(57)【要約】【課題】製造コストの増大を招くことなく引張り性能を向上させることができる電力ケーブルの接続構造及び接続方法を提供する。【解決手段】金属スリーブ１は硬アルミのように硬い材質のものが用いられ、その材質硬度は、異なる金属種である銅導体部３及びアルミ導体部５の両方の材質硬度と同等以上であり、金属スリーブ１による金属種の導体部３，５への圧縮により側面視凹凸形状に変形させることが可能となり、この凹凸形状が引張りに対するクサビとなって、引張り性能を向上させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブを用いて異なる金属種の導体部を備えた電力ケーブル同士を接続するための電力ケーブルの接続構造であって、
前記金属スリーブの材質硬度は、前記異なる金属種の両方の導体部の材質硬度と同等以上であることを特徴とする電力ケーブルの接続構造。
【請求項２】
前記金属スリーブのビッカース硬度が５０以上であることを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブルの接続構造。
【請求項３】
アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブを用いて異なる金属種の導体部を備えた電力ケーブル同士に接続するための電力ケーブルの接続方法であって、
前記金属スリーブの材質硬度は、前記異なる金属種の両方の導体部の材質硬度と同等以上であり、
前記金属スリーブの挿入穴に前記電力ケーブルの導体部を挿入する工程と、
前記導体部の表面を側面視凹凸形状に形成するように、前記金属スリーブを圧縮する工程と、
を有することを特徴とする電力ケーブルの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力ケーブルの接続構造及び接続方法に関し、特に、アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブを用いて異なる金属種の導体部を備えた電力ケーブル同士を接続するための電力ケーブルの接続構造及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、架空送電線などでは、軽量かつ大容量の送電が可能なアルミニウム又はアルミニム合金からなるアルミ導体部（心線）を有するアルミ電線が電力ケーブルとして使用されている。
【０００３】
一方、地中送電線などでは、電気伝導性に優れた銅からなる銅導体部（心線）を有する銅電線が電力ケーブルとして使用されている。
【０００４】
例えば鉄塔などでは、架空送電線を分岐させて、その分岐した一方を地中に埋め込まれた地中送電線に接続する場合があり、その場合、ジャンパースリーブなどの金属スリーブを用いて接続していた（以下、この技術を従来例１という）。
【０００５】
図３は従来例１の電力ケーブルの接続構造を示す側面断面図である。
【０００６】
図３に示すように、従来例１の接続構造では、アルミ電線の端末部の外皮を剥がして露出させたアルミ導体部１０と、銅電線の端末部の外皮を剥がして露出させた銅導体部１１とを、アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブ１２によって圧縮して接続していた。
【０００７】
銅導体部１１と金属スリーブ１２との異種金属同士が接触することになるが、銅の標準電極電位は＋０．３４０Ｖであり、アルミニウムの標準電極電位は−１．６７６Ｖであり、相互の標準電極電位差が約２Ｖと大きなものとなる。そのため、電食による腐食が発生し、電気的特性の不安定化や断線などの不具合が生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、金属スリーブ１２の銅導体部１１との接触内面にアルミニウムと銅の中間の値の標準電極電位を有する中間合金層１３を設けることにより、異種金属間の電位差を低減し、電食による腐食の発生を防止している。
【０００９】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は従来例２の電力ケーブルの接続方法を説明するための側面断面図である。
【００１０】
まず、一方の電力ケーブルである銅電線１４の端末部の外皮を剥がして銅導体部１１を露出させる（図４（Ａ）参照））。
【００１１】
次いで、銅導体部１１の表面に中間合金層１３を被覆し、金属スリーブ１２の挿入穴１２ａに銅導体部１１を挿入する（図４（Ｂ）参照）。ここで、金属スリーブ１２は例えば純アルミのように柔らかい材質のものが用いられている。
【００１２】
次いで、金属スリーブ１２の表面を内側方向（矢印方向）に圧縮し（図４（Ｃ）参照）、金属スリーブ１２の表面の先端から順次圧縮していくことにより、金属スリーブ１２と銅導体部１１とを接続する（図４（Ｄ）参照）。
【００１３】
特許文献１には、アルミ電線と銅電線とを電線接続部材により電気的に接続し、その電線接続部材がアルミニウムと銅の中間の値の標準電極電位を有する導電体により形成されている接続構造が開示されている（以下、この技術を従来例３という）。
【００１４】
特許文献２には、アルミ電線の心線部と銅電線の心線部とが直接接触しない状態で挿入配設されると共に、内部空間内に導電性樹脂が充填され、導電性樹脂を介してアルミ電線の心線部と銅電線の心線部とが電気的に導通接続されてなる接続構造が開示されている（以下、この技術を従来例４という）。
【特許文献１】特開２００３−２２９１８３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図３に示す従来例１の接続構造では、中間合金層１３の材料強度が、アルミニウムや銅に比べて劣るため、銅導体部１１が金属スリーブ１２から抜けてしまうことが多く、金属スリーブ１２による導体把持力がアルミニウム同士の接続、銅同士の接続の引張り性能を満足するものではなかったという課題があった。
【００１６】
また、金属スリーブ１２の長さを長くすれば、把持する面積が増えるため引張り性能を向上させることができるが、製造コストが余計にかかるという課題があった。地中送電においては、地中のマンホールの大きさや組立場所の広さの制限などにより、絶縁部品などの寸法が制限されるため、金属スリーブの長さも制限され、短い金属スリーブを用いなくてはならないので、短い金属スリーブのままで引張り要求性能を満足させる必要があるという課題があった。
【００１７】
また、引張り性能を向上させるため、中間合金層１３の内面に溝部を形成しても、中間合金層１３が金属スリーブ１２や銅導体部１１に比べて柔らかいため、溝部がつぶれてしまうので、所望の引張り性能の向上を期待できないという課題があった。
【００１８】
さらに、中間合金層１３の内面や銅導体部１１の表面に接続コンパウンドを塗布しても、接続コンパウンドに含まれる粒子が柔らかい材質の中間合金層１３に入り込み、銅導体部１１の素線に入り込んでクサビとならないため、所望の引張り性能の向上を期待できないという課題があった。
【００１９】
従来例２の電力ケーブルの接続方法では、金属スリーブ１２が例えば純アルミニウムのように柔らかい材質のものを用いた場合、その材質硬度が銅導体部１１の材質硬度よりも低いため、金属スリーブ１２を圧縮しても銅導体部の表面が平坦のままでクサビとならないため（図４（Ｄ）参照）、所望の引張り性能の向上を期待できないという課題があった。
【００２０】
従来例３及び従来例４では、アルミニムと銅の接触部に生じる電食を防止するための構造が開示されているが、金属スリーブの引張り性能を向上させるための構造や方法については何ら開示されておらず、それを示唆する記載もない。
【００２１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、製造コストの増大を招くことなく引張り性能を向上させることができる電力ケーブルの接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の電力ケーブルの接続構造は、アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブを用いて異なる金属種の導体部を備えた電力ケーブル同士を接続するための電力ケーブルの接続構造であって、
前記金属スリーブの材質硬度は、前記異なる金属種の両方の導体部の材質硬度と同等以上であることを特徴とするものである。
【００２３】
前記金属スリーブのビッカース硬度が５０以上であるのが好ましい。
【００２４】
本発明の電力ケーブルの接続方法は、
アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブを用いて異なる金属種の導体部を備えた電力ケーブル同士に接続するための電力ケーブルの接続方法であって、
前記金属スリーブの材質硬度は、前記異なる金属種の両方の導体部の材質硬度と同等以上であり、
前記金属スリーブの挿入穴に前記電力ケーブルの導体部を挿入する工程と、
前記導体部の表面を側面視凹凸形状に形成するように、前記金属スリーブを圧縮する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、金属スリーブの材質硬度が異なる金属種の両方の導体部の材質硬度と同等以上であるので、金属スリーブによる導体部への圧縮により側面視凹凸形状に変形させることが可能となり、この凹凸形状が引張りに対するクサビとなる。その結果、金属スリーブの引張性能を向上させることができるので、金属スリーブの長さを長くする必要がなく、製造コストの増大を招くことがなくなる。
【００２６】
また、部材の寸法が制限される地中送電等において、短い金属スリーブを用いても、所望の引張り性能を得ることが可能となる。
【００２７】
さらに、導体部を圧縮させ変形させることができるので、コンパウンド粒子を導体部の素線表面に食い込ませることができ、引張り性能をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続構造を示す側面断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続方法を説明するための側面断面図である。
【図３】従来例１の電力ケーブルの接続構造を示す側面断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は従来例２の電力ケーブルの接続方法を説明するための側面断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続構造を示す側面断面図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明の実施形態例に係る接続構造は、アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブ１を用いて異なる金属種の導体を備えた電力ケーブル同士に接続するための電力ケーブルの接続構造である。
【００３１】
金属スリーブ１は、略円筒形状に形成されており、例えば一方の電力ケーブルである銅電線２の端末部の外皮を剥がして露出させた銅導体部３に圧縮して接続し、他方の電力ケーブルであるアルミ電線４の端末部の外皮を剥がして露出させたアルミ導体部５に圧縮して接続するために用いられる。
【００３２】
金属スリーブ１は硬アルミニウムのように硬い材質のものが用いられ、その材質硬度は、異なる金属種である銅導体部３及びアルミ導体部５の両方の材質硬度と同等以上である。
【００３３】
具体的には金属スリーブ１は、銅と同等以上のビッカース硬度値である５０−６０のＡ６０６３−Ｔ６を使用するのが好ましい。金属スリーブ１として純アルミニウムより高い材質硬度（低いと引張性能は向上しない）で、かつ銅より同等以上のものに変更することにより、銅導体部３を圧縮により変形させることが可能となる。
【００３４】
金属スリーブ１の銅導体部３との接触内面にはアルミニウムと銅の中間の値の標準電極電位を有する中間合金層６が設けられており、異種金属間の電位差を低減し、電食による腐食の発生を防止している。中間合金層６としては、例えばＳｎ−Ｚｎを７：３〜８：２の割合で溶融して作られた合金が用いられるが、その他Ｚｎ−Ａｌ系、ＣｄーＺｎ系の合金などが用いられてもよい。Ｓｎ−Ｚｎ系などの合金は融点が低く、２３０℃程度の低い温度で溶融させることができる。
【００３５】
なお、中間合金層６の代わりにアルミニウムと銅の中間の値の標準電極電位を有するＺｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｐｂなどの金属単体からなる中間層が設けられてもよい。
【００３６】
銅導体部３及びアルミ導体部５の表面は、金属スリーブ１を内側方向に圧縮することにより、側面視凹凸形状に形成され、この凹凸形状が引張りに対するクサビとなるため、所望の引張り性能を向上させることができる。
【００３７】
また、銅導体部３及びアルミ導体部５との金属スリーブ１との接触面積の増加によって、スリーブ抵抗値を低減させることが可能となる。
【００３８】
また、電食による腐食を防止するため、金属スリーブ１の内面、導体部３，５の表面、中間合金層６を設けた場合にはその中間合金層６の内面に接続コンパウンドを塗布してもよい。接続コンパウンドとしては、例えば鉱油成分のグリースから構成され、内部にはシリコンカーバイド粒子および亜鉛粒子が含まれているものが用いられる。
【００３９】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続方法を説明するための側面断面図である。
【００４０】
まず、一方の電力ケーブルである銅電線２の端末部の外皮を剥がして銅導体部３を露出させる（図２（Ａ）参照））。
【００４１】
次いで、銅導体部３の表面に中間合金層６を被覆し、金属スリーブ１の挿入穴１ａに銅胴体部３を挿入する（図２（Ｂ）参照）。
【００４２】
次いで、金属スリーブ１の表面を側面視凹凸湾曲形状に形成するように、金属スリーブ１の表面の先端から順次内側方向（矢印方向）に圧縮していく（図２（Ｃ）参照））ことにより、金属スリーブ１と銅導体部３とを接続する（図２（Ｄ）参照）。その際、圧縮の中心部分が長手方向に移動しながら金属スリーブ１を圧縮していくので、圧縮の中心部分が一番圧縮され、圧縮の中心部分から離れるにしたがって圧縮力が弱くなることにより、銅導体部３も細り側面視凹凸湾曲形状に形成される。
【００４３】
下記の表は、銅導体部、アルミ導体部及び金属スリーブ１の材質をそれぞれ変えたものを用いて引張強度等の測定を行った本発明者による実験結果を示す。
【００４４】
【表１】
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実施例１では、銅導体部３としてビッカース硬度（以下、硬度という）５０の軟銅、アルミ導体部５として硬度３５の純アルミニウムＡ１０５０、金属スリーブ１として硬度６０の硬アルミニウムＡ６０６３が用いられた。
【００４５】
実施例２では、銅導体部３としてビッカース硬度（以下、硬度という）６０の軟銅、アルミ導体部５として硬度３５の純アルミニウムＡ１０５０、金属スリーブ１として硬度９５の硬アルミニウムＡ６０６３が用いられた。
【００４６】
一方、比較例１では、銅導体部３としてビッカース硬度（以下、硬度という）６０の軟銅、アルミ導体部５として硬度１９の純アルミニウムＡ１０５０、金属スリーブ１として硬度１９の純アルミニウムＡ１０５０が用いられた。
【００４７】
表１からわかるように、実施例１及び実施例２では、引張強度は５０以上と良好な引張り性能を発揮しているが、比較例１では引張強度は５０以下となり、引張り性能を発揮できていないことがわかる。
【００４８】
本発明の実施形態例によれば、金属スリーブ１の材質硬度が異なる金属種の両方の導体部３，５の材質硬度と同等以上であるので、金属スリーブ１による金属種の導体部３，５の圧縮により側面視凹凸形状に変形させることが可能となり、この凹凸形状が引張りに対するクサビとなる。その結果、金属スリーブ１の引張性能を向上させることができるので、金属スリーブ１の長さを長くする必要がなく、製造コストの増大を招くことがなくなる。
【００４９】
また、部材の寸法が制限される地中送電等において、短い金属スリーブ１を用いても、所望の引張り性能を得ることが可能となる。
【００５０】
さらに、銅導体部３を圧縮させ変形させることができるので、コンパウンド粒子を銅導体部３の素線表面に食い込ませることができ、引張り性能をさらに向上させることができる。
【００５１】
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば金属スリーブ１によって接続される電力ケーブルの導体部の材質は例示であり、他の材質でも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の電力ケーブルの接続構造及び接続方法は、アルミニウム又はアルミニム合金からなる金属スリーブを用いて異なる金属種の導体を備えた電力ケーブル同士を接続するために利用される。
【符号の説明】
【００５３】
１：金属スリーブ
１ａ：挿入穴
２：銅電線
３：銅導体部
４：アルミ電線
５：アルミ導体部
６：中間合金層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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