(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周に絶縁被覆を設けた架空布設される絶縁電線において、前記絶縁被覆の外周面に周方向に所定の間隔をおいて多数の山部とそれらの山部に挟まれた多数の谷部を設け、前記山部を外凸の曲面、前記谷部を外凹の曲面とし、かつ山部の曲面と谷部の曲面は滑らかに連なるものとし、谷部の内接円の半径をｒ、山部の高さをｈ、隣り合う山部の開き角をθとしたとき、ｒが4.5mm〜20mm、θが10°〜22.5°、ｈ／ｒが0.05〜0.2の範囲にあることを特徴とする低風圧絶縁電線。
【請求項２】
山部と谷部を電線長手方向に直線状に設け、山部の外接円の半径をＲとしたとき、ｈ≧0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) なる関係にあることを特徴とする請求項１に記載の低風圧絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架空布設される低風圧絶縁電線及び難着雪性能を有する低風圧絶縁電線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
架空配電線には一般に、銅又はアルミ導体に、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン又は架橋ポリエチレン等の絶縁被覆（シースを含む）を施した絶縁電線が用いられている。従来の絶縁電線は、断面円形で、外周面が平滑であり、風圧を低減する対策は特にとられていなかった。
【０００３】
一方、電線の風圧荷重を低減する一つの手段として、特開平３−７４００９号公報には、電線の外周面に周方向に間隔をおいて多数の山部とそれらの山部に挟まれた多数の谷部を設けるとよいことが開示されている。一般に、表面に凹凸のない通常の絶縁電線を風の中に風向きに対し直角においた場合、図３（イ）に示すように空気の流れの剥離点Ｐが絶縁電線の風上側に生じ、絶縁電線の風下側に大きな後流領域ができるため風圧が高くなる。これに対し、絶縁電線の外周面に多数の凹凸を設けた場合は、図３（ロ）に示すように凹凸の存在によりＰ点で剥離した空気の流れがＱ点で再付着するような現象が生じ、後流領域が小さくなるため、風圧が低くなると考えられている。このことは実験によっても確かめられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の風圧低減手段は、架空配電線のような外径が例えば９〜40mm程度の絶縁電線に適用した場合に、実用的な風速域（40ｍ／ｓ：「電気設備の技術基準」の架空電線路の設計条件甲種）で十分な風圧低減効果が得られないという問題があった。
また、風圧荷重低減効果が得られる電線としても、降雪時には電線表面に雪が付着するために、風圧荷重低減効果が得られない場合がある。
【０００５】
本発明の第一の目的は、上記のような問題を解決し、実用的な風速域で風圧荷重の小さい低風圧絶縁電線を提供することにある。
本発明の第二の目的は、さらに難着雪性能を有する低風圧絶縁電線を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するため本発明は、導体の外周に絶縁被覆を設けた架空布設される絶縁電線において、前記絶縁被覆の外周面に周方向に所定の間隔をおいて多数の山部とそれらの山部に挟まれた多数の谷部を設け、前記山部を外凸の曲面、前記谷部を外凹の曲面とし、かつ山部の曲面と谷部の曲面は滑らかに連なるものとし、谷部の内接円の半径をｒ、山部の高さをｈ（谷部の深さと同じ）、隣り合う山部の開き角をθ（隣り合う谷部の間の開き角と同じ）としたとき、ｒが4.5mm〜20mm、θが10°〜22.5°、ｈ／ｒが0.05〜0.2の範囲にあることを特徴とするものである。
【０００７】
また上記第二の目的を達成するため本発明は、上記のような低風圧絶縁電線において、山部と谷部を電線長手方向に直線状に設け、山部の外接円の半径をＲとしたとき、ｈ≧0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) なる関係にあることを特徴とするものである。
このようにすると、電線表面に雪が付着しにくい難着雪効果も得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による絶縁電線の一実施形態を示す。図において、１は導体、２は絶縁被覆（シースを含む）、３は絶縁被覆の外周面に形成された山部、４は山部３の間の谷部である。各山部３は丸みのある外凸の曲面とし、各谷部４は丸みのある外凹の曲面とし、山部３の曲面と谷部４の曲面は滑らかに連なっている（例えば山部３の曲面と谷部４の曲面が共通接線で連なっている）。また山部３と谷部４は、電線長手方向に直線状又はらせん状に形成されている。
【０００９】
そしてこの絶縁電線の特徴は、谷部３の内接円の半径をｒ、山部３の高さをｈ、隣り合う山部３の間の開き角をθとしたとき、ｒが4.5 mm〜20mm、θが10°〜22.5°、ｈ／ｒが0.05〜0.2 の範囲に設定されていることである。なおｒの範囲は、一般的に使用される架空配電用の 600Ｖ〜33ｋＶクラスの絶縁電線の半径に対応している。
【００１０】
このような範囲で風圧低減効果が得られることは次のような検討結果から見いだされたものである。
電線等の空力特性は一般に、抗力係数Ｃd とレイノルズ数Ｒe との関係で評価される。レイノルズ数Ｒe は次式で表される。
【００１１】
【数１】
0003725408.tif 000002
【００１２】
図２に、図１の形状の絶縁電線について抗力係数Ｃd とレイノルズ数Ｒe の関係を測定した結果を示す。このデータによると例えばレイノルズ数Ｒe ＝30000 で抗力係数Ｃd が最も低下しているので、このレイノルズ数Ｒe で風圧低減効果がもっとも大きいといえる。ここでのレイノルズ数Ｒe を数１式から、各種サイズの電線外径においてどの風速に相当するか算出すると、外径９mmで風速49ｍ／ｓ、外径16mmで風速28ｍ／ｓ、外径20mmで風速22ｍ／ｓ、外径40mmで風速11ｍ／ｓに相当する。
【００１３】
また抗力係数Ｃd が増加し始めるのはレイノルズ数Ｒe ＝50000 であるので、この値で同様な換算を行うと、外径９mmで風速82ｍ／ｓ、外径16mmで風速46ｍ／ｓ、外径20mmで風速36ｍ／ｓ、外径40mmで風速19ｍ／ｓとなる。
【００１４】
したがって各々の電線において、風圧低減効果が得られる風速域は、外径９mmで風速49〜82ｍ／ｓ、外径16mmで風速28〜46ｍ／ｓ、外径20mmで風速22〜36ｍ／ｓ、外径40mmで風速11〜19ｍ／ｓとなる。このように同じ形状の電線でも、外径が異なると風圧低減効果が得られる風速域が違ってくるため、適用する電線サイズにおいて、風速40ｍ／ｓで効果が得られる形状を選定する必要がある。
【００１５】
そこで、ｒ、Ｒ、θ、ｈ／ｒ、レイノルズ数Ｒe が異なる種々の形状の電線について、実験を繰り返した結果、θが大きくなると、図２の曲線全体が高レイノルズ数側へシフトする傾向があり、ｈ／ｒが小さくなりレイノルズ数Ｒe が大きくなると、最低抗力係数の値が大きくなりながら高レイノルズ数側へシフトする（曲線全体が凹みが小さくなりつつ右上に移動する）傾向のあることが判明した。
【００１６】
このような傾向から、架空配電用の絶縁電線に相当するｒ＝4.5 mm〜20mmの範囲において、実用風速域（40ｍ／ｓ）で風圧低減効果が得られる形状をもとめた結果、θが10°〜22.5°好ましくは10°〜18°、ｈ／ｒが0.05〜0.2 好ましくは0.05〜0.10の範囲であることを見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
【００１７】
さらに、風圧荷重低減効果とあわせて難着雪効果が得られる形状について、着雪実験を繰り返した結果、前記の条件にさらに、山部と谷部を電線長手方向に直線状に設け、山部の外接円の半径をＲとしたとき、山部の高さｈを、ｈ≧0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) なる範囲にするという条件を加えることにより、難着雪効果が得られることを見いだしたものである。
【００１８】
従来の難着雪絶縁電線は、電線表面にヒレを設けることにより、電線表面に付着した雪の回転成長を防止するものであるが、本発明の絶縁電線は風圧荷重低減効果を得るために表面に山部と谷部を設けており、この山部と谷部が雪の回転成長を防止して、雪を落下させる効果を有しているものである。実験の結果、難着雪効果は、山部の高さｈと山部の開き角度θとの相関関係により得られることが判明し、山部の高さｈを、ｈ≧0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) なる範囲に設定することにより難着雪効果が得られることを見いだしたものである。
【００１９】
【実施例】
図１のような絶縁電線で、絶縁被覆２のｒ、Ｒ、θ、ｈ／ｒ、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) の値を変えて、次のような絶縁電線を製造した。なお山部と谷部は電線長手方向に直線状に形成した。
〔実施例１〕
外径５mmの銅単線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝4.5 mm、Ｒ＝5.1mm 、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.14、ｈ＝0.63mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.40mmの絶縁電線を得た。
〔実施例２〕
外径５mmの銅単線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝4.5 mm、Ｒ＝4.9mm 、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.09、ｈ＝0.41mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.38mmの絶縁電線を得た。
〔実施例３〕
外径５mmの銅単線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝4.5 mm、Ｒ＝4.9mm 、θ＝12°、ｈ／ｒ＝0.08、ｈ＝0.36mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.25mmの絶縁電線を得た。
〔実施例４〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.2mm 、θ＝10°、ｈ／ｒ＝0.05、ｈ＝0.39mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.36mmの絶縁電線を得た。
〔実施例５〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.3mm 、θ＝12°、ｈ／ｒ＝0.06、ｈ＝0.47mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.43mmの絶縁電線を得た。
〔実施例６〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.8mm 、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.13、ｈ＝1.01mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.69mmの絶縁電線を得た。
〔実施例７〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.5mm 、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.09、ｈ＝0.70mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.67mmの絶縁電線を得た。
〔実施例８〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.7mm 、θ＝22.5°、ｈ／ｒ＝0.11、ｈ＝0.86mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.84mmの絶縁電線を得た。
〔実施例９〕
130mm2の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝9.45mm、Ｒ＝10.8mm、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.14、ｈ＝1.32mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.84mmの絶縁電線を得た。
〔実施例１０〕
500mm2の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝18.0mm、Ｒ＝21.2mm、θ＝22.5°、ｈ／ｒ＝0.18、ｈ＝3.24mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝2.07mmの絶縁電線を得た。
〔実施例１１〕
500mm2の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝18.0mm、Ｒ＝20.0mm、θ＝22.5°、ｈ／ｒ＝0.11、ｈ＝1.98mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝1.95mmの絶縁電線を得た。
〔実施例１２〕
500mm2の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝18.0mm、Ｒ＝19.3mm、θ＝15°、ｈ／ｒ＝0.07、ｈ＝1.26mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝1.26mmの絶縁電線を得た。
【００２０】
〔比較例１〕
外径５mmの銅単線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝4.5 mm、Ｒ＝5.1mm 、θ＝30°、ｈ／ｒ＝0.13、ｈ＝0.59mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.66mmの絶縁電線を得た。
〔比較例２〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.8mm 、θ＝９°、ｈ／ｒ＝0.13、ｈ＝1.01mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.35mmの絶縁電線を得た。
〔比較例３〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mmの、表面に凹凸のない通常の絶縁電線を得た。
〔比較例４〕
130mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝9.45mmの、表面に凹凸のない通常の絶縁電線を得た。
〔比較例５〕
500mm2 のアルミより線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝18.0mmの、表面に凹凸のない通常の絶縁電線を得た。
〔比較例６〕
外径５mmの銅単線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝4.5 mm、Ｒ＝4.9mm 、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.08、ｈ＝0.36mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.38mmの絶縁電線を得た。
〔比較例７〕
外径５mmの銅単線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝4.5 mm、Ｒ＝4.7mm 、θ＝12°、ｈ／ｒ＝0.05、ｈ＝0.23mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.25mmの絶縁電線を得た。
〔比較例８〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.2mm 、θ＝12°、ｈ／ｒ＝0.05、ｈ＝0.39mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.43mmの絶縁電線を得た。
〔比較例９〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.4mm 、θ＝18°、ｈ／ｒ＝0.08、ｈ＝0.62mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.66mmの絶縁電線を得た。
〔比較例１０〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.3mm 、θ＝22.5°、ｈ／ｒ＝0.06、ｈ＝0.47mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.81mmの絶縁電線を得た。
〔比較例１１〕
80mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.8 mm、Ｒ＝8.58mm、θ＝22.5°、ｈ／ｒ＝0.1 、ｈ＝0.78mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝0.84mmの絶縁電線を得た。
〔比較例１２〕
500mm2の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝18.0mm、Ｒ＝19.8mm、θ＝22.5°、ｈ／ｒ＝0.1 、ｈ＝1.8 mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝1.93mmの絶縁電線を得た。
〔比較例１３〕
500mm2の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝18.0mm、Ｒ＝19.1mm、θ＝15°、ｈ／ｒ＝0.06、ｈ＝1.08mm、0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) ＝1.25mmの絶縁電線を得た。
〔比較例１４〕
60mm2 の銅より線にポリエチレンを押出被覆し、ｒ＝7.5 mmの、表面に難着雪ヒレ以外の凹凸のない通常の難着雪絶縁電線を得た。
【００２１】
これらの絶縁電線について風洞実験を行い、レイノルズ数Ｒe と抗力係数Ｃd の関係を調べた。その結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003725408.tif 000003
【００２３】
この結果によれば、実施例の電線は、いずれも風速40ｍ／ｓにおいて、通常の電線（比較例３、４、５）よりも大幅に抗力係数Ｃd が低下しているので、風圧低減効果があることが分かる。また、さらに好ましくは、θを10°〜18°、かつｈ／ｒを0.05〜0.10とすると、抗力係数Ｃd がさらに低下することが分かる。
よって、このような構成にすることにより、外径９〜40mm程度の電線においても風圧低減効果を著しく向上させることができる。
【００２４】
また、同じ絶縁電線について、図４に示すような難着雪特性評価装置を用いて、難着雪特性を評価した。この装置は、雪５を加振機６で振動させながら、ふるい７を通して落下させ、その雪に噴霧器８により水分を含ませて、ファン９からの送風により湿った雪を電線10に吹き付け、電線表面に付着させるものである。評価は、降雪10分間で電線表面に付着した雪が落下する回数をカウントし、これを５回繰り返して、平均値をとり、平均の落下回数が多いものほど難着雪効果が高いと判定する。この難着雪特性評価試験の結果を表１に併せて記載した。
【００２５】
実施例の、山部の高さｈをｈ≧0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) とした電線は、いずれも２回以上雪が落下し、これは従来の難着雪絶縁電線（比較例１４、ヒレ付き）の難着雪効果より優れていることが分かる。
また表面にヒレも凹凸もない通常の絶縁電線（比較例３、４、５）は雪が落下せず、難着雪効果がないことが分かる。また表面に凹凸はあるが、ｈ＜0.5 ×Ｒ×sin(θ／２) である絶縁電線（比較例６〜１３）はいずれも0.2 〜0.4 回の落下であり、これは従来の難着雪絶縁電線（比較例１４、ヒレ付き）の難着雪効果より劣るものであることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、比較的外径の小さい絶縁電線において、実用的な風速域（40ｍ／ｓ）で風圧荷重の小さい低風圧絶縁電線を得ることができる。また従来の難着雪絶縁電線と同等以上の難着雪性能を有する低風圧絶縁電線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による低風圧絶縁電線の一実施形態を示す断面図。
【図２】  図１の形態の絶縁電線の、レイノルズ数Ｒe と抗力係数Ｃd の関係を示すグラフ。
【図３】  （イ）、（ロ）は絶縁電線の周囲の風の流れの状態を示す説明図。
【図４】  難着雪特性評価装置の説明図。
【符号の説明】
１：導体
２：絶縁被覆
３：山部
４：谷部
【図１】
0003725408.tif 000004
【図２】
0003725408.tif 000005
【図３】
0003725408.tif 000006
【図４】
0003725408.tif 000007