(57)【要約】【課題】本発明は、ケーブルが伸びても、光ファイバには伸びが加わらないか、光ファイバの伸びが著しく軽減できる、信頼性の高い光ケーブルを提供するものである。【解決手段】光ファイバ１がスロット部材３の螺旋溝４に収容され、その外側にケーブル外被７を有する光ケーブルにおいて、一本以上の抗張力線５がスロット部材の螺旋溝と同じ位相で螺旋状に捻回されてケーブル１０内に収容されており、該スロット部材と該抗張力線とは力学的に結合していることにより、ケーブルが引張られケーブル全体が伸長しながら抗張力線の捻回が解けるように回転すると、スロット部材が同じ方向に回転してスロット部材の螺旋溝の経路長が縮小し、この経路の縮小量がケーブル全体の伸長量を相殺することにより、実質的な光ファイバの伸びを生じ難くする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバがスロット部材の螺旋溝に収容され、その外側にケーブル外被を有する光ケーブルにおいて、一本以上の抗張力線がスロット部材の螺旋溝とほぼ同じ位相で螺旋状に捻回されてケーブル内に収容されており、該スロット部材と該抗張力線とは力学的に結合していることを特徴とする光ケーブル。
【請求項２】
スロット部材の螺旋溝は、巻回方向が長さ方向に反転するＳＺ状態であることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ケーブルの構造に関し、特に光ケーブルが伸ばされても光ファイバは伸び歪を受け難い光ケーブルの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ケーブルの構造は、例えば図６に示すように一般にテンションメンバと呼ばれる抗張力性の線条体２がスロット部材３の中心に直線状態で収容されており、ケーブルに張力が加えられるとテンションメンバが、外被７を含むケーブル全体１０の伸びを小さく抑えて、光ファイバ１に加わる伸びが過大にならないよう配慮がなされているものの、ケーブルが伸びるとそれと同量の伸びが光ファイバにも加わる構造であった。例えば特許文献１の［在来技術］に示されているように、光ケーブルの伸びと光ファイバの伸びとはほぼ等しくなることが一般的にも知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−４５２１２号公報
【０００４】
このように、ケーブル伸びとほぼ等量の伸びが光ファイバに加わる光ケーブルでは、ケーブル布設中或いはケーブル布設後に許容値を超える過大な張力が加わった場合、光ファイバの伸び歪も許容値を超え、光ファイバの破断寿命に危険な影響を及ぼし、信頼性を大きく損なうばかりか、布設中に光ファイバが断線する事態も起こり得る。なお、特許文献１の発明は、本発明と同じ課題の解決を目的としたものであるが、本発明とは全く異なる解決手段を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ケーブルが伸びても、光ファイバには伸びが加わらないか、光ファイバの伸びが著しく軽減できる、信頼性の高い光ケーブルを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光ファイバがスロット部材の螺旋溝に収容され、その外側にケーブル外被を有する光ケーブルにおいて、一本以上の抗張力線がスロット部材の螺旋溝とほぼ同じ位相で螺旋状に捻回されてケーブル内に収容されており、該スロット部材と該抗張力線とは力学的に結合していることを特徴とし、このためケーブルが引張られケーブル全体が伸長しながら抗張力線の螺旋状捻回が解けるように回転すると、スロット部材が同じ方向に回転してスロット部材の螺旋溝の経路長が縮小し、この経路の縮小量がケーブル全体の伸長量を相殺することにより、光ファイバに加わる伸び歪が軽減される光ケーブルである。つまり、光ケーブルが伸ばされるとケーブルが回転して、光ファイバの撚りが解け、ケーブル伸びを相殺することにより、実質的な光ファイバ伸びが生じ難くなるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
抗張力線がスロット部材の螺旋溝とほぼ同じ位相で螺旋状に捻回されて光ケーブル内に収容されており、該スロット部材と該抗張力線（以下、螺旋ロッドとも言う）とが力学的に結合しているケーブル構造であれば、いかなるものでも本発明の効果を発揮する。ケーブルが引張られケーブル全体が伸長しながら螺旋ロッドの螺旋状捻回が解けるように回転するためには、螺旋ロッドは撚り返し無しの状態でケーブル内に収容されている方が効果的である。撚り返し無しとは、このようなケーブルを断面で見た場合、螺旋ロッドはケーブル中心の周りを回転するが、この回転角と等しい角度の螺旋ロッドの自転を伴う状態のことである。この状態では、螺旋ロッドは初期捻回に反発し、捻回を戻そうとするエネルギーを多く蓄積しているため、ケーブルが引張られたとき、螺旋ロッドの螺旋状捻回が、撚り返し有りの場合よりも戻りやすく、つまり解け易くなる。
【０００８】
撚り返し有りとは、前記螺旋ロッドがケーブルの中心周りに回転しても、螺旋ロッドは自転しない状態のことである。従って螺旋ロッド自身が捻られていないため、ケーブル中心周りの初期の螺旋状の捻回状態を安定して保つ。このため撚り返し有りの場合には、ケーブルの伸縮に伴うケーブルの捻回が可逆的に起こる性質を有する。つまり、この場合、ケーブルが受ける張力に応じて捻回が生じ、それに応じて中の光ファイバの歪が自動的に適宜調整され、これらのことが可逆的に生じる。そして張力が消えれば初期状態に近づくという利点を有する。このように、撚り返しは、有りでも無しでも特有の効果を有する。
【０００９】
螺旋ロッドの本数は、一本でも複数本でもよいが、ケーブルが引張られたとき、螺旋ロッドの捻回を解け易くするには、複数本の方が良い。この本数が多いほど捻回を解いて直線状に戻ろうとする全体のトルクは大きくなる。例えて言えばゴム動力の模型飛行機がプロペラを回転させる場合は、多数本のゴム紐を捻回しておき、このときゴム紐に蓄積したエネルギーを解放させるが、これと似たアナロジーである。なお、螺旋ロッドの収容位置は、スロット部材内でも、スロット部材外周でもケーブル外被内でも良い。このようなケーブルの構成例をそれぞれ図１、図２、図３に示す。
【００１０】
図１は、螺旋ロッドがスロット部材内に収容された光ケーブルの例を示しており、（ａ）は、螺旋状態が見やすい斜視図で示したもので、スロット部材３の螺旋溝４の中には光ファイバ１、螺旋ロッド５が収容されている。スロット部材の中心にはやはり抗張力性のテンションメンバ２が直線状に埋め込まれているが、これは螺旋ロッドとしては機能しない。螺旋ロッドが抗張力性も有するためテンションメンバ２は本発明としては無くてもよい。なお、螺旋ロッド５は、スロット部材の螺旋溝に収容されているが、スロット部材内に溝とほぼ同じ位相で埋め込まれていてもよく、図１（ｂ）のような断面を有していてもよい。図１の（ａ），（ｂ）とも最外層には、外被７が設けられる。
【００１１】
図２は、螺旋ロッドがスロット部材外周に収容された光ケーブルの例を示しており、図１と同番号は同じ要素を示し説明を省略する。スロット部材３の螺旋溝４には光ファイバ１が収容され、スロット部材全体外周は中間層６で覆われる。この中間層６は、プラスチックや金属のテープ巻き層でも、樹脂被覆層でも良い。複数本の螺旋ロッド５は、中間層の直上にスロット部材の螺旋とほぼ同じ位相で巻かれるため、中間層が無いと螺旋ロッドの幾つかはスロット部材の螺旋溝に落ち込むため、中間層は必ず設けるべきである。螺旋ロッドの外周には外被７が設けられる。なお、スロット部材３の中心にはテンションメンバ２が埋め込まれているが、これは図１の場合同様必須ではない。
【００１２】
図３は、螺旋ロッドがケーブル外被内に収容された光ケーブルの例を示しており、図１、図２と同番号は同じ要素を示し説明を省略する。光ファイバ１が収容されたスロット部材３は図２の場合とと全く同じである。この外側には外被７が設けられているが、外被７には厚肉部７１があり、この厚肉部の中に螺旋ロッド５が埋め込まれている。螺旋ロッド５は、スロット部材３の螺旋溝４の螺旋とほぼ同位相で長さ方向に捻回されているので、この厚肉部７１も螺旋ロッドと一緒に捻回している。このような外被構造は、回転するクロスヘッドを有する外被押出し機によって製造できる。スロット部材３の中心のテンションメンバ２は図１、図２の場合同様必須なものではない。
【００１３】
図１、図２、図３に示した光ケーブルの例は、いずれも螺旋ロッドとスロット部材が力学的に結合しており、ケーブルが伸ばされると螺旋ロッドの螺旋状捻回が解けるように回転し、このときスロット部材の螺旋溝の巻回も解くので、螺旋溝の経路長が縮小し、ケーブル伸びに伴う光ファイバの伸び歪を相殺することができる。
【００１４】
【実施例】
本発明ではケーブルが伸ばされたとき、ケーブル単位長さ当たりの螺旋ロッドとスロット螺旋溝の捻回数が減少することが必要であるが、どの程度の捻回数の減少が起これば良いかを検証した。螺旋ロッドが引張られてその捻回が解けるように回転する場合、単位長さのスロット部材の螺旋溝が螺旋ロッドと同じ回転を受けて、図４（ａ）の状態から、図４（ｂ）の状態に変化したとする。（ａ）と（ｂ）は全く同じ部分の変化を示すから、（ａ）状態と（ｂ）状態とで螺旋溝の長さが変わらないと仮定すれば、光ファイバの伸び歪もこの二つの状態で変わらないことになる。
【００１５】
種々の捻回数について図４の（ａ）状態と（ｂ）状態とで螺旋溝の長さが変わらない条件を計算で求めた結果を図５に示す。図５の横軸ｘは（ａ）状態での螺旋ロッドの捻回数を示し、縦軸ｙは（ｂ）状態での螺旋ロッドの捻回数を示す。実線のグラフが（ａ）状態と（ｂ）状態とでスロット部材の螺旋溝の長さが変わらない、次の式を満たす点の集合である。
【数１】
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ここで、αはケーブルの伸びを表し、本計算ではα＝０．００５（０．５％伸び）と仮定した。ｒは、光ファイバの描く螺旋の回転半径を表し、本計算では、ｒ＝１０ｍｍと仮定した。なお捻回数の単位は、回／ｍとした。
【００１６】
上記の条件の下で実際に必要な螺旋ロッドの回転量を計算で求めると、例えば螺旋ロッドおよび螺旋溝の螺旋の１周期が（ａ）状態で２００ｍｍ（捻回数：５回／ｍ）であれば、回転後の（ｂ）状態で螺旋の１周期が２１２ｍｍ（捻回数：４．７４回／ｍ）に伸びる程度である。このためには１ｍ当たり９３．６°の螺旋ロッドの回転が必要で、この程度の回転で、光ファイバに伸び歪は加わらない状態が実現できる。このことは回転が僅かしか生じなくても、伸び歪軽減効果が生じることを意味する。同様な計算によれば、同じ螺旋周期２００ｍｍのケーブルでは、１ｍ当たり３０°螺旋ロッドとスロット部材が回転すれば（このときの捻回数：４．９２回／ｍ）、ケーブルが０．５％伸びても、光ファイバの伸びは０．３％以下に抑えられることが同様にして確かめられる。
【００１７】
本発明のように積極的に捻回を生じさせる手段を取り入れていない通常の光ケーブルでも、ケーブルを引張ると１ｍ当たり数十度の捻回を生ずる場合が稀に認められる。これはケーブル構成要素の何らかに、意図せずに内在し蓄積した捻回成分が引張りによって解放されるためと考えられるが、このことからも積極的に意図的に捻回を生じさせる手段を取り入れた本発明は安定した歪緩和効果を有するものと言える。
【００１８】
実際に実現できる捻回数は、製造上の問題も加味しかつ、図５のグラフに基づいて決定できる。捻回数ｘが大きければ、僅かな捻回数の減少で無歪を与える捻回数ｙに到達できる。しかし、ｘが１０を超えれば螺旋の１周期は１００ｍｍ未満となり、このような短周期の螺旋ロッドの捻回や、スロット部材の螺旋溝は製造上も困難で、光ファイバの曲率半径も小さくなって伝送特性に影響を与える恐れがある。従って、ｘは１０以下が望ましい。一方、図５によればｘが２の場合、無歪になるには、ｙは１．２まで減る必要があるが、これは螺旋の１周期が５００ｍｍから８３７．５ｍｍまで伸びることを意味し、ここまで捻回が解けることは期待し得ず、ｘは３以上が実効的である。
【００１９】
本発明におけるスロット部材は螺旋溝の回転方向が全長に亘って一定である一方向の螺旋溝でも良いし、長さ方向に回転の向きを交互に変えるＳＺの螺旋溝であっても良い。このとき螺旋ロッドは、螺旋溝に倣ってＳＺ状に捻回されケーブル内に収容されるが、ＳＺ状の螺旋ロッドでも、引張られたときにその螺旋が解けて直線状態に近づこうとするから一方向の螺旋溝の場合と同様の効果を生ずる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、光ケーブルが伸ばされても、光ファイバは伸び歪を受け難いという理想的な性質を有する光ケーブルが実現できる。また、螺旋ロッドの２通りの収容法である、撚り返しの有り無しによって、前記のような可逆的歪自動調整機能と歪解放促進機能を使い分けることができる。螺旋ロッドとスロット部材の螺旋溝をＳＺ螺旋状態にすれば、布設時の引張り端末構造等を非回転型に簡素化できるという副次的な利点もある（一方向螺旋の場合は、布設時の引張り端末構造は回転型にする必要がある）。いずれにしても、本発明の最大の長所は、光ファイバの伸び歪緩和効果であり、このことによって光ケーブルの軽量化、長尺化、布設工事の簡素化などに結び付け得る多くの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する光ケーブルの斜視図および断面図である。
【図２】本発明の実施例を説明する光ケーブルの断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を説明する光ケーブルの断面図である。
【図４】本発明の作用を示す模式図である。
【図５】本発明の作用および効果を示すグラフである。
【図６】従来の光ケーブルの構造を示す光ケーブルの斜視図である。
【符号の説明】
１：光ファイバ
２：テンションメンバ
３：スロット部材
４：螺旋溝
５：螺旋ロッド
６：中間層
７：外被
１０：光ケーブル全体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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