(57)【要約】【課題】低発煙性に優れた送電ケーブルを提供する。【解決手段】送電ケーブル１は、導体２の外周に形成された内部半導電層３と、内部半導電層３の外周に形成された絶縁層４と、絶縁層４の外周に形成された外部半導電層５と、外部半導電層５の外周にワイヤー７０を巻き付けて形成された遮蔽層７と、遮蔽層７の外周に押えテープ８０を巻き付けて形成された押えテープ層８と、押えテープ層８の外周に形成されたシース層９とを備え、押えテープ層８は、芳香族系化合物を有する材料からなるテープ基材８１と、化学構造中に複数の酸素を有する材料からなる酸素保持層８２と、芳香族ポリイミドからなる芳香族ポリイミド層８３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周に形成された内部半導電層と、
前記内部半導電層の外周に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の外周に形成された外部半導電層と、
前記外部半導電層の外周に形成された遮蔽層と、
前記遮蔽層の外周に形成された押えテープ層と、
前記押えテープ層の外周に形成されたシース層とを備え、
前記押えテープ層は、芳香族系化合物を有する材料からなるテープ基材と、
化学構造中に複数の酸素を有する材料からなる酸素保持層と、
芳香族ポリイミドからなる芳香族ポリイミド層とを備えた送電ケーブル。
【請求項２】
前記押えテープ層は、前記遮蔽層に近い方から、前記テープ基材、前記酸素保持層、前記芳香族ポリイミド層の順に構成されている、請求項１に記載の送電ケーブル。
【請求項３】
前記酸素保持層は、スフテープ又はナイロン６，６テープからなる、請求項１又は２に記載の送電ケーブル。
【請求項４】
前記テープ基材は、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、及び芳香族ポリイミドから選ばれる１種以上を含有する樹脂組成物からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の送電ケーブル。
【請求項５】
前記芳香族ポリイミド層は、芳香族ポリイミドテープからなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の送電ケーブル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の送電ケーブルを使用した、鉄道車両用の特別高圧ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧を送電する送電ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧を送電する従来の送電ケーブルとして、例えば、撚線からなる導体の外周に内部半導電層を介して絶縁層が形成され、その絶縁層の外周に外部半導電層を介してワイヤーを巻き付けてなる遮蔽層が形成され、その遮蔽層の外周に押えテープを介してシース層が形成されたケーブルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の送電ケーブルにおいては、押えテープとして、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープを用いた場合、送電ケーブルが燃焼した際にＰＥＴテープが不完全燃焼を起こして発煙量が増加するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、低発煙性に優れた送電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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、下記の送電ケーブルを提供する。
［１］導体の外周に形成された内部半導電層と、前記内部半導電層の外周に形成された絶縁層と、前記絶縁層の外周に形成された外部半導電層と、前記外部半導電層の外周に形成された遮蔽層と、前記遮蔽層の外周に形成された押えテープ層と、前記押えテープ層の外周に形成されたシース層とを備え、前記押えテープ層は、芳香族系化合物を有する材料からなるテープ基材と、化学構造中に複数の酸素を有する材料からなる酸素保持層と、芳香族ポリイミドからなる芳香族ポリイミド層と、を備えた送電ケーブル。
［２］前記押えテープ層は、前記遮蔽層に近い方から、前記テープ基材、前記酸素保持層、前記芳香族ポリイミド層の順に構成されている、上記［１］に記載の送電ケーブル。
［３］前記酸素保持層は、スフテープ又はナイロン６，６テープからなる、上記［１］又は［２］に記載の送電ケーブル。
［４］前記テープ基材は、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、及び芳香族ポリイミドから選ばれる１種以上を含有する樹脂組成物からなる、上記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の送電ケーブル。
［５］前記芳香族ポリイミド層は、芳香族ポリイミドテープからなる、上記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の送電ケーブル。
［６］上記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の送電ケーブルを使用した、鉄道車両用の特別高圧ケーブル。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低発煙性に優れた送電ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る送電ケーブルの断面図である。
【図２】図２は、図１に示す送電ケーブルの横断面図である。
【図３】図３は、３ｍキューブ発煙濃度試験を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１０】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る送電ケーブルの正面図である。図２は、図１に示す送電ケーブルの横断面図である。
【００１１】
この送電ケーブル１は、撚り線からなる導体２と、導体２の外周に形成された内部半導電層３と、内部半導電層３の外周に形成された絶縁層４と、絶縁層４の外周に形成された外部半導電層５と、外部半導電層５の外周にワイヤー７０を巻き付けて形成された遮蔽層７と、遮蔽層７の外周に押えテープ８０を巻き付けて形成された押えテープ層８と、押えテープ層８の外周に形成されたシース層９とを備えて構成されている。
【００１２】
導体２は、複数の素線を撚り合わせて形成されている。素線としては、例えば錫メッキ軟銅線等の線材を用いることができる。導体２は、例えば７０００Ｖ以上の高電圧を送電する。
【００１３】
内部半導電層３及び外部半導電層５は、電界の集中を緩和させるために設けられており、例えば、エチレンプロピレンゴムやブチルゴム等のゴムやエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）に、カーボン等の導電性粉末を分散して導電性を持たせたものを押出成形することにより形成される。
【００１４】
絶縁層４は、例えばエチレンプロピレンゴム、塩化ビニル、架橋ポリエチレン、シリコーンゴム、フッ素系樹脂等の材料を押出成形することにより形成される。
【００１５】
遮蔽層７は、外部半導電層５の外周にワイヤー７０をケーブル軸方向に沿って螺旋状に巻き付けて形成されている。遮蔽層７は、使用時にグランドに接続される。
【００１６】
押えテープ層８は、遮蔽層７の外周に押えテープ８０をケーブル軸方向に沿って螺旋状に重ね巻きして形成されている。
【００１７】
押えテープとしてＰＥＴテープが一般的に用いられているが、３ｍキューブ発煙濃度試験を行うと、シース層の燃焼時の高い熱伝達性により、酸素不足状態でＰＥＴテープが不完全燃焼し、一酸化炭素やベンゼン、キシレン等の芳香族化合物が発生する。そして、発生した芳香物化合物により光透過率が悪化する。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、ＰＥＴテープ等が燃焼する際の酸素不足状態における酸素供給対策として、化学構造中に複数の酸素を有する材料からなる酸素保持層、例えば、化学構造中に複数の酸素を有する樹脂テープを併用した。酸素保持層は、化学構造中の２箇所以上にて酸素を有する材料からなることが好ましい。
【００１９】
また、光透過率の悪化を抑制するために、芳香族ポリイミドからなる芳香族ポリイミド層（例えば、芳香族ポリイミドテープ）を併用した。当該芳香族ポリイミド層の併用により、ＰＥＴテープ等が不完全燃焼して発煙しても、煙が外部に漏れないように閉じ込めることができると考えられる。
【００２０】
具体的には、押えテープ８０は、例えば、厚さ０．０５〜０．２ｍｍ、幅５０〜９０ｍｍのテープ基材８１と、テープ基材８１の一方の面に形成された厚さ０．１〜０．３ｍｍ、テープ基材８１とほぼ等しい幅の樹脂テープとしての酸素保持層８２と、酸素保持層８２のもう一方の面に形成された厚さ０．０２〜０．０３ｍｍ、テープ基材８１とほぼ等しい幅の芳香族ポリイミド層８３とを備える。
【００２１】
押えテープ８０は、テープ基材８１が遮蔽層７側に向くように遮蔽層７の外周に巻き付けられる。すなわち、遮蔽層７に近い方から、テープ基材８１、酸素保持層８２、芳香族ポリイミド層８３の順に設けられている。当該順序が望ましいが、これに限られない。例えば、酸素保持層８２と芳香族ポリイミド層８３を逆にしてもよい。
【００２２】
テープ基材８１は、例えば、芳香族系化合物を有する材料から形成されたテープ、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープ、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、ポリエステル不織布テープ（ＰＥＴ９０％、ＰＶＡ１０％）等を用いることができる。
【００２３】
酸素保持層８２は、送電ケーブル１が燃焼した際の加熱によってテープ基材８１に酸素を供給してテープ基材８１の不完全燃焼を抑制する。酸素保持層８２として、例えばスフ（レーヨン）テープナイロン６，６等を用いることができる。
【００２４】
芳香族ポリイミド層８３は、芳香族ポリイミドテープからなる。テープ形状に限られるものではなく、例えば、酸素保持層８２の外周に芳香族ポリイミドを塗布して形成される実施形態であってもよい。
【００２５】
シース層９は、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロロビドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ノンハロゲンポリオレフィン系エラストマー等に架橋剤等が添加されたものを押出成形することにより形成される。
【００２６】
シース層９の材料としては、ＪＩＳの酸素指数（ＯＩ）が２５以上である難燃性ハロゲンフリー架橋樹脂組成物を用いることが好ましく、ベース樹脂１００質量部に対し、金属水和物８０〜２５０質量部以上添加した難燃性ハロゲンフリー架橋ポリオレフィン樹脂組成物を用いることがより好ましい。
【００２７】
シース層９の厚みは特に限定されないが、例えば１〜８ｍｍとすることが好ましい。
【００２８】
（本実施の形態の作用、効果）
本実施の形態によれば、送電ケーブル１が燃焼した際に押えテープ８０の酸素保持層８２がテープ基材８１に酸素を供給してテープ基材８１の不完全燃焼を抑制するので、また、芳香族ポリイミド層８３を併用した（芳香族ポリイミド層８３が煙を遮蔽して外部に出ないようにすると考えられる）ので、３ｍキューブ発煙濃度試験（ＩＥＣ６１０３４、ＢＳ６８５３）を満足する低発煙性の送電ケーブルを提供することができる。
【実施例１】
【００２９】
本実施例は、押えテープ８０の酸素保持層８２として、下図の化学構造を有するスフ（レーヨン）テープを用いた。
【化１】
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【００３０】
（実施例、参考例、比較例）
錫メッキ軟銅撚線からなる公称断面積１２０ｍｍ２の導体２上に、共押出法によって、厚み１ｍｍの内部半導電層３、厚み７．２８ｍｍの絶縁層４、厚み１ｍｍの外部半導電層５を押出被覆し、連続加硫法により、架橋させた。その後、ワイヤー７０として直径０．６ｍｍの錫メッキ軟銅撚線を外部半導電層５の外周に横巻きシールドし、表１に示す押えテープによるテーピングを施した。シース層９は、ポリオレフィンと金属水和物からなるハロゲンフリー難燃架橋材料を適用した。実施例、参考例及び比較例は、押えテープ以外は同一の構成であり、ケーブル外径は直径４３ｍｍに調整した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（評価）
本実施例の効果を３ｍキューブ発煙濃度試験（ＩＥＣ６１０３４、ＢＳ６８５３）によって確認した。
【００３３】
図３は、３ｍキューブ発煙濃度試験を説明するための斜視図である。本試験は、３ｍ立方の透明な試験室１１内に発火源のアルコール１２を収容した容器１３を配置し、サンプルの送電ケーブル１をアルコール１２の液面から１７５ｍｍの高さに置く。アルコール１に着火して送電ケーブル１を燃焼させ、光源１４から出射した光が煙１６を透過して受光器１５に到達した光量に基づいて試験室１１内の光透過率εを次の式により算出する。
【００３４】
ε＝（λ／λ０）×１００
ここで、λ０：煙１６が存在していないときの当初の光度
λ：煙１６を透過した透過光の光度
【００３５】
表２は、表１に示すサンプルに対して行った３ｍキューブ発煙濃度試験の結果を示す。なお、試験結果は、Ｎｏ．１の光透過率を１００％とした相対光透過率で表している。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
（Ｎｏ．１とＮｏ．２との比較）
ＰＥＴテープの厚さを０．１１ｍｍから０．０４ｍｍに薄肉化し、さらにリン系難燃剤で難燃化したテープを用いたが８％程度の改善しか認められなかった。
【００３８】
（Ｎｏ．１とＮｏ．３との比較）
ＰＥＴテープとスフテープを併用したＮｏ．３では、Ｎｏ．１に対して５４％の改善が確認された。それは、ケーブル燃焼時にスフテープの作用によってＰＥＴテープが有酸素状態になり、効率的な燃焼が起こり、透過率を悪化させる要因である芳香族系化合物の発生量が減少し、その現象が透過率を向上させると推定される。
【００３９】
（Ｎｏ．１とＮｏ．４との比較）
ＰＥＴテープ、芳香族ＰＩテープ及びスフテープを併用したＮｏ．４では、Ｎｏ．１に対して７３％の改善が確認された。それは、ケーブル燃焼時にスフテープの作用によってＰＥＴテープが有酸素状態になり、効率的な燃焼が起こり、透過率を悪化させる要因である芳香族系化合物の発生量が減少し、その現象が透過率を向上させると推定される。また、芳香族ＰＩテープによる遮蔽効果（ＰＥＴテープの燃焼による発煙を外部に漏れないように閉じ込める効果）により、参考例３よりもさらに透過率を向上させたと推定される。
【００４０】
［変形例］
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々な実施の形態が可能である。例えば、押えテープ８０は、上記実施の形態及び実施例では、テープ基材８１が遮蔽層７側に向くように遮蔽層７の外周に巻き付けられたが、芳香族ポリイミド層８３が遮蔽層７側に向くように遮蔽層７の外周に巻き付けられてもよい。また、テープ基材８１の両面に酸素保持層８２及び芳香族ポリイミド層８３を形成してもよい。また、押えテープ８０をらせん巻きしたが、縦添え巻きとしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…送電ケーブル、２…導体、３…内部半導電層、４…絶縁層、５…外部半導電層
７…遮蔽層、７０…ワイヤー、８…押えテープ層、８０…押えテープ
８１…テープ基材、８２…酸素保持層、８３…芳香族ポリイミド層
９…シース層、１１…試験室、１２…アルコール、１３…容器
１４…光源、１５…受光器、１６…煙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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