光ファイバケーブル
【課題】細径化すると共に、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造の光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバケーブル１は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束２と、光ファイバ心線束２を挟んで平行に配設された２本の抗張力線４と、光ファイバ心線束２及び２本の抗張力線４を一体に被覆するケーブル外被３とを有する。光ファイバケーブル１は、光ファイバ心線束２を構成する光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、２本の抗張力線４の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成されている。
【解決手段】光ファイバケーブル１は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束２と、光ファイバ心線束２を挟んで平行に配設された２本の抗張力線４と、光ファイバ心線束２及び２本の抗張力線４を一体に被覆するケーブル外被３とを有する。光ファイバケーブル１は、光ファイバ心線束２を構成する光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、２本の抗張力線４の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内外のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用の光ファイバケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信網の端末に近い領域において、２心から２０心程度の光ファイバ線路を布設するのに用いられる光ファイバケーブルとして、光ファイバを屋外の配線系からマンションなどの建造物の屋内に引き落とすのに用いるドロップ光ファイバケーブルや、構内ＬＡＮ配線などの屋内の光配線に用いるインドア光ファイバケーブルなどが知られている。布設距離は数ｍから数百ｍと比較的短く、分岐や接続といった端末処理作業が重要な端末系線路である。また、端末でいくつかの機器に分岐して用いられることが多いため、単心線や、２心、４心といった比較的少ない本数の光ファイバ心線が複数用いられることが多い。
【０００３】
図９は、従来の屋内に布設される光ファイバケーブルの一例を示す図である。図９（Ａ）は、インドア光ファイバケーブルの例を示し、光ファイバケーブル１００は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束１０１と、光ファイバ心線束１０１を被覆するケーブル外被１０２と、ケーブル外被１０２に埋設された２本の抗張力線１０３と、から構成されている。本例に示す光ファイバケーブル１００は、４心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に重ねて配置したものである。
【０００４】
また、図９（Ｂ）は、ドロップ光ファイバケーブルの例（例えば、特許文献１参照）を示し、光ファイバケーブル１００は、光ファイバ心線束１０１と、ケーブル外被１０２と、２本の抗張力線１０３と、さらに、光ファイバケーブル１００を支持する支持線１０４と、支持線１０４を被覆する支持線被覆１０５と、ケーブル外被１０２と支持線被覆１０５をつなぐ首部１０６と、から構成されている。本例に示す光ファイバケーブル１００は、４心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を配置したものである。なお、支持線１０４には、鋼線あるいは鋼撚線、抗張力線１０３には、鋼線あるいはＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）線など、ケーブル外被１０２には、ポリエチレンやＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）などが用いられている。
【０００５】
図１０は、光ファイバケーブルをマンション等の建物に布設したときの配線例を示す図である。図中、１１０は主配電盤であるＭＤＦ（Ｍａｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ Ｆｒａｍｅ）、１１１は接続箱、１１２はＭＤＦ１１０と接続箱１１１間を接続する２００心程度の光ファイバケーブルからなる幹線ケーブル、１１３は接続箱１１１と各フロア間を接続する２４心程度の光ファイバケーブルからなる準幹線ケーブルを示す。本例における各フロアは、１２戸の住戸で構成され、接続箱１１１から出る準幹線ケーブル１１３は各フロア（本例では８フロア）にインドアケーブルで配線される。
【０００６】
最近、マンション全住戸を光ファイバ化する案件が増えてきている。全住戸光ファイバ化に当たり、特に既設マンションの場合は次のような問題が散見され、作業が非常に面倒になっている。
【０００７】
図１１は、図１０に示したフロア間に設けられている防火区画層の一例を示す図である。図中、１２０は防火区画層、１２１はケーブル布設用の穴を示す。光ファイバケーブルを各フロアに布設するために、フロア間の防火区画層１２０に穴１２１を開ける作業を行う。この際、図１１（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル（約１０ｍｍ径）を通すために、防火区画層１２０に必要本数分の複数の穴を開ける必要があり、穴開け作業が面倒であった。従って、細径の光ファイバケーブルをまとめて配線することができれば、穴１２１を開ける回数を減らすことができる。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、１つの穴１２１で複数本の光ファイバケーブルを通すことができれば、穴開け作業を減らすことができる。
【０００８】
また、図１２は、図１０に示した接続箱１１１、幹線ケーブル１１２、及び準幹線ケーブル１１３の接続状態を示す図である。準幹線ケーブル１１３には２４心程度の光ファイバケーブルが使用される。幹線ケーブル１１２は接続箱１１１を介して準幹線ケーブル１１３に分岐されるが、幹線ケーブル１１２と準幹線ケーブル１１３を接続箱１１１へ仮設置後、融着接続作業等で接続箱１１１を動かす場合が多い。この理由は、接続箱１１１を設置する場所が高い位置になるなど、融着接続作業がしづらい環境が多いためである。
【特許文献１】特開２００３−９０９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１２において、接続箱１１１から数本の光ファイバケーブル（準幹線ケーブル１１３）が出された状態で縦横に接続箱１１１を動かすと、図中Ｘ部に示すように、一部の光ファイバケーブルにキンクの現象が起こり、光ファイバ心線が断線することがあった。従って、光ファイバケーブルを屋内に布設、配線する場合、前述したように光ファイバケーブルをまとめて配線するために細径化し、さらに、キンクしにくい構造の光ファイバケーブルが必要となる。この際の必要心数は１心や２心のような少心では無く、２４心程度の多心ケーブルである。
【００１０】
本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたもので、細径化すると共に、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造の光ファイバケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による光ファイバケーブルは、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束と、光ファイバ心線束を挟んで平行に配設された２本の抗張力線と、光ファイバ心線束及び２本の抗張力線を一体に被覆するケーブル外被とを有する。光ファイバ心線束を構成する光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、２本の抗張力線の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、細径化すると共に、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造の光ファイバケーブルを得ることができるため、マンション等の建物における配線作業時に、複数条まとめて配線できると共に、キンクによる光ファイバ心線の断線を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態である光ファイバケーブルの一例を示す図である。図中、１は光ファイバケーブルで、該光ファイバケーブル１は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束２、光ファイバ心線束２を被覆するケーブル外被３、ケーブル外被３に埋設された２本の抗張力線４、から構成されている。図１（Ａ）に示す光ファイバ心線束２は、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を曲げの方向に対して３段に積層して配置されている。また、光ファイバ心線束２を構成する各光ファイバ心線は、長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列されている。
【００１４】
図１（Ｂ）に示す光ファイバ心線束２は、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を曲げの方向に対して３段に積層し、さらに、光ファイバ心線の半径分ずらして斜めに配置されている。また、光ファイバ心線束２を構成する各光ファイバ心線は、長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列されている。図１において、光ファイバケーブル１には３段のテープ心線が配置されているが、テープ心線の段数は４段以上であってもよい。以下、図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１を代表例として説明する。
【００１５】
図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１は、複数条まとめて配線する必要があるため、約５ｍｍ程度の外径（本例では横約５ｍｍ×縦約３.５ｍｍ）に仕上げられている。一般に、屋内電力用の電気ケーブルとしては２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の外径を持つケーブルが布設されており、それらを配線するために、直径約２０ｍｍ〜３０ｍｍの穴が防火区画層などに設けられている。しかし、図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１であれば、外径が約５ｍｍ程度であるため、複数条一括で布設することが可能となる。このような細径に仕上げるために、複数の光ファイバ心線からなるテープ心線や光ファイバ心線単体は、長手方向にわたって一切撚りが加えられず、ストレートに配列されている。
【００１６】
また、光ファイバ心線やテープ心線の曲げ歪を吸収するため、あるいは、光ファイバ心線の移動を防止するため、押さえ巻きテープや緩衝層のような保護層を設けないタイト構造とし、光ファイバ心線束２とケーブル外被３との隙間（クリアランス）は約０.１ｍｍ以下に抑えられている。このように、ケーブル外被３は、光ファイバ心線束２に密着した状態で被覆していることが望ましく、この密着状態の一つの指標として、光ファイバ心線束２を引っ張ったときの引抜力が約１０ｋｇ／ｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の光ファイバケーブル１は、適度な剛性を持たせることにより、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造になっている。これについて以下の図２乃至図８に基づいて説明する。
【００１８】
図２は、光ファイバケーブル１の曲げ径と光ファイバケーブル１に加わる歪みの関係を示す図である。図１（Ａ）に示した構造でテープ心線を積層させた場合、小径に曲げると曲げの内側の光ファイバ心線が圧縮歪を受けて断線に至る。この断線に至る時の光ファイバケーブル１の曲げ径と歪みの関係は図２に示す通りである。光ファイバケーブル１が２.０％以上の圧縮歪を受けると断線に至る（図中Ｙの部分）。例えば、約０.３ｍｍ厚のテープ心線を図１（Ａ）に示した構造で３段に積層させた場合、曲げ半径Ｒ＝１５ｍｍ程度で断線する。
【００１９】
図３は、光ファイバケーブル１がキンクに至るプロセスを説明するための図である。図３（Ａ）に示す状態、すなわち、光ファイバケーブル１を１回転させた状態で矢印の方向に（両側に）引っ張り、除々に小径な状態にしていくと、図３（Ｂ）に示す状態でＺの部分がキンクする。光ファイバケーブル１がキンクに至るメカニズムは、ある程度曲げが進行すると光ファイバケーブル１が持つ各固有の剛性により解放しようとする力が働く。その力が弱いとキンクし易く、強ければ強いほどキンクしにくい。以下、図３（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル１に曲げを加えた状態を、光ファイバケーブル１に捻りを加えた状態という。
【００２０】
図４は、サンプルとなる光ファイバケーブル１の構成例を示す図である。図４（Ａ）は、インドア光ファイバケーブル１の第１のサンプル（以下、サンプルＡという）を示す。サンプルＡは、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に積層した光ファイバ心線束２と、横約５.０ｍｍ×縦約３.５ｍｍの寸法で形成されたケーブル外皮３と、鋼線径約０.４ｍｍφの抗張力線４と、から構成されている。
【００２１】
図４（Ｂ）は、インドア光ファイバケーブル１の第２のサンプル（以下、サンプルＢという）を示す。サンプルＢは、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に積層した光ファイバ心線束２と、横約５.０ｍｍ×縦約３.５ｍｍの寸法で形成されたケーブル外皮３と、鋼線径約０.７ｍｍφの抗張力線４と、から構成されている。
【００２２】
図４（Ｃ）は、ドロップ光ファイバケーブル１のサンプル（以下、サンプルＣという）を示す。サンプルＣは、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に積層した光ファイバ心線束２と、横約４.０ｍｍ×縦約３.５ｍｍの寸法で形成されたケーブル外皮３と、鋼線径約０.４ｍｍφの抗張力線４と、鋼線径約１.２ｍｍφの支持線５と、支持線５を被覆する支持線被覆６と、から構成されている。
【００２３】
まず、図４に示したサンプルＡ、サンプルＢ、及びサンプルＣに対して１回転の捻りを加えた場合の捻回力を測定した。
図５は、１回転の捻りを加えた時の光ファイバケーブル長と捻回力の関係を示す図である。これから、鋼線径が最も細いサンプルＡ（鋼線径：０.４ｍｍφ）が最も捻回力が小さく、鋼線径が最も太いサンプルＣ（支持線５の鋼線径：１.２ｍｍφ）が最も捻回力が大きいことがわかる。この捻回力とは、光ファイバケーブル１に対して１回転の捻りを加えた場合にキンクしようとする力に対する反発力となる。
【００２４】
次に、図４に示したサンプルＡ、サンプルＢ、及びサンプルＣに対して小径曲げに至るまでの力（キンクする力）を測定した。
図６は、光ファイバケーブル１を徐々に小径な状態にしていき、断線に至った曲げ径の状態になる寸前の時点の力をばね秤で測定する様子を示す図である。図６（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル１を１回捻った状態で、一端を固定し、他端をばね秤で矢印の方向に引っ張って曲げ径Ｄを徐々に小径な状態にしていく。そして、図６（Ｂ）に示す状態、すなわち、断線に至った曲げ径Ｄ′（曲げ半径Ｒ＝約１５ｍｍ）の状態になる寸前の時点の力（キンクする力）をばね秤で測定する。その結果、キンクする力は、サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣの順に、約０.１６〜０.２１ｋｇ、約０.４５〜０.６５ｋｇ、約１.１０〜１.３０ｋｇであった。なお、図６（Ｂ）において、Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の合計は約７０ｃｍである。
【００２５】
次に、キンクする力と捻回力の関係について説明する。上記で求めたキンクする力に対して反発する力（捻回力）が上記キンクする力より大きくなればキンクしないと考えられる。図４に示したサンプルＡ，サンプルＢ，サンプルＣについて双方の値を比較した。なお、上記のキンクする力は、図６（Ｂ）に示したＬ1，Ｌ2，Ｌ3の合計が約７０ｃｍのときに測定したため、捻回力についても、同じ条件とし、Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の合計が約７０ｃｍのときの値（図２参照）で比較した。
【００２６】
サンプルＡ：キンクする力が約０.１６〜０.２１ｋｇに対して、捻回力が約０.１８〜０.１９ｋｇで、キンクする力のほうが大きい。
サンプルＢ：キンクする力が約０.４５〜０.６５ｋｇに対して、捻回力が約０.７０〜０.９０ｋｇで、捻回力のほうが大きい。
サンプルＣ：キンクする力が約１.１０〜１.３０ｋｇに対して、捻回力が約１.７０〜２.００ｋｇで、捻回力のほうが大きい。
【００２７】
上記の結果から、捻回力（反発力）がキンクする力を上回ったサンプルＢ及びサンプルＣでは、断線に至らないことが判る。しかしながら、サンプルＣに示すような約１.２ｍｍφ程度の鋼線（支持線５）を使用した場合、鋼線の塑性変形を生じさせる曲げ歪まで光ファイバケーブルを曲げる可能性があり、実用上問題となる。以下に鋼線の曲げ径について説明する。
【００２８】
図７は、光ファイバケーブルに埋設される鋼線の曲げ径について説明するための図である。ここでは、図４に示したサンプルＡ，サンプルＢは抗張力線４の鋼線、サンプルＣは支持線５の鋼線について考察した。図７において、鋼線に加わる歪は、下記の式（１）で表せる（無張力とする）。
歪（ε）＝ｄ／（ｄ＋Ｄ） …式（１）
但し、ｄは各サンプルの鋼線径、Ｄは曲げ径
【００２９】
また、塑性変形を生じさせる歪（ε）は、一般的に０.２％の歪を生ずる応力と定義されており、その応力を降伏点と決めている。また、従来までの実績から、鋼線の引張強度に対する降伏点強度の比率には、安全率０.５５を採用した。本数値は、現在実施されている様々な鋼線の加工方法の中で最悪レベルの安全率である。つまり、引張強度１７６４ＭＰａ（＝１８０ｋｇ／ｍｍ2）の鋼線を用いた場合、降伏強度σは、１７６４×０.５５＝９７０.２ＭＰａ（＝９９ｋｇ／ｍｍ2）、となる。
【００３０】
また、上記降伏強度σに相当する歪は、下記の式（２）で表せる。
歪（ε）＝σ／Ｅ（ヤング率） …式（２）
【００３１】
上記式（２）をヤング率Ｅ＝１９６０００ＭＰａ（＝２００００ｋｇ／ｍｍ2）で計算すると、歪（ε）＝９７０.２／１９６０００＝０.００４９５となる。そこで、鋼線に加わる歪みが０.００４９５の時の曲げ径Ｄと鋼線径ｄの関係は、上記式（１）から、
Ｄ＝２０１ｄ …式（３）
となり、鋼線径ｄの約２００倍の曲げ径Ｄを保てば、塑性変形を生じる歪みは鋼線に生じない。
【００３２】
上記式（３）から、鋼線の塑性変形が起こらない許容曲げ径Ｄは、サンプルＡ（鋼線径ｄ＝０.４ｍｍφ）で約８０ｍｍ、サンプルＢ（鋼線径ｄ＝０.７ｍｍφ）で約１４０ｍｍ、サンプルＣ（鋼線径ｄ＝１.２ｍｍφ）で約２４０ｍｍと算出される。一方、光ファイバケーブルの曲げ径の制約としては、マンション内の配線、特に配管の曲げ半径Ｒ′が効いてくる。マンション内配線で一般的な１４ｍｍφの管路を用いると配管の曲げ半径Ｒ′は、Ｒ′＝６Ｄから、約８４ｍｍとなる。
【００３３】
図８は、屋内に用いられる配管である蛇腹管の一例を示す図である。蛇腹高さの差（すなわち、内径と外径の差）が約５ｍｍ〜１０ｍｍ存在するため、上記配管の曲げ半径Ｒ′は、約８４ｍｍ＋αで約９０ｍｍ前後の曲げ半径となる。
【００３４】
さらに、管路内で実際に光ファイバケーブルが位置する箇所は、曲がりの内側から多少なりとも離れているため、曲げ半径はＲ＝約１００ｍｍ（曲げ径Ｄ＝約２００ｍｍ）が妥当と考えられる。この場合、鋼線径ｄは約１.０ｍｍφ程度までである。曲げ径Ｄが約２００ｍｍの環境でサンプルＣを用いた場合、サンプルＣは鋼線径ｄが約１.２ｍｍφの鋼線を用いているため、塑性変形を起こす歪が加わることが問題となり、適切ではない。従って、サンプルＢの鋼線径ｄ＝約０.７ｍｍφが適切なサイズであるといえる。
【００３５】
以上、光ファイバケーブルの剛性と鋼線曲げ径の点からサンプルＢ（鋼線径ｄ＝約０.７ｍｍφ）の光ファイバケーブルが適切であることがわかる。すなわち、光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、２本の抗張力線の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成することにより、マンション等の建物における配線作業時に、複数条まとめて配線できると共に、キンクによる光ファイバ心線の断線を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態である光ファイバケーブルの一例を示す図である。
【図２】光ファイバケーブルの曲げ径と光ファイバケーブルに加わる歪みの関係を示す図である。
【図３】光ファイバケーブルがキンクに至るプロセスを説明するための図である。
【図４】サンプルとなる光ファイバケーブルの構成例を示す図である。
【図５】１回転の捻りを加えた時の光ファイバケーブル長と捻回力の関係を示す図である。
【図６】光ファイバケーブルを徐々に小径な状態にしていき、断線に至った曲げ径の状態になる寸前の時点の力をばね秤で測定する様子を示す図である。
【図７】光ファイバケーブルに埋設される鋼線の曲げ径について説明するための図である。
【図８】屋内に用いられる配管である蛇腹管の一例を示す図である。
【図９】従来の屋内に布設される光ファイバケーブルの一例を示す図である。
【図１０】光ファイバケーブルをマンション等の建物に布設したときの配線例を示す図である。
【図１１】図１０に示したフロア間に設けられている防火区画層の一例を示す図である。
【図１２】図１０に示した接続箱、幹線ケーブル、及び準幹線ケーブルの接続状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１００…光ファイバケーブル、２，１０１…光ファイバ心線束、３，１０２…ケーブル外被、４，１０３…抗張力線、５，１０４…支持線、６，１０５…支持線被覆、１１０…ＭＤＦ、１１１…接続箱、１１２…幹線ケーブル、１１３…準幹線ケーブル、１２０…防火区画層、１２１…穴。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内外のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用の光ファイバケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信網の端末に近い領域において、２心から２０心程度の光ファイバ線路を布設するのに用いられる光ファイバケーブルとして、光ファイバを屋外の配線系からマンションなどの建造物の屋内に引き落とすのに用いるドロップ光ファイバケーブルや、構内ＬＡＮ配線などの屋内の光配線に用いるインドア光ファイバケーブルなどが知られている。布設距離は数ｍから数百ｍと比較的短く、分岐や接続といった端末処理作業が重要な端末系線路である。また、端末でいくつかの機器に分岐して用いられることが多いため、単心線や、２心、４心といった比較的少ない本数の光ファイバ心線が複数用いられることが多い。
【０００３】
図９は、従来の屋内に布設される光ファイバケーブルの一例を示す図である。図９（Ａ）は、インドア光ファイバケーブルの例を示し、光ファイバケーブル１００は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束１０１と、光ファイバ心線束１０１を被覆するケーブル外被１０２と、ケーブル外被１０２に埋設された２本の抗張力線１０３と、から構成されている。本例に示す光ファイバケーブル１００は、４心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に重ねて配置したものである。
【０００４】
また、図９（Ｂ）は、ドロップ光ファイバケーブルの例（例えば、特許文献１参照）を示し、光ファイバケーブル１００は、光ファイバ心線束１０１と、ケーブル外被１０２と、２本の抗張力線１０３と、さらに、光ファイバケーブル１００を支持する支持線１０４と、支持線１０４を被覆する支持線被覆１０５と、ケーブル外被１０２と支持線被覆１０５をつなぐ首部１０６と、から構成されている。本例に示す光ファイバケーブル１００は、４心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を配置したものである。なお、支持線１０４には、鋼線あるいは鋼撚線、抗張力線１０３には、鋼線あるいはＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）線など、ケーブル外被１０２には、ポリエチレンやＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）などが用いられている。
【０００５】
図１０は、光ファイバケーブルをマンション等の建物に布設したときの配線例を示す図である。図中、１１０は主配電盤であるＭＤＦ（Ｍａｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ Ｆｒａｍｅ）、１１１は接続箱、１１２はＭＤＦ１１０と接続箱１１１間を接続する２００心程度の光ファイバケーブルからなる幹線ケーブル、１１３は接続箱１１１と各フロア間を接続する２４心程度の光ファイバケーブルからなる準幹線ケーブルを示す。本例における各フロアは、１２戸の住戸で構成され、接続箱１１１から出る準幹線ケーブル１１３は各フロア（本例では８フロア）にインドアケーブルで配線される。
【０００６】
最近、マンション全住戸を光ファイバ化する案件が増えてきている。全住戸光ファイバ化に当たり、特に既設マンションの場合は次のような問題が散見され、作業が非常に面倒になっている。
【０００７】
図１１は、図１０に示したフロア間に設けられている防火区画層の一例を示す図である。図中、１２０は防火区画層、１２１はケーブル布設用の穴を示す。光ファイバケーブルを各フロアに布設するために、フロア間の防火区画層１２０に穴１２１を開ける作業を行う。この際、図１１（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル（約１０ｍｍ径）を通すために、防火区画層１２０に必要本数分の複数の穴を開ける必要があり、穴開け作業が面倒であった。従って、細径の光ファイバケーブルをまとめて配線することができれば、穴１２１を開ける回数を減らすことができる。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、１つの穴１２１で複数本の光ファイバケーブルを通すことができれば、穴開け作業を減らすことができる。
【０００８】
また、図１２は、図１０に示した接続箱１１１、幹線ケーブル１１２、及び準幹線ケーブル１１３の接続状態を示す図である。準幹線ケーブル１１３には２４心程度の光ファイバケーブルが使用される。幹線ケーブル１１２は接続箱１１１を介して準幹線ケーブル１１３に分岐されるが、幹線ケーブル１１２と準幹線ケーブル１１３を接続箱１１１へ仮設置後、融着接続作業等で接続箱１１１を動かす場合が多い。この理由は、接続箱１１１を設置する場所が高い位置になるなど、融着接続作業がしづらい環境が多いためである。
【特許文献１】特開２００３−９０９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１２において、接続箱１１１から数本の光ファイバケーブル（準幹線ケーブル１１３）が出された状態で縦横に接続箱１１１を動かすと、図中Ｘ部に示すように、一部の光ファイバケーブルにキンクの現象が起こり、光ファイバ心線が断線することがあった。従って、光ファイバケーブルを屋内に布設、配線する場合、前述したように光ファイバケーブルをまとめて配線するために細径化し、さらに、キンクしにくい構造の光ファイバケーブルが必要となる。この際の必要心数は１心や２心のような少心では無く、２４心程度の多心ケーブルである。
【００１０】
本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたもので、細径化すると共に、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造の光ファイバケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による光ファイバケーブルは、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束と、光ファイバ心線束を挟んで平行に配設された２本の抗張力線と、光ファイバ心線束及び２本の抗張力線を一体に被覆するケーブル外被とを有する。光ファイバ心線束を構成する光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、２本の抗張力線の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、細径化すると共に、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造の光ファイバケーブルを得ることができるため、マンション等の建物における配線作業時に、複数条まとめて配線できると共に、キンクによる光ファイバ心線の断線を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態である光ファイバケーブルの一例を示す図である。図中、１は光ファイバケーブルで、該光ファイバケーブル１は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束２、光ファイバ心線束２を被覆するケーブル外被３、ケーブル外被３に埋設された２本の抗張力線４、から構成されている。図１（Ａ）に示す光ファイバ心線束２は、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を曲げの方向に対して３段に積層して配置されている。また、光ファイバ心線束２を構成する各光ファイバ心線は、長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列されている。
【００１４】
図１（Ｂ）に示す光ファイバ心線束２は、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を曲げの方向に対して３段に積層し、さらに、光ファイバ心線の半径分ずらして斜めに配置されている。また、光ファイバ心線束２を構成する各光ファイバ心線は、長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列されている。図１において、光ファイバケーブル１には３段のテープ心線が配置されているが、テープ心線の段数は４段以上であってもよい。以下、図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１を代表例として説明する。
【００１５】
図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１は、複数条まとめて配線する必要があるため、約５ｍｍ程度の外径（本例では横約５ｍｍ×縦約３.５ｍｍ）に仕上げられている。一般に、屋内電力用の電気ケーブルとしては２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の外径を持つケーブルが布設されており、それらを配線するために、直径約２０ｍｍ〜３０ｍｍの穴が防火区画層などに設けられている。しかし、図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１であれば、外径が約５ｍｍ程度であるため、複数条一括で布設することが可能となる。このような細径に仕上げるために、複数の光ファイバ心線からなるテープ心線や光ファイバ心線単体は、長手方向にわたって一切撚りが加えられず、ストレートに配列されている。
【００１６】
また、光ファイバ心線やテープ心線の曲げ歪を吸収するため、あるいは、光ファイバ心線の移動を防止するため、押さえ巻きテープや緩衝層のような保護層を設けないタイト構造とし、光ファイバ心線束２とケーブル外被３との隙間（クリアランス）は約０.１ｍｍ以下に抑えられている。このように、ケーブル外被３は、光ファイバ心線束２に密着した状態で被覆していることが望ましく、この密着状態の一つの指標として、光ファイバ心線束２を引っ張ったときの引抜力が約１０ｋｇ／ｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の光ファイバケーブル１は、適度な剛性を持たせることにより、キンクしにくさと曲げ易さを両立させた構造になっている。これについて以下の図２乃至図８に基づいて説明する。
【００１８】
図２は、光ファイバケーブル１の曲げ径と光ファイバケーブル１に加わる歪みの関係を示す図である。図１（Ａ）に示した構造でテープ心線を積層させた場合、小径に曲げると曲げの内側の光ファイバ心線が圧縮歪を受けて断線に至る。この断線に至る時の光ファイバケーブル１の曲げ径と歪みの関係は図２に示す通りである。光ファイバケーブル１が２.０％以上の圧縮歪を受けると断線に至る（図中Ｙの部分）。例えば、約０.３ｍｍ厚のテープ心線を図１（Ａ）に示した構造で３段に積層させた場合、曲げ半径Ｒ＝１５ｍｍ程度で断線する。
【００１９】
図３は、光ファイバケーブル１がキンクに至るプロセスを説明するための図である。図３（Ａ）に示す状態、すなわち、光ファイバケーブル１を１回転させた状態で矢印の方向に（両側に）引っ張り、除々に小径な状態にしていくと、図３（Ｂ）に示す状態でＺの部分がキンクする。光ファイバケーブル１がキンクに至るメカニズムは、ある程度曲げが進行すると光ファイバケーブル１が持つ各固有の剛性により解放しようとする力が働く。その力が弱いとキンクし易く、強ければ強いほどキンクしにくい。以下、図３（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル１に曲げを加えた状態を、光ファイバケーブル１に捻りを加えた状態という。
【００２０】
図４は、サンプルとなる光ファイバケーブル１の構成例を示す図である。図４（Ａ）は、インドア光ファイバケーブル１の第１のサンプル（以下、サンプルＡという）を示す。サンプルＡは、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に積層した光ファイバ心線束２と、横約５.０ｍｍ×縦約３.５ｍｍの寸法で形成されたケーブル外皮３と、鋼線径約０.４ｍｍφの抗張力線４と、から構成されている。
【００２１】
図４（Ｂ）は、インドア光ファイバケーブル１の第２のサンプル（以下、サンプルＢという）を示す。サンプルＢは、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に積層した光ファイバ心線束２と、横約５.０ｍｍ×縦約３.５ｍｍの寸法で形成されたケーブル外皮３と、鋼線径約０.７ｍｍφの抗張力線４と、から構成されている。
【００２２】
図４（Ｃ）は、ドロップ光ファイバケーブル１のサンプル（以下、サンプルＣという）を示す。サンプルＣは、８心の光ファイバ心線をテープ状に加工したテープ心線を３段に積層した光ファイバ心線束２と、横約４.０ｍｍ×縦約３.５ｍｍの寸法で形成されたケーブル外皮３と、鋼線径約０.４ｍｍφの抗張力線４と、鋼線径約１.２ｍｍφの支持線５と、支持線５を被覆する支持線被覆６と、から構成されている。
【００２３】
まず、図４に示したサンプルＡ、サンプルＢ、及びサンプルＣに対して１回転の捻りを加えた場合の捻回力を測定した。
図５は、１回転の捻りを加えた時の光ファイバケーブル長と捻回力の関係を示す図である。これから、鋼線径が最も細いサンプルＡ（鋼線径：０.４ｍｍφ）が最も捻回力が小さく、鋼線径が最も太いサンプルＣ（支持線５の鋼線径：１.２ｍｍφ）が最も捻回力が大きいことがわかる。この捻回力とは、光ファイバケーブル１に対して１回転の捻りを加えた場合にキンクしようとする力に対する反発力となる。
【００２４】
次に、図４に示したサンプルＡ、サンプルＢ、及びサンプルＣに対して小径曲げに至るまでの力（キンクする力）を測定した。
図６は、光ファイバケーブル１を徐々に小径な状態にしていき、断線に至った曲げ径の状態になる寸前の時点の力をばね秤で測定する様子を示す図である。図６（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル１を１回捻った状態で、一端を固定し、他端をばね秤で矢印の方向に引っ張って曲げ径Ｄを徐々に小径な状態にしていく。そして、図６（Ｂ）に示す状態、すなわち、断線に至った曲げ径Ｄ′（曲げ半径Ｒ＝約１５ｍｍ）の状態になる寸前の時点の力（キンクする力）をばね秤で測定する。その結果、キンクする力は、サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣの順に、約０.１６〜０.２１ｋｇ、約０.４５〜０.６５ｋｇ、約１.１０〜１.３０ｋｇであった。なお、図６（Ｂ）において、Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の合計は約７０ｃｍである。
【００２５】
次に、キンクする力と捻回力の関係について説明する。上記で求めたキンクする力に対して反発する力（捻回力）が上記キンクする力より大きくなればキンクしないと考えられる。図４に示したサンプルＡ，サンプルＢ，サンプルＣについて双方の値を比較した。なお、上記のキンクする力は、図６（Ｂ）に示したＬ1，Ｌ2，Ｌ3の合計が約７０ｃｍのときに測定したため、捻回力についても、同じ条件とし、Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の合計が約７０ｃｍのときの値（図２参照）で比較した。
【００２６】
サンプルＡ：キンクする力が約０.１６〜０.２１ｋｇに対して、捻回力が約０.１８〜０.１９ｋｇで、キンクする力のほうが大きい。
サンプルＢ：キンクする力が約０.４５〜０.６５ｋｇに対して、捻回力が約０.７０〜０.９０ｋｇで、捻回力のほうが大きい。
サンプルＣ：キンクする力が約１.１０〜１.３０ｋｇに対して、捻回力が約１.７０〜２.００ｋｇで、捻回力のほうが大きい。
【００２７】
上記の結果から、捻回力（反発力）がキンクする力を上回ったサンプルＢ及びサンプルＣでは、断線に至らないことが判る。しかしながら、サンプルＣに示すような約１.２ｍｍφ程度の鋼線（支持線５）を使用した場合、鋼線の塑性変形を生じさせる曲げ歪まで光ファイバケーブルを曲げる可能性があり、実用上問題となる。以下に鋼線の曲げ径について説明する。
【００２８】
図７は、光ファイバケーブルに埋設される鋼線の曲げ径について説明するための図である。ここでは、図４に示したサンプルＡ，サンプルＢは抗張力線４の鋼線、サンプルＣは支持線５の鋼線について考察した。図７において、鋼線に加わる歪は、下記の式（１）で表せる（無張力とする）。
歪（ε）＝ｄ／（ｄ＋Ｄ） …式（１）
但し、ｄは各サンプルの鋼線径、Ｄは曲げ径
【００２９】
また、塑性変形を生じさせる歪（ε）は、一般的に０.２％の歪を生ずる応力と定義されており、その応力を降伏点と決めている。また、従来までの実績から、鋼線の引張強度に対する降伏点強度の比率には、安全率０.５５を採用した。本数値は、現在実施されている様々な鋼線の加工方法の中で最悪レベルの安全率である。つまり、引張強度１７６４ＭＰａ（＝１８０ｋｇ／ｍｍ2）の鋼線を用いた場合、降伏強度σは、１７６４×０.５５＝９７０.２ＭＰａ（＝９９ｋｇ／ｍｍ2）、となる。
【００３０】
また、上記降伏強度σに相当する歪は、下記の式（２）で表せる。
歪（ε）＝σ／Ｅ（ヤング率） …式（２）
【００３１】
上記式（２）をヤング率Ｅ＝１９６０００ＭＰａ（＝２００００ｋｇ／ｍｍ2）で計算すると、歪（ε）＝９７０.２／１９６０００＝０.００４９５となる。そこで、鋼線に加わる歪みが０.００４９５の時の曲げ径Ｄと鋼線径ｄの関係は、上記式（１）から、
Ｄ＝２０１ｄ …式（３）
となり、鋼線径ｄの約２００倍の曲げ径Ｄを保てば、塑性変形を生じる歪みは鋼線に生じない。
【００３２】
上記式（３）から、鋼線の塑性変形が起こらない許容曲げ径Ｄは、サンプルＡ（鋼線径ｄ＝０.４ｍｍφ）で約８０ｍｍ、サンプルＢ（鋼線径ｄ＝０.７ｍｍφ）で約１４０ｍｍ、サンプルＣ（鋼線径ｄ＝１.２ｍｍφ）で約２４０ｍｍと算出される。一方、光ファイバケーブルの曲げ径の制約としては、マンション内の配線、特に配管の曲げ半径Ｒ′が効いてくる。マンション内配線で一般的な１４ｍｍφの管路を用いると配管の曲げ半径Ｒ′は、Ｒ′＝６Ｄから、約８４ｍｍとなる。
【００３３】
図８は、屋内に用いられる配管である蛇腹管の一例を示す図である。蛇腹高さの差（すなわち、内径と外径の差）が約５ｍｍ〜１０ｍｍ存在するため、上記配管の曲げ半径Ｒ′は、約８４ｍｍ＋αで約９０ｍｍ前後の曲げ半径となる。
【００３４】
さらに、管路内で実際に光ファイバケーブルが位置する箇所は、曲がりの内側から多少なりとも離れているため、曲げ半径はＲ＝約１００ｍｍ（曲げ径Ｄ＝約２００ｍｍ）が妥当と考えられる。この場合、鋼線径ｄは約１.０ｍｍφ程度までである。曲げ径Ｄが約２００ｍｍの環境でサンプルＣを用いた場合、サンプルＣは鋼線径ｄが約１.２ｍｍφの鋼線を用いているため、塑性変形を起こす歪が加わることが問題となり、適切ではない。従って、サンプルＢの鋼線径ｄ＝約０.７ｍｍφが適切なサイズであるといえる。
【００３５】
以上、光ファイバケーブルの剛性と鋼線曲げ径の点からサンプルＢ（鋼線径ｄ＝約０.７ｍｍφ）の光ファイバケーブルが適切であることがわかる。すなわち、光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、２本の抗張力線の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成することにより、マンション等の建物における配線作業時に、複数条まとめて配線できると共に、キンクによる光ファイバ心線の断線を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態である光ファイバケーブルの一例を示す図である。
【図２】光ファイバケーブルの曲げ径と光ファイバケーブルに加わる歪みの関係を示す図である。
【図３】光ファイバケーブルがキンクに至るプロセスを説明するための図である。
【図４】サンプルとなる光ファイバケーブルの構成例を示す図である。
【図５】１回転の捻りを加えた時の光ファイバケーブル長と捻回力の関係を示す図である。
【図６】光ファイバケーブルを徐々に小径な状態にしていき、断線に至った曲げ径の状態になる寸前の時点の力をばね秤で測定する様子を示す図である。
【図７】光ファイバケーブルに埋設される鋼線の曲げ径について説明するための図である。
【図８】屋内に用いられる配管である蛇腹管の一例を示す図である。
【図９】従来の屋内に布設される光ファイバケーブルの一例を示す図である。
【図１０】光ファイバケーブルをマンション等の建物に布設したときの配線例を示す図である。
【図１１】図１０に示したフロア間に設けられている防火区画層の一例を示す図である。
【図１２】図１０に示した接続箱、幹線ケーブル、及び準幹線ケーブルの接続状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１００…光ファイバケーブル、２，１０１…光ファイバ心線束、３，１０２…ケーブル外被、４，１０３…抗張力線、５，１０４…支持線、６，１０５…支持線被覆、１１０…ＭＤＦ、１１１…接続箱、１１２…幹線ケーブル、１１３…準幹線ケーブル、１２０…防火区画層、１２１…穴。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束と、該光ファイバ心線束を挟んで平行に配設された２本の抗張力線と、前記光ファイバ心線束及び前記２本の抗張力線を一体に被覆するケーブル外被とを有する光ファイバケーブルであって、前記光ファイバ心線束を構成する光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、前記２本の抗張力線の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成されていることを特徴とする光ファイバケーブル。
【請求項２】
前記ケーブル外被は、該ケーブル外被と前記光ファイバ心線束の間に保護層を設けることなく前記光ファイバ心線束を被覆していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバ心線束を引っ張った際の引抜力が約１０ｋｇ／ｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバケーブル。
【請求項１】
複数の光ファイバ心線からなる光ファイバ心線束と、該光ファイバ心線束を挟んで平行に配設された２本の抗張力線と、前記光ファイバ心線束及び前記２本の抗張力線を一体に被覆するケーブル外被とを有する光ファイバケーブルであって、前記光ファイバ心線束を構成する光ファイバ心線またはテープ状に加工された光ファイバ心線が曲げの方向に対して３段以上積層され且つ長手方向に向かって撚りを加えずストレートに配列され、前記２本の抗張力線の外径が約０.５ｍｍ〜約１.０ｍｍで構成されていることを特徴とする光ファイバケーブル。
【請求項２】
前記ケーブル外被は、該ケーブル外被と前記光ファイバ心線束の間に保護層を設けることなく前記光ファイバ心線束を被覆していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバ心線束を引っ張った際の引抜力が約１０ｋｇ／ｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３１７４９１（Ｐ２００６−３１７４９１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３６９４９（Ｐ２００５−１３６９４９）
【出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]