直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル
本発明は、長手方向に延長されるがその中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルに関するものである。抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタを調節することによって、集合体の重心を抗張力引張線内に限定させ、光ケーブルの最大曲げ半径で光繊維の最大伸率を所定の範囲内で制限する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ルースチューブ型光ケーブルに関するものであって、より詳しくは、光ケーブルの原形維持のための介在物がなく、ケーブルの抗張力引張線の外周にルースチューブの意図的なねじりのない、直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
通常、光ケーブルは光ケーブル芯の構造によって大きくルースチューブ型とリボンスロット型とに分けられる。このうち、ルースチューブ型光ケーブルは、プラスチックチューブ内に必要とする数量分の光繊維芯線をゼリーコンパウンドと共に実装させた複数の光繊維ユニット(以下、「ルースチューブ光繊維ユニット」と称す)をケーブル中心に位置した抗張力引張線の周りに長手方向に集合させた構造を有する。このとき、上記複数のルースチューブ光繊維ユニットは光ケーブルの鋪設やドラム巻き取りの際光ケーブルの屈曲により光繊維に引き起こるストレスを最小化するためにヘリカルねじりまたはSZねじりとして上記抗張力引張線の周りに集合される。
【0003】
より具体的に図1を参照すると、従来のルースチューブ型光ケーブル10は、光ケーブル10のドラム巻き取りまたは屋内外に鋪設する際に光ケーブル10に加えられる各種ストレスを最小化させる抗張力引張線20と、上記抗張力引張線20の周りにヘリカルねじりまたはSZねじりにより長手方向に集合された多数のルースチューブ光繊維ユニット30と、これら抗張力引張線20及び光繊維ユニット30の集合体の周りを包みながらケーブル鋪設の際の外力(側圧、引張など)、鋪設後の外力(物の落下、物による圧縮破壊など)及び外部環境(水の侵入など)から光ケーブル10内の光繊維40を保護するケーブル外皮50と、ケーブル外皮50内のルースチューブ光繊維ユニット30を除いた残った空間を充填する充填物60とからなる。
【0004】
ところが、図1のような構造を有するルースチューブ型光ケーブル10において、必要とするルースチューブ光繊維ユニット30の数が少ない場合、従来には光ケーブル10を原形を保ちながらストレスを抗張力引張線20に集中させ、抗張力引張線20の周りでルースチューブ光繊維ユニット30のヘリカルねじりまたはSZねじりを保ち光繊維のストレスを最小化するためケーブル外皮50内の残った空間を介在物で代置する構造を採択していった。
【0005】
例えば、図2に示したように一つの抗張力引張線20の周りに6個のルースチューブ光繊維ユニット30が集合される(1+6)構造の光ケーブル10において、必要な光繊維ユニット30の数が2であり残りが不要であれば不要なルースチューブ光繊維ユニット4個は介在物70に置換するようになる。
【0006】
しかし、ルースチューブ型光ケーブル10において必要とするルースチューブ光繊維ユニット30の数が少ない場合、図2のように不要なルースチューブ光繊維ユニット30を介在物70に置換して光ケーブルを製造すると、ルースチューブ光繊維ユニット30と介在物を抗張力引張線20の周りにヘリカルまたはSZねじりで維持する工程が必要なだけでなく、光ケーブルの外径と重さが減少しないことから光ケーブルの製造、運搬、鋪設の費用が増加する問題点がある。
【発明の開示】
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するために案出されたものであって、本発明が達成しようとする技術的課題は、不要な介在物の挿入を必要とせず、ルースチューブ光繊維ユニットを抗張力引張線の周りにヘリカルねじりまたはSZねじりをしなくても、引張ストレスが抗張力引張線の内部に集中され屈曲によって光繊維に引き起こるストレスを最小化できる直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルを提供することにある。
上記技術的課題を達成するための本発明による直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルは、長手方向に延長されるがその中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする。
【0008】
本発明において、上記重心の位置は上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件と物性値の条件によって決められる。
【0009】
本発明において、上記ルースチューブ光繊維ユニットが1個である(1+1構造)の場合には、上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットとは下記数式1による幾何学的パラメタの条件を有する。
【数7】
【0010】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【0011】
本発明において、上記ルースチューブ光繊維ユニットが2個である(1+2)構造である場合、上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットとは下記数式2による幾何学的パラメタの条件を有する。
【数8】
【0012】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記 ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【0013】
本発明においては、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件を調節して、光ケーブルの鋪設の際光繊維の長期信頼性に影響を与えないようにすることが重要である。
【0014】
一般に、光ケーブルの鋪設の際光ケーブルの最大曲げ半径を光ケーブル径の20倍以上にする場合、光繊維の長期信頼性には影響がなく、光繊維の最大伸率は0.3%以下とする場合に光繊維の長期信頼性に影響がない。
【0015】
従って、ルースチューブ光繊維ユニットを含む本発明において、光ケーブルの最大曲げ半径(光ケーブル径の20倍)で光繊維の最大伸率を0.3%以下とする場合、ルースチューブ光繊維ユニットを抗張力引張線の周りにヘリカルねじりまたはSZねじりをしなくても光繊維の長期信頼性が保障され得る。
【0016】
従って、本発明による(1+2構造)または(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいては、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタを下記数式3を満たすように選択することによって、光ケーブル径の20倍を最大曲げ半径とする際光繊維の最大伸率を0.3%以下に制限する。
【数9】
【0017】
ここで、Rとrとは各々抗張力引張線及びルースチューブ光繊維ユニットの半径である。dはルースチューブ光繊維ユニットに挿入された光繊維の直径である。このとき、光繊維は一つまたは二つ以上であり得、光繊維が二つ以上の場合にdは
【数10】
【0018】
のように計算され得る。tは、ルースチューブの厚さである。
【0019】
本発明において、上記ルースチューブ光繊維ユニットに実装される光繊維芯線はチューブが変形されても光繊維に外圧が加えられないようにするため、0.0〜0.2%の余裕(Extended Fiber Length:EFL)を有してプラスチックチューブ内に実装されるのが望ましい。
【0020】
本発明によるルースチューブ型光ケーブルは、上記集合体を長手方向に結束するバインダーをさらに含むことができ、上記ケーブル外皮と上記集合体間に介在された水分浸透防止用充填物をさらに含むこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
明細書内に統合されており明細書の一部を構成する添付図面は発明の現在の望ましい実施例を例示し、下記の望ましい実施例の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する 。図面において、
図1は、従来の技術によるルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0022】
図2は、従来の技術による介在物が挿入されたルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0023】
図3は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0024】
図4は、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0025】
図5は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+2構造)の集合体に対する断面図である。
【0026】
図6は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+1構造)の集合体に対する断面図である。
【0027】
図7aは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【0028】
図7bは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、ルースチューブ内での光繊維の移動距離を産出するための概念図である。
【0029】
図8は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【0030】
以下、添付された図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
【0031】
図3及び図4は、各々(1+2構造)及び(1+1構造)を有する本発明の実施例によるルースチューブ型光ケーブルの断面図である。ここで、(1+2構造)とは、一つの抗張力引張線と2個のルースチューブ光繊維ユニットが本発明によって集合された構造を、(1+1構造)とは、一つの抗張力引張線と1個のルースチューブ光繊維ユニットが本発明によって集合された構造を称する。
【0032】
図3及び図4を参照すると、本発明の実施例によるルースチューブ型光ケーブル(A、B)は、長手方向(Z方向)に延長されるがその中心軸が光ケーブル(A、B)の中心から離脱した抗張力引張線80と、上記抗張力引張線80の外周で意図的なヘリカルねじりまたはSZねじりがなく長手方向(Z方向)に延長された少なくとも一つ以上のルースチューブ光繊維ユニット90と、上記抗張力引張線80及び上記ルースチューブ光繊維ユニット90を含むように集合された集合体100a、100bを直選集合構造で結束するバインダー110a、110bと、上記バインダー110a、110bで結束された直線集合構造の集合体100a、100bの外周を包むケーブル外皮120と、上記集合体100a、100bと上記ケーブル外皮120間に介在された充填物130とを備える。
【0033】
本発明の実施例において、上記ルースチューブ光繊維ユニット90は所定数の光繊維芯線140がプラスチックチューブ内に含まれた水分浸透防止用充填物150に収容された構造を有する。本発明の実施例において上記水分浸透防止用充填物150は、ゼリーコンパウンドまたはシリコンオイルであり得るが、本発明はこれに限定されない。上記水分浸透防止用充填物150は光繊維芯線140がプラスチックチューブ内で流動することを保障する。
【0034】
上記ルースチューブ光繊維ユニット90において、上記光繊維芯線140は0.0〜0.2%の余裕(Extended Fiber Length:EFL)を有してプラスチックチューブ内に実装されるのが望ましい。このような場合、ルースチューブ光繊維ユニット90はある程度変形されても光繊維芯線140には力が加えられないため外圧による損失増加が防止される。
【0035】
本発明の実施例による光ケーブル(A、B)は基本的に不要な介在物が挿入されていないため、抗張力引張線80の中心軸とケーブルの重心が光ケーブル(A、B)の中心軸と一致しない構造を有する。しかし、本発明による光ケーブル(A、B)は抗張力引張線80とルースチューブ光繊維ユニット90の幾何学的パラメタが所定の条件(後述する)を満たすように選択されることによって、光ケーブル(A、B)の重心が抗張力引張線80内に限定される構造を有する。このとき、上記幾何学的パラメタの条件は抗張力引張線80とルースチューブ光繊維ユニット90の物性値によってより具体的に決められる(これに対しては後述する)。このように、幾何学的パラメタに条件を付与して光ケーブル(A、B)の重心が抗張力引張線80内に限定されると、光ケーブル(A、B)の長手方向に加えられる力の作用点を抗張力引張線80に集中させることができてルースチューブ光繊維ユニット90に収容された光繊維に及ぶ影響を最小化させ得る。
【0036】
また、本発明の実施例による光ケーブル(A、B)は直線集合構造になっておりヘリカルねじりまたはSZねじりによるルースチューブ光繊維ユニット90の集合構造を備えない。このような場合、光ケーブル(A、B)の鋪設の際やドラム巻き取りの際にルースチューブ光繊維ユニット90に収容された光繊維芯線140にストレスが引き起こって光繊維芯線140の特性が低下され得る。このような問題を解決するために、本発明の望ましい実施例においては、上記抗張力引張線80とルースチューブ光繊維ユニット90の幾何学的パラメタに所定の条件を付与することによって、光ケーブル(A、B)に一般に要求される最大曲げ半径であるケーブル径の20倍の半径で光ケーブル(A、B)を曲げても、光繊維芯線140の最大伸率が光ケーブル(A、B)の長期信頼性を保障するために一般に要求される数値範囲である0.3%以内になるように制限する。上記幾何学的パラメタの条件に対しては図7a、図7b及び図8を参照しながら詳しく後述する。
【0037】
本発明の実施例において、上記抗張力引張線80はケブラーアラミドヤーン(Kevl araramid yarn)、エポキシ繊維棒(Fiber glass epoxy rod)、FRP(Fiber Reinforced Polyethylene)、高強度繊維、鋼鉄または鋼線であり得る。しかし、本発明がこれに限定されるのではない。
【0038】
本発明の実施例において、上記ケーブル外皮120は、テーピング層120a、ラミネーティッドアルミニウムテープからなる防湿層120b及びポリエチレンからなる外部シース層120cの3層構造を有することができ、上記充填物130としてはゼリーコンパウンドが採用され得る。しかし、上記ケーブル外皮120の構造と上記充填物130の種類は、光ケーブルの使用目的と鋪設環境などによって公知の技術的思想の範囲内で多様に変化可能であることは本発明の属する技術分野において通常の知識を有した者には当然である。場合によって、上記充填物130は光ケーブル(A、B)に含まれないこともある。
【0039】
図3及び図4に示したような本発明の実施例による光ケーブル(A、B)において、ケーブルの重心が抗張力引張線80内に限定されるための幾何学的パラメタの条件を(1+2構造)及び(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブル(A、B)の各々に対して以下で詳しく説明する。
【0040】
(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブル
図5は質量がmであり半径がrである第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180と、質量がMであり半径がRである抗張力引張線190が本発明の技術的思想によって直線構造で集合された集合体200の断面図をX‐Y直交座標系に示したものである。
【0041】
図5に示したような(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて抗張力引張線190の中心座標C1と第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180の各中心座標C2及びC3は下記のように表すことができる。
【数11】
【0042】
上記集合体200の重心の位置をCCM(xCM、yCM)とすると、上記の中心座標C1、C2およびC3を用いて重心の座標を求めると下記のようである。
【数12】
【0043】
一方、上記第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180のチューブの厚さをtとし、これをチューブ半径rのγ倍と定義するとt は γrと表すことができる(但し、0<γ<0.5)。このような場合、第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180の密度がρ1であり抗張力引張線190の密度がρ2であるとき、質量m及びMはr、R、ρ1、ρ2で各々下記のように表すことができる。
【数13】
【0044】
上記質量m及びMに対する式(3)及び(4)を上記重心の座標式(1)及び(2)に代入しr=a・Rに置換すると、重心の座標は下記のように纏めることができる。
【数14】
【0045】
上記集合体200の重心の位置が抗張力引張線190内に限定されると、光ケーブルの重心の位置もまた抗張力引張線190内に限定される。このためには上記集合体200の重心の座標が抗張力引張線190の境界内になければならないが、このような条件は重心の座標式(5)及び(6)が下記条件式(7)及び(8)を満たすことにより達成される。
【数15】
【0046】
上記式(7)及び(8)に重心の座標式(5)及び(6)を代入し、r=a・R に置換すると上記式(7)及び(8)は下記のように纏められて本発明による幾何学的パラメタの条件式が算出される。
【数16】
【0047】
、Rで割ると、
【数17】
【0048】
上記パラメタの条件式において、条件式(7)’はa が0より大きいため常に満たされる。従って、抗張力引張線 190と第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180の密度 ρ1及びρ2が与えられたとき、抗張力引張線190とルースチューブ光繊維ユニット170、180間の幾何学的パラメタである半径比aとルースチューブ半径に対するルースチューブの厚さ比γを上記条件式(8)’を満たすように適切に選択すると、光ケーブルの重心が抗張力引張線190の内部に限定される本発明によるルースチューブ型光ケーブルを具現できるようになる。
【0049】
例えば、抗張力引張線190がFRP(Fiber Reinforced Plastic:ρ2=1.7kg/m3)であり、ルースチューブがPP(Polypropylene:ρ1=0.88 kg/m3)であり、γが0.05である場合、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.68を満たすと光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線190内に限定される。また、γ値と抗張力引張線190の種類が上記と同一の条件である場合、ルースチューブがPBT(Polybutyleneterephthalate:ρ1=1.31 kg/m3)であれば、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.23を満たすようになると光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線190内に限定されるようになる。
【0050】
(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブル
図6は質量がmであり半径がrであるルースチューブ光繊維ユニット210と、質量がMであり半径がRである抗張力引張線220が本発明によって直線構造で集合された集合体230の断面図をX‐Y直交座標系に示したものである。
【0051】
図6に示したような(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、ルースチューブ光繊維ユニット210の中心座標C1と抗張力引張線220の中心座標C2は下記のように表すことができる。
【数18】
【0052】
上記集合体230の重心の位置をCCM(xCM、yCM)とすると、上記中心座標C1及びC2を用いて集合体230の重心の座標を求めると下記のようである。
【数19】
【0053】
一方、上記ルースチューブ光繊維ユニット210のチューブの厚さをtとし、これをチューブ半径rのγ倍と定義するとtはγrであると表すことができる(但し、0<γ<0.5)。このような場合、ルースチューブ光繊維ユニット210の密度がρ1であり抗張力引張線220の密度がρ2であるとき、質量m及びMはr、R、ρ1、ρ2で各々下記のように表すことができる。
【数20】
【0054】
上記質量m及びMに対する式(11)及び(12)を上記重心の座標式(9)及び(10)に代入し、r=α・Rに置換すると、重心の座標は下記のように纏められる。
【数21】
【0055】
本発明による光ケーブルにおいて、上記集合体230の重心の位置が抗張力引張線220内に限定されると、光ケーブルの重心の位置もまた抗張力引張線220内に限定される。このためには、上記集合体230の重心の座標が抗張力引張線220の境界内になければならないが、このような条件は重心の座標式(13)及び(14)が下記条件式(15)及び(16)を満たすようになる場合達成される。
【数22】
【0056】
上記式(15)及び(16)に重心の座標式(13)及び(14)を代入しr=a・Rに置換すると、上記式(15)及び(16)は下記のように纏められて本発明による幾何学的パラメタの条件式が算出される。
【数23】
【0057】
、Rで割ると、
【数24】
【0058】
上記パラメタの条件式において、条件式 (15)'はa が0より大きいため常に満たされる。従って、ルースチューブ光繊維ユニット210と抗張力引張線220の 密度ρ1及びρ2が与えられたとき、抗張力引張線220とルースチューブ光繊維ユニット210 間の幾何学的パラメタである半径比aとルースチューブ半径に対するルースチューブの厚さ比γを上記条件式(16)'を満たすように適切に選択すると、光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線220内部に限定される本発明によるルースチューブ型光ケーブルを具現できるようになる。
【0059】
例えば、抗張力引張線がFRP(ρ2=1.7kg/m3)であり、ルースチューブがPP(ρ1=0.88kg/m3)であり、γが0.05である場合、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.71を満たすと光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線220内に限定される。また、γ値と抗張力引張線220の種類が上記と同一の条件である場合、ルースチューブがPBT(ρ1=1.31kg/m3)であれば、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.37を満足する場合光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線内に限定されるようになる。
【0060】
上記では(1+2構造)または(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて本発明によって直線構造で集合された集合体の重心が抗張力引張線内に位置する実施例が説明された。しかし、本発明による技術的思想はこれに限定されず、(1+3構造)、(1+4構造)などを有するルースチューブ型光ケーブルにも適用され得ることは本発明の属する技術分野において通常の知識を有した者に当然である。
【0061】
一方、本発明による光ケーブルは上述したように、抗張力引張線の外周にヘリカルねじりまたはSZねじりによるルースチューブ光繊維ユニットの集合構造を備えない。従って、光ケーブルのドラム巻き取りの際または鋪設の際に伴うケーブルの屈曲によってルースチューブ光繊維ユニットの光繊維芯線にストレスが印加されることによって光繊維の特性が低下され得る。このような問題を解決するために、本発明の望ましい実施例では、上記抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタに所定の条件を付与することによって、光ケーブルに対して一般に要求される最大曲げ半径である光ケーブル径の20倍の半径でケーブルが曲げられても、光繊維の最大伸率がケーブルの長期信頼性を保障するために一般に要求される数値範囲である0.3%以内になるようにする。
【0062】
上記最大曲げ半径において光繊維の伸率条件を満足するために要求される幾何学的パラメタの条件を本発明によるルースチューブ型光ケーブルに対して産出すると次のようである。
【0063】
図7aを参照すると、本発明による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブル240において、光ケーブル240の最大伸率が最大曲げ半径20Dで0.3%以下になるためには、下記式(17)が満たされなければならない。
【数25】
【0064】
ここで、L曲げは上記した最大曲げ半径20Dで光ケーブル240のルースチューブ内に実装された光繊維芯線270の長さを、L初めは光ケーブル240そのものの長さを意味する。従って、L 曲げとL 初めは各々下記式(18)及び(19)のように表すことができる。
【数26】
【0065】
ところが、光繊維芯線270は前述したようにルースチューブ内で自由に移動できるように実装されるため、図7bに示したように(r‐d/2‐t)くらいの空間をルースチューブ内で動くことができる。従って、上記式(18)は下記式(18)'に変更される。ここで、dは光繊維芯線の直径でありtはルースチューブの厚さである。
【数27】
【0066】
上記式(18)'と(19)を式(17)に代入して纏めると、光ケーブル240の最大曲げ半径20Dで光繊維芯線270の最大伸率を0.3%以下に保つために必要な抗張力引張線250とルースチューブ光繊維ユニット260の幾何学的パラメタの条件が下記式20のように算出される。
【数28】
【0067】
上記のような条件を満たすように抗張力引張線250とルースチューブ光繊維ユニット260の幾何学的パラメタを選択して本発明によるルースチューブ型光ケーブルを具現すれば、抗張力引張線250の周りにルースチューブをヘリカルまたはSZで捻じれなくても屈曲によって光繊維に引き起こるストレスを最小化させ得る。
【0068】
図8を参照すると、本発明による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブル(O1-O3-O3)は最小曲げ半径20Dで2πr(1+2)をL曲げ値として有する。ルースチューブ光繊維ユニット290と抗張力引張線280の各々の半径が[1+1構造(O1-O2)]と[1+2構造(O1-O3-O3)]で同一であれば、(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルは2πr(1+1)をL曲げ値として有する。ところが、図8に示したようにr(1+2)がr(1+1)より小さいため(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルが(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルよりL曲げ値がさらに小さい。従って、(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルの抗張力引張線280とルースチューブ光繊維ユニット290の幾何学的パラメタが前述した式(20)を満たすようになると、(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいても自動的に最大曲げ半径20Dで光繊維の最大伸率が0.3%以内に限定されるようになる。これは下記式(21)によってより明確になる。
【数29】
【0069】
上記式(21)において、L曲げ(1+2) L 曲げ(1+1)、L初め(1+2) = L 初め(1+1) である。
【0070】
前述したように本発明による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルで上記式(20)を満たすように抗張力引張線280とルースチューブ光繊維ユニット290の幾何学的パラメタを選択すると、抗張力引張線280の周りにルースチューブをヘリカルまたはSZで捻れなくても屈曲によって光繊維に引き起こるストレスを最小化させ得る。
【0071】
前述したように、本発明は光ケーブルの鋪設の際光繊維の長期信頼性を保障できるように抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタに所定の条件を付与することによって所期の目的を達成し、さらに望ましくは、ルースチューブ光繊維ユニットに挿入される光繊維芯線を0.0〜0.2%のEFL(Extended Fiber Length)を有するように挿入することによって光繊維の長期信頼性をさらに向上させ得る。
【産業上の利用可能性】
【0072】
本発明の一側面によると、抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタを調節することによって、光ケーブルの重心を抗張力引張線内に限定させて光ケーブルに加えられるストレスを最小化させ得る。また、光ケーブルの最大曲げ半径で光繊維の最大伸率を所定の範囲内に制限することによって、ルースチューブをヘリカルまたはSZで捻れなくても光ケーブルに含まれた光繊維に印加されるストレスを最小化させ得る。
【0073】
本発明のほかの側面によると、抗張力引張線の周りにルースチューブ光繊維ユニットをヘリカルまたはSZで捻れないためチューブ集合工程を省くことができ、ケーブルの原形維持のための介在物を除去することによって光ケーブル製造工程の単純化、ケーブルの小型化及び軽量化を成すことができる。
【0074】
本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変更例があり得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】図1は、従来の技術によるルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図2】図2は、従来の技術による介在物が挿入されたルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図3】図3は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図4】図4は、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図5】図5は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+2構造)の集合体に対する断面図である。
【図6】図6は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+1構造)の集合体に対する断面図である。
【図7a】図7aは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【図7b】図7bは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、ルースチューブ内での光繊維の移動距離を産出するための概念図である。
【図8】図8は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、ルースチューブ型光ケーブルに関するものであって、より詳しくは、光ケーブルの原形維持のための介在物がなく、ケーブルの抗張力引張線の外周にルースチューブの意図的なねじりのない、直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
通常、光ケーブルは光ケーブル芯の構造によって大きくルースチューブ型とリボンスロット型とに分けられる。このうち、ルースチューブ型光ケーブルは、プラスチックチューブ内に必要とする数量分の光繊維芯線をゼリーコンパウンドと共に実装させた複数の光繊維ユニット(以下、「ルースチューブ光繊維ユニット」と称す)をケーブル中心に位置した抗張力引張線の周りに長手方向に集合させた構造を有する。このとき、上記複数のルースチューブ光繊維ユニットは光ケーブルの鋪設やドラム巻き取りの際光ケーブルの屈曲により光繊維に引き起こるストレスを最小化するためにヘリカルねじりまたはSZねじりとして上記抗張力引張線の周りに集合される。
【0003】
より具体的に図1を参照すると、従来のルースチューブ型光ケーブル10は、光ケーブル10のドラム巻き取りまたは屋内外に鋪設する際に光ケーブル10に加えられる各種ストレスを最小化させる抗張力引張線20と、上記抗張力引張線20の周りにヘリカルねじりまたはSZねじりにより長手方向に集合された多数のルースチューブ光繊維ユニット30と、これら抗張力引張線20及び光繊維ユニット30の集合体の周りを包みながらケーブル鋪設の際の外力(側圧、引張など)、鋪設後の外力(物の落下、物による圧縮破壊など)及び外部環境(水の侵入など)から光ケーブル10内の光繊維40を保護するケーブル外皮50と、ケーブル外皮50内のルースチューブ光繊維ユニット30を除いた残った空間を充填する充填物60とからなる。
【0004】
ところが、図1のような構造を有するルースチューブ型光ケーブル10において、必要とするルースチューブ光繊維ユニット30の数が少ない場合、従来には光ケーブル10を原形を保ちながらストレスを抗張力引張線20に集中させ、抗張力引張線20の周りでルースチューブ光繊維ユニット30のヘリカルねじりまたはSZねじりを保ち光繊維のストレスを最小化するためケーブル外皮50内の残った空間を介在物で代置する構造を採択していった。
【0005】
例えば、図2に示したように一つの抗張力引張線20の周りに6個のルースチューブ光繊維ユニット30が集合される(1+6)構造の光ケーブル10において、必要な光繊維ユニット30の数が2であり残りが不要であれば不要なルースチューブ光繊維ユニット4個は介在物70に置換するようになる。
【0006】
しかし、ルースチューブ型光ケーブル10において必要とするルースチューブ光繊維ユニット30の数が少ない場合、図2のように不要なルースチューブ光繊維ユニット30を介在物70に置換して光ケーブルを製造すると、ルースチューブ光繊維ユニット30と介在物を抗張力引張線20の周りにヘリカルまたはSZねじりで維持する工程が必要なだけでなく、光ケーブルの外径と重さが減少しないことから光ケーブルの製造、運搬、鋪設の費用が増加する問題点がある。
【発明の開示】
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するために案出されたものであって、本発明が達成しようとする技術的課題は、不要な介在物の挿入を必要とせず、ルースチューブ光繊維ユニットを抗張力引張線の周りにヘリカルねじりまたはSZねじりをしなくても、引張ストレスが抗張力引張線の内部に集中され屈曲によって光繊維に引き起こるストレスを最小化できる直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルを提供することにある。
上記技術的課題を達成するための本発明による直線集合構造のルースチューブ型光ケーブルは、長手方向に延長されるがその中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする。
【0008】
本発明において、上記重心の位置は上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件と物性値の条件によって決められる。
【0009】
本発明において、上記ルースチューブ光繊維ユニットが1個である(1+1構造)の場合には、上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットとは下記数式1による幾何学的パラメタの条件を有する。
【数7】
【0010】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【0011】
本発明において、上記ルースチューブ光繊維ユニットが2個である(1+2)構造である場合、上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットとは下記数式2による幾何学的パラメタの条件を有する。
【数8】
【0012】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記 ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【0013】
本発明においては、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件を調節して、光ケーブルの鋪設の際光繊維の長期信頼性に影響を与えないようにすることが重要である。
【0014】
一般に、光ケーブルの鋪設の際光ケーブルの最大曲げ半径を光ケーブル径の20倍以上にする場合、光繊維の長期信頼性には影響がなく、光繊維の最大伸率は0.3%以下とする場合に光繊維の長期信頼性に影響がない。
【0015】
従って、ルースチューブ光繊維ユニットを含む本発明において、光ケーブルの最大曲げ半径(光ケーブル径の20倍)で光繊維の最大伸率を0.3%以下とする場合、ルースチューブ光繊維ユニットを抗張力引張線の周りにヘリカルねじりまたはSZねじりをしなくても光繊維の長期信頼性が保障され得る。
【0016】
従って、本発明による(1+2構造)または(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいては、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタを下記数式3を満たすように選択することによって、光ケーブル径の20倍を最大曲げ半径とする際光繊維の最大伸率を0.3%以下に制限する。
【数9】
【0017】
ここで、Rとrとは各々抗張力引張線及びルースチューブ光繊維ユニットの半径である。dはルースチューブ光繊維ユニットに挿入された光繊維の直径である。このとき、光繊維は一つまたは二つ以上であり得、光繊維が二つ以上の場合にdは
【数10】
【0018】
のように計算され得る。tは、ルースチューブの厚さである。
【0019】
本発明において、上記ルースチューブ光繊維ユニットに実装される光繊維芯線はチューブが変形されても光繊維に外圧が加えられないようにするため、0.0〜0.2%の余裕(Extended Fiber Length:EFL)を有してプラスチックチューブ内に実装されるのが望ましい。
【0020】
本発明によるルースチューブ型光ケーブルは、上記集合体を長手方向に結束するバインダーをさらに含むことができ、上記ケーブル外皮と上記集合体間に介在された水分浸透防止用充填物をさらに含むこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
明細書内に統合されており明細書の一部を構成する添付図面は発明の現在の望ましい実施例を例示し、下記の望ましい実施例の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する 。図面において、
図1は、従来の技術によるルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0022】
図2は、従来の技術による介在物が挿入されたルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0023】
図3は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0024】
図4は、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【0025】
図5は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+2構造)の集合体に対する断面図である。
【0026】
図6は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+1構造)の集合体に対する断面図である。
【0027】
図7aは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【0028】
図7bは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、ルースチューブ内での光繊維の移動距離を産出するための概念図である。
【0029】
図8は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【0030】
以下、添付された図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
【0031】
図3及び図4は、各々(1+2構造)及び(1+1構造)を有する本発明の実施例によるルースチューブ型光ケーブルの断面図である。ここで、(1+2構造)とは、一つの抗張力引張線と2個のルースチューブ光繊維ユニットが本発明によって集合された構造を、(1+1構造)とは、一つの抗張力引張線と1個のルースチューブ光繊維ユニットが本発明によって集合された構造を称する。
【0032】
図3及び図4を参照すると、本発明の実施例によるルースチューブ型光ケーブル(A、B)は、長手方向(Z方向)に延長されるがその中心軸が光ケーブル(A、B)の中心から離脱した抗張力引張線80と、上記抗張力引張線80の外周で意図的なヘリカルねじりまたはSZねじりがなく長手方向(Z方向)に延長された少なくとも一つ以上のルースチューブ光繊維ユニット90と、上記抗張力引張線80及び上記ルースチューブ光繊維ユニット90を含むように集合された集合体100a、100bを直選集合構造で結束するバインダー110a、110bと、上記バインダー110a、110bで結束された直線集合構造の集合体100a、100bの外周を包むケーブル外皮120と、上記集合体100a、100bと上記ケーブル外皮120間に介在された充填物130とを備える。
【0033】
本発明の実施例において、上記ルースチューブ光繊維ユニット90は所定数の光繊維芯線140がプラスチックチューブ内に含まれた水分浸透防止用充填物150に収容された構造を有する。本発明の実施例において上記水分浸透防止用充填物150は、ゼリーコンパウンドまたはシリコンオイルであり得るが、本発明はこれに限定されない。上記水分浸透防止用充填物150は光繊維芯線140がプラスチックチューブ内で流動することを保障する。
【0034】
上記ルースチューブ光繊維ユニット90において、上記光繊維芯線140は0.0〜0.2%の余裕(Extended Fiber Length:EFL)を有してプラスチックチューブ内に実装されるのが望ましい。このような場合、ルースチューブ光繊維ユニット90はある程度変形されても光繊維芯線140には力が加えられないため外圧による損失増加が防止される。
【0035】
本発明の実施例による光ケーブル(A、B)は基本的に不要な介在物が挿入されていないため、抗張力引張線80の中心軸とケーブルの重心が光ケーブル(A、B)の中心軸と一致しない構造を有する。しかし、本発明による光ケーブル(A、B)は抗張力引張線80とルースチューブ光繊維ユニット90の幾何学的パラメタが所定の条件(後述する)を満たすように選択されることによって、光ケーブル(A、B)の重心が抗張力引張線80内に限定される構造を有する。このとき、上記幾何学的パラメタの条件は抗張力引張線80とルースチューブ光繊維ユニット90の物性値によってより具体的に決められる(これに対しては後述する)。このように、幾何学的パラメタに条件を付与して光ケーブル(A、B)の重心が抗張力引張線80内に限定されると、光ケーブル(A、B)の長手方向に加えられる力の作用点を抗張力引張線80に集中させることができてルースチューブ光繊維ユニット90に収容された光繊維に及ぶ影響を最小化させ得る。
【0036】
また、本発明の実施例による光ケーブル(A、B)は直線集合構造になっておりヘリカルねじりまたはSZねじりによるルースチューブ光繊維ユニット90の集合構造を備えない。このような場合、光ケーブル(A、B)の鋪設の際やドラム巻き取りの際にルースチューブ光繊維ユニット90に収容された光繊維芯線140にストレスが引き起こって光繊維芯線140の特性が低下され得る。このような問題を解決するために、本発明の望ましい実施例においては、上記抗張力引張線80とルースチューブ光繊維ユニット90の幾何学的パラメタに所定の条件を付与することによって、光ケーブル(A、B)に一般に要求される最大曲げ半径であるケーブル径の20倍の半径で光ケーブル(A、B)を曲げても、光繊維芯線140の最大伸率が光ケーブル(A、B)の長期信頼性を保障するために一般に要求される数値範囲である0.3%以内になるように制限する。上記幾何学的パラメタの条件に対しては図7a、図7b及び図8を参照しながら詳しく後述する。
【0037】
本発明の実施例において、上記抗張力引張線80はケブラーアラミドヤーン(Kevl araramid yarn)、エポキシ繊維棒(Fiber glass epoxy rod)、FRP(Fiber Reinforced Polyethylene)、高強度繊維、鋼鉄または鋼線であり得る。しかし、本発明がこれに限定されるのではない。
【0038】
本発明の実施例において、上記ケーブル外皮120は、テーピング層120a、ラミネーティッドアルミニウムテープからなる防湿層120b及びポリエチレンからなる外部シース層120cの3層構造を有することができ、上記充填物130としてはゼリーコンパウンドが採用され得る。しかし、上記ケーブル外皮120の構造と上記充填物130の種類は、光ケーブルの使用目的と鋪設環境などによって公知の技術的思想の範囲内で多様に変化可能であることは本発明の属する技術分野において通常の知識を有した者には当然である。場合によって、上記充填物130は光ケーブル(A、B)に含まれないこともある。
【0039】
図3及び図4に示したような本発明の実施例による光ケーブル(A、B)において、ケーブルの重心が抗張力引張線80内に限定されるための幾何学的パラメタの条件を(1+2構造)及び(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブル(A、B)の各々に対して以下で詳しく説明する。
【0040】
(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブル
図5は質量がmであり半径がrである第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180と、質量がMであり半径がRである抗張力引張線190が本発明の技術的思想によって直線構造で集合された集合体200の断面図をX‐Y直交座標系に示したものである。
【0041】
図5に示したような(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて抗張力引張線190の中心座標C1と第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180の各中心座標C2及びC3は下記のように表すことができる。
【数11】
【0042】
上記集合体200の重心の位置をCCM(xCM、yCM)とすると、上記の中心座標C1、C2およびC3を用いて重心の座標を求めると下記のようである。
【数12】
【0043】
一方、上記第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180のチューブの厚さをtとし、これをチューブ半径rのγ倍と定義するとt は γrと表すことができる(但し、0<γ<0.5)。このような場合、第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180の密度がρ1であり抗張力引張線190の密度がρ2であるとき、質量m及びMはr、R、ρ1、ρ2で各々下記のように表すことができる。
【数13】
【0044】
上記質量m及びMに対する式(3)及び(4)を上記重心の座標式(1)及び(2)に代入しr=a・Rに置換すると、重心の座標は下記のように纏めることができる。
【数14】
【0045】
上記集合体200の重心の位置が抗張力引張線190内に限定されると、光ケーブルの重心の位置もまた抗張力引張線190内に限定される。このためには上記集合体200の重心の座標が抗張力引張線190の境界内になければならないが、このような条件は重心の座標式(5)及び(6)が下記条件式(7)及び(8)を満たすことにより達成される。
【数15】
【0046】
上記式(7)及び(8)に重心の座標式(5)及び(6)を代入し、r=a・R に置換すると上記式(7)及び(8)は下記のように纏められて本発明による幾何学的パラメタの条件式が算出される。
【数16】
【0047】
、Rで割ると、
【数17】
【0048】
上記パラメタの条件式において、条件式(7)’はa が0より大きいため常に満たされる。従って、抗張力引張線 190と第1及び第2ルースチューブ光繊維ユニット170、180の密度 ρ1及びρ2が与えられたとき、抗張力引張線190とルースチューブ光繊維ユニット170、180間の幾何学的パラメタである半径比aとルースチューブ半径に対するルースチューブの厚さ比γを上記条件式(8)’を満たすように適切に選択すると、光ケーブルの重心が抗張力引張線190の内部に限定される本発明によるルースチューブ型光ケーブルを具現できるようになる。
【0049】
例えば、抗張力引張線190がFRP(Fiber Reinforced Plastic:ρ2=1.7kg/m3)であり、ルースチューブがPP(Polypropylene:ρ1=0.88 kg/m3)であり、γが0.05である場合、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.68を満たすと光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線190内に限定される。また、γ値と抗張力引張線190の種類が上記と同一の条件である場合、ルースチューブがPBT(Polybutyleneterephthalate:ρ1=1.31 kg/m3)であれば、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.23を満たすようになると光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線190内に限定されるようになる。
【0050】
(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブル
図6は質量がmであり半径がrであるルースチューブ光繊維ユニット210と、質量がMであり半径がRである抗張力引張線220が本発明によって直線構造で集合された集合体230の断面図をX‐Y直交座標系に示したものである。
【0051】
図6に示したような(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、ルースチューブ光繊維ユニット210の中心座標C1と抗張力引張線220の中心座標C2は下記のように表すことができる。
【数18】
【0052】
上記集合体230の重心の位置をCCM(xCM、yCM)とすると、上記中心座標C1及びC2を用いて集合体230の重心の座標を求めると下記のようである。
【数19】
【0053】
一方、上記ルースチューブ光繊維ユニット210のチューブの厚さをtとし、これをチューブ半径rのγ倍と定義するとtはγrであると表すことができる(但し、0<γ<0.5)。このような場合、ルースチューブ光繊維ユニット210の密度がρ1であり抗張力引張線220の密度がρ2であるとき、質量m及びMはr、R、ρ1、ρ2で各々下記のように表すことができる。
【数20】
【0054】
上記質量m及びMに対する式(11)及び(12)を上記重心の座標式(9)及び(10)に代入し、r=α・Rに置換すると、重心の座標は下記のように纏められる。
【数21】
【0055】
本発明による光ケーブルにおいて、上記集合体230の重心の位置が抗張力引張線220内に限定されると、光ケーブルの重心の位置もまた抗張力引張線220内に限定される。このためには、上記集合体230の重心の座標が抗張力引張線220の境界内になければならないが、このような条件は重心の座標式(13)及び(14)が下記条件式(15)及び(16)を満たすようになる場合達成される。
【数22】
【0056】
上記式(15)及び(16)に重心の座標式(13)及び(14)を代入しr=a・Rに置換すると、上記式(15)及び(16)は下記のように纏められて本発明による幾何学的パラメタの条件式が算出される。
【数23】
【0057】
、Rで割ると、
【数24】
【0058】
上記パラメタの条件式において、条件式 (15)'はa が0より大きいため常に満たされる。従って、ルースチューブ光繊維ユニット210と抗張力引張線220の 密度ρ1及びρ2が与えられたとき、抗張力引張線220とルースチューブ光繊維ユニット210 間の幾何学的パラメタである半径比aとルースチューブ半径に対するルースチューブの厚さ比γを上記条件式(16)'を満たすように適切に選択すると、光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線220内部に限定される本発明によるルースチューブ型光ケーブルを具現できるようになる。
【0059】
例えば、抗張力引張線がFRP(ρ2=1.7kg/m3)であり、ルースチューブがPP(ρ1=0.88kg/m3)であり、γが0.05である場合、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.71を満たすと光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線220内に限定される。また、γ値と抗張力引張線220の種類が上記と同一の条件である場合、ルースチューブがPBT(ρ1=1.31kg/m3)であれば、幾何学的パラメタaが範囲0<a<2.37を満足する場合光ケーブルの重心の位置が抗張力引張線内に限定されるようになる。
【0060】
上記では(1+2構造)または(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて本発明によって直線構造で集合された集合体の重心が抗張力引張線内に位置する実施例が説明された。しかし、本発明による技術的思想はこれに限定されず、(1+3構造)、(1+4構造)などを有するルースチューブ型光ケーブルにも適用され得ることは本発明の属する技術分野において通常の知識を有した者に当然である。
【0061】
一方、本発明による光ケーブルは上述したように、抗張力引張線の外周にヘリカルねじりまたはSZねじりによるルースチューブ光繊維ユニットの集合構造を備えない。従って、光ケーブルのドラム巻き取りの際または鋪設の際に伴うケーブルの屈曲によってルースチューブ光繊維ユニットの光繊維芯線にストレスが印加されることによって光繊維の特性が低下され得る。このような問題を解決するために、本発明の望ましい実施例では、上記抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタに所定の条件を付与することによって、光ケーブルに対して一般に要求される最大曲げ半径である光ケーブル径の20倍の半径でケーブルが曲げられても、光繊維の最大伸率がケーブルの長期信頼性を保障するために一般に要求される数値範囲である0.3%以内になるようにする。
【0062】
上記最大曲げ半径において光繊維の伸率条件を満足するために要求される幾何学的パラメタの条件を本発明によるルースチューブ型光ケーブルに対して産出すると次のようである。
【0063】
図7aを参照すると、本発明による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブル240において、光ケーブル240の最大伸率が最大曲げ半径20Dで0.3%以下になるためには、下記式(17)が満たされなければならない。
【数25】
【0064】
ここで、L曲げは上記した最大曲げ半径20Dで光ケーブル240のルースチューブ内に実装された光繊維芯線270の長さを、L初めは光ケーブル240そのものの長さを意味する。従って、L 曲げとL 初めは各々下記式(18)及び(19)のように表すことができる。
【数26】
【0065】
ところが、光繊維芯線270は前述したようにルースチューブ内で自由に移動できるように実装されるため、図7bに示したように(r‐d/2‐t)くらいの空間をルースチューブ内で動くことができる。従って、上記式(18)は下記式(18)'に変更される。ここで、dは光繊維芯線の直径でありtはルースチューブの厚さである。
【数27】
【0066】
上記式(18)'と(19)を式(17)に代入して纏めると、光ケーブル240の最大曲げ半径20Dで光繊維芯線270の最大伸率を0.3%以下に保つために必要な抗張力引張線250とルースチューブ光繊維ユニット260の幾何学的パラメタの条件が下記式20のように算出される。
【数28】
【0067】
上記のような条件を満たすように抗張力引張線250とルースチューブ光繊維ユニット260の幾何学的パラメタを選択して本発明によるルースチューブ型光ケーブルを具現すれば、抗張力引張線250の周りにルースチューブをヘリカルまたはSZで捻じれなくても屈曲によって光繊維に引き起こるストレスを最小化させ得る。
【0068】
図8を参照すると、本発明による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブル(O1-O3-O3)は最小曲げ半径20Dで2πr(1+2)をL曲げ値として有する。ルースチューブ光繊維ユニット290と抗張力引張線280の各々の半径が[1+1構造(O1-O2)]と[1+2構造(O1-O3-O3)]で同一であれば、(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルは2πr(1+1)をL曲げ値として有する。ところが、図8に示したようにr(1+2)がr(1+1)より小さいため(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルが(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルよりL曲げ値がさらに小さい。従って、(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルの抗張力引張線280とルースチューブ光繊維ユニット290の幾何学的パラメタが前述した式(20)を満たすようになると、(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいても自動的に最大曲げ半径20Dで光繊維の最大伸率が0.3%以内に限定されるようになる。これは下記式(21)によってより明確になる。
【数29】
【0069】
上記式(21)において、L曲げ(1+2) L 曲げ(1+1)、L初め(1+2) = L 初め(1+1) である。
【0070】
前述したように本発明による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルで上記式(20)を満たすように抗張力引張線280とルースチューブ光繊維ユニット290の幾何学的パラメタを選択すると、抗張力引張線280の周りにルースチューブをヘリカルまたはSZで捻れなくても屈曲によって光繊維に引き起こるストレスを最小化させ得る。
【0071】
前述したように、本発明は光ケーブルの鋪設の際光繊維の長期信頼性を保障できるように抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタに所定の条件を付与することによって所期の目的を達成し、さらに望ましくは、ルースチューブ光繊維ユニットに挿入される光繊維芯線を0.0〜0.2%のEFL(Extended Fiber Length)を有するように挿入することによって光繊維の長期信頼性をさらに向上させ得る。
【産業上の利用可能性】
【0072】
本発明の一側面によると、抗張力引張線とルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタを調節することによって、光ケーブルの重心を抗張力引張線内に限定させて光ケーブルに加えられるストレスを最小化させ得る。また、光ケーブルの最大曲げ半径で光繊維の最大伸率を所定の範囲内に制限することによって、ルースチューブをヘリカルまたはSZで捻れなくても光ケーブルに含まれた光繊維に印加されるストレスを最小化させ得る。
【0073】
本発明のほかの側面によると、抗張力引張線の周りにルースチューブ光繊維ユニットをヘリカルまたはSZで捻れないためチューブ集合工程を省くことができ、ケーブルの原形維持のための介在物を除去することによって光ケーブル製造工程の単純化、ケーブルの小型化及び軽量化を成すことができる。
【0074】
本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変更例があり得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】図1は、従来の技術によるルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図2】図2は、従来の技術による介在物が挿入されたルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図3】図3は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図4】図4は、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルの断面図である。
【図5】図5は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+2構造)の集合体に対する断面図である。
【図6】図6は、X‐Y直交座標系に示された本発明の実施例による直線構造で集合された(1+1構造)の集合体に対する断面図である。
【図7a】図7aは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【図7b】図7bは、本発明の実施例による(1+1構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、ルースチューブ内での光繊維の移動距離を産出するための概念図である。
【図8】図8は、本発明の実施例による(1+2構造)のルースチューブ型光ケーブルにおいて、光繊維の伸率を所定範囲に限定するための幾何学的パラメタの条件を産出するための概念図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ルースチューブ型光ケーブルにおいて、
(a)長手方向に延長されるがその中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、
(b)上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、
(c)上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットとを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、
上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項2】
上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件と物性値の条件により上記重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項3】
上記集合体は一つの抗張力引張線と一つのルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項2に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項4】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式1による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項3に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数1】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項5】
上記集合体は一つの抗張力引張線と二個のルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項2に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項6】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式2による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項5に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数2】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項7】
上記集合体を長手方向に結束するバインダーをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項8】
上記ケーブル外皮と上記集合体との間に水分浸透防止用の充填物が介在されたことを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項9】
上記ルースチューブ光繊維ユニットは0.0〜0.2%のEFL(Extended Fiber Length)を有することを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項10】
ルースチューブ型光ケーブルにおいて、
(a)長手方向に延長されるが、その中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、
(b)上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、
(c)上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットとを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、
上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に限定され、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタが光ケーブルの所定最大曲げ半径で光繊維の最大伸率が所定の数値以下になるようにする条件を満たすことを特徴とする直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項11】
上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件と物性値の条件により上記重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項12】
上記集合体は一つの抗張力引張線と一つのルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項11に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項13】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式3による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項12に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数3】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項14】
上記集合体は一つの抗張力引張線と二個のルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項11に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項15】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式4による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項14に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数4】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項16】
上記最大曲げ半径は光ケーブル径の20倍であり、
上記最大伸率は0.3%以内に限定されることを特徴とする請求項12または請求項14に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項17】
上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタは下記数式5を満たすことを特徴とする請求項16に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数5】
ここで、Rとrは各々抗張力引張線及びルースチューブ光繊維ユニットの半径であり、tはルースチューブの厚さであり、dはルースチューブ光繊維ユニットに挿入された光繊維の直径であり、光繊維は一つまたは二つ以上であり得、光繊維が二つ以上の場合にdは
【数6】
のように計算される。
【請求項18】
上記集合体を長手方向に結束するバインダーをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項19】
上記ケーブル外皮と上記集合体間に水分浸透防止用充填物がさらに介在されたことを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項20】
上記ルースチューブ光繊維ユニットは0.0〜0.2%のEFL(Extended Fiber Length)を有することを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項1】
ルースチューブ型光ケーブルにおいて、
(a)長手方向に延長されるがその中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、
(b)上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、
(c)上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットとを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、
上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項2】
上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件と物性値の条件により上記重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項3】
上記集合体は一つの抗張力引張線と一つのルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項2に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項4】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式1による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項3に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数1】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項5】
上記集合体は一つの抗張力引張線と二個のルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項2に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項6】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式2による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項5に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数2】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項7】
上記集合体を長手方向に結束するバインダーをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項8】
上記ケーブル外皮と上記集合体との間に水分浸透防止用の充填物が介在されたことを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項9】
上記ルースチューブ光繊維ユニットは0.0〜0.2%のEFL(Extended Fiber Length)を有することを特徴とする請求項1に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項10】
ルースチューブ型光ケーブルにおいて、
(a)長手方向に延長されるが、その中心軸が上記光ケーブルの中心から離脱された抗張力引張線と、
(b)上記抗張力引張線に対して意図的なねじりがなく長手方向に延長されたルースチューブ光繊維ユニットと、
(c)上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットとを含み直線構造で集合された集合体の外周を包むケーブル外皮とを含むが、
上記直線集合体の重心が上記抗張力引張線内に限定され、上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタが光ケーブルの所定最大曲げ半径で光繊維の最大伸率が所定の数値以下になるようにする条件を満たすことを特徴とする直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項11】
上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタの条件と物性値の条件により上記重心が上記抗張力引張線内に位置することを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項12】
上記集合体は一つの抗張力引張線と一つのルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項11に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項13】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式3による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項12に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数3】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項14】
上記集合体は一つの抗張力引張線と二個のルースチューブ光繊維ユニットとが集合された構造であることを特徴とする請求項11に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項15】
上記抗張力引張線と上記光繊維ユニットは下記数式4による幾何学的パラメタの条件を有することを特徴とする請求項14に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数4】
ここで、aは上記抗張力引張線の半径に対する上記ルースチューブ光繊維ユニットの半径の割合であり、上記ρ1及びρ2は各々ルースチューブ光繊維ユニット及び抗張力引張線の密度であり、γはルースチューブの半径に対するルースチューブの厚さの割合である。
【請求項16】
上記最大曲げ半径は光ケーブル径の20倍であり、
上記最大伸率は0.3%以内に限定されることを特徴とする請求項12または請求項14に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項17】
上記抗張力引張線と上記ルースチューブ光繊維ユニットの幾何学的パラメタは下記数式5を満たすことを特徴とする請求項16に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【数5】
ここで、Rとrは各々抗張力引張線及びルースチューブ光繊維ユニットの半径であり、tはルースチューブの厚さであり、dはルースチューブ光繊維ユニットに挿入された光繊維の直径であり、光繊維は一つまたは二つ以上であり得、光繊維が二つ以上の場合にdは
【数6】
のように計算される。
【請求項18】
上記集合体を長手方向に結束するバインダーをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項19】
上記ケーブル外皮と上記集合体間に水分浸透防止用充填物がさらに介在されたことを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【請求項20】
上記ルースチューブ光繊維ユニットは0.0〜0.2%のEFL(Extended Fiber Length)を有することを特徴とする請求項10に記載の直線集合構造のルースチューブ型光ケーブル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【公表番号】特表2006−514324(P2006−514324A)
【公表日】平成18年4月27日(2006.4.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−568214(P2004−568214)
【出願日】平成15年4月8日(2003.4.8)
【国際出願番号】PCT/KR2003/000697
【国際公開番号】WO2004/072991
【国際公開日】平成16年8月26日(2004.8.26)
【出願人】(505297002)エルエス ケーブル リミテッド (44)
【氏名又は名称原語表記】LS Cable Ltd.
【住所又は居所原語表記】19−20F ASEM Tower 159 Samsung−dong, Gangnam−gu, Seoul 135−090 Republic of Korea
【Fターム(参考)】
【公表日】平成18年4月27日(2006.4.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成15年4月8日(2003.4.8)
【国際出願番号】PCT/KR2003/000697
【国際公開番号】WO2004/072991
【国際公開日】平成16年8月26日(2004.8.26)
【出願人】(505297002)エルエス ケーブル リミテッド (44)
【氏名又は名称原語表記】LS Cable Ltd.
【住所又は居所原語表記】19−20F ASEM Tower 159 Samsung−dong, Gangnam−gu, Seoul 135−090 Republic of Korea
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]