(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が、直径ｄ＝12.8〜42.6mmの円に内接する正12〜24角形の各頂点に円弧状の溝を設け、各辺を凹型円弧状または直線状とした形になっていることを特徴とする低風圧電線。
【請求項２】
各辺の凹みの深さＤと直径ｄの比Ｄ／ｄが、０〜0.018 の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の低風圧電線。
【請求項３】
円弧状溝の深さＨと直径ｄの比Ｈ／ｄが、0.0045〜0.0357の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載の低風圧電線。
【請求項４】
円弧状溝の深さＨと円弧状溝の円弧の半径Ｒの比Ｈ／Ｒが、0.08〜１の範囲にあることを特徴とする請求項１、２又は３記載の低風圧電線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風圧荷重を少なくした低風圧電線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
架空電線には、鋼撚線の周囲にアルミ線をより合わせた鋼心アルミ撚線（ＡＣＳＲ）が多用されている。このような電線で低風圧化を図ったものとしては次のような電線が公知である。
▲１▼  図９に示すように、鋼撚線１上にアルミ線２を撚り合わせ、最外層に断面扇形セグメント素線３を撚り合わせ、セグメント素線３の角部を円弧面に形成し、セグメント素線３の隣接突き合わせ面と角部円弧との交点の円弧の接線が電線の中心を通らないようにし、角部円弧面の曲率半径を特定値に設定して、低風圧化を図った電線（特公昭５７−４６１６６号公報）。
▲２▼  最外層素線の包絡線上に巻回したスパイラル素線による突起の高さと突起の有する中心角を特定値に設定して、低風圧化を図った電線（特公平５−６７６５号公報）。
▲３▼  最外層の表面を波形形状にして低風圧化を図った電線（特公平７−３４３２８号公報）。
【０００３】
しかし、これらの電線は１本の電線に複数種類の最外層素線を用いたり、素線形状が複雑であったりするため製造コストが高くなる。このため比較的簡単な素線形状で低風圧効果が得られるものとしては次のような電線が公知である。
▲４▼  最外層に断面扇形のセグメント素線を複数本撚り合わせ、各セグメント素線の隣接部の表面側に円弧状の溝を設けた電線（特開平８−５０８１４号公報）。この電線は、断面円形を基本形状とし、その表面に円弧状溝を配置して、溝内部に生じる渦流によって流れの剥離点を電線後方に移動させ、電線後方の後流域を減少させて、風圧抵抗を低減するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし▲４▼の電線は、電線の直径が大きい場合には低風圧化の効果が得られるが、レイノルズ数の関係で電線の直径が小さくなると、風圧荷重が低下する風速が著しく高くなるという問題がある。このため直径の小さい電線（例えば直径25mm以下）では、風圧荷重の低下する設計風速が60〜70ｍ／ｓとなってしまい、実用的でなかった。
【０００５】
本発明の目的は、以上の問題点に鑑み、比較的直径の小さい電線でも、より低い風速域で風圧荷重を低下させることのできる低風圧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】
この目的を達成するため本発明の電線は、断面形状が、直径ｄ＝12.8〜42.6mmの円に内接する正12〜24角形の各頂点に円弧状の溝を設け、各辺を凹型円弧状または直線状とした形になっていることを特徴とするものである。
なお各辺の凹みの深さＤと前記直径ｄの比Ｄ／ｄは、０〜0.018 の範囲にあることが好ましい。
また円弧状溝の深さＨと前記直径ｄの比Ｈ／ｄは、0.0045〜0.0357の範囲にあることが好ましい。
さらに円弧状溝の深さＨと円弧状溝の円弧の半径Ｒの比Ｈ／Ｒは、0.08〜１の範囲にあることが好ましい。
なお各辺の凹みの深さＤとは、正多角形の頂点を結ぶ直線から各辺の凹みの底部までの深さである。また円弧状溝の深さＨとは、正多角形の頂点から溝底までの深さである。
【０００７】
本発明の電線は、断面正多角形を基本形状とし、各頂点に円弧状の溝を配置した形態である。この電線の場合、電線表面で生じる圧力変動が多角形状に依存し、多角形の頂点で強制的に圧力変動が生じる。その結果、層流境界層内の速度分布が崩れて、早期に乱流化し、境界層底部の速度の増加が生じる。このため流れの剥離点が後流側へ移動し、電線の後流域が減少し、電線後方にできる負圧領域が縮小して、抗力が小さくなる、と考えられる。
【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は本発明の一実施形態を示す。この低風圧電線は、鋼撚線１上にアルミ線２を撚り合わせ、最外層に12本の断面扇形セグメント素線３を撚り合わせたものである。各セグメント素線３は電線表面側の面が深さＤだけ円弧状に凹んでおり、かつ電線表面側の角部に半径Ｒの円弧状の溝が形成されているものである。このようなセグメント素線３を最外層に12本撚り合わせることにより、電線の断面形状は、直径ｄの円に内接する正12角形の各辺を凹型円弧状とし、各頂点に円弧状の溝を設けた形となる。
【０００９】
図２は本発明の他の実施形態を示す。この電線が図１のものと異なる点は、各セグメント素線３の電線表面側の面が平らになっていることである。このため電線の断面形状は、直径ｄの円に内接する正12角形の各辺を直線状とし、各頂点に円弧状の溝を設けた形となる。
【００１０】
図３は本発明のさらに他の実施形態を示す。この電線が図１のものと異なる点は、最外層にセグメント素線３が20本撚り合わされていることである。このため電線の断面形状は、直径ｄの円に内接する正20角形の各辺を凹型円弧状とし、各頂点に円弧状の溝を設けた形となる。
【００１１】
以上のような断面形状の電線に風が当たると、その表面に形成される層流境界層の早期乱流化が促進され、剥離点の後方移動が生じ、電線の後ろ側に強い流れが流れ込むようになるため、風圧荷重が低減する。
【００１２】
【実施例】
図１ないし図３のような断面形状をもつ各種の電線を試作し、風洞実験を行い、風速10ｍ／ｓから80ｍ／ｓの範囲で抗力係数を測定した。実験風速は、通常の架空送電線設計時に用いられる最高風速が40ｍ／ｓであることから決めた。試作した電線は直径22〜36.6mmの鋼心アルミ撚線である。比較のため従来の鋼心アルミ撚線（最外層素線が断面円形）についても実験を行った。
【００１３】
１． 810mm2 クラスとして次のような電線を試作した。
（ａ）  直径ｄ＝36.6mm、最外層セグメント素線12本、辺の凹みの深さＤ＝0.3 mm、円弧状溝の半径Ｒ＝1.0 mm、円弧状溝の深さＨ＝1.0 mmの電線（図１）。
（ｂ）  直径ｄ＝36.6mm、最外層セグメント素線12本、Ｄ＝0.3 mm、Ｒ＝2.0 mm、Ｈ＝0.3 mmの電線（図１）。
（ｃ）  直径ｄ＝36.6mm、最外層セグメント素線20本、Ｄ＝0.1 mm、Ｒ＝0.75mm、Ｈ＝0.6 mmの電線（図３）。
（ｄ）  直径ｄ＝36.6mm、最外層セグメント素線20本、Ｄ＝0.1 mm、Ｒ＝1.5 mm、Ｈ＝0.75mmの電線（図３）。
（ｅ）  従来のＡＣＳＲ 810mm2 、直径ｄ＝38.4mm。
【００１４】
これらの電線について風洞実験により抗力係数を測定した結果は図４のとおりであった。図４によれば（ａ）〜（ｄ）の電線は（ｅ）の従来電線に比較して抗力係数が低くなっていることが分かる。特に（ｂ）と（ｄ）の電線は明確な抗力係数の低下が確認できる。
【００１５】
２． 610mm2 クラスとして次のような電線を試作した。
（ｆ）  直径ｄ＝33mm、最外層セグメント素線16本、Ｄ＝0.15mm、Ｒ＝0.9 mm、Ｈ＝0.9 mmの電線。
（ｇ）  直径ｄ＝33mm、最外層セグメント素線16本、Ｄ＝0.15mm、Ｒ＝1.8 mm、Ｈ＝0.26mmの電線。
（ｈ）  従来のＡＣＳＲ 610mm2 、直径ｄ＝34.2mm。
【００１６】
これらの電線について風洞実験により抗力係数を測定した結果は図５のとおりであった。図５によれば（ｆ）、（ｇ）の電線は（ｈ）の従来電線に比較して抗力係数が低くなっていることが分かる。特に（ｇ）の電線は明確な抗力係数の低下と、抗力係数の低下が生じる風速の低下が確認できる。
【００１７】
３． 410mm2 クラスとして次のような電線を試作した。
（ｉ）  直径ｄ＝28mm、最外層セグメント素線14本、Ｄ＝0.15mm、Ｒ＝0.75mm、Ｈ＝0.75mmの電線。
（ｊ）  直径ｄ＝28mm、最外層セグメント素線14本、Ｄ＝0.15mm、Ｒ＝1.5 mm、Ｈ＝0.22mmの電線。
（ｋ）  直径ｄ＝28mm、最外層セグメント素線24本、Ｄ＝0.05mm、Ｒ＝1.25mm、Ｈ＝1.0 mmの電線。
（ｌ）  直径ｄ＝28mm、最外層セグメント素線24本、Ｄ＝0.05mm、Ｒ＝2.0 mm、Ｈ＝1.5 mmの電線。
（ｍ）  従来のＡＣＳＲ 410mm2 、直径ｄ＝28.5mm。
【００１８】
これらの電線について風洞実験により抗力係数を測定した結果は図６のとおりであった。図６によれば（ｉ）〜（ｌ）の電線は（ｍ）の従来電線に比較して抗力係数が低くなっていることが分かる。特に（ｊ）の電線は明確な抗力係数の低下が確認できる。
【００１９】
４． 240mm2 クラスとして次のような電線を試作した。
（ｎ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線14本、Ｄ＝0.1 mm、Ｒ＝0.6 mm、Ｈ＝0.6 mmの電線。
（ｏ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線14本、Ｄ＝0.1 mm、Ｒ＝0.9 mm、Ｈ＝0.26mmの電線。
（ｐ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線14本、Ｄ＝0.1 mm、Ｒ＝1.25mm、Ｈ＝0.1 mmの電線。
（ｑ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線16本、Ｄ＝0.0 mm、Ｒ＝1.2 mm、Ｈ＝0.17mmの電線。
（ｒ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線16本、Ｄ＝0.1 mm、Ｒ＝1.2 mm、Ｈ＝0.17mmの電線。
（ｓ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線16本、Ｄ＝0.2 mm、Ｒ＝1.2 mm、Ｈ＝0.17mmの電線。
（ｔ）  直径ｄ＝22mm、最外層セグメント素線16本、Ｄ＝0.4 mm、Ｒ＝1.2 mm、Ｈ＝0.17mmの電線。
（ｕ）  従来のＡＣＳＲ 240mm2 、直径ｄ＝22.4mm。
【００２０】
これらの電線について風洞実験により抗力係数を測定した結果は図７および図８のとおりであった。図７によれば（ｎ）〜（ｐ）の電線は（ｕ）の従来電線に比較して抗力係数が低くなっていることが分かる。また図８によれば（ｑ）〜（ｔ）の電線は（ｕ）の従来電線に比較して抗力係数が低くなっていることが分かる。特に（ｑ）、（ｒ）の電線は抗力係数の低下が大きいことが確認できる。
【００２１】
以上の実験結果を、セグメント素線の本数で整理したのが表１、Ｈ／ｄで整理したのが表２、Ｈ／Ｒで整理したのが表３、Ｄ／ｄで整理したのが表４である。
【００２２】
【表１】
0003540602.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003540602.tif 000003
【００２４】
【表３】
0003540602.tif 000004
【００２５】
【表４】
0003540602.tif 000005
【００２６】
表１はセグメント素線の本数（正多角形の角数）と抗力係数低減の効果との関係を示しているが、表１によると、正12角形ないし正24角形の範囲（好ましくは正14角形ないし正20角形の範囲）で抗力係数低減すなわち風圧低減の効果が生じていることが分かる。
表２はＨ／ｄと抗力係数低減の効果との関係を示しているが、表２によると、Ｈ／ｄが0.0045〜0.0357の範囲（好ましくは0.0077〜0.0205の範囲）で風圧低減の効果が生じていることが分かる。
表３はＨ／Ｒと抗力係数低減の効果との関係を示しているが、表３によると、Ｈ／Ｒが0.08〜1.0 の範囲（好ましくは0.14〜0.50の範囲）で風圧低減の効果が生じていることが分かる。
表４はＤ／ｄと抗力係数低減の効果との関係を示しているが、表４によると、Ｄ／ｄが0.0182以下の範囲（好ましくは0.0091以下の範囲）で風圧低減の効果が生じていることが分かる。特に直径22mmの電線においては、Ｄ／ｄが0.0045以下になると、設計風速域で大きな風圧低減効果が生じることが分かる。
【００２７】
以上の実験は直径22〜36.6mmの電線について行った。図４〜図８によれば、一般的な架空送電線の設計風速40ｍ／ｓの場合は、上記の直径の範囲で風圧低減の効果が得られることが明らかである。さらにレイノルズ数Ｒe ＝Ｕｄ／ν（Ｕ：風速、ｄ：電線外径、ν：標準大気状態で 1.473×10-5）を用いて、本発明の効果が得られる電線の太さの範囲を求めると次のとおりである。図８によると、直径22mmの本発明の電線では、風速35〜77.5ｍ／ｓの範囲で風圧低減の効果が得られることが明らかである。これよりレイノルズ数を用いて風圧低減効果の出る電線の最小外径ｄ1 および最大外径ｄ2 を求めると次のとおりである。
▲１▼設計風速40ｍ／ｓの場合
Ｒe ＝35×22／ν＝40×ｄ1 ／ν    よってｄ1 ＝19.3mm
Ｒe ＝77.5×22／ν＝40×ｄ2 ／ν  よってｄ2 ＝42.6mm
▲２▼設計風速50ｍ／ｓの場合（山岳地等）
Ｒe ＝35×22／ν＝50×ｄ1 ／ν    よってｄ1 ＝15.4mm
Ｒe ＝77.5×22／ν＝50×ｄ2 ／ν  よってｄ2 ＝34.1mm
▲３▼設計風速60ｍ／ｓの場合（沖縄等）
Ｒe ＝35×22／ν＝60×ｄ1 ／ν    よってｄ1 ＝12.8mm
Ｒe ＝77.5×22／ν＝60×ｄ2 ／ν  よってｄ2 ＝28.4mm
したがって本発明の電線は、設計風速にもよるが、直径12.8〜42.6mmの範囲、好ましくは15.4〜42.6mmの範囲で低風圧化を図ることが可能である。
【００２８】
以上の実施例は鋼心アルミ撚線についてのものであるが、本発明は電線の断面形状に関するものであるので、銅撚線、架空地線、被覆電線にも同様に適用できる。また電線の主たる抗張力体である鋼撚線の代わりに、温度伸び特性に優れたインバー線、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維またはアラミド繊維等からなる細線の表面に、アルミ、亜鉛、クローム、銅等のメッキ又は被覆を施した線材を用いても同様な効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電線の断面形状を正多角形状とし、各頂点部に円弧状溝を配置することで、従来技術では達し得なかった小サイズ電線の低風圧化が可能となる。また本発明では最外層を簡単な形状の１種類のセグメント素線で構成できるため、特殊な製造技術を必要とせず、コスト増を招くことがなく、低コストの低風圧電線を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電線の一実施形態を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部の拡大断面図。
【図２】本発明に係る電線の他の実施形態を示す断面図。
【図３】本発明に係る電線のさらに他の実施形態を示す断面図。
【図４】本発明に係る電線の実施例の風速と抗力係数の関係を示すグラフ。
【図５】本発明に係る電線の他の実施例の風速と抗力係数の関係を示すグラフ。
【図６】本発明に係る電線のさらに他の実施例の風速と抗力係数の関係を示すグラフ。
【図７】本発明に係る電線のさらに他の実施例の風速と抗力係数の関係を示すグラフ。
【図８】本発明に係る電線のさらに他の実施例の風速と抗力係数の関係を示すグラフ。
【図９】従来の低風圧電線の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１：鋼撚線
２：アルミ線
３：セグメント素線
【図１】
0003540602.tif 000006
【図２】
0003540602.tif 000007
【図３】
0003540602.tif 000008
【図４】
0003540602.tif 000009
【図５】
0003540602.tif 000010
【図６】
0003540602.tif 000011
【図７】
0003540602.tif 000012
【図８】
0003540602.tif 000013
【図９】
0003540602.tif 000014