JP2003031047A - 光ファイバ複合架空地線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸性雨や産業廃棄物処理場などからの排出ガ
スが存在する雰囲気下であっても、防食処理を施す必要
がない、防食性に優れた光ファイバ複合架空地線を提供
する。 【解決手段】 光ファイバ１を収容した保護パイプ２に
複数本の金属素線５を撚り合わせた光ファイバ複合架空
地線において、保護パイプ２が、マンガン０．３〜４．
３重量％と、アルミニウムと、不可避不純物とを含有し
て、マンガンとアルミニウムとからなる金属間化合物が
分散析出したアルミニウム−マンガン合金からなるもの
である。前記金属素線の表面には、マンガン０．３〜
４．３重量％と、アルミニウムと、不可避不純物とを含
有して、マンガンとアルミニウムとからなる金属間化合
物が分散析出したアルミニウム−マンガン合金からなる
被覆層が設けられていることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防食処理を施すこ
となく、耐食性に優れ、かつ引張強度の高い光ファイバ
複合架空地線に関する。

【従来の技術】

【０００２】情報通信技術の発展と需要増加に伴い、通
信経路を大量に確保することが求められている。このよ
うな状況の中、通信経路として架空送電線経路が注目さ
れている。架空送電線経路に使用される架空地線として
は、大量の情報を伝達でき、しかも、低損失、無誘導、
絶縁物である光ファイバを用いた架空地線、すなわち光
ファイバ複合架空地線（以下、ＯＰＧＷという）が好適
に使用される。従来のＯＰＧＷは、図５に示す構造のも
のが使用されている。このＯＰＧＷは、光ファイバ１を
収容した保護パイプ１１を芯として複数本の金属素線１
３が撚り合わせられて構成されている。

【０００３】ところで、架空地線は、日光、雨などの自
然環境に曝されるので、耐環境性に優れたものであるこ
とが要求される。そこで、保護パイプ１１には、良好な
耐食性を有するアルミニウム合金が使用される。また、
金属素線１３は、主に鉄塔間の張力を分散する役割を担
っているため、アルミニウム合金より引張強度が高い鋼
線４が用いられる。しかしながら、鋼線４は耐食性が不
十分であるため、鋼線４の外周に導電性アルミニウム合
金被覆層１２を形成させるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
地球規模の環境汚染による酸性雨や、産業排気物処分場
からの排煙に含まれる物質が溶解した雨水などによっ
て、架空地線の腐食が予測を超える速さで進行すること
がある。保護パイプの腐食が進行し、腐食生成物により
体積が膨張しても、架空地線としての性能には影響はな
いが、金属パイプ内に収容された光ファイバに歪みを与
えてしまう。光ファイバに歪みが生じると、信号強度損
失量が増加して、通信不能などの事故が発生する場合が
ある。また、金属素線の腐食が進行してしまうと、引張
強度が低下し、張力の分散ができなくなる。そのため、
厳しい腐食環境に曝される地域で使用されるＯＰＧＷに
ついては、保護パイプ表面にグリースを塗布するなどの
防食対策がとられている。しかしながら、グリースは高
分子化合物で構成されており、日光に含まれている紫外
線が照射されたり、また日光により加熱されたりする
と、グリースが劣化し、ひび割れなどを生じて剥落し、
防食性が失われる。

【０００５】このような理由から、グリースによる防食
処理が施されたＯＰＧＷに対しては、定期的に点検を行
い、グリースの補充などの保守を行うことが必要であ
る。仮に、ひび割れなどを生じた場合には、ひび割れし
た隙間から腐食性の水溶液が浸透し、外観から観察でき
ない部分で急速に腐食が進行する。このようになってし
まった場合、完全な保守管理ができなくなる。さらに、
グリースを用いた場合は、張り替えなどの作業を行う際
の作業性が悪化するという問題もある。本発明は、上記
の課題を解決するためになされたものであり、酸性雨や
産業廃棄物処理場などからの排出ガスが存在する雰囲気
下であっても、防食処理を施す必要がない、防食性に優
れた光ファイバ複合架空地線を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ複合
架空地線は、光ファイバを収容した保護パイプに複数本
の金属素線を撚り合わせた光ファイバ複合架空地線にお
いて、前記保護パイプが、マンガン０．３〜４．３重量
％と、アルミニウムと、不可避不純物とを含有して、マ
ンガンとアルミニウムとからなる金属間化合物が分散析
出したアルミニウム−マンガン合金からなるものであ
る。前記金属素線の表面には、マンガン０．３〜４．３
重量％と、アルミニウムと、不可避不純物とを含有し
て、マンガンとアルミニウムとからなる金属間化合物が
分散析出したアルミニウム−マンガン合金からなる被覆
層が設けられていることが好ましい。前記アルミニウム
−マンガン合金が、さらにマグネシウムを０．０５〜
６．０重量％含有することが好ましい。前記被覆層の厚
さが０．１ｍｍ以上であり、かつ金属素線の断面積に対
する被覆層の断面積の比率が５０％以下であることが好
ましい。

【０００７】また、アルミニウム−マンガン合金中には
不可避不純物が含まれるが、その不可避不純物の含有量
は、鉄０．２重量％以下、シリコン０．４重量％以下、
亜鉛０．５重量％以下、銅０．３重量％以下の範囲であ
ることが好ましく、この範囲であれば防食性には影響が
ない。さらに、鋳塊結晶組織を微細化するために、アル
ミニウム−マンガン合金中にチタンを０．００３〜０．
２重量％添加することが好ましい。また、チタンとホウ
素を複合添加する場合には、チタンを０．００３〜０．
１重量％かつホウ素を０．０００１〜０．０５重量％含
むことが好ましい。また、チタンと炭素を複合添加する
場合には、チタンを０．００３〜０．１重量％かつ炭素
を０．０００１〜０．０５重量％含むことが好ましい。
また、アルミニウム−マンガン合金の強度を向上するた
めに、クロム、バナジウム、ジルコニウムから選ばれる
金属を一種以上添加することができる。その添加量は、
クロムが０．００３〜０．１５重量％、バナジウムが
０．００３〜０．１５重量％、ジルコニウムが０．００
３〜０．１５重量％であることが好ましい。また、鋳造
時の溶融酸化防止のために、ベリリウムを０．０１重量
％未満で添加することが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。図１は本発明の光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧ
Ｗ）の一例である。このＯＰＧＷは、光ファイバ１がル
ースに収められたアルミニウム−マンガン合金製保護パ
イプ２を芯として、アルミニウム−マンガン合金製被覆
層３で被覆された鋼線４からなる金属素線５が８本撚り
合わされて構成されている。本発明に使用される光ファ
イバ１は、特に限定されるものではなく、公知の光ファ
イバユニットや光ファイバケーブルを利用することがで
きる。

【０００９】保護パイプ２には、アルミニウムとマンガ
ンとの金属間化合物が分散析出した、アルミニウム−マ
ンガン合金が使用されている。このアルミニウム−マン
ガン合金中には、マンガンが０．３〜４．３重量％含ま
れている。マンガンの含有量が０．３重量％未満ではア
ルミニウムとマンガンとを含む金属間化合物の析出量お
よびその個数が不足になる場合がある。一方、４．３重
量％を超えると、鋳造時に粗大なマンガン化合物が生成
し、その後の加工が困難となる場合がある。被覆層３に
も、マンガンが０．３〜４．３重量％含まれるアルミニ
ウム−マンガン合金を使用することが好ましい。被覆層
３がアルミニウム−マンガン合金からなることにより、
金属素線５の耐食性が向上する。また、アルミニウム−
マンガン合金にはマグネシウムが０．０５〜６．０重量
％含まれることが好ましい。マンガン含有量が０．０５
重量％未満では、アルミニウムとマンガンとを含む金属
間化合物の析出促進効果が低く、６．０重量％を超える
と鋳造製や加工性が低下する場合がある。

【００１０】金属素線５は、ＯＰＧＷに必要な張力を加
えられるようにするためのテンションメンバである。こ
のテンションメンバの強度を高めるためには、鋼線４に
被覆されるアルミニウム−マンガン合金製被覆層３の厚
さは薄い方が好ましい。その反面、ＯＰＧＷ製造時およ
び架設時に、その表面に機械的な衝撃、摩擦などの外力
が加えられ、削り取られるため、被覆層３の厚さは０．
１ｍｍ以上であることが好ましい。被覆層３の厚さが
０．１ｍｍ未満では、ＯＰＧＷ製造時および架設時の外
力により被覆層３が摩擦し、削り取られるなどして鋼線
４が露出し、鋼線４の腐食が進行してしまう場合があ
る。

【００１１】また、耐食性を高めるには、被覆層３は厚
い方が好ましいが、被覆層３が厚すぎると金属素線５の
強度が低くなるため、テンションメンバとしての機能を
果たさなくなる。好ましい被覆層３の厚さは、金属素線
５の断面積に対して被覆層の断面積の割合（以下、占積
率という）が５０％以下である。

【００１２】図２は、本発明の光ファイバ複合架空地線
の他の例を示す図である。このＯＰＧＷはアルミニウム
−マンガン合金製の保護パイプ２を芯として撚り合わさ
れる金属素線５の形状が扇形のものである。金属素線５
には、アルミニウム−マンガン合金製の被覆層３で被覆
された鋼線４が用いられている。このようなＯＰＧＷ
は、金属素線５が扇型であるため、より大きな外圧に対
しても、中心の保護パイプが変形しにくいものとなる。
また、図３は保護パイプ２の外層６がアルミニウム−マ
ンガン合金、内層７がアルミニウム合金で形成されたク
ラッド材料を用いた一例を示す図である。金属素線５に
は、アルミニウム−マンガン合金製の被覆層３で被覆さ
れた鋼線４が用いられている。このようなＯＰＧＷは、
保護パイプに対するアルミニウム−マンガン合金の断面
積の比率が減少するため導電率を高くすることができる
特徴がある。

【００１３】図４は、金属素線に導電性アルミニウム合
金被覆鋼線を用いた一例を示す図である。この導電性ア
ルミニウム合金被覆鋼線は、導電性アルミニウム被覆層
１２が鋼線４の外周に形成された金属素線１３である。
この金属素線１３は従来のＯＰＧＷにも使用されていた
が、本発明のＯＰＧＷに使用してもよい。これは、以下
の理由によるためである。元来、架空地線とは架空送電
線への雷の落下を防止するために使用されるものであ
り、架空地線そのものが雷のアーク放電により損傷を受
けることがある。一般的なアークによる損傷では、金属
素線の表面から深さ最大１ｍｍ程度までを溶損する。ア
ルミニウム−マンガン合金製の被覆鋼線が溶損を受けた
場合、その耐食性は通常の導電性アルミニウム合金被覆
鋼線と同程度となってしまうため、導電性アルミニウム
合金被覆鋼線を用いてもよい。

【００１４】

【実施例】［実施例１］マンガン０．３重量％と、鉄
０．１重量％と、シリコン０．０５重量％と、亜鉛０．
０５重量％と、銅０．０２重量％と、チタン０．０２重
量％と、クロム０．０３重量％と、バナジウム０．０２
重量％と、ジルコニウム０．０２重量％と、残りがアル
ミニウムとからなる組成の鋳塊を４００℃の還元性雰囲
気下で１０時間熱処理した上で、熱間圧延および冷間圧
延して、アルミニウムとマンガンとを含む金属間化合物
を析出させた厚さ０．６０ｍｍのアルミニウム−マンガ
ン合金製テープを得た。次いで、このテープに光ファイ
バを包むようにして、外径５ｍｍの管状に成型し、両縁
部を突き合わせて溶接し、光ファイバを収容したアルミ
ニウム−マンガン合金製の保護パイプを得た。

【００１５】[実施例２]鋳塊のマンガン含有率を１．６
重量％とした以外は実施例１と同様に行ってアルミニウ
ム−マンガン合金製の保護パイプを得た。

【００１６】[実施例３]鋳塊のマンガン含有率を４．３
重量％とした以外は実施例１と同様に行ってアルミニウ
ム−マンガン合金製の保護パイプを得た。

【００１７】[実施例４]鋳塊のマンガン含有率を１．６
重量％、マグネシウム含有率を１．５重量％とした以外
は実施例１と同様に行ってアルミニウム−マンガン合金
製の保護パイプを得た。

【００１８】[比較例１]鋳塊のマンガン含有率を０．１
重量％とした以外は実施例１と同様に行ってアルミニウ
ム−マンガン合金製の保護パイプを得た。

【００１９】[比較例２]鋳塊のマンガン含有率を４．８
重量％とした以外は実施例１と同様に行ってアルミニウ
ム−マンガン合金製の保護パイプを得た。

【００２０】[比較例３]アルミニウム−マンガン合金製
テープの代わりに、マンガン０．００３重量％、鉄０．
５６重量％、シリコン０．１２重量％、亜鉛０．００４
重量％、銅０．１２重量％、チタン０．０１重量％、ク
ロム０．００１重量％、バナジウム０．００７重量％、
ジルコニア０．００１重量％を含み残部がアルミニウム
である導電性アルミニウム合金製テープを用いた以外は
実施例１と同様に行って保護パイプを得た。

【００２１】実施例１〜４および比較例１〜３につい
て、以下に示す方法で塩酸水溶液中の耐食性を比較し
た。その結果を表１に示す。 ［耐食性試験］保護パイプを長さ１００ｍｍに切断し、
両末端をエポキシ樹脂で被覆処理して、耐食性試験用試
料とした。この試料の重量を測定し、ｐＨ１に調整した
塩酸水溶液に１００時間浸漬した後、再び試料の重量を
測定した。塩酸水溶液浸漬前の重量から浸漬後の重量を
引き算し、重量減少量を算出し、これを単位表面積当た
りに換算し、比較した。なお、この試験は、各実施例お
よび比較例について試料数３で行った。単位表面積当た
りの重量減少量が少ないほど、耐食性に優れていること
を示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】マンガンの含有率が０．３〜４．３重量％
の範囲にあるアルミニウム−マンガン合金で作製された
実施例１〜４の保護パイプは、アルミニウム合金に対し
て強い腐食性を示す塩酸水溶液中でも優れた耐食性を示
した。

【００２４】［実施例５］実施例１と同じ組成のアルミ
ニウム−マンガン合金を、実施例１と同様に行って、厚
さ０．６５４ｍｍのテープを得た。このテープを外径
６．７ｍｍの鋼製芯材に縦添えし、管状に成型しながら
両縁部を溶接した。次いで、これを連続伸線機で伸線
し、アルミニウムとマンガンとを含む金属間化合物が分
散析出したアルミニウム−マンガン合金製の被覆層と、
鋼製の芯材とが一体化した外径３．２ｍｍの被覆鋼線を
得た。

【００２５】［実施例６］鋳塊のマンガン含有率を１．
６重量％とした以外は実施例５と同様に行ってアルミニ
ウム−マンガン合金被覆鋼線を得た。

【００２６】［実施例７］鋳塊のマンガン含有率を４．
３重量％とした以外は実施例５と同様に行ってアルミニ
ウム−マンガン合金被覆鋼線を得た。

【００２７】［実施例８］鋳塊のマグネシウム含有率を
１．５重量％とした以外は実施例５と同様に行ってアル
ミニウム−マンガン合金被覆鋼線を得た。

【００２８】［比較例４］鋳塊のマンガン含有率を０．
１重量％とした以外は実施例５と同様に行ってアルミニ
ウム−マンガン合金被覆鋼線を得た。

【００２９】［比較例５］鋳塊のマンガン含有率を４．
８重量％とした以外は実施例５と同様に行ってアルミニ
ウム−マンガン合金被覆鋼線を得た。

【００３０】［比較例６］アルミニウム−マンガン合金
テープの厚さを０．２５ｍｍとした以外は実施例５と同
様に行って被覆鋼線を得た。

【００３１】［比較例７］アルミニウム−マンガン合金
テープの厚さを１．２２ｍｍとした以外は実施例５と同
様に行って被覆鋼線を得た。

【００３２】［比較例８］アルミニウム−マンガン合金
製テープの代わりに、マンガン０．００３重量％、鉄
０．５６重量％、シリコン０．１２重量％、亜鉛０．０
０４重量％、銅０．１２重量％、チタン０．０１重量
％、クロム０．００１重量％、バナジウム０．００７重
量％、ジルコニア０．００１重量％を含み残部がアルミ
ニウムである導電性アルミニウム合金製テープを用いた
以外は実施例８と同様に行って被覆鋼線を得た。

【００３３】実施例６〜８および比較例４〜８につい
て、被覆層の厚さを測定し、占積率を算出した。また、
引張強度、導電率、耐食性、捻回後の引張強度などの評
価を行った。その結果を表２に示す。なお、耐食性につ
いては実施例１〜５および比較例１〜３で行った方法と
同様に行った。また、捻回試験後の引張強度測定につい
ては、以下の方法で行った。

【００３４】［捻回試験後の引張強度］中心に配した鋼
線と外周に配した被覆層との接合性が不十分であると、
その線材が機械的な付加を受けた場合、被覆層が破れた
り、被覆層と鋼線との隙間に水分が入ったりして腐食が
進行することが心配される。このような接合性に関する
評価としては、一般的に捻回試験がよく行われる。そこ
で、被覆鋼線から試料を切り出し、つかみ間隔を線径の
１００倍として、２０回捻回した。その後、つかみ間隔
の１００ｍｍの部分を切断し、両末端をエポキシ樹脂で
被覆処理して、ｐＨ０．５に調整した塩酸水溶液中に１
００時間浸漬した。その後、この試料の両末端をチャッ
クに固定して引張試験を行った。

【００３５】

【表２】

【００３６】マンガンを０．３〜４．３重量％含有した
実施例５〜８のアルミニウム−マンガン合金被覆鋼線
は、塩酸水溶液中での耐食性が導電用アルミニウム合金
で被覆された被覆鋼線よりも耐食性が優れていた。ま
た、捻回後の引張試験では、捻回および塩酸水溶液浸漬
を行っていないものと比較して引張強度に差が見られな
かった。すなわち、捻回によって被覆層に割れを生じた
りして、腐食が進行することはなかった。一方、マンガ
ン含有量が上記範囲から外れている比較例４、５および
８の被覆鋼線は、塩酸水溶液中での腐食が激しく、耐食
性に劣っていた。また、アルミニウム−マンガン合金の
被覆厚さが０．１ｍｍ以下である比較例６は、伸線した
際に被覆層が割れるなどして芯材の鋼線が露出するた
め、塩酸水溶液に浸漬すると腐食が進行し、捻回後の引
張強度が低かった。また、占積率が５０％を超える比較
例７は引張強度が９８０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ² ）以下となり、テンションメンバとして好ましい強
度が得られなかった。

【００３７】［実施例９］実施例２の保護パイプを芯と
して、撚り線製造装置を用いて実施例６の被覆鋼線８本
を撚って光ファイバ複合架空地線を得た。

【００３８】［比較例９］比較例３の保護パイプを芯と
して、撚り線製造装置を用いて比較例８の被覆鋼線８本
を撚って光ファイバ複合架空地線を得た。

【００３９】実施例９および比較例９の光ファイバ複合
架空地線の両末端を、光ファイバの伝送損失が測定でき
るように処理した後、長さ２０００ｍｍに切断し、両末
端の遮水処置を施した。これを、ｐＨ１に調整した塩酸
水溶液噴霧装置内で３０００時間腐食試験を行った。試
験中は、１時間毎に伝送損失を測定した。実施例９の光
ファイバ複合架空地線は、非常に激しい腐食環境である
塩酸水溶液噴霧試験を３０００時間行っても、伝送損失
はなく、良好な光伝送特性を示したのに対し、比較例９
の光ファイバ複合架空地線は１２９８時間で実用が困難
な程度にまで伝送損失が増加した。

【００４０】

【発明の効果】本発明の光ファイバ複合架空地線は、光
ファイバを収容した保護パイプに複数本の金属素線を撚
り合わせた光ファイバ複合架空地線において、前記保護
パイプが、マンガン０．３〜４．３重量％と、アルミニ
ウムと、不可避不純物とを含有して、マンガンとアルミ
ニウムとからなる金属間化合物が分散析出したアルミニ
ウム−マンガン合金からなるものである。そのため、耐
食性で特に問題となる塩化物イオンと水分の存在する環
境下でも極めて優れた耐食性を有し、防食処理を施さな
くても、腐食を進行させて光ファイバの伝送特性を低下
させることはない。

【００４１】前記金属素線の表面には、マンガン０．３
〜４．３重量％と、アルミニウムと、不可避不純物とを
含有して、マンガンとアルミニウムとからなる金属間化
合物が分散析出したアルミニウム−マンガン合金からな
る被覆層が設けられていることにより、金属素線の耐食
性が向上し、テンションメンバとしての信頼性を向上さ
せることができる。前記アルミニウム−マンガン合金
は、さらにマグネシウムを０．０５〜６．０重量％含有
することにより、マンガンとアルミニウムとを含む金属
間化合物の析出を促進することができる。前記被覆層の
厚さが０．１ｍｍ以上であり、かつ金属素線の断面積に
対する被覆層の断面積の比率が５０％以下であることに
より、耐食性および引張強度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光ファイバ複合架空地線の一例を示
す断面図である。

【図２】 本発明の光ファイバ複合架空地線の他の例を
示す断面図である。

【図３】 本発明の光ファイバ複合架空地線の他の例を
示す断面図である。

【図４】 本発明の光ファイバ複合架空地線の他の例を
示す断面図である。

【図５】 従来の光ファイバ複合架空地線の一例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１・・・光ファイバ、２・・・保護パイプ、３・・・被
覆層、４・・・鋼線、５・・・金属素線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 慎司 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 浅野 祐二 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 永田 豊 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 磯崎 正則 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H001 BB01 DD06 DD10 DD11 FF02 KK06 MM01 PP01 5G307 EA01 EA06 EB01 EE02 EF02 EF10 5G319 HA01 HA10 HB03 HD01 HE17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバを収容した保護パイプに複数
   本の金属素線を撚り合わせた光ファイバ複合架空地線に
   おいて、 前記保護パイプが、マンガン０．３〜４．３重量％と、
   アルミニウムと、不可避不純物とを含有して、マンガン
   とアルミニウムとからなる金属間化合物が分散析出した
   アルミニウム−マンガン合金からなることを特徴とする
   光ファイバ複合架空地線。
2. 【請求項２】 前記金属素線の表面には、マンガン０．
   ３〜４．３重量％と、アルミニウムと、不可避不純物と
   を含有して、マンガンとアルミニウムとからなる金属間
   化合物が分散析出したアルミニウム−マンガン合金から
   なる被覆層が設けられていることを特徴とする請求項１
   に記載の光ファイバ複合架空地線。
3. 【請求項３】 前記アルミニウム−マンガン合金が、さ
   らにマグネシウムを０．０５〜６．０重量％含有するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ複
   合架空地線。
4. 【請求項４】 前記被覆層の厚さが０．１ｍｍ以上であ
   り、かつ金属素線の断面積に対する被覆層の断面積の比
   率が５０％以下であることを特徴とする請求項２または
   ３のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線。