(57)【要約】【課題】交流損失を抑制することが可能で、ねじれにも強く、大サイズ化を防止することが可能な３芯海底電力ケーブルを提供する。【解決手段】３本のケーブルコア２と、３本のケーブルコア２を内包する外部層３とを備える３芯海底電力ケーブル１において、３本のケーブルコア２と外部層３との間の領域Ａ、Ｂに単数又は複数の非金属製の抗張力体４が配置されており、外部層３が非金属製のシース５で被覆されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３本のケーブルコアと、前記３本のケーブルコアを内包する外部層とを備える３芯海底電力ケーブルにおいて、
前記３本のケーブルコアと前記外部層との間の領域に単数又は複数の非金属製の抗張力体が配置されており、
前記外部層が非金属製のシースで被覆されていることを特徴とする３芯海底電力ケーブル。
【請求項２】
前記外部層と前記シースとの間に複数の非金属製の線条体からなる鎧装が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の３芯海底電力ケーブル。
【請求項３】
前記抗張力体は、前記３本のケーブルコアで囲まれた領域と前記２本のケーブルコアと前記外部層とで囲まれた領域とのうちのいずれか複数の領域に１本ずつ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の３芯海底電力ケーブル。
【請求項４】
前記抗張力体は、前記３本のケーブルコアで囲まれた領域と前記２本のケーブルコアと前記外部層とで囲まれた領域とのうちの単数又は複数の領域に複数配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の３芯海底電力ケーブル。
【請求項５】
同一の前記領域に配置されている複数の前記抗張力体同士は、互いに撚られていないことを特徴とする請求項４に記載の３芯海底電力ケーブル。
【請求項６】
前記２本のケーブルコアと前記外部層とで囲まれた領域にスペーサが配置されており、単数又は複数の前記抗張力体が前記スペーサに固定されて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の３芯海底電力ケーブル。
【請求項７】
前記スペーサに固定された管内に光ファイバーが配置されていることを特徴とする請求項６に記載の３芯海底電力ケーブル。
【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３芯海底電力ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
海底、海中、その他の水中で使用される３芯海底電力ケーブルは、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体を持ち、ケーブルを送り出す際に使用するキャタピラの側圧等に耐え得ることが要求される。
そのため、従来の３芯海底電力ケーブル１００は、例えば、図５のように、３芯のケーブルコア１０１が三角形の状態になるように配置し、緩く撚って中心に配置され、その周りに外部層１０２、座床層１０３、抗張力体としての鎧装１０４、保護層１０５等が配置され、３芯のケーブルコア１０１と外部層１０２との間にはヤーン・紐等からなる介在部１０６が設けられるように構成されていた。
【０００３】
しかし、ケーブルに曲げやねじれ、荷重等が加わると鎧装１０４にストレスがかかりケーブルコア１０１にもストレスがかかるため、特許文献１では、鎧装１０４の部分に平角金属条を配置し、ケーブル内部に抗張力体としての金属撚線を配置することが提案されている。
また、従来の鎧装１０４には鉄線が用いられていて重く、ケーブルの取り扱い性が悪いため、特許文献２では、鉄線を強化プラスチック線条体等に替えて軽量化を図ることが提案されている。
【０００４】
また、上記の従来の構造では、鎧装１０４はケーブルコア１０１の周囲に、複数の鉄線が緩く撚って配置されているが、ケーブルにねじり方向に力が加わり、鉄線の撚りがほどける方向に力が加わると、鉄線すなわち鎧装１０４による抗張力機能が低下してしまう。
そのため、特許文献３では、鎧装を２層設け、それぞれの層で撚りの方向を逆方向にすることで、ケーブルにねじり方向に力が加わっても、鎧装の抗張力機能を維持することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１３５５１４号公報
【特許文献２】特開平１−２７４３２１号公報
【特許文献３】特開２００９−１９９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の３芯海底電力ケーブル１００や、特許文献１に記載されたケーブルでは、ケーブルコアで交流電流を送電する場合、鎧装１０４の鉄線や、平角金属条やケーブル内部に金属撚線で、交流損失が生じ、この損失の分だけ送電容量を小さくなる。また、送電容量を維持するためにはケーブルコア内の導体のサイズを大きくしなければならないが、それではケーブルのサイズが大きくなり、ケーブルの製造や輸送、布設等に要するコストが増大してしまう。
【０００７】
特許文献２に記載されたケーブルでは、ケーブルにねじり方向に力が加わり、強化プラスチック線条体の撚りがほどける方向に力が加わると、強化プラスチック線条体による抗張力機能が低下してしまう。
特許文献３に記載されたケーブルでは、ねじり方向の力には強いが、鎧装が２層になっている分だけケーブルが大サイズ化してしまい、上記と同様に、ケーブルの製造や輸送、布設等に要するコストが増大してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、交流損失を抑制することが可能で、ねじれにも強く、大サイズ化を防止することが可能な３芯海底電力ケーブル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】
【０００９】
前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
３本のケーブルコアと、前記３本のケーブルコアを内包する外部層とを備える３芯海底電力ケーブルにおいて、
前記３本のケーブルコアと前記外部層との間の領域に単数又は複数の非金属製の抗張力体が配置されており、
前記外部層が非金属製のシースで被覆されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の３芯海底電力ケーブルにおいて、前記外部層と前記シースとの間に複数の非金属製の線条体からなる鎧装が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の３芯海底電力ケーブルにおいて、前記抗張力体は、前記３本のケーブルコアで囲まれた領域と前記２本のケーブルコアと前記外部層とで囲まれた領域とのうちのいずれか複数の領域に１本ずつ配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の３芯海底電力ケーブルにおいて、前記抗張力体は、前記３本のケーブルコアで囲まれた領域と前記２本のケーブルコアと前記外部層とで囲まれた領域とのうちの単数又は複数の領域に複数配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の３芯海底電力ケーブルにおいて、同一の前記領域に配置されている複数の前記抗張力体同士は、互いに撚られていないことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の３芯海底電力ケーブルにおいて、前記２本のケーブルコアと前記外部層とで囲まれた領域にスペーサが配置されており、単数又は複数の前記抗張力体が前記スペーサに固定されて配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の３芯海底電力ケーブルにおいて、前記スペーサに固定された管内に光ファイバーが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、３芯海底電力ケーブルの３本のケーブルコアと外部層との間の領域に単数又は複数の非金属製の抗張力体を配置し、外部層が非金属製のシースで被覆されているため、交流損失を抑制することが可能で、ねじれにも強く、大サイズ化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【図３】第３の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【図４】第４の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【図５】従来の３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブルについて説明する。ただし、以下に述べる各実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態や図示例に限定するものではない。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
３芯海底電力ケーブル１は、３本のケーブルコア２と、これら３本のケーブルコア２を内包する外部層３と、３本のケーブルコア２と外部層３との間の領域に配置された抗張力体４と、外部層３を被覆するシース５とを備えている。
【００２０】
各ケーブルコア２は、中心に導体２１を備え、当該導体２１から外側に向かって順番に内部半導電層２２、絶縁層２３、外部半導電層２４、鉛被２５、防食層２６等で形成されている。なお、図１では、ケーブルコア２の導体２１が、５つの分割導体セグメントで形成されている場合が示されているが、導体２１はこのような分割導体構造でなく一体構造でもよい。
３本のケーブルコア２はいずれも外径が等しく、各ケーブルコア２が他の２本のケーブルコア２と接するように配置されている。すなわち、各ケーブルコア２は、ケーブル長手方向から見た３本のケーブルコア２の中心が正三角形の頂点に位置するように配置されている。また、各ケーブルコア２は、外部層３内で、緩く撚り合わされている。
【００２１】
外部層３は、例えばポリエチレン等の樹脂で形成されており、３本のケーブルコア２等が存在するケーブルの内部と、ケーブルの外部とを区画している。外部層３は、断面が円形に形成されており、その内周面に３本のケーブルコア２に接している。
また、３本のケーブルコア２と外部層３との間の領域には、１本又は複数の抗張力体４が配置されている。この領域の抗張力体４以外の部分には、細線状のＰＰ（ポリプロピレン）ヤーン６が充填されている。
【００２２】
抗張力体４は、中実の線材である。非金属製であり、カーボンファイバーや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ。特にガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ））、アラミド繊維等で形成することが可能である。
また、３芯海底電力ケーブル１を水深が浅い所で使用する場合にはポリオレフィン系やポリエステル系の樹脂繊維で形成することも可能である。なお、３芯海底電力ケーブル１に配置する抗張力体４の材質や本数等は、３芯海底電力ケーブル１が使用される状況等に応じて適宜決められる。
【００２３】
抗張力体４を、例えば、３本のケーブルコア２で囲まれたケーブル中央の領域Ａや、２本のケーブルコア２と外部層３とで囲まれた略扇形の領域Ｂに１本だけ配置してもよく、図１に示すようにケーブル中央の領域Ａや略扇形の各領域Ｂの１本ずつ、複数の抗張力体４を配置してもよい。
抗張力体４は、２本のケーブルコア２に接するように配置されていてもよく、１本のケーブルコア２のみに接するように配置されていてもよく、いずれのケーブルコア２にも接しないように配置されていてもよい。なお、抗張力体４は、各ケーブルコア２の撚りにあわせて外部層３内で緩く撚られている。
【００２４】
外部層３を被覆するシース５は、外部層３を保護するとともにケーブルコア２等も保護するものである。非金属製であり、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の樹脂で形成されている。なお、必ずしもポリオレフィン系でなくてもよい。
そして、シース５は、これらの樹脂が押出成形されて、外部層３と一体的に形成されている。
【００２５】
［３芯海底電力ケーブルの製造］
次に、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブル１の製造について説明する。
まず、３本のケーブルコア２を、各ケーブルコア２が他の２本のケーブルコア２と接するように緩く撚り合わせられて束ねる。その際、単数又は複数の抗張力体４を所定の位置に配置して、３本のケーブルコア２とともに撚り合わせる。
【００２６】
また、各ケーブルコア２や抗張力体４の隙間にＰＰヤーン６を配置して一緒に撚り合わせ、各ケーブルコア２や抗張力体４、ＰＰヤーン６の周りにテープを巻き付ける等して外部層３を形成してそれらを固定する。そして、その外周上に樹脂が配置されるように押出成形して、外部層３を被覆するシース５を外部層３と一体的に形成する。
このようにして３芯海底電力ケーブル１が製造される。
【００２７】
［本実施形態に係る３芯海底電力ケーブルの作用効果］
本実施形態では、以上のようにして３芯海底電力ケーブル１が形成されている。そのため、抗張力体４により３芯海底電力ケーブル１にかかる張力に効果的に耐えることが可能となる。なお、この点については後述する実施例で具体的に説明する。
また、３芯海底電力ケーブル１は、鉄線等からなる鎧装を有しておらず、抗張力体４やシース５はいずれも非金属製である。
【００２８】
そのため、３芯海底電力ケーブル１で交流電流を送電する場合、従来の３芯海底電力ケーブル１００（図５参照）のように鎧装１０４で交流損失が生じることはなく、また、少なくとも抗張力体４やシース５では交流損失は生じない。
そのため、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブル１では、交流損失を抑制することが可能となり、送電容量もほとんど低下しない。そのため、送電容量を維持するためにケーブルコア２の導体２１のサイズを大きくする等の必要はなく、３芯海底電力ケーブル１のサイズが大サイズ化することも防止することが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブル１では、ケーブルの最外部に設けられているシース５は、外部層３を被覆し外部層３と一体的に形成されており、撚られていない。
従来の３芯海底電力ケーブル１００の撚られた鎧装や特許文献１、２に記載されたケーブルの撚られた平角金属条や強化プラスチック線条体では、撚りがほどける方向に力が加わると機能が低下してしまうが、本実施形態のシース５はそのような事態は生じず、３芯海底電力ケーブル１にねじり方向に力が加わっても、シース５がケーブルコア２等を保護する機能は失われない。
そのため、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブル１はねじれに強いものとなる。
【００３０】
また、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブル１では、このように外部層３を被覆し外部層３と一体的に形成されたシース５を設けることでねじれに強いものとなる。そのため、特許文献３に記載されたケーブルのように鎧装を２層設ける必要がなく、ケーブルを大サイズ化させる必要がない。
このように、本実施形態に係る３芯海底電力ケーブル１では、ケーブルが大サイズ化することを防止することが可能となり、ケーブルの製造や輸送、布設等に要するコストが増大することを的確に防止することが可能となる。
【００３１】
［実施例］
例えば、３芯海底電力ケーブル１の単位長さあたりのケーブル重量Ｍが１００［ｋｇ／ｍ］であり、ケーブル外径ｒが２００ｍｍである場合、水中重量Ｗ（＝Ｍ−π×（ｒ／２）２×０．００１）は６８．５８［ｋｇ／ｍ］になる。そして、３芯海底電力ケーブル１が水深１００［ｍ］で使用されるとすると、必要張力Ｔｓ（＝ｓ×Ｗ×ｈ×９．８［Ｎ／ｋｇ］）は安全率ｓを３とすると２０．１６×１０４［Ｎ］と計算される。
【００３２】
一方、３芯海底電力ケーブル１の抗張力体４の直径ａが８［ｍｍ］である場合、断面積Ａは５０．２７［ｍｍ２］であり、抗張力体４の本数を４本（図１参照）とすると合計断面積Ａｔは２０１［ｍｍ２］になる。そして、抗張力体４がカーボンファイバーで形成されているとすると許容張力Ｆは１５０［ｋｇ／ｍｍ２］であるため、４本の抗張力体４による３芯海底電力ケーブル１の許容張力（設計張力）Ｔ（＝Ｆ×Ａｔ×９．８）は２９．５６×１０４［Ｎ］となり、４本の抗張力体４で十分な抗張力を有していると言える。
【００３３】
なお、上記の実施形態において、３本のケーブルコア２を内包する外部層３とシース５との間に、複数の非金属製の線条体からなる鎧装を設けて、外部からの衝撃等に対する強度を向上させても良い。その際、３本のケーブルコア２を内包する外部層３の周りに、前述した従来の３芯海底電力ケーブルと同様に、座床層を設け、その外側に非金属製の線条体からなる鎧装（図５の１０４参照）を設けるように構成することが可能である。
なお、当該線条体については、抗張力体と同じ材質を使用しても、異なる材質を使用しても良い。また、抗張力体４がケーブル内部（ＰＰヤーン６やスペーサ７）に設けられていることから、鎧装を構成する線条体は、抗張力体４を構成する線条体と太さ（又は断面積）が同じものとしても良いし、小さいものを使用しても良い。このようにすることで、大サイズ化を抑制しつつ、交流損失が生じず、外部からの衝撃等に対しより強い３芯海底電力ケーブルを得ることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
抗張力体４を、例えば、３本のケーブルコア２で囲まれたケーブル中央の領域Ａや、２本のケーブルコア２と外部層３とで囲まれた略扇形の領域Ｂのうちの１つ又は複数の領域に複数配置するように構成することも可能である。
このように構成しても、第１の実施形態の場合と同様に、交流損失を抑制することが可能で、ねじれにも強く、大サイズ化を防止することが可能となるといった有益な効果を奏することが可能となる。
【００３５】
なお、この場合、同一の領域に配置されている複数の抗張力体４同士が互いに撚られていると、抗張力体４に張力がかかった場合、抗張力体４が伸びてしまい抗張力が殺がれてしまう。
そのため、同一の領域に配置されている複数の抗張力体４同士は互いに撚られていないことが望ましい。
【００３６】
［第３の実施の形態］
図３は、第３の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
ケーブルコア２と抗張力体４が接触していると、抗張力体４に強い張力が加わった際に抗張力体４からケーブルコア２に強い力が加わり、ケーブルコア２に悪影響が及ぶ場合がある。
【００３７】
そこで、そのような事態が生じないようにするために、２本のケーブルコア２と外部層３とで囲まれた略扇形の領域Ｂに、ＰＰヤーン６を充填する代わりに図３に示すようにスペーサ７を配置し、１本又は複数の抗張力体４をスペーサ７で固定して配置するように構成することが可能である。スペーサ７は、例えばポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂で形成される。
なお、３本のケーブルコア２で囲まれたケーブル中央の領域Ａにもスペーサを配置し、１本又は複数の抗張力体４をスペーサで固定して配置するように構成することも可能である。
【００３８】
このように構成することで、第１の実施形態や第２の実施形態の場合と同様に、交流損失を抑制することが可能で、ねじれにも強く、大サイズ化を防止することが可能となるといった有益な効果を奏することが可能となる。
また、抗張力体４に強い張力が加わった場合でも、抗張力体４からケーブルコア２に力が直接加わることがないため、抗ケーブルコア２に悪影響が及ぶことを的確に防止することが可能となる。
【００３９】
［第４の実施の形態］
図４は、第４の実施形態に係る３芯海底電力ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
３芯海底電力ケーブル１中に光ケーブルを挿通するように構成される場合がある。
そのような場合には、例えば図４に示すように、スペーサ７中に管８を設けておき、その管８内に光ファイバー９を配置するように構成することが可能である。
【００４０】
なお、図４では、光ファイバー９が抗張力体４の外側に位置するように配置した場合を示したが、光ファイバー９を抗張力体４の内側に配置するように構成することも可能である。
また、３本のケーブルコア２で囲まれたケーブル中央の領域Ａにスペーサを配置し、あるいは領域Ａと領域Ｂの両方にスペーサを配置し、スペーサに管８を設けて光ファイバー９を配置するように構成することも可能である。
【００４１】
このように構成すれば、第１〜３の実施形態の場合と同様に、交流損失を抑制することが可能で、ねじれにも強く、大サイズ化を防止することが可能となるといった有益な効果を奏することが可能となる。
また、抗張力体４に強い張力が加わった場合でも、光ファイバー９が抗張力体４から力を受けることがなく、左ファイバー９に悪影響が及ぶことを的確に防止することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明が上記の各実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
例えば、抗張力体４を、非金属製の芯線の周りを別の非金属製の材料で被覆して形成するように構成することも可能であり、抗張力体４は、抗張力性能を有するものであればよく、特定のものに限定されない。
また、外部層３やシース５を、複数の層を積層させて構成することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ３芯海底電力ケーブル
２  ケーブルコア
３  外部層
４  抗張力体
５  シース
７  スペーサ
８  管
９  光ファイバー
Ａ  ケーブル中央の領域（領域、３本のケーブルコアで囲まれた領域）
Ｂ  略扇形の領域（領域、２本のケーブルコアと外部層とで囲まれた領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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