(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周を絶縁体で被覆した断面円形状の電線の前記絶縁体の表面にヒレを配置してなるヒレ付低風圧電線において、
前記絶縁体の外周面に長手方向に沿って配置され、頂部が平面状で、基部側に円弧状に広がった裾部を備えた略方形状の断面形状を有し、前記絶縁体表面からの前記ヒレの高さ（Ｈ）が０．５〜１．０ｍｍであるヒレを前記絶縁体の円周方向に一定間隔に１６〜３２本配置したことを特徴とするヒレ付低風圧電線。
【請求項２】
請求項１に記載のヒレ付低風圧電線において、
前記絶縁体の外径をＤ０とした場合、前記ヒレの高さ（Ｈ）の１／２の高さ位置におけるヒレ幅（Ｗ）は、以下の式［数１］によって算出されることを特徴とするヒレ付低風圧電線。
［数１］
Ｗ＝２×Ｄ１×ｔａｎ（θ１／２）
但し、
Ｄ１＝（Ｄ０／２）＋（Ｈ／２）
θ１は、ヒレの高さ（Ｈ）の１／２の高さ位置における絶縁体の中心に対するヒレ幅の角度であり、その範囲は３〜７°である。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヒレ付低風圧電線において、
前記ヒレの本数（Ｎ（但し、Ｎは自然数））は、以下の式［数２］で算出されるｎを小数点以下の端数を切り上げ、切り捨て或いは四捨五入することにより算出することを特徴とするヒレ付低風圧電線。
［数２］
ｎ＝３６０／（θ２＋θ４）
但し、
θ２は、隣り合うヒレ同士の間隔内の角度
θ４は、ヒレ底部の裾部の曲率半径を含むヒレ幅角度であり、以下の式［数３］によって算出される。
［数３］
θ４＝２×ｔａｎ−１（Ｋ２／Ｋ１）
Ｋ１は［数４］により、Ｋ２は［数５］によってそれぞれ算出される。
［数４］
Ｋ１＝（Ｄ０／２）＋Ｋ３
［数５］
Ｋ２＝（Ｗ／２）＋Ｋ３
Ｋ３は［数６］によって算出される。
【数６】
0005389875.tif 000005
θ３は、ヒレの裾部の曲率半径の中心角度である。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のヒレ付低風圧電線において、
前記ヒレは、前記頂面の角部が面取りされていることを特徴とするヒレ付低風圧電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架空布設されるヒレ付低風圧電線に関し、さらに詳しくは、風圧に対する空気抵抗の低減を図り、それによって架空布設される電線の風圧荷重を低減することにより電線を支持する鉄塔や電柱等の支持物が受ける負担を軽減するヒレ付低風圧電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄塔や電柱等に架空布設される架空電線は風圧によって大きな風圧荷重を受けることから架空電線を支持する鉄塔や電柱等の支持物は架空電線が受ける風圧を考慮して設計が行われている。しかし、大きな風圧荷重に耐えるように支持物の設計を行うことになれば設備コストの増大が避けられない。特に、架空電線は増容量化による太物化のために風圧の影響が大きくなっている。そのため、架空電線は風圧荷重の低減が求められている。風圧荷重の低減を図った低風圧電線としては、例えば、特許文献１に示す「低風圧絶縁電線」がある。この低風圧絶縁電線２００は、図７に示すように、導体２０１を被覆する絶縁体２０２の外周面に山部２０３と谷部２０４が滑らかに連なった所定の条件を満たす多数のウェーブ状の凹凸を設けて構成されている。そして、この構成により低風圧絶縁電線２００に風が吹きつけられると凹凸の下流側に生じるいわゆるカルマン渦を縮小化させることによって風圧荷重の低減を図るというものである。
【０００３】
また、特許文献２に示す「低風圧電線」も同様に、被覆表面に長さ方向と平行に所定の条件が満たされると共にその横断面の縁線形状が円弧状になるような溝を所要間隔をおいて複数本設けて構成されたものである。
【０００４】
一方、カルマン渦の発生を抑制するものとしては特許文献３に示される「ヒレ付き電線」も知られている。このヒレ付き電線３００は、図８，９に示すように、導体３０１に絶縁体３０２を被覆した電線において、絶縁体３０２の外周面に突堤状の一対のヒレ３０３を導体３０１の長手方向に沿って設けることにより風による騒音や、電線の表面への着雪の抑制をも図るというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７２５４０８号公報
【特許文献２】特許第２９５２４８０号公報
【特許文献３】特開平５−１３８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電気設備に関する技術基準によれば、架空電線路の支持物の材料及び構造は風速４０ｍ／ｓｅｃの風圧荷重及び当該設置場所において通常想定される気象の変化、振動、衝撃その他の外部環境の影響を考慮し、倒壊のおそれがないよう、安全なものでなければならないと規定されている。そのため、上述した特許文献１の低風圧電線の場合、風速４０ｍ／ｓｅｃにおいてその効果が発揮されるものであり、また、特許文献２の低風圧電線の場合は、風速４０〜５０ｍ／ｓｅｃにおいてその効果が発揮されるように形成されたものである。
【０００７】
もちろん、そのような強風時における風圧荷重を効果的に低減することは鉄塔や電柱等の支持物に与える影響が軽減されるので好ましいことであるが、電線は常時そのような強風に晒されているわけではなく、むしろ頻繁に発生しやすく、電線が常に晒される可能性が高い風速、例えば、４０ｍ／ｓｅｃを超えない、例えば、風速３０〜４０ｍ／ｓｅｃの範囲において風圧荷重低減の効果が発揮されるような低風圧電線の方が実用的である。もちろん、電気設備に関する技術基準に従い、架空電線路の支持物の材料及び構造は風速４０ｍ／ｓｅｃにおいて倒壊のおそれがないよう、安全なものでなければならないことはいうまでもない。
【０００８】
また、降雪地に架設するためには風圧荷重の低減と共に、少なくとも従来と同等以上の難着雪性能を備えていることが好ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、頻繁に発生しやすく、電線が常に晒される可能性のある風速、例えば、風速３０〜４０ｍ／ｓｅｃの風圧に対する風圧荷重の低減を図り、それによって架空布設される電線を支持する鉄塔や電柱等の支持物が受ける負担を軽減することを可能とすると共に、電線の表面に付着する雪の着雪防止性能を少なくとも従来の電線と同等以上にすることが可能なヒレ付低風圧電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、導体の外周を絶縁体で被覆した断面円形状の電線の絶縁体の表面にヒレを配置してなるヒレ付低風圧電線において、絶縁体の外周面に長手方向に沿って配置され、頂部が平面状で、基部側に円弧状に広がった裾部を備えた略方形状の断面形状を有し、絶縁体表面からの前記ヒレの高さ（Ｈ）が０．５〜１．０ｍｍであるヒレを絶縁体の円周方向に一定間隔に１６〜３２本配置したことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項２に載の本発明は、請求項１に記載のヒレ付低風圧電線において、絶縁体の外径をＤ０とした場合、ヒレの高さ（Ｈ）の１／２の高さ位置におけるヒレ幅（Ｗ）は、以下の式［数１］によって算出されることを特徴とするヒレ付低風圧電線。
［数１］
Ｗ＝２×Ｄ１×ｔａｎ（θ１／２）
但し、
Ｄ１＝（Ｄ０／２）＋（Ｈ／２）
θ１は、ヒレの高さ（Ｈ）の１／２の高さ位置における絶縁体の中心に対するヒレ幅の角度であり、その範囲は３〜７°である。
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項３記載の本発明は、請求項１又は２に記載のヒレ付低風圧電線において、ヒレの本数（Ｎ（但し、Ｎは自然数））は、以下の式［数２］で算出されるｎを小数点以下の端数を切り上げ、切り捨て或いは四捨五入することにより算出することを特徴とするヒレ付低風圧電線。
［数２］
ｎ＝３６０／（θ２＋θ４）
但し、
θ２は、隣り合うヒレ同士の間隔内の角度
θ４は、ヒレ底部の裾部の曲率半径を含むヒレ幅角度であり、以下の式［数３］によって算出される。
［数３］
θ４＝２×ｔａｎ−１（Ｋ２／Ｋ１）
Ｋ１は［数４］により、Ｋ２は［数５］によってそれぞれ算出される。
［数４］
Ｋ１＝（Ｄ０／２）＋Ｋ３
［数５］
Ｋ２＝（Ｗ／２）＋Ｋ３
Ｋ３は［数６］によって算出される。
【数６】
0005389875.tif 000002
θ３は、ヒレの裾部の曲率半径の中心角度である。
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項４記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のヒレ付低風圧電線において、ヒレは、頂面の角部が面取りされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るヒレ付低風圧電線によれば、絶縁体の外周面に長手方向に沿って配置され、頂部が平面状で、基部側に円弧状に広がった裾部を備えた略方形状の断面形状を有するヒレを絶縁体の円周方向に一定間隔に複数配置したので、隣接するヒレ同士の間隔内で風を巻き込み易くなるとともにヒレに沿って風が流れ易くなるため風圧荷重の低減を図ることができるという効果がある。
【００１７】
また、本発明に係るヒレ付低風圧電線によれば、低風圧を図りつつも、従来の電線と同等の難着雪性能を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明に係るヒレ付低風圧電線の実施形態の正面図、（ｂ）は（ａ）に示すヒレ付低風圧電線のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１（ｂ）に示すヒレ付低風圧電線の部分拡大断面図である。
【図３】ヒレ幅及びヒレ本数の算出に必要な各定数の定義を示す説明図である。
【図４】ヒレ幅を測定する際の基準位置を示す図である。
【図５】隣り合うヒレ同士の間隔内の角度及びヒレ底部の裾部の曲率半径を含むヒレ幅角度を示す図である。
【図６】ヒレの裾部の曲率半径の説明図である。
【図７】従来の電線を示す断面図である。
【図８】従来の他の電線を示す斜視図である。
【図９】図８における従来の低風圧電線のヒレに着雪した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るヒレ付低風圧電線の好ましい一実施形態について図面を参照しつつ以下詳細に説明する。図１は本発明に係るヒレ付低風圧電線の一実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示したヒレ付低風圧電線のＡ−Ａ線断面図である。また、図２は図１（ｂ）に示したヒレ付低風圧電線の部分拡大断面図である。図示されたヒレ付低風圧電線１００は、導電性に優れる銅、アルミニウム等の金属を主体にした導体１と、この導体１を所定の厚みに被覆している断面円形状の絶縁体２と、絶縁体２の外周面の円周方向に沿って一定間隔に長手方向に平行させて設けられた複数（ここでは１６本）のヒレ３Ａ〜３Ｐ（以下、単に「ヒレ３」とも言う）と、を備えて構成されている。尚、ヒレ３の数は、１６本に限定されるものではなく、空気抵抗を低減して所望の風圧荷重とすることが可能な範囲で任意の数を形成することができる。具体的には、概ね、３２本までであれば風圧低減効果が期待できる。
【００２０】
絶縁体２は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン等の合成樹脂製材料によって形成されている。ヒレ３Ａ〜３Ｐは、例えば、図示しない樹脂押出成形機のダイスに導体１を通して絶縁体２を導体１に被覆する際、上記ダイスによる樹脂成形によって絶縁体２と一体に成形することで製造することができる。ヒレ３Ａ〜３Ｐは、同一形状同一サイズに形成され、それぞれの断面形状は、図２に示すように、略方形（四角形又は台形）をなしている。また、ヒレ３Ａ〜３Ｐの基部側は絶縁体２に近づくに従って円弧状に広がった裾部１１となっている。ヒレ３Ａ〜３Ｐの断面の具体的なサイズとしては、高さＨが０．５ｍｍ〜１．０ｍｍで、円周方向における幅（Ｗ）サイズが０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。一例を示せば、高さ（Ｈ）×幅（Ｗ）が、０．５ｍｍ×１．５ｍｍなどである。さらに、図２に示すように、ヒレ３Ａ〜３Ｐは、それぞれの頂面の角部１０がアール状に面取りされている。尚、本発明においては、ヒレ３の基部側は円弧状の裾部１１となっているので、ヒレ幅（Ｗ）はヒレの高さ（Ｈ）の１／２の高さにおける幅としている。
【００２１】
上述のように、複数のヒレ３Ａ〜３Ｐは、絶縁体２の長手方向に沿って直線状に形成されていると共に、図１（ｂ）に示すように、絶縁体２の円周に沿って一定間隔に配設されており、隣り合うヒレ３Ａ〜３Ｐ同士が互いに近接して配置されているため、隣接するヒレ３同士の間で風を巻き込み易くなり、ヒレ３Ａ〜３Ｐに沿って風が流れ易くなる。この結果、風の剥離位置を後方にすることが可能になり、後方に生じるカルマン渦を縮小させることが可能になる。この結果、電線にかかる風圧が軽減されることになる。
【００２２】
次に、上記実施形態においては、ヒレの幅（Ｗ）０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、またヒレの本数（Ｎ）は３Ａ〜３Ｐの１６であるとしたが、ヒレの幅（Ｗ）及びヒレの本数（Ｎ）は、以下に説明するように絶縁体２の直径に関係なく以下の式［数１］〜［数６］によって算出することができる。ここで、絶縁体２の外径（直径）をＤ０、絶縁体２の表面からのヒレ高さをＨ、ヒレの高さＨの１／２の高さ位置における絶縁体２の中心、すなわち、導体１の中心ＣＥにおけるヒレ３Ｂの幅の角度をθ１、とすると、図３に示すようにヒレの幅（Ｗ）は［数１］によって算出することができる。
［数１］
Ｗ＝２×Ｄ１×ｔａｎ（θ１／２）
但し、Ｄ１＝（Ｄ０／２）＋（Ｈ／２）であり、θ１は、ヒレの高さ（Ｈ）の１／２の高さ位置における絶縁体の中心に対するヒレ幅の角度であり、その範囲は３〜７°である。θ１を３〜７°とするのは、それよりも大きくても小さくても隣接するヒレ３同士の間に巻き込まれる風が少なくなると共に、ヒレ３に沿って風が流れ難くなるからである。
【００２３】
また、図５に示すように、ヒレの本数（Ｎ（但し、Ｎは自然数））は、以下の式［数２］で算出されるｎを小数点以下の端数を切り上げ、切り捨て或いは四捨五入することにより算出することができる。
［数２］
ｎ＝３６０／（θ２＋θ４）
但し、
θ２は、隣り合うヒレ同士の間隔内の角度
θ４は、ヒレ底部の裾部の曲率半径を含むヒレ幅角度であり、以下の式［数３］によって算出される。
［数３］
θ４＝２×ｔａｎ−１（Ｋ２／Ｋ１）
Ｋ１は［数４］により、Ｋ２は［数５］によってそれぞれ算出される。
［数４］
Ｋ１＝（Ｄ０／２）＋Ｋ３
［数５］
Ｋ２＝（Ｗ／２）＋Ｋ３
Ｋ３は［数６］によって算出される。
【数６】
0005389875.tif 000003
θ３は、ヒレの裾部の曲率半径の中心角度である。尚、θ３は８０°〜９０°であることが好ましい。
すなわち、絶縁体２の表面に配置すべきヒレ３のヒレ幅（Ｗ）、ヒレ高さ（Ｈ）、形状が特定されればあとはヒレ３を配置すべきおおよその位置関係を特定することによって絶縁体２の表面に配置すべきヒレ３の数を算出することができる。尚、上述の手順によってヒレ３の数が算出された後はその数のヒレ３を絶縁体２の表面に均等に配置することになる。そのため、ヒレ３を配置する前（ヒレ３の数を決める前）のθ２及びθ４とヒレ３を配置した後のθ２及びθ４とでは、数値が異なる場合がある。
【００２４】
本実施形態のヒレ付低風圧電線１００によれば、絶縁体２の外周面に多数のヒレ３を設けたことによりカルマン渦の縮小化が図られ、それによって風圧荷重を低減することができるという効果がある。
【００２５】
また、ヒレ３の数を従来のものに比べて多くすると共に、ヒレ３の上縁１０にはアール状の面取りを行い、裾部１１は円弧状としたので降雪時における水滴又は雪等の流れが円滑となって難着雪効果が発揮されるという効果がある。降雪地域においては着雪による電線の荷重の増加に伴い風圧荷重が増加させる要因になっているが、本実施形態のヒレ付低風圧電線１００によれば、寒冷地などの降雪地域での難着雪効果も期待できるという効果がある。
【００２６】
次に、本発明に係るヒレ付低風圧電線の具体的な実施例について説明する。本発明者らは、ヒレ３の数をそれぞれ１６，１８，２０，２２，２６，３２としたヒレ付低風圧電線１００について試作を行うと共に、風洞実験を実施した。実験に用いたヒレ付低風圧電線１００は、いずれも導体１の直径が１８．６ｍｍ、絶縁体２の外径（ヒレが設けられていない部分の直径）が２４．６ｍｍ、ヒレ３の頂部から頂部の外径が２６．６ｍｍ、ヒレ幅角度が６．７１°、とした。また、ヒレ３の高さ、幅及び長さは、いずれの実施例も１．０ｍｍ（高さ）×１．５（幅）ｍｍとした。一方、ヒレの数を８，４とした比較例についても同様の風洞実験を行った。その結果を表１に示す。尚、低減率については外径が２４．６ｍｍの断面円形の電線を基準とした。
【００２７】
【表１】
0005389875.tif 000004
【００２８】
表１から明らかなように、実施例１から６については１０％を超える風圧荷重の低減効果が確認された。特に、ヒレ数が３２本のときには最良の結果が得られた。一方、比較例１（ヒレ数が４本）では風圧荷重の低減効果は認められるもののあまり大きな効果は認められなかった。また、比較例２（ヒレ数が８本）では逆に風圧荷重が増加する結果となり効果は認められなかった。
【００２９】
［他の実施の形態］
尚、本発明は、上記した各実施形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、上記した各実施形態においては、導体１が単線であるとしたが、複合導体であってもよい。また、導体１及び絶縁体２の太さは、自由に選ぶことが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１          導体
２          絶縁体
３Ａ〜３Ｐ  ヒレ
１０        上縁
１１        付け根部
１００      ヒレ付低風圧電線
【図１】
0005389875.tif 000006
【図２】
0005389875.tif 000007
【図３】
0005389875.tif 000008
【図４】
0005389875.tif 000009
【図５】
0005389875.tif 000010
【図６】
0005389875.tif 000011
【図７】
0005389875.tif 000012
【図８】
0005389875.tif 000013
【図９】
0005389875.tif 000014