JPH1020165A - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的に温度を検知する機能を有する光ケー
ブルを提供する。 【解決手段】 光ケーブル内の複数のスロット溝の各々
に単心光ファイバ心線６と第１の充填物５、または、単
心光ファイバ心線６と第２の充填物７が接触した状態で
収納されたグループドスペーサ型光ケーブルを前提とす
る。温度依存性の大きい稠度を有する第２の充填物７が
充填されたスロット溝は、温度検知用のスロット溝とな
り、この中に収納された単心光ファイバ心線６は温度検
知用となる。同一の光ケーブル内に異なる種類の第１，
第２の充填物５，７が充填され、充填物５，７が混ざり
合わないように隔離された構造により温度検知用の光フ
ァイバ心線を同一ケーブル内に設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度を検知する光
ケーブルに関するものである。温度検知用の光ファイバ
心線を通信用の光ファイバ心線とともに、同一の光ケー
ブル内に収納させることもでき、液体窒素タンク周辺に
布設された光ケーブル等、温度変化の激しい場所にある
光ケーブル自体の温度検知に利用が可能である。

【０００２】

【従来の技術】従来、温度センサとしては、例えば、特
開昭５２−４６８７８号公報に記載のような温度依存性
の磁気特性を有する磁性材料からなる防水・防湿形温度
センサや、例えば、特開平４−２８２４２７号公報に記
載のようなキャップ付きの耐熱金属製の管内にサーミス
タ素子を収納したものがある。従来のこの種の装置は、
被測定物と測定機器との間の検知情報の伝送に電気的装
置が必要である。加えて、その装置の構成上、光ケーブ
ルへの取り付けは非常に困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気的装置
が不要であり、光学的に温度を検知する機能を有する光
ケーブルを提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載の発明においては、光ケーブルにおいて、光ファイバ
心線と接触するように充填物が充填された光ファイバ収
納部を有し、前記充填物は、温度低下に応じて前記光フ
ァイバ心線の伝送損失を増加させる温度依存性の稠度を
有することを特徴とするものである。

【０００５】請求項２に記載の発明においては、光ケー
ブルにおいて、複数の光ファイバ収納部を有し、一部の
前記光ファイバ収納部には、光ファイバ心線と接触する
ように充填物が充填され、前記充填物は、温度低下に応
じて前記光ファイバ心線の伝送損失を増加させる温度依
存性の稠度を有し、他の少なくとも一部の光ファイバ収
納部には、光ファイバ心線が温度低下に応じて伝送損失
が増加しないようにして収納されることを特徴とするも
のである。

【０００６】請求項３に記載の発明においては、請求項
１または２に記載の光ケーブルにおいて、前記充填物
は、稠度が−４０℃で２００以下であることを特徴とす
るものである。

【０００７】請求項４に記載の発明においては、請求項
１ないし３のいずれか１項に記載の光ケーブルにおい
て、前記光ファイバ収納部は、溝状あるいは管状である
ことを特徴とするものである。

【０００８】請求項５に記載の発明においては、請求項
１ないし４のいずれか１項に記載の光ケーブルにおい
て、前記一部の光ファイバ収納部に収納される光ファイ
バ心線は、被覆のヤング率が７０ｋｇ／ｍｍ² 以下であ
ることを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ケーブルの第
１の実施の形態の断面図である。図中、１は外被、２は
押え巻き、３はスロットロッド、４は抗張力体、５は第
１の充填物、６は単心光ファイバ心線、７は第２の充填
物である。この実施の形態は、光ケーブル内の複数のス
ロット溝の各々に単心光ファイバ心線６と第１の充填物
５、または、単心光ファイバ心線６と第２の充填物７が
接触した状態で収納されたグループドスペーサ型光ケー
ブルを前提とするものである。

【００１０】一部のスロット溝には、他のスロット溝の
第１の充填物５とは性質が異なり、温度依存性の大きい
稠度を有する第２の充填物７が充填されて、温度検知用
のスロット溝となり、この中に収納された単心光ファイ
バ心線６は温度検知用の光ファイバ心線となる。したが
って、同一の光ケーブル内に異なる種類の第１，第２の
充填物５，７が充填され、単心光ファイバ心線６と第１
の充填物５または単心光ファイバ心線６と第２の充填物
７が接触するそれぞれの部分で、充填物５，７が混ざり
合わないように隔離された構造により温度検知用の光フ
ァイバ心線を同一ケーブル内に設けている。

【００１１】スロットロッド３は、中心に抗張力体４を
有し、周囲に６本のＵ字状のスロット溝が設けられてい
る。抗張力体４は、例えば、中心の１本の周りに７本が
撚られた鋼撚線である。スロット溝の各々は、少なくと
も１本の単心光ファイバ心線６を収納するとともに、充
填物５，７が充填されている。スロットロッド３の周囲
に押え巻き２が施されて、光ケーブルコア部が構成され
ている。押え巻き２の上は外被１で覆われている。スロ
ット溝から単心光ファイバ心線６や充填物５，７が出な
いようしているので、第１，第２の充填物５，７は混ざ
り合うことなく隔離されている。

【００１２】なお、光ケーブルの途中で取り出されるな
どして、単心光ファイバ心線６を収納していないスロッ
ト溝が存在する場合もある。また、スロットロッド３が
１本のスロット溝しか持たない場合もあるが、この場合
は、温度検知用のスロット溝だけとなる。

【００１３】図２は、本発明の光ケーブルに使用する光
ファイバ心線の具体例の断面図である。１１は石英系ガ
ラスファイバ、１２は１次被覆、１３は２次被覆、１４
は被覆光ファイバ、１５はテープ被覆、１６はテープ状
光ファイバ心線である。本発明の光ケーブルに使用する
光ファイバ心線としては、図２（Ａ）に示すような単心
光ファイバ心線６、または、図２（Ｂ）に示すようなテ
ープ状光ファイバ心線１６が用いられ、図１では単心光
ファイバ心線６を用いている。

【００１４】図２（Ａ）に示したように、単心光ファイ
バ心線６は、石英ガラスを主成分とし、コア部とクラッ
ド部を有する石英系ガラスファイバに、単層もしくは複
数層の紫外線硬化樹脂による被覆、図示の例では、１次
被覆１２，２次被覆１３が施されたものである。図２
（Ｂ）に示したように、テープ状光ファイバ心線は、図
２（Ａ）に示した単心の光ファイバ心線のような被覆光
ファイバ１４を複数本並列に配列し、その上に単層もし
くは複数層のテープ被覆１５を施したものである。

【００１５】再び、図１にもどって、光ファイバーケー
ブルの構成要素について説明する。温度検知用のスロッ
ト溝に充填された第２の充填物７には、稠度の温度依存
性が大きいものを用い、外界の温度低下に応じて低稠度
となりこれに接触する単心光ファイバ心線６の伝送損失
を大きく増加させるものを用いる。温度依存性が大き
く、低稠度であることが重要である。したがって、この
単心光ファイバ心線６が温度検知用のセンサとなる。こ
れに対し、第１の充填物５には、稠度の温度依存性の小
さいものを用い、これに接触する単心光ファイバ心線６
は、外界の温度変化に関わらず伝送損失が増加せず、通
信用の光ファイバ心線として用いる。

【００１６】ここで、稠度について説明する。稠度と
は、ＪＩＳ Ｋ−２２２０「グリース」によって規定さ
れ、充填物の硬さを示す指標であり、その値が小さいほ
ど硬いことを示す。規定円錐が規定時間内に試料に侵入
する深さをミリメートルの１０倍で表わした数値であ
る。充填物には、温度依存性の大きい稠度を有するもの
がある。外界の温度が低下すると、稠度が小さくなり、
充填物の柔軟性は低下し、単心光ファイバ心線６とケー
ブル構成材料であるスロットロッド３や外被１などの収
縮量の差を吸収することができなくなるため、単心光フ
ァイバ心線６にマイクロベントが生じ損失が増加する。
この単心光ファイバ心線６の損失増加をモニタすること
により、外界の温度の低下を検知することができる。

【００１７】充填物５の具体例をあげると、例えば、シ
リコーンオイル，ポリブテンオイル，α−オレフィンオ
イル，ミネラルオイル等のオイル成分、スチレン系ブロ
ック共重合体等によるオイル分離抑制剤、シリカ，ベン
トナイト，クレイ等による増稠剤成分の３種を主成分と
したものであり、この他にも例えば酸化防止剤，紫外線
安定剤等が添加されたものもある。

【００１８】温度検知用のスロット溝は、押え巻き２が
施され、その上に外被１が施されているために、スロッ
ト溝は、ほぼ一定の断面積となっている。光ファイバの
被覆が柔軟なほど、第２の充填物７の稠度の影響を受け
やすいため、温度検知用のスロット溝に収納される温度
検知用の単心光ファイバ心線６については、ヤング率が
小さい方が温度検知の感度が高くなる。したがって、温
度検知用の単心光ファイバ心線６のヤング率は、従来の
通信用光ファイバ心線のヤング率と同じでもよいが、こ
れより小さくすると好適である。温度検知用、通信用の
いずれの単心光ファイバ心線６にも温度検知に好適なヤ
ング率のものを用いてもよい。

【００１９】図３は、本発明の光ケーブルの第２の実施
の形態の断面図である。図中、図１と同様な部分には同
じ符号を付して説明を省略する。２１は抗張力体であ
る。この実施の形態は、光ケーブル内の複数本のスロッ
ト溝の各々に図２（Ｂ）に示したテープ状光ファイバ心
線１６と第１の充填物５、または、テープ状光ファイバ
心線１６と第２の充填物７が接触した状態で収納された
テープスロット型光ケーブルを前提とするものである。
図１に示したグループドスペーサ型光ケーブルと比較し
て、単心光ファイバ心線６に代えてテープ状光ファイバ
心線１６を用いたもので、スロット溝の断面形状が異な
り、コの字状をしている。

【００２０】また、中心抗張力体は、図１に示した抗張
力体でもよいが、ここでは、１本の抗張力体２１を用い
ている。図１と同様に、一部のスロット溝には第２の充
填物７が充填されて、温度検知用のスロット溝となり、
この中に収納されたテープ状光ファイバ心線１６は温度
検知用の光ファイバ心線となる。温度検知用の光ファイ
バ心線は１本でもよいため、温度検知用のスロット溝だ
けには、テープ状光ファイバ心線１６に代えて、単心光
ファイバ心線６を収納してもよい。

【００２１】図４は、本発明の光ケーブルの第３の実施
の形態の断面図である。図中、図１と同様な部分には同
じ符号を付して説明を省略する。３１はルースチュー
ブ、３２は抗張力体、３３は介在紐である。この実施の
形態は、光ケーブル内の複数本のルースチューブ３１の
各々に、図２（Ａ）に示した単心光ファイバ心線６と充
填物５、または、単心光ファイバ心線６と充填物７が接
触した状態で収納されたルースチューブ型光ケーブルを
前提としたものである。図１と同様に、一部のルースチ
ューブ３１には第２の充填物７が充填されて、温度検知
用のルースチューブとなり、この中に収納された単心光
ファイバ心線６は温度検知用の光ファイバ心線となる。

【００２２】中心部に被覆された抗張力体３２を有し、
その外周に４本のルースチューブおよび２本の介在紐３
３が撚られている。ルースチューブ３１の各々は、少な
くとも１本の単心光ファイバ心線６を収納するととも
に、第１の充填物５または第２の充填物７が充填されて
いる。ルースチューブ３１および介在紐３３の周囲に押
え巻き２が施され、押え巻き２の上は外被１で覆われて
いる。ルースチューブ３１から単心光ファイバ心線６や
第１，第２の充填物５，７が出ないので、第１，第２の
充填物５，７は混ざり合うことなく隔離されている。

【００２３】なお、光ケーブルの途中で取り出されるな
どして、単心光ファイバ心線６を収納していないルース
チューブ３１が存在する場合もある。また、１本のルー
スチューブ３１自体が単独で、このまま、または外被を
施されて光ケーブルとなる場合もあるが、この場合は、
温度検知用のルースチューブだけとなる。

【００２４】

【実施例】図１に示した光ケーブルにて評価試験を実施
した。単心光ファイバ心線６としては、図２（Ａ）に示
したような、ファイバ径１２５μｍのシングルモードフ
ァイバに紫外線硬化樹脂を２層コーティングして外径を
２５０μｍにしたものを使用した。単心光ファイバ心線
６の被覆は、ヤング率が６５〜６８ｋｇ／ｍｍ² のもの
を用いた。従来の通常の通信用単心光ファイバ心線のヤ
ング率は、７０〜９０ｋｇ／ｍｍ² であるから、これに
比べると、若干小さい値となる。なお、単心光ファイバ
心線６ではなく、図３に示したテープ状光ファイバ心線
１６を温度検知用に用いる場合には、通信用テープ状光
ファイバ心線１６のヤング率８０〜１１０ｋｇ／ｍｍ²
に対し、８０ｋｇ／ｍｍ² 以下とすると好適である。抗
張力体４の周囲に同形状のスロット溝を６個有するスロ
ットロッド３を配し、スロット溝の中に、それぞれ混ざ
り合わないように隔離した第１または第２の充填物５，
７と光ファイバ６を収容した。今回、４本の溝を通信用
とし、単心光ファイバ心線６と稠度の温度依存性が小さ
な第１の充填物とを充填し、２本のスロット溝を温度検
知用とし、単心光ファイバ心線６と稠度の温度依存性が
大きな第２の充填物とを充填し、それぞれの充填物が混
じりあわない構造のケーブルを作製した。

【００２５】図５は、充填物の組成と物性を示す説明図
である。図６は、充填物Ａ〜Ｃ，Ｋの稠度の温度依存性
を示す線図である。充填物Ｄ〜Ｊの温度依存性の線図に
ついては省略したが、図５中には、全ての充填物Ａ〜Ｋ
の温度依存性が示されている。図中、Ａ〜Ｋは、充填物
の種類を表わす。Ａ〜Ｃは稠度の温度依存性の大きい充
填物であり、Ｄ〜Ｋは温度依存性の小さい充填物組成で
ある。−４０℃における伝送損失増加量とは、＋２５℃
における伝送損失を基準としたときの光ファイバの平均
損失増加量である。

【００２６】通信用のスロット溝に充填する第１の充填
物５として、図５，図６に示したＫのような稠度の温度
依存性の小さい充填物を用いた。この通信用のスロット
溝に第１の充填物５と接触するように収納された単心光
ファイバ心線６では、外界の温度変化に関わらず損失が
変化しない。温度検知用のスロット溝に充填する第２の
充填物７として、図５，図６に示したＡのような稠度の
温度依存性の大きな充填物を用いた。この温度検知用の
スロット溝に第２の充填物７と接触するように収納され
た光ファイバ６では、外界の温度変化により損失が変化
する。−２０℃から＋６０℃の環境下で、この光ケーブ
ル各心の損失を測定したところ、Ｋの充填物を充填した
スロット溝の光ファイバでは損失の変動がほとんど見ら
れなかったのに対して、Ａの充填物を充填したスロット
溝の光ファイバでは損失が明らかに増加した。なお、図
５の説明図に示した−４０℃における伝送損失増加（ｄ
Ｂ／ｋｍ）は、それぞれの充填物中に、温度検知用の単
心光ファイバ心線６を入れて評価試験をしたときの値で
ある。

【００２７】充填物は、図５に示したように、オイル成
分、増稠剤成分を各々選択して、適当な配合比で混合す
ることで製造が可能であり、配合比を変えることにより
稠度の温度依存性を調整することができる。温度検知用
の充填物は、稠度が−４０℃で２００以下であることか
ら、常温２５℃から温度が低下するにつれ伝送損失が大
きく増加することになるため、温度検知感度が高くな
る。また、−４０℃での稠度と常温２５℃での稠度との
差が、５０以上であることが好ましく、さらに１５０以
上であることが好ましい。

【００２８】上述した説明では、通信用のスロット溝や
ルースチューブにも充填物を充填したが、充填物は水の
浸入や水走りを防止するためのものでり、これらの問題
がない環境で使用する光ケーブルであれば、通信用のス
ロット溝や通信用のルースチューブには第１の充填物５
を充填しなくてもよく、温度検知用のスロット溝や温度
検知用のルースチューブにのみ、上述した第２の充填物
７を充填すればよい。また、温度検知用の光ファイバ心
線のみでよい場合には、光ケーブルの構造としても、も
ともと単心用の光ケーブルであって、第２の充填物７を
充填するスペースを内部に有するものであればよい。

【００２９】温度検知用のスロット溝や温度検知用のル
ースチューブに収納された光ファイバ心線は、全く光信
号を伝送できないというわけではない。通常の通信線と
比較して伝送損失が大きいが、伝送損失が大きくても問
題がない通信、例えば、データ伝送速度を通常よりも低
下させた通信、あるいは、伝送路の監視試験用の伝送路
として使用することが可能である。

【００３０】なお、上述した説明では、単に温度検知用
の光ファイバ心線の全長に対する伝送損失を測定したた
め、光ファイバ心線の全長にわたって温度がほぼ一定な
環境の温度、または、光ファイバ心線の特定の区間にお
いて特に温度が低下してほぼ一定温度にある環境の温度
などしか測定できない。しかし、後方散乱光を観察して
光ファイバ心線の破断点検知などを行なう測定器である
ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍｅｉｎ
Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｅｒ）を使用すれば、光ファイバ
心線の線上に沿った伝送損失量が後方散乱光の光パワー
の傾きとして検出できるから、この伝送損失量から光フ
ァイバ心線の線上に沿った温度分布を検知することがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、光ファイバ心線と接触するよ
うに充填物が充填された光ファイバ収納部を有し、充填
物が、温度低下に応じて光ファイバ心線の伝送損失を増
加させる温度依存性の稠度を有することから、光ファイ
バ心線の伝送損失の増加量を測定することにより、周囲
温度を検知することができるという効果がある。

【００３２】請求項２に記載の発明によれば、複数の光
ファイバ収納部を有し、一部の光ファイバ収納部には、
光ファイバ心線と接触するように充填物が充填され、充
填物が、温度低下に応じて光ファイバ心線の伝送損失を
増加させる温度依存性の稠度を有し、他の少なくとも一
部の光ファイバ収納部には、光ファイバ心線が温度低下
に応じて伝送損失が増加しないようにして収納されるこ
とから、充填物の稠度の温度依存性を利用し、光ファイ
バ心線の伝送損失の増加量を測定することにより、周囲
温度を検知することができるとともに、従来の光ケーブ
ル構造を大きく変更することなく、この温度センサ機能
を有する光ファイバ心線を伝送損失が増加しない通信用
の光ファイバ心線と同一の光ケーブル内に収容すること
ができるという効果がある。

【００３３】請求項３に記載の発明によれば、充填物
は、稠度が−４０℃で２００以下であることから、常温
２５℃から温度が低下するにつれ伝送損失が大きく増加
することになるため、温度検知感度が高くなるという効
果がある。

【００３４】請求項４に記載の発明によれば、光ファイ
バ収納部が、溝状あるいは管状であることから、光ファ
イバおよび充填物を容易に収納することができるととも
に、充填物が収納部から出にくいという効果がある。

【００３５】請求項５に記載の発明によれば、一部の光
ファイバ収納部に収納される光ファイバ心線は、被覆の
ヤング率が７０ｋｇ／ｍｍ² 以下であることから、光フ
ァイバの被覆が柔軟で充填物の稠度の影響を受けやすい
ため、温度検知感度が高くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ケーブルの第１の実施の形態の断面
図である。

【図２】本発明の光ケーブルに使用する光ファイバ心線
の具体例の断面図である。

【図３】本発明の光ケーブルの第２の実施の形態の断面
図である。

【図４】本発明の光ケーブルの第３の実施の形態の断面
図である。

【図５】充填物の組成と物性を示す説明図である。

【図６】充填物Ａ〜Ｃ，Ｋの稠度の温度依存性を示す線
図である。

【符号の説明】

１…外被、２…押え巻き、３…スロットロッド、４，２
１，３２…抗張力体、５…第１の充填物、６…単心光フ
ァイバ心線、７…第２の充填物、１６…テープ状光ファ
イバ心線、３１…ルースチューブ、３３…介在紐。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ心線と接触するように充填物
   が充填された光ファイバ収納部を有し、前記充填物は、
   温度低下に応じて前記光ファイバ心線の伝送損失を増加
   させる温度依存性の稠度を有することを特徴とする光ケ
   ーブル。
2. 【請求項２】 複数の光ファイバ収納部を有し、一部の
   前記光ファイバ収納部には、光ファイバ心線と接触する
   ように充填物が充填され、前記充填物は、温度低下に応
   じて前記光ファイバ心線の伝送損失を増加させる温度依
   存性の稠度を有し、他の少なくとも一部の光ファイバ収
   納部には、光ファイバ心線が温度低下に応じて伝送損失
   が増加しないようにして収納されることを特徴とする光
   ケーブル。
3. 【請求項３】 前記充填物は、稠度が−４０℃で２００
   以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の
   光ケーブル。
4. 【請求項４】 前記光ファイバ収納部は、溝状あるいは
   管状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か１項に記載の光ケーブル。
5. 【請求項５】 前記一部の光ファイバ収納部に収納され
   る光ファイバ心線は、被覆のヤング率が７０ｋｇ／ｍｍ
   ² 以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れか１項に記載の光ケーブル。