた際にうっかりと曲げ過ぎてしまうと、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下になってしまう場合があった。
そこで、光ファイバケーブル１００ａを曲げる際には、曲げ半径が許容される曲率半径以下とならないように、微量ずつ、慎重に曲げ操作をする必要があり、作業性が良くないという問題があった。

更に、抗張力体１０２にＦＲＰを用いているケーブルの場合は、許容される曲率半径よりも小さく曲げるとＦＲＰが折れてしまい、その部分は抗張力性が低下するばかりでなく、ケーブル全体が急峻に折れ曲がって、光ファイバ１０１の長期信頼性を低下させたり、断線を招く可能性もある。
そのため、ＦＲＰ製の抗張力体は、落雷等による誘導電流の屋内への侵入を防止する点で期待されていたが、このような曲げ操作の難しさから、実用化が困難視されていた。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、光ファイバケーブルを曲げる際に、曲げ加減に特別な慎重を期せずとも、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下となる過度な曲げを確実に防止することができる良好な光ファイバケーブルを提供することにある。

本発明の光ファイバケーブルは、同一平面上に互いに平行に配置された抗張力体と光ファイバとを外被で一括被覆した光ファイバケーブルであって、
前記抗張力体の中心と前記光ファイバの中心を通る平面に沿ってケーブル幅方向に延びる複数本の溝が、前記外被の表面にケーブル長手方向に沿って間欠的に設けられていることを特徴とする。

望ましくは、前記溝の開口幅をＷ，深さをＤ、前記各溝の間隔をＰ、前記光ファイバの許容曲率半径をＲとしたとき、前記溝が、
Ｐ／sinθ≧Ｒ （但し、θ＝arc tan（Ｗ／２Ｄ）
を満たす寸法に形成されることを特徴とする。

望ましくは、前記複数本の溝が、前記抗張力体の中心と前記光ファイバの中心を通る平面を挟んで対峙する前記外被の各表面に、それぞれケーブル長手方向に沿って互いに千鳥状に設けられていることを特徴とする。

望ましくは、上記光ファイバが、波長１．３μｍにおけるピーターマン−Ｉ（Petermann-I）の定義によるモードフィ ールド径が９．０μｍ以下であり、スクリーニングレベルが１．２％以上の引張強度試験を経た光ファイバであることを特徴とする。

望ましくは、上記光ファイバケーブルを架空で支持するための支持線が、ケーブル長手方向に沿って連設されていることを特徴とする。

本発明の光ファイバケーブルによれば、ケーブル幅方向に延びる溝を設けたケーブル外面が湾曲の内周面又は外周面となる向きでケーブルの曲げを行うと、ケーブル幅方向に延びる溝の部位では、外被の断面積が小さいため、小さな操作力で簡単に曲げることができ、建物内の湾曲又は屈曲した配索ルートに沿ってケーブルを曲げる作業が容易になる。
また、小さな操作力で曲げ作業ができるため、大きな操作力で曲げていた従来の光ファイバケーブルの場合と比較すると、曲げ加減の調整が容易になり、力を入れすぎてうっかりと曲げ過ぎてしまう虞が減り、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下となる過度な曲げの発生を防止することができる。

更に、ケーブルの曲げを行うと、溝の開口縁同士が突き合わさって閉じた状態になった途端に、曲げ操作に対する抵抗力が一気に増大するため、作業者はケーブルからの抵抗力で曲げが許容限界に近づいたことを検知でき、それ以上曲げられることを確実に防止することができる。
即ち、ケーブルを曲げる際、曲げ加減に特別な慎重を期せずとも、曲げ操作時の感触から、曲げの状態が許容限界に近づいたことを検知でき、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下となる過度な曲げを確実に防止することができる。
従って、過度の曲げに弱いＦＲＰ製の抗張力体の採用が可能になり、ＦＲＰ製の抗張力体の採用によって落雷等による誘導電流の侵入防止を図り易い光ファイバケーブルを提供することが可能になる。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る光ファイバケーブルを詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバケーブルの部分斜視図である。本第１の実施形態に係る光ファイバケーブル１は、同一平面上に互いに平行に配置された抗張力体５と光ファイバ３とを外被７で一括被覆した構成である。

光ファイバ３と抗張力体５が互いに平行に配置される平面は、光ファイバ３の中心と抗張力体５の中心とを結んだ中心線Ｘを、ケーブル長手方向方向に沿って平行移動させてできる仮想平面である。
本実施形態の場合、光ファイバ３は１本である。また、抗張力体５は２本で、中心線Ｘ上で１本の光ファイバ３を挟んで対称形に配置されている。
外被７は、ケーブル幅方向（中心線Ｘに沿う方向）の辺が長い矩形断面を有している。

本実施形態に係る光ファイバ３としては、ガラス体の光ファイバの外周に紫外線硬化型樹脂が被覆され、その外径が０．２５ｍｍであるものが使用される。また、ガラス体の光ファイバは、例えばシングルモード光ファイバやマルチモード光ファイバを用いることができる。また、紫外線硬化型樹脂のさらに外周に、着色層が設けたものでも良い。

本実施形態の光ファイバ３は、品質的には、波長１．３μｍにおけるピーターマン−Ｉ（Petermann-I）の定義によるモードフィールド径が９．０μｍ 以下であり、スクリーニングレベルが１．２％以上の引張強度試験を経たものを使用することが望ましい。

モードフィールド径を小さくすると、マイクロベンド損失や曲げ損失（マクロベンド損失）を小さくすることができる。したがって、例えば光ファイバケーブル１に側圧が付加されて、光ファイバ３のガラス体に歪みが発生し易い状態となった場合や、光ファイバケーブル１を小さい曲げ半径で曲げて、ガラス体に小径曲げが付加された場合にも、光ファイバ３の伝送損失の増加を抑えることができる。

抗張力体５には、鋼や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等が用いられ、断面の外径が円形に形成されている。ＦＲＰは、一般に、集合させた抗張力繊維に対してマトリックス樹脂を含浸させた後、そのマトリックス樹脂を熱硬化させることにより形成されるものである。これらの光ファイバ３と抗張力体５とが外被７によって一括に被覆されていることにより、光ファイバケーブル１に付加される張力等の外力を抗張力体５が受けて、光ファイバ３を外力から保護することができる。

外被７は熱可塑性樹脂で形成されており、ケーブル幅方向（中心線Ｘに沿う方向）に沿う一対のケーブル外面７ａ，７ａには、それぞれの切り込み方向が光ファイバ３に向かうように形成されたノッチ９が長手方向に沿って２つ設けられている。このノッチ９は、光ファイバ３の取り出しを容易にするものであり、取り出しの際には、２つのノッチ９，９の間の樹脂層に切り込みを入れるようにして引き裂けば良い。

本実施形態の場合、外被７の断面形状が矩形であることから、ケーブル幅方向に沿う一対のケーブル外面７ａ，７ａは、抗張力体５の中心と光ファイバ３の中心を通る平面に沿ってケーブル幅方向に延びる平面となっている。
そして、この一対のケーブル外面７ａ，７ａには、ケーブル幅方向に延びる複数本の溝１１が、ケーブル長手方向に沿って一定の間隔Ｐで、間欠的に設けられている。

本実施形態の溝１１は、図２に示すように、断面Ｖ字状に形成されており、該溝１１の開口幅をＷ，深さをＤ、隣接する各溝１１の間隔（ピッチ）をＰ、光ファイバ３の許容曲率半径をＲとしたとき、下記式（１）を満たす寸法に形成されている。
Ｐ／sinθ≧Ｒ （但し、θ＝arc tan（Ｗ／２Ｄ）・・・式（１）

上記式（１）は、図３に示すように一方の外表面７ａを内側にして光ファイバケーブル１を湾曲させた時、溝１１の開口縁同士が突き合わさるまで湾曲させると、図４に示した形態になることを意味している。
図４では、光ファイバ３の中心軸位置を中心軸円Ｃｐで表しており、溝１１の開口縁同士が突き合わさるまでケーブルを湾曲させた状態の曲率中心Ｏ₁から中心軸円Ｃｐまでの半径Ｒ₀が、光ファイバ３の許容曲率半径Ｒよりも大きいことを示している。

また、本実施形態の場合、各ケーブル外面７ａ，７ａのケーブル幅方向にそれぞれ延びる複数本の溝１１の配列が、それぞれケーブル長手方向の配列ピッチが半ピッチずつずれて、ケーブル長手方向に沿って互いに千鳥状に配設されている。

上述した光ファイバケーブル１では、ケーブル幅方向に延びる溝１１を設けたケーブル外面７ａが湾曲した際の内周面又は外周面となる向きでケーブルの曲げを行うと、ケーブル幅方向に延びる溝１１の部位では、外被７の断面積が小さいため、小さな操作力で簡単に曲げることができ、建物内の湾曲又は屈曲した配索ルートに沿ってケーブルを曲げる作業が容易になる。

また、小さな操作力で曲げ作業ができるため、大きな操作力で曲げていた従来の光ファイバケーブルの場合と比較すると、曲げ加減の調整が容易になり、力を入れすぎてうっかりと曲げ過ぎてしまう虞が少なく、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下となる過度な曲げの発生を防止することができる。

また、上記光ファイバケーブル１では、ケーブル幅方向に延びる溝１１を設けたケーブル外面７ａが湾曲した際の内周面となる向きでケーブルの曲げを行うと、図４に示したように、ケーブルの曲げ半径が、光ファイバ３の許容曲率半径Ｒに達する前に、ケーブル幅方向に延びる溝１１の開口縁同士が突き合わさって閉じた状態になる。

そして、溝１１が閉じた状態になった途端に、曲げ操作に対する抵抗力が一気に増大するため、作業者はケーブルからの抵抗力で曲げが許容限界に近づいたことを検知でき、それ以上曲げられることを確実に防止することができる。
即ち、ケーブルを曲げる際、曲げ加減に特別な慎重を期せずとも、曲げ操作時の感触から、曲げの状態が許容限界に近づいたことを検知でき、ケーブルの曲げ半径が許容される曲率半径以下となる過度な曲げを確実に防止することができる。
従って、過度の曲げに弱いＦＲＰ製の抗張力体５の採用が可能になり、ＦＲＰ製の抗張力体５の採用によって落雷等による誘導電流の侵入防止を図り易い光ファイバケーブル１を提供することが可能になる。

また、上記光ファイバケーブル１では、ピーターマン−Ｉの定義に基づいて、モードフィールド径や引張強度が補償されて曲げに強い光ファイバ３が使用されるため、上記被覆の曲げが容易になったことによる取り扱い性の向上や、過度の曲げ防止効果に合わせて、伝送損失の少ない高性能な光ファイバケーブル１を提供することができる。

なお、抗張力体５の装備数や外被７の断面形状は、上記第１の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態を採りうることは云うまでもない。
例えば、図５に示す本発明の第２の実施形態に係る光ファイバケーブル２１のように、光ファイバ３と抗張力体５とがそれぞれ一本ずつ装備され、それらを断面円形の外被７によって一括被覆した構成とすることもできる。

但し、この場合も光ファイバ３の中心と抗張力体５の中心とを通る平面に沿ってケーブル幅方向に延びる複数本のＶ溝１１が、外被７の表面にケーブル長手方向に沿って間欠的に設けられている。
このように、外被７の断面形状が円形の場合でも、また、抗張力体５が１本の場合でも、上記第１の実施形態の場合と同様に、溝１１による作用効果を得ることができる。

また、抗張力体５の中心と光ファイバ３の中心を通る平面を挟んで対峙する外被７の一対のケーブル外面７ａ，７ａにそれぞれ形成するケーブル幅方向の溝１１は、上記実施形態に示したように全て同一寸法のものとは限らない。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る光ファイバケーブルを示している。
この第３の実施形態の光ファイバケーブル２５は、ケーブルの曲げを容易にするために、抗張力体５の中心と光ファイバ３の中心を通る平面を挟んで対峙するケーブル外面２５ａ，２５ｂのそれぞれに、ケーブル幅方向に延びるＶ字状の溝２７，２９を設けている。

但し、一方のケーブル外面２５ａに装備する溝２７は、角度θ１と溝間の間隔Ｐ１のそれぞれが、他方のケーブル外面２５ｂに装備する溝２９の角度θ２と溝間の間隔Ｐ２よりも大きく設定されている。
そして、図７に示すように、一方のケーブル外面２５ａを外側にしてケーブルを内側の溝２９が閉じるまで湾曲させたときの光ファイバ３の中心軸円Ｃｐの曲率半径Ｒ２は、光ファイバ３の許容曲率半径Ｒよりも大きくなるように、溝２９の各部の寸法は、上記式（１）に基づいて設定されている(図４、参照）。

また、図８に示すように、他方のケーブル外面２５ｂを外側にしてケーブルを内側の溝２７が閉じるまで湾曲させたときの光ファイバ３の中心軸円Ｃｐの曲率半径Ｒ１も、光ファイバ３の許容曲率半径Ｒよりも大きくなるように、溝２７の各部の寸法は、上記式（１）に基づいて設定されている。
更に、本実施形態の場合、Ｒ１＝Ｒ２となるように、溝２７，２９の各部の寸法が設定されている。

また、本発明の第４の実施形態に係る光ファイバケーブル３１は、図９に示すように、同一平面上に互いに平行に配置された抗張力体５，５と光ファイバ３とを外被７で一括被覆した本体部３３と、この本体部３３の抗張力体５，５及び光ファイバ３と同一平面上で互いに平行に配置されたメッセンジワイヤ部３５とがケーブル長手方向に沿って連設されているドロップ型の光ファイバケーブルである。

本第４の実施形態の光ファイバケーブル３１を構成する本体部３３は、上記第１の実施形態に示した光ファイバケーブル１と全く同様の構成であるので、同符号を付して詳細な説明を省略する。
メッセンジワイヤ部３５は、光ファイバケーブル３１を架空で支持するための強度を有するように構成されており、鋼の支持線３８が本体部３３の外被７と一体の樹脂３９によって被覆されている。そして、このメッセンジワイヤ部３５は、本体部３３の外被７と一体の樹脂による首部３７を介して、本体部３３に接続されている。

このような光ファイバケーブル３１では、曲げを容易にすると同時に曲げ限度を示唆する溝１１が本体部３３に装備されているため、メッセンジワイヤ部３５を切り離した状態では、屋内での配線作業が容易にでき、また、本体部３３の抗張力体５に無誘導性のＦＲＰを使用することによって、落雷等により発生する誘導電流の屋内への侵入を防止して、光ファイバケーブルの接続機器類を破損を防止することができる。

尚、本発明に係る光ファイバケーブルにおいて、ケーブルの曲げを容易にするべく外被の表面に設けられる溝の断面形状は、上記各実施形態に示した断面Ｖ字状に限らない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、断面矩形の溝４１とすることもできるし、図１０（ｂ）に示すように、断面Ｕ字状の溝４５とすることもできる。

そして、何れの断面形状にしても、ケーブルの曲げ半径が、光ファイバの許容曲率半径に近くなると、溝４１の場合はその上端の開口縁４３，４３同士が、溝４５の場合はその上端の開口縁４７，４７同士が突き合わさって、曲げ操作に対する抵抗力が一気に増大することで、作業者はケーブルからの抵抗力で曲げが許容限界に近づいたことを検知できる。

本発明の第１の実施形態に係る光ファイバケーブルの部分斜視図である。 図１に示した溝の断面形状及び寸法を示す説明図である。 図１に示した光ファイバケーブルの曲げた状態を示す斜視図である。 図３に示した光ファイバケーブルの最大曲げ状態を説明する概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ファイバケーブルの部分斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ファイバケーブルの溝の配列を示す概略断面図である。 図６に示した光ファイバケーブルを一方の側に曲げた状態を示す概略断面図である。 図６に示した光ファイバケーブルを他方の側に曲げた状態を示す概略断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光ファイバケーブルの部分斜視図である。 本発明の光ファイバケーブルにおける溝の断面形状の変形例を示す横断面図である。 従来のドロップケーブルとして使用される光ファイバケーブルの横断面図である。 図１１の光ファイバケーブルからメッセンジワイヤ部を切除した状態の横断面図である。 図１２に示した光ファイバケーブルを曲げた状態の斜視図である。

符号の説明

１ 光ファイバケーブル
３ 光ファイバ
５ 抗張力体
７ 外被
７ａ ケーブル外面
１１ 溝
Ｗ 溝の開口幅
Ｄ 溝の深さ
Ｐ 溝の間隔
Ｒ 光ファイバの許容曲率半径

Claims (5)

1. 同一平面上に互いに平行に配置された抗張力体と光ファイバとを外被で一括被覆した光ファイバケーブルであって、
   前記抗張力体の中心と前記光ファイバの中心を通る平面に沿ってケーブル幅方向に延びる複数本の溝が、前記外被の表面にケーブル長手方向に沿って間欠的に設けられていることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記溝の開口幅をＷ，深さをＤ、前記各溝の間隔をＰ、前記光ファイバの許容曲率半径をＲとしたとき、前記溝が、
   Ｐ／sinθ≧Ｒ （但し、θ＝arc tan（Ｗ／２Ｄ）
   を満たす寸法に形成される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。
3. 前記複数本の溝が、前記抗張力体の中心と前記光ファイバの中心を通る平面を挟んで対峙する前記外被の各表面に、それぞれケーブル長手方向に沿って互いに千鳥状に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバケーブル。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ファイバが、波長１．３μｍにおけるピーターマン−Ｉ（Petermann-I）の定義によるモードフィ ールド径が９．０μｍ以下であり、スクリーニングレベルが１．２％以上の引張強度試験を経た光ファイバであることを特徴とする光ファイバケーブル。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ファイバケーブルであって、
   当該光ファイバケーブルを架空で支持するための支持線が、ケーブル長手方向に沿って連設されていることを特徴とする光ファイバケーブル。