(57)【要約】【課題】より軽量且つ柔軟で耐食性に優れる海底ケーブルを提供する。【解決手段】海底ケーブル１００において、導体部１１と当該導体部の周囲に設けられた絶縁層１３とを有するケーブル心線１０の周囲に巻き付けて配置された、引張強度が２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高張力繊維の撚り合わせ又は平編組からなる複数のロープ３１を外装３０として備えている。これにより、高強度およびより軽量且つ柔軟で耐食性に優れる海底ケーブルを提供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】
導体部と当該導体部の周囲に設けられた絶縁層とを有するケーブル心線の周囲に巻き付けて配置された、引張強度が２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高張力繊維の撚り合わせ又は平編組からなる複数のロープを外装として備えることを特徴とする海底ケーブル。
【請求項２】
前記高張力繊維が超高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする請求項１記載の海底ケーブル。
【請求項３】
撚り合わされた複数の前記ケーブル心線と、
当該複数のケーブル心線の周囲に設けられた介在層とを備え、
前記介在層の一部又は全部を前記高張力繊維から形成し、
前記介在層の周囲に前記外装を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の海底ケーブル。
【請求項４】
前記高張力繊維のロープからなる前記外装の外周に、鉄線からなる外装をさらに設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の海底ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に海底、海中その他の水中で使用される海底ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
海底ケーブルは、導体部、半導電層、絶縁層等からなるケーブル心の外周にジュートやポリプロピレンのヤーンからなる座床が形成され、さらにその外側には外周に沿って並んだ複数の鉄線が螺旋状に巻かれて外層鉄線が形成されている(例えば、非特許文献１参照）。この外装鉄線は、海底ケーブルの引っ張り強度及び圧縮強度の向上、外傷の防護を図るためのものであり、必要に応じて二層で形成されているものもある。
【０００３】
また、他の海底ケーブルとして、ケーブル心の外周に、テープ層を介して、アラミド繊維束からなる外装を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】飯塚喜八郎監修「新版電力ケーブル技術ハンドブック」株式会社電気書院、1989年3月25日、p.258-267、366-394
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−１９５６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１のように、海底ケーブル外装鉄線を装備した場合、その耐食性に問題があった。
また、外装鉄線はコイル取りをする場合には鉄線の捻りによりキンクが生じる懸念があり、製造時或いは布設作業時には曲げや捻れが生じないように曲げ径を一定以下にしないなど十分な注意を払う必要があった。
さらに、外装鉄線は重量があることから海底ケーブルの運搬、布設の負担が大きいという問題も生じていた。
【０００７】
一方、特許文献１の海底ケーブルは、外装鉄線に替えてアラミド繊維束を外装とすることにより、鉄線外装と比べて軽量化を図ることができ、さらに、キンクの発生も抑えることができ、海底ケーブルの運搬、布設の負担軽減を図ることが可能である。また、絶縁体であるため、電食も抑えることも可能である。
しかしながら、アラミドは、アルカリ性物質や紫外線に対する耐食性が低いという問題があった。また、アラミド繊維束を樹脂で補強した繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰ）として使用すると、耐食性がプラスチック素材に依存するが、ＦＲＰは可撓性が低く曲げにくいという性質を有し、また、小さな外傷でもから折れが発生するため、取り扱いが難しいという問題があった。
【０００８】
また、近年は、海底ケーブルを洋上の浮体設備と浮体設備の間或いは海底と浮体設備との間に布設することも検討されている。この場合、海底ケーブルは吊り下げられた状態となるので、潮流による繰り返し曲げによる疲労の蓄積が発生しやすく、海水に対する耐食性も要求される。
上記各海底ケーブルの海中挙動における外装張力体は、疲労による折れ、防食層損失による耐食性の低下などの懸念もあり、張力体として機能しなくなくなることで、ケーブルが断線して海底に落下する恐れを伴う問題もあった。
【０００９】
本発明の目的は、より軽量且つ柔軟で耐食性に優れる海底ケーブルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、海底ケーブルにおいて、導体部と当該導体部の周囲に設けられた絶縁層とを有するケーブル心線の周囲に巻き付けて配置された、引張強度が２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高張力繊維の撚り合わせ又は平編組からなる複数のロープを外装として備えることを特徴とする。
【００１１】
上記発明にかかる海底ケーブルでは、引張強度が２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高張力繊維からなる複数のロープを外装として装備しているので、従来の鉄線と比べてキンクの原因となる捻れの発生が抑えられ、軽量化を図ることができることから、海底ケーブルの運搬や布設の負担を軽減することが可能となる。
また、例えば、超高分子量ポリエチレン繊維等の高張力繊維からなるロープは可撓性が高く、取り扱いが容易であるため、海底ケーブルの運搬や布設の負担をさらに軽減することが可能となる。
また、超高分子量ポリエチレン繊維等の高張力繊維は耐食性が高いので、海中や海底での使用にも好適である。そして、高張力繊維の外装が耐食性及び可撓性が高いので、洋上の浮体設備に吊り下げた状態で布設した場合でも、潮流による繰り返し曲げによる疲労や海水による腐食に耐え、長期にわたる使用を実現することが可能である。
【００１２】
また、上記海底ケーブルにおいて、撚り合わされた複数の前記ケーブル心線と、当該複数のケーブル心線の周囲に設けられた介在層とを備え、前記介在層の一部又は全部を前記高張力繊維から形成し、前記介在層の周囲に前記外装を設ける構成としても良い。
これにより、三心のケーブル心線を備える海底ケーブルの場合にも効果的に軽量化と可撓性の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
また、上記海底ケーブルにおいて、前記高張力繊維のロープからなる前記外装の外周に、鉄線からなる外装をさらに設ける構成としても良い。
その場合、高張力繊維のロープからなる外装に傷や損傷を生じ得る環境下でも鉄線の外装により保護することができ、海底ケーブルの布設可能な領域の拡大を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明は、上記の構成により、高強度およびより軽量且つ柔軟で耐食性に優れる海底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】
【００１５】
【図１】海底ケーブルの長手方向に垂直な断面図である。
【図２】海底ケーブルの一端部において各層を順番に切り開いた状態を示す側面図である。
【図３】三本のケーブル心線を備える海底ケーブルの長手方向に垂直な断面図である。
【図４】鉄線外装を付加した海底ケーブルの一端部において各層を順番に切り開いた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態の概要］
本発明の実施形態である海底ケーブル１００について図１及び図２に基づいて説明する。
図１は海底ケーブル１００の長手方向に垂直な断面図、図２は海底ケーブル１００の一端部において各層を順番に切り開いた状態を示す側面図である。
【００１７】
図１に示すように、海底ケーブル１００は、ケーブル心線１０を中心として半径方向外側に向かって座床層２０、外装３０、防食層４０が順番に形成されている。
【００１８】
ケーブル心線１０は、中心に導体部１１を備え、当該導体部１１から外側に向かって順番に内部半導電層１２，絶縁層１３，外部半導電層１４，シールド層１５，押さえテープ１６，遮水層１７，シース１８が形成されている。
但し、使用電圧や使用方法などにより外部半導電層１４，シールド層１５，押えテープ１６，遮水層１７は必ずしもなくともよいものとする。
【００１９】
座床層２０は、ケーブル心線１０の外周面上に巻き付けられたポリプロピレン製のヤーンのラップ巻きから形成されている。この座床層２０は、外装３０を構成するロープ３１を巻き付ける作業時にケーブル心線１０を傷つけないように保護するためのものである。ロープ３１の巻き付けがシース１８に傷を生じないように行われる場合には、座床層２０を省略することができる。
【００２０】
［外装］
外装３０は、引張強度が２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高張力繊維からなる複数のロープ３１からなる。各ロープ３１は、ケーブル心線１０の外周面上に敷き詰めるように互いに密着した状態で並べて配置されている。また、各ロープ３１は、図２に示すように、いずれも、ケーブル心線１０に対して螺旋を描くように巻き付けられている。
上記ロープ３１は、細径紐状の高張力繊維を撚り合わせて所定の外径としたものだが、これに限らず、高張力繊維の平編組からロープ３１を形成しても良い。また、高張力繊維の平編組を重ね合わせてロープ３１としても良い。
高張力繊維は、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、PBO（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、炭素繊維のいずれかであればよいが、引張強度、軽量化の点で超高分子量ポリエチレン繊維が好ましい（表参照）。
【表１】
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※試験方法はＪＩＳ  Ｌ  １０１３による。
【００２１】
超高分子量ポリエチレン繊維は通常の10〜20万程度の分子量を100〜700万まで高めたポリエチレンからなる繊維であり、３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度、１ｇ／ｃｍ３以下の繊維密度を持つ繊維であり、例えば、ダイニーマ（東洋紡の登録商標）などを用いることができる。超高分子量ポリエチレン繊維の引張強度は特に上限はないが、一般的に５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。
【００２２】
特に超高分子量ポリエチレン繊維は、アラミド繊維と比べて、引っ張り強度、縦弾性係数の値が優れており、重量はより軽くなる。さらに、超高分子量ポリエチレン繊維は、アラミド繊維と比べて、耐薬品性に優れ、防食性が高くなっている。また、外装を鉄線とした場合と比べても、強度、軽量化、防食性の全てにおいて優れている。
【００２３】
一方で、アラミド繊維やポリエステル繊維は強度の点で２３Ｎ／ｄｔｅｘを下回り、外装としての強度は不十分である。
【００２４】
［防食層］
防食層４０は、防腐性コンパウンドを塗布したポリプロピレン製のヤーンを外装３０の外周に巻き付けて形成されてもよいが、ポリエチレン等の樹脂を被覆して形成されてもよく、当該防食層４０は全てのロープ３１を被覆している。この防食層４０により、その内側の外装３０は海水中の含有成分による腐食が抑制される。
【００２５】
［三心電力ケーブルの適用］
上記ロープ３１からなる外装３０は、図３に示すように、三本のケーブル心線１０を撚り合わせた三心電力ケーブルを備える海底ケーブル１１０にも適用可能である。
この場合、各ケーブル心線１０の周囲を断面円形に整えるために介在層５０が形成される。この介在層５０は、超高分子量ポリエチレン繊維から形成される。超高分子量ポリエチレン繊維は、細径紐状のものをケーブル長手方向に沿って配置しても良いし、シート状のものを各ケーブル心線１０に巻き付けても良い。また、平編組の超高分子量ポリエチレン繊維を配置しても良い。
介在層５０に超高分子量ポリエチレンを用いることで張力体の断面積が増えるため、ケーブルに張力が印加された場合に、ケーブル心線１０へ分散される張力を低減でき、導体部１１が断線することを防ぐことができる。
また、介在層５０の全てを超高分子量ポリエチレン繊維としないで、一部または全部に紙或いはポリプロピレン製のヤーン或いはジュートを用いた構成としても良い。
【００２６】
［鉄線外装の装備］
図４はロープ３１からなる外装３０の外側に例えば亜鉛メッキ鉄線もしくは上記鉄線と同等の耐外傷性を持つ材料の線材６１からなる外装６０を設けた海底ケーブル１２０の側面図である。
この図のように、外装３０の外周には、座床層２０と同じポリプロピレン製のヤーンからなる座床層７０が新たに形成され、この座床層７０の外周に複数の線材６１からなる外装６０が形成されている。各亜鉛メッキ鉄線６１は、座床層７０の外周面上に敷き詰めるように互いに密着した状態で並べて配置されている。また、各線材６１は、いずれも、座床層７０の外側で螺旋を描くように巻き付けられている。
【００２７】
このように、ロープ３１からなる外装３０の外側に亜鉛メッキ鉄線等の線材６１からなる外装６０を設けた場合には、外装３０を構成する超高分子量ポリエチレン繊維のロープ３１を外側から効果的に保護することができ、各ロープ３１の傷や損傷の発生を低減することが可能となる。従って、外傷の対策が必要な場所にも海底ケーブル１２０を布設することが可能である。
また、海底ケーブル１２０は、線材６１からなる外装６０を設けることにより全体重量の増加を生じるが、二層で鉄線外装を設ける場合に比べて軽量化が図られている。また、海底ケーブル１２０は、その可撓性についても、二層で鉄線外装を設ける場合に比べて向上している。
【００２８】
なお、図４では、線材６１がロープ３１とほぼ同径で図示されているが、外装３０を保護するという目的を達成可能な範囲で線材６１は極力小径化することが望ましい。これにより、海底ケーブル１２０のさらなる軽量化及び可撓性の向上を図ることが可能となる。
また、この図４の例でも、図３のように、三本のケーブル心線１０を撚り合わせた三心電力ケーブルを備える構成としても良い。
また、外装３０の外側に線材６１の外装６０ではなく、超高分子量ポリエチレン繊維のロープからなる新たな外装を設けて、二層化しても良い。このように二層化することで、外力などの影響でロープ３１同士に隙間が生じてもケーブル線心１０への接触を防ぐことができる。
【００２９】
［実施形態の技術的効果］
海底ケーブル１００（海底ケーブル１１０，１２０も含む、以下同様）の外装３０を高張力繊維である超高分子量ポリエチレン繊維からなる複数のロープ３１から構成することにより、当該ロープ３１と同径の鉄線を使用する場合と比べて外装３０の重量を約１／８に軽減することが可能となる。また、外装をアラミド繊維で構成した場合に比べても軽量化を実現することが可能である。これにより、海底ケーブルを取り扱う設備や機材に必要な耐荷重が大幅に減るため、コストダウンを可能にすると共に、従来の海底ケーブルでは運搬車両の通行や船舶航行の制限により布設が困難であった場所への海底ケーブルの布設が可能となる。
【００３０】
また、超高分子量ポリエチレン繊維からなるロープ３１は可撓性に優れることから、キンクの発生を低減し、海底ケーブル１００の曲げ径の制限も従来に比べて緩和することが可能となる。従って、海底ケーブル１００をより小さなドラムやターンテーブルに巻きつけることができ、製造や輪送において取扱が容易となる。また、曲げ径の制限が緩和されることにより、布設適応範囲を拡大することが可能である。
【００３１】
さらに、超高分子量ポリエチレン繊維は耐食性に優れることから、鉄線やアラミド繊維を使用する場合に比べて海水による腐食を抑制することが可能である。さらに、超高分子量ポリエチレン繊維は絶縁性であるため電食の発生も防止することが可能である。
また、超高分子量ポリエチレン繊維は、アラミド繊維と比べて耐紫外線性能に優れ、太陽光の届く浅瀬或いは海中の使用の際にも劣化を抑制することが可能である。また、外装３０の外側には防食層４０を設けているため、紫外線に対してさらなる保護を図ることが可能である。
【００３２】
また、海底ケーブル１２０のように、外装３０の外側に新たに線材６１からなる外装６０を設けた場合には、外傷の懸念のある場所にも布設することが可能となる。
【００３３】
［その他］
上記実施形態では海底、海中に布設される海底ケーブルを例示したが、外装による耐食性および耐張力を有する構造であるため、湖沼や河川の水中或いは湿潤な地中、もしくは架空電線路或いは傾斜地や垂直となる電線路への布設などの他の環境に布設しても良い。
また、上記実施形態では、電力のケーブル心線１０のみを備える海底ケーブル１００を例示したが、光ケーブルの心線を付加しても良い。図１の例では、光ケーブルの心線は、外装３０とケーブル心線１０との間、外装３０のロープ３１とロープ３１との間などに配置することが望ましい。また、図３の例では、光ケーブルの心線を上記以外に介在層５０に設けることも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０   ケーブル心線
１１   導体部
１２   内部半導電層
１３   絶縁層
１４   外部半導電層
１５   シールド層
１７   遮水層
１８   シース
２０   座床層
３０   外装
３１   ロープ
４０   防食層
５０   介在層
６０   外装
６１   線材
７０   座床層
１００，１１０，１２０      海底ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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