JP6967472B2

JP6967472B2 - 光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP6967472B2
Application number: JP2018034943A
Authority: JP
Inventors: 正砂清水; 彰鯰江
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2021-11-17
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: JP2018205689A

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関する。

従来から、下記特許文献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、複数の光ファイバテープ心線と、これら光ファイバテープ心線を挟んで配置された一対のセパレータ、一対の介在物、および一対の抗張力体と、これらの部材を一体に被覆する外被と、を備えている。この光ファイバケーブルでは、外被からセパレータに向けて切込みを入れることで、光ファイバが損傷するのを抑えながら、容易に光ファイバを取り出すことができる。また、外被を押出し成形する際に、外被となる材料が光ファイバ同士の隙間に入り込んで光ファイバを取り出しにくくなってしまうのを抑えるために、外被の内側に介在物が配置されている。

特開２０１４−２１９４９４号公報

ところで、この種の光ファイバケーブルでは、より多くの光ファイバを実装しつつ、ケーブルの接続作業や中間後分岐作業のしやすさを向上させるために、いわゆる間欠固定テープ心線を用いる場合がある。間欠固定テープ心線は、全体の剛性が比較的小さいためクロージャ内への出し入れなどがしやすく、一括融着接続が可能であり、さらに各光ファイバを取り出しやすいといった有利な点が多いためである。
また、この間欠固定テープ心線をより確実に保護するため、間欠固定テープ心線を介在物とともに押さえ巻きで包むことでコアを形成し、このコアを外被内に収容する場合がある。さらに、吸水性を有する介在物を用いることで、光ファイバケーブル内における走水を防止する場合がある。

しかしながら、このようなコアを形成する場合には、介在物の位置や状態などによって、所望の防水性能が得られなかったり、コアが大きく変形することによる不都合が生じたりすることが判った。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、間欠固定テープ心線を用いた光ファイバケーブルにおいて、介在物による防水性能を確保しつつ、介在物によるコアの変形を低減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態様に係る光ファイバケーブルは、並列された複数の光ファイバを有し、互いに隣り合う光ファイバ同士を長手方向に間欠的に固定した間欠固定テープ心線と、内側介在物と、を押さえ巻きで包んで形成されたコアと、前記コアの外側に配置された外側介在物と、前記コアを挟んで配置された一対のセパレータと、前記コアを挟んで配置された一対の抗張力体と、前記コア、前記外側介在物、前記一対のセパレータ、および前記一対の抗張力体を一体に被覆する外被と、を備えている。

上記態様に係る光ファイバケーブルによれば、コアの内側および外側の両方に介在物が配置されていることで、コアの内側および外側の両方における走水を防止し、防水性能を確保することができる。
さらに、例えばコアの外側にのみ介在物を配置する場合と比較して、介在物をコアの内側と外側の両方に分けて配置することで、外側の介在物がコアを押し付けることによるコアの変形を低減することができる。

本発明の上記態様によれば、間欠固定テープ心線を用いた光ファイバケーブルにおいて、介在物による防水性能を確保しつつ、介在物によるコアの変形を低減することができる。

本実施形態の光ファイバケーブルの横断面図である。図１の光ファイバユニットの説明図である。比較例の光ファイバケーブルの横断面図である。

以下、本実施形態に係る光ファイバケーブルの構成を、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
図１に示すように、光ファイバケーブル１００は、光ファイバユニット１０を有するコア３と、外側介在物４０Ｂと、一対の抗張力体２０と、一対のセパレータ３０と、支持線５０と、外被６０と、を備えている。

ここで、本実施形態ではＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Ｘ方向は、光ファイバケーブル１００の延在する方向である。Ｙ方向は、一対の抗張力体２０が互いに向かい合う方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向の双方向に直交する方向である。以下、Ｘ方向を長手方向といい、Ｙ方向を左右方向といい、Ｚ方向を上下方向という。また、長手方向に直交する断面を横断面という。

図２に示すように、本実施形態の光ファイバユニット１０はいわゆる間欠固定テープ心線であり、複数の光ファイバ１同士を連結部１１で間欠的に連結して形成されている。より詳しくは、複数の光ファイバ１が並列されるとともに、隣り合う光ファイバ１同士が、連結部１１で連結されている。連結部１１は、長手方向に一定間隔をおいて配置されている。隣り合う光ファイバ１同士を連結する連結部１１の位置に対して、隣り合う光ファイバ１同士の隣で隣り合う光ファイバ１同士を連結する連結部１１は、長手方向にずれた位置に配置されている。このように、連結部１１は、長手方向及び長手方向に直交する幅方向の双方向に対して、千鳥状に配置されている。連結部１１は、例えばＵＶ硬化型樹脂等により形成されており、互いに隣り合う光ファイバ１に接着されて、これらの光ファイバ１同士を連結している。連結部１１によって互いに連結された光ファイバ１は、例えば、手指で光ファイバユニット１０の幅方向に互いに離間させるように引っ張ることで、手指の力で連結部１１を光ファイバ１から剥離させて、連結状態を解除することができる。
なお、間欠固定テープ心線に限らず、例えば複数の光ファイバ１が結束材などで束ねられたものを光ファイバユニット１０として用いてもよい。

光ファイバ１としては、光ファイバ素線または光ファイバ心線などを用いることができる。光ファイバ１の裸線を被覆するプライマリ層またはセカンダリ層は、ＵＶ硬化型樹脂により形成されることが好ましい。なお、光ファイバ１の識別のため、セカンダリ層自体が着色されていたり、セカンダリ層の外周にさらに着色層が設けられたりしてもよい。あるいは、光ファイバ１の外周に、識別用のマーキングが施されていてもよい。

図１に示すように、コア３は、光ファイバユニット１０および内側介在物４０Ａが、押さえ巻き２によって包まれることで形成されている。内側介在物４０Ａは、押さえ巻き２の内側に配置されている。
押さえ巻き２としては、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２の材質としては、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を用いることができる。
内側介在物４０Ａとしては、繊度を自由に変更できるヤーンを用いることが望ましい。内側介在物４０Ａを形成する材質としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やポリエステル（ＰＥｓ）などを用いることができる。本実施形態では、内側介在物４０Ａとして、ＰＰ製ヤーンを用いている。なお、内側介在物４０Ａの材質はＰＰ製ヤーンに限られず、その一部または全部を吸水ヤーンなどに置き換えても良い。

本実施形態では、光ファイバユニット１０および内側介在物４０Ａが、ＳＺ状に撚り合わされた状態で、押さえ巻き２によって包まれている。これにより、光ファイバ１に張力や側圧が作用するのを抑えつつ、中間後分岐作業などを容易にすることができる。
なお、光ファイバユニット１０および内側介在物４０Ａは、螺旋状に撚り合されていてもよい。

外側介在物４０Ｂは、押さえ巻き２と外被６０との間の隙間、すなわちコア３の外側に配置されている。外側介在物４０Ｂは、内側介在物４０Ａと同様に、ＰＰ製ヤーンなどを用いて形成することができる。このように、コア３の内側および外側に、内側介在物４０Ａおよび外側介在物４０Ｂをそれぞれ配置することで、コア３の内側および外側の両方における走水を防止することができる。なお、内側介在物４０Ａは、コア３に含まれる光ファイバ１の心数が少ない場合に、後述する収容空間の体積を確保する役割も果たしている。すなわち、外被６０を押出し成形する際に内側介在物４０Ａが外被６０となる樹脂の圧力に抗することで、収容空間が過剰に狭くなってしまうことを抑止できる。なお、収容空間を適切に形成するため、収容空間の断面積の上下限値を設けて、収容空間の断面積が上下限値の範囲内となるように内側介在物４０Ａの量を調整してもよい。

一対の抗張力体２０は、コア３および外側介在物４０Ｂを左右方向に挟んで配置されている。抗張力体２０としては、鋼線、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などを用いることができる。抗張力体２０は、光ファイバ１に対して長手方向に作用する張力に抗して、光ファイバ１にこの張力が作用するのを抑える役割を果たす。

一対のセパレータ３０は、コア３および外側介在物４０Ｂを上下方向に挟んで配置されている。各セパレータ３０は、横断面視において左右方向に延びる板状に形成されており、互いに略平行に配置されている。一対のセパレータ３０同士の間には、外被６０が、左右両側から部分的に入り込んでいる。一対のセパレータ３０と、この一対のセパレータ間に入り込んだ外被６０と、によって、横断面視において略矩形状の収容空間が形成されている。この略矩形の収容空間内に、コア３および外側介在物４０Ｂが配置されている。

セパレータ３０の材質としては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド等のシート材を用いることができる。セパレータ３０は、外被６０を押出し成形する際にこの外被６０と融着してしまうのを防止するため、外被６０の融点より高い融点を有する材質により形成されることが好ましい。

支持線５０は、鋼線などにより形成されている。支持線５０の外径は、抗張力体２０の外径よりも大きい。支持線５０および一対の抗張力体２０は、左右方向に並べて配置されている。支持線５０は、光ファイバケーブル１００の架空のための吊り線として用いられる。なお、光ファイバケーブル１００は、支持線５０を備えていなくてもよい。

外被６０は、第１被覆部６０ａ、第２被覆部６０ｂ、および第１被覆部６０ａと第２被覆部６０ｂとを互いに接続する接続部６０ｃを有している。
第１被覆部６０ａは、コア３、外側介在物４０Ｂ、一対のセパレータ３０、および一対の抗張力体２０を一体に被覆している。第２被覆部６０ｂは、支持線５０を被覆している。

第１被覆部６０ａは、断面視で略矩形状に形成されている。第１被覆部６０ａのうち、セパレータ３０を被覆する部分には、ノッチ６０ｎが形成されている。ノッチ６０ｎは、横断面視でＶ字状に形成されており、セパレータ３０に向かうに従って漸次幅が小さくなっている。ノッチ６０ｎは、第１被覆部６０ａの上端面および下端面にそれぞれ一対形成されている。
光ファイバケーブル１００からコア３を取り出す場合は、各ノッチ６０ｎに切り込み刃などを当接させて、セパレータ３０を覆っている第１被覆部６０ａを切り裂く。これにより、第１被覆部６０ａを分割して、容易にコア３を取り出すことができる。

外被６０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。外被６０は、押出し成形などにより形成することができる。この場合であっても、光ファイバユニット１０が押さえ巻き２で包まれているため、高温となって流動する外被６０が光ファイバ１同士の間の隙間に入り込むことが抑えられる。なお、外被６０を押出し成形する際の設定温度は、セパレータ３０および押さえ巻き２と外被６０とが融着しないように、セパレータ３０若しくは押さえ巻き２の融点よりも低くすることが望ましい。

以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、以下の実施例は本発明を限定するものではない。

（実施例１）
本実施例の光ファイバケーブル１００は、光ファイバユニット１０として４心の間欠固定テープ心線を用い、この間欠固定テープ心線を６つ、押さえ巻き２で包んだ構成とした。内側介在物４０Ａとして、１６７０ｄｔｅｘのＰＥｓ製の吸水ヤーンを１本用いた。外側介在物４０Ｂとして、１６７０ｄｔｅｘのＰＥｓ製の吸水ヤーンを１本用いた。押さえ巻き２として、厚さが０．２５ｍｍのＰＥＴ製のテープ材を用いた。第１被覆部６０ａの、上下方向の厚みは約３．５ｍｍであり、左右方向の幅は約５．５ｍｍである。一対のセパレータ３０と、これらセパレータ３０間に入り込んだ外被６０と、によって形成された収容空間内における、光ファイバ１の実装密度は、８．５〜１０．９本／ｍｍ^２の範囲内となった。なお、光ファイバの実装密度は、以下の数式（１）によって定義される数値である。数式（１）において、ｄは光ファイバの実装密度、Ｎは光ファイバの心数、Ｓは収容空間の断面積、Ｐは収容空間内に収容された各部材（内側介在物４０Ａ、外側介在物４０Ｂ、押さえ巻き２）の断面積の和である。
ｄ＝Ｎ÷（Ｓ−Ｐ） …（１）

ここで、光ファイバの実装密度ｄを所定の範囲とすることで、以下の利点が得られる。すなわち、光ファイバの実装密度ｄが小さすぎると、収容空間内で光ファイバ１が移動してしまう可能性が大きくなる。また、放水試験時の走水長が長くなり、放水試験に不合格となってしまう可能性が大きくなる。一方で、光ファイバの実装密度ｄが大きすぎると、伝送損失が大きくなってしまう可能性がある。
なお、上記した実装密度ｄの数値範囲は、例えば内側介在物４０Ａおよび外側介在物４０Ｂの量を固定した場合に、光ファイバケーブルを所望の性能とするための指標として好適である。ただし、上記した実装密度ｄは、本発明を限定するものではなく、光ファイバケーブルの種類、形状、用途などに応じて、実装密度ｄ以外の指標によって光ファイバケーブルを規定してもよい。

上記条件のもと、光ファイバユニット１０および内側介在物４０ＡをＳＺ撚りしつつこれらを押さえ巻き２で包んでコア３を形成した。また、コア３を形成しながら、外側介在物４０Ｂなどをコア３に縦添えして、各部材の周囲に第１被覆部６０ａを押出し成形した。ここで、外側介在物４０Ｂを第１被覆部６０ａで被覆する際の、外側介在物４０Ｂの張力を変更して複数の光ファイバケーブル１００を作成したところ、余長率は９９．８５％〜１００．２％の範囲となった。余長率とは、長手方向における、外被６０の長さに対する無張力状態の外側介在物４０Ｂの長さの比率をいう。無張力状態の外側介在物４０Ｂの長さは、外被６０から外側介在物４０Ｂを取り出して測定した。

上記のように、余長率の異なる複数の光ファイバケーブル１００について、伝送損失および防水性能を確認した結果を、下記表１に示す。本実施例では、波長１５５０ｎｍでの伝送損失をＯＴＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）によって測定した。なお、下記表１には、各光ファイバケーブル１００に含まれる２４本の光ファイバ１の伝送損失の最大値を記載している。
また、防水試験は、ＩＥＣ６０７９４−１−２２Ｆ５Ｂに従い、水道水を用いて、水頭長１ｍ、２４時間の条件で実行した。この結果、走水長が３ｍ以下の場合を合格、走水長が３ｍを超えた場合を不合格とした。

表１に示す通り、余長率が９９．９５％以上の範囲内（実施例１）では、伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下かつ走水長が３ｍ以下となり、良好な結果が得られた。
これに対して、余長率が９９．８５％の場合（比較例１）では、伝送損失が０．２８ｄＢ／ｋｍであり、実施例１と比較して伝送損失が大きく、不合格となった。これは、比較例１は実施例１よりも外側介在物４０Ｂに作用させる張力が大きいことに起因していると考えられる。

すなわち、外側介在物４０Ｂの張力が大きいと、この外側介在物４０Ｂがコア３に強く押し付けられることで光ファイバ１に側圧が作用し、伝送損失が増大してしまうと考えられる。また、外側介在物４０Ｂの張力が大きいと、第１被覆部６０ａを押出し成形する際に、第１被覆部６０ａとなる樹脂材料の流れが変化し、第１被覆部６０ａ内におけるコア３の収容空間が小さくなってしまうことも考えられる。このようにコア３の収容空間が小さくなると、光ファイバ１に側圧が作用して、伝送損失が増大すると考えられる。
以上のことから、外側介在物４０Ｂの張力を適正な範囲内として伝送損失の増大を抑えるために、外側介在物４０Ｂの余長率を９９．９５％以上とすることが好ましい。

なお、余長率が１００．３％以上の場合には、第１被覆部６０ａで外側介在物４０Ｂを被覆する際に、外側介在物４０Ｂに作用させる張力が低すぎるために、安定して光ファイバケーブル１００を製造することが難しかった。
従って、光ファイバケーブル１００を安定して製造する観点から、余長率は１００．２％以下とすることがより好ましい。

（比較例２）
次に、図３に示すような比較例２の光ファイバケーブル１００Ａを製造して性能を確認した。比較例２の光ファイバケーブル１００Ａは、内側介在物４０Ａを有しておらず、実施例１における内側介在物４０Ａと外側介在物４０Ｂとを合わせた量の介在物を、外側介在物４０Ｃとして配置した。つまり、比較例２の光ファイバケーブル１００Ａは、実施例１の内側介在物４０Ａをコア３の外側に配置した点を除き、実施例１の光ファイバケーブル１００と同様の構成である。

表１に示すように、比較例２の光ファイバケーブル１００Ａでは、走水長が３ｍを超え、防水試験の結果が不合格となった。これは、押さえ巻き２の内側に介在物が存在していないために、コア３内での走水を抑制することができなかったためである。このことから、実施例１における内側介在物４０Ａが、光ファイバケーブル１００の防水性能を向上させていることが判る。

また、図３に示すように、比較例２の光ファイバケーブル１００Ａでは、外側介在物４０Ｃによって、押さえ巻き２がコア３の内側に向けて大きく窪んでいる。このようにコア３が大きく変形させられると、コア３の内側で光ファイバユニット１０を撚り合わせる際に、光ファイバユニット１０が押さえ巻き２の窪んだ部分に引っかかってしまい、適切に撚り合わされない場合がある。特に光ファイバユニット１０と内側介在物４０ＡとをＳＺ撚りする場合には、この撚り合わせがコア３の変形によって阻害されやすい。

これに対して、図１に示す実施例１の光ファイバケーブル１００では、介在物４０Ａ、４０Ｂがコア３の内側と外側の両方に分けて配置されていることで、コア３の変形が低減されている。従って、光ファイバユニット１０が適切に撚り合わされないなどの、不都合の発生を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の光ファイバケーブル１００によれば、コア３の内側および外側の両方に介在物４０Ａ、４０Ｂが配置されていることで、コア３の内側および外側の両方における走水を防止し、防水性能を確保することができる。
さらに、例えばコア３の外側にのみ介在物を配置する場合と比較して、介在物をコア３の内側と外側の両方に分けて配置することで、外側の介在物がコア３を押し付けることによるコア３の変形を低減することができる。

また、外側介在物４０Ｂの余長率を９９．９５％以上とすることで、光ファイバ１の伝送損失を小さく抑えることができる。
さらに、外側介在物４０Ｂの余長率を１００．２％以下とすることで、光ファイバケーブル１００をより安定して製造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るものではなく、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、前記実施例１では、光ファイバユニット１０として４心の間欠固定テープ心線を用い、コア３に含まれる合計心数を２４心としたが、光ファイバユニット１０の心数およびコア３に含まれる合計心数は適宜変更可能である。例えば実施例１の条件において、コア３の合計心数を変更すると、前記実装密度は、８心の場合に６．５〜１３．５本／ｍｍ^２となり、１２心の場合は６．８〜１０．６本／ｍｍ^２となった。また、第１被覆部６０ａの寸法を実施例１よりも大きくして、４８心のコア３を用いたところ、前記実装密度は、７．５〜９．０本／ｍｍ^２となった。

その他、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２…押さえ巻き３…コア１０…光ファイバユニット（間欠固定テープ心線）２０…抗張力体３０…セパレータ４０Ａ…内側介在物４０Ｂ…外側介在物５０…支持線６０…外被１００…光ファイバケーブル

Claims

複数の光ファイバと内側介在物とを押え巻きで包んで形成されたコアと、
前記コアの外側に配置された外側介在物と、
前記コアおよび外側介在物を被覆する外被と、を備え、
前記コアは前記外被に接しており、
前記外側介在物は前記コアと前記外被との間の隙間に配置され、
前記外側介在物および前記内側介在物は繊維状であり、かつ吸水性を有する、光ファイバケーブル。
複数の光ファイバと内側介在物とを押え巻きで包んで形成されたコアと、
前記コアの外側に配置された外側介在物と、
前記コアおよび外側介在物を被覆する外被と、を備え、
前記コアは前記外被に接しており、
前記外側介在物は前記コアと前記外被との間の隙間に配置され、
前記外側介在物は前記コアに縦添えされている、光ファイバケーブル。
複数の光ファイバと内側介在物とを押え巻きで包んで形成されたコアと、
前記コアの外側に配置された外側介在物と、
前記コアおよび外側介在物を被覆する外被と、
前記コアを挟んで配置された一対のセパレータと、を備え、
前記外被は横断面視で矩形状に形成され、
各セパレータは、前記コアと前記外被との間に位置している、光ファイバケーブル。
前記外被の内部には、前記外被および前記一対のセパレータによって収容空間が形成され、
前記光ファイバケーブルの長手方向に直交する横断面において、前記収容空間に配置される前記光ファイバの数をＮとし、前記収容空間の断面積をＳとし、前記収容空間内に収容される部材の断面積の和をＰとするとき、ｄ＝Ｎ÷（Ｓ−Ｐ）により定義される前記光ファイバの実装密度ｄおよび前記光ファイバの数Ｎが、以下Ａ〜Ｄのいずれかの条件を満たす、請求項３に記載の光ファイバケーブル。
Ａ：Ｎ＝８かつｄ＝６．５〜１３．５本／ｍｍ２
Ｂ：Ｎ＝１２かつｄ＝６．８〜１０．６本／ｍｍ２
Ｃ：Ｎ＝２４かつｄ＝８．５〜１０．９本／ｍｍ２
Ｄ：Ｎ＝４８かつｄ＝７．５〜９．０本／ｍｍ２