JP5979379B2 - 電力ケーブルおよびこの外部導体の接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、外部導体を有する電力ケーブルおよびこの外部導体の接続方法に関するものである。

直流ＣＶケーブル（Ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｖｉｎｙｌ Ｓｈｅａｔｈ Ｃａｂｌｅ）や交流ＣＶケーブルなどの電力ケーブルには、外部導体が設けられる。例えば、交流ＣＶケーブルでは、ケーブルコアの外周にワイヤシールドが設けられ、直流ＣＶケーブルでは、ケーブルコアの外周に帰路導体が設けられる。このような電力ケーブルは、所定長ごとに工場ジョイントによって接続される。したがって、工場ジョイントでは、ケーブルコアとともに、ワイヤシールドや帰路導体のような外部導体も接続される。

このような外部導体の接続方法としては、例えば、外部導体同士をスリーブによって電気的に接続する方法がある（特許文献１）。また、銅板を用いて、帰路導体を接続する方法がある（特許文献２）。

特開昭５０−１３９３８４号公報 特開２００７−３２５４４１号公報

しかし、特許文献１のように、スリーブによって外部導体同士を接続するためには、圧着工具を用いるための作業スペースが必要となる。この作業スペースを確保するため、スリーブ接続する外部導体をケーブルコアや隣接する外部導体から離すには、必要以上の長さの外部導体が必要となり、接続後の外部導体をケーブルコアの外周に接するように収容することが困難である。

また、使用されるスリーブの外径が、外部導体の外径よりも大きいため、通電時のケーブルコアの膨張などによって、スリーブがケーブルコアに押し込まれ、ケーブルコアが損傷する恐れがある。また、スリーブを使用すると、ジョイント部分の外径が大きくなるという問題がある。

また、特許文献２のように銅板上に外部導体を溶接する方法では、銅板が、外部導体の接続部での通電経路となる。このため、銅板には、外部導体と同様の導電性が要求される。銅板に対して、接続される外部導体と同等の断面積を確保するためには、銅板の厚さや幅を大きくする必要がある。しかし、銅板を厚くすると、ケーブルコアへの密着性が悪くなり、電力ケーブルの可撓性を確保することができなくなる。また、銅板の幅を広げると、隣り合う他の外部導体と接触して、外部導体が損傷する恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、外部導体の接続部の導電性や電力ケーブルの可撓性を確保しつつ、外部導体同士の接続作業性にも優れた電力ケーブルおよびこの外部導体の接続方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる保護層と、を少なくとも具備し、前記外部導体が長さ方向に接続されたものであって、当該外部導体の接続部が、外部導体の内周側に配置した金属板に外部導体が半田で接合されており、外部導体の外周側に外部導体を覆うように導体部材が設けられることにより形成されており、前記導体部材を前記金属板と一体で構成し、前記導体部材に相当する部分が前記金属板に相当する部分の外周側に折り込まれた状態で、前記接続部が前記導体部材の相当する部分で覆われており、前記金属板は、前記外部導体の長手方向に沿う前記金属板の長さが、前記金属板の幅方向の端部に向かうにつれて短くなるようなテーパ形状を有することを特徴とする電力ケーブルである。

このように、外部導体が、内周側に配置された金属板に半田付けされるとともに、外周側が導体部材で覆われるため、金属板だけでなく導体部材によって接続部の導電性を確保することができる。このため、金属板および導体部材のそれぞれの断面積を小さくすることができる。したがって、金属板のみで導電性を確保する場合と比較して、金属板を薄くして電力ケーブルの可撓性をより高度に確保することができる。

このとき、金属板と導電部材を一体化すると、導電部材に相当する部分を折り込んで接続部を覆うことで、外部導体の内周側と外周側とを同一部材で覆うことができる。このため部品点数が少なくて済む。また、金属板と一体化した導電部材に相当する部分を電力ケーブルの径方向外方に立ち上げた状態で半田付けすることで、半田が金属板からケーブルコアの外周面に流れ落ちることを防止することができる。また、半田付けの際に、金属板の一部を冷却フィンとして機能させることができる。このため、半田の熱によりケーブルコアが損傷を受けることを抑制することができる。

さらに、外部導体の長手方向に沿う金属板の長さが、金属板の幅方向の端部に向かうにつれて短くなるようなテーパ形状を有するため、外部導体とケーブルコアが相対的に動いたとき、金属板の端部よって、ケーブルコアが傷つけられることを抑制することができる。

第２の発明は、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる保護層と、を少なくとも具備し、前記外部導体が長さ方向に接続されたものであって、前記外部導体の接続部が、前記外部導体の内周側に配置した金属板に前記外部導体が半田で接合されており、前記外部導体の外周側に前記外部導体を覆うように導体部材が設けられることにより形成されており、前記導体部材として、導電性のテープ状部材を用い、前記テープ状部材によって、前記金属板および前記外部導体が覆われていることを特徴とする電力ケーブルである。

このようにテープ状部材で金属板および外部導体を覆うことで、金属板との接触によって、周囲のケーブルコア等が傷つけられることを防止することができる。

第３の発明は、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる保護層と、を少なくとも具備する電力ケーブルの外部導体の接続方法であって、前記外部導体を長さ方向に接続するに際して、接続対象の外部導体の内周側に金属板を配置した状態で、前記金属板に前記外部導体を半田付けし、前記金属板の両端部を折り返して外部導体の外周側に被せることを特徴とする外部導体の接続方法である。

このような構成とすることで、金属板の厚みを薄くしても、通電断面積を確保することができる。

なお、外部導体の幅より広い金属板を用いその端部を折曲げた状態で半田付けを行うことで、半田がケーブルコアに流れ落ちることを防止することができる。また、半田付けの際に、金属板の一部を冷却フィンとして機能させることができる。

本発明によれば、外部導体の接続部の導電性や電力ケーブルの可撓性を確保しつつ、外部導体同士の接続作業性にも優れた電力ケーブルおよび外部導体の接続方法を提供することができる。

電力ケーブル１を示す断面図。 電力ケーブル１の接続部を示す概略図。 （ａ）〜（ｃ）は、外部導体１１同士を接続する工程を示す図。 外部導体接続構造１９を示す断面図であり、図３（ｃ）のＡ−Ａ線断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、外部導体１１同士を接続する他の工程を示す図。 （ａ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は、外部導体接続構造１９ａを示す断面図であり、図５（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図。 （ａ）〜（ｂ）は、外部導体１１同士を接続する他の工程を示す図。

＜実施形態１＞
図１に示す電力ケーブル１は、主に、導体３、内部半導電層５、絶縁層７、外部半導電層９、外部導体１１、鉛被１３、保護層１５等から構成される。なお、導体３、内部半導電層５、絶縁層７、外部半導電層９を含めて、ケーブルコア１７と称する。電力ケーブル１の断面構造は、図示した例には限られず、必要に応じて、他の構成を有してもよい。

電力ケーブル１は、交流のＣＶケーブルであり、外部導体１１はワイヤシールドとして機能してする。

外部導体１１は、複数本が、ケーブルコア１７の周囲にＳＺ撚りされている。なお、外部導体１１は、例えば銅製の導線である。なお、外部導体１１の本数は、その外径やケーブルコア１７の外径に応じて適宜設定される。

図２は、電力ケーブル１同士の工場ジョイント部であり、外部導体１１同士の接続部である外部導体接続構造１９を示す図である。なお、図２においては、外周部の鉛被１３および保護層１５の図示を一部省略する。

工場ジョイント部では、内部のケーブルコア１７（図２では点線で示す）同士が接続される。より詳細には、導体３同士がスリーブ等によって接続される。また、接続対象のそれぞれの内部半導電層５にまたがるように、接続部内部半導電層が設けられ、外周部に絶縁部が設けられる。さらに、接続対象のそれぞれの外部半導電層９同士にまたがるように、接続部外部半導電層が設けられる。このようなケーブルコア１７同士の接続構造は、公知のいずれの構造をも適用することができる。

ケーブルコア１７およびこの接続構造の外周部では、接続対象のそれぞれの外部導体１１が接続される。なお、外部導体接続構造１９の周方向および長手方向の配置は、図示した例に限られない。

外部導体１１は、以下のようにして接続される。まず、図３（ａ）に示すように、所定本数の外部導体１１を一組にして並べた状態で、内周側（ケーブルコア側）に金属板２１を配置する。金属板２１は、例えば銅板である。なお、以下の図では、五本の外部導体１１を一括して接続する例を示すが、その本数は特に限定されない。

金属板２１は、例えば０．１〜Ｄ／３ｍｍ程度（Ｄは外部導体１１の径）の厚さであることが望ましい。金属板２１の厚みが０．１ｍｍ未満では、半田付けの際や電力ケーブルの曲げ変形の際に破損する恐れがあるためである。また、金属板２１の厚みがＤ／３を超えると、電力ケーブルの可撓性に追従することが困難となるためである。例えば、外部導体１１の外径が１．３ｍｍである場合には、金属板２１の厚みは０．２ｍｍ程度とすればよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、金属板２１上で、対向配置させたそれぞれの外部導体１１を半田２３によって固定する。

次に、図３（ｃ）に示すように、金属板２１、外部導体１１および半田２３の全体を覆うように、導体部材である導電性テープ２５を螺旋状にラップ巻きする。導電性テープ２５には、導電性のゴムテープや、金属テープ、金属メッシュテープなどを適用することができ、自己融着性を有するテープが好適である。なお、電力ケーブル１は、使用時に高温となるため、耐熱性に優れた金属製のテープであることが望ましい。このようにして、外部導体接続構造１９が形成される。

図４は、図３（ｃ）のＡ−Ａ線断面図である。前述したように、導電性テープ２５は、外部導体１１を接続した部分の全体を覆う。したがって、外部導体１１同士の接続部では、金属板２１、導電性テープ２５および半田２３が通電経路となる。

本実施形態では、導電性テープ２５が外周部にラップ巻きされるため、通電断面積は、半田２３の断面積と、１枚分の金属板２１と２枚分（内外面）の導電性テープ２５の断面積の総和となる。このため、金属板２１のみでこの断面積を確保する場合と比較して、金属板２１および導電性テープ２５のそれぞれの厚みを薄くすることができる。すなわち、剛性の高い厚い金属板を使用する必要がない。なお、金属板２１および導電性テープ２５の厚みは、金属板２１、導電性テープ２５、半田２３の導電率や、外部導体１１の導電率及び断面積等を考慮して、接続部の電気抵抗が他の部位に対して大きく上昇しないように設計すればよい。

以上、本実施の形態によれば、外部導体１１をスリーブを用いずに接続するため、スリーブの圧着作業や圧着スペースが不要となる。このため、接続作業性が良好である。また、スリーブ等を用いた場合と比較して、外部導体接続構造１９の外径寸法を小さくすることができる。

また、金属板２１および導電性テープ２５の厚みを薄くしても、外部導体１１同士の接続部に必要な通電断面積を確保することができる。したがって、接続部に必要な導電性を確保しつつ、電力ケーブル１全体の可撓性を確保することができる。

また、導電性テープ２５によって、外部導体１１同士の接続部の全体が覆われるため、外部導体１１同士の接続部を保護することができる。また、導電性テープ２５によって、金属板２１を覆い、また外部導体接続構造１９の内外面の凹凸をなだらかにすることができる。このため、外部導体接続構造１９の内周側のケーブルコア１７（図１参照）や、外周に配置される鉛被１３や保護層１５（図１参照）との引っ掛かりを防止することができる。したがって、電力ケーブル１の曲げ変形の際に、内周側や外周側の各層の損傷を防止することができる。

＜実施形態２＞
次に、図５を用いて、第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、実施形態１の外部導体接続構造１９等と同一の機能を奏する構成については、図１〜図４と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。外部導体接続構造１９ａは、外部導体接続構造１９と略同様の構成であるが、導電性テープ２５が用いられない点で異なる。

まず、図５（ａ）に示すように、所定本数の外部導体１１を対向させた状態で、内周側（ケーブルコア側）に金属板２１ａを配置する。金属板２１ａは、金属板２１と同様の構成であるがその形状が異なる。金属板２１ａは、接続対象となる一組の外部導体１１よりも幅広に形成される。外部導体１１は、金属板２１ａの幅方向（外部導体１１の長手方向に略直交する方向。図中上下方向）の略中央に配置される。
当該金属板２１ａは、導体部材である実施形態１の導電性テープ２５と金属板２１とを一体にしたものであり、一組の外部導体１１からはみ出た部分が、本願発明の導体部材として機能する。

金属板２１ａの長さ（外部導体１１の長手方向。図中左右方向の長さ）は、金属板２１ａの幅方向の両端部に向かうにつれて短くなる。すなわち、金属板２１ａは、外部導体１１が併設された範囲の略中央部の長さが最も長く、幅方向の端部に行くにつれて、なだらかに長さが短くなるテーパ形状を有する。

次に、図５（ｂ）に示すように、金属板２１ａの幅方向の両端部を折り曲げて、起立させる。この状態で、金属板２１ａと外部導体１１を半田２３によって接続する。図６（ａ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。図６（ａ）に示すように、金属板２１ａの両端部が折曲げられることで、金属板２１ａは、上方に開口した略コの字状の形状となる。この状態で、半田２３により接続を行うことで、半田２３が金属板２１ａの端部から流れ落ちることを防止することができる。このため、流れ落ちた半田２３によって内周側のケーブルコア１７が損傷を受けることを防止することができる。

また、上方に向けて起立した金属板２１ａの両端部が、冷却フィンとして機能する。このため、外部導体１１を金属板２１ａに半田付けする際に、内周側のケーブルコア１７が受ける熱影響を抑制することができる。特に、鉛フリー半田は従来の鉛半田よりも融点が高いため、この熱影響を抑制することで、ケーブルコア１７の熱による損傷を防止することができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、金属板２１ａの両端部をさらに折り曲げて、外部導体１１同士の接続部の外周側を覆う。この際、金属板２１ａの両端が互いに重なり合うように折り返される。

図６（ｂ）は、図５（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図である。図６（ｂ）に示すように、金属板２１ａが完全に折返されると、外部導体１１の内周側および外周側が金属板２１ａによって覆われる。すなわち、外部導体１１および半田の外周側を覆う導体部材が内周側に配置される金属板２１ａと一体で構成されているため、別途導電性テープ等を用いる必要がない。

なお、図６（ｂ）に示すように、金属板２１ａの折り返し部が、外部導体１１の併設幅の略全幅を覆うように配置することで、外部導体１１は、概ね３枚の金属板２１ａによって覆われる。すなわち、１枚の金属板２１ａのみの場合と比較して、約三倍の断面積を確保することができる。このようにするためには、あらかじめ、金属板２１ａの幅を、外部導体１１の併設幅の約三倍に形成すればよい。このようにして、外部導体接続構造１９ａが形成される。

第２の実施形態の外部導体接続構造１９ａによれば、実施形態１の外部導体接続構造１９と同様の効果を得ることができる。
また、金属板２１ａの長手方向の両端部には、なだらかなテーパ部が設けられる。このため、外部導体１１の長手方向に対する金属板２１ａの端部の接触角度が小さくなり、金属板２１ａの端部との接触によって、ケーブルコア１７の外部半導電層９に傷などが生じることを抑制することができる。

また、金属板２１ａを折り曲げた状態で半田付けを行うため、半田２３がケーブルコア１７へ流出することを防止することができる。このため、ケーブルコア１７が半田によって損傷を受けることを防止することができる。また、金属板２１ａの端部が冷却フィンとして機能するため、半田２３によるケーブルコア１７への熱影響を抑制することができる。

＜実施形態３＞
次に、図７に示す第３の実施形態の外部導体接続構造１９ｂについて説明する。外部導体接続構造１９ｂは、外部導体接続構造１９ａと略同様の構成であるが、金属板２１ｂの形態が異なる。

図７（ａ）に示すように、金属板２１ｂでは、外部導体１１が配置される範囲は、金属板２１ａと略同様の形状である。すなわち、幅方向に向かって長さがなだらかに短くなるようなテーパ形状を有する。また、金属板２１ｂの外部導体１１から両側にはみ出す部位は、金属板２１ｂの外部導体１１が配置された部位と略同様の形状となる。

このような形状とすることで、半田付け後、図７（ｂ）に示すように、金属板２１ｂを折り返した際に、外部導体１１の上面を覆う金属板２１ｂの形状と、外部導体１１の内周側の金属板２１ｂの形状を略一致させることができる。このため、外部導体１１の内周側の金属板２１ｂに対応する範囲を、外周側の金属板２１ｂによって完全に覆うことができる。

第３の実施形態の外部導体接続構造１９ｂによれば、外部導体接続構造１９ａと同様の効果を得ることができる。特に、金属板２１ｂ同士を完全に重ねることができるため、外部導体１１の接続部をより高度に保護することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、前記実施形態の電力ケーブルは交流用であったが、本発明の外部導体の接続方法等は、直流用ケーブルの帰路導体に適用することも可能である。

１………電力ケーブル
３………導体
５………内部半導電層
７………絶縁層
９………外部半導電層
１１………外部導体
１３………鉛被
１５………保護層
１７………ケーブルコア
１９、１９ａ、１９ｂ………外部導体接続構造
２１、２１ａ、２１ｂ………金属板
２３………半田
２５………導電性テープ

Claims (3)

1. ケーブルコアと、
   前記ケーブルコアの外周に設けられる外部導体と、
   前記外部導体の外周に設けられる保護層と、
   を少なくとも具備し、
   前記外部導体が長さ方向に接続されたものであって、
   前記外部導体の接続部は、前記外部導体の内周側に配置した金属板に前記外部導体が半田で接合されており、前記外部導体の外周側に前記外部導体を覆うように導体部材が設けられることにより形成されており、
   前記導体部材を前記金属板と一体で構成し、前記導体部材に相当する部分が前記金属板に相当する部分の外周側に折り込まれた状態で、前記接続部が前記導体部材の相当する部分で覆われており、
   前記金属板は、前記外部導体の長手方向に沿う前記金属板の長さが、前記金属板の幅方向の端部に向かうにつれて短くなるようなテーパ形状を有することを特徴とする電力ケーブル。
2. ケーブルコアと、
   前記ケーブルコアの外周に設けられる外部導体と、
   前記外部導体の外周に設けられる保護層と、
   を少なくとも具備し、
   前記外部導体が長さ方向に接続されたものであって、
   前記外部導体の接続部は、前記外部導体の内周側に配置した金属板に前記外部導体が半田で接合されており、前記外部導体の外周側に前記外部導体を覆うように導体部材が設けられることにより形成されており、
   前記導体部材として、導電性のテープ状部材を用い、前記テープ状部材によって、前記金属板および前記外部導体が覆われていることを特徴とする電力ケーブル。
3. ケーブルコアと、
   前記ケーブルコアの外周に設けられる外部導体と、
   前記外部導体の外周に設けられる保護層と、
   を少なくとも具備する電力ケーブルの外部導体の接続方法であって、
   前記外部導体を長さ方向に接続するに際して、
   接続対象の前記外部導体の内周側に金属板を配置した状態で、前記金属板に前記外部導体を半田付けし、前記金属板の両端部を折り返して前記外部導体の外周側に被せることを特徴とする外部導体の接続方法。
   

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