(57)【要約】【課題】水中用電力ケーブルの小径化、軽量化を図る。【解決手段】三本のケーブルコア２０と、三本のケーブルコア２０の全てを内包する保護層３０とを備える三心の水中用電力ケーブル１００において、保護層３０と三本のケーブルコア２０との間の領域に三本以上の抗張力線４０又は中空線５０が配置されており、ケーブル断面において、抗張力線４０又は中空線５０は、他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と四点以上の接点を有するように配置されている。  これにより、保護層３０の外部に抗張力線４０を配置する必要性が低くなり、小径化を実現する。また、必要以上の抗張力線４０を設ける必要がなくなり、軽量化を実現する。  さらに、抗張力線４０又は中空線５０の四接点配置により、ケーブル断面形状を一定に維持することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三本のケーブルコアと、
前記三本のケーブルコアの全てを内包する保護層とを備える三心の水中用電力ケーブルにおいて、
前記保護層の内側に抗張力線が配置されており、前記水中用電力ケーブルの断面において、前記抗張力線は、他の前記抗張力線又は前記ケーブルコアと四点以上の接点を有することを特徴とする水中用電力ケーブル。
【請求項２】
前記保護層は、前記水中用電力ケーブルの断面において、前記三本のケーブルコアのそれぞれが他の二本の前記ケーブルコアに接した状態で束ねられた状態で当該三本のケーブルコアの全てに外接する円形であることを特徴とする請求項１記載の水中用電力ケーブル。
【請求項３】
前記抗張力線は中空線を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の水中用電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底、海中、その他の水中で使用される水中用電力ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
海底ケーブルに代表される水中用電力ケーブルは、船から布設する際や、ケーブルを吊り上げる際等にかかる張力に耐えられるような抗張力線を持ち、ケーブルを送り出す際に使用するキャタピラの側圧に耐え得ることが要求される。
このため、図５のように、従来の三心海底ケーブル２００は、三心のケーブルコア２０１が三角形の配置になるように撚って中心に配置され、その周りに押えテープ２０２、抗張力線の座床層２０３、抗張力線２０４、保護層２０５等が配置され、三心のケーブルコア２０１と押えテープ２０２との間にはヤーン・紐等からなる介在部２０６が設けられた構成となっている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１７５５０４号公報
【特許文献２】特開２０１５−７３３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の水中用電力ケーブルでは、ケーブルコア２０１とテープ２０２の間の領域には、ケーブルを円形に維持するために隙間を埋める介在部２０６が設けられているに過ぎず、当該領域は有効活用されずにデッドスペース化していた。
また、特許文献２では、ケーブルコア２０１とテープ２０２の間の領域に光ケーブルを配置し、領域内を有効活用しているが、その大部分は未だにデッドスペースとなっていた。
【０００５】
また、これら従来の水中用電力ケーブルでは、座床層２０３、抗張力線２０４、保護層２０５が、三心のケーブルコア２０１の包絡線の外側に配置されているため、その分だけケーブルの外径が大きくなっている。このため、水中用電力ケーブルの製造の困難性が増し、また、輸送時、布設時の取り回しが難しく、そのコストが増加するという問題が生じていた。
【０００６】
さらに、これら従来の水中用電力ケーブルでは、抗張力線２０４がケーブルの外周近くで同一円周上に隙間なく配置されているため、必要強度を確保できる本数よりも多い本数で設けられることが多く、これによってケーブルの重量増加を生じていた。また、この重量増加を原因とする、ケーブル製造の困難性増加、取り回しの困難化、コストの増加も生じていた。
【０００７】
さらに、上記従来の水中用電力ケーブルは、ケーブルコア２０１とテープ２０２の間の領域を埋める介在部２０６として、軟らかいヤーン等で充実させている場合が多かった。
このため、従来の水中用電力ケーブルは、製造時や布設時において、キャタピラによって送られる際に加わる圧力により、水中用電力ケーブルが過度に変形し、介在部２０６内に光ケーブル等を配している場合にその特性に影響を及ぼすおそれがあった。
また、水中用電力ケーブルは、コイルやターンテーブルで巻かれた状態で輸送されるが、その際、巻かれた、水中用電力ケーブルは積層状態となり、下層部分が上方部分の重量で変形し、内部を破損するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、小径化或いは軽量化に適した水中用電力ケーブルを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、
三本のケーブルコアと、
前記三本のケーブルコアの全てを内包する保護層とを備える三心の水中用電力ケーブルにおいて、
前記保護層の内側に抗張力線が配置されており、前記水中用電力ケーブルの断面において、前記抗張力線は、他の前記抗張力線又は前記ケーブルコアと四点以上の接点を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の水中用電力ケーブルにおいて、
前記保護層は、前記水中用電力ケーブルの断面において、前記三本のケーブルコアのそれぞれが他の二本の前記ケーブルコアに接した状態で束ねられた状態で当該三本のケーブルコアの全てに外接する円形であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の水中用電力ケーブルにおいて、
前記抗張力線は中空線を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明は、上記の構成により、小径化或いは軽量化に適した水中用電力ケーブルを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】発明の実施形態である海底ケーブルの長手方向に垂直な断面図である。
【図２】図１の海底ケーブルの拡大断面図である。
【図３】抗張力線及び中空線の配置を変えた海底ケーブルの例を示す断面図である。
【図４】抗張力線及び中空線の配置を変えた海底ケーブルの他の例を示す断面図である。
【図５】従来の水中用電力ケーブルの長手方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態の概要］
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は水中用電力ケーブルとしての海底ケーブル１００のケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図であり、図２は海底ケーブル１００の拡大断面図である。
【００１５】
海底ケーブル１００は、三本のケーブルコア２０と、これら三本のケーブルコア２０を内包する外部層としての保護層３０と、三本のケーブルコア２０と保護層３０との間の領域に配置された複数の抗張力線４０及び中空線５０とを備えている。
【００１６】
各ケーブルコア２０は、中心に導体部２１を備え、当該導体部２１から外側に向かって順番に内部半導電層２２，架橋ポリエチレン絶縁層２３，外部半導電層２４，軟銅線等からなるシールド層２５，遮水層（金属被など）２６等から形成されている。シールド層は軟銅線の他、銅テープなどを用いることができる。
また、このケーブルコア２０の導体部２１は、複数（例えば五つ）の分割導体セグメントの撚り合わせから構成されている。なお、導体部２１は、このような分割導体構造でなく一体構造でも良い。
【００１７】
三本のケーブルコア２０はいずれも外径が等しく、各ケーブルコア２０が他の二本のケーブルコア２０と接するように、ケーブル長手方向から見た三本のケーブルコア２０の中心が正三角形の頂点に位置する配置で撚り合わされている。
【００１８】
保護層３０は、内部を保護するプラスチックシースからなる。
この保護層３０の内周は、海底ケーブル１００のケーブル長手方向に直交する断面において、撚り合わされた三本のケーブルコア２０に外接する円形である。そして、保護層３０と三本のケーブルコア２０との間の領域には、複数の抗張力線４０と抗張力線としての複数の中空線５０とが配置され、さらに、抗張力線４０及び中空線５０の周囲に生じる隙間には介在部６０としてのＰＰ（ポリプロピレン）ヤーンが充実されている。
また、この保護層３０の外部には、外周に沿って並んで配置された抗張力線は設けられていない。
【００１９】
抗張力線４０は、中実の線材であって、亜鉛メッキ鉄線、銅線、アルミ線、アルミ合金線等の金属線が使用される。また、アラミド繊維、繊維強化プラスチック、ポリアリレート繊維、ポリエステル系繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン等の樹脂材料からなる抗張力線を使用しても良い。
中空線５０は、例えば、ポリエチレン樹脂からなり、管のように軽量で外圧にある程度の強度を有する円管である。
なお、ポリエチレンのヤング率は0.4[GPa]程度であり（ヤング率は応力が加わった時、どの位歪まないか（変形しないか）を示す値）、上記中空線５０は、ポリエチレンかそれ以上のヤング率の材料を使用することが望ましい。また、抗張力線４０も同様としてもよい。ポリエチレン以外にポリプロピレン（ヤング率1.5 [GPa]）、ナイロン（ヤング率1.2 [GPa]）を用いることができる。
なお、図１〜図４において、中空線５０の中心孔の図示は省略している。
【００２０】
［抗張力線及び中空線の配置について］
上記抗張力線４０及び中空線５０の保護層３０の内部での配置について説明する。
保護層３０と三本のケーブルコア２０の隙間の領域は、各々の径がまちまちである複数の抗張力線４０及び中空線５０が密接状態で配置されている。
そして、これらの抗張力線４０又は中空線５０は、一部のものを除いて、周囲の他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と四点以上の接点で接している。
なお、「接点」とは海底ケーブル１００のケーブル長手方向に直交する断面において点で接した状態をいうものとする。即ち、抗張力線４０又は中空線５０は、実際には、周囲の他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０とその長手方向に沿った線で接触している。
このように四点以上の接点で接する抗張力線４０又は中空線５０を有することから、抗張力線４０と中空線５０の合計の本数は最低でも三本以上であることが要求され、さらには、二本のケーブルコア２０と保護層３０とで囲まれる略扇形の領域ごとに抗張力線４０及び中空線５０の本数が三本以上であることが望ましい。
【００２１】
図２は二つのケーブルコア２０と保護層３０とにより略扇形に区画された一領域内の抗張力線４０又は中空線５０の配置を拡大して示している。なお、保護層３０内で略扇形に区画された領域は三つ形成されるが、これら三つの領域内における抗張力線４０又は中空線５０の配置は、いずれも同一となっている。
【００２２】
図２の符号Ａ〜Ｆは、外径が異なる抗張力線４０又は中空線５０のいずれかを示している。
これらの内で、Ｂの抗張力線４０又は中空線５０は、周囲の他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と五つの接点で接している。
また、Ａ，Ｃ，Ｄの抗張力線４０又は中空線５０は、周囲の他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と四つの接点で接している。
また、Ｅ，Ｆの抗張力線４０又は中空線５０は、周囲の他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と四つ未満の接点で接している。
【００２３】
例えば、ケーブルコアの直径を10000とした場合、上記四つ以上の接点で周囲に接しているＡ〜Ｄの抗張力線４０又は中空線５０の直径は、それぞれ、1592、1944、2718、2876となる。またこれら以外の抗張力線４０又は中空線５０は、隙間領域に三接円を描くことで直径を求めることができる。
【００２４】
なお、二つのケーブルコア２０と保護層３０とにより区画された略扇形の一領域内で半径方向外側に並んだＣ〜Ｆの抗張力線４０又は中空線５０は、いずれも、三本のケーブルコア２０に外接する円形の保護層３０の内周に接するように、各々の直径が定められており、保護層３０が円形を維持することができるようになっている。
【００２５】
また、Ａ〜Ｆのいずれを抗張力線４０とし、いずれを中空線５０とすべきかは、海底ケーブル１００に対して要求されている張力に基づいて定められている。即ち、三つの領域のＡ〜Ｆの内で、要求張力に耐久する張力を確保可能な分だけを抗張力線４０とし、残りを中空線５０としている。
従って、Ａ〜Ｆの全てを中空線５０とした場合でも、要求張力に耐久する張力を確保可能であれば、抗張力線４０を一本も設けなくともよい。また、Ａ〜Ｆの全てを抗張力線４０としなければ要求張力に耐久する張力を確保できないのであれば、中空線５０を一本も設けなくともよい。
【００２６】
［海底ケーブルの製造］
三本のケーブルコア２０が用意され、これらは、各ケーブルコア２０が他の二本のケーブルコア２０と接するように撚り合わせ、束ねられる。
この時、ケーブルコア２０の外径と保護層３０の内径とから適正な外径が定められた複数の抗張力線４０と複数の中空線５０とがそれぞれ予定された数の接点で周囲と接する適正な配置で、三本のケーブルコア２０と共に撚り合わされる。
また、各ケーブルコア２０，各抗張力線４０，各中空線５０の隙間にはＰＰ（ポリプロピレン）ヤーンが介在するように一緒に撚り合わせられ、介在部６０が形成される。
そして、必要な場合には、各ケーブルコア２０，各抗張力線４０，各中空線５０が所定の配置を維持することができるようにテープを巻き付けて固定し、その外周上にプラスチックシースからなる保護層３０を形成する。
【００２７】
［発明の実施形態の技術的効果］
上記海底ケーブル１００は、保護層３０と三本のケーブルコア２０との間の領域に、抗張力線４０又は中空線５０を配置したので、従来はデッドスペースとなりがちであった三本のケーブルコア２０の周囲の領域を有効活用することが可能となる。
これにより、各ケーブルコア２０を取り囲む保護層３０の外周に、抗張力線４０又は中空線５０を配置する必要がなくなり、海底ケーブル１００の小径化を実現することが可能となる。また、かかる小径化に伴い、海底ケーブル１００の製造や取り回しが容易となり、製造や輸送のコストの低減を図ることが可能となる。
また、海底ケーブル１００を小径化し密度を高めることができるので、布設後の潮流や水流の影響を受けにくく、敷設後に安定した状態を維持することが可能となる。
さらに、保護層３０と三本のケーブルコア２０との間の領域に中空線５０を配置したので、当該中空線５０の中空内部を他の用途にも使用することができる。例えば、中空線５０の内部に光ファイバーやその他の信号線を配置する等である。
【００２８】
また、抗張力線４０を保護層３０と各ケーブルコア２０の間に配置し、保護層３０の外側には配置しないので、保護層３０の外周を埋めるように抗張力線４０を設ける必要がない。このため、抗張力線４０を、海底ケーブル１００に必要な張力に耐久可能な本数に低減することが容易となる。これにより、海底ケーブル１００の軽量化を実現することが可能となる。また、かかる軽量化に伴い、海底ケーブル１００の製造や取り回しが容易となり、製造や輸送のコストの低減を図ることが可能となる。
【００２９】
また、海底ケーブル１００は、海底ケーブル１００のケーブル長手方向に直交する断面において、他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と四点以上の接点で接する抗張力線４０又は中空線５０を有するので、保護層３０と各ケーブルコア２０の間の領域内で、これらの抗張力線４０又は中空線５０がもとの配置を安定的に維持することができる。
従って、海底ケーブル１００が外部から何らかの外力を受けた場合や巻いて積層された場合でも、断面形状の変形を抑制することができ、保護層３０の内部の構成を、変形による影響、破損、さらには破壊などから効果的に保護することが可能となる。
また、前述したように、中空線５０の内部を他の用途に使用している場合には、その使用物を保護し、影響を低減することができる。
【００３０】
また、保護層３０と各ケーブルコア２０の間の領域内で、海底ケーブル１００の半径方向の最外周に配置された複数の抗張力線４０又は中空線５０が断面円形の保護層３０の内周に接するようにそれぞれの外径の大きさを設定した場合には、海底ケーブル１００を円形に維持することができ、ケーブル断面のいずれの方向からの外力に対しても、変形を抑制することが可能となる。
【００３１】
［抗張力線及び中空線の配置の他の例について］
上記抗張力線４０及び中空線５０の保護層３０の内部での配置は、周囲の他の抗張力線４０、中空線５０又はケーブルコア２０と四点以上の接点で接している抗張力線４０又は中空線５０を含んでいれば、前述した図１の配置に限られない。
【００３２】
例えば、図３に示すように、略扇形に区画された一つの領域につき、二本のケーブルコア２０に接する比較的外径が大きな抗張力線４０又は中空線５０を一つ設け、その周囲の隙間領域を埋めるようにより小径の抗張力線４０又は中空線５０を配置してもよい。
この場合、ケーブルコアの直径を10000とした場合、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの抗張力線４０又は中空線５０の直径は、それぞれ、4820、2370、1340、1160となる。
また、この図３に示すように、三本のケーブルコア２０の中心部にも抗張力線４０又は中空線５０を配置しても良いことは言うまでもない。
【００３３】
また、上記以外に図４に抗張力線４０及び中空線５０の保護層３０の内部での配置例を示す。この例のように、それぞれの抗張力線４０及び中空線５０の外径を調整し、図１よりも抗張力線４０及び中空線５０の本数を少なくしても良い。
この場合、ケーブルコアの直径を10000とした場合、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの抗張力線４０又は中空線５０の直径は、それぞれ、3073、2140、3057、1645となる。
【００３４】
［実施例］
水深50mに布設される150kV  300mm2の三心のケーブルコアを有する海底ケーブル（水中用電力ケーブル）として、前述した図５に示す構造の比較例と図１に示す発明の実施例とを比較する。なお、これら海底ケーブルでは鉄線を抗張力線としている。
【００３５】
従来の海底ケーブルの構造である比較例は、ケーブル外径192.2mm、重量70.1kg/mとなり、これに対して、発明の実施例の海底ケーブルでは、ケーブル外径171.2mm、重量53.8kg/mとすることができた。
これは、実施例では、抗張力線である鉄線を保護層の外側に設けなくしたことにより縮径化が図られたことに起因する。
さらに、比較例では、鉄線の抗張力線がφ6mm×88本（鉄線重量19.8kg/m、許容張力24880kg、船上張力4701kg）使われているが、実施例では、水深50mに耐えうるだけの鉄線数だけ設ければよいため、鉄線の抗張力線がφ12.36×3本とφ7.5×6本（鉄線重量11.1 kg/m、許容張力6250kg、船上張力4011kg）とすることができ、これによる軽量化の効果が発揮されたことによるものである。
【００３６】
［その他］
なお、水中用電力ケーブルとして図１〜図４に示す海底ケーブル１００を例示したが、上記構成からなる海底ケーブル１００の構成は、海底以外の水中で使用する水中用電力ケーブルとしても利用可能である。
【００３７】
また、海底ケーブル１００において介在部６０は必須ではない。
例えば、保護層３０と各ケーブルコア２０の間の領域に複数の抗張力線４０又は中空線５０のみを配置することで、一定の外力に対して海底ケーブル１００の断面形状を一定に維持することが可能であれば、介在部６０としてのＰＰヤーンを隙間に充実しなくとも良い。
また、保護層３０は、種々の層が複数積層された構造であっても良い。
さらに、ケーブルコア２０，抗張力線４０及び中空線５０の外側に防水層や遮水層を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
２０  ケーブルコア
２１  導体部
２３  架橋ポリエチレン絶縁層
３０  保護層
４０  抗張力線
５０  中空線（抗張力線）
６０  介在部
１００  海底ケーブル（水中用電力ケーブル）
【図１】
2018152214.tif 000003
【図２】
2018152214.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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