JP5391131B2 - テープ心線ユニット及び光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、テープ心線ユニット及び光ファイバケーブルに関する。

従来、複数のテープ心線が高密度に収容され、外周が外被で被覆された光ファイバケーブルがある。
「テープ心線」とは、複数の光ファイバ心線を横一列に並べて一体化したものをいう（例えば、ＪＩＳ Ｃ 6838）。一体化の方法には、横一列に並べた複数の光ファイバ心線の周囲を紫外線硬化型樹脂等で一括被覆する方法がある。

特許文献１には、少なくとも２心の光ファイバ心線を横一列に並べて一体化したテープ心線と、同様に一体化したテープ心線とを低剛性の部材により連結したテープ心線ユニットが開示されている。

特許文献２には、複数の光ファイバ心線を横一列に並べて一体化したテープ心線を複数枚重ねて積層帯を形成し、この外周に発砲ポリエチレンを被覆して一体化した光ファイバケーブルが開示されている。

特開平１−１３７２０８号公報 実開平１−１５７３０７号公報

図１４に、一般的な光ファイバケーブル及びテープ心線の外観図又は断面図を示す。
光ファイバケーブルＣは、ケーブルの軸方向に一定のピッチで捻回するテープ心線Ｔを収納する。図１４に示す光ファイバケーブルＣには曲げが加わっており、この場合、内部に収納されているテープ心線Ｔにも曲げが加わる。

テープ心線Ｔは、４心の光ファイバ心線Ｆａ〜Ｆｄを一体化したものである。図１４に示すテープ心線Ｔには幅方向に曲げが加わっており、幅方向に曲げが加わる場合、最外層の光ファイバ心線Ｆａに大きな歪みが生じる。なお、図１４に示す曲げの方向（山折り）とは逆方向（谷折り）に曲げが加わる場合は、最外層の光ファイバ心線Ｆｄに大きな歪みが生じることになる。

最外層の光ファイバ心線Ｆａの歪みは、テープ心線Ｔに対する曲げ径Ｒｂ及びテープ心線Ｔの最外層の光ファイバ心線間の距離Ｒｆに依存する。すなわち、４心のテープ心線Ｔや更に多心化されたテープ心線は心線数の少ないテープ心線に比べて距離Ｒｆが大きく、幅方向の曲げが加わった場合、距離Ｒｆが大きい分だけ最外層の光ファイバ心線Ｆａの歪みも大きくなる。よって、４心のテープ心線Ｔや更に多心化されたテープ心線を用いたケーブル化が困難となる。

本発明の課題は、テープ心線に幅方向の曲げが加わった場合、最外層の光ファイバ心線の歪みを緩和し得るテープ心線ユニット及び光ファイバケーブルを提供することである。

本発明によれば、
単心の光ファイバ心線である被連結体を複数備えるとともに、
軸方向を平行にして並べた複数の前記被連結体について、隣接する前記被連結体を幅方向に連結する連結部を備え、
前記連結部は、３つ以上の前記被連結体を連結し、
前記連結部は、連結された前記被連結体のうち最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ１とし、連結された前記被連結体と同一心数の光ファイバ心線を横一列に並べた場合の最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ２とした場合、Ｒｆ１＜Ｒｆ２、となる状態を保持して連結するとともに、
前記連結部は、湾曲形状であり、
前記連結部は、外力が加えられた場合、形状変化することにより前記被連結体の全部又は一部を横一列に並べて連結することを特徴とするテープ心線ユニットが提供される。
また、本発明によれば、
２心以上の光ファイバ心線である被連結体を複数備えるとともに、
軸方向を平行にして並べた複数の前記被連結体について、隣接する前記被連結体を幅方向に連結する連結部と、を備え、
前記連結部は、連結された前記被連結体のうち最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ１とし、連結された前記被連結体と同一心数の光ファイバ心線を横一列に並べた場合の最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ２とした場合、Ｒｆ１＜Ｒｆ２、となる状態を保持して連結するとともに、
前記連結部は、湾曲形状であり、
前記連結部は、外力が加えられた場合、形状変化することにより前記被連結体の全部又は一部を横一列に並べて連結することを特徴とするテープ心線ユニットが提供される。

また、請求項１に記載のテープ心線ユニットを収容し、外周を外被で被覆した光ファイバケーブルが提供される。

本発明によれば、テープ心線に幅方向の曲げが加わった場合、最外層の光ファイバ心線の歪みを緩和することができる。また、本発明のテープ心線によれば、製造が容易であり、光ファイバケーブル製造時において外傷を生じにくくすることができる。更に、従来と同様に一括融着性も有する。

テープ心線ユニットの概略断面図である。 連結部が直線形状のテープ心線ユニットの概略断面図である。 テープ心線ユニットと一般的なテープ心線との比較図である。 ４心の光ファイバ心線が連結されたテープ心線ユニットの概略断面図である。 ８心の光ファイバ心線が連結されたテープ心線ユニットの概略断面図である。 ２心のテープ心線が４つ連結されたテープ心線ユニットの概略断面図である。 ４心のテープ心線が２つ連結されたテープ心線ユニットの概略断面図である。 ２心のテープ心線が４つ連結されたテープ心線ユニットの概略断面図である。 連結位置が断面内の中心線上ではないテープ心線ユニットの概略断面図である。 テープ心線ユニットを収納する光ファイバケーブルの概略断面図である。 テープ心線ユニットを収納する光ファイバケーブルの概略断面図である。 測定系を示す図である。 実験結果を示す図である。 一般的な光ファイバケーブル及びテープ心線の外観図である。

本実施形態におけるテープ心線ユニット及び光ファイバケーブルの構成について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に、テープ心線ユニット１０の概略断面図を示す。
テープ心線ユニット１０は、光ファイバ心線１、テープ被膜２、連結部３を備えて構成される。

光ファイバ心線１は、光ファイバ１ａ、一次被膜１ｂ、二次被膜１ｃにより構成され、０．２５ｍｍ径の心線である。光ファイバ１ａは石英ガラスで形成され、一次被膜１ｂ及び二次被膜１ｃにより被覆される。一次被膜１ｂ及び二次被膜１ｃは、例えば紫外線硬化型樹脂である。

テープ被膜２は、例えば紫外線硬化型樹脂であり、軸方向を平行にして横一列に並べた２心の光ファイバ心線１を一括被覆する。なお、本実施形態では、２心以上の光ファイバ心線１が一体化された心線を「テープ心線」とよぶ。また、２つ以上のテープ心線が一体化されたものを「テープ心線ユニット」とよび、「テープ心線」とは区別する。

２心テープ心線Ｔ１は、２心の光ファイバ心線１がテープ被膜２により一括被覆されて一体化された心線である。

連結部３は、例えば紫外線硬化型樹脂であり、弾性率が１０Ｍｐａ〜２００Ｍｐａ程度の部材であり、かつ、湾曲形状を保持して構成される。連結部３は、２心テープ心線Ｔ１同士を湾曲形状のまま連結する。
連結部３は、通常時には図１に示すように湾曲形状であるが、外力が加えられた場合（例えばテープ心線ユニット１０が融着用のファイバフォルダで挟み込まれた場合）は直線形状となり、２つの２心テープ心線Ｔ１同士を直線形状で連結する。

図２に、連結部３が直線形状のテープ心線ユニット１０の概略断面図を示す。
テープ心線ユニット１０は、通常時には図１に示すように連結部３が湾曲形状を維持して２心テープ心線Ｔ１同士を連結しているが、平板等（例えば、融着用のファイバフォルダ）で挟み込まれた場合、図２に示すように連結部３が直線形状となる。

図１に戻り、角度α１は、２つの２心テープ心線Ｔ１の幅方向の中心線が交わって作られる角度であり、連結部３が湾曲形状のとき、２０°＜α１＜１８０°である。なお、角度α１は、連結部３が直線形状のとき、α１＝１８０°である。

図３に、テープ心線ユニット１０と一般的なテープ心線Ｔとの比較図を示す。
図３に示すテープ心線ユニット１０とテープ心線Ｔとは、何れも４心の光ファイバ心線１が一体化されている点で共通するが、最外層光ファイバ心線間の距離（Ｒｆ１、Ｒｆ２）が異なる。テープ心線ユニット１０は、２つの２心テープ心線Ｔ１が角度α１を保持して連結されており、また、連結部３が湾曲形状であることから、Ｒｆ１＜Ｒｆ２である。

幅方向に曲げが加わった場合、最外層の光ファイバ心線１の歪みは、最外層光ファイバ心線間の距離に依存する。Ｒｆ１＜Ｒｆ２より、テープ心線ユニット１０における最外層の光ファイバ心線１の歪みは、テープ心線Ｔにおける最外層の光ファイバ心線Ｆａの歪みよりも小さい。

なお、連結部３が直線形状や他の形状であってもＲｆ１＜Ｒｆ２を満たすテープ心線ユニットであれば、ユニットにおける最外層の光ファイバ心線１の歪みを緩和することができる。

以下、図４〜図９を参照して、テープ心線ユニットのバリエーションについて説明する。
図４に、４心の光ファイバ心線が連結されたテープ心線ユニット１１の断面図を示す。
テープ心線ユニット１１は、４心の光ファイバ心線１及び複数の連結部３により構成される。なお、テープ心線ユニット１１は、単心の光ファイバ心線１同士が連結されており、テープ心線同士が連結されているわけではないことから、厳密には「テープ心線ユニット」ではなく「光ファイバ心線ユニット」といえる。しかし、ここでは便宜上、単心の光ファイバ心線１を「テープ心線」ととらえ、図４に示すユニットをテープ心線ユニット１１とよぶ。

図５に、８心の光ファイバ心線が連結されたテープ心線ユニット１２の断面図を示す。
テープ心線ユニット１２は、８心の光ファイバ心線１及び複数の連結部３により構成される。なお、テープ心線ユニット１２は、テープ心線同士が連結されているわけではないため、厳密には「テープ心線ユニット」ではなく「光ファイバ心線ユニット」といえるが、ここでは便宜上、図５に示すユニットをテープ心線ユニット１２とよぶ。

図６に、２心テープ心線が４つ連結されたテープ心線ユニット１３の断面図を示す。
テープ心線ユニット１３は、４つの２心テープ心線Ｔ１及び複数の連結部３により構成される。２心テープ心線Ｔ１は、図１で説明したように、２心の光ファイバ心線１がテープ被膜２により一括被覆されて一体化された心線である。
連結部３は、互いに隣接する２心テープ心線Ｔ１同士を湾曲形状のまま連結する。

図７に、４心テープ心線が２つ連結されたテープ心線ユニット１４の断面図を示す。
テープ心線ユニット１４は、２つの４心テープ心線Ｔ２及び連結部３により構成される。４心テープ心線Ｔ２は、４心の光ファイバ心線１が一体化されている点で２心テープ心線Ｔ１と異なり、他の構成は同様である。
連結部３は、互いに隣接する４心テープ心線Ｔ２同士を湾曲形状のまま連結する。

図８に、２心テープ心線が４つ連結されたテープ心線ユニット１５の断面図を示す。
テープ心線ユニット１５は、４つの２心テープ心線Ｔ１及び複数の連結部３により構成される。２心テープ心線Ｔ１は、図１で説明したように、２心の光ファイバ心線１がテープ被膜２により一括被覆されて一体化された心線である。
連結部３は、湾曲方向を交互にして、互いに隣接する２心テープ心線Ｔ１同士を湾曲形状のまま連結する。

図９に、連結位置が断面内の中心線上にないテープ心線ユニット１６の断面図を示す。
テープ心線ユニット１６は、２つの２心テープ心線Ｔ１及び連結部３により構成される。２心テープ心線Ｔ１は、図１で説明したように、２心の光ファイバ心線１がテープ被膜２により一括被覆されて一体化された心線である。
連結部３は、互いに隣接する２心テープ心線Ｔ１同士を湾曲形状のまま連結する。また、連結部３は、光ファイバ心線１を横一列に並べた場合の断面内の中心線上から予め定められた距離だけずれた位置で２心テープ心線Ｔ１同士を連結する。

角度α２は、連結部３の連結位置が断面内の中心線上にないため、連結位置が断面内の中心線上にある場合の下限角度（α１min＝２０°）よりも下限角度（α２min）が小さい。すなわち、α１min＞α２minであり、このことから、最外層の光ファイバ心線１間の距離Ｒｆ１を角度α１の場合よりも更に小さくすることができる。

図１０に、テープ心線ユニット１５を収納する光ファイバケーブル２０の断面図を示す。
光ファイバケーブル２０は、テンションメンバ２１、溝付きスペーサ２２、テープ心線ユニット１５、押さえ巻２３、シース２４を備えて構成される。光ファイバケーブル２０は、一般にＳＺ撚テープスロット型ケーブル等とよばれる。又は、図１０に示すように４００心の光ファイバ心線１を含んで構成された光ファイバケーブル２０は、４００心ＳＺ撚りスロット型ケーブル等とよばれる。

テンションメンバ２１は、銅線等の部材で構成され、軸方向において一定値以上の許容張力を有する。テンションメンバ２１は、テープ心線ユニット１５が軸方向に引っ張られる場合、この張力に対抗してテープ心線ユニット１５を保護する。

溝付きスペーサ２２は、軸方向に捻回する５つの溝を備えて構成される。また、５つの溝は、撚り方向を一定のピッチで反転させた構造になっている。

テープ心線ユニット１５は、図８で説明したように、連結部３により湾曲方向を交互にして互いに隣接する２心テープ心線Ｔ１同士を湾曲形状のまま連結して構成される。

押さえ巻２３は、プラスチックやポリエチレン等による吸水テープであって、テープ心線ユニット１５を水から保護する。

シース２４は、ポリエチレン等による保護層であって、光ファイバケーブル２０を構成する各部材（２１〜２３）を被覆する。

図１１に、テープ心線ユニット１５を収納する他の光ファイバケーブル３０の断面図を示す。
光ファイバケーブル３０は、図１０の光ファイバケーブル２０と同様、テンションメンバ３１、溝付きスペーサ３２、テープ心線ユニット１５、押さえ巻２３、シース２４等を備えて構成される。光ファイバケーブル３０は、一般に一方向撚りテープスロット型ケーブル等と呼ばれる。又は、図１１に示すように４００心の光ファイバ心線１を含んで構成された光ファイバケーブル３０は、４００心一方向撚りスロット型ケーブル等とよばれる。

図１２に、曲げ歪の測定系を示す。
曲げ歪とは、直線状態の光ファイバケーブルを一定の径をもつマンドレルに半周巻きつけときの歪みをいう。曲げ歪は、直線状態の光ファイバケーブル及びマンドレルに半周巻きつけたときの光ファイバケーブルの各々について測定が行われ、その差分から算出される。なお、使用するマンドレルは、高さ１０ｃｍ程度、直径φ＝５０ｍｍ〜６００ｍｍ程度の円柱である。
曲げ歪みの測定には、ＢＯＴＤＡ（Brillouin Optical Time Domain Analysis）とよばれる歪分布計測技術を採用した。歪分布計測装置としては、NEUBRESCOPE NBX-6000を使用した。

図１３に、曲げ歪の測定結果及び一括融着性についての実験結果を示す。
曲げ歪の測定については、図１２に示したとおりであり、図１３には最大曲げ歪の値を示している。
一括融着性については、光ファイバ心線１を軸方向を平行にして横一列に並べて一括融着したときに、１０回中１０回融着可能であった場合を〇とした。なお、融着器には古河電工製融着器Ｓ１２２を使用した。

実験対象として用いたテープ心線ユニットは、以下の５つである。
（１）８心の光ファイバ心線１が連結されたテープ心線ユニット１２（図５参照）。
（２）２心テープ心線Ｔ１が４つ連結されたテープ心線ユニット１３（図６参照）。
（３）２心テープ心線Ｔ１が４つ連結されたテープ心線ユニット１５（図８参照）。
（４）４心テープ心線Ｔ２が２つ連結されたテープ心線ユニット１４（図７参照）。
（５）連結部３の弾性率を高くしたテープ心線ユニット１４（図７参照）。

また、比較対象として用いたテープ心線は、８心の光ファイバ心線１を軸方向を平行にして横一列に並べてテープ被膜２により一括被覆した心線である。

実験対象及び比較対象は、何れも８心の光ファイバ心線１を用いている点で共通し、湾曲形状の有無の点で異なる。換言すれば、実験対象及び比較対象は、最外層光ファイバ心線間の距離が異なる。

曲げ歪の測定結果によれば、上記（１）〜（５）の実験対象は何れも、比較対象より最大曲げ歪の値が小さかった。

一括融着性についての実験結果によれば、実験対象とした上記（１）〜（５）は何れも、比較対象として用いた従来のテープ心線と同様に〇であった。

以上のように、本実施形態によれば、テープ心線ユニット１０と従来のテープ心線Ｔとを比較した場合、Ｒｆ１＜Ｒｆ２とすることができる。よって、最外層の光ファイバ心線１の曲げ歪みを緩和することができる。

また、テープ心線ユニット１０は、バリエーションとして単心の光ファイバ心線１が連結されたテープ心線ユニット１１又は１２であってもよい。

また、テープ心線ユニット１０は、バリエーションとして２心以上のテープ心線Ｔ１又はＴ２が連結されたテープ心線ユニット１３〜１６であってもよい。

また、テープ心線ユニット１０〜１６は、外力が加えられた場合、軸方向を平行にして光ファイバ心線１又はテープ心線Ｔ１（Ｔ２）が横一列に並ぶ。よって、融着器により挟み込んで容易に融着することができる。

また、連結部が湾曲形状であるため、Ｒｆ１＜Ｒｆ２を保持することができる。

また、連結位置を断面の中心線上から予め定められた距離だけずらすことにより、最外層光ファイバ心線間の距離Ｒｆ１を更に小さくすることができる。

また、上記のテープ心線ユニット１０〜１６を光ファイバケーブル２０又は３０に適用することができる。

１ 光ファイバ心線
２ テープ被覆
３ 連結部
１０〜１６ テープ心線ユニット
Ｔ１、Ｔ２ テープ心線
２０、３０ 光ファイバケーブル
２１、３１ テンションメンバ
２２、３２ 溝付きスペーサ
２３、３３ 押さえ巻
２４、３４ シース

Claims (4)

1. 単心の光ファイバ心線である被連結体を複数備えるとともに、
   軸方向を平行にして並べた複数の前記被連結体について、隣接する前記被連結体を幅方向に連結する連結部を備え、
   前記連結部は、３つ以上の前記被連結体を連結し、
   前記連結部は、連結された前記被連結体のうち最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ１とし、連結された前記被連結体と同一心数の光ファイバ心線を横一列に並べた場合の最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ２とした場合、Ｒｆ１＜Ｒｆ２、となる状態を保持して連結するとともに、
   前記連結部は、湾曲形状であり、
   前記連結部は、外力が加えられた場合、形状変化することにより前記被連結体の全部又は一部を横一列に並べて連結することを特徴とするテープ心線ユニット。
2. ２心以上の光ファイバ心線である被連結体を複数備えるとともに、
   軸方向を平行にして並べた複数の前記被連結体について、隣接する前記被連結体を幅方向に連結する連結部を備え、
   前記連結部は、連結された前記被連結体のうち最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ１とし、連結された前記被連結体と同一心数の光ファイバ心線を横一列に並べた場合の最外層光ファイバ心線間の距離をＲｆ２とした場合、Ｒｆ１＜Ｒｆ２、となる状態を保持して連結するとともに、
   前記連結部は、湾曲形状であり、
   前記連結部は、外力が加えられた場合、形状変化することにより前記被連結体の全部又は一部を横一列に並べて連結することを特徴とするテープ心線ユニット。
3. 前記連結部は、前記被連結体を同一断面内で横一列に並べた場合の断面の中心線上から予め定められた距離だけずれた位置で、前記被連結体を連結することを特徴とする請求項１または２に記載のテープ心線ユニット。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のテープ心線ユニットを収容し、外周を外被で被覆した光ファイバケーブル。

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