(57)【要約】【課題】  アルミ線に余長を与えて電線の温度上昇による弛度の増加を抑制した増容量の鋼心アルミ撚線を容易に製造可能にする。【解決手段】  撚線部２でアルミ線が撚り合わされる前に、鋼線７をヒーター１１で加熱し、この加熱された鋼線７の周囲に撚線部２でアルミ線を撚り合わせ、鋼線７が常温に戻る際の収縮によりアルミ線に余長を与える。鋼線７に対してアルミ線に余長があることで、電線の温度上昇による温度伸びが小さくなり弛度の増加が抑制される。通常の電線製造装置に簡単な改造を施すだけで、アルミ線に余長を持たせた鋼心アルミ撚線の製造が可能となる。【選択図】  図１
2006040697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法において、
送出機から送り出された鋼線を加熱し、この加熱された鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせるとともに、鋼線が冷める際の収縮によりアルミ線に余長を与えた後に巻取機で巻き取ることを特徴とする鋼心アルミ撚線の製造方法。
【請求項２】
鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法において、
送出機から送り出された鋼線に、常温より低い温度に冷却した複数本のアルミ線を撚り合わせるとともに、アルミ線の温度が上がる際の温度伸びによりアルミ線に余長を与えた後に巻取機で巻き取ることを特徴とする鋼心アルミ撚線の製造方法。
【請求項３】
鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法において、
送出機から送り出された鋼線を加熱し、この加熱された鋼線の周囲に、常温より低い温度に冷却した複数本のアルミ線を撚り合わせるとともに、鋼線が冷める際の収縮とアルミ線の温度が上がる際の温度伸びとによりアルミ線に余長を与えた後に巻取機で巻き取ることを特徴とする鋼心アルミ撚線の製造方法。
【請求項４】
前記鋼線が亜鉛めっきインバ線又はアルミ覆インバ線であることを特徴とする請求項１〜３記載の鋼心アルミ撚線の製造方法。
【請求項５】
前記鋼線が亜鉛めっき鋼線又はアルミ覆鋼線であることを特徴とする請求項１〜３記載の鋼心アルミ撚線の製造方法。
【請求項６】
前記アルミ線が、硬アルミ線又は耐熱アルミ合金線又は超耐熱アルミ合金線又は特別耐熱アルミ合金線であることを特徴とする請求項１〜５記載の鋼心アルミ撚線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法に関し、特に、鋼線に対してアルミ線に余長を持たせた構造で電線の温度上昇による弛度の増加が抑制される鋼心アルミ撚線を製造するための鋼心アルミ撚線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電線の温度上昇による温度伸びを小さくして弛度の増加を抑制することで増容量を可能にした増容量の鋼心アルミ撚線として、次のようなものがある。
（１）架空送電線として広く用いられている通常の（狭義の）鋼心アルミ撚線（ＡＣＳＲ）は、亜鉛めっき鋼線からなる鋼心の周囲に硬アルミ線を撚り合わせた構造であるが、この鋼心アルミ撚線の亜鉛めっき鋼線のかわりに線膨張係数の小さいインバ線(亜鉛めっきインバ線、アルミ覆インバ線等)を用い、硬アルミ線のかわりに耐熱性を向上させたアルミ合金線(耐熱アルミ合金線、超耐熱アルミ合金線、特別耐熱アルミ合金線等)を用いて、それらを撚り合わせた増容量電線、すなわち亜鉛メッキインバ心超耐熱アルミ合金撚線（ＺＴＡＣＩＲ）やアルミ覆インバ心特別耐熱アルミ合金撚線（ＸＴＡＣＩＲ）がある。
【０００３】
（２）また、電線（鋼心アルミ撚線）に作用する引張り荷重を、アルミの線膨張係数より非常に小さい線膨張係数を持つ鋼線部に全て分担させることで、温度上昇による温度伸びを小さくして弛度の増加を抑制する方法がある。
その方法として、架線直後に鋼心アルミ撚線のプレストレッチを行うことにより、引張り荷重の全てを鋼線部に分担させる鉄塔上でのプレストレッチ工法があるが、この工法では高所作業となり危険な作業となることから、電線製造時に鋼心アルミ撚線のアルミ線にあらかじめ余長を与えることにより、架線後に張力の全てが鋼心のみに分担されるようにした低弛度電線が提案されている。この低弛度電線は、鋼心アルミ撚線のアルミ線に曲げ負荷を与えるか、又は、鋼線にプレストレッチを与えかつアルミ線に曲げ負荷を与える方法で、アルミ線に余長を与えるものである。（特開2002-25348号参照）。
図６にその製造工程を示す。同図において、１は鋼線７を送り出す送出機、２は撚線部（撚線機）、３は引取機、４は巻取機であり、これらは一般的な撚線製造装置であるが、これに延線車５及びプーリ６を追加している。この例では、撚線部２での撚り合わせ前に、延線車５を用いて鋼線７に大きなバックテンションをかけることにより、鋼心となる鋼線７に弾性伸びを与え、撚り合わせ後のプーリー６を用いた撚り合わせ線の曲げ負荷により、アルミ線に塑性伸びを与えている。
この低弛度電線で低弛度が図られる事情について説明すると、鋼の線膨張係数はアルミの線膨張係数より非常に小さいので、鋼心アルミ撚線の等価線膨張係数は鋼の線膨張係数よりも大きくなる。しかし、架線された鋼心アルミ撚線の温度が上昇すると、アルミ線の温度伸びが鋼線よりも大きいため、ある温度(遷移点)以上になると電線張力の全てが鋼線に移行する。ある温度以上になると電線張力の全てが鋼線に移行するという場合のその温度を遷移点温度という。この時の電線の等価線膨張係数は、鋼の線膨張係数によって決まるため、温度上昇による電線の伸びが鈍化し、弛度の増加が抑制される傾向が見られる。この特性を利用してアルミ線に余長を与えることでアルミ線に張力を分担させないようにしたものである。
なお、特許文献２にも、鋼心アルミ撚線の低弛度化、増容量化を図る方法が記載されている。
【特許文献１】特開2002-25348号（段落番号［０００３］、図６、図７、［００１６］〜［００１９］）
【特許文献２】特開2002-90744号（段落番号［０００２］〜［０００８］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５は電線サイズ４１０ｍｍ２の通常の鋼心アルミ撚線（ＡＣＳＲ）及び亜鉛メッキインバ心超耐熱アルミ合金撚線（ＺＴＡＣＩＲ）について、電線温度と弛度との関係を計算により求め、その計算値をグラフ化したものであるが、このグラフに示す通り、上記（１）のように鋼心にインバ線を用いた電線では、電線の温度上昇による弛度の変化は、遷移点温度（概ね９０℃）までは、通常の鋼心アルミ撚線に比べ若干小さい程度である。つまり、鋼心に線膨張係数が小さいインバ線を用いても、遷移点温度よりも低い温度で使用する場合、大きな効果は期待できない。
【０００５】
アルミ線に余長を与える特開2002-25348の方法において、鋼心とアルミ線との関係が単なる２枚重ねの関係ではないので、鋼心アルミ撚線のアルミ線に曲げ負荷を与える方法だけでアルミ線に所望の余長を与えることは必ずしも容易でないと思われる。また、延線車を用いて撚り合わせ前の鋼線に大きなバックテンションを負荷する方法も併用しているが、鋼線にバックテンションを負荷する方法では、実際に撚り合わせを行う場合には、アルミ線のバックテンションもかかるため、引取機には、非常に大きな引取り能力が必要とされる。しかし、通常の撚線製造設備における引取機はアルミ線のバックテンションを考慮すれば済むので、引取機の引取り能力はアルミ線のバックテンション分程度しかなく、引取機には鋼線に張力をかける余力がない。このため、引取機の能力を増強したり、引取機を交換するなどの大掛かりな設備改造が必要となり、設備費が高くかかる。
【０００６】
本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、架線後に作業することを必要とせず、また、大掛かりな設備改造を必要とせずに、架空送電線の弛度を小さくすることを可能にする鋼心アルミ撚線の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する請求項１の発明は、鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法において、
送出機から送り出された鋼線を加熱し、この加熱された鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせるとともに、鋼線が冷める際の収縮によりアルミ線に余長を与えた後に巻取機で巻き取ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法において、
送出機から送り出された鋼線に、常温より低い温度に冷却した複数本のアルミ線を撚り合わせるとともに、アルミ線の温度が上がる際の温度伸びによりアルミ線に余長を与えた後に巻取機で巻き取ることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、鋼線の周囲に複数本のアルミ線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線を製造する鋼心アルミ撚線の製造方法において、
送出機から送り出された鋼線を加熱し、この加熱された鋼線の周囲に、常温より低い温度に冷却した複数本のアルミ線を撚り合わせるとともに、鋼線が冷める際の収縮とアルミ線の温度が上がる際の温度伸びとによりアルミ線に余長を与えた後に巻取機で巻き取ることを特徴とする。
【００１０】
請求項４は、請求項１〜３記載の鋼心アルミ撚線の製造方法において、鋼線が亜鉛めっきインバ線又はアルミ覆インバ線であることを特徴とする。
請求項５は、請求項１〜３記載の鋼心アルミ撚線の製造方法において、鋼線が亜鉛めっき鋼線又はアルミ覆鋼線であることを特徴とする。
【００１１】
請求項６は、請求項１〜５記載の鋼心アルミ撚線の製造方法において、アルミ線が、硬アルミ線又は耐熱アルミ合金線又は超耐熱アルミ合金線又は特別耐熱アルミ合金線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鋼心アルミ撚線の製造方法によれば、アルミ線に余長を持たせた鋼心アルミ撚線を得ることができ、したがって、鋼心アルミ撚線の遷移点温度を低くすることができる。これにより、架線後のプレストレッチ等の高所作業を必要とせずに、架空送電線の弛度を小さくすることができ、したがって、増容量を実現できる。
また、本発明方法による鋼心アルミ撚線は、アルミ線に余長があり遷移点以上の電線温度においてアルミ線には張力がかからないため、疲労によるアルミ素線切れが生じにくくなる。
【００１３】
本発明方法では鋼線にバックテンションを負荷することはしないので、既存の撚線製造設備に本発明を適用する場合に、引取機の増強や交換といった大幅な設備改造を必要とせず、安価に改造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した鋼心アルミ撚線の製造方法について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に請求項１の発明の一実施例の鋼心アルミ撚線の製造方法の工程を示す。同図において、１は鋼線７を送り出す送出機、２は撚線部（撚線機）、３は引取機（図示例はダブルキャプスタン）、４は巻取機であり、これらは一般的な撚線製造装置のものであるが、請求項１の発明では、アルミ線を撚り合わせる前に鋼線７を加熱するために、送出機１と撚線部２との間にヒーター１１を設置する。
送出機１から送り出された鋼線７をヒーター１１で加熱し、この加熱された鋼線７の周囲に撚線部２で複数本の常温のアルミ線を撚り合わせ、引取機３を経て巻取機４で巻き取る。
この製造工程において、ヒーター１１で加熱された鋼線７は、温度伸びにより伸びた状態で撚線部２に入る。撚線部２では、伸びた状態の鋼線７に常温のアルミ線が撚り合わされる。
この場合、アルミ線は鋼線７に瞬間的に撚り合わされるので、鋼線７の熱で伸びる間もなく撚り合わされて一体となり、撚り合わされた後に鋼線７の熱で若干温度上昇する。したがって、アルミ線が鋼線７の熱で温度上昇することは、後述のアルミ線の余長の程度にほとんど影響しないと言える。なお、撚り合わせ時点からすぐ後の撚り合わせ線８は、鋼線７の熱で若干温度上昇するが鋼線７からの拘束力のために、アルミ線に僅かに圧縮応力が生じている状態となっていると考えられる。
この撚り合わせ線８は、巻取機４で巻き取られる迄に冷えて、概ね常温に戻る。熱で伸びていた鋼線７が常温に戻る際に収縮することにより、アルミ線に余長が与えられる。こうして、鋼線に対してアルミ線に余長を持たせた鋼心アルミ撚線９が得られる
【００１６】
鋼線７を加熱するヒーター１１としては、鋼線７を囲む誘導コイルを用いて加熱する誘導加熱装置が適切である。しかし、電熱線による加熱手段その他の加熱手段を採用することができる。
撚線部２の構造は任意であり、例えば、ケージに装着されて回転するボビンからアルミ線を送り出し集合ダイスで鋼線７に撚り合わせせるケージ型の撚線機、その他の一般的な撚線機を用いることができる。
撚線部２を出た後の撚り合わせ線８を冷やす手段は、図示例では自然空冷であるが、送風による空冷あるいは冷却空気による送風空冷等を採用してもよい。なお、常温で送り出されるアルミ線が鋼線７を冷却する作用も果たすことになる。
【００１７】
鋼線７は、低弛度の電線を得るためには、線膨張係数の小さな亜鉛めっきインバ線、アルミ覆インバ線等のインバ線が好適であるが、亜鉛めっき鋼線でもよいし、その他の鋼線を用いることができる。なお、鋼線７は、通常は複数本の鋼素線を撚り合わせた鋼撚線とするが、単線でもよい。
アルミ線は、耐熱アルミ合金線、超耐熱アルミ合金線、特別耐熱アルミ合金線等でもよいし、硬アルミ線やその他のアルミ線を用いることができる。
【００１８】
上記の電線製造方法における製造条件の一例を、電線サイズ１６０ｍｍ２の亜鉛メッキインバ心超耐熱アルミ合金撚線（ＺＴＡＣＩＲ）に適用する場合について説明する。
電線サイズ１６０ｍｍ２の鋼心アルミ撚線は図４に示す通りであり、鋼素線７ａが７本、アルミ線１０は内層が１２本、外層が１８本である。
電線張力１０００Ｋｇｆの時に遷移点温度が７０℃となるような電線（ＺＴＡＣＩＲ）を、電線製造温度１５℃で製造する場合を想定すると、次の計算のように、要求される鋼線７の温度は約２００℃となる。
【００１９】
要求される鋼線の温度が約２００℃となる計算根拠は以下の通りである。
ＡＡ：アルミ線の断面積（159.3（mm２））
ＥＡ：アルミ線の弾性係数（6300（kg/mm２））
αＡ：アルミ線の線膨張係数（23×10−６（/℃））
ＡＩ：インバ線の断面積（37.16（mm２））
ＥＩ：インバ線の弾性係数（16500（kg/mm２））
αＩ：インバ線の線膨張係数（2.8×10−６（/℃））
ｔ０：製造温度（15（℃））
ｔＣ：遷移点温度（70（℃））
ＴＣ：遷移点張力（1000（kg））
の時のアルミ線の必要余長（ＬＡ）は[数１]により計算され、その計算結果は、
ＬＡ＝５．２×１０−４ｍｍ
となる。
【００２０】
【数１】
2006040697.tif 000003
【００２１】
したがって、アルミ線の必要余長（ＬＡ＝５．２×１０−４ｍｍ）を与えるために必要なインバ線の加熱温度（ｔI（℃））は、[数２]の通り、
ｔI＝１８６℃
となる。
【００２２】
【数２】
2006040697.tif 000004
【００２３】
よって、電線製造温度１５℃を考慮して、
鋼線の温度＝１８６＋１５＝約２００℃
となる。
【００２４】
この鋼心アルミ撚線の製造方法によれば、アルミ線に余長を持たせた鋼心アルミ撚線を得ることができ、したがって、鋼心アルミ撚線の遷移点温度を低くすることができる。これにより、架線後のプレストレッチ等の高所作業を必要とせずに、架空送電線の弛度を小さくすることができ、したがって、増容量化を実現できる。また、この増容量化を、鉄塔建替や嵩上げをせずに電線を張替えるだけで実現でき、建設費も少なく済む上、工期も短くて済む。
また、本発明方法による鋼心アルミ撚線は、アルミ線に余長があり遷移点以上の電線温度においてアルミ線には張力がかからないため、疲労によるアルミ素線切れが生じにくくなる。
また、鋼線にバックテンションを負荷することはしないので、既存の撚線製造設備に本発明を適用する場合に、引取機の増強や交換といった大幅な設備改造を必要とせず、安価に改造できる。
特に、鋼線加熱手段として例えば誘導加熱装置を採用する場合、誘導加熱装置の設置は、引取機の増強や交換と比較して、極めて簡易であり、既設の電線製造設備に簡易にかつ安価に増設設置できる。
また、アルミ線に余長を持たせない鋼心アルミ撚線の鋼線に単に線膨張係数が小さいインバ線を用いても、前述した図５の通り、電線の温度上昇による弛度の変化は、遷移点温度までは、通常の鋼心アルミ撚線に比べ若干小さい程度であり、遷移点温度よりも低い温度で使用する場合、大きな効果は期待できないが、本発明により電線の遷移点温度（鋼線が張力の全てを分担する応力状態に移行する温度）を低くできることで、低い温度でも鋼線にインバ線を用いたことの効果が大きく表れるようになる。
【実施例２】
【００２５】
図２に請求項２の発明の一実施例の鋼心アルミ撚線の製造方法の工程を示す。送出機１、撚線部２、引取機３、巻取機４は前記と同様である。請求項２の発明では、鋼線７に撚り合わせるアルミ線を常温より低い温度に冷却するために、撚線部２を例えば冷却室２１内に配置する。
送出機１から送り出された鋼線７に、撚線部２で、常温より低い温度に冷却した複数本のアルミ線を撚り合わせ、引取機３を経て巻取機４で巻き取る。
この製造工程において、撚線部２では、常温より低い温度に冷却されて収縮した状態のアルミ線が常温の鋼線７の周囲に撚り合わされる。この撚り合わせ線８のアルミ線は、巻取機４で巻き取られる迄に温度が上昇して、概ね常温に戻る。冷却されて収縮していたアルミ線が常温に戻る際に伸びることにより、アルミ線に余長が与えられる。こうして、鋼線７に対してアルミ線に余長を持たせた鋼心アルミ撚線９が得られる。
【００２６】
アルミ線を常温より低い温度に冷却する手段として、図示例では撚線部２の全体を、冷却器２２で内部空気を冷却される冷却室２１に入れている。冷却器は、特に限定されないが、空調用、工業用などに広く用いられている一般的な冷凍装置、例えば、冷媒の蒸発潜熱を利用する冷凍サイクルを、圧縮機、凝縮機、キャピラリチューブ、蒸発器などで構成した圧縮機式冷凍機などを用いることができる。
また、撚線部２を出た後の撚り合わせ線８を常温に戻す加温手段は、図示例では室温による自然加温であるが、温風で加温することもできる。なお、常温の鋼線７がアルミ線を加温する作用も果たす。
【００２７】
図２の電線製造方法を採用する場合について、前記と同じく、電線張力１０００Ｋｇｆの時に遷移点温度が７０℃となるような電線（ＺＴＡＣＩＲ）を、電線製造温度１５℃で製造する場合を想定すると、次の計算のように、要求されるアルミ線の温度は−８℃となる。
【００２８】
要求されるアルミ線の温度が−８℃となる計算根拠は以下の通りである。
アルミ線の必要余長（ＬＡ）は前記と同じであり、
ＬＡ＝５．２×１０−４ｍｍ
である。そして、このアルミ線の必要余長（ＬＡ＝５．２×１０−４ｍｍ）を与えるために必要なアルミ線の冷却温度（ｔA（℃））は、[数３]の計算の通り、２３℃となる。
【００２９】
【数３】
2006040697.tif 000005
【００３０】
よって、電線製造温度１５℃を考慮して、
アルミ線の温度＝１５−２３＝−８℃
となる。
【実施例３】
【００３１】
図３に請求項３の発明の一実施例の鋼心アルミ撚線の製造方法の工程を示す。送出機１、撚線部２、引取機３、巻取機４は前記と同様である。請求項３の発明は、図１の電線製造方法における鋼線７の加熱と、図２の電線製造方法におけるアルミ線の冷却との両方を組み合わせた方法であり、アルミ線を撚り合わせる前に鋼線７を加熱するために、送出機１と撚線部２との間にヒーター１１を設置し、かつ、鋼線７に撚り合わせるアルミ線を常温より低い温度に冷却するために、撚線部２を例えば冷却室２１内に配置する。
送出機１から送り出された鋼線７をヒーター１１で加熱し、この加熱された鋼線７の周囲に、冷却室２１内に設置した撚線部２で、常温より低い温度に冷却した複数本のアルミ線を撚り合わせ、引取機３を経て巻取機４で巻き取る。
【００３２】
この製造工程では、熱で伸びていた鋼線７が常温に戻る際の鋼線７の収縮と、冷却されて収縮していたアルミ線が常温に戻る際の伸張との両方により、アルミ線に余長が与えられる。
したがって、この電線製造方法によれば、図１又は図２の方法単独の場合より、アルミ線に大きな余長を与えることができる。
また、同程度の余長を与える場合には、鋼線７の加熱温度を図１の方法単独の場合より低くすることができ、アルミ線の冷却温度を図２の方法単独の場合より高くすることができ、加熱、冷却の程度を小さくすることができる。
【００３３】
なお、本発明の上述の方法に加えて、図６の従来方法を併用することもできる。すなわち、延線車５を用いて鋼線７にバックテンションをかけながら加熱して、これにアルミ線を撚り合わせる方法、あるいは、延線車５を用いて鋼線７にバックテンションをかけながら、冷却したアルミ線を撚り合わせる方法も可能である。また、巻取機４で巻き取る前にプーリ６で曲げ負荷を与える方法と併用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例の鋼心アルミ撚線の製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の他の実施例の鋼心アルミ撚線の製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の鋼心アルミ撚線の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明を適用する鋼心アルミ撚線の一例を示す断面図である。
【図５】通常の鋼心アルミ撚線（ＡＣＳＲ）及び亜鉛メッキインバ心超耐熱アルミ合金撚線（ＺＴＡＣＩＲ）についての電線温度と弛度との関係（計算値）を示す図である。
【図６】従来の、アルミ線に余長を持たせた鋼心アルミ撚線の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  送出機
２  撚線部（撚線機）
３  引取機
４  巻取機
７  鋼線
７ａ  鋼素線
８  撚り合わせ線（巻取機に達するまでの撚線を指す）
９  鋼心アルミ撚線
１１  ヒーター
２１  冷却室
２２  冷却器
【図１】
2006040697.tif 000006
【図２】
2006040697.tif 000007
【図３】
2006040697.tif 000008
【図４】
2006040697.tif 000009
【図５】
2006040697.tif 000010
【図６】
2006040697.tif 000011