JPH03146911A

JPH03146911A - 光ファイバーコードまたはケーブルの金属製被覆管の接続方法

Info

Publication number: JPH03146911A
Application number: JP28503189A
Authority: JP
Inventors: Shimizu Yokoi; 清水横井; Kazufumi Tabata; 和文田畑; Osamu Hattori; 修服部
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1991-06-21
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2863222B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、光ファイバコードまたはケーブルの接続に
おいて、金属製被覆管内に光ファイバが挿入された状態
で被覆管どうしを接続する方法に関する。

この発明における光ファイバとは、コアとクラッド層か
らなる光フアイバ素線、この光フアイバ素線を合成樹脂
、金属、セラミックなどでコーティングしたもの、なら
びにこれらの単心のもの、多心のもの、より線のものお
よびテープ状のものをいう。また、金属製被覆管とは鋼
、銅、アルミニウム、チタンその他の金属製被覆管をい
う。

［従来の技術］空中、海底、地下などに延線される光ファイバは、過度
の張力を防止したり、耐環境性をもたせるために金属管
などで被覆して用いられることがある。たとえば、近年
広く用いられるようになった九通郁用ケーブルには、光
ファイバが強度的に弱いことから、金属製被覆管に挿入
された光ファイバが一要求されるようになってきている
。

また、海底光ケーブルのように長距離間に延線されるも
のでは、光ファイバが挿入された状態で金属製被覆管と
うしが接続される。このような接続では、接続部におい
て、被覆管どうしの間に接続管あるいは接続筒を介して
被覆管を接続する。

気密性または水密性が要求される個所では、溶接で接合
する方法が適している。たとえば、光ファイバを被覆す
る金属管どうしの接続方法として、実開昭５９−３３０
１５号公報で開示された方法がある。

この方法では、接続筒と光フアイバケーブルのシース　
（金属製被覆管）との接続部を溶着または溶接により一
体化する際、接続筒および光フアイバケーブルのシース
のそれぞれにまたがる保護パイプ内に、光ファイバを挿
入している。

〜般に、プラスチックファイバは、光フアイバ素線の短
時間の耐熱温度が約２００℃である。また、ガラス系光
ファイバでは、コアの外側のクラッドを薄く樹脂被覆し
である被覆材の短時間耐熱温度が約２００℃である。い
ずれにしても、約２００℃前後の温度にさらされると、
光フアイバ素線は熱損傷を受ける虞れが生じる。また、
これ以下の温度でも、プラスチック樹脂は軟化もしくは
溶融する可能性がある。光フアイバ素線に応力を与えた
まま凝固し、伝送損失を増加させる場合がある。従って
長時間の通信ラインの信頼性を得るためには軟化もしく
は溶融温度以下で溶着または溶接する必要がある。この
安全温度は約８０℃である。

一方、光ファイバが挿入された金属製被覆管を接合する
場合、通常の溶融溶接では溶接部近傍が２００℃を超え
る。被覆管の内径が大きく、光ファイバと被覆管内壁と
の間に十分な隙間がとれる場合には、接続部直下の光フ
ァイバに保護管をかぶせることによって、溶接ｎ！ｉの
熱から光ファイバを絶縁することは容易である。ところ
が、被覆管が細径あるいは内径が小さくなるに従い、溶
接時の熱から光ファイバを遮断することは容易でなくな
る。また、被覆管が厚内になると一度に溶融すべき金属
量が多くなり、溶接に大量の入熱が必要となる。この結
果、溶接部の冷却が間に合わなくなり、管内の光ファイ
バは焼損する。逆に、肉厚が極めて薄くなると、溶融金
属が管内に溶は落ち、光ファイバは損傷する。光ファイ
バの損傷は、伝送損失の増大を招く。

このような光ファイバの熱による損傷を防止するために
、１回に１点だけ溶接し、できるだけ最小入熱のアーク
を短時間照射しながら点をつないで溶接線を完成させる
方法が採用されている。また、開先形状に工夫を加えて
溶接入熱量を抑え、溶接熱を管の内部に及ぼさない手段
も取られている。さらにまた、水冷、空冷などの冷却方
法も併用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、金属製被覆管を接続する上記従来の方法には、
次のような課題があった。

１回に１点だけ溶接する方法では、実際の溶接において
内部温度を測定しながら作業できることが少なく、手探
りとなる。したがって、数十点の接合点のすべてが光フ
ァイバの許容温度を超えないという保証を与えるために
は、かなり低温度で接合できることが必要である。殊に
、長期にわたる通信ラインの信頼性を得るためには８０
℃以下の低温度で接合できることが必要である。

また、実際の溶接では常に正常な溶接が行われるとは限
らない。たとえば、溶接不良部を修正するときに、狙い
位置のずれなどで予定よりも太きな熱が管に与えられ、
管内温度が光ファイバの許容限界温度近くになることが
ある。そのため、管内温度の上昇限を更に低く抑えて溶
接する必要がある。

溶接部直下の管内温度を上げないために、耐火セラミッ
クまたは耐熱樹脂を遮熱材として使用する方法が考えら
れる。これら材料は熱伝導率がｌＸｌ０５１　ｘ　１０
−’　ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃのオーダーで小さく、光ファ
イバへの熱移動を阻止できると期待さる。

しかし、使用形状が薄肉管で単位長さ当たりの質量が小
さく、熱容量か小さいため、遮熱材自身の温度が急速に
上昇し、光ファイバを熱から保護するには十分でない。

そこで、この発明は溶接時の熱による光ファイバの損傷
を防止することができる、光ファイバコードまたはケー
ブルの金属製被覆管の接続方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］この発明の光ファイバコードまたはケーブルの金属製被
覆管の接続方法は、光ファイバが金属製被覆管に隙間を
もって挿入された光ファイバコードまたはケーブルの被
覆管どうし・を溶融溶接により接続する際に、溶接部お
よびその前後にわたって上記隙間に過熱緩和材を介！Ｅ
させて溶融溶接する。

過熱緩和材として、熱伝導率、単位体積当り熱容量もし
くは反射率が被覆管に比べて高い材料、またはこれら性
質の２もしくは３を併わせ持った材料が用いられる。高
熱伝導率物質としては、５０〜３５０ｋｃａｌ／ｍｈ”
ｃの物質が望ましい。たとえば、ＳｉＣセラミックス、
銅、銅合金、アルミニュウム、アルミニュウム合金など
である。被覆管が鋼製である場合、鋼の熱伝導率が３９
ｋｃａｌ／ｍｈ”ｃであり、高熱伝導率物質として入手
しゃすい銅のそれは３４０ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃで８倍以
上である。単位体積当り高熱容量物質としては、銅、鋼
、ニッケルなどが用いられる。密度と比熱の積［ｋｃａ
ｌ・ｃｍ−３・ｏｃ−ｌ　］か０．５０以上が望ましい
。また、高反射率物質としては、研磨仕上げの金属など
がある。

過熱緩和材を被覆管と光ファイバとの間に介在させる方
法として、管もしくは管を長手方向に沿って２〜４分割
した形状に高熱伝導率物質を成形したもので光ファイバ
を覆う方法、線状の過熱緩和材を光ファイバに巻き付け
る方法、または粉状もしくは粒状の過熱緩和材を被覆管
と光ファイバとの間の隙間に充填する方法などがある。

過熱緩和材を介在させる範囲は溶接部およびこれの前後
であって、その長さは管内径の５〜２０倍程度である。

温度勾配を大にするために、被覆管や管状の過熱緩和材
の外の溶接部から離れた部分を冷却すれば、これが内部
の溶接部直下と連続している過熱緩和材を冷却して、溶
接部直下の熱は伝導により大きな移動速度で放散する。

冷却方法としては水流、ガス流、空気流、トライアイス
、液体窒素等を被覆管または過熱緩和材に接触、循環さ
せる。

［作用］過熱緩和材が高熱伝導率物質よりなる場合には、被覆管
の溶接部の熱の大部分は熱伝導により溶接部から管の上
流側および下流側に分散される。過熱緩和材が単位体積
当り高熱容量物質よりなる場合には、溶接部の熱の大部
分は過熱緩和材により吸収される。また、過熱緩和材が
高反射率物質よりなる場合には、溶接部から管内に放射
された熱の大部分が被覆管の内壁側に反射され、光ファ
イバにはわずかじか到達しない。これらの結果、溶接部
直下にある光ファイバに伝達される熱量は小さく、光フ
ァイバが損傷しない程度に光ファイバの過熱は緩和され
る。すなわち、光ファイバは短時間の許容限界温度の２
００℃かつ軟化もしくは溶融に関する安全温度が約８０
℃以下に保持される。

［実施例コ第１図（ａ）および（ｂ）は、この発明による被覆管の
接続例を示している。

光フアイバ心線１　（外径０．４ｍｍ）が銅管４　（外
径２　、８ｍｍ、内径２．４ｍｍ、長さ６００ｍｍ）を
介して軟鋼製被覆管２　（外径８．０ｍｍ、内径３　、
０ｍｍ）に挿入されており、この被覆管２がスリーブ３
にプラズマ接合され接続部を構成する。スリーブ３　（
外径１１　、０ｍｍ、内径８．１　ｍｍ）は軟鋼管であ
り、っば５（突出し長さ　１．０ｍｍ、厚さ　０．５ｍ
ｍ）を備えている。つば５は溶接の際溶加材として溶融
する。

まず、被覆管２の端部から光フアイバ心線１を口出しし
、スリーブ３を被覆管２にかぶせ、接合部の奥（第１図
（ａ）において左側）に後退させておく。ついで、内部
に光フアイバ心線１を通しながら、銅管４を被覆管２に
挿入する。光フアイバ心線１どうじの接合が終ったら、
接合部およびこれの前後にわたるように銅管４を移動す
る。さらに、スリーブ３を移動して接合部につば５を重
ねる。被覆管２とスリーブ３の重ね代は８０ＩＩＩＩＩ
ｌである。

溶接はまず、第１図（ｂ）に示す位置Ｗ０゜＋Ｗ２゜：
ＷＩｏ：Ｗ２Ｏ順に移動して点接合し、スリーブ３の端
面を固定する。ついで、出発点Ｗｏｏに戻って順次点接
合を繰り返し、全周溶接線を完成する。

溶接は直流プラズマを用い、溶接トーチ方向６は第１図
（ａ）に示すように被覆管２と４５′の角度をなし、溶
接ビームはつば５を狙って照射する。１溶接点の溶接条
件は、溶接電流８０　Ａ、アーク電圧２８Ｖ、アーク照
射時間０．５ｓｅｃで、シールドはＡｒシールド、流量
５　Ｑ／ｍｉｎである。溶接は４０点仕−Ｌげを標準と
している。

第２図は、この発明の他の実施例を示している。この実
施例では、スリーブは使用しない。すなわち、被覆管２
と光フアイバ心線１との間に管状の高熱伝導率物質４を
挿入し、２本の被覆管２を接合部７で突合わせ周溶接す
る。

第３図は、溶接時の溶接点直下におけるピーク温度をア
ーク点ごとに示したものである。被覆管内の溶接点直下
に熱電対（クロメル−アルメル）を挿入して、温度を測
定した。また、室温の接合部にアークスポットを照射し
、ピーク温度に達すると同時に接合部を空気流で冷却し
、被覆管内が室温になるのを待って次の溶接点に移るま
でを１サイクルとし、全周について温度測定をな行った
。

第３図において、従来法は第１図に示す状態で銅管４な
しで溶接した場合であり、点溶接は２３点１で終γした。管内のピーク温度は、最高温度が９７℃、
最低温度が７２℃、平均８３．８℃であった。また、第
３図の本発明法は第１図に示す状態で、つまり銅管４を
使用して溶接した場合であり、点溶接は３６点で終了し
た。管内最高温度が６８℃、最低温度が４３℃、平均５
５．４℃であった。

第３図より明らかなように、この発明によれば従来方法
よりも３０℃近く管内ピーク温度を引きＦげることがで
き、しかも７０℃以下の管内温度で溶接可能である。こ
れは短時間の許容限界温度の２００℃よりもはるかに低
く、かつ軟化もしくは溶融に関する安全温度の約８０℃
よりも低く、被覆管の溶接による光フアイバ心線の熱損
傷は避けられる。

したがって、本発明の接合部は光フアイバ素線に熱損傷
のない高品質の製品を保証し少なくとも溶接部における
伝送損失の増大は心配しなくてよくなった。

［発明の効果］この発明では、被覆管と光ファイバとの間に過　２熱緩和材を挿入して被覆管どうしを溶融溶接により接続
するので、光ファイバは許容限界温度以下かつ安全温度
以下に保持される。したがって、光ファイバは溶接時の
熱により損傷を受けることはなく、光ファイバの劣化に
よる伝送損失の増大を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明による被覆管の接続方法を説明
するの斜視図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の正面図、
第２図はこの発明の詳細な説明する断面図、および第３
図は溶接時の管内ピーク温度をこの発明と従来法とを比
較して示すグラフである。１・・・光フアイバ心線、２・・・金属製被覆管、３・
・・スリーブ、４・・・高熱伝導率物質、５・・・つば
、６・・・アーク照射方向、７・・・接合部、Ｗ　ｏ　
ｏ　：　Ｗ　＋　ｏ　：　Ｗ　２゜：Ｗ３ｏ−・・点溶
接位置。

Claims

【特許請求の範囲】

１、光ファイバか金属製被覆管に隙間をもって挿入され
た光ファイバコードまたはケーブルの被覆管どうしを溶
融溶接により接続する方法において、溶接部およびその
前後にわたって前記隙間に過熱緩和材を介在させて溶融
溶接することを特徴とする光ファイバコードまたはケー
ブルの金属製被覆管の接続方法。