特開 2024-151633 光ケーブルおよび複合ケーブル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151633

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】光ケーブルおよび複合ケーブル

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/44 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

G02B6/44 366

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065131

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390002598

【氏名又は名称】沖電線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003812

【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】津田 紘一

(72)【発明者】

【氏名】稲本 恭兵

(72)【発明者】

【氏名】大▲崎▼ 啓功

(72)【発明者】

【氏名】梶塚 秀治

(72)【発明者】

【氏名】小泉 拓也

【テーマコード（参考）】

2H201

【Ｆターム（参考）】

2H201AX00

2H201AX24

2H201BB22

2H201BB80

2H201FF01

2H201KK03

2H201KK17

2H201KK24C

2H201KK25C

2H201KK26C

2H201KK34C

2H201KK35C

2H201KK36C

2H201KK59C

(57)【要約】

【課題】軽量でありながら、伝送損失の低減を図ることができる光ケーブルおよび複合ケーブルを提供すること。
【解決手段】本開示に係る光ケーブル２は、プラスチック光ファイバー２１と、プラスチック光ファイバー２１を囲むチューブ２２とを備える。チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合は、１０％以上、５０％以下である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラスチック光ファイバーと、
前記プラスチック光ファイバーを囲むチューブと、を備え、
前記チューブ内における前記プラスチック光ファイバーの体積割合は、１０％以上、５０％以下である、光ケーブル。

【請求項2】

前記プラスチック光ファイバーの数は、４である、請求項１に記載の光ケーブル。

【請求項3】

前記チューブの融点は、前記プラスチック光ファイバーのガラス転移温度より低い、請求項１または請求項２に記載の光ケーブル。

【請求項4】

請求項３に記載の光ケーブルと、
電気信号ケーブルと、
前記光ケーブルと、前記電気信号ケーブルとを囲むシースと、
を備える、複合ケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ケーブルおよび複合ケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバーを備える光ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の光ケーブルでは、光ファイバーの材料として、ガラスを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１３２６４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

取扱性の観点から、光ファイバーの材料をプラスチックに置き換えたプラスチック光ファイバーにすることが試みられる。

【0005】

しかし、上記した構成では、プラスチック光ファイバーの光学特性に起因して、光ファイバーが大型になり、そのため、光ケーブルが重たくなる。

【0006】

一方で、光ケーブルには、伝送損失の低減が求められる。

【0007】

本発明は、軽量でありながら、伝送損失の低減を図ることができる光ケーブルおよび複合ケーブルを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明（１）は、プラスチック光ファイバーと、前記プラスチック光ファイバーを囲むチューブと、を備え、前記チューブ内における前記プラスチック光ファイバーの体積割合は、１０％以上、５０％以下である、光ケーブルを含む。

【0009】

本発明（２）は、前記プラスチック光ファイバーの数は、４である、（１）に記載の光ケーブルを含む。

【0010】

本発明（３）は、前記チューブの融点は、前記プラスチック光ファイバーのガラス転移温度より低い、（１）または（２）に記載の光ケーブルを含む。

【0011】

本発明（４）は、（１）から（３）のいずれか一項に記載の光ケーブルと、電気信号ケーブルと、前記光ケーブルと、前記電気信号ケーブルとを囲むシースと、を備える、複合ケーブルを含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明の光ケーブルおよび複合ケーブルは、軽量でありながら、伝送損失の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の光ケーブルの一実施形態を備える複合ケーブルの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（定義）
本明細書において、「チューブ内におけるプラスチック光ファイバーの体積割合」は、「プラスチック光ファイバーの体積／チューブの内部空間の体積」により求められる割合のことを意味する。また、「チューブ内におけるプラスチック光ファイバーの体積割合」は、光ケーブルの長さ方向に直交する断面における「プラスチック光ファイバーの断面の面積またはチューブ内部の断面の面積」と同義である。

【0015】

１． 一実施形態
図１を参照して、本発明の光ケーブルの一実施形態を備える複合ケーブルを説明する。

【0016】

１．１ 複合ケーブル１
複合ケーブル１は、断面視において、略円形状を有する。断面視は、複合ケーブル１が延びる方向に直交する断面で見たものである。本実施形態では、複合ケーブル１は、光ケーブル２と、電気信号ケーブル３と、シース４と、を備える。

【0017】

１．２ 光ケーブル２
光ケーブル２は、複合ケーブル１の内部に配置される。光ケーブル２は、断面視において、略円形状を有する。本実施形態では、光ケーブル２は、複数のプラスチック光ファイバー（以下、ＰＯＦということがある。）２１と、チューブ２２と、繊維材２３と、を備える。

【0018】

１．２．１ プラスチック光ファイバー２１
複数のプラスチック光ファイバー２１のそれぞれは、断面略円形状を有する。プラスチック光ファイバー２１は、可撓性を有する。プラスチック光ファイバー２１は、図示しないコアと、図示しないクラッドと、図示しないオーバークラッドと、図示しないカラーリング層とを径方向の外側に向かって順に備える。クラッドは、単層または複層である。径方向は、上記した直交方向に含まれる。プラスチック光ファイバー２１の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、および、エポキシ樹脂が挙げられる。

【0019】

１．２．１．１ プラスチック光ファイバー２１のガラス転移温度
プラスチック光ファイバー２１（具体的には、オーバークラッド）のガラス転移温度は、例えば、８０℃以上、好ましくは、９０℃以上であり、また、例えば、１３０℃以下、好ましくは、１２０℃以下である。プラスチック光ファイバー２１（具体的には、オーバークラッド）のガラス転移温度は、示差走査熱量測定により求められる。なお、オーバークラッドは、プラスチック光ファイバー２１の断面積において最も面積が大きい層である。また、オーバークラッドは、プラスチック光ファイバー２１の外形形状を維持する外形維持層でもある。

【0020】

１．２．１．２ プラスチック光ファイバー２１のサイズ
プラスチック光ファイバー２１のサイズは、後述する体積割合を満足すれば、限定されない。プラスチック光ファイバー２１の外径は、例えば、０．０５ｍｍ以上、好ましくは、０．１５ｍｍ以上であり、また、例えば、０．５０ｍｍ以下、好ましくは、０．３５ｍｍ以下である。

【0021】

１．２．１．３ プラスチック光ファイバー２１の数
プラスチック光ファイバー２１は、単数であっても複数であってもよい。プラスチック光ファイバー２１が複数の場合、プラスチック光ファイバー２１の数としては、例えば、２以上、例えば、３以上であり、また、例えば、８以下、好ましくは、６以下である。プラスチック光ファイバー２１の数は、好適には、４である。プラスチック光ファイバー２１の数が４であれば、大容量のデータを伝送できながら、伝送損失を低減しつつ、かつ、光ケーブル２を軽量にできる。

【0022】

１．２ チューブ２２
チューブ２２は、複数のプラスチック光ファイバー２１を囲む。本実施形態では、チューブ２２は、断面視で、略円環形状を有する。チューブ２２は、光コードと称呼されることがある。

【0023】

チューブ２２の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、およびポリイミド樹脂が挙げられる。好ましくは、加工性および取扱い性の観点から、ポリエチレン樹脂が挙げられる。

【0024】

１．２．１ チューブ２２のサイズ
チューブ２２のサイズは、次に説明する「チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合」が所望割合となるように調整される。チューブ２２の内径は、例えば、０．２ｍｍ以上、好ましくは、０．５ｍｍ以上であり、また、例えば、２．０ｍｍ以下、好ましくは、１．０ｍｍ以下である。チューブ２２の厚みは、例えば、０．０２ｍｍ以上、好ましくは、０．１ｍｍ以上であり、また、例えば、０．５ｍｍ以下、好ましくは、０．３ｍｍ以下である。

【0025】

１．２．２ チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合
本発明では、チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合は、１０％以上、５０％以下である。

【0026】

チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合が１０％未満であれば、複数のプラスチック光ファイバー２１を細くするには限界があることから、チューブ２２が過度に大きくなる。そのため、光ケーブル２が重たくなる。具体的には、単位長さにおける光ケーブル２の質量が増大する。

【0027】

チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合が５０％超過であれば、伝送損失が増大する。また、チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合が５０％超過であれば、プラスチック光ファイバー２１が過度に太くなる。その結果、光ケーブル２が重たくなる。

【0028】

チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合は、好ましくは、１３％以上であり、また、好ましくは、４５％以下、より好ましくは、４０％以下、さらに好ましくは、３０％以下、とりわけ好ましくは、２０％以下、さらには、１５％以下が好適である。言い換えると、チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合は、１３％以上４５％以下が好ましく、１３％以上４０％以下がより好ましく、１３％以上３０％以下がさらに好ましく、１３％以上２０％以下が特に好ましく、１３％以上１５％以下が最も好ましい。

【0029】

「チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合」は、チューブ２２内の体積に対する、プラスチック光ファイバー２１の体積の割合として算出される。チューブ２２内の体積は、チューブ２２の内径、および、チューブ２２の長さから求められる。プラスチック光ファイバー２１の体積は、プラスチック光ファイバー２１の数、プラスチック光ファイバー２１の外径、および、プラスチック光ファイバー２１の長さから求められる。プラスチック光ファイバー２１が複数ある場合、各プラスチック光ファイバー２１の体積の和が、プラスチック光ファイバー２１の体積となる。なお、チューブ２２内における体積は、次に説明する繊維材２３の体積を含む。

【0030】

１．２．３ チューブ２２の融点
チューブ２２の融点は、例えば、プラスチック光ファイバー２１のガラス転移温度を超える。チューブ２２の融点は、例えば、７０℃以上、好ましくは、８５℃以上であり、また、例えば、１１０℃以下、好ましくは、１００℃以下である。チューブ２２の融点は、示差走査熱量測定により求められる。

【0031】

チューブ２２の融点が、プラスチック光ファイバー２１のガラス転移温度より低いと、光ケーブル２の押出成形の製造において、チューブ２２が溶融するように、チューブ２２を加熱しても、プラスチック光ファイバー２１が弾性率が低くなることを抑制でき、プラスチック光ファイバー２１を所望の形状で、チューブ２２内に配置できる。換言すれば、信頼性の高いプラスチック光ファイバー２１をチューブ２２内に形成および配置できる。

【0032】

１．２．４ 繊維材２３
繊維材２３は、チューブ２２内において、複数のプラスチック光ファイバー２１の表面を被覆する。繊維材２３は、チューブ２２内に充填されている。繊維材２３の材料としては、例えば、アラミド樹脂が挙げられる。繊維材３としては、具体的には、高張力繊維が挙げられる。本実施形態では、繊維材２３は、例えば、加熱により溶融しない。

【0033】

１．３ 電気信号ケーブル３
電気信号ケーブル３は、複合ケーブル１の内部に配置される。電気信号ケーブル３は、断面視において、光ケーブル２に隣接する。電気信号ケーブル３は、断面視で、楕円形状または円形状を有する。電気信号ケーブル３は、１対の信号線３１Ａ，３１Ｂと、電気コード３２と、備える。

【0034】

１．３．１ １対の信号線３１Ａ，３１Ｂ
１対の信号線３１Ａ，３１Ｂは、電気信号ケーブル３の内部に配置されている。１対の信号線３１Ａ，３１Ｂのそれぞれは、断面視で、円形状を有する。１対の信号線３１Ａ，３１Ｂは、断面視において、互いに隣接する。１対の信号線３１Ａ，３１Ｂのそれぞれは、芯線３１０と、被覆材３１１と、を径方向の外側に向かって順に備える。芯線３１０は、断面視で、円形状を有する。芯線３１０の材料としては、例えば、銅が挙げられる。被覆材３１１は、芯線３１０の周面に配置されている。被覆材３１１の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。

【0035】

１．３．２ 電気コード３２
電気コード３２は、１対の信号線３１Ａ、３１Ｂを囲む。電気コード３２は、断面視で、楕円環形状または円環形状を有する。電気コード３２の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。

【0036】

１．４ シース４
シース４は、複合ケーブル１における最外層である。シース４は、光ケーブル２と、電気信号ケーブル３と、を囲む。シース４は、断面視で、略円環形状を有する。シース４の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂が挙げられる。

【0037】

１．５ 複合ケーブル１の製造方法
次に、複合ケーブル１の製造方法を説明する。

【0038】

この方法では、まず、光ケーブル２と、電気信号ケーブル３とのそれぞれを準備する。

【0039】

光ケーブル２を準備するには、はじめに複数のプラスチック光ファイバー２１を準備する。その後、複数のプラスチック光ファイバー２１を、チューブ２２内に配置されるように、集合させる（以下、「複数芯コード化」ということがある）。その際、押出成形によって、複数のプラスチック光ファイバー２１およびチューブ２２をともに加熱する。加熱温度は、少なくともチューブ２２が溶融する温度であって、具体的には、例えば、１５０℃以上、また、例えば、２００℃以下である。この際、繊維材２３もチューブ２２内に充填されるようにプラスチック光ファイバー２１と同時に押し出すことにより、複数のプラスチック光ファイバー２１を被覆する。

【0040】

その後、光ケーブル２と電気信号ケーブル３とを集合し集合体を形成し、この集合体をシース４で囲む。

【0041】

２． 作用効果
本実施形態では、チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合が１０％以上であるので、チューブ２２を小さくでき、そのため、光ケーブル２を軽量にできる。

【0042】

また、チューブ２２内におけるプラスチック光ファイバー２１の体積割合が５０％以下であるので、光ケーブル２の伝送損失を低減でき、また、プラスチック光ファイバー２１が過度に太くなることを抑制でき、そのため、光ケーブル２を軽量にできる。

【0043】

３． 変形例
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態および変形例を適宜組み合わせることができる。

【0044】

図示しないが、複合ケーブル１は、制御線、および、グランド線をさらに備える。制御線、および、グランド線は、シース４に囲まれる。

【0045】

光ケーブル２は、部品単独で流通し、産業上利用可能なデバイスである。つまり、光ケーブル２は、複合ケーブル１に備えられなくてもよい。

【実施例0046】

以下に、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。

【0047】

＜実施例１から実施例５、比較例１、および、比較例２＞
＜光ケーブル２の製造＞
表１に記載のサイズを有する光ケーブル２を製造した。

【0048】

（実施例１）
表１に示されるチューブ２２を準備して、そのチューブ２２を用いて光ケーブル２を作製した。具体的な手順を以下の通り示す。

【0049】

金型を用いて、チューブ２２を押し出し成形して、筒状に形成した。筒状に形成された箇所に、外径が０．２５ｍｍである４本のプラスチック光ファイバー２１、および、高張力繊維からなる繊維材３を導入した。このようにして光ケーブル２を作製した。

【0050】

その後、この光ケーブル２と電気信号ケーブル３とを集合し集合体を形成し、この集合体それらをシース４で囲んだ。このようにして複合ケーブル１を作製した。

【0051】

プラスチック光ファイバー２１におけるオーバークラッドは、ポリカーボネート樹脂（製造元：ＳＡＢＩＣジャパン合同会社製）からなる。示差走査熱量測定により求められるオーバークラッドのガラス転移温度は、１１０℃であった。

【0052】

チューブ２２は、ポリエチレン樹脂からなる。示差走査熱量測定（製造元：メトラートレド社製）により求められるチューブ２２の融点は、９５℃であった。

【0053】

複数芯コード化における成形温度は、１５０℃であった。

【0054】

（実施例２から実施例５、比較例１および比較例２）
実施例１と同様の方法で、複合ケーブル１を作製した。但し、金型を用いたチューブ２２の押し出し速度等を変えた。

【0055】

＜評価＞
光パルス試験機（商品名：ルシオール社製 ＬＯＲ２０１）を用いて光損失測定することによって、光ケーブル２の伝送損失の増加率を求めた。

【0056】

【表1】

【符号の説明】

【0057】

１ 複合ケーブル
２ 光ケーブル
３ 電気信号ケーブル
４ シース
２１ プラスチック光ファイバー
２２ チューブ

【図1】