JP6590507B2 - 光ファイバ複合架空地線 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ複合架空地線に関する。

架空送電線路において、落雷時の電流を大地に流し、雷撃から電力線を保護するために、例えば送電鉄塔の上部に、架空地線が布設される。近年では、架空地線に情報伝送線路としての役割も併せ持たせるように光ファイバを組み込んだ光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ：Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｇｒｏｕｎｄ ｗｉｒｅ、以下、ＯＰＧＷ）が開発されている（例えば、特許文献１）。

実開平６−６８２３７号公報

従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」と呼ばれるＯＰＧＷでは、雷撃時の電流を流すための素線が細く、素線の単位長さ当たりの溶融エネルギーが小さかったため、雷撃によって素線切れが生じる可能性があった。

本発明の目的は、外径を従来の光ファイバ複合架空地線と同等としつつ、耐雷性を向上させた光ファイバ複合架空地線を提供することである。

本発明の一態様によれば、
外径が１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下である光ファイバ複合架空地線であって、
光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を収容する金属管と、を有する光ユニット部と、
前記光ユニット部の外周を覆うように複数の素線が撚り合わされて設けられる素線層と、を有し、
前記光ユニット部の外径は、５．０ｍｍ未満であり、
前記複数の素線のそれぞれの外径は、３．２ｍｍ超である光ファイバ複合架空地線が提供される。

本発明によれば、外径を従来の光ファイバ複合架空地線と同等としつつ、耐雷性を向上させた光ファイバ複合架空地線が提供される。

本発明の一実施形態に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。 実施例および比較例における直流アーク試験後の素線溶断特性を示す図である。 実施例および比較例における、直流アーク試験時の電荷量に対する直流アーク試験後の引張荷重を示す図である。 （ａ）は、図３の実施例の結果について横軸を対数表示した図であり、（ｂ）は、図３の比較例の結果について横軸を対数表示した図である。 実施例における直流アーク試験前後の光伝送損失を示す図である。 比較例に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。

＜発明者等の得た知見＞
まず、図６を用い、比較例として、従来のＯＰＧＷについて説明する。図６は、比較例に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。

図６に示すように、比較例としての従来のＯＰＧＷ９０は、例えば、光ユニット部９２０と、素線層９３０と、を有している。

光ユニット部９２０は、ＯＰＧＷ９０の径方向の中心に設けられている。光ユニット部９２０は、芯部９２２と、芯部９２２を囲むアルミ管９２４と、を有している。芯部９２２は、径方向の外側から中心に向けて凹んだ溝部９２６を有している。芯部９２２の溝部９２６とアルミ管９２４とで囲まれた間隙内には、光テープ心線９１２が収容されている。光テープ心線９１２は、４本の光ファイバ９１０を有し、４本の光ファイバ９１０は、紫外線硬化樹脂で一括して被覆されている。この比較例では、例えば、４つの溝部９２６が設けられ、そのうちの３つの溝部９２６に、それぞれ、２つの光テープ心線９１２が収容されている。

素線層９３０は、光ユニット部９２０の外周を覆うように設けられている。素線層９３０は、複数の素線９３１が撚り合わせられることにより構成されている。それぞれの素線９３１は、例えば、アルミ覆鋼線（ＡＣ線）として構成されており、鋼線９３２と、素線被覆層９３３と、を有している。鋼線９３２は、例えば、鋼からなっている。また、素線被覆層９３３は、鋼線９３２の外周を覆うように設けられ、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなっている。

比較例のＯＰＧＷ９０が、いわゆる「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」として構成されている場合、素線層９３０の断面積が約６０ｍｍ^２（例えば６４．３４ｍｍ^２）となっている。この場合、例えば、素線層９３０の素線９３１は、直径が３．２ｍｍ、本数が８本、導電率が２３％ＩＡＣＳ、素線被覆層９３３の厚さが０．２６ｍｍとなっており、光ユニット部９２０は、直径が５．０ｍｍとなっている。

ここで、素線等の耐雷性を示す指標として、素線等の「溶融エネルギー」が用いられる。溶融エネルギーは、素線等を完全に溶融（溶解）させるためのエネルギーとして定義される。素線９３１またはＯＰＧＷ９０の単位長さ当たりの溶融エネルギーＥは、以下の式（１）で求められる。

ただし、Ｃ_Ａｌはアルミニウムの比熱、Ｃ_Ｆｅは鋼の比熱、Ｔ_０は常温、Ｔ_１はアルミニウムの融点、Ｔ_２は鋼の融点、δ_Ａｌはアルミニウムの融解熱、δ_Ｆｅは鋼の融解熱、Ｗ_Ａｌは素線被覆層の単位長さ当たりの重量、Ｗ_Ｆｅは鋼線の単位長さ当たりの重量である。

なお、素線の撚り込み率を考慮する場合、上記の式（１）の右辺に撚り込み率αをかけて、溶融エネルギーＥを求めればよい。

比較例のＯＰＧＷ９０が「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」として構成されている場合、素線９３１の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、４９８Ｊ／ｃｍである。また、ＯＰＧＷ９０全体（８本の素線９３１）の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、３９８４Ｊ／ｃｍである。

以上のように構成されている比較例のＯＰＧＷ９０では、素線９３１の単位長さ当たりの溶融エネルギーが、冬季雷による素線の単位長さ当たりの溶融エネルギーの目標値（耐電荷重の目標値３００Ｃとしたとき、約５５０Ｊ／ｃｍ）より低く、耐雷性を確保する観点では不充分であった。素線９３１が細かったためと考えられる。このため、比較例のＯＰＧＷ９０では、雷撃を受けた際に素線９３１の一部が溶融して素線切れが生じる可能性があった。

本発明は、本発明者等が見出した上記知見に基づくものである。

＜本発明の一実施形態＞
（１）光ファイバ複合架空地線
本発明の一実施形態に係る光ファイバ複合架空地線について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。

本実施形態に係る光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）１０は、雷撃時の電流を流すことで雷撃から電力線を保護する機能と、光信号を伝送する機能と、を兼ね備えており、例えば、光ユニット部２００と、素線層３００と、を有している。

本実施形態のＯＰＧＷ１０は、「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の規格に準拠するよう構成されている。つまり、本実施形態のＯＰＧＷ１０は、比較例のＯＰＧＷ９０として上述した従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」と同等の外径を有している。具体的には、ＯＰＧＷ１０の外径は、１１．４ｍｍから所定の誤差範囲内となっており、例えば、１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下となっており、好ましくは、１０．３ｍｍ以上１２．５ｍｍ以下となっている。

なお、以下において、ＯＰＧＷ１０の「軸方向」とはＯＰＧＷ１０の長手方向（延在方向）をいい、ＯＰＧＷ１０の「径方向」とはＯＰＧＷ１０の軸方向に垂直な方向、すなわちＯＰＧＷ１０の短手方向をいう。

（光ユニット部）
図１に示すように、光ユニット部（ＯＰユニット）２００は、ＯＰＧＷ１０の径方向の中心に設けられている。光ユニット部２００は、光信号を伝送する光ファイバ心線１００を収容するよう構成されている。具体的には、光ユニット部２００は、例えば、金属管２１０を有している。金属管２１０の径方向の中心には、軸方向に沿って中空部（符号不図示）が設けられている。金属管２１０の中空部内には、複数の光ファイバ心線１００が収容されている。

金属管２１０は、例えば、アルミ覆ステンレス管として構成されており、ステンレス管２２０と、ステンレス管２２０の外周を覆うように設けられるアルミニウム層２３０と、を有している。なお、アルミニウム層２３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっている。金属管２１０がステンレス管２２０を有していることにより、光ユニット部２００の剛性と屈曲性とを両立することが可能となる。ステンレス管２２０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、好ましくは、０．１７ｍｍ以上０．２３ｍｍ以下である。

アルミニウム層２３０の厚さは、例えば、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であり、好ましくは、０．４９９ｍｍ以上０．５１ｍｍ以下である。アルミニウム層２３０の厚さが０．４ｍｍ未満であると、ステンレス管２２０が腐食する可能性がある。これに対して、アルミニウム層２３０の厚さが０．４ｍｍ以上であることにより、金属管２１０の耐食性を向上させることができる。一方で、アルミニウム層２３０の厚さが０．６ｍｍ超であると、金属管２１０の外径を所定の範囲内とすることが困難となる可能性がある。これに対して、アルミニウム層２３０の厚さが０．６ｍｍ以下であることにより、金属管２１０の外径を所定の範囲内とすることができる。

金属管２１０の内部に収容される光ファイバ心線１００は、単芯に構成されており、例えば、１本の光ファイバ（不図示）と、光ファイバの外周を覆うように設けられるファイバ被覆層（不図示）と、を有している。光ファイバは、コアおよびクラッドを有している。例えば、コアは、純石英ガラスからなり、クラッドは、フッ素添加石英ガラスからなっている。また、光ファイバは、例えばシングルモード光ファイバとして構成されている。ファイバ被覆層は、例えば、紫外線硬化型のシリコーン樹脂を含んでいる。

金属管２１０の内壁と光ファイバ心線１００との間には、複数の光ファイバ心線１００間の相互の間隙を埋めるように、ジェリ２４０が充填されている。ジェリ２４０は、例えば、ポリオレフィン樹脂、またはシリコーン樹脂等を含んでいる。金属管２１０内にジェリ２４０が充填されていることにより、金属管２１０内で光ファイバ心線１００が滑ることを抑制することができ、また、金属管２１０内の水密性を向上させることができる。

具体的には、金属管２１０内におけるジェリ２４０の充填率は、例えば、６０％以上である。ジェリ２４０の充填率が６０％未満であると、金属管２１０内の水密性が低下する可能性がある。これに対して、ジェリ２４０の充填率が６０％以上であることにより、金属管２１０内に水が入る余地を少なくすることができ、金属管２１０内の水密性を向上させることができる。なお、金属管２１０内におけるジェリ２４０の充填率の上限値は、特に限定されないが、例えば、８０％である。

なお、ジェリ２４０は、例えば、１３５℃で３０分間保持しても滴下しないよう構成されている。ジェリ２４０の滴下温度は、例えば、１５０℃以上である。また、ジェリ２４０は、中性である。また、ジェリ２４０の、２５℃でのちょう度（稠度）は、３６０以上４４０以下である。

このように、本実施形態の光ユニット部２００は、比較例のＯＰＧＷ９０のような金属製の芯部９２２を有しておらず、金属管２１０の内壁と光ファイバ心線１００との間にジェリ２４０が介在するだけの簡単な構造となっている。これにより、光ユニット部２００の外径（すなわち、金属管２１０の外径）を、比較例のＯＰＧＷ９０における光ユニット部９２０の外径よりも小さくすることができ、５．０ｍｍ未満とすることができる。これにより、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲に保った状態で、後述する素線３１０の外径を比較例のＯＰＧＷ９０における素線９３１の外径よりも大きくすることができる。

さらに具体的に言えば、光ユニット部２００の外径は、例えば、３．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下となっている。光ユニット部２００の外径が３ｍｍ未満であると、光ユニット部２００内に、所定数の光ファイバ心線１００を収容させることが困難となる可能性がある。これに対して、光ユニット部２００の外径が３ｍｍ以上であることにより、光ユニット部２００内に所定数の光ファイバ心線１００を収容することができる。一方で、光ユニット部２００の外径が４．５ｍｍ超であると、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲に保った状態で、後述する素線３１０の外径を充分に大きくすることができない可能性がある。これに対して、光ユニット部２００の外径が４．５ｍｍ以下であることにより、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲に保った状態で、後述する素線３１０の外径を所望の値以上に大きくすることができる。

（素線層）
光ユニット部２００の外側には、素線層３００が設けられる。素線層３００は、雷撃時の電流を大地に流すことで雷撃から電力線を保護するよう構成されている。さらに、素線層３００は、架線時にＯＰＧＷ１０の張力を負担するテンションメンバとしての機能も有している。素線層３００は、複数の素線３１０が撚り合わせられることにより構成されている。本実施形態では、素線３１０は、例えば、６本設けられている。

それぞれの素線３１０は、例えば、アルミ覆鋼線（ＡＣ線）として構成されており、鋼線３２０と、素線被覆層３３０と、を有している。鋼線３２０は、例えば、鋼からなっている。また、素線被覆層３３０は、鋼線３２０の外周を覆うように設けられ、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなっている。

上述のように、光ユニット部２００の外径を小さくすることにより、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲に保った状態で、素線３１０の外径を、比較例のＯＰＧＷ９０における素線９３１の外径よりも大きくすることができ、例えば、３．２ｍｍ超とすることができる。

さらに具体的に言えば、素線３１０の外径は、例えば、３．４ｍｍ以上４．２ｍｍ以下となっている。素線３１０の外径が３．４ｍｍ未満であると、素線３１０の耐雷性が不充分となる可能性がある。これに対して、素線３１０の外径が３．４ｍｍ以上であることにより、素線３１０の耐雷性を向上させることができる。一方で、素線３１０の外径が４．２ｍｍ超であると、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲内に保つことが困難となる可能性がある。これに対して、素線３１０の外径が４．２ｍｍ以下であることにより、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲内に保つことが可能となる。

素線３１０の外径が３．２ｍｍ超であることにより、ＯＰＧＷ１０における素線３１０の単位長さ当たりの溶融エネルギーを、比較例のＯＰＧＷ９０における素線９３１の単位長さ当たりの溶融エネルギーよりも大きく、例えば、４９８Ｊ／ｃｍ超とすることができる。その結果、ＯＰＧＷ１０全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーを、比較例のＯＰＧＷ９０全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーよりも大きく、例えば、３９８４Ｊ／ｃｍ超とすることができる。

さらに具体的に言えば、ＯＰＧＷ１０における素線３１０の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、７００Ｊ／ｃｍ以上９００Ｊ／ｃｍ以下であり、ＯＰＧＷ１０全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、４２００Ｊ／ｃｍ以上５４００Ｊ／ｃｍ以下である。

なお、素線３１０の素線被覆層３３０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。また、素線３１０の導電率は、例えば、１０％ＩＡＣＳ以上２０％ＩＡＣＳ以下である。

（２）光ファイバ複合架空地線の製造方法
次に、本実施形態に係るＯＰＧＷ１０の製造方法について説明する。

（光ファイバ心線形成工程）
まず、光ファイバ線引機を用い、光ファイバプリフォームを加熱炉で溶融し延伸することにより、光ファイバを形成する。次に、延伸した光ファイバの外周に紫外線硬化型のシリコーン樹脂を被覆して紫外線を照射することにより、ファイバ被覆層を形成する。このように形成された光ファイバ心線の中間体を金属製のボビンに巻取り、このボビンを恒温槽に投入し、熱処理を行う。以上により、光ファイバ心線１００を形成する。

（光ユニット部形成工程）
ステンレス管２２０とアルミニウム層２３０とを有し、外径が５．０ｍｍ未満の金属管２１０を予め用意しておく。金属管２１０の内部に、ジェリ２４０を充填しつつ、光ファイバ心線１００を挿入する。これにより、光ユニット部２００を形成する。

（素線形成工程）
円形の開口を有する伸線ダイスを用い、伸線機により、鋼からなり鋼線３２０となる鋼線用線材を形成する。次に、熱間押出法により、鋼線３２０となる鋼線用線材に素線被覆層３３０となるアルミニウムを被覆して複合線材を形成する。次に、得られた複合線材を伸線機によって伸線することにより、外径が３．２ｍｍ超のＡＣ線からなる素線３１０を形成する。

（撚り合せ工程）
次に、光ユニット部２００を中心に配置し、光ユニット部２００の外周を覆うように、例えば６本の素線３１０を撚り合わせることにより、素線層３００を形成する。

以上により、外径が１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下の本実施形態に係るＯＰＧＷ１０が製造される。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、光ユニット部２００では、金属管２１０内に光ファイバ心線１００が収容されている。このように光ユニット部２００が簡単な構造となっていることにより、光ユニット部２００の外径を従来の光ユニット部（比較例の光ユニット部９２０）の外径よりも小さくすることができる。そして、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲内に保った状態で、素線３１０の外径を従来の素線（比較例の素線９３１）の外径よりも大きくすることができる。これにより、素線３１０の単位長さ当たりの溶融エネルギーを大きくすることができ、ＯＰＧＷ１０全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーを大きくすることができる。したがって、ＯＰＧＷ１０の外径を従来のＯＰＧＷ（比較例のＯＰＧＷ９０）の外径と同等としつつ、ＯＰＧＷ１０の耐雷性を向上させることができる。

なお、参考までに、比較例として上述した従来のＯＰＧＷ９０では、光ユニット部９２０内に、溝部９２６を有する芯部９２２が設けられている。このように、比較例のＯＰＧＷ９０では、芯部９２２の構造が複雑であるため、製造上の観点から、芯部９２２を細くすることが困難である。そのため、光ユニット部９２０を細くすることが困難となる。これに対して、本実施形態の光ユニット部２００は、比較例のＯＰＧＷ９０のような金属製の芯部９２２を有しておらず、簡単な構造となっている。これにより、光ユニット部２００の外径（すなわち、金属管２１０の外径）を、比較例のＯＰＧＷ９０における光ユニット部９２０の外径よりも小さくすることができる。そして、ＯＰＧＷ１０の外径を所定の範囲内に保った状態で、素線３１０の外径を比較例の素線９３１の外径よりも大きくすることができる。

（ｂ）本実施形態によれば、ＯＰＧＷ１０の外径を、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の外径と同等としつつ、ＯＰＧＷ１０の耐雷性を向上させることができる。具体的には、光ユニット部２００の外径を５．０ｍｍ未満とすることができる。そして、ＯＰＧＷ１０の外径を１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下に保った状態で、素線３１０の外径を、３．２ｍｍ超とすることができる。これにより、素線３１０の単位長さ当たりの溶融エネルギーを４９８Ｊ／ｃｍ超とすることができ、ＯＰＧＷ１０全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーを３９８４Ｊ／ｃｍ超とすることができる。

（ｃ）本実施形態によれば、ＯＰＧＷ１０は、「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の規格に準拠するよう構成されている。ＯＰＧＷ１０の外径は、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の外径と同等となるように、１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下となっている。これにより、既設された従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用される付属品（例えば、耐張クランプ、懸垂クランプ、ジャンパクランプ、クリート、ダブルトーショナルダンバ、ボルトレスカウンタウエイト、難着雪リング等）を、本実施形態のＯＰＧＷ１０に対しても使用することが可能となる。したがって、既設された従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」を本実施形態のＯＰＧＷ１０に容易に置き換えることが可能となる。

（ｄ）本実施形態によれば、ＯＰＧＷ１０を既存の製造設備を用いて製造することができる。これにより、ＯＰＧＷ１０の製造コストが増加することを抑制することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、光ファイバ心線１００が１層のファイバ被覆層を有している場合について説明したが、ファイバ被覆層は複数層設けられていても良い。

上述の実施形態では、光ファイバ心線１００がシングルモード光ファイバとして構成されている場合について説明したが、光ファイバ心線はマルチモード光ファイバとして構成されていても良い。

次に、本発明に係る実施例について比較例と共に説明する。

（１）ＯＰＧＷの構成
以下の表１に示すように、実施例および比較例のＯＰＧＷを製造した。なお、実施例のＯＰＧＷを、図１に示すような上記実施形態のＯＰＧＷ１０として製造した。一方、比較例ＯＰＧＷを、図６に示すようなＯＰＧＷ９０（すなわち、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」）として製造した。

（２）評価内容
上記した実施例および比較例のＯＰＧＷにおいて、以下のような評価を行った。

（直流アーク試験）
冬季雷正極性を模擬した直流アーク試験を行った。架線張力は、標準径間での常時張力想到の１２．７ｋＮとして、素線溶断特性を評価した。また、直流アーク試験の後に、実施例および比較例のＯＰＧＷの引張試験を行った。これにより、直流アーク試験時の電荷量に対する、直流アーク試験後のＯＰＧＷの引張荷重を比較評価した。さらに、直流アーク試験前後の光伝送損失を測定した。

（その他評価）
（単位長さ当たりの）質量、弛度を測定した。また、光ユニット部および素線に対して、引張荷重、弾性係数、線膨張係数、クリープ、瞬時耐熱特性などを測定した。また、ＯＰＧＷに対しても、引張荷重、弾性係数、線膨張係数、クリープを測定するとともに、凍結試験、振動試験を行った。

また、耐張クランプ、懸垂クランプ等の付属品をＯＰＧＷに装着したとき、光ユニット部の許容変形量を確認するため、平板圧潰試験を行った。平板圧潰試験では、２枚の平板でＯＰＧＷを上下から挟み、圧縮荷重を付加することにより、伝送損失が増加し始めるときの荷重、および光ユニット部の変形量を求めた。

また、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用される付属品（例えば、耐張クランプ、懸垂クランプ、ジャンパクランプ、クリート、ダブルトーショナルダンバ、ボルトレスカウンタウエイト、難着雪リング等）を、実施例のＯＰＧＷに対しても使用し、実施例のＯＰＧＷの線条掌握力および把持力を測定した。

また、ＯＰＧＷは延線時に撚り戻し方向に回転するため、ＯＰＧＷの延線時の回転数を比較評価した。なお、延線時の回転数をω（ｒａｄ／ｍ）、撚線のねじり剛性をＧ（Ｎ・ｍ^２／ｒａｄ）、撚り戻りトルクをＴ（Ｎ・ｍ）としたとき、延線時の回転数は、ω＝Ｔ／Ｇで求められる。

（３）評価結果
表１に示すように、実施例のＯＰＧＷでは、光ユニット部の外径を３．８ｍｍとすることにより、実施例のＯＰＧＷの外径を比較例のＯＰＧＷと同等（１１．４ｍｍ）としつつ、素線の外径を３．８ｍｍとした。これにより、実施例のＯＰＧＷでは、素線の単位長さ当たりの溶融エネルギーが８００Ｊ／ｃｍ／本であり、ＯＰＧＷ全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーが４８００Ｊ／ｃｍであった。

（直流アーク試験の結果）
次に、図２〜図５を用い、直流アーク試験の結果について説明する。

図２は、実施例および比較例における直流アーク試験後の素線溶断特性を示す図である。
図２に示すように、比較例のＯＰＧＷでは、素線切れが発生する最小電荷量が２０１Ｃであった。これに対して、実施例のＯＰＧＷでは、最小電荷量が４８５Ｃであった。素線溶断特性の観点から、実施例のＯＰＧＷの耐雷性は、従来のＯＰＧＷの耐雷性に対して、約２．４倍向上していることを確認した。

図３は、実施例および比較例における、直流アーク試験時の電荷量に対する直流アーク試験後の引張荷重を示す図である。
図３に示すように、同一電荷量で比較したとき、実施例のＯＰＧＷでの引張荷重は、比較例のＯＰＧＷでの引張荷重に対して大きな値を示すことを確認した。すなわち、同一電荷量の直流アークを印加したときに、実施例のＯＰＧＷは、比較例のＯＰＧＷよりも切れにくいことを確認した。

ここで、ＯＰＧＷの最大使用張力に対する安全率は２．５以上を確保することが電気設備の技術基準（「電技」と呼ぶ）に規定されている。実施例および比較例のＯＰＧＷにおいて、電技で定められる最大使用張力に対して安全率２．５を確保する引張荷重は、４５．９ｋＮである。そこで、図３での曲線と、最大使用張力に対して安全率２．５を確保する引張荷重（４５．９ｋＮ）との交点を求めるため、以下のように横軸を対数表示した図を用いた。

図４（ａ）は、図３の実施例の結果について横軸を対数表示した図であり、図４（ｂ）は、図３の比較例の結果について横軸を対数表示した図である。
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、横軸を対数表示とすることにより、電荷量に対する引張荷重特性は、直線で近似することができる。図４（ａ）および（ｂ）には、対数近似式（による直線）とともに、その誤差範囲も記載した。対数近似式およびマイナス側の誤差範囲と、最大使用張力に対して安全率２．５を確保する引張荷重４５．９ｋＮとの交点を、以下の表２に示す。

図４（ａ）および（ｂ）と、表２とに示すように、比較例のＯＰＧＷにおける対数近似式と４５．９ｋＮとの交点は１１６Ｃであった。これに対して、実施例のＯＰＧＷにおける対数近似式と４５．９ｋＮとの交点は３６６Ｃであった。引張荷重の観点から、実施例のＯＰＧＷの耐雷性は、比較例のＯＰＧＷの耐雷性に対して、約３．２倍向上していることを確認した。

また、比較例のＯＰＧＷにおけるマイナス側の誤差範囲と４５．９ｋＮとの交点は７６Ｃであった。これに対して、実施例のＯＰＧＷにおけるマイナス側の誤差範囲と４５．９ｋＮとの交点は２１４Ｃであった。マイナス側の誤差範囲による評価においても、実施例のＯＰＧＷの耐雷性は、比較例のＯＰＧＷの耐雷性に対して、約２．８倍向上していることを確認した。

図５は、実施例における直流アーク試験前後の光伝送損失を示す図である。なお、図５は、冬季雷正極性４０５Ｃの直流アークを実施例のＯＰＧＷに与えた前後の伝送損失変動を示している。
図５に示すように、実施例のＯＰＧＷでは、直流アーク発生前後において、伝送損失の変動がないことを確認した。よって、実施例のＯＰＧＷが雷撃を受けた場合であっても、通信回路は正常に確保されることを確認した。

（その他評価結果）
表１に示すように、比較例のＯＰＧＷの（単位長さ当たりの）質量は４５０．２ｋｇ／ｋｍであった。これに対して、実施例のＯＰＧＷの質量は５２６．１ｋｇ／ｋｍであった。本実施例のＯＰＧＷの質量は、比較例のＯＰＧＷの質量に対して、約１．２倍であり、同等程度であった。したがって、本実施例のＯＰＧＷの質量は、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用される付属品を用いて、本実施例のＯＰＧＷを架線することが可能な範囲内であることを確認した。

表１に示すように、３００ｍ径間、電線温度２０℃における、比較例のＯＰＧＷの弛度は５．４７ｍであった。これに対して、実施例のＯＰＧＷの弛度は６．２９ｍであった。実施例のＯＰＧＷの弛度は、比較例のＯＰＧＷの弛度よりも１．２２ｍ大きいが、比較例のＯＰＧＷの弛度と同等程度である。したがって、実施例のＯＰＧＷと電力線との電気的な離隔は充分に確保可能であることを確認した。仮に、実施例のＯＰＧＷに雷撃があったとしても、絶縁破壊によってＯＰＧＷから電力線に雷撃電流が流れ込むことを抑制可能であることを確認した。また、電力線がギャロッピング振動した際に、電力線とＯＰＧＷとの間で絶縁破壊による地絡が発生することを抑制可能であることを確認した。

その他、実施例のＯＰＧＷを構成する光ユニット部および素線について、引張強度、弾性係数、線膨張係数、クリープ、瞬時耐熱特性等を測定した結果、実施例のＯＰＧＷを構成する光ユニット部および素線における各データは、全て、比較例のＯＰＧＷを構成する光ユニット部および素線における各データよりも良好な設計値を満足することを確認した。また、実施例のＯＰＧＷ（の撚線全体）について、引張荷重、弾性係数、線膨張係数、クリープを測定するとともに、凍結試験、振動試験を行った結果、実施例のＯＰＧＷにおける各データは、全て、比較例のＯＰＧＷにおける各データよりも良好な設計値を満足することを確認した。

平板圧潰試験の結果を以下の表３に示す。

平板圧潰試験では、比較例のＯＰＧＷの伝送損失が増加し始める荷重は９ｋＮであり、光ユニット部の変形量は０．７９ｍｍであった。これに対して、実施例のＯＰＧＷの伝送損失が増加し始める荷重は８．２５ｋＮであり、光ユニット部の変形量は１．１３ｍｍであった。実施例のＯＰＧＷの伝送損失が増加し始める荷重は、比較例のＯＰＧＷの荷重よりも大きいことを確認した。このことから、実施例のＯＰＧＷにおいて、クランプなどの線条掌握試験（定格荷重×１０分間保持）で管理される金属管（光ユニット部）の変形量は、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」と同様に、０．３ｍｍとすることができることを確認した。

実施例のＯＰＧＷの線条掌握力および把持力を測定した結果、実施例のＯＰＧＷの線条掌握力および把持力は、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の規格値を満足した。各種クランプの線条掌握力試験後における、実施例の光ユニット部の変形量は、０．３ｍｍ以下であり、比較例の光ユニット部（すなわち、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の光ユニット部）の変形量と同等であった。したがって、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用される付属品を、実施例のＯＰＧＷに対しても適用可能であることを確認した。

ＯＰＧＷの延線時の回転数を比較した結果、以下のような結果を得た。実施例のＯＰＧＷのねじり剛性Ｇは７．５Ｎ・ｍ^２／ｒａｄであり、比較例のＯＰＧＷのねじり剛性Ｇの４．３Ｎ・ｍ^２／ｒａｄに対して、約１．７倍大きかった。一方で、実施例のＯＰＧＷの撚り戻りトルクＴは、比較例のＯＰＧＷの撚り戻りトルクＴと同等であった。これらの条件をω＝Ｔ／Ｇの式に代入することにより得られた、実施例のＯＰＧＷの延線時の回転数ωは、比較例のＯＰＧＷの延線時の回転数ωよりも小さかった。すなわち、延線時に、実施例のＯＰＧＷは、比較例のＯＰＧＷよりも回転しにくいことを確認した。したがって、実施例のＯＰＧＷの延線時には、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用されるランニングボードを使用することが可能であることを確認した。

なお、実施例のＯＰＧＷの延線クランプの形状は、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用される延線クランプの形状と同一とすることが可能であることを確認した。但し、実施例の光ユニット部の外径が３．８ｍｍであり、比較例の光ユニット部（すなわち、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の光ユニット部）（５．０ｍｍ）と異なるため、アルミダミー棒のサイズを変更することが必要である。

以上のように、実施例のＯＰＧＷでは、外径を従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」と同等としつつ、耐雷性を顕著に向上させることが可能であることを確認した。また、実施例のＯＰＧＷは、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」の規格に準拠しており、従来の「ＯＰＧＷ６０ｍｍ^２」で使用される付属品を、実施例のＯＰＧＷに対しても適用可能であることを確認した。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
外径が１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下である光ファイバ複合架空地線であって、
光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を収容する金属管と、を有する光ユニット部と、
前記光ユニット部の外周を覆うように複数の素線が撚り合わされて設けられる素線層と、を有し、
前記光ユニット部の外径は、５．０ｍｍ未満であり、
前記複数の素線のそれぞれの外径は、３．２ｍｍ超である光ファイバ複合架空地線が提供される。

（付記２）
好ましくは、付記１に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
光ファイバ複合架空地線６０ｍｍ^２の規格に準拠するよう構成される。

（付記３）
好ましくは、付記１又は２に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ユニット部の外径は、３．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下であり、
前記複数の素線のそれぞれの外径は、３．４ｍｍ以上４．２ｍｍ以下である。

（付記４）
好ましくは、付記１〜３のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、４９８Ｊ／ｃｍ超であり、
全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、３９８４Ｊ／ｃｍ超である。

（付記５）
好ましくは、付記４に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、７００Ｊ／ｃｍ以上９００Ｊ／ｃｍ以下であり、
全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、４２００Ｊ／ｃｍ以上５４００Ｊ／ｃｍ以下である。

（付記６）
好ましくは、付記１〜５のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記金属管は、
前記光ファイバ心線を収容するステンレス管と、
前記ステンレス管の外周を覆うように設けられるアルミニウム層と、を有する。

（付記７）
好ましくは、付記６に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記アルミニウム層の厚さは、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。

（付記８）
好ましくは、付記１〜７のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ユニット部は、前記金属管の内部に金属製部材を有しない。

（付記９）
好ましくは、付記１〜８のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記金属管の内壁と前記光ファイバ心線との間には、ジェリが充填される。

（付記１０）
好ましくは、付記９に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記金属管内の前記ジェリの充填率は、６０％以上である。

（付記１１）
好ましくは、付記１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記素線は、６本設けられる。

（付記１２）
好ましくは、付記１〜１１のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ユニット部は、径方向の中心に設けられる。

（付記１３）
好ましくは、付記１〜１２のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ファイバ心線は、
１本の光ファイバと、
前記光ファイバの外周を覆うように設けられるファイバ被覆層と、を有する。

１０ 光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）
１００ 光ファイバ心線
２００ 光ユニット部（ＯＰユニット）
２１０ 金属管
２２０ ステンレス管
２３０ アルミニウム層
２４０ ジェリ
３００ 素線層
３１０ 素線
３２０ 鋼線
３３０ 素線被覆層

Claims (12)

1. 外径が１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下である光ファイバ複合架空地線であって、
   光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を収容する金属管と、を有する光ユニット部と、
   前記光ユニット部の外周を覆うように複数の素線が撚り合わされて設けられる素線層と、を有し、
   前記光ユニット部の外径は、５．０ｍｍ未満であり、
   前記複数の素線のそれぞれは、アルミ覆鋼線として構成され、
   前記複数の素線のそれぞれの外径は、３．２ｍｍ超であり、
   前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、４９８Ｊ／ｃｍ超であり、
   前記光ファイバ複合架空地線の全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、３９８４Ｊ／ｃｍ超である
   光ファイバ複合架空地線。
2. 前記光ユニット部の外径は、３．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下であり、
   前記複数の素線のそれぞれの外径は、３．４ｍｍ以上４．２ｍｍ以下である請求項１に記載の光ファイバ複合架空地線。
3. 前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、７００Ｊ／ｃｍ以上９００Ｊ／ｃｍ以下であり、
   前記光ファイバ複合架空地線の全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、４２００Ｊ／ｃｍ以上５４００Ｊ／ｃｍ以下である請求項１又は２に記載の光ファイバ複合架空地線。
4. 前記光ファイバ複合架空地線の架線張力を１２．７ｋＮとして直流アーク試験を行ったときに、前記複数の素線のそれぞれの溶断が発生する最小電荷量は、４８５Ｃ以上である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。
5. 前記光ファイバ複合架空地線の架線張力を１２．７ｋＮとして直流アーク試験を行い、前記直流アーク試験時の電荷量の対数に対して前記直流アーク試験後の引張荷重をプロットし、前記引張荷重を前記電荷量の対数一次関数で近似したときに、前記電荷量の対数一次関数と、前記引張荷重４５．９ｋＮとの交点は、３６６Ｃ以上である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。
6. 実測された前記引張荷重の、前記電荷量の対数一次関数に対するマイナス側の誤差範囲と、引張荷重４５．９ｋＮとの交点は、２１４Ｃ以上である
   請求項５に記載の光ファイバ複合架空地線。
7. 前記複数の素線のそれぞれは、
   鋼線と、
   前記鋼線の外周を覆うように設けられ、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線被覆層と、
   を有し、
   前記素線被覆層の厚さは、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。
8. 前記複数の素線のそれぞれの導電率は、１０％ＩＡＣＳ以上である
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。
9. 前記金属管は、
   前記光ファイバ心線を収容するステンレス管と、
   前記ステンレス管の外周を覆うように設けられるアルミニウム層と、を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。
10. 前記アルミニウム層の厚さは、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である請求項９に記載の光ファイバ複合架空地線。
11. 前記金属管の内壁と前記光ファイバ心線との間には、ジェリが充填される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。
12. 前記金属管内の前記ジェリの充填率は、６０％以上である請求項１１に記載の光ファイバ複合架空地線。