JPH0128484Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、極低温領域においても伝送特性の安
定性が保持されるという新規な構造の光フアイバ
ケーブルに関する。

光フアイバケーブルはその特長である細径性、
軽量性、無誘導性、低損失性を活用し得るあらゆ
る分野に適用化がおし進められている。研究開発
分野での極低温測定実験設備あるいは、産業用、
工業用低温設備などにおいても例えば低温容器内
部の状態をセンサなどで監視・測定し、それらの
各種の情報記号を光フアイバケーブルで伝送す
る、あるいは数多くの低温設備と中央監視室内を
光フアイバケーブルでつないで遠隔制御するなど
の用途に対しては無誘導性を最大限に活用でき、
防爆性にすぐれた通信網を形成し得るという点で
極めて重要な意義がある。

ところで、従来の光フアイバケーブルは第１図
にその断面構造を示すとおり、特に低温時のフア
イバ心線の熱収縮に伴なうマイクロベンデイング
を軽減し、フアイバの伝送損失の安定化を実現す
るために、中心の鋼線２の外周に光フアイバ心線
１を沿わせ、その外周にアラミド繊維やポリプロ
ピレンヤーンなどのクツシヨン層３を介してナイ
ロンやポリエチレンなどの保護シース４を被覆し
た構造の光フアイバケーブルが提案されている。
光フアイバ心線１は光信号伝送用のガラス（コ
ア／クラツドの２層からなり中心のコア部を光信
号が伝搬する）にシリコーンからなるクツシヨン
層とナイロンからなる二次被覆の２層の外被が被
覆された構造が一般的である。この構造では230
〓以上の温度では比較的に安定した特性を示すこ
とが知られているが、考案者らの実験によれば、
それより低温領域ではフアイバの伝送損失が急増
し数百dB／Kmにも達することが判明した。

一方、第１図のケーブル構造において、断熱層
を増やして光フアイバの温度低下を防止する工夫
も認められるが、しかしこの方法ではケーブル外
径を常識的な値におさえると断熱層での保温有効
時間は高々数時間であり、長時間の保温に対して
は効果がない。また長時間の保温に対してはケー
ブル内に加熱流体を流す方法も考えられるが、保
守が繁雑となり、かつ流体循環装置が故障した場
合には全く効果を期待できないという欠点があ
る。

本考案はこのような従来ケーブルの欠点を解決
し、極低温領域においても安定した特性を示す光
フアイバケーブルを提供するためになされたもの
で、その要旨とするところは、らせん状の波付加
工され、熱伝導性にすぐれた材料からなる管体の
らせん溝に光フアイバを収納し、その外周に熱伝
導性にすぐれた材料からなる外被を密接被覆し、
さらに上記の外被から管体の内部に連通する孔を
もうけることによりらせん溝に収納された光フア
イバが外部、内部から均一かつ瞬時に冷却される
ようにしたことを特長としている。以下、本考案
の一実施例である第２図を用いて詳細を説明す
る。

光フアイバ１はアルミニウム、銅、あるいはス
テンレスなどの低温ぜい性にすぐれ、かつ熱伝導
性にもすぐれた材料からなるらせん波付管５に設
けられたらせん溝内に一心ずつ離隔収納されてい
る。らせん波付管５の外周には前記のらせん波付
管５と同一の性能を具備した材料からなる外被６
が被覆され、らせん波付管５と外被６は複数条の
らせん溝で互いに離隔密閉空間が形成されるよう
に密着されている。尚、前記のらせん波付管５お
よび外被６は必ずしも前記のような金属材料に限
られるものではなく、例えばテフロン、テクゼル
などの商品名で知られるフツ素系樹脂なども満足
できる性能を具備するものである。また、らせん
波付管５と外被６が密着している部分には間欠的
に孔７がもうけられており、らせん波付管５の内
部に連通している。このような構造の光ケーブル
においては以下のような特長を有することが実験
的に確認された。

１ 光フアイバは熱伝導性にすぐれた薄肉材料で
囲まれ、かつらせん波付管内にも自由に冷媒が
送通される構造であるため急激な温度変化に対
して光フアイバ自体の温度が瞬時に追従する。
その結果として光フアイバの被覆材料は凍結作
用によつて収縮がおさえられることになるため
光フアイバにマイクロベンドが生じにくくな
り、伝送特性が安定に保たれる。

２ 光フアイバはらせん波付管の溝内に収納され
ているため屈曲に対しても安定した構造が保た
れ、機械的保護効果が大である。

次に第３図を用いて実施例での効果を説明す
る。第３図は種々の光フアイバケーブルの低温時
における伝送損失の変化を比較検討した結果であ
る。フアイバはすべてコア径、クラツド径がそれ
ぞれ50μｍ，125μｍ、比屈折率差１％のグレーデ
イツド型石英系フアイバである。曲線Ａはフアイ
バにシリコン樹脂（外径0.4mm）およびナイロン
樹脂（外径0.9mm）を被覆した、いわゆる標準フ
アイバ心線を外径0.97mmの鋼線のまわりに撚合せ
た第１図の構造のケーブルを液体窒素で冷却した
場合の損失変化であり、230〓以下の低温領域で
急増し数百dB／Kmにも達している。この損失増
の主因はケーブル構造にある。つまり光フアイバ
集合体外周のポリプロピレンヤーンとその外周の
ポリエチレン被覆層の熱収縮が大きくフアイバの
長さ方向の収縮歪が助長されること、また、これ
らの材料が光フアイバに対して断熱層としての役
割をはたし光フアイバ心線の二次被覆層の熱収縮
が極限まで進行してしまうためにフアイバの長さ
方向、半径方向に加わる圧縮応力が最大になるこ
と、さらに光フアイバ心線が有機材料の二次被覆
層相互の大きな摩擦力を介して影響し合うこと、
などのために急冷条件下においてフアイバに著し
いマイクロベンドが生じ、伝送損失の急増を引起
していることを示している。一方、曲線Ｂは曲線
Ａの特性を示した光ケーブルと同一の構造の光フ
アイバ心線を第２図に示した本考案による構造の
光ケーブル（アルミニウム波付管（厚さ0.5mm、
外径５mm）＋アルミニウム管（厚さ0.5mm、外径６
mm））に適用し急冷条件下での伝送損失を測定し
た結果である。同図に見られるように100〓の極
低温下においても伝送損失の増加は30dB／Km以
下であり、本考案によるケーブル構造の改良効果
が極めて大である。

本考案によるケーブル構造においては前記の従
来構造のケーブルでの欠点がすべて解決されるこ
とになるため曲線Ｂに示したように極低温条件下
においても安定した伝送特性が保持される。曲線
Ｃはさらに伝送損失の安定化をはかるためにフア
イバの外周にガラス転移温度が高温である樹脂、
例えばアクリル樹脂を被覆した外径0.4mmの光フ
アイバを第２図に示した構造のケーブルに適用し
た場合の低温での損失変化である。この場合、ガ
ラス転移温度が常温付近であるため、低温領域で
もアクリル樹脂のヤング率の変化が小さく、従つ
てフアイバ自身がマイクロベンデイング現象を生
じにくい構造となつているため、100〓以下の温
度でも損失増加は数dB／Km以下となつている。
また曲線Ｄはアクリル樹脂の被覆厚を減じて外径
0.2mmの光フアイバを第２図の構造のケーブルに
適用した場合であり、損失増は1dB／Km以下まで
改善されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のケーブル断面図、第２図は本考
案によるケーブルの説明図、第３図は各種ケーブ
ルの温度に対する伝送特性を示す。 ここで、１……光フアイバ心線、５……らせん
波付管、６……外被、７……孔である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 低温ぜい性および熱伝導性にすぐれた材料から
   なるらせん波付薄肉管に設けられたらせん溝に光
   フアイバを収納し、その外周に前記らせん波付薄
   肉管と同一性能を有する材料でらせん波付薄肉管
   の山部と内面が密接するように被覆を施こし、か
   つ前記らせん波付薄肉管とその外周の被覆の密接
   部にらせん波付薄肉管の内部に連通する孔をもう
   けたことを特徴とする極低温光ケーブル。