JP2013186218A - 光ファイバケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルに曲げが加わった際にも浸水検知用光ファイバ心線に圧縮歪み及び引張歪みが作用し難く且つ過余長が加わることのない光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】複数本の光ファイバユニット２と、浸水検知用光ファイバ心線３と、緩衝体４とを、２本の抗張力体５、６を備えたパイプ状の外被７でその内部に収納した光ファイバケーブル１。浸水検知用光ファイバ心線３は、ケーブル長手方向に撚りが施されることなくケーブル長手方向に縦添えされると共に、光ファイバユニット２で囲まれた中心位置Ｏ且つケーブル曲げの中立線Ｎ上の位置に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、浸水検知用光ファイバ心線を有した光ファイバケーブル及びその製造方法に関する。

例えば、特許文献１及び２には、スロットレス構造の光ファイバケーブルが開示されている。この光ファイバケーブルでは、光ファイバ単心線を糸状繊維でバンドル化してユニットを構成し、それら複数のユニットを一方向撚り又は撚り方向が右左と周期的に変わるＳＺ撚りで寄り合わせた構造となっている。撚りを施すのは、ケーブルが曲げられた際に、曲げの内側と外側に位置する光ファイバに作用する圧縮力又は引張力の歪みを緩和するためである。

ところで、光ファイバケーブルを地下に施設した場合、ケーブル途中の何れかの部位で浸水しているか否かを検出する必要がある。検出部位は、ケーブル接続部を検知場所としている。前記スロットレス構造の光ファイバケーブルにおいては、ケーブル接続部での浸水を検知するために、１本又は２本の浸水検知用光ファイバ心線をケーブル内に配置する必要がある。

浸水検知モジュールは、吸水膨張剤、可動体、曲げ付与部材等の各部材から構成されており、ケーブル接続部に浸水が発生すると、吸水膨張剤が水を含んで膨張して可動体を押し上げ、これにより光ファイバに一定以上の曲げが与えられた曲げ付与部で曲げ損失が発生する。この曲げ損失を検出することで、浸水の発生位置及び浸水位置を検知することができる。このことから、一般的に浸水検知用光ファイバ心線には、曲げ損失特性の比較的大きい（光ファイバを曲げた時に、損失増加が発生し易い）光ファイバが使用されることが多い。一方、浸水検知用以外の通信用光ファイバ心線には、曲げ損失の小さいファイバを用いることで伝送特性の安定化が可能である。

特開２００３−３０２５５９号公報 特開２００３−３０２５６０号公報

本願出願人は、ＳＺ方向撚りで浸水検知用光ファイバ心線を実装し試作を行ったところ、浸水検知光ファイバにおいて伝送損失の増加が確認された。これは、規定の心線撚り角度を得るために光ファイバユニットを通過させた分線盤を回転させる必要があるが、光ファイバのねじり剛性等によりＳＺ方向撚りが緩んでしまうため、緩み分を加えた回転角度で分線盤を回転させる必要がある。

しかし、光ファイバの余長率は、分線盤を回転させた分だけ入ってしまう。その過余長分によって、ケーブルを曲げた際や、温度変化によるケーブル収縮があると光ファイバに微小な曲りが発生し、曲げ損失特性の大きい光ファイバでは損失増加が発生してしまうと考えられる。

そこで、本発明は、ケーブルに曲げが加わった際にも浸水検知用光ファイバ心線に圧縮歪み及び引張歪みが作用し難く且つ過余長が加わることのない光ファイバケーブル及びその製造方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数本の光ファイバユニットと、浸水検知用光ファイバ心線と、緩衝体とを、２本の抗張力体を１８０°対向の位置に備えたパイプ状の外被でその内部に収納して被覆した光ファイバケーブルにおいて、前記光ファイバユニットは、複数本の光ファイバ心線を集合してケーブル長手方向に撚りが施された構成であり、前記浸水検知用光ファイバ心線は、ケーブル長手方向に撚りが施されることなくケーブル長手方向に縦添えされると共に、前記光ファイバユニットで囲まれた中心位置に配置されたことを特徴としている。

第２発明は、複数本の光ファイバ心線を集合して形成した光ファイバユニットの複数本をケーブル長手方向に撚る工程と、前記光ファイバユニットの複数本を、これら光ファイバユニットで囲まれた中心位置に撚りを施していない浸水検知用光ファイバ心線を配置させて集合する工程と、集合した前記光ファイバユニット群の外周囲を取り囲むようにして緩衝体をケーブル長手方向に縦添えする工程と、２本の抗張力体を１８０°対向位置にセットして前記緩衝体が縦添えされた前記光ファイバユニット群の外周にパイプ状の外被を押し出し成形する工程と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、複数本の光ファイバユニットで囲まれた中心位置に浸水検知用光ファイバ心線が配置されているので、ケーブルに曲げが加わった際にも、浸水検知用光ファイバ心線はケーブル曲げの中立線近傍に位置することから、この浸水検知用光ファイバ心線には圧縮歪み及び引張歪みが大幅に低減される。また、本発明によれば、浸水検知用光ファイバ心線には撚りが施されていないため、過余長が加わることがない。これにより、ケーブルを曲げた際にも、浸水検知用光ファイバ心線に掛かる歪みを無くすことができ、且つ、ケーブルを曲げたり、温度変化によりケーブルが収縮した場合にも、安定した伝送特性を得ることが出来る。

図１は本実施形態の光ファイバケーブルの断面図である。 図２は図１に示す光ファイバユニットの浸水検知用光ファイバ心線がケーブル中心に配置されたことを示す図である。 図３は光ファイバユニットの一例を示す側面図である。 図４は図３に示す光ファイバユニットの拡大断面図である。 図５は図４に示す光ファイバユニットを構成する光ファイバ心線の拡大断面図である。 図６は図４で使用した結束部材の拡大断面図である。 図７は本実施形態の光ファイバケーブルの製造工程を簡略化して示す製造工程図である。 図８は、試作に使用した浸水検知用光ファイバ心線と浸水検知用以外の通信用として低曲げ損失光ファイバ心線の曲げ損失特性を示す図である。 図９は、線Ａ、Ｂの光ファイバケーブルに収納されている通信用光ファイバ心線の温度特性結果を示す図である。 図１０は、線Ａ、Ｂの光ファイバケーブルに収納されている浸水検知用光ファイバ心線の温度特性結果を示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の光ファイバケーブル１は、図１及び図２に示すように、複数本の光ファイバユニット２と、浸水検知用光ファイバ心線３と、緩衝体４と、２本の抗張力体５、６を備えたパイプ状の外被７でその内部に収納して被覆した構造である。

光ファイバユニット２は、図３〜図５に示すように、複数本の光ファイバ心線８を少なくとも２本以上の結束部材９（９Ａ、９Ｂ）で束ねることで各光ファイバ心線８がばらけないように１束化した構造となっている。

光ファイバ心線８は、例えば図５に示すように、中心に設けられる石英ガラスファイバ１０と、その石英ガラスファイバ１０の周囲に紫外線硬化型樹脂及び着色層を被覆して形成される着色光ファイバ素線１１及び着色補強層１２からなる。この例では、図５に示す構造の光ファイバ心線を例に挙げたが、着色光ファイバ素線や着色光ファイバ素線を複数本並べて紫外線硬化型樹脂で一括被覆した光ファイバテープ心線、互いに隣接する光ファイバ素線間を間欠的に固定した光ファイバテープ心線も、本発明の光ファイバ心線に含むとする。

前記結束部材９は、図６に示すように、中心部に設けられる融点の高い高融点材料からなるコア部９ａと、このコア部９ａを覆って設けられ前記高融点材料よりも融点が低い低融点材料からなる外被部９ｂとを有した二重構造とされている。かかる結束部材９は、加熱されることで接着性を発現するが、加熱されない状態では接着性は発現されない特性を有している。前記結束部材９には、前記構造のものの他に、一般的な糸状部材を使用することもできる。

前記結束部材９は、図４では２本用いられており、複数本纏めた光ファイバ心線８の周囲に互いに巻き付け方向を逆向きとして螺旋状にその長手方向に沿って所定ピッチＰで巻き付けられている。例えば、一方の結束部材９Ａは、円形状となるように纏めた８本の光ファイバ心線８の心線束８Ａに対して時計回り方向に巻き付けて螺旋状となるようにその長手方向に沿って巻いてある。これに対して、他方の結束部材９Ｂは、一方の結束部材９Ａの巻き付け方向とは逆向きである反時計回り方向に巻き付けて螺旋状となるようにその長手方向に沿って巻いてある。これら２本の結束部材９Ａ、９Ｂの巻き付け方向を互いに逆向きとして心線束８Ａに巻き付けることで、図３に示すように、互いの結束部材９Ａ、９Ｂが交差する交点部分Ｔが光ファイバ心線２の長手方向に複数形成される。

また、結束部材９Ａ、９Ｂは、複数本の光ファイバ心線８を束ねた光ファイバユニット２の複数個を同一のケーブル内に収納した場合に、複数あるうちのどの光ファイバユニットに属するものであるかを識別するために着色されている。例えば、同一のケーブルに５本の光ファイバユニット２が収納されている光ファイバケーブルでは、ある一つの光ファイバユニット２の結束部材９の色を黄色、他の光ファイバユニット２の結束部材９の色を青色、緑色、赤色、青紫色として、これら色の違いにより５本の光ファイバユニット２を識別する。

２本の結束部材９Ａ、９Ｂの交点Ｔは、この結束部材９Ａ、９Ｂが加熱されることにより発現する接着性により、当該結束部材９Ａ、９Ｂ同士が接着されている。これらの接合強度は、中間分岐作業時において複数本あるうちの特定の光ファイバ心線８を取り出す際に、結束部材９Ａ、９Ｂを切断することなく接着部を手で外して取り出し部位を広げることが可能となる程度とされる。

前記５本の光ファイバユニット２は、何れもケーブル長手方向に沿って一方向に撚りが施されているか、或いは左右交互に周期的に撚りが施されている（これをＳＺ撚りという）。また、これら５本の光ファイバユニット２は、ケーブル中心に集合されている。この実施形態では、光ファイバユニット２の数を５つとしているが、これに限定される必要はない。

浸水検知用光ファイバ心線３は、施設された光ファイバケーブル１の何れかの部位で浸水が生じているか否かとその浸水位置とを検知するためのものである。かかる浸水検知用光ファイバ心線３は、ケーブル内に設けられた図示を省略する浸水検知モジュールにより前記浸水検知用光ファイバ心線３に一定以上の曲げが与えられることで発生する曲げ損失を検出して浸水の発生及びその浸水位置が特定される。浸水検知モジュールは、吸水膨張剤、可動体、曲げ付与部から構成され、ケーブル接続部に浸水が発生すると、吸水膨張剤が水を含んで膨張し可動体を押し上げる。これにより、浸水検知用光ファイバ心線３に、曲げが与えられてその曲げ付与部で曲げ損失が発生する。

前記浸水検知用光ファイバ心線３は、ケーブル長手方向に撚りが施されることなくケーブル長手方向に縦添えされている。この実施形態では、２本の浸水検知用光ファイバ心線３をケーブル長手方向に縦添えしている。また、浸水検知用光ファイバ心線３は、光ファイバユニット２で囲まれた中心位置に配置される。

ケーブル曲げの中立線Ｎは、図２に示すように、ケーブル中心位置Ｏを通り、外被７に埋め込まれた２本の抗張力体５、６を結ぶ線である。２本の浸水検知用光ファイバ心線３は、何れも２本の抗張力体５、６の外周を結んだ２本の直線（中立線Ｎと平行な２本の直線）Ｌ１、Ｌ２で囲まれた領域内に設けられている。前記２本の直線Ｌ１、Ｌ２で囲まれた領域に浸水検知用光ファイバ心線３が設けられることが最も好ましいが、光ファイバユニット２で囲まれた領域にあれば若干この範囲から飛び出していてもよい。

緩衝体４は、ケーブル中心に配置した２本の浸水検知用光ファイバ心線３を中心にその周囲を取り囲むように集合した光ファイバユニット群の外周囲を取り囲むようにしてケーブル長手方向に縦添えされている。この緩衝体４は、例えばＰＰヤーン等の繊維状プラスチックからなり、前記浸水検知用光ファイバ心線３及び光ファイバユニット群に対するケーブル外からの外力を緩和する緩衝材として機能する。

抗張力体５、６は、例えば鋼線やＦＲＰ等の断面円形状をなすケーブルとして形成され、外被７に埋め込まれている。本実施形態では、ケーブル中心位置Ｏを通る直線上の相対向するそれぞれの外被７に埋め込まれるようにしてケーブル長手方向に沿って２本の抗張力体５、６が配置されている。

外被７は、例えばポリエチレン等により内部を中空としたパイプ状として形成され、その内部に集合した光ファイバユニット２、浸水検知用光ファイバ心線３、緩衝体４を収納している。

以上のように構成された光ファイバケーブル１によれば、複数本の光ファイバユニット２で囲まれた中心位置に浸水検知用光ファイバ心線３が配置されているので、ケーブルに曲げが加わった際にも、浸水検知用光ファイバ心線３はケーブル曲げの中立線Ｎ上あるいはその近傍に位置することから、この浸水検知用光ファイバ心線３には圧縮歪み及び引張歪みが大幅に低減される。また、この光ファイバケーブル１によれば、浸水検知用光ファイバ心線３には撚りが施されていないため、過余長が加わることがない。これにより、曲げ損失特性の大きい浸水検知用光ファイバ心線３では、伝送特性の損失増加を抑制し、安定した伝送特性を得ることができる。

次に、本実施形態の光ファイバケーブル１の製造方法について説明する。図７は光ファイバケーブルの製造工程を簡略化して示す製造工程図である。
複数本の光ファイバ心線８を集合し、これに結束部材９を巻き付けてなる光ファイバユニット２の複数本をケーブル長手方向に撚る。光ファイバユニット２を撚るには、分線盤１３を使用する。分線盤１３は、円周方向に適宜間隔に開口された貫通孔を複数有し、それらの貫通孔に各光ファイバユニット２を通すようになっている。各光ファイバユニット２は、各光ファイバユニット２の送り出しと分線盤１３が回転することで一方向に撚られることになる。光ファイバユニット２をＳＺ方向に撚るには、光ファイバユニット２の送り出しは回転せず、分線盤１３をＳ方向（時計回り）とＺ方向（反時計方向）を交互に反転させる。

光ファイバユニット２で囲まれた中心位置に浸水検知用光ファイバ心線３を配置させてリング形状をなす第１集合部材１４を通過せる。第１集合部材１４を通過させることで、浸水検知用光ファイバ心線３を中心としてその周囲に光ファイバユニット２が取り囲むようになる。なお、浸水検知用光ファイバ心線３は、分線盤１３の中心に開口した孔に接触することなくそのまま通過し、回転する分線盤１３によって撚られることが無いようにされている。

次に、緩衝体縦添え工程を行う。具体的には、集合した光ファイバユニット群１５に緩衝体４を縦添えさせ、これらをリング形状をなす第２集合部材１６を通過させる。これにより、集合した光ファイバユニット群１５の外周囲が緩衝体４によって取り囲まれる。

そして最後に、外被押し出し成形工程を行う。具体的には、２本の抗張力体５、６を結ぶ線上に浸水検知用光ファイバ心線３を、ほぼ１８０°対向位置に配置されるように、前記抗張力体５、６をセットして前記緩衝体４が縦添えされた光ファイバユニット群１５の外周にパイプ状の外被７を押し出し成形する。外被７を被覆するには、光ファイバユニット群１５を通過させる孔を有した被覆装置１７を使用する。これらの工程を順次行うことで、図１に示した光ファイバケーブル１が製造される。

本発明の効果を確認するため、浸水検知用光ファイバ心線をユニット化しＳＺ方向撚りを実施したもの（比較例：線Ｂの光ファイバケーブル）と、浸水検知用光ファイバ心線を光ファイバユニットとは独立させ各光ファイバユニットの中心に撚りを加えない形で縦添えさせた光ファイバケーブル（本発明：線Ａの光ファイバケーブル）を試作し、損失温度特性を評価した。試作ケーブルは、石英ガラスファイバに紫外線硬化型樹脂及び着色層を被覆した着色光ファイバ素線に着色補強層を被覆して外径０．５ｍｍの光ファイバ心線、抗張力体としてφ０．７ｍｍの鋼線、外被に直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ-ＬＤＰＥ）、緩衝層にポリプロピレン（ＰＰ）と繊維状体（ＰＰヤーン）を用いた。図８に、試作に使用した浸水検知用光ファイバ心線と浸水検知用以外の通信用として低曲げ損失光ファイバ心線の曲げ損失特性を示す。図９は、線Ａ、Ｂの光ファイバケーブルに収納されている通信用光ファイバ心線の温度特性結果である。図１０は、線Ａ、Ｂの光ファイバケーブルに収納されている浸水検知用光ファイバ心線の温度特性結果である。

浸水検知用以外の通信用光ファイバ心線の損失温度特性は、図９に示すように、損失増加がなく良好な特性となっている。浸水検知用光ファイバ心線の温度特性を図１０に示すと、浸水検知用光ファイバ心線をＳＺ方向に撚った光ファイバケーブルの伝送損失（線Ｂを参照）は、最大値で０．４２ｄＢ／Ｋｍを示したのに対して、浸水検知用光ファイバ心線を各光ファイバユニットの中心に撚りを加えない形で縦添えした光ファイバケーブルの伝送損失（線Ａを参照）は、最大値で０．１９ｄＢ／Ｋｍと良好な結果が得られた。

本発明は、浸水検知用光ファイバ心線を有した光ファイバケーブルに利用することができる。

１…光ファイバケーブル
２…光ファイバユニット
３…浸水検知用光ファイバ心線
４…緩衝体
５、６…抗張力体
７…外被
８…光ファイバ心線
９…結束部材

Claims (2)

1. 複数本の光ファイバユニットと、浸水検知用光ファイバ心線と、緩衝体とを、２本の抗張力体を１８０°対向の位置に備えたパイプ状の外被でその内部に収納して被覆した光ファイバケーブルにおいて、
   前記光ファイバユニットは、複数本の光ファイバ心線を集合してケーブル長手方向に撚りが施された構成であり、
   前記浸水検知用光ファイバ心線は、ケーブル長手方向に撚りが施されることなくケーブル長手方向に縦添えされると共に、前記光ファイバユニットで囲まれた中心位置に配置された
   ことを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 複数本の光ファイバ心線を集合して形成した光ファイバユニットの複数本をケーブル長手方向に撚る工程と、
   前記光ファイバユニットの複数本を、これら光ファイバユニットで囲まれた中心位置に撚りを施していない浸水検知用光ファイバ心線を配置させて集合する工程と、
   集合した前記光ファイバユニット群の外周囲を取り囲むようにして緩衝体をケーブル長手方向に縦添えする工程と、
   ２本の抗張力体を１８０°対向位置にセットして前記緩衝体が縦添えされた前記光ファイバユニット群の外周にパイプ状の外被を押し出し成形する工程と、を備えた
   ことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。

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