JP2015031933A - 光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＰＧＷの気密性に関する異常発生を有人集中制御室等において初期の段階で検出でき、異常発生箇所を早期に特定することができる光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムを提供する。
【解決手段】 鉄塔１にそれぞれ設置され、光ファイバ３３を収容した金属パイプ３４の端部を収容し、且つ、内部が気密状態とされた光接続箱４と、光接続箱４を介して金属パイプ３４内に一定の圧力の気体を双方向から注入する複数の気体供給源７と、気体供給源７にそれぞれ配置されて気体供給源７の内圧を計測する気体供給源圧力検出手段８と、気体供給源圧力検出手段８が光接続箱４へ供給する気体供給源７の圧力低下を検知した場合に金属パイプ３４の気密性に対する異常が発生したと判断してその異常を知らせる警報手段１２とを備えて構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、避雷用の架空地線に光ファイバを内蔵させて構成され、送電系統の鉄塔間に架設されている光ファイバ複合架空地線（optical fiber composite overhead ground wire：ＯＰＧＷ）の気密性監視システムに関し、特に、光ファイバを保護している金属パイプの損傷等に起因するＯＰＧＷの異常を損傷発生の初期段階で検出できると共に、異常が生じた場合であっても少なくとも修理に着手するまでの間は金属パイプ内部に雨水等の侵入を阻止し得るようにした光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムに関する。

高圧送電線が架設されている鉄塔間には、避雷用アース線である架空地線に代えて、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）が１９８０代後半から架設されている。このＯＰＧＷとしては、例えば、図７に示すようなものがある。図７は光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の構成例を示す断面図である。図示されたＯＰＧＷ３０は、長尺の金属パイプとしてのアルミニウムパイプ（以下、「アルミパイプ」という。）３４と、アルミパイプ３４の内壁周辺に長手方向に３つの収容溝３２，３２が設けられたスペーサ３１と、収容溝３２，３２に収容された光ファイバ３３，３３と、アルミパイプ３４を取り巻くように配設された避雷用アース線である複数（図７では８本）のアルミ覆鋼線（ＡＣ線）３５とを備えて構成されている。光ファイバ３３は金属ワイヤと異なり雷や送電線の交流電磁界の影響を受けないため、安定した通信が行えるという利点がある。このため、ＯＰＧＷの光ファイバは大容量の光通信回線として活用されている。

ところで、上記したＯＰＧＷにおいては、電力会社等によって冬季に通信障害が多発するとの報告がなされている。この通信障害は、微風振動などに起因してＯＰＧＷ３０のアルミパイプ３４に亀裂が発生し、その亀裂個所から雨水がアルミパイプ３４内に浸入し、浸入した雨水がアルミパイプ内に溜まり、冬季の気温低下によって凍結し、光ファイバ３３に側圧を生じさせるためと推測されている。

また、ＯＰＧＷはアルミパイプを用いているため、その腐食による光ファイバの通信障害が特に海沿いの地域で発生している。上記アルミパイプには、耐食性を有する１０００系（純アルミ）や６０００系（＝Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系：アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金）が用いられているが、僅か数年で腐食することが確認された。その一例を図８（ａ），（ｂ）に示す。図８（ａ）は腐食の初期の段階を示す図、図８（ｂ）は雨水の凍結によりアルミパイプが膨張し破損した例を示す図である。アルミパイプ内に浸入した水は初期の段階では溝の隙間部分に溜まる。すると、隙間部分に溜まった水が凍結して体積が膨張するとその圧力でアルミパイプが膨らみ新たな容積ができる。そして、新たな容積の部分に水が溜まりさらに凍結が繰り返されると、図８（ｂ）に示すように、溶接部分が耐えきれずに破断し、凍結割れ箇所３７が生じる。

そのため、ＯＰＧＷの異常を検出する装置として本出願人は特許文献１に示す光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムの提案を行った。この光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムは、ＯＰＧＷを構成する気密性を有する金属パイプ、内部が気密状態とされた光接続箱、いずれかの光接続箱を介して一定の圧力の窒素ガスを注入する気体注入手段、及び注入した窒素ガスの圧力を計測する圧力検出手段を備え、この圧力検出手段が減圧したことを検出して金属パイプが損傷してＯＰＧＷの気密性に対する障害が発生したと判定するものである。これにより、鉄塔等の現地へ点検に行くことなく有人の制御室においてＯＰＧＷの異常を検出することが可能になる。

特開２０１１−２２７４３５号公報

上述した従来のＯＰＧＷの異常検出装置によれば、有人の制御室においてＯＰＧＷの腐食による微小な孔食穴の発生や振動による応力割れなどの異常を検出することが可能となるが、異常発生箇所は光ファイバの通信障害が発生する前に改修や迂回などの措置を速やかに講じる必要がある。しかしながら、長距離に亘って架設されたＯＰＧＷの異常発生箇所を特定することは容易ではない。また、山間部などに架設されたＯＰＧＷでは常時点検は極めて困難であり、そのような場所で異常が生じた場合には改修等の作業を開始するまでにはある程度の時間を要することからその間に異常発生箇所から雨水が浸入して溜まり、冬季に凍結して光ファイバに圧迫力が加わり通信障害を発生させてしてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ＯＰＧＷの異常発生を初期の段階で早期に検出することができると共に異常発生箇所を特定することができ、少なくとも改修等の作業を開始するまでの間、異常発生箇所からの雨水の浸入を防止して通信障害を生じさせないようにした光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、複数の鉄塔間に架設され、内部に光ファイバを収容した気密性を有する金属パイプを備えた光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の気密性を常時監視する気密性監視システムであって、前記鉄塔の全て又はいずれか複数の鉄塔にそれぞれ設置され、前記光ファイバを収容した前記金属パイプの端部を収容し、且つ、内部が気密状態とされた光接続箱と、金属パイプの始点側と終点側の端部を収容した光接続箱及びそれ以外の光接続箱のうちいずれかの前記光接続箱を介して前記金属パイプ内に一定の圧力の気体を双方向から注入する複数の気体供給源と、前記気体供給源にそれぞれ配置されて当該気体供給源の内圧を無人で監視する気体供給源圧力検出手段と、前記気体供給源圧力検出手段が前記光接続箱へ供給する前記気体供給源の圧力低下を検知した場合に前記金属パイプの気密性に対する異常が発生したと判断してその異常を知らせる警報手段とを備えて構成されていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、各前記光接続箱内の圧力を計測するためにそれぞれ配置された光接続箱内部圧力検出手段と、前記光接続箱内部圧力検出手段が前記光接続箱内の圧力低下を検知した場合に当該光接続箱の圧力が低下したことを知らせる異常通知手段とを備えて構成されていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、前記異常通知手段は、太陽電池を備えたＬＥＤライトであることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、前記気体供給源は、前記ＯＰＧＷの前記金属パイプへの注入圧力が光接続箱の仕様値以下で前記気体を注入することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、前記気体供給源は、接点付圧力計を備えた圧力調整器（レギュレータ）付きガスボンベであり、前記ガスボンベは予備のガスボンベを複数本備えていることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムによれば、ＯＰＧＷの異常発生を初期の段階で早期に検出することができ、少なくとも改修等の作業を開始するまでの間、異常発生箇所からの雨水の浸入を防止して通信障害を生じさせないことができるという効果がある。
また、異常発生箇所を素いち早く確認することができるという効果がある。

本発明に係る光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムの一実施形態を示す説明図である。 鉄塔におけるＬＥＤライト及び点灯装置の設置例を示す図である。 点灯装置のブロック図である。 試験モデルにおける各接続箱内の圧力低下の関係を示す特性図である。 ガスボンベ内圧力の減圧率を示すグラフである。 異常が発生した場合を示す説明図である。 光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の構成例を示す断面図である。 （ａ）は腐食の初期の段階を示す図、（ｂ）は雨水の凍結によりアルミパイプが膨張し破損した例を示す図である。

［気密性監視システムの構成］
以下、本発明に係る光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムについて、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムの一実施形態を示す説明図である。初めに、光ファイバ複合架空地線の気密性監視システム（以下、単に気密性監視システムという。）１００は、複数の鉄塔１Ａ〜１Ｓに架設された光ファイバ複合架空地線（以下、「ＯＰＧＷ」という。）２に設けられている。鉄塔１Ａ〜１Ｓには図示しない高圧送電線が架設されている。尚、上述したように、ＯＰＧＷ２は、図７に示すように、長尺の金属パイプであるアルミパイプ３４内に光ファイバ３３，３３が収容されて構成されており、従来の構成と同様であるのでその詳しい説明は省略する。

本実施形態では、鉄塔１Ａ〜１Ｓのうち、鉄塔１Ａ，１Ｃ，１Ｆ，１Ｈ，１Ｌ，１Ｐ，１Ｓ（以下、単に「鉄塔１」という場合もある。）には、それぞれ光接続箱４Ａ，４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｌ，４Ｐ，４Ｓ（以下、単に「光接続箱４」という場合もある。）が設置されており、そのうちの光接続箱４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｐには、後述するＬＥＤライト９を点灯させるための電源等を備えたＬＥＤライト点灯装置２０Ｃ，２０Ｆ，２０Ｈ，２０Ｐ，（以下、単に「点等装置２０」という場合もある。）がそれぞれ接続されている。そして、点灯装置２０Ｃ，２０Ｆ，２０Ｈ，２０Ｐには、後述するように、光接続箱４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｐ内の圧力を測定するための光接続箱内部圧力測定用接点付圧力計９５Ｃ，９５Ｆ，９５Ｈ，９５Ｐ（以下、単に「光接続箱圧力計９５」という場合もある。）をそれぞれ備えている。光接続箱圧力計９５は接点付きの圧力計である。そして、各光接続箱圧力計９５には異常通知手段としてのＬＥＤライト９Ｃ，９Ｆ，９Ｈ，９Ｐ（以下、単に「ＬＥＤライト９」という場合もある。）及び点灯装置２０内に配置された後述するタイムスイッチ９３がそれぞれ接続されている。

ここで、本実施形態では鉄塔１Ａ〜１Ｓのうち４つの鉄塔１Ｃ，１Ｆ，１Ｈ，１Ｐに光接続箱圧力計９５を収納した光接続箱４、ＬＥＤライト９、点灯装置２０及び後述する太陽電池９１等がそれぞれ設置されているが、それらを設置する鉄塔１はこれに限るものではなく、鉄塔１Ａ〜１Ｓの全て又は任意の複数の鉄塔１にそれぞれ設置することができる。また、複数の光接続箱４のうち光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓには圧力調整器付きガスボンベ７Ａ，７Ｌ，７Ｓ（以下、単に「ガスボンベ７」という場合もある。）がそれぞれ耐圧ホース内蔵コルゲート管（以下、単に、「コルゲート管」という。）６，６を介して連結されている。尚、鉄塔１Ａ，１Ｓは発変電所内の鉄塔、鉄塔１Ｌは中継局舎構内の鉄塔であり、各ガスボンベ７Ａ，７Ｌ，７Ｓは鉄塔１Ａ，１Ｌ，１Ｓの光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓの近くに設置された無人の制御室１０Ａ，１０Ｌ，１０Ｓ内に図示しないガスボンベ収納ボックス内に収納した状態で配置されている。そして、各ガスボンベ７には、光接続箱４を介してアルミパイプ３４内に供給するガスの圧力を計測すると共に、ボンベ内の圧力が予め設定した圧力まで低下したときにＯＮとなる接点を備えた接点付きの圧力計であるガスボンベ圧力計８Ａ，８Ｌ，８Ｓ（以下、単に「ガスボンベ圧力計８」という場合もある。）が取り付けられている。そして、ガスボンベ圧力計８の接点がＯＮになった場合にそれを知らせる警報装置１２Ａ，１２Ｌ，１２Ｓ（以下、単に「警報装置１２」という場合もある。）がそれぞれ接続されている。警報装置１２としては、例えば、異常を光の点滅などで知らせる警告ランプや、大きな音で知らせるブザー等がある。これらは、変電所や監視員が駐在する管理センター等の有人集中制御室１１Ａ、１１Ｌ，１１Ｓ（以下、単に「有人集中制御室１１」という場合もある。）に設置されている。そして、ガスボンベ７は、各所ごとに予備を含めて複数本が用意され、１本が消費した場合には電磁弁によって自動的に予備のガスボンベへの切り替えが行われるようになっている。尚、ガスボンベの交換は作業員が行うようにすることもできる。

ガスボンベ７のガスはコルゲート管６を介して光接続箱４へ送られ、さらにＯＰＧＷ２のアルミパイプ３４内に供給されるようになっている。気体の供給は、アルミパイプ３４の始点側の端部を収容している光接続箱４Ａと、アルミパイプ３４の終点側の端部を収容している光接続箱４Ｓ、及び、その途中に配置された光接続箱４Ｌを介して一定の圧力でアルミパイプ３４内へ双方向から注入されるようにして供給する。供給される気体は、取り扱いが容易であり、アルミパイプ３４や光ファイバ３３に対して影響のない水素を含んでいない気体、例えば、窒素ガス等である。

図８（ａ）に示すように、腐食による孔食穴（貫通穴）３６がアルミパイプ３４に発生して気密性不良の異常が発生すると、ガスボンベ７内の圧力が徐々に低下する。そして、ガスボンベ圧力計８の圧力が予め設定した設定値まで低下した場合には警報装置１２が駆動される。警報装置１２は、上述のように、音や光、即ちブザーやライトの点灯等であり、これにより各有人集中制御室１１内に駐在する監視員に気密性不良の発生を知らせることができる。

図３は点灯装置２０のブロック図である。点灯装置２０は、概略として、太陽電池９１と、完全シール型陰極吸収式鉛蓄電池による蓄電池９４と、太陽電池９１を電源として蓄電池９４に対する充電を制御するコントローラ９２と、蓄電池９４に接続されて予め設定した時間帯をオン状態にするタイムスイッチ９３と、光接続箱４内の圧力を測定するための光接続箱圧力計９５を備えており、蓄電池９４の一方（例えば陽極（＋））にタイムスイッチ９３の接点５００が接続され、接点５００の出力端は光接続箱圧力計９５の接点６００に接続され、接点６００の出力端にはＬＥＤライト９が接続されると共に、蓄電池９４の陰極（−）にはＬＥＤライト９が接続されて構成されている。

鉄塔１の一例として示す図２は、光接続箱４Ｃ、ＬＥＤライト９Ｃ及び点灯装置２０Ｃ等が設置された鉄塔１Ｃを示す斜視図である。鉄塔１Ｃの頂上部にはＯＰＧＷ２が水平状態に架設され、鉄塔１Ｃの高さ方向の中間部には接続箱４Ｃ、ＬＥＤライト９Ｃ及び点灯装置２０Ｃ、さらに、ＬＥＤライト９を点灯させるための電力を発電する太陽電池（ソーラーパネル）９１、太陽電池９１によって発電された電力を貯える蓄電池９４を収容するバッテリー収納箱２１が設置されている。他の鉄塔１Ｆ，１Ｈ，１Ｐも同様の構成を備えている。尚、光接続箱４が設置されている鉄塔１までの経路が容易な箇所、例えば、市街地や公道近傍の鉄塔１については、図２に示すように、光接続箱圧力計９５を収納箱５０内に収納してこれを鉄塔１の下部へ設置し、光接続箱４内部の圧力を点検できるように構成することもでき、これにより作業員が光接続箱圧力計９５を視認することにより異常の有無を確認することもできる。

コントローラ９２は、太陽電池９１の出力電圧がある値以上のときに、これらの出力電圧を蓄電池９４へ充電用電圧として印加すると共に、蓄電池９４の過充電及び過放電等を防止する機能および蓄電池９４の劣化を防止する機能等を備えている。例えば、電圧が所定の値まで低下した時点で負荷電圧を遮断し、電圧が所定の値まで回復した時点で負荷電圧を再接続するような放充電コントローラで自動制御を行う。

タイムスイッチ９３は、予め設定した時間の間、蓄電池９４の陽極と接点５００との接続を導通状態（オン）、例えば７〜１８時の１１時間をオンにしてＬＥＤライト９への通電を可能にし、夜間における蓄電池９４の消費を防止するために設けられている。通常、夜間に監視員が送電系の点検に来ることはないので、必ずしも夜間にＬＥＤライト９を点灯する必要がないばかりでなく、点灯し続けることで蓄電池９４の電力容量が短期間で減少する可能性がある。そこで、本実施形態ではタイムスイッチ９３を設け、ＬＥＤライト９には日中だけ通電されるようにしている。尚、蓄電池９４の容量がＬＥＤライト９を一夜点灯可能な容量を有する場合には、タイムスイッチ９３を設けないことも可能である。

ＬＥＤライト９は、その点灯状況を監視員が鉄塔１の近傍の地上から目視可能な光照射面積及び輝度を有する仕様のものを用いる必要があるが、具体的には、株式会社Ｋ．Ｄ．Ｓ製の完全防水仕様で且つ２．８Ｗという低消費電力のライトを用い、蓄電池９４の放電を低減している。因みに、一般的なＬＥＤライト９の仕様は６ワット程度である。そして、ＬＥＤライト９の光照射面は水平又は地上方向に向けられ、監視員や作業員が容易に視認できるようにしている。また、ヘリコプターからの空からの巡視でも確認が可能である。

［気密性監視システムの動作］
次に、上述した気密性監視システム１００の動作について説明する。図１に示す構成において、まず、最初に使用するガスボンベ７と少なくとも他の１本の予備のガスボンベを用意する。そして、最初に使用するガスボンベ７にコルゲート管６を連結する。さらにガスボンベ７のガスボンベ圧力計８の圧力値を見ながら、設定値になるようにバルブを開け、コルゲート管６へガス１４を注入する。このガス１４の注入はアルミパイプ３４の片側、すなわち光接続箱４Ａ側からのみ行うこともできるが、図１に示すように、アルミパイプ３４の始点側と終点側に配置された両側の光接続箱４Ａ，４Ｓおよびその中間に配置された光接続箱４Ｌを介して一定の圧力のガス１４がアルミパイプ３４の内部に双方向から注入されるようにして供給することが好ましい。さらに、他のいずれかの光接続箱４からもガス１４を供給するように構成することもできる。本実施形態では光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓからガス１４を供給している。

ガスボンベ７のバルブを開けるに際しては、所定の注入圧力（＝設定値）、例えば、光接続箱４が耐えられる圧力である光接続箱４の仕様値以下の低い圧力に設定する。その理由は、光接続箱４との連結部分のパッキンの劣化等によって僅かながら外部にガス１４が漏れることから高い圧力で注入するとガスボンベ７内の圧力が短時間で消費してしまうおそれがあるからである。光接続箱４の仕様値としては、その材質や構造にもよるが、例えば、０．０５ＭＰａ程度である。

ガスボンベ７Ａ，７Ｌ，７Ｓからコルゲート管６，６を介して注入されたガス１４は、光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓ内及びアルミパイプ３４内に一定圧力で供給され、やがて注入したガス１４は飽和状態となり上記設定圧力に至る。そして、例えば、図６に示すように、鉄塔１Ｆと鉄塔１Ｈとの間のアルミパイプ３４に、図８に示すような腐食による孔食穴（貫通穴）３６が発生して気密性不良が発生すると、異常発生箇所３に近いガスボンベ７Ｌ内の圧力が徐々に低下する。この圧力が設定値まで低下すると接点がＯＮとなり、警報装置１２を動作させる。これにより警報装置１２は音や光、即ちブザーの駆動やライトの点灯により警報を発する。この警報を察知した監視員は予め定められた手順で対策を講じる。

本発明者らの検討によれば、アルミパイプ３４に、例えば、０．１ｍｍ程度の穴が生じた場合、図５に示すように、ガスボンベ７内のガス圧は３週間程度で０になることが分かった。換言すれば、ガスボンベ７内のガス圧を監視することでアルミパイプ３４内に微小な孔食穴（具体的には、０．１ｍｍの穴径）やひび割れによるＯＰＧＷ２の気密性不良を異常発生の初期段階で判定することができる。尚、初期段階での腐食による孔食穴や振動によるクラックの程度は極めて小さく、アルミパイプ３４内に水が入る大きさまでには至っていない。そのため、凍結等に起因する通信障害も発生しない。また、そこからアルミパイプ３４内のガス１４が噴出するため、ガスボンベ７内の圧力が０になるまでは、孔食穴やクラックの部分に水が入らず、水の侵入や凍結も無いため、ＯＰＧＷ２の光ファイバ３３を保護することができる。そして、予め複数の予備のガスボンベを３週間以内に交換することで通信障害の発生を抑えながらＯＰＧＷの改修に着手するまでの期間を十分に確保することが可能となる。

一方、アルミパイプ３４に気密性不良の異常が発生すると、光接続箱４内の内圧も下がるが、異常発生箇所３の付近の接続箱４内の圧力の低下は大きく、異常発生箇所３から遠い場所にある光接続箱４の内の圧力は一旦低下するがその後飽和状態となる。

また、光接続箱圧力計９５が圧力低下を検出したとする。すると、タイムスイッチ９３を介して蓄電池９４に接続されたＬＥＤライト９が点灯する。この点灯は、鉄塔１へ巡回点検に来た監視員によって目視により確認され、接続箱４の近傍のＯＰＧＷ２のアルミパイプ３４内から窒素ガスが漏れていることを推認することができる。例えば、鉄塔１ＦのＬＥＤライト９Ｆが点灯しており、鉄塔１Ｆに近い鉄塔１ＬのＬＥＤライト９Ｌが点灯していない場合、ＯＰＧＷ２内の窒素ガスのガス漏れ区間は鉄塔１Ｆの直近の鉄塔付近であることが分かる。

図４は試験モデルにおける各接続箱内の圧力低下の関係を示す特性図である。図４においては、異常部近傍の光接続箱内圧力と異常部から離れた光接続箱内圧力が示されている。この試験モデルは、長さ２０００ｍのアルミパイプを模擬した内径３ｍｍのビニールチューブを６セット用意し、その相互間に光接続箱（全体で６基）を配置し、各光接続箱に光接続箱圧力計を接続した。中間部のビニールチューブに孔食穴を模擬した０．１ｍｍの穴を開けたサンプルを取り付けた。そして、両端側よりガスボンベから一定圧の窒素ガスをビニールチューブへ供給した。その結果、損傷（模擬孔食穴）部位の近傍の接続箱（ＪＢ３）の内部圧力は徐々に低下し、接続箱内の圧力は試験開始より約４００分で健全時の圧力の４０％まで低下し、その後は飽和状態になった。また、異常部から離れた光接続箱内圧力も低下し、遠く離れた箇所（３スパン，６０００ｍ）の光接続箱（ＪＢ６）内の圧力低下率は２０％以下であった。窒素ガスの減圧率は試験開始後、１日で４％程度であった。

そして、模擬孔食穴からは泡が出ていた。泡が発生していることから、極小（直径０．１ｍｍ）の孔食穴からのＯＰＧＷ内への水の浸入はないことが推察される。また、異常区間の他の光接続箱内の圧力は、ある程度減圧した後、約７時間で飽和することが確認された。そして、隣接する健全区間内の光接続箱の内部圧力にも低下が見られた。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムによれば、複数の鉄塔を経由するように架設されているＯＰＧＷ２の金属パイプ内に光接続箱４を通してガス１４を注入し、その後のガスボンベ７内の圧力を監視することによってＯＰＧＷ２の気密性を常時監視することが可能になり、ＯＰＧＷ２の光ファイバ３３に初期段階の障害の判定が可能になるという効果がある。これにより、光伝送に障害が発生する前に異常発生箇所３の調査及びＯＰＧＷ２の張り替え等の対策をとることが可能になる。

さらに、複数の光接続箱４に設けられている各光接続箱圧力計９５の圧力計測値を比較し、その減圧状態から異常発生箇所３を特定することができるという効果がある。

また、鉄塔１に設けられている光接続箱圧力計９５を接点付きとし、それぞれにＬＥＤライト９を接続ことにより光接続箱圧力計９５がＯＰＧＷ２内のガスの圧力低下を検出したときにＬＥＤライト９を点灯させることとしたので、そのＬＥＤライト９の点灯の有無から監視員等の巡視点検の際に地上からＯＰＧＷ２の異常区間を把握することができるという効果がある。

本発明は、光ファイバは内挿されていないが、その気密性が問題になるパイプを長い距離にわたって布設された設備において、そのパイプの気密状態を監視する必要があるシステムにも適用可能である。

１，１Ａ〜１Ｓ 鉄塔
２ ＯＰＧＷ
３ 異常発生箇所
４，４Ａ，４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｌ，４Ｐ，４Ｓ 光接続箱
６ 耐圧ホース内蔵コルゲート管
７ 圧力調整器付きガスボンベ
８，８Ａ，８Ｌ，８Ｓ 接点付圧力計
９，９Ｃ，９Ｆ，９Ｈ，９Ｐ ＬＥＤライト
１０ 有人集中制御室
１２，１２Ａ，１２Ｌ，１２Ｓ 警報装置
１３ 信号線
２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｆ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０Ｐ，２０Ｓ ＬＥＤライト点灯装置
２１ バッテリー収納箱
３０ ＯＰＧＷ
３１ スペーサ
３２ 収容溝
３３ 光ファイバユニット
３４ アルミパイプ
３５ アルミ覆鋼線
３６ 孔食孔
３７ アルミパイプ凍結割れ箇所
５０ 圧力計収納箱
９１ 太陽電池
９２ コントローラ
９３ タイムスイッチ
９４ 蓄電池
９５，９５Ａ，９５Ｃ，９５Ｆ，９５Ｈ，９５Ｌ，９５Ｐ，９５Ｓ 光接続箱内部圧力測定用接点付圧力計
１００ 気密性監視システム

本発明は、避雷用の架空地線に光ファイバを内蔵させて構成され、送電系統の鉄塔間に架設されている光ファイバ複合架空地線（optical fiber composite overhead ground wire：ＯＰＧＷ）の水分浸入防止システムに関し、特に、光ファイバを保護している金属パイプの損傷等に起因するＯＰＧＷの異常を損傷発生の初期段階で検出できると共に異常が生じた場合であっても少なくとも修理に着手するまでの間は金属パイプ内部に雨水等の侵入を阻止し得るようにした光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムに関する。

高圧送電線が架設されている鉄塔間には、避雷用アース線である架空地線に代えて、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）が１９８０代後半から架設されている。このＯＰＧＷとしては、例えば、図７に示すようなものがある。図７は光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の構成例を示す断面図である。図示されたＯＰＧＷ３０は、長尺の金属パイプとしてのアルミニウムパイプ（以下、「アルミパイプ」という。）３４と、アルミパイプ３４の内壁周辺に長手方向に３つの収容溝３２，３２が設けられたスペーサ３１と、収容溝３２，３２に収容された光ファイバ３３，３３と、アルミパイプ３４を取り巻くように配設された避雷用アース線である複数（図７では８本）のアルミ覆鋼線（ＡＣ線）３５とを備えて構成されている。光ファイバ３３は金属ワイヤと異なり雷や送電線の交流電磁界の影響を受けないため、安定した通信が行えるという利点がある。このため、ＯＰＧＷの光ファイバは大容量の光通信回線として活用されている。

ところで、上記したＯＰＧＷにおいては、電力会社等によって冬季に通信障害が多発するとの報告がなされている。この通信障害は、微風振動などに起因してＯＰＧＷ３０のアルミパイプ３４に微小な亀裂が発生し、その亀裂が経年経過により成長した個所から雨水等がアルミパイプ３４内に浸入し、浸入した雨水等がアルミパイプ内に溜まり、冬季の気温低下によって凍結し、光ファイバ３３に側圧を生じさせるためと推測されている。

また、ＯＰＧＷはアルミパイプを用いているため、その腐食による光ファイバの通信障害が特に海沿いの地域で発生している。上記アルミパイプには、耐食性を有する１０００系（純アルミ）や６０００系（＝Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系：アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金）が用いられているが、僅か数年で腐食することが確認された。その一例を図８（ａ），（ｂ）に示す。図８（ａ）は腐食の初期の段階を示す図、図８（ｂ）は雨水等の凍結によりアルミパイプが膨張し破損した例を示す図である。アルミパイプ内に浸入した水は初期の段階では溝の隙間部分に溜まる。すると、隙間部分に溜まった水が凍結して体積が膨張するとその圧力でアルミパイプが膨らみ新たな容積ができる。そして、新たな容積の部分に水が溜まりさらに凍結が繰り返されると、図８（ｂ）に示すように、溶接部分が耐えきれずに破断し、凍結割れ箇所３７が生じる。

そのため、ＯＰＧＷの異常を検出する装置として本出願人は特許文献１に示す光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムの提案を行った。この光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムは、ＯＰＧＷを構成する気密性を有する金属パイプ、内部が気密状態とされた光接続箱、いずれかの光接続箱を介して一定の圧力の窒素ガスを注入する気体注入手段、及び注入した窒素ガスの圧力を計測する圧力検出手段を備え、この圧力検出手段が減圧したことを検出して金属パイプが損傷してＯＰＧＷの気密性に対する障害が発生した判定するものである。これにより、鉄塔等の現地へ点検に行くことなく有人の制御室においてＯＰＧＷの異常を検出することが可能になる。

特開２０１１−２２７４３５号公報

上述した従来のＯＰＧＷの異常検出装置によれば、有人の制御室においてＯＰＧＷの腐食による微小な孔食穴の発生や振動による応力割れなどの異常を検出することが可能となるが、異常発生箇所は、光ファイバの通信障害が発生する前に改修や迂回などの措置を速やかに講じる必要がある。しかしながら、長距離に亘って架設されたＯＰＧＷの異常発生箇所を特定することは容易ではない。また、山間部などに架設されたＯＰＧＷは、冬季の積雪により巡視路が閉ざされた地域では常時点検は極めて困難であり、そのような場所で異常が生じた場合には改修等の作業を開始するまでにはある程度の時間を要することから、その間に異常発生箇所から雨水等が浸入して溜まり、冬季に凍結して光ファイバに圧迫力が加わり通信障害を発生してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、少なくとも改修等の作業を開始するまでの間、異常発生箇所からの雨水等の浸入を長期間に亘り防止して通信障害を生じさせないようにした光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムを提供することを目的とする。また、ＯＰＧＷの異常発生（微小な孔食穴やクラック）を初期の段階で早期に検出することができると共に異常発生箇所を特定することができる光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、複数の鉄塔間に架設され、内部に光ファイバを収容した気密性を有する金属パイプを備えた光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の孔食腐食による微小な貫通孔や振動による繰返し曲げによる微小な応力割れなどの微小な気密性不良の異常発生箇所からの雨水等の浸入を防止する光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムであって、複数の鉄塔の両端に配置された鉄塔及びその中間に配置された複数の鉄塔にそれぞれ設置され、前記光ファイバを収容した前記金属パイプの端部を収容し、且つ、内部が気密状態とされた光接続箱と、両端に配置された鉄塔に設置されて前記金属パイプの始点側と終点側の端部をそれぞれ収容した光接続箱及びその中間に配置された複数の鉄塔に設置された光接続箱のうちいずれか１つ以上の光接続箱を介して前記金属パイプ内に一定の圧力の気体を注入する複数の気体供給源と、前記気体供給源にそれぞれ配置されて当該気体供給源の内圧を無人で監視する気体供給源圧力検出手段と、前記気体供給源圧力検出手段が前記光接続箱へ供給する前記気体供給源の圧力低下を検知した場合に前記金属パイプの気密性に対する異常が発生したと判断してその異常を知らせる警報手段とを備えて構成されていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムにおいて、各前記光接続箱内の圧力を計測するためにそれぞれ配置された光接続箱内部圧力検出手段と、前記光接続箱内部圧力検出手段が前記光接続箱内の圧力低下を検知した場合に当該光接続箱の圧力が低下したことを知らせる異常通知手段とを備えて構成されていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムにおいて、前記異常通知手段は、太陽電池を備えたＬＥＤライトであることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムにおいて、前記気体供給源は、前記ＯＰＧＷの前記金属パイプへの注入圧力が光接続箱の仕様値以下で前記気体を注入することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムにおいて、前記気体供給源は、接点付圧力計を備えた圧力調整器（レギュレータ）付きガスボンベであり、前記ガスボンベは予備のガスボンベを複数本備えていることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムによれば、ＯＰＧＷの異常発生を初期の段階で早期に検出することができ、少なくとも改修等の作業を開始するまでの間、異常発生箇所からの雨水等の浸入を防止して通信障害を生じさせないことができるという効果がある。
また、異常発生箇所を素いち早く確認することができるという効果がある。

本発明に係る光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムの一実施形態を示す説明図である。 鉄塔におけるＬＥＤライト及び点灯装置の設置例を示す図である。 点灯装置のブロック図である。 試験モデルにおける各接続箱内の圧力低下の関係を示す特性図である。 ガスボンベ内圧力の減圧率を示すグラフである。 異常が発生した場合を示す説明図である。 光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の構成例を示す断面図である。 （ａ）は腐食の初期の段階を示す図、（ｂ）は雨水の凍結によりアルミパイプが膨張し破損した例を示す図である。

［水分浸入防止システムの構成］
以下、本発明に係る光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムについて、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムの一実施形態を示す説明図である。初めに、光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システム（以下、単に水分浸入防止システムという。）１００は、複数の鉄塔１Ａ〜１Ｓに架設された光ファイバ複合架空地線（以下、「ＯＰＧＷ」という。）２に設けられている。鉄塔１Ａ〜１Ｓには図示しない高圧送電線が架設されている。尚、上述したように、ＯＰＧＷ２は、図７に示すように、長尺の金属パイプであるアルミパイプ３４内に光ファイバ３３，３３が収容されて構成されており、従来の構成と同様であるのでその詳しい説明は省略する。

本実施形態では、鉄塔１Ａ〜１Ｓのうち、両端に配置された鉄塔１Ａ，１Ｃと，その中間に配置された複数の鉄塔１Ｆ，１Ｈ，１Ｌ，１Ｐ，１Ｓ（以下、単に「鉄塔１」という場合もある。）には、それぞれ光接続箱４Ａ，４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｌ，４Ｐ，４Ｓ（以下、単に「光接続箱４」という場合もある。）が設置されており、そのうちの光接続箱４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｐには、後述するＬＥＤライト９を点灯させるための電源等を備えたＬＥＤライト点灯装置２０Ｃ，２０Ｆ，２０Ｈ，２０Ｐ，（以下、単に「点等装置２０」という場合もある。）がそれぞれ接続されている。そして、点灯装置２０Ｃ，２０Ｆ，２０Ｈ，２０Ｐには、後述するように、光接続箱４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｐ内の圧力を測定するための光接続箱内部圧力測定用接点付圧力計９５Ｃ，９５Ｆ，９５Ｈ，９５Ｐ（以下、単に「光接続箱圧力計９５」という場合もある。）をそれぞれ備えている。光接続箱圧力計９５は接点付きの圧力計である。そして、各光接続箱圧力計９５には異常通知手段としてのＬＥＤライト９Ｃ，９Ｆ，９Ｈ，９Ｐ（以下、単に「ＬＥＤライト９」という場合もある。）及び点灯装置２０内に配置された後述するタイムスイッチ９３がそれぞれ接続されている。

ここで、本実施形態では鉄塔１Ａ〜１Ｓのうち中間に配置された４つの鉄塔１Ｃ，１Ｆ，１Ｈ，１Ｐに光接続箱圧力計９５を収納した光接続箱４、ＬＥＤライト９、点灯装置２０及び後述する太陽電池９１等がそれぞれ設置されているが、それらを設置する鉄塔１はこれに限るものではなく、鉄塔１Ａ〜１Ｓの全て又は任意の複数の鉄塔１にそれぞれ設置することができる。また、複数の光接続箱４のうち両端に配置された鉄塔に設置された光接続箱４Ａ，４Ｓには圧力調整器付きガスボンベ７Ａ，７Ｓ（以下、単に「ガスボンベ７」という場合もある。）が、また、その中間に配置された鉄塔４Ｌには圧力調整器付きガスボンベ７Ｌがそれぞれ耐圧ホース内蔵コルゲート管（以下、単に、「コルゲート管」という。）６，６を介して連結されている。尚、鉄塔１Ａ，１Ｓは発変電所内の鉄塔、鉄塔１Ｌは中継局舎構内の鉄塔であり、各ガスボンベ７Ａ，７Ｌ，７Ｓは鉄塔１Ａ，１Ｌ，１Ｓの光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓの近くに設置された無人の制御室１０Ａ，１０Ｌ，１０Ｓ内に図示しないガスボンベ収納ボックス内に収納した状態で配置されている。そして、各ガスボンベ７には、光接続箱４を介してアルミパイプ３４内に供給するガスの圧力を計測すると共に、ボンベ内の圧力が予め設定した圧力まで低下したときにＯＮとなる接点を備えた接点付きの圧力計であるガスボンベ圧力計８Ａ，８Ｌ，８Ｓ（以下、単に「ガスボンベ圧力計８」という場合もある。）が取り付けられている。そして、ガスボンベ圧力計８の接点がＯＮになった場合にそれを知らせる警報装置１２Ａ，１２Ｌ，１２Ｓ（以下、単に「警報装置１２」という場合もある。）がそれぞれ接続されている。警報装置１２としては、例えば、異常を光の点滅などで知らせる警告ランプや、大きな音で知らせるブザー等がある。これらは、変電所や監視員が駐在する管理センター等の有人集中制御室１１Ａ、１１Ｌ，１１Ｓ（以下、単に「有人集中制御室１１」という場合もある。）に設置されている。そして、ガスボンベ７は、各所ごとに予備を含めて複数本が用意され、１本が消費した場合には電磁弁によって自動的に予備のガスボンベへの切り替えが行われるようになっている。尚、ガスボンベの交換は作業員が行うようにすることもできる。

ガスボンベ７のガスはコルゲート管６を介して光接続箱４へ送られ、さらにＯＰＧＷ２のアルミパイプ３４内に供給されるようになっている。気体の供給は、アルミパイプ３４の始点側の端部を収容している光接続箱４Ａと、アルミパイプ３４の終点側の端部を収容している光接続箱４Ｓ、及び、その途中に配置された光接続箱４Ｌを介して一定の圧力でアルミパイプ３４内へ注入されるようにして供給する。供給される気体は、取り扱いが容易であり、アルミパイプ３４や光ファイバ３３に対して影響のない水素を含んでいない気体、例えば、窒素ガス等である。

図８（ａ）に示すように、腐食による孔食穴（貫通穴）３６がアルミパイプ３４に発生して気密性不良の異常が発生すると、ガスボンベ７内の圧力が徐々に低下する。そして、ガスボンベ圧力計８の圧力が予め設定した設定値まで低下した場合には警報装置１２が駆動される。警報装置１２は、上述のように、音や光、即ちブザーやライトの点灯等であり、これにより各有人集中制御室１１内に駐在する監視員に気密性不良の発生を知らせることができる。また、このとき、孔食穴３６からアルミパイプ３４内のガス１４が噴出するため、ガスボンベ７内の圧力が０になるまでは、孔食穴やクラックの部分に水が入らず、水の侵入や凍結も無いため、ＯＰＧＷ２の光ファイバ３３を保護することができる。そして、予め準備された複数の予備のガスボンベ７を３週間以内に交換することで通信障害の発生を抑えながらＯＰＧＷの改修に着手するまでの期間を十分に確保することが可能となる。

図３は点灯装置２０のブロック図である。点灯装置２０は、概略として、太陽電池９１と、完全シール型陰極吸収式鉛蓄電池による蓄電池９４と、太陽電池９１を電源として蓄電池９４に対する充電を制御するコントローラ９２と、蓄電池９４に接続されて予め設定した時間帯をオン状態にするタイムスイッチ９３と、光接続箱４内の圧力を測定するための光接続箱圧力計９５を備えており、蓄電池９４の一方（例えば陽極（＋））にタイムスイッチ９３の接点５００が接続され、接点５００の出力端は光接続箱圧力計９５の接点６００に接続され、接点６００の出力端にはＬＥＤライト９が接続されると共に、蓄電池９４の陰極（−）にはＬＥＤライト９が接続されて構成されている。

鉄塔１の一例として示す図２は、光接続箱４Ｃ、ＬＥＤライト９Ｃ及び点灯装置２０Ｃ等が設置された鉄塔１Ｃを示す斜視図である。鉄塔１Ｃの頂上部にはＯＰＧＷ２が水平状態に架設され、鉄塔１Ｃの高さ方向の中間部には接続箱４Ｃ、ＬＥＤライト９Ｃ及び点灯装置２０Ｃ、さらに、ＬＥＤライト９を点灯させるための電力を発電する太陽電池（ソーラーパネル）９１、太陽電池９１によって発電された電力を貯える蓄電池９４を収容するバッテリー収納箱２１が設置されている。他の鉄塔１Ｆ，１Ｈ，１Ｐも同様の構成を備えている。尚、光接続箱４が設置されている鉄塔１までの経路が容易な箇所、例えば、市街地や公道近傍の鉄塔１については、図２に示すように、光接続箱圧力計９５を収納箱５０内に収納してこれを鉄塔１の下部へ設置し、光接続箱４内部の圧力を点検できるように構成する。これにより作業員が光接続箱圧力計９５を視認することにより異常の有無を確認することもできる。

コントローラ９２は、太陽電池９１の出力電圧がある値以上のときに、これらの出力電圧を蓄電池９４へ充電用電圧として印加すると共に、蓄電池９４の過充電及び過放電等を防止する機能および蓄電池９４の劣化を防止する機能等を備えている。例えば、電圧が所定の値まで低下した時点で負荷電圧を遮断し、電圧が所定の値まで回復した時点で負荷電圧を再接続するような放充電コントローラで自動制御を行う。

タイムスイッチ９３は、予め設定した時間の間、蓄電池９４の陽極と接点５００との接続を導通状態（オン）、例えば７〜１８時の１１時間をオンにしてＬＥＤライト９への通電を可能にし、夜間における蓄電池９４の消費を防止するために設けられている。通常、夜間に監視員が送電系の点検に来ることはないので、必ずしも夜間にＬＥＤライト９を点灯する必要がないばかりでなく、点灯し続けることで蓄電池９４の電力容量が短期間で減少する可能性がある。そこで、本実施形態ではタイムスイッチ９３を設け、ＬＥＤライト９には日中だけ通電されるようにしている。尚、蓄電池９４の容量がＬＥＤライト９を一夜点灯可能な容量を有する場合には、タイムスイッチ９３を設けないことも可能である。

ＬＥＤライト９は、その点灯状況を監視員が鉄塔１の近傍の地上から目視可能な光照射面積及び輝度を有する仕様のものを用いる必要があるが、具体的には、株式会社Ｋ．Ｄ．Ｓ製の完全防水仕様で且つ２．８Ｗという低消費電力のライトを用い、蓄電池９４の放電を低減している。因みに、一般的なＬＥＤライト９の仕様は６ワット程度である。そして、ＬＥＤライト９の光照射面は水平又は地上方向に向けられ、監視員や作業員が容易に視認できるようにしている。また、ヘリコプターからの空からの巡視でも確認が可能である。

［水分浸入防止システムの動作］
次に、上述した水分浸入防止システム１００の動作について説明する。図１に示す構成において、まず、最初に使用するガスボンベ７と少なくとも他の１本の予備のガスボンベを用意する。そして、最初に使用するガスボンベ７にコルゲート管６を連結する。さらにガスボンベ７のガスボンベ圧力計８の圧力値を見ながら、設定値になるようにバルブを開け、コルゲート管６へガス１４を注入する。このガス１４の注入は、図１に示すように、アルミパイプ３４の始点側と終点側に配置された両側の光接続箱４Ａ，４Ｓおよびその中間に配置された光接続箱４Ｌを介して一定の圧力のガス１４がアルミパイプ３４の内部に注入されるようにして供給する。さらに、他のいずれかの光接続箱４からもガス１４を供給するように構成することもできる。本実施形態では光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓからガス１４を供給している。

ガスボンベ７のバルブを開けるに際しては、所定の注入圧力（＝設定値）、例えば、光接続箱４が耐えられる圧力である光接続箱４の仕様値以下の低い圧力に設定する。その理由は、光接続箱４との連結部分のパッキンの劣化等によって僅かながら外部にガス１４が漏れることから高い圧力で注入するとガスボンベ７内の圧力が短時間で消費してしまうおそれがあるからである。光接続箱４の仕様値としては、その材質や構造にもよるが、例えば、０．０５ＭＰａ程度である。

両端に配置された鉄塔１Ａ，１Ｓに設置された光接続箱４Ａ，４Ｓに連結されたガスボンベ７Ａ，７Ｓ及びその中間に配置された鉄塔１Ｌに設置された光接続箱４Ｌに連結されたガスボンベ７Ｌからコルゲート管６，６を介して注入されたガス１４は、光接続箱４Ａ，４Ｌ，４Ｓ内及びアルミパイプ３４内に一定圧力で供給され、やがて注入したガス１４は飽和状態となり上記設定圧力に至る。そして、例えば、図６に示すように、鉄塔１Ｆと鉄塔１Ｈとの間のアルミパイプ３４に、図８に示すような腐食による孔食穴（貫通穴）３６が発生して気密性不良が発生すると、異常発生箇所３に近いガスボンベ７Ｌ内の圧力が徐々に低下する。この圧力が設定値まで低下すると接点がＯＮとなり、警報装置１２を動作させる。これにより警報装置１２は音や光、即ちブザーの駆動やライトの点灯により警報を発する。この警報を察知した監視員は予め定められた手順で対策を講じる。

本発明者らの検討によれば、アルミパイプ３４に、例えば、０．１ｍｍ程度の穴が生じた場合、図５に示すように、ガスボンベ７内のガス圧は３週間程度で０になることが分かった。換言すれば、ガスボンベ７内のガス圧を監視することでアルミパイプ３４内に微小な孔食穴（具体的には、０．１ｍｍの穴径）やひび割れによるＯＰＧＷ２の気密性不良を異常発生の初期段階で判定することができる。尚、初期段階での腐食による孔食穴や振動によるクラックの程度は極めて小さく、アルミパイプ３４内に水が入る大きさまでには至っていない。そのため、凍結等に起因する通信障害も発生しない。また、そこからアルミパイプ３４内のガス１４が噴出するため、ガスボンベ７内の圧力が０になるまでは、孔食穴やクラックの部分に水が入らず、水の侵入や凍結も無いため、ＯＰＧＷ２の光ファイバ３３を保護することができる。そして、予め準備された複数の予備のガスボンベ７を３週間以内に交換することで通信障害の発生を抑えながらＯＰＧＷの改修に着手するまでの期間を十分に確保することが可能となる。

一方、アルミパイプ３４に気密性不良の異常が発生すると、光接続箱４内の内圧も下がるが、異常発生箇所３の付近の接続箱４内の圧力の低下は大きく、異常発生箇所３から遠い場所にある光接続箱４の内の圧力は一旦低下するがその後飽和状態となる。

また、光接続箱圧力計９５が圧力低下を検出したとする。すると、タイムスイッチ９３を介して蓄電池９４に接続されたＬＥＤライト９が点灯する。この点灯は、鉄塔１へ巡回点検に来た監視員によって目視により確認され、接続箱４の近傍のＯＰＧＷ２のアルミパイプ３４内から窒素ガスが漏れていることを推認することができる。例えば、鉄塔１ＦのＬＥＤライト９Ｆが点灯しており、鉄塔１Ｆに近い鉄塔１ＬのＬＥＤライト９Ｌが点灯していない場合、ＯＰＧＷ２内の窒素ガスのガス漏れ区間は鉄塔１Ｆの直近の鉄塔付近であることが分かる。

図４は試験モデルにおける各接続箱内の圧力低下の関係を示す特性図である。図４においては、異常部近傍の光接続箱内圧力と異常部から離れた光接続箱内圧力が示されている。この試験モデルは、長さ２０００ｍのアルミパイプを模擬した内径３ｍｍのビニールチューブを６セット用意し、その相互間に光接続箱（全体で６基）を配置し、各光接続箱に光接続箱圧力計を接続した。中間部のビニールチューブに孔食穴を模擬した０．１ｍｍの穴を開けたサンプルを取り付けた。そして、両端側よりガスボンベから一定圧の窒素ガスをビニールチューブへ供給した。その結果、損傷（模擬孔食穴）部位の近傍の接続箱（ＪＢ３）の内部圧力は徐々に低下し、接続箱内の圧力は試験開始より約４００分で健全時の圧力の４０％まで低下し、その後は飽和状態になった。また、異常部から離れた光接続箱内圧力も低下し、遠く離れた箇所（３スパン，６０００ｍ）の光接続箱（ＪＢ６）内の圧力低下率は２０％以下であった。窒素ガスの減圧率は試験開始後、１日で４％程度であった。

そして、模擬孔食穴からは泡が出ていた。泡が発生していることから、極小（直径０．１ｍｍ）の孔食穴からのＯＰＧＷ内への水の浸入はないことが推察される。また、異常区間の他の光接続箱内の圧力は、ある程度減圧した後、約７時間で飽和することが確認された。そして、隣接する健全区間内の光接続箱の内部圧力にも低下が見られた。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る光ファイバ複合架空地線の水分浸入防止システムによれば、複数の鉄塔を経由するように架設されているＯＰＧＷ２の金属パイプ内に両端に配置された鉄塔１Ａ，１Ｓ及びその中間に配置された複数の鉄塔１Ｂ〜１Ｒに設置された光接続箱４のうちいずれかの光接続箱４Ｌを通してガス１４を注入することにより、孔食穴３６からアルミパイプ３４内のガス１４が噴出するため、ガスボンベ７内の圧力が０になるまでは、孔食穴３６やクラックの部分に水が入らず、水の侵入や凍結も無いため、ＯＰＧＷ２の光ファイバ３３を保護することができる。そして、予め準備された複数の予備のガスボンベ７を３週間以内に交換することで通信障害の発生を抑えながらＯＰＧＷの改修に着手するまでの期間を十分に確保することが可能となる。また、その後のガスボンベ７内の圧力を監視することによってＯＰＧＷ２の気密性を常時監視することが可能になり、ＯＰＧＷ２の光ファイバ３３に初期段階の障害の判定が可能になるという効果がある。これにより、光伝送に障害が発生する前に異常発生箇所３の調査及びＯＰＧＷ２の張り替え等の対策をとることが可能になる。

さらに、複数の光接続箱４に設けられている各光接続箱圧力計９５の圧力計測値を比較し、その減圧状態から異常発生箇所３を特定することができるという効果がある。

また、鉄塔１に設けられている光接続箱圧力計９５を接点付きとし、それぞれにＬＥＤライト９を接続ことにより光接続箱圧力計９５がＯＰＧＷ２内のガスの圧力低下を検出したときにＬＥＤライト９を点灯させることとしたので、そのＬＥＤライト９の点灯の有無から監視員等の巡視点検の際に地上からＯＰＧＷ２の異常区間を把握することができるという効果がある。

本発明は、光ファイバは内挿されていないが、その気密性が問題になるパイプを長い距離にわたって布設された設備において、そのパイプの水分浸入防止が必要となるシステムにも適用可能である。

１，１Ａ〜１Ｓ 鉄塔
２ ＯＰＧＷ
３ 異常発生箇所
４，４Ａ，４Ｃ，４Ｆ，４Ｈ，４Ｌ，４Ｐ，４Ｓ 光接続箱
６ 耐圧ホース内蔵コルゲート管
７ 圧力調整器付きガスボンベ
８，８Ａ，８Ｌ，８Ｓ 接点付圧力計
９，９Ｃ，９Ｆ，９Ｈ，９Ｐ ＬＥＤライト
１０ 有人集中制御室
１２，１２Ａ，１２Ｌ，１２Ｓ 警報装置
１３ 信号線
２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｆ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０Ｐ，２０Ｓ ＬＥＤライト点灯装置
２１ バッテリー収納箱
３０ ＯＰＧＷ
３１ スペーサ
３２ 収容溝
３３ 光ファイバユニット
３４ アルミパイプ
３５ アルミ覆鋼線
３６ 孔食孔
３７ アルミパイプ凍結割れ箇所
５０ 圧力計収納箱
９１ 太陽電池
９２ コントローラ
９３ タイムスイッチ
９４ 蓄電池
９５，９５Ａ，９５Ｃ，９５Ｆ，９５Ｈ，９５Ｌ，９５Ｐ，９５Ｓ 光接続箱内部圧力測定用接点付圧力計
１００ 水分浸入防止システム

Claims (5)

1. 複数の鉄塔間に架設され、内部に光ファイバを収容した気密性を有する金属パイプを備えた光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）の気密性を常時監視する気密性監視システムであって、
   前記鉄塔の全て又はいずれか複数の鉄塔にそれぞれ設置され、前記光ファイバを収容した前記金属パイプの端部を収容し、且つ、内部が気密状態とされた光接続箱と、
   金属パイプの始点側と終点側の端部を収容した光接続箱及びそれ以外の光接続箱のうちいずれかの前記光接続箱を介して前記金属パイプ内に一定の圧力の気体を双方向から注入する複数の気体供給源と、
   前記気体供給源にそれぞれ配置されて当該気体供給源の内圧を無人で監視する気体供給源圧力検出手段と、
   前記気体供給源圧力検出手段が前記光接続箱へ供給する前記気体供給源の圧力低下を検知した場合に前記金属パイプの気密性に対する異常が発生したと判断してその異常を知らせる警報手段と、
   を備えて構成されていることを特徴とする光ファイバ複合架空地線の気密性監視システム。
2. 請求項１に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、
   各前記光接続箱内の圧力を計測するためにそれぞれ配置された光接続箱内部圧力検出手段と、
   前記光接続箱内部圧力検出手段が前記光接続箱内の圧力低下を検知した場合に当該光接続箱の圧力が低下したことを知らせる異常通知手段と、
   を備えて構成されていることを特徴とする光ファイバ複合架空地線の気密性監視システム。
3. 請求項２に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、
   前記異常通知手段は、太陽電池を備えたＬＥＤライトであることを特徴とする光ファイバ複合架空地線の気密性監視システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、
   前記気体供給源は、前記ＯＰＧＷの前記金属パイプへの注入圧力が光接続箱の仕様値以下で前記気体を注入することを特徴とする光ファイバ複合架空地線の気密性監視システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ複合架空地線の気密性監視システムにおいて、
   前記気体供給源は、接点付圧力計を備えた圧力調整器（レギュレータ）付きガスボンベであり、前記ガスボンベは予備のガスボンベを複数本備えていることを特徴とする光ファイバ複合架空地線の気密性監視システム。

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