(57)【要約】【課題】撚り線機や溶接機にともなう製造速度の制限がなく効率良く製造することができる光海底ケーブルおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】光海底ケーブルは、光ファイバー１０またはその集合体からなる光ファイバー部１１と、光ファイバー部１１の周囲に設けられた複数の分割個片１２ａからなる金属製の耐圧層１２と、耐圧層１２の周囲に連続押出により被覆された金属被覆層１３とを有する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーまたはその集合体からなる光ファイバー部と、光ファイバー部の周囲に設けられた複数の分割個片からなる金属製の耐圧層と、前記耐圧層の周囲に連続押出により被覆された金属被覆層とを有することを特徴とする光海底ケーブル。
【請求項２】
前記耐圧層と前記金属被覆層とが密着していることを特徴とする請求項１に記載の光海底ケーブル。
【請求項３】
前記金属被覆層は前記耐圧層よりも大きな破断伸び特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光海底ケーブル。
【請求項４】
光ファイバーまたはその集合体からなる光ファイバー部を連続的に繰り出す工程と、光ファイバー部の上に複数の金属製の分割個片を連続的に供給して光ファイバー部を分割個片で覆い耐圧層とする工程と、前記複数の分割個片からなる耐圧層の周囲に連続押出により金属被覆層を形成する工程とを有することを特徴とする光海底ケーブルの製造方法。
【請求項５】
金属被覆層を形成する際の前記連続押出はコンフォーム法によって行うことを特徴とする請求項４に記載の光海底ケーブルの製造方法。
【請求項６】
前記耐圧層と前記金属被覆層とを密着させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光海底ケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光海底ケーブルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、世界各地に情報通信技術が広まり、世界各地をネットワーク化すべく長距離光ファイバケーブルが必要とされている。その中で、光ファイバーを内蔵した海底ケーブル、すなわち光海底ケーブルは、過酷な環境下に置かれるため、そのような環境に耐えられる設計として、適用される水深の水圧に耐えられる耐圧特性、敷設・回収に耐えられる引張特性、および、ケーブル障害時にその被害を最小限に留めるための走水防止特性が要求される。このため、光海底ケーブルは、図４に示すように、光ファイバーまたはその集合体からなる光ファイバー部１の周囲に、３分割された金属製分割個片２ａからなる耐圧層２を設け、その上に硬鋼線の撚り体からなる抗張力体３を設け、さらに金属チューブ４および外被となる絶縁被覆層５を積層して構成され、分割個片と硬鋼線間には水走り防止材として防水コンパウンドを充填した構造となっている。また、必要に応じて絶縁被覆層５の上に外装鉄線を設けて保護層を形成する場合もある。外装鉄線の役割としては、浅海に敷設後に海底の岩場等における摩擦等から光海底ケーブルを保護することが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、光海底ケーブルは海底における高い圧力に耐えるために３分割された個片からなる金属耐圧層を設け、さらに敷設の際にかかる応力に耐えられるように金属耐圧層の上に硬鋼線の撚り体からなる抗張力体を設けており、その上に金属テープを縦添えして丸め、継ぎ目溶接して縮径したハーメチック構造としているが、このような構造を得るためには以下のような問題がある。すなわち、鋼線を撚るための撚り線機構の回転数の制約および溶接装置の能力に依存する溶接速度の制限により製造速度が制限され、また、撚り線機の重量制限があるため、鋼線の長さが制限され、結果として一連で製造することができるケーブルの長さが制限されてしまい効率が悪い。また、耐圧層を構成する金属製分割個片の間には多少の空間が存在しているため、上述したように、分割個片と硬鋼線間に水走り防止材として防水コンパウンドを充填するが、コスト低減等の観点から防水コンパウンドを極力減らしたいという要望もある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、撚り線機や溶接機にともなう製造速度の制限がなく効率良く製造することができる光海底ケーブルおよびその製造方法を提供することを目的とする。また、これに加えて、防水コンパウンドを省くことまたは減らすことが可能な光海底ケーブルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、光ファイバーまたはその集合体からなる光ファイバー部と、光ファイバー部の周囲に設けられた複数の分割個片からなる金属製の耐圧層と、耐圧層の周囲に連続押出により被覆された金属被覆層とを有することを特徴とする光海底ケーブルを提供する。
【０００６】
上記第１の観点において、前記耐圧層と前記金属被覆層とが密着していることが好ましい。また、前記金属被覆層は前記耐圧層よりも大きな破断伸び特性を有することが好ましい。
【０００７】
また、本発明の第２の観点では、光ファイバーまたはその集合体からなる光ファイバー部を連続的に繰り出す工程と、光ファイバー部の上に複数の金属製の分割個片を連続的に供給して光ファイバー部を分割個片で覆い耐圧層とする工程と、前記複数の分割個片からなる耐圧層の周囲に連続押出により金属被覆層を形成する工程とを有することを特徴とする光海底ケーブルの製造方法を提供する。
【０００８】
この場合に、金属被覆層を形成する際の前記連続押出はコンフォーム法によって行うことができる。また、前記耐圧層と前記金属被覆層とを密着させることが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、光ファイバー部の周囲に所要の強度を有し、抗張力体を兼ねる複数の分割個片を設けて耐圧層を形成し、その上に連続押出により金属被覆層を形成するので、耐圧層によりケーブルの敷設や引き上げ等に必要な抗張力を得ることができる。また、連続押出により金属層を被覆することにより、分割個片がバラバラになるのを防止する。したがって、従来のような撚り線は不要となり、撚り線機や溶接機が存在することにともなう製造速度の制限や、一連で製造することができるケーブルの長さの制限が存在せず、効率的に生産することが可能となる。そして、このような金属被覆層が存在しても耐圧層よりも大きな破断伸びを有しているのでケーブルの敷設や引き上げ等に必要な可撓性を損なうことはない。また、前記耐圧層と前記金属被覆層とを密着させることにより、ケーブル内への走水を極力防止することができるとともに、これまで鋼線間に必要であった防水コンパウンドを極力少なくすること、および不要とすることができるといったコストメリットもある。
【００１０】
また、金属被覆層を形成する際の連続押出として、高速成形可能なコンフォーム法を用いることにより、特に効率的に金属被覆層を得ることができる。コンフォーム法の場合には金属被覆層を形成するための素材として金属線材を用いるが、金属線材は溶接して連続使用が可能なため、材料を使い切ることができ、材料の使用を最適化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る光海底ケーブルを示す断面図であり、図２は他の実施形態に係る光海底ケーブルを示す断面図である。
【００１２】
図１の光海底ケーブルは、光ファイバー１０の集合体からなる光ファイバー部１１と、その周囲に設けられた金属製の耐圧層１２と、その耐圧層１２の周囲に連続押出により被覆された金属被覆層１３と、その上に形成された外被となる絶縁被覆層１４とを有している。
【００１３】
図２の光海底ケーブルは、図１の光海底ケーブルの絶縁被覆層１４の上に外装鉄線１５が設けられた構造を有している。
【００１４】
光ファイバー部１１内の光ファイバー１０の数は限定されるものではなく、その数は必要に応じて決定される。ここでは光ファイバー１０の集合体として光ファイバー部１１が構成されているが光ファイバー１０は１本であってもよい。また、光ファイバー部１１には必要に応じて走水防止用のコンパウンドが注入される。
【００１５】
耐圧層１２は、３分割された分割個片１２ａからなり、これらが合わさって光ファイバー部１１を覆っている。この耐圧層１２は、耐圧特性が良好な金属で構成され、典型的には鋼で構成される。なお、金属耐圧層１２の分割数はこのような３分割に限らないが、取扱い上３分割が適当である。
【００１６】
金属被覆層１３は、連続押出により金属耐圧層１２の周囲に被覆されることにより、耐圧層１２の分割個片１２ａを一体化する。この場合に金属被覆層１３は耐圧層１２に密着していることが好ましい。耐圧層１２の表面を梨地等の粗面に加工することにより、より密着性を良好にすることができる。また、金属被覆層１３は、破断し難いように、耐圧層１２を構成する金属よりも大きな破断伸びを有する金属で構成されていることが好ましい。耐圧層１２が鋼で構成されている場合に、このような金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を挙げることができる。この金属被覆層１３の厚さとしては、アルミニウム材の場合には０．４〜１．５ｍｍとすることができる。
【００１７】
金属被覆層１３を形成する際の連続押出としては、コンフォーム法を採用することが好ましい。具体的には、コンフォーム機に金属被覆層を形成する金属の素材線材を挿入し、その中に設けられた回転する溝付きホイールと固定ダイスとの間に素材線材を供給し、ホイールとの間の摩擦熱や変形熱によって素材を高温状態に到達させ、ダイスにより押出し加工するものである。このとき被覆にムラがでないようにダイス付近のメタルフローを調節することが重要である。
【００１８】
絶縁被覆層１４は、通常この種のケーブルに用いられるものが採用され、常法にしたがって、外被として被覆される。
【００１９】
図２に示す外装鉄線１５は、撚り線として絶縁被覆層１４の上に巻回される。この外装鉄線１５は、浅海に敷設後に海底の岩場等の摩擦等からケーブルを保護するために設けられる。また、ケーブル敷設時または引き上げ時に、より高い抗張力が必要となるが、その場合は、外装鉄線１５として必要な強度を有する鋼を用い、その張力を分担させることにより必要な抗張力を得ることができる。
【００２０】
次に、上記実施形態に係る光海底ケーブルを製造する方法について説明する。
図３は、光ファイバー１０またはその集合体からなる光ファイバー部１１の上に耐圧層１２を形成し、その上にコンフォーム法による連続押出により金属被覆層１３を形成する設備を示す模式図である。この設備は、光ファイバー１０またはその集合体を繰り出すユニットサプライ２１と、光ファイバー１０またはその集合体の上に金属製の分割個片１２ａを供給するとともに、金属被覆層１３を連続的に押し出すコンフォーム機２２と、押し出された金属被覆層１３を冷却する冷却部２３と、金属被覆層１３を分割個片１２ａからなる耐圧層に密着させる引き抜きダイス２４と、図示しない巻取りドラムとを備えている。
【００２１】
ユニットサプライ２１から繰り出された光ファイバー１０またはその集合体は、注入部２５において防水コンパウンドを供給され、コンフォーム機２２に至る。コンフォーム機２２において、図示しない供給部から金属製の３分割された分割個片１２ａが光ファイバー１０またはその集合体の周囲に供給され、これらは連続押出のための固定ダイスとマンドレルとを兼ねたダイチャンバー２６に送給されて光ファイバー１０またはその集合体が分割個片１２ａに覆われた状態となり、耐圧層１２が形成される。このダイチャンバー２６と、回転する溝付きホイール２７との間に金属線材２８を供給し、ホイール２７との間の摩擦熱や変形熱によって金属線材２８を高温状態に到達させ、この状態でダイチャンバー２６から、耐圧層１２の周囲に金属被覆層１３として連続的に押し出される。ダイチャンバー２６から引き抜きダイス２４に至るまでの間、耐圧層１２と金属被覆層１３との間に隙間が形成されるよう、金属被覆層１３の内径が耐圧層１２の外径より大きくなっている。この隙間により連続押出の際に加熱され高温になった金属被覆層１３の熱から耐圧層１２内の光ファイバー１０が保護されるようになっている。この高温の金属被覆層１３は冷却部２３の冷却トラフ３０にて冷却され、その後、金属被覆層１３は引き抜きダイス２４にて絞り込まれて耐圧層１２と密着される。このように引き抜きダイス２４により金属被覆層１３を絞り加工することで、耐圧層１２と金属被覆層１３との密着性が高まる。このように絞り込まれて形成されたケーブルは図示しない巻取りドラムに巻き取られ、その後、常法に従って、金属被覆層１３の上に絶縁被覆層１４が形成され、図１に示す構造の光海底ケーブルが製造される。そして、要すれば、その絶縁被覆層１４の上に外装鉄線１５が形成され、図２に示す構造の光海底ケーブルが製造される。
【００２２】
このようにして連続押出により金属被覆層１３を形成することにより、分割個片を一体化して耐圧層に抗張力を持たせることができるため、撚り線からなる抗張力体は不要となる。したがって、撚り線機や溶接機が存在することにともなう製造速度の制限や、一連で製造することができるケーブルの長さの制限が存在せず、効率的に生産することが可能となる。ちなみに、従来の撚り線からなる抗張力体がある場合には、製造速度が２０ｍ／ｍｉｎ程度であるが、上記設備を用いることにより、１００ｍ／ｍｉｎ程度の製造速度が実現される。また、このような金属被覆層１３は可撓性を有しているから、ケーブルの敷設や引き上げ等に必要な可撓性は維持される。さらに、引き抜きダイス２４により絞り加工を行うことにより耐圧層１２と金属被覆層１３が密着するから、走水を極力防止することができ、防水コンパウンドを省くか、または減らすことが可能となる。
【００２３】
次に、本実施形態に係る光海底ケーブルの寸法の具体例について説明する。従来使用している光海底ケーブルはケーブル破断荷重が１００ｋＮであり、個片外径は約７ｍｍ、抗張力体までの径が約１０ｍｍ（９．５５ｍｍ）である。本実施形態に係る光海底ケーブルにおいて、この個片と同等の引張強さ（１２３６Ｎ／ｍｍ２）を持つ個片素材を用いた場合、個片外径は約１１ｍｍにて同等のケーブル破断荷重を得ることができる。また、引張強さ１４７１Ｎ／ｍｍ２の個片材料を用いた場合は約１０ｍｍ（９．７２ｍｍ）の外径で同等のケーブル破断荷重を得ることができる。また、金属被覆層は給電路としても使用することができる。この場合、分割個片の外径を６．１ｍｍとし、被覆材料を銅とすると、銅被覆の厚さが１．５ｍｍでケーブルの導体抵抗値は０．４Ω／ｋｍとなる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず種々変形可能である。例えば、上記実施形態では連続押出の方法としてコンフォーム法を用いたがこれに限るものではなく、金属を溶融状態で連続的に押し出す方法等、他の連続押出であってもよい。また、耐圧層と金属被覆層との材料の組み合わせについても上記実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバー部の周囲に複数の分割個片を設けて耐圧層を形成し、その上に連続押出、特にコンフォーム法により金属被覆層を形成するので、従来のように撚り線からなる抗張力体を用いなくても耐圧層によりケーブルの敷設や引き上げ等に必要な抗張力を得ることができる。したがって、撚り線機や溶接機が存在することにともなう製造速度の制限や、一連で製造することができるケーブルの長さの制限が存在せず、効率的に生産することが可能となる。また、前記耐圧層と前記金属被覆層とを密着させることにより、走水を極力防止することができ、防水コンパウンドを省くこと、または減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光海底ケーブルを示す断面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る光海底ケーブルを示す断面図。
【図３】本発明の光海底ケーブルを製造するための設備を示す模式図。
【図４】従来の光海底ケーブルを示す断面図。
【符号の説明】
１０；光ファイバー
１１；光ファイバー部
１２；耐圧層
１２ａ；分割個片
１３；金属被覆層
１４；絶縁被覆層
１５；外装鉄線
２１；ユニットサプライ
２２；コンフォーム機
２４；引き抜きダイス
２６；ダイチャンバー
２７；ホイール
２８；金属線材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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