JP7068131B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関する。

従来から、光ファイバユニットの周囲に介在物を配置した光ファイバケーブルが用いられている。
例えば特許文献１の光ファイバケーブルでは、複数のテープ心線を積層し、その周囲にユニット被覆層を設けることで光ファイバユニットを形成している。当該光ファイバユニットの周囲に介在物を設けることで、光ファイバケーブルの形状を円形にしやすくしている。
また、特許文献２の光ファイバケーブルでは、光ファイバユニット同士の間に挟まれるように介在物を配置することで、光ファイバケーブル内における光ファイバユニットの移動を抑制している。

特開２００１－５１１６９号公報 特許第６２５５１２０号公報

この種の光ファイバケーブルでは、光ファイバユニットをＳＺ状に撚り合わせる場合がある。ここで、光ファイバユニットをＳＺ状に撚り合わせると、撚りが解消される方向に光ファイバユニットが移動する「撚り戻り」が生じる。従来の光ファイバケーブルでは、撚り戻りの抑制が不十分な場合があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされ、撚り戻りを抑制した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、複数の光ファイバをそれぞれ有する複数の光ファイバユニットと、前記複数の光ファイバユニットを包む押さえ巻きと、前記押さえ巻きの内側に配置された少なくとも１つの介在物と、前記押さえ巻きを被覆するシースと、を備え、前記複数の光ファイバユニットのうち最外層に位置する複数の外側ユニットは、ケーブル中心軸を中心としてＳＺ状に撚り合わされ、横断面視において、１つの前記外側ユニットと前記押さえ巻きとの間に前記介在物が挟まれている。

また、本発明の第２の態様に係る光ファイバケーブルは、複数の光ファイバをそれぞれ有する複数の光ファイバユニットと、前記複数の光ファイバユニットを包む押さえ巻きと、前記押さえ巻きの内側に配置された少なくとも１つの介在物と、前記押さえ巻きを被覆するシースと、を備え、前記複数の光ファイバユニットのうち最外層に位置する複数の外側ユニットは、ケーブル中心軸を中心としてＳＺ状に撚り合わされ、横断面視において、少なくとも１つの前記外側ユニットと前記押さえ巻きとの間に前記介在物が挟まれ、かつ前記ケーブル中心軸と前記１つの外側ユニットの中心点とを通る直線上に前記介在物が位置している。

本発明の上記第１態様または第２態様によれば、外側ユニットが径方向外側に膨らもうとする力を用いて、外側ユニットと介在物との間、および介在物と押さえ巻きとの間に摩擦力を生じさせることができる。これにより、撚り戻りを抑制した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。 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１に示すように、光ファイバケーブル１００は、複数の光ファイバユニット１０を有するコア２０と、コア２０を内部に収容するシース５５と、シース５５に埋設された一対の抗張力体５６（テンションメンバ）および一対の線条体５７と、を備えている。コア２０は、複数の光ファイバユニット１０を包む押さえ巻き５４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１００の中心軸線をケーブル中心軸Ｏという。また、ケーブル中心軸Ｏに沿う方向を長手方向という。ケーブル中心軸Ｏに直交する断面を横断面という。横断面視（図１）において、ケーブル中心軸Ｏに交差する方向を径方向といい、ケーブル中心軸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１００が非円形である場合には、光ファイバケーブル１００の図心にケーブル中心軸Ｏが位置する。

シース５５は、ケーブル中心軸Ｏを中心とした円筒状に形成されている。シース５５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。

線条体５７の材質としては、ＰＰやナイロン製の円柱状ロッドなどを用いることができる。また、ＰＰやポリエステルなどの繊維を撚り合わせた糸（ヤーン）により線条体５７を形成し、線条体５７に吸水性を持たせてもよい。
一対の線条体５７は、コア２０を径方向で挟むように配置されている。各線条体５７は、コア２０の外周面（押さえ巻き５４の外周面）に接している。なお、シース５５に埋設される線条体５７の数は、１または３以上であってもよい。

抗張力体５６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などを用いることができる。
一対の抗張力体５６は、コア２０を径方向で挟んで配置されている。また、一対の抗張力体５６は、コア２０から径方向に間隔をあけて配置されている。なお、シース５５に埋設される抗張力体５６の数は、１または３以上であってもよい。また、抗張力体５６をシース５５に埋設しなくてもよい。

シース５５の外周面には、長手方向に沿って延びる一対の突起５８が形成されている。突起５８と線条体５７とは、周方向において同等の位置に配置されている。なお、突起５８は、線条体５７を取り出すためにシース５５を切開する際の目印となる。突起５８に代えて、例えばシース５５の一部の色を他の部位と異ならせることで、線条体５７の位置を示す目印を設けてもよい。

コア２０は、複数の光ファイバユニット１０と、複数の介在物３ａ～３ｃと、光ファイバユニット１０および介在物３ａ～３ｃを包む押さえ巻き５４と、を備えている。光ファイバユニット１０はそれぞれ、複数の光ファイバ心線若しくは光ファイバ素線（以下、単に光ファイバ１という）と、光ファイバ１を束ねる結束材２と、を有している。光ファイバユニット１０および介在物３ａ～３ｃは、長手方向に沿って延びている。

本実施形態の光ファイバユニット１０は、いわゆる間欠接着型テープ心線であり、複数の光ファイバ１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）に広がるように互いに接着されている。詳しくは、ある一つの光ファイバ１が、その両隣の光ファイバ１に対して長手方向で異なる位置においてそれぞれ接着されており、かつ、隣接する光ファイバ１同士は、長手方向で一定の間隔をあけて互いに接着されている。
なお、光ファイバユニット１０の態様は間欠接着型テープ心線に限られず、適宜変更してもよい。例えば、光ファイバユニット１０は、複数の光ファイバ１を単に結束材２で束ねたものであってもよい。

図１に示すように、光ファイバユニット１０は、径方向内側の層および径方向外側の層の二層に分けられて配置されている。以下、最外層に位置する光ファイバユニット１０を外側ユニット１０Ａという。また、外側ユニット１０Ａ以外の光ファイバユニット１０を、内側ユニット１０Ｂという。つまり、外側ユニット１０Ａおよび内側ユニット１０Ｂは、複数の光ファイバユニット１０に含まれている。

図１の例では、３つの内側ユニット１０Ｂが、ケーブル中心軸Ｏを中心として互いにＳＺ状または螺旋状に撚り合わされている。また、９つの外側ユニット１０Ａが、３つの内側ユニット１０Ｂを囲むように、ケーブル中心軸Ｏを中心としてＳＺ状に撚り合わされている。なお、光ファイバユニット１０の数は適宜変更可能である。

横断面視において、内層に位置する内側ユニット１０Ｂは扇形に形成され、最外層に位置する外側ユニット１０Ａは四角形に形成されている。図示の例に限られず、断面が円形、楕円形、若しくは多角形の光ファイバユニット１０を用いても良い。また、光ファイバユニット１０の断面形状が崩れていてもよい。また、内側ユニット１０Ｂが無く、１つの層（外側ユニット１０Ａの層）でコア２０が構成されていてもよい。

結束材２は、細長い紐状であり、複数の光ファイバ１の周囲に巻き付けられている。光ファイバ１は、部分的に結束材２の隙間から露出している。このため、シース５５を切開して押さえ巻き５４を除去すると、結束材２の隙間から、光ファイバ１を視認可能となっている。結束材２は、薄く可撓性に富む樹脂などの材質により形成されている。このため、光ファイバ１は、結束材２で束ねられた状態であっても、この結束材２を変形させながらシース５５内の空いている空間に適宜移動する。従って、実際の製品における光ファイバユニット１０の断面形状は、図１のように整っていない場合がある。

押さえ巻き５４は、ケーブル中心軸Ｏを中心とした円筒状に形成されている。押さえ巻き５４の内周面は、外側ユニット１０Ａの径方向外側の端部に接している。また、押さえ巻き５４の内周面は、介在物３ｂ、３ｃに接している。押さえ巻き５４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５４は、例えば吸水テープなどの吸水性を有する材質により形成されていてもよい。

介在物３ａ～３ｃは、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などからなる繊維状の材質により形成されている。なお、介在物３ａ～３ｃは、吸水性を有するヤーンなどであってもよい。この場合、光ファイバケーブル１００の内部の防水性能を高めることができる。

横断面視において、介在物３ａは、外側ユニット１０Ａと内側ユニット１０Ｂとの間に挟まれている。介在物３ｂは、周方向で隣り合う外側ユニット１０Ａ同士の間に挟まれるとともに、押さえ巻き５４に接している。介在物３ｃは、１つの外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間に挟まれている。介在物３ａは、内側ユニット１０Ｂとともに撚り合わされている。介在物３ｂ、３ｃは、外側ユニット１０Ａとともに撚り合わされている。

介在物３ｂ、３ｃは、外側ユニット１０Ａに接している。介在物３ａは、外側ユニット１０Ａおよび内側ユニット１０Ｂに接している。ここで、結束材２は細長い紐状であり、例えば螺旋状に光ファイバ１の束に巻かれている。このため、光ファイバ１のうち、紐状の結束材２に覆われていない部分は、部分的に介在物３ａ～３ｃに接触する。

光ファイバ１は通常、ガラスにより形成された光ファイバ裸線の周囲に、樹脂などの被覆材がコーティングされた構造となっている。このため、光ファイバ１の表面は平滑であり、光ファイバ１同士が接触した際の摩擦係数は比較的小さい。これに対して、介在物３ａ～３ｃは繊維状の材質により形成されている。このため、介在物３ａ～３ｃと光ファイバ１とが接触した際の摩擦係数は、光ファイバ１同士が接触した際の摩擦係数よりも大きい。

以上のことから、複数の光ファイバユニット１０に挟まれるように介在物３ａ～３ｃを配置することで、これら光ファイバユニット１０同士が相対移動する際の摩擦抵抗を大きくすることができる。これにより、光ファイバケーブル１００内における光ファイバユニット１０の移動を抑制することが可能となる。

ところで、複数の光ファイバユニット１０は、ケーブル中心軸Ｏを中心として互いに撚り合わされている。光ファイバユニット１０が撚り戻ろうとした場合、光ファイバユニット１０の束は径方向外側に膨らもうとする。つまり、撚り戻ろうとする力によって、外側ユニット１０Ａが押さえ巻き５４に押し付けられる。ここで本実施形態では、横断面視において、外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間に介在物３ｃが挟まれている。

この構成によれば、光ファイバユニット１０の束が径方向外側に膨らもうとしたとき、外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間で介在物３ｃが径方向に圧縮される。そして、介在物３ｃは繊維状の材質により形成されているため、光ファイバ１と押さえ巻き５４との間の摩擦係数よりも、光ファイバ１と介在物３ｃとの間、および介在物３ｃと押さえ巻き５４との間の摩擦係数の方が大きい。したがって、外側ユニット１０Ａが押さえ巻き５４に直接的に押し付けられたときに生じる摩擦力よりも、外側ユニット１０Ａが介在物３ｃを挟んで押さえ巻き５４に押し付けられたときに生じる摩擦力のほうが大きくなる。つまり本実施形態では、外側ユニット１０Ａが径方向外側に膨らもうとしたとき、介在物３ｃが大きな摩擦力を生じさせる。この摩擦力により、外側ユニット１０Ａが押さえ巻き５４に対して移動しにくくなり、外側ユニット１０Ａの撚り戻りを抑制することが可能となっている。

また、本実施形態では、横断面視において、外側ユニット１０Ａの中心点Ａと、ケーブル中心軸Ｏとを通る直線Ｌ上に、介在物３ｃが位置している。この構成により、外側ユニット１０Ａが径方向外側に向けて膨らもうとする力を、より効率よく摩擦力に変換することができる。したがって、より確実に外側ユニット１０Ａの撚り戻りを抑制することができる。

また本実施形態では、横断面視において、介在物３ｃが１つの外側ユニット１０Ａおよび押さえ巻き５４によって囲まれている。このため、光ファイバユニット１０の束が径方向外側に膨らもうとしたときに、介在物３ｃがより確実に外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間で挟まれる。したがって、介在物３ｃによる摩擦力をより確実に生じさせて、撚り戻りを抑制することができる。

なお、本明細書における中心点Ａとは、横断面視における外側ユニット１０Ａの図心である。外側ユニット１０Ａは、ケーブル中心軸Ｏを中心として撚り合わされているため、撚り戻りによって外側ユニット１０Ａは径方向外側に向けて膨らもうとする。そして、外側ユニット１０Ａが膨らむ方向は、ケーブル中心軸Ｏを起点として、中心点Ａ（外側ユニット１０Ａの図心）を通る方向となる。したがって、ケーブル中心軸Ｏおよび中心点Ａを通る直線Ｌ上に介在物３ｃを位置させることで、外側ユニット１０Ａが膨らもうとする力を起因として介在物３ｃが生じさせる摩擦力が大きくなり、有効に撚り戻りを抑制することができる。

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、本発明は以下の実施例に限定されない。

（実施例１）
実施例１として、図１に示すような断面構造を有する光ファイバケーブルを作成した。光ファイバユニット１０に含まれる光ファイバ１の数は、１４４本とした。３本の内側ユニット１０ＢをＳＺ状に撚り合わせ、その外周に９本の外側ユニット１０ＡをＳＺ状に撚り合わせた。すなわち、光ファイバユニット１０の数は合計で１２であり、光ファイバ１の数は合計で１７２８である。介在物３ａ、３ｂ、３ｃとして、吸水性のヤーンを用いた。介在物３ａを３本、介在物３ｂを８本、介在物３ｃを１本配置した。

光ファイバユニット１０を撚り合わせる際の撚り合わせ装置（オシレータ）の設定角度は、実際に導入される撚りの角度（導入角度）が±１５０°となるように調整した。なお、「設定角度」とは、オシレータを揺動させる角度の範囲である。例えば設定角度が±５００°の場合、オシレータはＣＷ方向に５００°揺動した後、ＣＣＷ方向に５００°揺動する動作を繰り返す。

導入角度は、ケーブル化後に、光ファイバケーブルを長手方向に所定の間隔を空けて切断し、特定の外側ユニット１０Ａまたは当該外側ユニット１０Ａに含まれる光ファイバ１の各切断面における位置を確認することで測定する。設定角度と導入角度との差が大きいほど、外側ユニット１０Ａが大きく撚り戻りしていることを意味する。
撚り合わされた光ファイバユニット１０を押さえ巻き５４で包み、さらにシース５５で被覆することで光ファイバケーブルを作成する。

（実施例２）
実施例２として、介在物３ｂ、３ｃの数を実施例１から変更した光ファイバケーブルを作成した。介在物３ａを３本、介在物３ｂを６本、介在物３ｃを３本配置した。その他の条件は実施例１と同様である。

（実施例３）
実施例３として、介在物３ａ、３ｂ、３ｃの数を実施例１から変更した光ファイバケーブルを作成した。介在物３ａ、３ｂを配置せず、介在物３ｃのみを６本配置した。その他の条件は実施例１と同様である。

（実施例４）
実施例４として、介在物３ａ、３ｂ、３ｃの数を実施例１から変更した光ファイバケーブルを作成した。介在物３ａを配置せず、介在物３ｂを６本、介在物３ｃを３本配置した。さらに、図２に示すような介在物３ｄを３本配置した。介在物３ｄは、径方向で内側ユニット１０Ｂと外側ユニットＡとの間に挟まれている。その他の条件は実施例１と同様である。

（実施例５）
実施例５として、介在物３ａ、３ｂ、３ｃの数を実施例１から変更した光ファイバケーブルを作成した。介在物３ｂを配置せず、介在物３ａを３本、介在物３ｃを９本配置した。その他の条件は実施例１と同様である。

（比較例１）
比較例１として、介在物３ｃを設けず、介在物３ａ、３ｂを設けた光ファイバケーブル１００を作成した。介在物３ａを３本、介在物３ｂを９本配置した。その他の条件は実施例１と同様とした。

実施例１～５および比較例１の光ファイバケーブルについて、導入角度およびシースねじれを確認した結果を表１に示す。

表１の「シースねじれ」とは、作成された光ファイバケーブルにおけるシースのねじれの程度を表している。より詳しくは、突起５８の周方向における位置が、長手方向に沿ってどの程度変化しているかを示している。例えばシースねじれが±１０°の場合、突起５８の周方向の位置が、ケーブル中心軸Ｏを中心として±１０°の範囲で変化している。シースねじれの程度が大きいと、光ファイバケーブルが蛇行してしまい、敷設の作業性低下やドラムへの巻き付け可能な長さの減少につながる。

「判定」欄は、シースねじれが±１０°以下の場合に結果が良好（ＯＫ）とし、シースねじれが±１０°を超えた場合に結果が不十分（ＮＧ）とした。なお、シースねじれは、設定角度が大きいほど大きくなる。これは、設定角度が大きいほど、撚り合わされた光ファイバユニット１０が強く撚り戻ろうとして、シース５５をケーブル中心軸Ｏ回りに捻回させてしまうためである。

表１に示す通り、実施例１～５ではシースねじれが±１０°以下となり、良好な結果が得られた。一方、介在物３ｃを配置しなかった比較例１では、シースねじれが±４５°となり、結果が不十分となった。

実施例１～５で良好な結果が得られた理由として、導入角度を±１５０°とするための設定角度が±５００°以下であり、比較的小さいことが考えられる。そして、このように設定角度を小さくすることができた原因は、介在物３ｃによって、外側ユニット１０Ａの撚り戻りを低減できたためである。つまり、外側ユニット１０Ａを含む光ファイバユニット１０が撚り戻ろうとして径方向外側に膨らもうとしたときに、外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間に介在物３ｃが挟まれて摩擦力を生じさせたことによる。

一方、比較例１では介在物３ｃが設けられていないため、光ファイバユニット１０が撚り戻ろうとしたときに、外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間に生じる摩擦力が比較的小さくなる。このため、撚り戻りが生じやすくなり、導入角度を±１５０°とするための設定角度が±７００°となり、比較的大きくなった。そして、設定角度が大きいほど、外側ユニット１０Ａがシース５５を捻回させる力も強くなるため、シースねじれの数値が大きくなってしまったと考えられる。

以上の結果から、ケーブル中心軸Ｏと外側ユニット１０Ａとを通る直線Ｌ上に少なくとも１つの介在物３ｃを設けることで、外側ユニット１０Ａの撚り戻りを低減できることが確認された。また、外側ユニット１０Ａの撚り戻りが低減される結果、設定角度を小さくすることが可能となり、シース５５に生じるねじれも抑制できることが判った。

また、実施例２と実施例５とを比較すると、押さえ巻き５４に接する介在物３ｂ、３ｃの合計本数は同じであるが、導入角度を±１５０°とするための設定角度については、実施例５の方が小さくなっている。つまり、実施例５の方が実施例２よりも効果的に撚り戻りを抑制している。これは、介在物３ｃが、ケーブル中心軸Ｏおよび外側ユニット１０Ａの中心点を通る直線上に位置していることで、外側ユニット１０Ａが径方向外側に膨らもうとする力を有効に摩擦力に変換できたためであると考えられる。

また、実施例３では、他の実施例１、２、４、５と比較して、介在物の合計本数が少なくても良好な結果が得られた。そして、実施例３は、介在物３ｃのみを配置している。この結果から、介在物３ｃによる撚り戻りの抑止効果が、他の介在物よりも大きいことが確認できた。

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１の例では、コア２０に２層の光ファイバユニット１０が含まれていた。しかしながら、コア２０に含まれる光ファイバユニットの層の数は、１でもよいし、３以上であってもよい。
また、コア２０に光ファイバユニットの層が複数含まれる場合、最外層以外の層に含まれる光ファイバユニット（図１の例では内側ユニット１０Ｂ）同士の間には介在物が配置されていなくてもよい。

また、前記実施形態では、介在物３ｃが１つの外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間に挟まれていた。しかしながら、図３に示すように、介在物３ｃが複数の外側ユニット１０Ａと押さえ巻き５４との間に挟まれていてもよい。この場合であっても、外側ユニット１０Ａが径方向外側に向けて膨らもうとする力を用いて、外側ユニット１０Ａと介在物３ｃとの間、および介在物３ｃと押さえ巻き５４との間に摩擦力を生じさせることができる。また、介在物３ｃが、ケーブル中心軸Ｏと外側ユニット１０Ａの中心点Ａとを通る直線Ｌ上に位置していることで、外側ユニット１０Ａが径方向外側に向けて膨らもうとする力を、より効率よく摩擦力へと変換することができる。したがって、より確実に外側ユニット１０Ａの撚り戻りを抑制することができる。

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…結束材 ３ａ～３ｃ…介在物 １０…光ファイバユニット １０Ａ…外側ユニット ２０…コア ５４…押さえ巻き ５５…シース Ａ…外側ユニットの中心点 Ｌ…直線 Ｏ…ケーブル中心軸

Claims (3)

1. 複数の光ファイバをそれぞれ有する複数の光ファイバユニットと、
   前記複数の光ファイバユニットを包む押さえ巻きと、
   前記押さえ巻きの内側に配置された少なくとも１つの介在物と、
   前記押さえ巻きを被覆するシースと、を備え、
   前記複数の光ファイバユニットのうち最外層に位置する複数の外側ユニットは、ケーブル中心軸を中心としてＳＺ状に撚り合わされ、
   横断面視において、１つの前記外側ユニットの径方向外側の端部に形成された凹部の内側に前記介在物が位置し、前記凹部が形成された前記外側ユニットと前記押さえ巻きとの間に前記介在物が挟まれ、
   横断面視において、前記凹部が形成された前記外側ユニットの中心点と、ケーブル中心軸とを通る直線上に、前記介在物が位置している、光ファイバケーブル。
2. 前記介在物は、繊維状の材質により形成されている、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記介在物は、前記複数の外側ユニットとともに、前記ケーブル中心軸を中心としてＳＺ状に撚り合わされている、請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。

Images