特許 7117302 光ファイバケーブル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-03

(45)【発行日】2022-08-12

(54)【発明の名称】光ファイバケーブル

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/44 20060101AFI20220804BHJP

【ＦＩ】

G02B6/44 366

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019527692

(86)(22)【出願日】2018-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2018025043

(87)【国際公開番号】W WO2019009238

(87)【国際公開日】2019-01-10

【審査請求日】2021-03-11

(31)【優先権主張番号】P 2017130553

(32)【優先日】2017-07-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306013120

【氏名又は名称】昭和電線ケーブルシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】野地 一史

(72)【発明者】

【氏名】田邉 賢吾

【審査官】野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０１０６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１８９８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１０２９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４０５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４３０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３７００２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０２０５６１４６（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバ心線と、
繊維体で形成されており、前記光ファイバ心線に対して縦添えで設けられている中心テンションメンバと、
繊維体で形成されており、前記光ファイバ心線および前記中心テンションメンバの周囲において前記光ファイバ心線に対して縦添えで設けられている周辺テンションメンバと、
前記周辺テンションメンバの周囲に設けられている外被と
を備え、
前記中心テンションメンバは、外形が円形になるように複数の繊維が束ねられており、
前記光ファイバ心線が前記中心テンションメンバに沿いながら前記周辺テンションメンバに埋没しており、
前記中心テンションメンバの繊度よりも前記周辺テンションメンバの繊度の方が小さく、
前記中心テンションメンバの繊度は、５０００デニール以上、１００００デニール以下であり、
前記周辺テンションメンバの繊度は、５００デニール以上、３０００デニール以下である
光ファイバケーブル。

【請求項2】

前記中心テンションメンバおよび前記周辺テンションメンバは、アラミド繊維で形成されている、
請求項１に記載の光ファイバケーブル。

【請求項3】

前記外被は、難燃性のポリエチレンを用いて形成されており、熱収縮率が２％以下である、
請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

高速通信サービスの開始に伴って、携帯電話の無線局である携帯基地として、マクロセルの他に、マクロセルよりも通信エリアが狭いスモールセルが設置されている。スモールセルは、利用者が多い場所（駅や商業施設などの繁華街）、および、電波が届きにくい場所（地下街など）において、通信品質の劣化を抑制するために設置されている。スモールセルは、ビル街、地下街、ビル内部などの場所に設置されるナノセルおよびピコセルを含むと共に、店舗、事務所、一般家庭などの場所に設置されるフェムトセルを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－０１５４１４号公報

【文献】特開２００５－０６２７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、マクロセルでは、コード集合型の光ファイバケーブルが使用されている。このコード集合型の光ファイバケーブルは、剛性が高いため、ハンドリング性が低い。このため、コード集合型の光ファイバケーブルを用いてスモールセルの配線作業を行うことは、容易でない。

【0005】

たとえば、光ファイバケーブルは、光ファイバ心線と心線間介在体と中心緩衝材とで構成された集合体にアラミド繊維を横巻きすることで形成されている。ここでは、光ファイバケーブルは、外周側の方が内周側よりも密度が高い。このため、光ファイバケーブルが曲げられた場合、光ファイバケーブルにおいて損失（伝送損失）が増加する場合がある。また、光ファイバケーブルにねじれが生じた場合、光ファイバケーブルにおいて断線が生じるなど、破損が発生する場合がある。

【0006】

特に、スモールセルの配線作業において光ファイバケーブルが曲げられた場合や光ファイバケーブルにねじれが生じた場合には、上記の問題が顕在化する場合がある。

【0007】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、配線作業において損失が増加することを抑制し、破損が発生しにくい光ファイバケーブルを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバ心線と中心テンションメンバと周辺テンションメンバと外被とを備える。中心テンションメンバは、繊維体で形成されており、光ファイバ心線に対して縦添えで設けられている。周辺テンションメンバは、繊維体で形成されており、光ファイバ心線および中心テンションメンバの周囲において光ファイバ心線に対して縦添えで設けられている。外被は、周辺テンションメンバの周囲に設けられている。ここでは、中心テンションメンバは、外形が円形になるように複数の繊維が束ねられており、光ファイバ心線が中心テンションメンバに沿いながら前記周辺テンションメンバに埋没している。中心テンションメンバの繊度よりも周辺テンションメンバの繊度の方が小さい。中心テンションメンバの繊度は、５０００デニール以上、１００００デニール以下であり、周辺テンションメンバの繊度は、５００デニール以上、３０００デニール以下である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、配線作業において損失が増加することを抑制し、破損が発生しにくい光ファイバケーブルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る光ファイバケーブルの要部を模式的に示す図である。

【図2】図２は、実施形態の変形例に係る光ファイバケーブルの要部を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、発明は、図面の内容に限定されない。また、図面は、概略を示すものであって、各部の寸法比などは、現実のものとは必ずしも一致しない。その他、同一の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0012】

［Ａ］構成
図１は、実施形態に係る光ファイバケーブルの要部を模式的に示す図である。図１では、光ファイバケーブル１の軸方向（ｙ方向）が直交する断面（ｘｚ面）を示している。

【0013】

図１に示すように、光ファイバケーブル１は、断面が円形であって、光ファイバ心線１０、テンションメンバ２０、および、外被３０を備える。光ファイバケーブル１を構成する各部について順次説明する。

【0014】

［Ａ－１］光ファイバ心線１０
光ファイバ心線１０は、断面が円形である。光ファイバ心線１０は、たとえば、光ファイバ（図示省略）に１次被覆（図示省略）と２次被覆（図示省略）とを順次設けることで構成されている。光ファイバは、たとえば、コアおよびクラッドが石英ガラスで形成されている。１次被覆は、たとえば、紫外線硬化樹脂で形成されている。２次被覆は、たとえば、熱可塑性樹脂で形成されている。

【0015】

［Ａ－２］テンションメンバ２０
テンションメンバ２０は、線状の抗張力体であって、光ファイバ心線１０を補強する補強線として設けられている。テンションメンバ２０は、たとえば、側圧などの外力が光ファイバケーブル１に加えられたときに、光ファイバ心線１０に加わる衝撃を緩和するクッションとして機能することで、光ファイバ心線１０を保護する。

【0016】

本実施形態では、テンションメンバ２０は、中心テンションメンバ２１と周辺テンションメンバ２２とを含む。中心テンションメンバ２１は、繊維体であって、外形が円形になるように複数の繊維（図示省略）が束ねられている。周辺テンションメンバ２２は、中心テンションメンバ２１と同様に、複数の繊維が束ねられた繊維体である。ここでは、周辺テンションメンバ２２は、光ファイバ心線１０および中心テンションメンバ２１の周囲に設けられており、外形が円形になるように複数の繊維（図示省略）が束ねられている。

【0017】

テンションメンバ２０において、中心テンションメンバ２１および周辺テンションメンバ２２は、光ファイバ心線１０に対して縦添えで設けられている。つまり、中心テンションメンバ２１の軸方向および周辺テンションメンバ２２の軸方向が、光ファイバ心線１０の軸方向（ｙ方向）に沿っている。

【0018】

テンションメンバ２０においては、中心テンションメンバ２１の繊度よりも周辺テンションメンバ２２の繊度の方が小さい。つまり、本実施形態の光ファイバケーブル１は、外周側の方が内周側よりも密度が低い。このため、たとえば、スモールセルの配線作業で光ファイバケーブル１が曲げられた場合であっても、光ファイバケーブル１において通信の損失が増加することを抑制することができる。また、たとえば、スモールセルの配線作業で光ファイバケーブル１にねじれが生じた場合であっても、光ファイバケーブル１において破損（断線など）が発生することを抑制することができる。その結果、光ファイバケーブル１の信頼性を向上させることが可能である。

【0019】

ここでは、中心テンションメンバ２１の繊度は、５０００デニール以上、１００００デニール以下であることが好ましい。また、周辺テンションメンバ２２の繊度は、５００デニール以上、３０００デニール以下であることが好ましい。これにより、上記の効果を更に高めることが可能である。

【0020】

また、テンションメンバ２０において、中心テンションメンバ２１および周辺テンションメンバ２２は、たとえば、アラミド繊維で形成されていることが好ましい。これにより、光ファイバケーブル１が曲げやすくなるので、配線作業の効率を高めることができる。

【0021】

［Ａ－３］外被３０
外被３０は、シースであって、周辺テンションメンバ２２の周囲に設けられている。外被３０は、光ファイバ心線１０を保護するために設けられている。

【0022】

外被３０は、難燃性（ＪＩＳ Ｃ３５２１準拠の試験で燃焼しない）のポリエチレンを用いて形成されていることが好ましい。これにより、難燃性ポリエチレンに含有される水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムのような金属水酸化物の脱水吸熱反応の作用によって、自己消化性の効果を奏することができる。

【0023】

また、外被３０は、熱収縮率が２％以下であることが好ましい。外被３０は、光ファイバケーブル１が設置された環境において温度差が繰り返し生じたときに縮む。これに伴って光ファイバ心線１０に応力が加わることで光ファイバケーブル１の損失が増加する場合がある。しかし、外被３０の熱収縮率が２％以下である場合には、温度差が繰り返し生じたときであっても外被３０が縮みにくい。その結果、光ファイバケーブル１の損失が増加することを効果的に抑制することができる。具体的には、温度サイクル試験（ＪＩＳ Ｃ ６８５１に準拠，温度条件：－２０～＋６０℃，サイクル数：３回）を行ったときに、伝送損失の増加を０．２ｄＢ／ｋｍ以下にすることができる。なお、上記の熱収縮率を測定する際には、まず、光ファイバケーブル１を１ｍに切断した試験片を準備した。そして、その試験片を恒温槽（１００℃）にて１時間加熱した後に、常温（２０℃）にて１時間放置することで、試験を行った。そして、その試験片について、試験前の長さに対する試験後の長さの割合を熱収縮率として算出した。

【0024】

［Ｂ］製造方法
本実施形態の光ファイバケーブル１を製造する製造方法の概要に関して説明する。

【0025】

上記の光ファイバケーブル１を製造する際には、たとえば、押出成形装置（図示省略）を用いる。具体的には、テンションメンバ２０が周囲に添えられた光ファイバ心線１０を押出成形装置のダイス（図示省略）に通す。本実施形態では、上記したように、テンションメンバ２０として中心テンションメンバ２１および周辺テンションメンバ２２を光ファイバ心線１０に対して縦添えで添えた状態にする。そして、テンションメンバ２０が周囲に添えられた光ファイバ心線１０をダイスから送り出した状態で、外被３０を構成する樹脂をダイスから押し出す。これにより、周辺テンションメンバ２２の周囲に外被３０を形成することで、光ファイバケーブル１が製造される。

【0026】

［Ｃ］変形例
図２は、実施形態の変形例に係る光ファイバケーブルの要部を模式的に示す図である。図２では、図１と同様に、光ファイバケーブル１の軸方向（ｙ方向）が直交する断面（ｘｚ面）を示している。

【0027】

上記の実施形態では、光ファイバケーブル１において、光ファイバ心線１０が単数である場合について示したが（図１参照）、これに限らない。図２に示すように、光ファイバケーブル１において、光ファイバ心線１０は、複数（たとえば、２本）であってもよい。

【実施例】

【0028】

光ファイバケーブル１の実施例および比較例に関して表１から表３を用いて説明する。

【0029】

表１は、光ファイバケーブル１の各例の関係を示している。表２では、光ファイバケーブル１の各例に関して、１８０°曲げ試験を行った結果を示しており、表３では、ねじり試験を行った結果を示している。表１から表３において、例Ａ１～例Ｅ４，例Ｆ３，例Ｆ５は、実施例であって、例Ｆ１および例Ｘは、比較例である。なお、理解を容易にするため、各例の説明では、上記の実施形態と同様に、各部に符号を付している（図１を参照）。

【0030】

【表1】

【0031】

【表2】

【0032】

【表3】

【0033】

［サンプルの作製］
各例のサンプルについては下記のように作製した。

【0034】

（例Ａ１）
例Ａ１では、光ファイバ心線１０として、コアおよびクラッドが石英ガラスで形成されており、一次被膜が紫外線硬化樹脂で形成され、２次被覆が熱可塑性樹脂で形成されたものを用いた（外径：約０．９ｍｍ）。そして、中心テンションメンバ２１および周辺テンションメンバ２２として、表１に示す繊度であって、アラミド繊維で形成された繊維体を用いた。また、難燃性のポリエチレンを用いて外被３０を形成した。

【0035】

具体的には、１本の中心テンションメンバ２１を光ファイバ心線１０を縦添えで配置した。そして、光ファイバ心線１０と中心テンションメンバ２１との周囲に複数本（たとえば、１２本）の周辺テンションメンバ２２を縦添えで配置した。その後、押出し成形によって、周辺テンションメンバ２２の周囲に難燃性のポリエチレンで構成された外被３０を形成した。ここでは、難燃性のポリエチレンとして、ＥＥＡ（エチレン・エチルアクリレート共重合体）およびＰＥ（ポリエチレン）のベース樹脂１００質量部に対して、５０から１００質量部の水酸化マグネシウムを配合したものを用いた。水酸化マグネシウムを多量に配合することで、樹脂の流動性が低下し、押出成形の際に歪みが残りにくくなるため、加熱によって外被３０が収縮する量を低減することができる。

【0036】

（例Ａ３～例Ｆ５）
例Ａ３から例Ｆ５のそれぞれにおいては、中心テンションメンバ２１および周辺テンションメンバ２２として、表１に示す繊度の繊維体を用いた点を除き、例Ａ１の場合と同様に、光ファイバケーブル１を作製した。

【0037】

（例Ｘ）
例Ｘにおいては、中心テンションメンバ２１を設けずに、周辺テンションメンバ２２として、表１に示す繊度の繊維体を用いた。この点を除き、例Ａ１の場合と同様に、光ファイバケーブル１を作製した。つまり、例Ｘにおいて、テンションメンバ２０は、断面において繊度が均一に分布するように構成されている。

【0038】

［評価］
各例のサンプルについては、表２および表３に示すように、１８０°曲げ試験とねじり試験とを行い、評価した。

【0039】

（１８０°曲げ試験）
１８０°曲げ試験については、「ＪＩＳ Ｃ ６８５１」に規定される方法で実施した。具体的には、各例のサンプルをマンドレル（直径１００ｍｍ）の周囲において角度が１８０度になるようにＵ字曲げを行った。そして、そのサンプルについて、逆Ｕ字曲げを行った後に、直線状態に戻した。ここでは、Ｕ字曲げ、逆Ｕ字曲げ、および、直線状態に戻す動作を１０サイクル繰り返し行った。そして、各例のサンプルについて、１８０°曲げ試験を実行している状態で損失増加量の測定を行い、最大の損失増加量を求めた。

【0040】

表２においては、１８０°曲げ試験で求めた最大の損失増加量の結果について、下記に示す基準に基づいて示した。
◎・・・最大の損失増加量が０．０７ｄＢ以下である場合
○・・・最大の損失増加量が０．０７ｄＢを超え０．０８ｄＢ以下である場合
△・・・最大の損失増加量が０．０８ｄＢを超え０．１ｄＢ以下である場合
×・・・最大の損失増加量が０．１ｄＢを超える場合

【0041】

（ねじり試験）
ねじり試験については、「ＪＩＳ Ｃ ６８５１」に規定される方法で実施した。具体的には、ねじり装置において固定式のクランプと回転式のクランプとにサンプルを装着した。ここでは、サンプルのスパン長が２５０ｍｍになるように、サンプルの装着を行った。そして、サンプルが直線状態を保持するようにサンプルに張力（４０Ｎ）を負荷した。この状態で、ねじり装置において回転側のクランプを時計回りに１８０°度回転させた後に、初期位置に戻した。そして、回転側のクランプを反時計回りに１８０°度回転させた後に、初期位置に戻した。これらの動作を２０サイクル繰り返し行った。

【0042】

表３においては、ねじり試験の結果について、下記に示す基準に基づいて示した。
◎・・・光ファイバ心線１０の断線なし、かつ、伝送損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下である場合
○・・・光ファイバ心線１０の断線なし、かつ、伝送損失が０．０１ｄＢ／ｋｍを超え０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である場合
△・・・光ファイバ心線１０の断線なし、かつ、伝送損失が０．０５ｄＢ／ｋｍを超え０．１ｄＢ／ｋｍ以下である場合
×・・・光ファイバ心線１０が断線した場合

【0043】

［評価まとめ］
表１に示すように、例Ａ１から例Ｆ５は、例Ｘと異なり、テンションメンバ２０は、中心テンションメンバ２１と周辺テンションメンバ２２とを含む。例Ａ１から例Ｆ５のうち例Ｆ１を除いた各例（例Ａ１～例Ｅ４，例Ｆ３，例Ｆ５）は、中心テンションメンバ２１の繊度よりも周辺テンションメンバ２２の繊度の方が小さい。このため、例Ａ１から例Ｆ５のうち例Ｆ１を除いた各例（例Ａ１～例Ｅ４，例Ｆ３，例Ｆ５）は、例Ｆ１および例Ｘに比べて、表２に示すように、配線作業において損失が増加することが抑制されると共に、表３に示すように、破損が発生しにくい。これに対して、例Ｘのように、テンションメンバ２０の繊度が単一で均一に分布している場合、および、例Ｆ１のように、中心テンションメンバ２１の繊度よりも周辺テンションメンバ２２の繊度の方が大きい場合には、上記の効果を奏することができない。

【0044】

表１に示すように、例Ｂ２、例Ｂ３、例Ｂ４、例Ｃ２、例Ｃ３、例Ｃ４、例Ｄ３、例Ｅ２、例Ｅ３、および、例Ｅ４は、中心テンションメンバ２１の繊度が、５０００デニール以上、１００００デニール以下であり、周辺テンションメンバ２２の繊度が、５００デニール以上、３０００デニール以下である。このため、表２に示すように、上記の各例は、配線作業において損失が増加することを更に効果的に抑制することができる。また、表３に示すように、上記の各例は、破損の発生を更に効果的に抑制することができる。

【0045】

具体的には、各例のサンプルは、１８０°曲げ試験で曲げられた「曲げ部」において、円形状の断面が扁平状態になるので、光ファイバケーブル１において中央に位置する光ファイバ心線１０には、応力が加わる。しかし、周辺テンションメンバ２２の繊度が５００デニール以上３０００デニール以下の範囲である場合には、光ファイバ心線１０において径方向に加わる側圧が小さくなるため、光ファイバ心線１０に加わる応力が小さくなる。中心テンションメンバ２１の繊度が５０００デニール以上１００００デニール以下である場合には、１８０°曲げ試験で曲げられたサンプルにおいて、光ファイバ心線１０の曲率が所定の曲率よりも大きくならない。その結果、中心テンションメンバ２１の繊度および周辺テンションメンバ２２の繊度を上記で規定した範囲にすることで、光ファイバケーブル１の損失増加量を低減することができる。

【0046】

さらに、各例のサンプルは、ねじり試験によって生じた「ねじれ変形」によって、周辺テンションメンバ２２がねじり試験前よりも中心側に寄せられる。しかし、周辺テンションメンバ２２の繊度が５００デニール以上３０００デニール以下の範囲である場合には、光ファイバ心線１０において径方向に加わる側圧が小さくなるため、伝送損失を低減することができる。この他に、中心テンションメンバ２１の繊度および周辺テンションメンバ２２の繊度を上記で規定した範囲にすることによって、光ファイバケーブル１の剛性を下げることができるので、良好な可撓性を得ることができる。

【0047】

なお、中心テンションメンバ２１および周辺テンションメンバ２２は、コストを低減するためには、繊度が高くない方が好ましい。また、中心テンションメンバ２１の繊度と周辺テンションメンバ２２の繊度との差が極めて大きい場合には、光ファイバケーブル１に大きな応力が加わったときに、光ファイバ心線１０の偏心が生ずる場合がある。このため、中心テンションメンバ２１の繊度および周辺テンションメンバ２２の繊度は、上記した範囲であることが好ましい。

【符号の説明】

【0048】

１…光ファイバケーブル、１０…光ファイバ心線、２０…テンションメンバ、２１…中心テンションメンバ、２２…周辺テンションメンバ、３０…外被。

【図1】

【図2】