(57)【要約】【課題】カルマン渦の影響を小さくして極力風圧荷重を軽減し、電線の切断や電柱の倒壊といった事故を少なくするようにした電線保護管を提供する。【解決手段】筒状の保護管本体１と、該保護管本体１の下部でありかつその長手方向に沿って形成された分割部２の両側に設けられる脚片部４，４と、該両脚片部４，４の対向面４ａ，４ｂに設けられ互いに係脱自在に係合する雄雌の係合手段５ａ，５ｂと、を備えてなる電線保護管Ｈ１であって、前記保護管本体１の外周面にその長手方向に沿って平行な凸リブ７を等間隔に複数本設けてなり、各凸リブ７はその長手方向に対し直交する断面形状が半円形に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の保護管本体と、前記保護管本体の下部でありかつその長手方向に沿って形成された分割部の両側に設けられる脚片部と、前記両脚片部の対向面に設けられ互いに係脱自在に係合する雄雌の係合手段と、を備えてなる電線保護管であって、
前記保護管本体の外周面にその長手方向に沿って平行な凸リブを等間隔に複数本設けてなり、各凸リブはその長手方向に対し直交する断面形状が半円形に形成されていることを特徴とする電線保護管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電柱間に架設される電力線又は通信線といった電線に被せて該電線を保護する電線保護管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電柱間に架設された電線としての電力線であって、例えば該電力線が樹木に接近して配設されている場合や電力線近くで工事が行なわれる場合がある。そして、前者の場合、風に煽られた枝・葉が電力線の外周面に接触して電力線の外周面を頻繁に擦ると、その電力線の被覆層が合成樹脂製であることから該電力線の被覆層が剥がされて芯線が外部に露出してしまい、引いてはこれが原因で短絡事故を起こす危険性があった。また、後者の場合、例えばクレーン車が資材を移動させている途中に、誤って電力線にクレーンが触れて短絡事故や断線事故を起こす危険性があった。そこで、前記のような樹木の枝・葉が接触する危険性、工事現場でクレーンが接触する危険性のある範囲の電力線には、合成樹脂製の電線保護管としての電力線保護管を挿通して被せるようにしている。
【０００３】
前記従来の電力線保護管Ｈ２は、図８（イ）（ロ）に示すように電力線よりも大径の内径を有する筒状の保護管本体ａと、該保護管本体ａの下部でありかつその長手方向に沿って形成された分割部ｂの両側に設けられる脚片部ｃ，ｃと、該両脚片部ｃ，ｃの対向面に設けられ互いに係脱自在に係合する雄雌の係合凸条ｄと係合凹条ｅと、からなっている。そして、前記係合凸条ｄと係合凹条ｅとの係合を外し両脚片部ｃ，ｃを離して分割部ｂを開け、該分割部ｂを介して保護管本体ａに電力線Ｗを挿通し、再び前記係合凸条ｄと係合凹条ｅとを係合させることにより、電力線Ｗに電力線保護管Ｈ２が被せられる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８９６１５号公報（第３−４頁、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に係る電力線保護管Ｈ２にあっては、電力線Ｗに電力線保護管Ｈ２を被せることにより、樹木の枝・葉が接触して電力線Ｗの被覆層が剥がれたりクレーンが接触することによる短絡事故の発生を防止することはできるものの、電力線保護管Ｈ２が電力線Ｗよりもその表面積が大きいことから、該電力線保護管Ｈ２が風圧による影響を強く受ける。すなわち、台風等の強風時には電力線保護管Ｈ２に大きな風圧が掛かることになり、これが原因で電力線Ｗが切断したり電柱が倒れるといった危険性がある。
【０００６】
更に詳しく説明すると、電力線保護管Ｈ２の中心軸線に対し直交する側方から風が吹いている場合、電力線保護管Ｈ２の風上側の外周面に風圧を受ける。また、該電力線保護管Ｈ２における保護管本体ａの外周面は凸部や凸条が無く単純な円弧面であることから、該電力線保護管Ｈ２の風上側の外周面に当たった風は上下に別れ電力線保護管Ｈ２の上端縁及び下端縁を通過して風下側へ流れることになる。その上端縁または下端縁を通過した後はその風の一部が電力線保護管Ｈ２の表面から剥がれて互いに内側に巻くようにして流れる。そして、該風下側の外周面部位にいわゆるカルマン渦が発生していた。このカルマン渦の気圧は外部より低いため、このカルマン渦が発生すると、その気圧の差によって電力線保護管Ｈ２に風圧と同時に同じ方向へ吸引力が加わり、該電力線保護管Ｈ２が気圧の低い前記風下側の裏面部位に引っ張られていた。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、カルマン渦の影響を小さくして極力風圧荷重を軽減し、電線の切断や電柱の倒壊といった事故を少なくするようにした電線保護管を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため本発明の電線保護管は、筒状の保護管本体と、前記保護管本体の下部でありかつその長手方向に沿って形成された分割部の両側に設けられる脚片部と、前記両脚片部の対向面に設けられ互いに係脱自在に係合する雄雌の係合手段と、を備えてなる電線保護管であって、前記保護管本体の外周面にその長手方向に沿って平行な凸リブを等間隔に複数本設けてなり、各凸リブはその長手方向に対し直交する断面形状が半円形に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電線保護管は、筒状の保護管本体の外周面にその長手方向に沿って平行な凸リブを等間隔に複数本設けてなり、各凸リブはその長手方向に対し直交する断面形状が半円形に形成されているので、電線保護管に強風が当たっても、その外周面に沿って流れる風は途中各凸リブに当たって境界層が乱れると共に風の剥離位置が後方すなわち風下側へずれるようになる。これにより、電線保護管の風下側の外周面部位におけるカルマン渦の影響が小さくなり、電線保護管の風上・風下の気圧差が小さくなって風圧荷重が低減される。よって、電線保護管が強風に煽られても断線したり、電柱が倒壊するといった事故が少なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る電力線保護管の一部を省略して示す斜視図。
【図２】同拡大横断面図。
【図３】同風の作用を示す電力線保護管の拡大横断面図。
【図４】同試験方法を示す概略図。
【図５】従来の電力線保護管と本発明に係る電力線保護管との抗力・揚力係数を比較したグラフ。
【図６】従来の電力線保護管と本発明に係る電力線保護管との単位長さ当たりの風荷重を比較したグラフ。
【図７】他の実施の形態に係る電力線保護管の拡大横断面図。
【図８】（イ）は従来の電力線保護管の一部を省略して示す斜視図、（ロ）は同拡大横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る電線保護管の最良の実施の形態を図面に基づき詳しく説明する。なお、電線とは電力用の電力線と通信用の通信線とを含む概念である。また、電線保護管は、電力線保護管と通信線保護管を含む概念である。そこで、便宜上電力線保護管について説明する。図１は本発明に係る電力線保護管の一部を省略して示す斜視図、図２は同拡大横断面図である。
【００１２】
電力線保護管Ｈ１は、両端が開口した中空状の保護管本体１を有する。該保護管本体１は合成樹脂等の絶縁材料、例えば難燃性ポリエチレンにより成形され、一体に形成された内層１ａと外層１ｂとからなる内外二重構造をなす。内層１ａは黄色い顔料が混入され黄色に着色されており、外層１ｂはカーボンが含有され黒色に着色されている。このように、内層１ａを黄色に着色しておくことにより、電力線保護管Ｈ１の外周面すなわち外層１ｂが樹木の枝・葉で擦られて磨耗し、黄色い内層１ａが見えたときは、そろそろ電線の被覆層が外部に露出する危険性を表していることを示し、電力線保護管Ｈ１の交換時期の目安としている。
【００１３】
前記保護管本体１はその下端部が長手方向に沿って拡開自在に分割２されており、その分割端縁３，３に沿ってそれぞれ下方へ突出する脚片部４，４が一体に対設されている。そして、一方の脚片部４と他方の脚片部４との対向する内面４ａ，４ｂに係脱自在に係合する係合手段５が設けられている。詳しくは、一方の脚片部４の対向面である内面４ａに係合突部６を先端に有する係合凸条部５ａが設けられ、他方の突条４の対向面である内面４ｂに前記係合凸条部５ａの係合突部６が係脱自在に係合する係合凹条部５ｂが凹設されている。
【００１４】
そこで、本発明は図２に示すように保護管本体１の外周面にその長手方向に沿って複数条の凸リブ７が突設されている。各凸リブ７はその長手方向に対する断面形状すなわちその長手方向に対して直交する断面形状が半円形状をなし同じ大きさからなり、しかも、すべて等間隔に配設されている。更に詳しくは、凸リブ７は保護管本体１の外周面の中心軸線に沿って１５条等間隔に設けられており、隣接する凸リブ７，７間の間隔は中心Ｏから各凸リブ７の中心に向かって引いた２本の放射線Ｐ１，Ｐ２のなす角αが２０°に設定され、その高さは半径Ｒが１ｍｍである。また、このとき保護管本体１の外径Ｄは概ね３０ｍｍ、脚片部４，４の幅Ｌ１は１１ｍｍ、同高さＬ２は６ｍｍに設定されている。
【００１５】
前記凸リブ７は全部で１５本突設されるが、これは一つの実施の形態であって本発明の効果を十分達成できる範囲であれば、これに限られるものではない。保護管本体１の外径寸法も、タイプによって電力線保護管Ｈ１の太さが変われば、変わるものである。これに伴って、凸リブ７の断面形状の大きさすなわち半径、または各凸リブ７の数も変わってくるが、すべて本発明の目的が達成できる範囲内で設定される。
【００１６】
このようにして形成される電力線保護管Ｈ１は、両脚片部４，４を離して係合手段５である係合凸条部５ａと係合凹条部５ｂとの係合を外して分割端縁３，３間を広げ、その間を介して電力線Ｗを挿通する。そして、両係合凸条部５ａを係合凹条部５ｂに係合させる。これにより、図３に示すように電力線Ｗに電力線保護管Ｈ１が被せられる。該電力線保護管Ｈ１を例えば樹木の枝・葉が接触するような個所に使用すれば、電力線Ｗの被覆層の剥がれが防止される。
【００１７】
また、電力線保護管Ｈ１が強い風に煽られても、該電力線保護管Ｈ１の保護管本体１の外周面には、その長手方向に沿って断面半円形をなす複数本の凸リブ７が形成されている。よって、例えば電力線保護管Ｈ１の側方、すなわち該電力線保護管Ｈ１の中心軸線に対して直交する方向、から強風が吹き、その強風が電力線保護管Ｈ１の外周面に当たった場合、図３に示すように該電力線保護管Ｈ１の外周面に沿って風上から風下側に流れる空気は各凸リブ７に邪魔されて層流とはならず、そこに気流の乱れが生じ境界層が乱れ乱流となる。このように乱流が生ずると、その一部が電力線保護管Ｈ１を通過した後にその風下側で内側に巻くようにして流れることが少なくなり、カルマン渦の影響が少なくなる。これにより、電力線保護管Ｈ１の風上・風下の気圧差が少なくなって風圧荷重が低減される。
【００１８】
ここで、従来の電力線保護管Ｈ２に相当する模型Ａ（以下、単に「模型Ａ」という。）と本発明に係る電力線保護管Ｈ１に相当する模型Ｂ（以下、単に「模型Ｂ」いう。）との風圧荷重を比較した例を以下に示す。
１．実験内容
１．１電力線保護管
模型Ａには、その外周面に本発明のような凸リブ７が突設されていない。一方、模型Ｂは模型Ａと同じ大きさからなり、その外周面に１５本の凸リブ７が突設されている。
１．２実験装置
１．２．１使用風洞
実験には、エッフェル型吹出式境界層風洞を用いた。風洞の測定部断面は、幅１．８ｍ×高さ１．２ｍ〜１．４ｍ（可変）、最大風速は２０ｍ／ｓである。
１．３実験気流
実験時の風洞気流は、乱れ強さ約２％というほとんど乱れのない定常気流とした。
【００１９】
１．４実験模型
１．４．１拡大模型の適用
電気設備等の設計においては風速４０ｍ／ｓでの耐風強度が要求されており、電力線保護管に作用する抗力についても風速４０ｍ／ｓでの値を算定する必要がある。一般に曲面を有する物体の風力係数は空気の粘性の影響により風速によって大きく変化する場合があることが知られていることから、該電力線保護管の風力係数においても風速４０ｍ／ｓ相当までの値を確認する必要がある。ところが、前記風洞は最大風速２０ｍ／ｓである。そこで、本実験では風洞実験の相似則のひとつであるレイノルズ数の一致の条件を利用し、実物形状を３倍に拡大した模型を用いることにより、実物の３分の１の風速で測定を行なうこととした。なお、レイノルズ数Ｒｅは、下の式により定義される空気の粘性と慣性力の比であり、実物と模型でのレイノルズ数を一致させることにより、物体周りの流れは相似になると考える。
Ｒｅ＝Ｖ・Ｋ／ν  Ｖ：風速（ｍ／ｓ）、  Ｋ：物体の代表長さ（ｍ）、  ν：流体の動粘性係数（空気の場合、１．５×１０−５ｍ２／ｓ）
【００２０】
１．４．２二次元模型の適用
本実験では、細長い電力線保護管の全体を風洞内に再現できないことと、架線方向に直交する風向（電力線保護管の風力が最も大きくなると考えられる風向）では電力線保護管周りの気流が風方向−鉛直断面内の２次元的な流れになることから、電線の一部を再現した２次元模型を用いた。２次元模型では、模型の上部と下部に平行な端板を設置することにより気流の２次元性を確保した。なお、電力線保護管は実際にはほぼ水平方向に設置されるが、本実験では装置の都合上、水平方向を鉛直方向に置き換えて模型Ａ，Ｂを設置した。
１．４．３模型の仕様
実験する模型Ａ，ＢはＡＢＳ樹脂製の模型であり、模型表面には後述する風圧測定点の位置に直径１ｍｍの圧力測定孔が設けられており、模型内部には圧力測定孔に作用する風圧力を模型下部に設置した圧力変換器に伝達するためのビニールチューブが内蔵されている。模型は前述の通り拡大率を３倍としたので実物の３倍の大きさの断面で再現し、模型の長さについては、風洞の計測部断面の閉塞率を考慮して６００ｍｍ程度（断面の最大幅の約５．６倍）とした。
【００２１】
１．４．４風圧測定点
風圧測定点は、模型の長さの中央部に設けた。測定点は模型Ａについては７６箇所、模型Ｂについては９０箇所である。
１．４．５実験風向
電力線保護管は電力線を覆うように設置されるが、電力線には固定されていないので、姿勢が変化することも考えられる。本実験では、電力線保護管の姿勢の変化を図４に示す風向角θの変化に置き換えることとし、θ＝９０°の風向について風圧の測定を行なった。
１．４．６実験風速
実験風速は５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの１ｍ／ｓ間隔の１１段階とした。これらは実風速の１５ｍ／ｓ〜４５ｍ／ｓ（３ｍ／ｓ間隔）に相当する。
１．４．７測定方法
風速測定は、実験風向毎に基準速度圧及び各測定点の風圧を測定した。測定された各測定点の風圧を風圧係数に換算する際の基準速度圧は、模型Ａ，Ｂの風上側８００ｍｍの位置に設置したピトー静圧管で測定した。各測定点に作用する風圧は、模型表面の風圧測定孔（内径１．０ｍｍ）からビニールチューブ（長さ６００ｍｍ、内径１．５ｍｍ）を介して圧力変換器に導くことにより測定した。
【００２２】
２．実験結果
２．１平均風圧係数
風圧係数Ｃｐｅの値は、Ｃｐｅ＝Ｐ／ｑで定義した。Ｐ：各測定点に作用する風圧（Ｎ／ｍ２）、ｑ：基準速度圧（Ｎ／ｍ２）、各測定点に作用する風圧Ｐの符号は、表面を内に押す方向に作用する圧力（正圧）を（＋）、表面を外に引く方向に働く圧力（負圧）を（−）とした。
２．２風力係数
模型Ａ，Ｂの風力係数（抗力係数ＣＤおよび揚力係数ＣＬ）は、各測定点での風圧Ｃｐｉと断面内の負担幅Ｂｉを用いて次式により求めた。
【数１】
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ここで、  ＣＤ：抗力係数  ＣＬ：揚力係数  αｉ：風向角θ＝０°に対する各測定点の法線のなす角度  Ｂｉ：各測定点の断面内の負担幅  Ｅ：模型Ａ，Ｂの幅（Ｅ＝０．０３ｍ）
模型Ａおよび模型Ｂの代表的な風向角θ＝９０°の場合の風力係数の風速による変化を図５に示す。なお、本実験で求めた風力係数は、外力等による変形を考慮していない。
【００２３】
３．１結果
ここでは試験体の代表的な風向角として９０°の場合につき、模型Ａと模型Ｂの風力係数を比較する。一般的に、物体に風が当たると、風上側の面には正圧が作用し、側面および風下側の面には負圧が作用する。試験体に作用する抗力は、風上側の正圧が大きく風下側の負圧が大きいほど大きい値となる。
θ＝９０°の場合の抗力係数は、実風速１５〜４５ｍ／ｓの範囲では模型Ａの方が模型Ｂよりも大きくなる。模型Ａの風下側の負圧が模型Ｂよりも大きい値となるからである。なお、θ＝９０°付近では、下部の脚片部の影響で、風軸に対する風圧分布の非対称性が強くなり比較的大きい揚力が作用する。θ＝９０°の揚力係数は模型Ｂの方が模型Ａよりも大きくなる。これは、脚片部のない方の側面のうち風上側に近い部分（流れが剥離する部分）で模型Ａよりも模型Ｂの方が強い負圧が発生するからである。
【００２４】
３．２風荷重
実物の電力線保護管に作用する風荷重（抗力Ｄおよび揚力Ｌ）は、上述の風力係数ＣＤ，ＣＬを用いて次の式により算出できる。Ｄ＝ＣＤ・ｑ・Ｓ・ｌ、Ｌ＝ＣＬ・ｑ・Ｓ・ｌ、  Ｄ：抗力（風方向の力）（Ｎ）、  Ｌ：揚力（風直交方向の力）（Ｎ）、  Ｓ：実物の電力線保護管の幅（ｍ）（０．０３ｍ）、  ｌ：実物の電力線保護管の長さ（ｍ）、  ｑ：接近風の速度圧（Ｎ／ｍ２）（ｑ＝０．５・ρ・Ｖ２、  ρ：空気密度（ρ≒１．２ｋｇ／ｍ２）、  Ｖ：接近風の実風速（ｍ／ｓ））
【００２５】
ここで、試験体の代表的な風向角として風向角θ＝９０°の場合の実物の電力線保護管に作用する単位長さ（ｌ＝１ｍ）当たりの風荷重の風速による変化を図６に示す。電力線保護管に作用する風荷重が最大となるのは、模型Ａ、模型Ｂのいずれにおいてもθ＝９０°の場合である。設計風速４０ｍ／ｓでの抗力は、模型Ｂの方が模型Ａよりも約１３％小さい値を示す。θ＝９０°では比較的大きい揚力を示すが、鉛直上向きの力であり、電力線や電力線保護管の自重で相殺される程度であるので、設計上の問題にはならないと考えられる。
【００２６】
図７は他の実施の形態の電力線保護管に係るものである。該電力線保護管は、本発明に係る電力線保護管とは構成がほとんど同じなので、同一部位は同一番号を付けることにより詳しい説明は省略する。他の実施の形態の電力線保護管Ｈ１ａは、凸リブ７の数が本発明の１５条よりも多く設けられている。すなわち、保護管本体１の外周面にその長手方向に沿って突設される凸リブ７が保護管本体１の外周面の中心軸線に沿って２９条等間隔に設けられており、隣接する凸リブ７，７間の間隔は中心Ｏから各凸リブ７の中心に向かって引いた２本の放射線Ｐ１，Ｐ２のなす角βが１０°に設定され、その高さは半径Ｒが１ｍｍである。また、本発明と同様にこのとき保護管本体１の外径Ｄは概ね３０ｍｍ、脚片部４，４の幅Ｌ１は１２ｍｍ、同高さＬ２は５ｍｍに設定されている。また、保護管本体１の外層１ｂと両脚片部４，４との外表面が突き当たる個所と両脚片部４，４の角部はいずれもＲ２、Ｒ３の円弧面に形成されている。
【００２７】
このように、本発明に比べて保護管本体１の外周面の突リブ７を多く設けるようにすれば、電線保護管に強風が当たった場合、その外周面に沿って流れる風は途中各凸リブに当たって境界層が大きく乱れ、風の剥離位置が後方すなわち風下側へ大きくずれるようになる。これにより、電線保護管の風下側の外周面部位におけるカルマン渦の影響が更に小さくなり、電線保護管の風上・風下の気圧差が小さくなって風圧荷重が低減される。ちなみに、他の実施の形態にあっては本発明に比べ凸リブ７の個数が倍程度多く、これにより風向角９０°、設計風速４０ｍ／ｓでの抗力は２０％の軽減が見込まれる。
【００２８】
このように、本発明に係る電力線保護管Ｈ１や他の実施の形態の電力線保護管Ｈ１ａは、その外周面に複数の断面半円形状の凸リブ７を設け、強風に対してその風下側に生ずるカルマン渦の影響を小さくしているので、極力風圧荷重を軽減でき、電力線保護管Ｈ１，Ｈ１ａが風圧を強く受けても、電力線が切断されたり電柱が倒れるといった事故が軽減される。
【符号の説明】
【００２９】
１              保護管本体
１ａ            内層
１ｂ            外層
２              分割
３              分割端縁
４              脚片部
４ａ            内面
４ｂ            内面
５（５ａ）      係合手段（係合凸条部）
５（５ｂ）      係合手段（係合凹条部）
６              係合凸部
７              凸リブ
Ｈ１            本発明に係る電線保護管（電力線保護管）
Ｈ１ａ          他の実施の形態における電線保護管（電力線保護管）
Ｈ２            従来の電線保護管（電力線保護管）
【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】
2012175724.tif 000008
【図６】
2012175724.tif 000009
【図７】
2012175724.tif 000010
【図８】
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