(57)【要約】【課題】電力ケーブルの絶縁層において、電界が発生する環境になったり、線状導体の外側を被覆する層との間に水分が侵入しても、経年劣化の進行を可及的に防止する電力ケーブルの性能劣化防止方法およびこの性能劣化防止方法を実施する電力ケーブルを提供すること。【解決手段】電力ケーブル１０は、ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整され、線状導体１１の外側に被覆されるπ電子系導電性高分子材からなる半導電層１２と、この半導電層１２の外側に被覆される絶縁層１３とを備える。【選択図】  図１
2005346981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導電層として用いるπ電子系導電性高分子材を、ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整された後、線状導体の外側に被覆し、
上記半導電層の外側に絶縁層を被覆し、
上記線状導体とπ電子系導電性高分子材との界面の上記絶縁層側に発生する変形を抑制し、部分放電、更には電界の発生を抑制して性能劣化を防止することを特徴とする電力ケーブルの性能劣化防止方法。
【請求項２】
線状導体の外側に半導電層を被覆すると共に、その半導電層の外側に絶縁層を被覆し、
上記絶縁層の外側にπ電子系導電性高分子材をドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整されたケーブル外周側の半導電層および金属遮蔽材を順次被覆し、
上記絶縁層とケーブル外周側の半導電層との界面の絶縁層側に発生する変形を抑制し、部分放電、更には電界の発生を抑制して性能劣化を防止することを特徴とする電力ケーブルの性能劣化防止方法。
【請求項３】
線状導体の外側に吸水性高分子材および半導電層を順次被覆し、上記線状導体と半導電層との中間層から浸入する水分を、上記吸水性高分子材により吸水させ、性能劣化を防止することを特徴する電力ケーブルの性能劣化防止方法。
【請求項４】
線状導体の外側に吸水性高分子材および半導電層を順次被覆し、上記線状導体と半導電層との中間層から浸入する水分を、上記吸水性高分子材により吸水させると共に、この吸水性高分子材をストレスコーンに併用させることにより、電界の発生を抑制し、性能劣化を防止することを特徴する電力ケーブルの性能劣化防止方法。
【請求項５】
ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整され、線状導体の外側に被覆されるπ電子系導電性高分子材からなる半導電層と、この半導電層の外側に被覆される絶縁層とを具備し、
上記半導電層により、絶縁層側が変形して発生する部分放電、更には電界の発生を抑制するように構成したことを特徴する電力ケーブル。
【請求項６】
ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整され、線状導体の外側に被覆されるπ電子系導電性高分子材からなる半導電層と、この半導電層の外側に被覆される絶縁層と、この絶縁層の外側に被覆される金属遮蔽材とを具備し、
上記半導電層により、絶縁層側が変形して発生する部分放電、更には電界の発生を抑制して性能劣化を防止するように構成したことを特徴する電力ケーブル。
【請求項７】
上記絶縁層は、架橋ポリエチレン絶縁体であることを特徴とする請求項５または６記載の電力ケーブル。
【請求項８】
上記半導電層は、ポリアセチレン，ポリピロール，ポリパラフェニリン，ポリチオフェン，ポリイソチアナフティン，ポリアニリンおよびポリペリナフタレンの少なくともいずれか１つのπ電子系導電性高分子材であることを特徴とする請求項５または６記載の電力ケーブル。
【請求項９】
線状導体の外側に被覆される吸水性高分子材と、この吸水性高分子材の外側に被覆される半導電層と、この半導電層の外側に被覆される絶縁層とを具備したことを特徴する電力ケーブル。
【請求項１０】
上記線状導体の外側に被覆される吸水性高分子材は、上記線状導体が露出する端部を覆うように設けたことを特徴とする請求項９記載の電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、線状導体の外側に半導電層および絶縁層を設けたＣＶ（Cross Linked Polyethylene Vinyl Sheathed）ケーブルおよびＣＣＶ（Controlled Cross Linked Polyethylene Vinyl Sheathed）ケーブル等ケーブルに適用する電力ケーブルに係り、特に導体からの絶縁層を介して外部放電するのを防止することにより、性能保持を図る電力ケーブルの性能劣化防止方法およびこの性能劣化防止方法を実施する電力ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電力ケーブルは、線状導体を被覆する金属遮蔽テープやフッソ系樹脂を被覆して、被覆の破損を防止すると共に、耐熱性，耐寒性にも優れたものであった。
【０００３】
また、絶縁層には、通常架橋ポリエチレンが用いられる。この架橋ポリエチレンは絶縁特性に優れているが、電力ケーブルは、半導電層等の複合構造であることにより生ずる種々の熱膨張係数、弾性率からなる材料構成のために避けることができないボイド（空気層が泡となって存在する空隙）や起点（圧縮作用により生ずる起伏（凹凸））（以下、「絶縁層内部変形」という。）が生じ、性能劣化の原因となっている。
【０００４】
そこで、このような絶縁層内部変形を伴なう特性を考慮して、半導電層の外側に金属遮蔽テープやフッソ系樹脂を被覆して対策を講じているものの、金属遮蔽テープは、上記破損を防ぐ効果を有するが、被覆層間では滑り，ずれ，べとつきが生じ、これが導体の導電性に悪影響して、経年劣化の要因となっていた。
【０００５】
このような、導体の導電性に悪影響を及ぼす電力ケーブルとして、特開平１１−８６６４６号公報（特許文献１参照）に開示されたものがある。
【０００６】
この電力ケーブルは、横断面を図５に示すように、複数の被覆層を有する電力ケーブル１である。この電力ケーブル１は、線状導体２の外側を覆う半導電層３と、この半導電層３の外側を覆う絶縁層４と、この絶縁層４の外側を覆う半導電層５と、この半導電層５の外側を覆うフッ素系樹脂層６と、このフッ素系樹脂層６の外側を覆う金属遮蔽テープ７と、この金属遮蔽テープ７の外側を押え巻テープ８およびこの押え巻テープ８の外側を覆うシース９とから構成されている。
【０００７】
フッ素系樹脂層６は、例えば４フッ化エチレン樹脂製のもので、耐熱，耐寒性に優れる一方、安定した潤滑性が得られるものである。また、金属遮蔽テープ７は、強靭性に優れるため、シワが生じたり、半導電層５に破損を生じさせることがないものである。
【０００８】
従って、電力ケーブル１は、使用時の設置にあたって、屈曲されたり、寒暖差のある場所での使用に際して、耐用性を有する電力ケーブルとして使用できるものである。
【特許文献１】特開平１０−１７２３４７号公報（第２頁右欄第４６〜第３頁右欄第４７行および図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電気ケーブル１は、耐用性を有するものであるが、その構成が複数の層による複合構造であることから、それぞれ異なる熱膨張係数，弾性率からなる材料構成のために絶縁層内部変形を避けることができなかった。
【００１０】
従って、この絶縁層内部変形の発生により、線状導体から部分放電し、この部分に電界が発生して、絶縁層の電界発生箇所が徐々に損傷し、経年劣化が早まる結果となっていた。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、絶縁層内部変形の有無に関わらず、内部変形箇所に電界を発生させないか、弱めるようにして電界発生（可能）箇所での損傷を防ぎ、経年劣化の進行を可及的に防止する電力ケーブルの性能劣化防止方法およびこの性能劣化防止方法を実施する電力ケーブルを提供することを主な目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、電力ケーブルの線状導体と、この線状導体の外側を被覆する層との間に、水分が浸入しても、経年劣化の進行を可及的に防止する電力ケーブルの性能劣化防止方法およびこの性能劣化防止方法を実施する電力ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導電層として用いるπ電子系導電性高分子材を、ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整された後、線状導体の外側に被覆し、上記半導電層の外側に絶縁層を被覆し、上記線状導体とπ電子系導電性高分子材との界面の上記絶縁層側に発生する変形を抑制し、部分放電、更には電界の発生を抑制して性能劣化を防止することを特徴とする電力ケーブルの性能劣化防止方法を提供する。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明によれば、線状導体の外側に半導電層を被覆すると共に、その半導電層の外側に絶縁層を被覆し、上記絶縁層の外側にπ電子系導電性高分子材をドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整されたケーブル外周側の半導電層および金属遮蔽材を順次被覆し、上記絶縁層とケーブル外周側の半導電層との界面の絶縁層側に発生する変形を抑制し、部分放電、更には電界の発生を抑制して性能劣化を防止することを特徴とする電力ケーブルの性能劣化防止方法を提供する。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明によれば、線状導体の外側に吸水性高分子材および半導電層を順次被覆し、上記線状導体と半導電層との中間層から浸入する水分を、上記吸水性高分子材により吸水させ、性能劣化を防止することを特徴する電力ケーブルの性能劣化防止方法を提供する。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、線状導体の外側に吸水性高分子材および半導電層を順次被覆し、上記線状導体と半導電層との中間層から浸入する水分を、上記吸水性高分子材により吸水させると共に、この吸水性高分子材をストレスコーンに併用させることにより、電界の発生を抑制し、性能劣化を防止することを特徴する電力ケーブルの性能劣化防止方法を提供する。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整され、線状導体の外側に被覆されるπ電子系導電性高分子材からなる半導電層と、この半導電層の外側に被覆される絶縁層とを具備し、上記半導電層により、絶縁層側が変形して発生する部分放電、更には電界の発生を抑制するように構成したことを特徴する電力ケーブルを提供する。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、ドーピング方法により体積固有抵抗率が所望に調整され、線状導体の外側に被覆されるπ電子系導電性高分子材からなる半導電層と、この半導電層の外側に被覆される絶縁層と、この絶縁層の外側に被覆される金属遮蔽材とを具備し、上記半導電層により、絶縁層側が変形して発生する部分放電、更には電界の発生を抑制して性能劣化を防止するように構成したことを特徴する電力ケーブルを提供する。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、線状導体の外側に被覆される吸水性高分子材と、この吸水性高分子材の外側に被覆される半導電層と、この半導電層の外側に被覆される絶縁層とを具備したことを特徴する電力ケーブルを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電力ケーブルの絶縁層において、電界が発生する環境になったり、線状導体と外側を被覆する層との間に水分が侵入しても、経年劣化の進行を可及的に防止することができる電力ケーブルの性能劣化防止方法およびこの性能劣化防止方法を実施する電力ケーブルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る電力ケーブルの実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示す電力ケーブル１０の概要図である。
【００２３】
この電力ケーブル１０は、銅線等の線状導体１１と、この線状導体１１の外側に被覆される半導電層１２と、この半導電層１２の外側に被覆される絶縁層１３と、絶縁層１３の外側に被覆されるケーブル外周側半導電層１４と、この半導電層１４の外側に被覆される金属遮蔽材１５とから構成される。
【００２４】
半導電層１２は、π電子系導電性高分子材、例えばポリアセチレン，ポリピロール，ポリパラフェニリン，ポリチオフェン，ポリイソチアナフティン，ポリアニリンおよびポリペリナフタレンの少なくともいずれか１つが用いられる。
【００２５】
これらのπ電子系導電性高分子材は、導電性に優れる一方、帯電防止性能を有し、半導電層への使用に適するものである。
【００２６】
また、このπ電子系導電性高分子材は、これ自体では、良好な導電性は示されないが、ドーピング（π電子系導電性高分子材の導電性ポリマーに電子受容性化合物（アクセプタ）、あるいは電子供与性化合物（ドナー）を添加する方法）処理により、体積固有抵抗率を所望に可変させて、導体の電圧により絶縁層に生じる電界を緩和（減少）させることができる。
【００２７】
これらの素材、すなわち、π電子系導電性高分子材を用いた半導電層１２は、所要の導電性を有する一方で、絶縁層１３側に生じる電界を緩和させる働きを有している。
【００２８】
絶縁層１３は、線状導体１１側から外部へ部分放電を起こさないように設けられるもので、この絶縁層１３が、例えば電力装置（図示せず）側に配線接続される際に屈曲されたり、引張荷重が加わったりした際にややもすると、線状導体１１と絶縁層１３の中間層（すなわち、半導電層１２）に水分が浸入し、絶縁層１３内に、ボイドや起点等の絶縁層内部変形が生じる場合がある。この絶縁層内部変形が生じることにより、この変形部分に電界が生じ、この電解が絶縁破壊を導く要因となっている。
【００２９】
ここで、絶縁層１３には、その内側にπ電子系導電性高分子材で構成される半導電層１２が被覆されていることにより、この半導電層１２と絶縁層１３の界面の絶縁層１３側の変形を抑制する。
【００３０】
また、絶縁層１３側に変形が生じた際には、発生した電界が緩和され、半導電層１２と絶縁層１３間において、ほぼ同電位の環境がつくられ、絶縁破壊が起こらないようになっている。
【００３１】
ケーブル外周側半導電層１４は、内周側の半導電層１２と同様にπ電子系導電性高分子材が用いられる。この半導電層１４は、半導電層１２側から絶縁層１３を介して漏洩する微小の放電を阻止するためのもので、半導電層１２と同様の機能、役割を果すので説明を省略する。
【００３２】
金属遮蔽材１５は、例えば遮蔽銅テープが用いられる。この金属遮蔽材１５は、電力ケーブル１０として、全体強度を保持する一方で、絶縁層１３側から半導電層１４を介して外部への部分放電を阻止し、絶縁層１３側に電界が生じるのを防止している。
【００３３】
次に、電力ケーブル１０の作用について図１および図２を参照して説明する。
【００３４】
電力ケーブル１０を、例えば電力装置側へ設置するにあたって、電力ケーブル１０が、持ち運びの際に、屈曲されたり、引張力が加わると、線状導体１１と半導電層１２との界面や、絶縁層１３と半導電層１４および金属遮蔽材１５との相互間のギャップが生じるように作用力が働く。この時に、半導電層１２および半導電層１４側と絶縁層１３の界面にギャップが生じ、絶縁層１３側に変形が生じる。
【００３５】
この絶縁層１３の変形により生じる絶縁層内部変形の部分に電界が生じようとするが、絶縁層１３側の界面が、ドーピングされたπ電子系導電性高分子材の特性を有する半導電層１２および１４側の作用により、優れた導電性が発現され、部分放電の発生を防ぐ。
【００３６】
従って、電力ケーブル１０によれば、絶縁層１３が変形した際、すなわち、例えばボイドや起点が形成された場合にでも、電界が生じることなく、上記変形部において破損したりすることがなく、また、電界が生じることによる経年劣化を加及的に防止することができる。
【００３７】
なお、本発明の電力ケーブル１０のケーブル外周側の半導電層１４においていも、π電子系導電性高分子材を用いたが、線状導体１１に近い側の部分放電の抑制が充分であれば、半導電層１４側においては、他の一般的な、例えばエチレン系あるいはポリオレフィン系のものであってもよい。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３９】
図３および図４は、本発明の第２の実施形態を示す電力ケーブル２０の概要図で、図１および図２と同一部分に同一符号を附している。
【００４０】
この電力ケーブル２０は、線状導体１１と、この線状導体１１の外側に被覆される吸水性高分子材を、例えばテープ状に製作した吸水性高分子材テープ２１と、この吸水性高分子材テープ２１の外側に被覆される半導電層１２と、この半導電層１２の外側に被覆される絶縁層１３とから構成される。
【００４１】
この吸水性高分子材テープ２１は、弾性はやや劣るものの耐性に富む素材が用いられる。また、吸水性高分子材テープ２１は、クリープ現象（応力を付与し続けることにより寸法・形状変化する現象）のない、長寿命の材料が用いられる。
【００４２】
この材料には、例えばアクリル酸塩，ポリビニルアルコール系，ポリアクリルアミド系，ポリエキシエチレン系の少なくともいずれか１つが用いられる。
【００４３】
また、この吸水性高分子材テープ２１は、線状導体１１の全長に亘って設ける必要はなく、露出する両端末側にのみ設けてもよい。
【００４４】
更にまた、この吸水性高分子材テープ２１をストレスコーンとして適用することができる。この場合には、吸水性高分子材テープ２１に所要の誘電率を付与させるために、必要な導電性を得ることのできるオレフィン系共重合体とフィラー（カーボンブラック）とからなる構成のものを用いる。
【００４５】
更にまた、所要の誘電正接を保持させるために、吸水性高分子材テープ２１に、例えばエチレン−エチレンアクリレート共重合体のような極性基を有するベース樹脂を用いて、局所的に所要の誘電正接の特性を得ることが望ましい。
【００４６】
半導電層１２は、π電子系導電性高分子材、例えばポリアセチレン，ポリピロール，ポリパラフェニリン，ポリチオフェン，ポリイソチアナフティン，ポリアニリンおよびポリペリナフタレンの少なくともいずれか１つが用いられる。
【００４７】
この半導電層１２は、第１の実施形態に示すπ電子系導電性高分子材と同様の特性を有するものであるが、特に吸水性に富み、耐用性が良好な点が異なる。
【００４８】
絶縁層１３，半導電層１４および金属遮蔽材１５は、第１の実施形態に示すものと同様構成のものであり説明を省略する。
【００４９】
次に、電力ケーブル２０の作用について、図３および図４を参照して説明する。
【００５０】
電力ケーブル２０を使用する、例えば電力装置側へ設置するにあたって、電力ケーブル２０が、例えば持ち運びの際に、屈曲されたり、引っ張り力が加わると、線状導体１１と半導電層１２との界面や、絶縁層１３と半導電層１４および金属遮蔽材１５との相互間のギャップが生じるよう作用力が働く。
【００５１】
この時に、半導電層１２および１４側と絶縁層１３との界面にギャップが生じ、このギャップから水分が浸入する虞れがある。
【００５２】
この上記ギャップから水分が浸入する場合を想定して、水分の浸入による作用を説明する。
【００５３】
特に線状導体１１と半導電層１２との界面から浸入する水分は、吸水性高分子材テープ２１により吸水され、この状態で長期間保持される。この保持される長期間に自然蒸発と吸水とが繰り返し行なわれる。例え吸水が残存したとしても、吸水性高分子材テープ２１により吸水した状態のまま保持される。
【００５４】
また、吸水したままの状態にある吸水性高分子材テープ２１は、クリープ現象を生じないまま経年劣化をほとんど進行させることなく長寿命化を維持する。
【００５５】
従って、電力ケーブル２０によれば、例え水分が吸水性高分子材テープ２１側に浸入したとしても電力ケーブルとしての性能保持ができると共に、経年劣化をも進行させなく、長期に亘り支障なく使用することができる。
【００５６】
なお、吸水性高分子材テープ２１をストレスコーンとして適用する場合には、第１の実施形態に示すように、電界緩和の効果に加え長寿命化を維持させることができることから、より一層性能を安定させつつ、長期の使用に耐え得る電力ケーブル２０を提供することができる。
【００５７】
なお、本発明の電力ケーブル１０（２０）の外周側に設けられる半導電層１４として、π電子系導電性高分子材を用いたが、他の一般的な、例えばエチレン系あるいはポリオレフィン系のものであってもよい。
【００５８】
また、本発明の電力ケーブル１０（２０）の半導電層１４および金属遮蔽材１５は、線状導体１１に近い側における部分放電の抑制が充分であれば、必ずしも必要としない。
【００５９】
ただし、この部分放電の抑制が充分であって、半導電層１４および金属遮蔽板１５が不要であっても、電力ケーブル１０（２０）の外表面の機械的保護のため、最外表面には、導電性または半導電性の金属遮蔽材のテーピングか、被覆層を設けるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブルの一部を断面して示す斜視図。
【図２】図１の電力ケーブルのＡ−Ａ線に沿う横断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電力ケーブルの一部を断面して示す斜視図。
【図４】図３の電力ケーブルのＢ−Ｂ線に沿う横断面図。
【図５】従来の電力ケーブルの横断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０  電力ケーブル
１１  線状導体
１２  半導電層
１３  絶縁層
１４  ケーブル外周側半導電層
１５  金属遮蔽材
２１  吸水性高分子材テープ（吸水性高分子材）
【図１】
2005346981.tif 000003
【図２】
2005346981.tif 000004
【図３】
2005346981.tif 000005
【図４】
2005346981.tif 000006
【図５】
2005346981.tif 000007