(57)【要約】【課題】より効果的な架空線の融雪方法を提供する。【解決手段】架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法において、湿った雪の雪粒と架空線の外周との間、あるいは、架空線の外周に付着した湿った雪の雪粒同士の間に挟まれた水分の水膜の圧力をｐ、前記挟まれた水分が形成する、外側に凹のメニスカスの曲率半径をｒ、水分の表面張力をσ、大気圧をＰＯ  としたとき表される式ｐ＝ＰＯ−σ／ｒにおいて、前記水分の表面張力σは小さく、前記挟まれた水分が形成する外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒは大きくすることにより、湿った雪の雪粒同士の間に挟まれた前記水分の水膜の圧力ｐを、大気圧ＰＯに近似させる、架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法において、
湿った雪の雪粒と架空線の外周との間、あるいは、架空線の外周に付着した湿った雪の雪粒同士の間に挟まれた水分の水膜の圧力をｐ、前記挟まれた水分が形成する、外側に凹のメニスカスの曲率半径をｒ、水分の表面張力をσ、大気圧をＰＯ  としたとき表される式
ｐ＝ＰＯ−σ／ｒ
において、
前記水分の表面張力σは小さく、前記挟まれた水分が形成する外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒは大きくすることにより、湿った雪の雪粒同士の間に挟まれた前記水分の水膜の圧力ｐを、大気圧ＰＯに近似させることを特徴とする、架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法。
【請求項２】
前記架空線の外周に電磁誘導加熱スパイラルを巻くことにより、前記水の表面張力σを小さくし、前記架空線及び電磁誘導加熱スパイラルの外周に融雪塗料を塗布することにより、前記水の表面張力σを小さく、かつ、前記挟まれた水が形成する、外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒを大きくすることを特徴とする、上記請求項１に記載の架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法。
【請求項３】
前記電磁誘導加熱スパイラルの外周には、予め、前記融雪塗料を塗布しておくことを特徴とする、上記請求項２に記載の架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法。
【請求項４】
上記融雪塗料は、天然アスファルトを精製したビチューメン９０％以上を原料にした特殊防錆剤と遠赤外線素子を主成分としたものであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、架空線の外周に付着した雪や氷を融かす融雪方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パウダースノーと呼ばれている乾いた雪は、雪の温度が零度以下のため、水や水分を含んでいない。水や水分を含んでいたとしても、氷状態になっているのである。このため、雪自体の温度は零度以下であっても、架空線に付着しにくい。
ベタ雪と呼ばれている雪は、雪の降っている気温が１〜２°Ｃであるため、少し融けた水を含んでいる雪である。このため、架空線に付着し易く、架空線に着雪するのは、このベタ雪が多い。
架空線に着雪する過程は、通常、図８のようであると言われている（特開平５−９４７２０号）。図８において、矢印のように雪が降っている場合、雪は、まず、（Ａ）１のように、架空線５の上部に着雪する。雪は、架空線に付着したままであるため、雪の重みで架空線をねじりながら、（Ｂ）の１のように架空線の下部に付着したような状態になる。そして、元の位置に新たな雪２が着雪する。次に（Ｃ）のように、雪１及び２は、ともに架空線をねじりながら架空線の下部に付着した状態となり、着雪２の後に、新たな雪３が付着する。
【０００３】
豪雪地帯に敷設されている電力架空線への着氷雪は、これらの着氷雪の重みで架空線の断線事故や鉄塔の倒壊事故を招く恐れがある。また、このような大きな事故には至らなくても、これらの着氷雪の塊が架空線から落下し、架空線直下のビニールハウスや走行中の車の窓ガラスを直撃して、これらを破壊する危険がある。
そこで、このような架空線に対する着氷雪現象を阻止する手段として、架空線の外周に電磁誘導加熱スパイラル（導電性材料で被覆した強磁性線材）を巻き、送電電流により生じる交番磁界により、当該電磁誘導加熱スパイラルを発熱させ、この熱により架空線に付着した雪や氷を融雪する方法が採られている（フジクラ技報２００２年４月）。
また、特開平５−９４７２０公報記載のように、熱伝導率を高める融雪塗料を架空線に直に塗る方法も考えられている。この融雪塗料は、太陽光を高効率で反射しかつ遠赤外線を高効率で放射するセラミック粒子を、高撥水性樹脂に配合した遮光熱・着氷雪防止塗料である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の融雪塗料を架空線に塗る方法では、充分な融雪効果がでない場合が多い。また、架空線の外周に電磁誘導加熱スパイラルを巻く方法も、従来より効果は上がっているが、豪雪地帯の電気事業者や、電気需要家からは、絶えずより良い効果が求められている。
【０００５】
この発明は、このような状況に対応するためになされたものであり、より効果的な架空線の融雪方法を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ところで、図９は、一般に、物体に湿った雪粒が付着した状態を示したものである。物体に付着した湿った雪粒と物体との間、及び、湿った雪粒同士の間には、図９のように、黒く示した外側に凹のメニスカスを有する水膜を形成する。ここで、メニスカスの曲率半径をｒ、水の表面張力をσ（７６ｄｙｎｅ／ｃｍ）、水膜内の圧力をｐ、大気圧をＰＯ  とすると、ｐ＝ＰＯ−σ／ｒの関係が成立し、水膜内の圧力ｐは、大気圧ＰＯ  よりσ／ｒだけ低いこと、従って、雪粒と物体の間や、雪粒同士間の水膜内の圧力ｐは、大気より負圧であることが報告されている。
この発明は、これらの知見を架空線への融雪防止に適用したものであり、
請求項１の発明は、架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法において、
湿った雪の雪粒と架空線の外周との間、あるいは、架空線の外周に付着した、湿った雪の雪粒同士の間に挟まれた水分の水膜の圧力をｐ、前記挟まれた水分が形成する、外側に凹のメニスカスの曲率半径をｒ、水分の表面張力をσ、大気圧をＰＯ  としたとき表される式
ｐ＝ＰＯ  −σ／ｒ
において、
前記水分の表面張力σは小さく、前記挟まれた水分が形成する外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒは大きくすることにより、湿った雪の雪粒同士の間に挟まれた前記水分の水膜の圧力ｐを、大気圧ＰＯ  に近似させる、架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法とした。
【０００７】
また、請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、前記架空線の外周に電磁誘導加熱スパイラルを巻くことにより、前記水の表面張力σを小さくし、前記架空線及び電磁誘導加熱スパイラルの外周に融雪塗料を塗布することにより、前記水の表面張力σを小さく、かつ、前記挟まれた水が形成する、外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒを大きくする、架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法とした。
請求項３の発明は、上記請求項２の発明において、前記電磁誘導加熱スパイラルの外周には、予め、前記融雪塗料を塗布しておく、架空線の外周に付着した雪を融かす融雪方法とした。
請求項４の発明は、上記請求項２又は３の発明において、上記融雪塗料は、天然アスファルトを精製したビチューメン９０％以上を原料にした特殊防錆剤と遠赤外線素子を主成分としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
電磁誘導加熱スパイラル１は、鉄やニッケルなどを主成分とした強磁性体材料で構成されたスパイラル状の線材であり、図１に示すように、架空線２の外周に螺旋状に巻きつけて使用する。
この電磁誘導加熱スパイラル１を巻きつけた架空線２に、この上から融雪塗料３を塗布する。
この融雪塗料３は、天然アスファルトを精製したビチューメン９０％以上を原料にした特殊防錆剤と遠赤外線素子を主成分としたもので、例えば、９９％精製ビチューメンを５２％、顔料を２８％、充填材３％、溶剤７％、遠赤外線素子１０％の割合で配合して成るものである。この融雪塗料３の遠赤外線素子からは波長が３．５８〜１４．３μｍの電磁波を放射し、この電磁波で、共振により雪や氷の結晶構造を分解し、水に変えるものである。なお、上記融雪塗料３のうちの顔料は１０％前後以上であればよい。
【０００９】
この融雪塗料３においては、遠赤外線を効率良く発生させるに足る温度が必要であるが、例えば電気ヒーターを使用した場合でも、少ない電力消費で融雪効果を発揮する。しかしながら、この発明ではこの融雪塗料３の下に発熱する電磁誘導加熱スパイラル１を設けており、この電磁誘導加熱スパイラル１の発熱で遠赤外線を効率良く発生させる相乗効果を有する。
また、この融雪塗料３は架空線２の外周に電磁誘導加熱スパイラル１を巻きつけた上から、刷毛による塗布、又はスプレーによる噴霧により塗布する。
この図１の実施の形態例に代えて、図２に示すように、予め外周に融雪塗料３を塗布した電磁誘導加熱スパイラル１を架空線２に巻きつけても良い。
また、架空線２の長手方向全域に対して、この発明の電磁誘導加熱スパイラル１及び融雪塗料３を施してもよいが、下方に道路やビニールハウス等の施設がある箇所の架空線部分に限っても良い。
【００１０】
次に、この発明と、電線に電磁誘導加熱スパイラルのみを巻きつけたものとの融雪度合いを比較するため下記の実験をした。
図３及び図４に示すように、単管パイプでできた２台の支持台５、５を間隔をあけて向き合わせて並べ、これらの支持台５、５に、５ｍの電線を０．７〜１．５ｍの間隔をあけて５本わたして置く。各支持台５の上には、絶縁用ゴムマット６を載せ、この上で上記各電線を支持した。電線としては、融雪効果を検証するために、雪の積もりそうな比較的太い電線ＬＮ（鋼芯アルミ撚線、口径９４０ｍｍ２）と、業界で標準的に使用されている電線ＡＣＳＲ（鋼芯アルミ撚線、口径３３０ｍｍ２）とについて、実験を行った。これらの５本の電線は、ＬＮ９４０ｍｍ２を３本、ＡＣＳＲ３３０ｍｍ２を２本とし、各電線に以下のようにそれぞれ電磁誘導加熱スパイラルや融雪塗料を施した。それらの状態を図５で示す。
▲１▼    電線（ＬＮ９４０）だけ
▲２▼    電線（ＬＮ９４０）＋電磁誘導加熱スパイラル              （従来例）
▲３▼    電線（ＬＮ９４０）＋電磁誘導加熱スパイラル＋融雪塗料    （実施例）
▲４▼    電線（ＡＣＳＲ３３０）＋電磁誘導加熱スパイラル          （従来例）
▲５▼    電線（ＡＣＳＲ３３０）＋電磁誘導加熱スパイラル＋融雪塗料（実施例）
そして、これらの５本の電線を直列に繋ぎ、電流を８０Ａから順次上げていき、それぞれの融雪状況を確認した。
なお、図５のＣＨＵ塗料は、この発明で使用した融雪塗料である。
【００１１】
図６は、上記▲１▼〜▲５▼の電線について行った実験結果のうち、通電４０分後における電線の温度変化を示したものである。▲１▼〜▲３▼のＬＮ９４０の電線については、▲３▼の電磁誘導加熱スパイラル、及び、融雪塗料を適用したものが、高い電線温度を示している。また、この▲３▼は、実際の融雪効果においても、▲２▼の電磁誘導加熱スパイラルや▲１▼の電線だけのものよりも効果が大であった。
ＡＣＳＲ３３０の電線温度については、通電した電流値が１３０Ａ以上のときは、▲５▼の電磁誘導加熱スパイラル、及び、融雪塗料を適用したものの方が、▲４▼の電磁誘導加熱スパイラルよりも電線温度は高いが、１００〜１３０Ａのときは、▲４▼の電磁誘導加熱スパイレルの方が高いか、同等であった。しかし、実際の融雪効果においては、すべての電流値において▲５▼の方が▲４▼よりも効果が大であった。
【００１２】
図７は、１１３Ａを通電したときの電線の温度変化を示したものである。▲２▼〜▲３▼のＬＮ９４０の電線については、▲３▼の電磁誘導加熱スパイラル、及び、融雪塗料を適用したものの電線温度が高いことを示しているが、▲４▼〜▲５▼のＡＣＳＲの電線については、▲４▼の電磁誘導加熱スパイラルの方が、▲５▼の電磁誘導加熱スパイラル、及び、融雪塗料を適用したものよりも電線温度は高いことをしめしている。しかし、実際の融雪効果においては、▲４▼よりも▲５▼の電磁誘導加熱スパイラル、及び、融雪塗料を適用したものの方が、効果は大であった。
以上の実験結果は、電線の融雪には、電線温度を上げれば良いという従来技術的な観点からすると、理解できない点を含んでいる。
しかしながら、この点を、先に示したｐ＝ＰＯ  −σ／ｒの関係式から見ると、融雪に貢献するのは、σ／ｒの項であり、電線を融雪するには、この項の値を小さくするかであることが分かる。
そのためには、この項の分子である、水分の表面張力σを小さくし、かつ、電線と雪粒に挟まれた水分が形成する外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒを大きくすることであり、水分の表面張力σを小さくするためには、水の温度を上げてやれば良く、電線と雪粒に挟まれた水分が形成する外側に凹のメニスカスの曲率半径ｒを大きくするためには、水を撥水する疎水性の物質を電線に塗布しておけば良いのである。
従って、この発明では、水の温度を上げるためには、電線温度上昇に効果のある電磁誘導加熱スパイラルと融雪塗料を適用し、また、水を撥水する疎水性のビチューメンを、この融雪塗料の成分として適用しているのである。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、従来の電線に単に電磁誘導加熱スパイラを巻く場合又は融雪塗料を塗布する場合に比べ、低い電流でも、融雪でき、また、電線に電磁誘導加熱スパイラを疎に巻いて、その上から融雪塗料を塗布すると、架空線に余分な荷重がかからずに融雪効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態例の構成を示す概略側面図である。
【図２】この発明の他の実施の形態例の構成を示す概略側面図である。
【図３】この発明の実施例と従来例との融雪効果を比較する実験の装置の平面図である。
【図４】この発明の実施例と従来例との融雪効果を比較する実験の装置の側面図である。
【図５】この発明の実施例と従来例との融雪効果を比較する実験に使用した電線の詳細図である。
【図６】この発明の実施例と従来例との融雪効果を比較する実験結果のうち、通電４０分後における電線の温度変化を示したグラフ図である。
【図７】この発明の実施例と従来例との融雪効果を比較する実験結果のうち、１１３Ａを通電したときの電線の温度変化を示したグラフ図である。
【図８】架空線に着雪する一般的な過程を示す説明図である。
【図９】一般に、物体に湿った雪粒が付着した状態を示す説明断面図である。
【符号の説明】
１        電磁誘導加熱スパイラル    ２        架空線
３        融雪塗料
【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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【図６】
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【図７】
2005057843.tif 000009
【図８】
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【図９】
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