(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に主導体を有し、その外側に主内部半導電層、主絶縁層、主外部半導電層を順次有し、その外側に多数の帰路導体素線を同心撚りしてなる帰路導体を有し、その外側に帰路内部半導電層、帰路絶縁層を順次有する電力用直流同軸ケーブル同士の接続部であって、
両ケーブルの主導体同士、主内部半導電層同士、主絶縁層同士、主外部半導電層同士、帰路導体同士を接続した上で、
帰路導体露出区間の外側に、当該区間より長さが短い複数本の、一軸延伸半導電性フィルム又はテープをその延伸方向が周方向に向くように多層巻きして径方向に熱収縮可能な内部半導電層を所要厚さに形成し、その上に一軸延伸絶縁フィルム又はテープをその延伸方向が周方向に向くように多層巻きして径方向に熱収縮可能な絶縁層を所要厚さに形成してなる内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを、直列状に被せてそれぞれを熱収縮させ、
熱収縮したチューブの端部と端部が突き合さる部分で、当該チューブの内部半導電層同士を接続すると共に、当該チューブの絶縁層同士を接続し、
かつ熱収縮したチューブの端部と、ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の端部とが突き合さる部分で、当該チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層とを接続すると共に、当該チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層とを接続した、
ことを特徴とする電力用直流同軸ケーブルの接続部。
【請求項２】
熱収縮したチューブの両端部並びに両ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の端部はそれぞれ外径が漸減するテーパー形状に形成され、
前記チューブの内部半導電層同士の接続部及び絶縁層同士の接続部はそれぞれ、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成され、
前記チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層との接続部及び前記チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層との接続部はそれぞれ、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の電力用直流同軸ケーブルの接続部。
【請求項３】
帰路導体露出区間の外側に、半導電性テープ巻き層を設けた上で、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを熱収縮させたことを特徴とする請求項１記載の電力用直流同軸ケーブルの接続部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを用いた電力用直流同軸ケーブルの接続部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力用直流同軸ケーブルは一般に図６に示すような構造となっている。すなわち、中心に主導体１を有し、その外側に主内部半導電層２、主絶縁層３、主外部半導電層４を順次介して帰路導体（中性線導体、外部導体ともいう）５を設け、その外側に帰路内部半導電層６、帰路絶縁層７、帰路外部半導電層８を順次介して鉛被９を設け、その外側にポリエチレン等からなる防食層１０を設けた構造となっている（特許文献１参照）。なお、電力用直流同軸ケーブルを海底ケーブルとして使用する場合には、防食層１０の外側に、さらに座床、鉄線鎧装、サービング層が設けられる。
【０００３】
帰路導体５は、多数の帰路導体素線５ａを同心撚りすることにより形成される。主絶縁層３は架橋ポリエチレンにより形成され、帰路絶縁層７は非架橋のポリエチレンにより形成される。帰路絶縁層７は主絶縁層３より厚さが薄い。主内部半導電層２及び主外部半導電層４は主絶縁層３との同時押出等により形成され、帰路内部半導電層６及び帰路外部半導電層８は半導電性テープ巻き等により形成される。
【０００４】
電力用直流同軸ケーブルは、連系線として長距離海底ケーブルなどに使用されることが多い。しかし工場で一連続で製造できるケーブルの長さは限られているため、工場では製造可能な長さのケーブルを複数本製造し、これらのケーブルを接続することで、長距離用の直流同軸ケーブルを製造している。工場で製作される直流同軸ケーブル同士の接続部は一般に工場ジョイントといわれる。この工場ジョイントは、敷設船への積み込みや敷設船からの繰り出しの際に加わる曲げに対応できるように、できるだけ外径を小さく抑えること（ケーブル外径に近い外径で接続すること）が要求される。
【０００５】
直流同軸ケーブルを接続する場合には、中心の主導体を接続した後、主内部半導電層の接続、主絶縁層の接続、主外部半導電層の接続、帰路導体の接続、帰路内部半導電層の接続、帰路絶縁層の接続、帰路外部半導電層の接続、鉛被の接続、防食層の接続が順次行われる。接続部外径を小さく抑えるため、主導体の接続は突き合わせ溶接により行われ、帰路導体の接続は素線突き合わせ溶接、素線周方向重ね合わせ溶接又は素線割り入れ溶接などにより行われる。また、接続部の主内部半導電層、主絶縁層、主外部半導電層の形成には通常のＣＶケーブルの接続技術をそのまま適用できる。また、接続部の帰路内部半導電層、帰路絶縁層の形成は、ＴＪ方式（絶縁ゴムテープ巻き絶縁）又はＴＭＪ方式（ポリエチレンテープ巻きモールド絶縁）により行うことが提案されている（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２０８３６号公報
【非特許文献１】２０００年電線ケーブル技術研究会発表論文ＥＣ−００−２１「直流同軸ケーブルの開発」
【非特許文献２】平成１４年電気学会全国大会発表論文７−１３９「小容量直流同軸ＸＬＰＥケーブル並びに工場ジョイント」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、電力用直流同軸ケーブルの要求性能が高くなると、ＴＪ方式では、高い絶縁性能が要求される場合にはその絶縁性能から接続部の帰路絶縁層が厚くなるために、接続部帰路絶縁層の外径がケーブル帰路絶縁層の外径よりもかなり大きくなってしまい、ケーブル接続部の外径を小さく抑えることが困難である。
【０００８】
またＴＭＪ方式で接続部の帰路絶縁層を形成すると、ＴＪ方式よりも絶縁性能が優れているために接続部外径を小さくできるが、次のような問題がある。すなわち、電力用直流同軸ケーブルの帰路導体の接続は、ケーブルの主外部半導電層同士を接続した後に行われるため、帰路導体が露出する区間が長くなる。その結果、ＴＭＪ方式の場合は、広範囲（例えば１．６ｍ）にわたって半導電性テープ及び絶縁テープを巻き、それぞれを加圧、加熱してモールド成形することになるため、加熱時の温度管理が難しく、かつモールド成形体全域で欠陥（突起／変形、異物、ボイド）の発生を抑制し、品質を安定させることが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、電力用直流同軸ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の接続に好適な内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを用いた、接続部の外径増大が小さく、製作が容易で、欠陥の少ない電力用直流同軸ケーブルの接続部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に用いる内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブは、一軸延伸半導電性フィルム又はテープをその延伸方向が周方向に向くように多層巻きして径方向に熱収縮可能な内部半導電層を所要厚さに形成し、その上に一軸延伸絶縁フィルム又はテープをその延伸方向が周方向に向くように多層巻きして径方向に熱収縮可能な絶縁層を所要厚さに形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の関連技術１は、中心に主導体を有し、その外側に主内部半導電層、主絶縁層、主外部半導電層を順次有し、その外側に多数の帰路導体素線を同心撚りしてなる帰路導体を有し、その外側に帰路内部半導電層、帰路絶縁層を順次有する電力用直流同軸ケーブル同士の接続部であって、
両ケーブルの主導体同士、主内部半導電層同士、主絶縁層同士、主外部半導電層同士、帰路導体同士を接続した上で、
帰路導体露出区間の外側に上記の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを被せて熱収縮させ、
熱収縮したチューブの端部と、ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の端部とが突き合さる部分で、当該チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層とを接続すると共に、当該チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層とを接続した、
ことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の関連技術２は、上記関連技術１において、
熱収縮したチューブの両端部並びに両ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の端部はそれぞれ外径が漸減するテーパー形状に形成され、
前記チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層との接続部及び前記チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層との接続部はそれぞれ、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成されているものである。
【００１３】
本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部は、中心に主導体を有し、その外側に主内部半導電層、主絶縁層、主外部半導電層を順次有し、その外側に多数の帰路導体素線を同心撚りしてなる帰路導体を有し、その外側に帰路内部半導電層、帰路絶縁層を順次有する電力用直流同軸ケーブル同士の接続部であって、
両ケーブルの主導体同士、主内部半導電層同士、主絶縁層同士、主外部半導電層同士、帰路導体同士を接続した上で、
帰路導体露出区間の外側に、当該区間より長さが短い複数本の、前述した内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを、直列状に被せてそれぞれを熱収縮させ、
熱収縮したチューブの端部と端部が突き合さる部分で、当該チューブの内部半導電層同士を接続すると共に、当該チューブの絶縁層同士を接続し、
かつ熱収縮したチューブの端部と、ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の端部とが突き合さる部分で、当該チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層とを接続すると共に、当該チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層とを接続した、
ことを特徴とするものである（請求項１）。
【００１４】
また、本発明に係る上記の電力用直流同軸ケーブルの接続部は、
熱収縮したチューブの両端部並びに両ケーブルの帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の端部はそれぞれ外径が漸減するテーパー形状に形成され、
前記チューブの内部半導電層同士の接続部及び絶縁層同士の接続部はそれぞれ、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成され、
前記チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層との接続部及び前記チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層との接続部はそれぞれ、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成されていることが好ましい（請求項２）。
【００１５】
また、本発明に係る上記の各電力用直流同軸ケーブルの接続部は、帰路導体露出区間の外側に、半導電性テープ巻き層を設けた上で、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを熱収縮させた構成とすることが好ましい（請求項３）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に用いる内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブは、熱収縮性絶縁チューブの内側に熱収縮性内部半導電層が一体に設けられているので、これを帰路導体露出区間に被せて、加熱、収縮させるだけで、接続部の帰路内部半導電層及び帰路絶縁層を形成することができる。したがってテープ巻きモールド方式により内部半導電層及び絶縁層を形成する場合に比べ、接続部形成を大幅に簡素化できると共に、加熱時の温度管理が容易であり、かつ欠陥（突起／変形、異物、ボイド）の発生要因が少なく、接続部の品質を安定させることができる。
【００１７】
また上記関連技術１によれば、接続部の帰路内部半導電層及び帰路絶縁層の大部分を熱収縮した内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブで形成したので、ＴＪ方式で帰路内部半導電層及び帰路絶縁層を形成する場合に比べ、接続部の帰路絶縁層の厚さを薄くでき、接続部外径の増大を抑えることができる。またＴＭＪ方式で帰路内部半導電層及び帰路絶縁層を形成する場合に比べ、接続部形成を大幅に簡素化できると共に、加熱時の温度管理が容易であり、かつ欠陥（突起／変形、異物、ボイド）の発生要因が少なく、接続部の品質を安定させることができる。
【００１８】
また上記関連技術２によれば、熱収縮した内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブの内部半導電層とケーブルの帰路内部半導電層との接続及び前記チューブの絶縁層とケーブルの帰路絶縁層との接続を、短い区間で、簡単に、確実に行うことができる。したがって接続部形成作業を簡素化できる。
【００１９】
請求項１の発明によれば、帰路導体露出区間の外側に、当該区間より長さが短い複数本の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを直列状に被せてそれぞれを熱収縮させ、熱収縮したチューブ同士を接続することで、帰路導体露出区間をカバーするようにしたので、１本の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブの長さを短くすることができる。帰路導体露出区間は前述のようにかなり長くなる（例えば１．６ｍにもなる）ので、この区間を1本の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブでカバーしようとすると、かなり長い内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブが必要となる。しかし、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブの製造設備や品質管理の面から、帰路導体露出区間が長い場合には、複数本の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを用いて全域をカバーすることが好ましい方法である。上記以外の効果は前記関連技術１と同じである。
【００２０】
また請求項２の発明によれば、熱収縮した内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブの内部半導電層同士の接続及び絶縁層同士の接続を、短い区間で、簡単に、確実に行うことができる。上記以外の効果は前記関連技術２と同じである。
【００２１】
また請求項３の発明によれば、熱収縮したチューブの内部半導電層が帰路導体の素線の間の隙間に落ち込むのを抑制できるので、チューブの内部半導電層と絶縁層の界面の平滑性がよくなり、接続部の品質を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明に用いる内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブの一例を示す。この内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１は、径方向に熱収縮可能な円筒状の内部半導電層１２の上に、径方向に熱収縮可能な円筒状の絶縁層１３を一体に形成したものである。
【００２３】
このような内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１は、図２のようにして製造することができる。すなわち、マンドレル１４上に、半導電性材料製の一軸延伸フィルム（一軸延伸半導電性フィルム）をその延伸方向が周方向に向くように多層巻きして所要厚さの径方向に熱収縮可能な内部半導電層１２を形成し、その上に絶縁性材料製の一軸延伸フィルム（一軸延伸絶縁フィルム）１３ａをその延伸方向が周方向に向くように多層巻きして所要厚さの径方向に熱収縮可能な絶縁層１３を形成した後、マンドレル１４を引き抜くことにより製造できる。一軸延伸半導電性フィルム及び一軸延伸絶縁フィルムの幅は、製造すべき内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１の長さと同じである。一軸延伸半導電性フィルムの材質は及び一軸延伸絶縁フィルムの材質は例えばポリオレフィン系材料である。
【００２４】
＜関連技術＞  図３は上記の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１を用いた本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部の一関連技術を示す。接続すべき直流同軸ケーブル２０Ａ、２０Ｂはそれぞれ、中心に主導体１を有し、その外側に主内部半導電層２、主絶縁層３、主外部半導電層４を順次設け、その外側に多数の帰路導体素線５ａを同心撚りしてなる帰路導体５を設け、その外側に帰路内部半導電層６、帰路絶縁層７、帰路外部半導電層８、鉛被９、防食層１０を順次設けたものである。
【００２５】
両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの端部は段剥ぎされ、主導体１、１同士は、外径増大を抑制するため、突き合わせ溶接により接続される。２１はその溶接接続部である。また、両ケーブルの主内部半導電層２、２同士は両者の端部に跨るように接続部主内部半導電層２２を形成することにより接続され、主絶縁層３、３同士は両者の端部に跨るように接続部主絶縁層（補強絶縁体）２３を形成することにより接続され、主外部半導電層４、４同士は両者の端部に跨るように接続部外部半導電層２４を形成することにより接続される。接続部の主内部半導電層２２、主絶縁層２３、主外部半導電層２４の形成には、周知のＣＶケーブルの接続技術がそのまま適用される。
【００２６】
両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの帰路導体５、５の接続は、外径増大を抑制するため、例えば素線５ａを突き合わせ溶接することにより行われる。２５はその溶接接続部である。帰路導体５、５の接続は、ケーブルの主外部半導電層４、４の端部に跨る接続部外部半導電層２４を形成した後に行われるため、帰路導体５、５の露出区間Ｓがかなり長くなる。
【００２７】
この関連技術では、この長い帰路導体露出区間Ｓの外側に帰路内部半導電層及び帰路絶縁層を形成するために、図１に示した内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１を使用する。内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１は、主導体１、１の接続を行う前に予めどちらかのケーブル２０Ａ又は２０Ｂの外側に配置しておき、帰路導体５、５の接続が終わった時点で帰路導体露出区間Ｓに引き戻す。このようにして帰路導体露出区間Ｓの外側に被せられた内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１を、加熱して帰路導体５、５上に熱収縮させる。この関連技術では、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１が帰路導体露出区間Ｓのほぼ全長をカバーするだけの長さを有している。
【００２８】
熱収縮したチューブ１１の両端部では、当該チューブ１１の内部半導電層１２と両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの帰路内部半導電層６とが接続され、当該チューブ１１の絶縁層１３と両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの帰路絶縁層７とが接続される。これらの接続は次のように行われる。すなわち、熱収縮したチューブ１１の両端部並びに両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの帰路内部半導電層６及び帰路絶縁層７の端部をそれぞれ、予め外径が漸減するテーパー形状に形成し、前記チューブの内部半導電層１２とケーブルの帰路内部半導電層６とを、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部の底部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成した半導電層接続部２６により接続し、前記チューブの絶縁層１３とケーブルの帰路絶縁層７とを、前記Ｖ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成した絶縁層接続部２７により接続する。
【００２９】
このようにして、両ケーブルの帰路内部半導電層６、６同士の接続、帰路絶縁層７、７同士の接続を行うと、帰路導体露出区間Ｓの全長にテープ巻きモールドを施す場合に比べ、欠陥の発生が少なく品質を安定させることができると共に、接続部外径の増大を抑制でき、また接続時間の短縮を図ることができる。
【００３０】
この後、両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの帰路外部半導電層８、８の端部間を半導電性テープ巻き層２８の形成により接続し、鉛被９、９の端部間を鉛管２９により接続し、防食層１０、１０の端部間を熱収縮性防食スリーブ３０により接続する。これらの点は従来と同じである。
【００３１】
＜実施形態１＞  図４は本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部の一実施形態を示す。この実施形態が、前記関連技術と異なる点は、帰路導体露出区間Ｓに、その区間Ｓのほぼ半分の長さを有する２本の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１を直列状に被せて、熱収縮させたことである。
【００３２】
熱収縮したチューブ１１の両端部並びに両ケーブル２０Ａ、２０Ｂの帰路内部半導電層６及び帰路絶縁層７の端部はそれぞれ外径が漸減するテーパー形状に形成されている。前記２本のチューブ１１の内部半導電層１２、１２同士は、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部の底部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成された内部半導電層接続部３１により接続され、絶縁層１３、１３同士は、前記Ｖ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成された絶縁層接続部３２により接続されている。
【００３３】
また、前記２本のチューブ１１、１１の両外端部では、前記チューブの内部半導電層１２とケーブルの帰路内部半導電層６とが、前記テーパー形状の間のＶ字状凹部の底部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成された半導電層接続部２６により接続され、前記チューブの絶縁層１３とケーブルの帰路絶縁層７とが、前記Ｖ字状凹部を埋めるようにテープ巻きモールドにより形成された絶縁層接続部２７により接続されている。この点は前記関連技術と同様である。
【００３４】
上記以外の構成は前記関連技術（図３）と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
この実施形態によると、１本の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１の長さが前記関連技術の場合のほぼ半分で済むので、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１の製造設備や品質管理の面で長さ制約がある場合には、有効な帰路絶縁層形成方法となる。それ以外の効果は前記関連技術と同じである。
【００３６】
＜実施形態２＞  図５は本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部の他の実施形態を示す。この実施形態が、実施形態１と異なる点は、帰路導体露出区間Ｓの外側に、半導電性テープ巻き層３３を設けた上で、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１を熱収縮させたことである。それ以外の構成は実施形態１（図４）と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
この実施形態によると、帰路導体露出区間Ｓの外側に半導電性テープ巻き層３３が設けられているので、内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ１１を熱収縮させたときに、チューブの内部半導電層１２が帰路導体の素線５ａの間の隙間に落ち込まなくなる。このため内部半導電層１２と絶縁層１３の界面の平滑性がよくなり、絶縁性能を高めることができる。なお、半導電性テープ巻き層３３は、チューブ１１の内部半導電層１２と全面で接触するので、モールド成形する必要はなく、半導電性テープ巻き層を設けること自体は容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に用いる内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブの一例を示す、（Ａ）は一部切開側面図、（Ｂ）は端面図。
【図２】図１の内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブを製造する方法を示す説明図。
【図３】本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部の関連技術を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部の一実施形態を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る電力用直流同軸ケーブル接続部の他の実施形態を示す縦断面図。
【図６】電力用直流同軸ケーブルの一例を示す横断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１：主導体
２：主内部半導電層
３：主絶縁層
４：主外部半導電層
５：帰路導体
５ａ：素線
６：帰路内部半導電層
７：帰路絶縁層
８：帰路外部半導電層
９：鉛被
１０：防食層
１１：内部半導電層付き熱収縮絶縁チューブ
１２：内部半導電層
１３：絶縁層
２０Ａ、２０Ｂ：電力用直流同軸ケーブル
２１：主導体溶接接続部
２２：接続部主内部半導電層
２３：接続部主絶縁層
２４：接続部主外部半導電層
２５：素線溶接接続部
２６：帰路内部半導電層接続部
２７：帰路絶縁層接続部
３１：半導電層接続部
３２：絶縁層接続部
３３：半導電性テープ巻き層
【図１】
0005100245.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005100245.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005100245.tif 000007