WO2018025776A1 - 低風圧電線、及び低風圧電線の製造方法 - Google Patents

低風圧電線、及び低風圧電線の製造方法 Download PDF

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low wind
wind
conductor
surface roughness
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大介 崎山
正利 西川
山本 浩平
山田 俊介
直哉 山崎
賢一 多田
文俊 伊與田
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住友電気工業株式会社
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    • B29C48/34Cross-head annular extrusion nozzles, i.e. for simultaneously receiving moulding material and the preform to be coated

Definitions

  • the present invention relates to a low wind piezoelectric wire and a method for producing a low wind piezoelectric wire.
  • Patent Document 1 discloses an insulated wire including a conductor and an insulating layer covering an outer periphery of the conductor as a low wind piezoelectric wire.
  • the outer shape of the insulating layer is formed into an uneven shape like a gear.
  • the low wind piezoelectric wire of the present disclosure is Conductors, An insulating layer provided on the outer periphery of the conductor; The surface roughness of at least a part of the insulating layer is 3 ⁇ m or more.
  • the manufacturing method of the low wind piezoelectric wire of the present disclosure is as follows: Extruding step of extruding the fluidized insulating material from the extruder into a predetermined shape to form an extruded material covering the outer periphery of the conductor with an unsolidified insulating layer; A solidifying step of introducing the extruded material into a cooling tank to solidify the unsolidified insulating layer, and forming the predetermined shape of the insulating layer; Between the extruding step and the solidifying step, after being discharged from the outlet of the extruder, until it is introduced into the cooling tank, the extrudate is brought into contact with a fluid refrigerant that is lower than the extruding temperature, and And a roughening process for cooling the surface layer of the unsolidified insulating layer.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the low wind piezoelectric wire of embodiment. It is the elements on larger scale which show the surface vicinity of an insulating layer about the low wind piezoelectric wire shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the surface roughness (micrometer) in case the wind speed is 28 m / s, and the reduction rate (%) of a wind pressure load about the insulated wire of each sample measured in Test Example 1.
  • FIG. It is a graph which shows the relationship between the surface roughness (micrometer) when a wind speed is 40 m / s, and the reduction rate (%) of a wind pressure load about the insulated wire of each sample measured in Test Example 1.
  • a high wind speed of 40 m / s in addition to the normal wind level described above, in a low wind piezoelectric wire used in an area where a very strong wind such as a typhoon may blow, in addition to the low wind speed range, a high wind speed of 40 m / s. It is more preferable that the wind pressure load can be reduced even in the region.
  • an object is to provide a low wind piezoelectric wire that can reduce wind pressure load.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a low wind piezoelectric wire capable of producing a low wind piezoelectric wire capable of reducing the wind pressure load.
  • the low wind piezoelectric wire of the present disclosure described above can reduce wind pressure load.
  • the manufacturing method of the low wind piezoelectric wire of the present disclosure described above can manufacture a low wind piezoelectric wire that can reduce the wind pressure load.
  • the present inventors have found that the wind pressure load can be reduced if the surface of the insulating layer is rough to some extent.
  • an insulating layer having a predetermined uneven shape and having a rough surface to some extent can effectively reduce the wind pressure load in a low wind speed range of about 28 m / s.
  • One reason for this is considered to be that the wind can be disturbed by the surface roughness of the insulating layer.
  • the present inventors when extruding an insulating layer, the present inventors have an insulating layer that is in an unsolidified state after exiting the extruder and being introduced into a cooling bath (hereinafter, sometimes referred to as an unsolidified insulating layer).
  • the extruded material having a predetermined roughness by extrusion is somewhat roughened. It was found that an insulating layer having a rough surface can be formed.
  • the present invention is based on these findings. First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
  • the low wind piezoelectric wire according to one aspect of the present invention is: Conductors, An insulating layer provided on the outer periphery of the conductor; The surface roughness of at least a part of the insulating layer is 3 ⁇ m or more. The surface roughness is measured with a known three-dimensional shape measuring apparatus. Details of the measurement method will be described in a test example described later.
  • the low wind piezoelectric wire has an insulating layer having a surface roughness that satisfies the predetermined range and a rough surface. It is considered that the low wind piezoelectric wire causes the turbulence of the wind due to the surface roughness.
  • the low wind piezoelectric wire has a predetermined uneven shape such as the above-mentioned gear shape as the outer shape of the insulating layer, and the surface is roughened to some extent as described above while substantially maintaining the predetermined outer shape.
  • An insulating layer is provided. In addition to moving the wind separation point to the leeward side by this predetermined outer shape, it is considered that the wind is disturbed by the specific surface roughness described above.
  • Such a low wind piezoelectric wire has a surface roughness of less than 3 ⁇ m, and has a wind pressure load particularly in a low wind speed region where the wind speed is about 28 m / s as compared with the case where the surface is not substantially rough. It can be effectively reduced.
  • the above-mentioned form can reduce the wind pressure load in the high wind speed range where the wind speed is about 40 m / s in addition to the low wind speed range described above. Therefore, the said form can be utilized suitably for the area where the strong wind of a typhoon level blows from the strong wind of a normal level.
  • the insulating layer periodically includes a peak portion protruding in the radial direction of the conductor and a valley portion recessed in the radial direction of the conductor adjacent to the circumferential direction of the conductor,
  • the form whose surface roughness of the large flank part which connects the said peak part and the said trough part is 3 micrometers or more is mentioned.
  • the outer shape of the insulating layer in the above form is a concavo-convex shape that periodically includes peaks and valleys.
  • at least the surface of the flank portion where the wind is likely to stay is more rough than the top portion of the peak portion of the surface of the insulating layer. Therefore, since the said form can ensure a large area
  • the mountain is A first convex portion and a second convex portion that are arranged across the center in the circumferential direction in the mountain portion, and project in the radial direction of the conductor from the center in the circumferential direction;
  • positioned between said 1st convex part and said 2nd convex part, and is dented in the radial direction of the said conductor is mentioned.
  • the outer shape of the insulating layer in the above form is a specific uneven shape having small unevenness in the peak part itself in addition to the large unevenness due to the peak part and the valley part.
  • the said form is considered that it is easy to move a wind peeling point to the leeward side by this specific uneven
  • At least one of the surface roughness of the first small flank portion connecting the first convex portion and the concave portion and the surface roughness of the second small flank portion connecting the second convex portion and the concave portion is 3 ⁇ m or more.
  • a method of manufacturing a low wind piezoelectric wire according to an aspect of the present invention is as follows: Extruding step of extruding the fluidized insulating material from the extruder into a predetermined shape to form an extruded material covering the outer periphery of the conductor with an unsolidified insulating layer; A solidifying step of introducing the extruded material into a cooling tank to solidify the unsolidified insulating layer, and forming the predetermined shape of the insulating layer; Between the extruding step and the solidifying step, after being discharged from the outlet of the extruder, until it is introduced into the cooling tank, the extrudate is brought into contact with a fluid refrigerant that is lower than the extruding temperature, and And a roughening process for cooling the surface layer of the unsolidified insulating layer.
  • the temperature of the fluid refrigerant is defined as an outlet temperature at which the fluid refrigerant is blown out toward the extruded material.
  • the above-described low wind piezoelectric wire manufacturing method locally cools the surface layer of the unsolidified insulating layer before introducing the extruded material from the extruder into the cooling tank to completely solidify the unsolidified insulating layer.
  • the surface of the insulating layer can be roughened to some extent while maintaining the predetermined outer shape formed by the extruder.
  • the insulating layer having a surface roughness of 3 ⁇ m or more as described above is used. It is possible to produce a low wind piezoelectric wire having the same.
  • a low wind piezoelectric wire whose surface of the insulating layer is rough to some extent can reduce the wind pressure load as described above.
  • the low wind piezoelectric wire manufacturing method described above can manufacture a low wind piezoelectric wire in which the wind pressure load can be easily reduced as compared with the case where the surface is not substantially rough.
  • the low wind piezoelectric wire manufacturing method can manufacture a low wind piezoelectric wire that can reduce the wind pressure load particularly in the low wind speed region as described above. is there.
  • the manufacturing method of the low wind piezoelectric wire described above is excellent in manufacturability when a rough surface process is provided in-line between the extrusion process and the solidification process.
  • the fluid refrigerant is a gas
  • the rough surface step a form in which the gas is blown onto the extruded material at a pressure of 0.01 MPa to 0.1 MPa is mentioned.
  • the above-mentioned form has a simple configuration in which a low wind piezoelectric wire capable of reducing the wind pressure load can be manufactured and a relatively low pressure compressed gas is blown, and equipment can be easily constructed.
  • the low wind piezoelectric wire 1 is a type of insulated wire including a conductor, 2 and an insulating layer 3 provided on the outer periphery of the conductor 2, and is used by being wired to a utility pole or the like.
  • the low wind piezoelectric wire 1 has an insulating layer 3 with an uneven outer shape (see FIG. 1 and Patent Document 1), and this unevenness moves the wind separation point further to the leeward side to reduce the wind pressure load. Reduce.
  • the outer shape of the insulating layer 3 shown in FIG. 1 is an example, and can be changed as appropriate.
  • the surface of the insulating layer 3 is rough to some extent. Quantitatively, the surface roughness of at least a part of the insulating layer 3 is 3 ⁇ m or more. Details will be described below.
  • the conductor 2 is typically a hard copper wire, a hard copper strand, a hard aluminum strand, a steel core aluminum strand (what is called ACSR), an aluminum-covered steel core aluminum strand (ACSR / AC, etc.) ) Or the like (FIG. 1 shows a single wire or a stranded wire as a round wire in a simplified manner).
  • the cross-sectional area of the conductor 2 can be selected as appropriate.
  • the nominal voltage is used in the range of 600 V to 33 kV
  • the nominal cross-sectional area of the conductor 2 is about 12 mm 2 (diameter 4 mm) or more and 500 mm 2 or less.
  • the nominal cross-sectional area of the conductor 2 is about 32 mm 2 or more and 240 mm 2 or less.
  • the insulating layer 3 typically has a concave and convex outer shape.
  • the uneven shape here is typically regular unevenness formed according to the hole shape of the die of the extruder, and has a certain degree of unevenness, for example, the maximum peak height and the maximum valley depth of 50 ⁇ m or more, It shall be 100 ⁇ m or more.
  • the insulating layer 3 shown in FIG. 1 exemplifies a case where a crest portion 30 protruding in the radial direction of the conductor 2 and a trough portion 32 recessed in the radial direction of the conductor 2 are periodically provided adjacent to the circumferential direction of the conductor 2. To do.
  • the low wind piezoelectric wire 1 including the insulating layer 3 in which the crests 30 and the troughs 32 are periodically arranged moves the wind separation point to the leeward side by the unevenness of the crests 30 and the troughs 32 as described above. Reduce wind pressure load.
  • the peak portion 30 is further formed into a specific uneven shape.
  • the first protrusion 301 and the second protrusion 303 are arranged with the crest 30 sandwiching the center C30 (FIG. 2) in the circumferential direction and projecting in the radial direction of the conductor 2 from the center C30 in the circumferential direction.
  • the low wind piezoelectric wire 1 has a relatively small unevenness of the convex portions 301, 303 and the concave portion 302 provided on the peak portion 30. It is easy to move the peeling point to the leeward side, and to further reduce the wind pressure load.
  • condition (1) to condition (5) are satisfied, and further, from condition (1) to condition (7 ), It is preferable because the wind pressure load can be further reduced.
  • L1 / D1 ⁇ 25 (2) L2 / D2 ⁇ 25, D2> D1 (3)
  • L2 / L1 ⁇ 10 (4) 0.2 ⁇ r1, r2 ⁇ 1.0, preferably r1, r2 ⁇ 0.78, Furthermore, r1, r2 ⁇ 0.5 (5) 12 ⁇ n (6) 0.005 ⁇ D1 / R (7) 0.005 ⁇ D2 / R
  • the insulating layer 3 in this example has an odd number of sets n, and the outer shape of the insulating layer 3 is a line-symmetric shape with a straight line passing through the center of the conductor 2 as an axis.
  • the number n of sets may be an even number.
  • the insulating layer 3 has a rotationally symmetric shape around the center of the conductor 2.
  • the peak part 30 and the trough part 32 of this example are continuously provided linearly along the axial direction of the conductor 2, it is continuously provided so as to draw a spiral with respect to the axial direction. You can also.
  • the lower limits of conditions (1), (2), and (3) and the upper limits of (5), (6), and (7) are not particularly defined.
  • the lower limits of conditions (1) and (2) are 4
  • the lower limit of condition (3) is about 1.25
  • the upper limit of (5) is about 20
  • the upper limit of conditions (6) and (7) is about 0.03.
  • various shapes such as a form in which an inverted triangular groove portion is formed on the outer peripheral surface of the insulating layer 3 with a predetermined interval in the circumferential direction of the conductor 2 can be used.
  • the outer shape of the insulating layer 3 may be a known uneven shape.
  • the constituent material of the insulating layer 3 includes, for example, one kind of insulating material selected from polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), cross-linked polyethylene (PEX), ethylene propylene rubber (EPR), and the like. .
  • PVC polyvinyl chloride
  • PE polyethylene
  • PEX polyethylene
  • EPR ethylene propylene rubber
  • the thickness of the insulating layer 3 can be appropriately selected within a range satisfying predetermined insulating characteristics.
  • the outer shape of the insulating layer 3 is an uneven shape as described above, for example, a circle that is centered on the center of the conductor 2 and inscribed at the bottom of the recessed portion in the insulating layer 3 is taken, and the diameter of the inscribed circle is adjusted as appropriate.
  • the diameter of the inscribed circle in this example, the diameter R of the inscribed circle 320 of the valley portion 32
  • the diameter of the inscribed circle is 8 mm to 35 mm, and further 10 mm. For example, about 30 mm or less.
  • the surface roughness of the surface of the insulating layer 3 is at least 3 m.
  • the irregularities to be measured for the surface roughness are not regular irregularities to some extent as described above, but are typically irregular and fine to some extent. Quantitatively, the maximum amplitude of the irregularities is 20 ⁇ m or less. To the extent.
  • the surface of the insulating layer 3 is rough enough to cause wind turbulence, and the wind pressure load can be reduced.
  • the turbulence of the wind is likely to occur as the surface roughness increases, and the surface roughness can be 3.2 ⁇ m or more, further 3.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or more. The larger the surface roughness, the more the wind pressure load in the low wind speed region can be reduced.
  • the reduction rate of the wind pressure load in the low wind speed region (Described later) can be 10% or more, and if it is 7 ⁇ m or more, the reduction rate can be 15% or more (see Test Example 1 described later). If the surface roughness is too large, there is a possibility that the effect of reducing the wind pressure load due to the above-described somewhat large unevenness forming the outer shape of the insulating layer 3 and a poor appearance are considered. Therefore, the surface roughness is 20 ⁇ m or less, Furthermore, it is mentioned to be 15 ⁇ m or less.
  • the surface roughness When the surface roughness is 13 ⁇ m or less, the wind pressure load in the low wind speed range can be reduced, and the wind pressure load in the high wind speed range of about 40 m / s can also be reduced (see Test Example 1 described later). .
  • the wind pressure load can be reduced both for a normal level strong wind with a wind speed of about 28 m / s and for a strong wind with a wind speed of about 40 m / s (described later). See Test Example 1). Therefore, such a low wind piezoelectric wire 1 can be suitably used in areas where not only normal level strong winds but also typhoon level strong winds blow. In the low wind piezoelectric wire 1 used in an area where the above-described strong wind at the typhoon level is not substantially blown, the surface roughness can be set to 13 ⁇ m or more. In this case, further reduction of wind pressure load can be expected (same).
  • the recessed portion is considered to be a portion where the wind is likely to stay and it is more desirable to disturb the wind. Therefore, it is preferable that at least the recessed portion on the surface of the insulating layer 3 is a rough surface region.
  • the surface roughness of the large flank part f (FIG. 2) that connects the crests 30 and the troughs 32 is 3 ⁇ m.
  • the substantially entire surface of the large flank portion f is a rough surface region.
  • the surface roughness and the second convexity of the first small flank portion f1 (FIG. 2) connecting the large flank portion f, the first convex portion 301 and the concave portion 302. It is preferable that at least one of the surface roughnesses of the second small flank portion f2 (FIG.
  • substantially the entire surface of the large flank portion f and both flank portions f1 and f2 is a rough surface region. If the substantially entire surface of the insulating layer 3 is a rough surface region, it is considered that the wind received at an arbitrary position of the insulating layer 3 can be disturbed. This form is preferable because it can be easily manufactured, for example, by the low-winding piezoelectric wire manufacturing method of the embodiment described later, and is excellent in manufacturability. If the surface roughness of the rough surface region is 13 ⁇ m or less, it is preferable because the wind pressure load in the low wind speed region and the wind pressure load in the high wind speed region can be reduced.
  • the insulating layer 3 can be provided with an emboss display (not shown) indicating the product name, size, manufacturer name, year of manufacture, and the like.
  • the low wind piezoelectric wire 1 has a surface roughness of at least a part of the insulating layer 3 of 3 ⁇ m or more and is rough to some extent, so that the wind pressure load can be reduced.
  • the low wind piezoelectric wire 1 can effectively reduce the wind pressure load in the low wind speed region where the wind speed is about 28 m / s as compared with the case where the surface roughness is less than 3 ⁇ m. This effect will be specifically described in test examples described later.
  • the low wind piezoelectric wire 1 of the embodiment typically has a predetermined insulating material (unsolidified insulating layer) solidified by extruding a fluidized insulating material to the outer periphery of the conductor 2 and then solidifying the unsolidified insulating material (unsolidified insulating layer). It can manufacture by setting it as a shape insulating layer.
  • the low wind piezoelectric wire 1 according to the embodiment can be manufactured by performing a treatment for roughening at least a part of the surface of the insulating layer 3 to some extent.
  • the surface of the solidified insulating layer by various methods such as a mechanical method (cutting, blasting, etc.), a chemical method, and a thermal method. In this case, however, the outer shape of the insulating layer may be damaged.
  • the surface of the insulating layer after solidification is not roughened, but a specific operation is performed on the surface of the unsolidified insulating layer, whereby a predetermined shape formed by an extruder is used.
  • the surface of the insulating layer 3 can be roughened to some extent without substantially damaging the outer shape.
  • the manufacturing method of the low wind piezoelectric wire of the embodiment includes the following extrusion process, solidification process, and roughening process, and the roughening process is performed between the extrusion process and the solidification process.
  • extrusion process solidification process
  • roughening process is performed between the extrusion process and the solidification process.
  • Extrusion process In the extrusion process, the insulating material in a fluid state is extruded from the extruder into a predetermined shape to form an extruded material in which the outer periphery of the conductor 2 is covered with an unsolidified insulating layer.
  • the conductor 2 see the above-mentioned section of the conductor
  • the insulating material see the above-mentioned section of the insulating layer
  • the insulating material in a fluid state are extruded into a predetermined shape.
  • a die having a hole capable of forming the insulating layer 3 having a predetermined outer shape is installed in the extruder.
  • Extrusion conditions such as extrusion temperature and extrusion pressure are such that a predetermined outer shape can be accurately formed (in this example, the above conditions (1) to (5), preferably conditions (1) to (7) are used. It may be adjusted and set as appropriate according to the type of insulating material.
  • the fluid refrigerant having a temperature lower than the extrusion temperature is brought into contact with the extruded material after being discharged from the outlet of the extruder and introduced into the cooling bath, thereby cooling the surface layer of the unsolidified insulating layer.
  • the extruded material that is discharged from the exit of the extruder and before being introduced into the cooling bath is provided with an unsolidified insulating layer that is close to the extrusion temperature (for example, about 210 ° C. for PE) and is in a relatively soft state. .
  • the surface layer of the unsolidified insulating layer is locally cooled.
  • the present inventors sprayed compressed gas on the surface of the extruded material (unsolidified insulating layer) at a relatively low pressure, which is lower than the extrusion temperature, and then cooled in the cooling tank to obtain a predetermined outer shape. It is possible to form an insulating layer having a somewhat rough surface without substantially damaging the wire, and an insulated wire having such an insulating layer can reduce wind pressure load particularly in a low wind speed region and is suitable for a low wind piezoelectric wire. Obtained knowledge.
  • the contact point with the fluid refrigerant can be provided at an arbitrary position in the range from the outlet of the extruder to the inlet of the cooling tank.
  • the temperature of the unsolidified insulating layer is the highest, and the unsolidified insulating layer is in a soft state. Therefore, it is considered preferable to provide a contact portion with the fluid refrigerant including the vicinity of the exit of the extruder so that the surface layer of the unsolidified insulating layer can be easily cooled.
  • a substantially entire region of the above range can be a contact point with the fluid refrigerant.
  • a fluid refrigerant spraying mechanism may be disposed at the contact point with the fluid refrigerant so that the fluid refrigerant contacts at least part of the circumferential direction of the unsolidified insulating layer.
  • a fluid refrigerant spraying mechanism may be provided at the contact point with the fluid refrigerant so that the fluid refrigerant contacts at least part of the circumferential direction of the unsolidified insulating layer.
  • a spray mechanism so that the fluid refrigerant contacts only a part of the unsolidified insulating layer in the circumferential direction thereof, a part of the insulating layer 3 in the circumferential direction (for example, the above-described large flank portion f) ) Locally.
  • the spray mechanism is provided so that the fluid refrigerant is in contact with the unsolidified insulating layer substantially over the entire circumference, the entire surface of the insulating layer 3 can be roughened.
  • the low wind piezoelectric wire 1 having a roughness of 3 ⁇ m or more can be manufactured.
  • Examples of the fluid refrigerant include one or more fluids selected from gas, gas-liquid mixture, and liquid.
  • gas has a lower cooling capacity than the liquid, it can be used in a simple facility and is easy to use.
  • the gas-liquid mixture has a higher cooling capacity than the gas, and the liquid has a higher cooling capacity.
  • a plurality of types of fluids can be used in the range from the exit of the extruder to the inlet of the cooling tank. For example, a configuration in which a liquid having higher cooling ability is used near the outlet of the extruder and gas is used near the inlet of the cooling tank can be used.
  • the gas include air (used as a compressed gas)
  • examples of the liquid include water
  • examples of the gas-liquid mixture include air containing water droplets (used as a compressed fluid for gas-liquid mixing).
  • the unsolidified insulating layer in contact with the fluid refrigerant can be cooled. If the temperature of the fluid refrigerant is lower, the unsolidified insulating layer can be cooled. If it is too low, the unsolidified insulating layer may be excessively solidified before being introduced into the cooling tank, and local deformation or the like may occur. Therefore, the lower limit of the temperature of the fluid refrigerant is room temperature (for example, about 20 ° C.).
  • the temperature of the fluid refrigerant may be selected in the range from room temperature to less than the extrusion temperature in consideration of the type of fluid refrigerant, the extrusion temperature, the temperature of the surrounding environment, and the like.
  • the fluid refrigerant is a gas
  • the extrusion temperature is 150 ° C. or higher
  • the fluid refrigerant temperature is about 100 ° C. or lower
  • the refrigerant temperature is about 80 ° C. or lower. Is mentioned.
  • the cooling state of the surface of the unsolidified insulating layer can be adjusted by adjusting the type of fluid refrigerant, temperature, pressure at the time of spraying, and the like.
  • the fluid refrigerant is gas (compressed gas)
  • the pressure at which the compressed gas is blown onto the extruded material is 0.01 MPa or more and 0.1 MPa or less.
  • the pressure at which the compressed gas is blown onto the extruded material is 0.01 MPa or more and 0.1 MPa or less.
  • the pressure at which the compressed gas is blown onto the extruded material is 0.01 MPa or more and 0.1 MPa or less.
  • the pressure may be 0.01 MPa or more and 0.08 MPa or less, and further 0.01 MPa or more and 0.05 MPa or less. .
  • the extruded material is introduced into the cooling tank, and the unsolidified insulating layer is solidified to form the insulating layer 3 having a predetermined shape.
  • a low wind piezoelectric wire having a predetermined outer shape corresponding to the hole shape of the die and having the insulating layer 3 with at least a part of the surface of the insulating layer 3 roughened, typically having a surface roughness of 3 ⁇ m or less.
  • the cooling tank is typically a water tank, and has a depth that allows the extruded material to be immersed, and has a length that can cool and solidify the unsolidified insulating layer.
  • At least a part of the surface of the insulating layer 3 is to some extent as described above by performing specific cooling while being discharged from the extruder and introduced into the cooling bath. As a result, it is possible to manufacture a low wind piezoelectric wire that can reduce the wind pressure load. This effect will be specifically described in test examples described later.
  • Example preparation In this test, an insulated wire having a nominal voltage of 6.6 kV was assumed, a conductor having a nominal cross-sectional area of 120 mm 2 was prepared, and polyethylene (PE) was prepared as a raw material for the insulating layer.
  • PE polyethylene
  • a die provided with an uneven hole was prepared and installed in an extruder. For each sample, the same hole-shaped die satisfying the above conditions (1) to (7) was used.
  • a compressed gas having a temperature equal to or higher than the room temperature and lower than the extrusion temperature was blown onto the extruded material having the unsolidified insulating layer between the outlet of the extruder and the inlet of the cooling tank.
  • the surface state of the insulating layer was changed by varying the pressure at the time of spraying.
  • Sample No. 1-1 is a sample which is not sprayed with compressed gas.
  • Sample No. 1-2 to No. 1-11 is a pressure at the time of spraying selected from a range of 0.01 MPa or more and 0.1 MPa or less, and substantially in the circumferential direction of the extruded material in the vicinity of the outlet of the extruder (here, a range of 200 mm or less from the outlet).
  • a measurement region is extracted for each of the n large flank portions f existing in the circumferential direction, and a total of n measurement objects are obtained (n ⁇ 2).
  • This acquisition location is referred to as ( ⁇ ).
  • a total of n pieces are obtained at a place separated by 1000 mm or more in the axial direction of the insulated wire (called an obtaining place ( ⁇ )) and a place separated by 2000 mm or more (called a obtaining place ( ⁇ )) from the obtaining place ( ⁇ ).
  • Get the measurement area That is, a total of 3 ⁇ n measurement areas are acquired.
  • the arithmetic average height Sa ( ⁇ m) of each measurement region is obtained by setting the S filter to 50 ⁇ m and the L filter to 1 mm for the image of each measurement region.
  • the arithmetic average height Sa is a parameter obtained by extending the arithmetic average height Ra of the line to a plane.
  • the arithmetic average height Sa can be automatically measured by a three-dimensional measuring device. Table 1 shows the average of 3 ⁇ n arithmetic average heights Sa as surface roughness.
  • Drag coefficient C D The insulated wire of each sample obtained, using a wind tunnel to measure the wind load (drag) to obtain the drag coefficient C D from wind load. The results are shown in Table 1. More drag coefficient C D is smaller, it can be said that can reduce the wind load.
  • Fx is the wind pressure load (drag) (N)
  • is the air density (kg / m 3 )
  • V is the wind speed (m / s)
  • is the outer diameter of the insulated wire ( m)
  • X is the effective length (m) of the insulated wire.
  • C D Fx / (0.5 ⁇ ⁇ ⁇ V 2 ⁇ ⁇ ⁇ X)
  • FIGS the relationship between the surface roughness ( ⁇ m) and the reduction rate (%) of the wind pressure load at the wind speed of 40 m / s is shown in FIGS.
  • the graph shown in FIG. 3 shows the above relationship when the wind speed is 28 m / s, the horizontal axis indicates the surface roughness ( ⁇ m), and the vertical axis indicates the reduction rate (%) of the wind pressure load.
  • the graph shown in FIG. 4 shows the above relationship when the wind speed is 40 m / s, the horizontal axis indicates the surface roughness ( ⁇ m), and the vertical axis indicates the reduction rate (%) of the wind pressure load.
  • the insulated wire 1-11 has a drag coefficient C D of less than 1 and 0.950 in both cases where the wind speed is a low wind speed range of 28 m / s and in the high wind speed range of 40 m / s. It turns out that it is small as follows.
  • Table 1 and FIG. 1-2 to No. 1-11 shows that the wind pressure load can be effectively reduced when the wind speed is in a low wind speed range of 28 m / s. Quantitatively, sample no. 1-2 to No.
  • the reduction rate of the wind pressure load in the low wind speed region is the reference sample No. 1-11. It is 3% or more with respect to 1-1, and further 4% or more, and many samples are 5% or more. Furthermore, in this test, the following can be said.
  • the reduction rate of the wind pressure load is the reference sample No. It is 3% or more with respect to 1-11, and it can be seen that the wind pressure load can be reduced. Furthermore, in this test, the following can be said.
  • the reduction rate of the wind pressure load is 5% or more in both the low wind speed region where the wind speed is 28 m / s and the high wind speed region where the wind speed is 40 m / s. It can be said that.
  • insulated wires with an insulation coating surface roughness of 3 ⁇ m or more are preferably used for low-winding piezoelectric wires where further reduction in wind pressure load is desired, particularly low-winding piezoelectric wires in the low wind speed range of about 28 m / s. It was shown that it can be done. Also, an insulated wire having a surface roughness of insulation coating of 3 ⁇ m or more and 13 ⁇ m or less is suitable for a low wind piezoelectric wire in which reduction of wind pressure load is desired in both the low wind speed region and a high wind speed region of about 40 m / s. It was shown that it can be used.
  • the insulated wire suitable for the low wind piezoelectric wire that satisfies the above-mentioned specific surface roughness and can reduce the wind pressure load is applied to the unsolidified insulating layer provided in the extruded material after introduction into the cooling tank. It was shown that it can be produced by bringing the fluid into contact and locally cooling the surface layer.
  • the measurement region can be set at any one location.
  • the measurement region may be a plurality of locations (2 or more and less than n) selected along the circumferential direction of the insulated wire at the same position in the axial direction of the insulated wire, or the axial direction of the insulated wire may be different.
  • the measurement target range can also be changed as appropriate, but if it is too small, appropriate measurement cannot be performed, and the larger the measurement accuracy, the higher the measurement accuracy. Therefore, the measurement target range is a rectangular shape of about 1 mm to 3 mm ⁇ 3 mm to 5 mm. It is mentioned to make it the area
  • the present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
  • the uneven shape of the insulating layer, the constituent material of the insulating layer, the rough surface condition, etc. in Test Example 1 can be changed as appropriate.
  • a low wind piezoelectric wire for which further reduction of wind pressure load is desired, particularly a low wind piezoelectric wire capable of reducing wind pressure load in a high wind speed region where the wind speed is about 40 m / s can be configured as follows.
  • the following surface roughness measurement method is the same as the low wind piezoelectric wire of the above-described embodiment, and the specific measurement method may be referred to the measurement method described in Test Example 1.
  • [Appendix 1] Conductors, An insulating layer provided on the outer periphery of the conductor; A low wind piezoelectric wire having a surface roughness of at least a part of the insulating layer of more than 0 and 13 ⁇ m or less.

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Abstract

導体と、前記導体の外周に設けられる絶縁層とを備え、前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが3μm以上である低風圧電線。

Description

低風圧電線、及び低風圧電線の製造方法
 本発明は、低風圧電線、及び低風圧電線の製造方法に関する。
 本出願は、2016年08月05日付の日本国出願の特願2016-155074に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
 電柱などに架線される電線の一つに、低風圧電線と呼ばれるものがある。特許文献1は、低風圧電線として、導体と、導体の外周を覆う絶縁層とを備える絶縁電線を開示する。低風圧電線では、例えば、特許文献1に記載されるように絶縁層の外形を歯車のような凹凸形状にする。
特開2016-058387号公報
 本開示の低風圧電線は、
 導体と、
 前記導体の外周に設けられる絶縁層とを備え、
 前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが3μm以上である。
 本開示の低風圧電線の製造方法は、
 押出機から流動状態の絶縁材料を所定の形状に押し出して、導体の外周を未固化絶縁層で覆った押出材を形成する押出工程と、
 前記押出材を冷却槽に導入して前記未固化絶縁層を固化して、前記所定の形状の絶縁層を形成する固化工程とを備え、
 前記押出工程と前記固化工程との間に、前記押出機の出口から排出された以降、前記冷却槽に導入されるまでの前記押出材に、押出温度未満である流体冷媒を接触させて、前記未固化絶縁層の表層を冷却する粗面工程とを備える。
実施形態の低風圧電線の一例を示す断面図である。 図1に示す低風圧電線について、絶縁層の表面近傍を示す部分拡大説明図である。 試験例1で測定した各試料の絶縁電線について、風速が28m/sのときの面粗さ(μm)と風圧荷重の低減率(%)との関係を示すグラフである。 試験例1で測定した各試料の絶縁電線について、風速が40m/sのときの面粗さ(μm)と風圧荷重の低減率(%)との関係を示すグラフである。
[本開示が解決しようとする課題]
 低風圧電線に対して、風圧荷重の更なる低減が望まれている。
 絶縁層の外形を上述のような凹凸形状とする従来の低風圧電線では、この凹凸によって、風の剥離点を低風圧電線の風下側に移動させて、風圧荷重の低減を図る。しかし、風圧荷重の更なる低減が望まれる。架空線では、代表的には、風速40m/sにおける風圧荷重の低減と、風速28m/sにおける風圧荷重の低減とが求められる。特に、通常時において強風レベルとされる風速28m/sの低風速域において、風圧荷重の更なる低減が望まれる。更に、上述の通常レベルの強風に加えて、台風などの非常に強い風が吹く可能性が有る地域に使用する低風圧電線においては、上記低風速域に加えて、風速40m/sの高風速域でも風圧荷重を低減できることがより好ましい。
 そこで、風圧荷重を低減できる低風圧電線を提供することを目的の一つとする。また、風圧荷重を低減できる低風圧電線を製造可能な低風圧電線の製造方法を提供することを別の目的の一つとする。
[本開示の効果]
 上記の本開示の低風圧電線は、風圧荷重を低減できる。上記の本開示の低風圧電線の製造方法は、風圧荷重を低減できる低風圧電線を製造可能である。
[本願発明の実施形態の説明]
 本発明者らは、絶縁層の表面がある程度荒れていると風圧荷重を低減できる、との知見を得た。特に、所定の凹凸形状を有しつつ、表面がある程度荒れた絶縁層であると、風速28m/s程度の低風速域で、風圧荷重を効果的に低減できる、との知見を得た。この理由の一つとして、絶縁層の表面荒れによって風を乱れさせることができるためと考えられる。また、本発明者らは、絶縁層を押出成形する場合に、押出機を出てから冷却槽に導入するまでの未固化状態である絶縁層(以下、未固化絶縁層と呼ぶことがある)を備える押出材に対して、未固化絶縁層の実質的に表層のみが冷却されるような局所的な冷却を行ってから冷却槽に導入すると、押出による所定の外形を有しつつ、ある程度荒れた表面を有する絶縁層を形成できる、との知見を得た。本願発明は、これらの知見に基づくものである。最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本願発明の一態様に係る低風圧電線は、
 導体と、
 前記導体の外周に設けられる絶縁層とを備え、
 前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが3μm以上である。
 上記面粗さは、公知の三次元形状測定装置で測定する。測定方法の詳細は、後述する試験例で説明する。
 上記の低風圧電線は、面粗さが上記の所定の範囲を満たしており、表面がある程度荒れた絶縁層を備えるといえる。この表面荒れによって上記の低風圧電線は、風の乱れを生じさせられると考えられる。上記の低風圧電線は、代表的には、絶縁層の外形を上述の歯車状などといった所定の凹凸形状とし、この所定の外形を実質的に維持しながら、表面が上述のようにある程度荒れた絶縁層を備える。この所定の外形によって風の剥離点を風下側に移動されられることに加えて、上述した特定の面粗さによって風を乱れさせられると考えられる。このような上記の低風圧電線は、面粗さが3μm未満であり、表面が実質的に荒れていない場合に比較して、特に風速が28m/s程度である低風速域での風圧荷重を効果的に低減できる。
(2)上記の低風圧電線の一例として、
 前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが13μm以下である形態が挙げられる。
 上記形態は、上述の低風速域に加えて、風速が40m/s程度である高風速域についても、風圧荷重を低減できる。従って、上記形態は、通常レベルの強風から台風レベルの強風が吹く地域に好適に利用できる。
(3)上記の低風圧電線の一例として、
 前記絶縁層は、前記導体の径方向に突出する山部と、前記導体の径方向に凹む谷部とを前記導体の周方向に隣接して周期的に備え、
 前記山部と前記谷部とを繋ぐ大フランク部の面粗さが3μm以上である形態が挙げられる。
 上記形態における絶縁層の外形は、山部と谷部とを周期的に備える凹凸形状である。上記形態は、絶縁層の表面のうち、少なくとも、山部の頂部に比較して風が滞留し易いと考えられるフランク部の表面がある程度荒れている。従って、上記形態は、風の乱れをより生じ易いと考えられる領域を大きく確保できるため、風圧荷重をより低減できる。
(4)山部と谷部とが繰り返し形成された絶縁層を備える上記(3)の低風圧電線の一例として、
 前記山部は、
  前記山部における周方向の中心を挟んで配置され、前記周方向の中心よりも前記導体の径方向に突出する第一凸部及び第二凸部と、
  前記第一凸部と前記第二凸部との間に配置され、前記導体の径方向に凹む凹部とを備える形態が挙げられる。
 上記形態における絶縁層の外形は、山部と谷部とによる大きな凹凸に加えて、山部自体に小さな凹凸を有するという特定の凹凸形状である。上記形態は、この特定の凹凸形状によって風の剥離点をより風下側に移動し易いと考えられ、風圧荷重をより低減できる。
(5)特定の凹凸形状の絶縁層を備える上記(4)の低風圧電線の一例として、
 前記第一凸部と前記凹部とを繋ぐ第一小フランク部の面粗さ及び前記第二凸部と前記凹部とを繋ぐ第二小フランク部の面粗さの少なくとも一方が3μm以上である形態が挙げられる。
 上記形態は、絶縁層の表面のうち、少なくとも、両凸部の頂部に比較して風が滞留し易いと考えられる大フランク部の表面と、第一小フランク部及び第二小フランク部の少なくとも一方の表面とがある程度荒れている。従って、上記形態は、風の乱れをより生じ易いと考えられる領域を更に大きく確保できるため、風圧荷重を更に低減できる。
(6)本願発明の一態様に係る低風圧電線の製造方法は、
 押出機から流動状態の絶縁材料を所定の形状に押し出して、導体の外周を未固化絶縁層で覆った押出材を形成する押出工程と、
 前記押出材を冷却槽に導入して前記未固化絶縁層を固化して、前記所定の形状の絶縁層を形成する固化工程とを備え、
 前記押出工程と前記固化工程との間に、前記押出機の出口から排出された以降、前記冷却槽に導入されるまでの前記押出材に、押出温度未満である流体冷媒を接触させて、前記未固化絶縁層の表層を冷却する粗面工程とを備える。
 流体冷媒の温度とは、押出材に向かって流体冷媒を吹き出す出口温度とする。
 上記の低風圧電線の製造方法は、押出機を出た押出材を冷却槽に導入して未固化絶縁層を完全に固化する前に、未固化絶縁層の表層を局所的に冷却する。こうすることで、押出機によって成形された所定の外形形状を維持しつつ、絶縁層の表面をある程度荒らすことができ、代表的には上述のような面粗さが3μm以上である絶縁層を有する低風圧電線を製造できる。絶縁層の表面がある程度荒れた低風圧電線は上述のように風圧荷重を低減できる。従って、上記の低風圧電線の製造方法は、表面が実質的に荒れていない場合に比較して、風圧荷重を低減し易い低風圧電線を製造できる。押出機によって成形する絶縁層の外形形状を適切に調整することで、上記の低風圧電線の製造方法は、上述のように特に低風速域での風圧荷重を低減できる低風圧電線を製造可能である。その他、上記の低風圧電線の製造方法は、押出工程と固化工程との間にインラインで粗面工程を設けると、製造性にも優れる。
(7)上記の低風圧電線の製造方法の一例として、
 前記流体冷媒は、気体であり、
 前記粗面工程では、前記押出材に、0.01MPa以上0.1MPa以下の圧力で前記気体を吹き付ける形態が挙げられる。
 上記形態は、風圧荷重を低減できる低風圧電線を製造可能な上に、比較的低圧の圧縮ガスを吹き付けるといった簡単な構成であり、設備を構築し易い。
[本願発明の実施形態の詳細]
 以下、適宜、図面を参照して、本願発明の実施の形態を詳細に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。図1,図2では、分かり易いように山部、谷部などを強調して示し、実際の大きさとは異なる。
[低風圧電線]
 実施形態の低風圧電線1は、導体と2、導体2の外周に設けられる絶縁層3とを備える絶縁電線の一種であり、電柱などに架線されて利用される。低風圧電線1は、代表的には、絶縁層3の外形を凹凸形状とし(図1、特許文献1参照)、この凹凸によって、風の剥離点をより風下側に移動させて、風圧荷重の低減を図る。図1に示す絶縁層3の外形は例示であり、適宜変更できる。特に、実施形態の低風圧電線1では、絶縁層3の表面がある程度荒れている。定量的には、絶縁層3の少なくとも一部の面粗さが3μm以上である。
 以下、詳細に説明する。
(導体)
 導体2は、代表的には、硬銅線、硬銅より線、硬アルミニウムより線、鋼心アルミニウムより線(ACSRと呼ばれるもの)、アルミニウム覆鋼心アルミニウムより線(ACSR/ACなどと呼ばれるもの)などから選択される1種の線材から構成される(図1は単線、又はより線を丸線に簡略化して示す)。
 導体2の断面積は適宜選択できる。例えば、公称電圧が600V以上33kV以下の範囲で使用する場合、導体2の公称断面積は、12mm(直径4mm)以上500mm以下程度が挙げられる。特に、公称電圧が6.6kV以上の範囲で使用する場合、導体2の公称断面積は、32mm以上240mm以下程度が挙げられる。
(絶縁層)
・凹凸形状
 絶縁層3は、代表的には、その外形を凹凸形状とする。ここでの凹凸形状とは、代表的には押出機のダイスの孔形状に応じて成形された規則的な凹凸であって、ある程度大きな凹凸、例えば最大山高さや最大谷深さが50μm以上、更に100μm以上のものとする。図1に示す絶縁層3は、導体2の径方向に突出する山部30と、導体2の径方向に凹む谷部32とを導体2の周方向に隣接して周期的に備える場合を例示する。山部30と谷部32とが周期的に並ぶ絶縁層3を備える低風圧電線1は、山部30と谷部32との凹凸によって上述のように風の剥離点を風下側に移動させて、風圧荷重を低減する。この例では、更に山部30を特定の凹凸形状とする。詳しくは、山部30がその周方向の中心C30(図2)を挟んで配置され、周方向の中心C30よりも導体2の径方向に突出する第一凸部301及び第二凸部303と、第一凸部301と第二凸部303との間に配置され、導体2の径方向に凹む凹部302とを備える。山部30及び谷部32という比較的大きな凹凸に加えて、山部30に設けられた両凸部301,303及び凹部302という比較的小さな凹凸をも備えることで、低風圧電線1は、風の剥離点をより風下側に移動し易く、風圧荷重を更に低減し易い。
 山部30、谷部32、第一凸部301、第二凸部303、凹部302を備える場合、以下の条件(1)から条件(5)を満たす、更には条件(1)から条件(7)を満たすと、風圧荷重をより一層低減し易く好ましい。
(1)L1/D1≦25
(2)L2/D2≦25、D2>D1
(3)L2/L1<10
(4)0.2≦r1,r2≦1.0、好ましくはr1,r2≦0.78、
   更にr1,r2<0.5
(5)12≦n
(6)0.005≦D1/R
(7)0.005≦D2/R
 条件(1)から条件(7)に示す記号の意味は、以下の通りである(図2参照)。
 一つの山部30に備える第一凸部301と第二凸部303間の間隔:L1(mm)
 隣り合う山部30,30において、一方の山部30の第一凸部301と他方の山部30の第二凸部303間の間隔:L2(mm)
 一つの山部30に備える第一凸部301と第二凸部303とを結ぶ直線から凹部302の底部までの最大距離(深さ):D1(mm)
 隣り合う山部30,30において、一方の山部30の第一凸部301と他方の山部30の第二凸部303とを結ぶ直線から谷部32の底部までの最大距離(深さ):D2(mm)
 導体2の軸方向から見て円弧状に形成された第一凸部301における頂部の曲率半径:r1(mm)、及び第二凸部303における頂部の曲率半径:r2(mm)
 山部30及び谷部32の組数:n
 各谷部32の底部に接する内接円320(図1,図2では二点鎖線で示す)の直径:R
 この例の絶縁層3は、組数nが奇数であり、絶縁層3の外形は、導体2の中心を通る直線を軸とする線対称な形状である。組数nを偶数とすることもできる。これらの場合、絶縁層3は、導体2の中心を中心とする回転対称な形状となる。また、この例の山部30及び谷部32は、導体2の軸方向に沿って直線状に連続して設けられているが、上記軸方向に対して螺旋を描くように連続して設けることもできる。
 条件(1),(2),(3)の下限値、(5),(6),(7)の上限値は特に定めないが、例えば条件(1),(2)の下限値は4程度、条件(3)の下限値は1.25程度、(5)の上限値は20程度、条件(6),(7)の上限値は0.03程度が挙げられる。
 その他の凹凸形状として、絶縁層3の外周面に導体2の周方向に所定の間隔をあけて逆三角形状の溝部が形成された形態など、種々の形状を利用できる。絶縁層3の外形は、公知の凹凸形状とすることもできる。
・構成材料
 絶縁層3の構成材料は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、架橋ポリエチレン(PEX)、エチレンプロピレンゴム(EPR)などから選択される1種の絶縁材料が挙げられる。
 絶縁層3の厚さは所定の絶縁特性を満たす範囲で適宜選択できる。絶縁層3の外形が上述のような凹凸形状である場合、例えば、導体2の中心を中心とし、絶縁層3における凹み箇所の底部に内接する円をとり、この内接円の直径を適宜調整することが挙げられる。例えば、公称電圧が600V以上33kV以下、特に6.6kV以上で使用する場合、内接円の直径(この例では谷部32の内接円320の直径R)は、8mm以上35mm以下、更に10mm以上30mm以下程度が挙げられる。
・面粗さ
 絶縁層3は、その表面の少なくとも一部の面粗さを3μm以上とする。ここでの面粗さの測定対象となる凹凸は、上述の規則的で、ある程度大きな凹凸ではなく、代表的には不規則で、ある程度微細なもの、定量的には凹凸の最大振幅が20μm以下程度とする。
 上記面粗さが3μm以上であることで、絶縁層3の表面が風の乱れを生じさせる程度に荒れており、風圧荷重を低減できる。特に風速が28m/s程度の低風速域での風圧荷重を効果的に低減にできる(後述の試験例1参照)。上記面粗さが大きいほど風の乱れを生じ易いと考えられ、上記面粗さを3.2μm以上、更に3.5μm以上、4μm以上とすることができる。上記面粗さが大きいほど、上記低風速域での風圧荷重をより低減でき、上記面粗さが4.5μm以上、更に5μm以上であれば、上記低風速域での風圧荷重の低減率(後述)を10%以上とすることができ、7μm以上であれば、上記低減率を15%以上とすることができる(後述の試験例1参照)。上記面粗さが大き過ぎると、絶縁層3の外形をなす上述のある程度大きな凹凸による風圧荷重の低減効果を低下させる可能性や外観の不良などが考えられるため、上記面粗さを20μm以下、更に15μm以下とすることが挙げられる。
 上記面粗さが13μm以下であると、上記低風速域での風圧荷重を低減できる上に、風速が40m/s程度の高風速域での風圧荷重も低減できる(後述の試験例1参照)。上記面粗さが小さいほど、上記高風速域での風圧荷重を低減し易く(同)、上記面粗さを12μm以下、更に11μm以下程度とすることができる。上記面粗さが10.5μm以下であれば、上記高風速域での風圧荷重の低減率を5%以上とすることができる(同)。更に上記面粗さが10μm以下であれば、外観にも優れて商品価値が高い。
 上記面粗さが3μm以上13μm以下であれば、風速28m/s程度の通常レベルの強風に対しても、風速40m/s程度の台風レベルの強風に対しても風圧荷重も低減できる(後述の試験例1参照)。そのため、このような低風圧電線1は、通常レベルの強風だけでなく台風レベルの強風が吹く地域に好適に利用できる。上述の台風レベルの強風が実質的に吹かない地域に使用する低風圧電線1では、上記面粗さを13μm以上とすることもできる。この場合、風圧荷重の更なる低減が期待できる(同)。
 電柱などに架け渡された状態にある低風圧電線1に対して、その任意の位置に風が吹き付ける。そのため、絶縁層3における面粗さが3μm以上を満たす粗面領域が多いことが好ましい。絶縁層3の外形が上述のように凹凸形状である場合、凹み箇所は、風が滞留し易く風を乱すことがより望まれる部分であると考えられる。そこで、絶縁層3の表面における少なくとも凹み箇所は粗面領域であることが好ましい。この例でいうと、山部30と谷部32とを周期的に備える絶縁層3において、少なくとも、山部30と谷部32とを繋ぐ大フランク部f(図2)の面粗さが3μm以上であることが好ましい。大フランク部fの実質的に全面が粗面領域であることがより好ましい。山部30に比較的小さな凹凸を備える絶縁層3において、大フランク部fと、第一凸部301と凹部302とを繋ぐ第一小フランク部f1(図2)の面粗さ及び第二凸部303と凹部302とを繋ぐ第二小フランク部f2(図2)の面粗さの少なくとも一方とが3μm以上であることが好ましい。大フランク部fと両フランク部f1,f2との実質的に全面が粗面領域であることがより好ましい。絶縁層3の実質的に全面が粗面領域である形態であれば、絶縁層3の任意の位置で受けた風を乱すことができると考えられる。この形態は、例えば、後述する実施形態の低風圧電線の製造方法によって容易に製造でき、製造性にも優れて好ましい。上記粗面領域の面粗さが13μm以下であれば、上述の低風速域での風圧荷重も、高風速域での風圧荷重も低減できて好ましい。
・その他
 絶縁層3には、品名、サイズ、製造者名、製造年などを示すエンボス表示部(図示せず)を設けることができる。
(効果)
 実施形態の低風圧電線1は、絶縁層3の少なくとも一部の面粗さが3μm以上であり、ある程度荒れていることで、風圧荷重を低減できる。特に、低風圧電線1は、上記面粗さが3μm未満である場合と比較して、風速が28m/s程度の低風速域での風圧荷重を効果的に低減できる。この効果を後述の試験例で具体的に説明する。
[低風圧電線の製造方法]
(概要)
 実施形態の低風圧電線1は、代表的には、流動状態にある絶縁材料を導体2の外周に押し出した後、未固化状態にある絶縁材料(未固化絶縁層)を固化して、所定の形状の絶縁層とすることで製造できる。特に、絶縁層3の表面の少なくとも一部をある程度荒らす処理を行うことで、実施形態の低風圧電線1を製造できる。ここで、固化した絶縁層の表面を機械的手法(切削、ブラスト処理など)、化学的手法、熱的手法などの種々の方法によって荒らすことが考えられる。しかし、この場合、絶縁層の外形を損傷する恐れがある。これに対し、実施形態の低風圧電線の製造方法では、固化後の絶縁層の表面を荒らすのではなく、未固化絶縁層の表面に特定の操作を行うことで、押出機で成形した所定の外形を実質的に損なうことなく、絶縁層3の表面をある程度荒らすことができる。実施形態の低風圧電線の製造方法は、以下の押出工程、固化工程、粗面工程を備えており、押出工程と固化工程との間に粗面工程を行う。以下、各工程を詳細に説明する。
(押出工程)
 押出工程では、押出機から流動状態の絶縁材料を所定の形状に押し出して、導体2の外周を未固化絶縁層で覆った押出材を形成する。押出工程を行うにあたり、導体2(上述の導体の項参照)と、絶縁層3の原料となる絶縁材料(上述の絶縁層の項参照)と、流動状態にある絶縁材料を所定の形状に押し出す押出機とを用意する。押出機には、所定の外形の絶縁層3を成形可能な孔を有するダイスを設置する。押出温度や押出圧力などの押出条件は、所定の外形を精度よく成形できるように(この例では、上述の条件(1)から条件(5)、好ましくは条件(1)から条件(7)を満たすように)、絶縁材料の種類などに応じて、適宜調整して設定するとよい。
(粗面工程)
 粗面工程では、押出機の出口から排出された以降、冷却槽に導入されるまでの押出材に、押出温度未満である流体冷媒を接触させて、未固化絶縁層の表層を冷却する。押出機の出口から排出されて、冷却槽に導入される前の押出材は、押出温度(例えばPEでは210℃程度)に近い温度であって、比較的柔らかい状態にある未固化絶縁層を備える。粗面工程では、この未固化絶縁層の表層を局所的に冷却する。ここで、本発明者らは、押出温度よりも低温であって、比較的小さな圧力で圧縮ガスを押出材の表面(未固化絶縁層)に吹き付けた後、冷却槽で冷却すると、所定の外形を実質的に損なうことなく、ある程度荒れた表面を有する絶縁層を形成でき、このような絶縁層を備える絶縁電線は特に低風速域での風圧荷重を低減できて低風圧電線に適する、との知見を得た。このような結果が得られた理由は定かではないが、上述のように押出温度よりも低温で、比較的低圧の圧縮ガスを未固化絶縁層に吹き付けることで、未固化絶縁層の表層のみが局所的にある程度冷却されて皺ができた、即ちある程度荒れた表面になったと考えられる。そこで、実施形態の低風圧電線の製造方法では、未固化絶縁層の表層を局所的に冷却する。
 押出機の出口以降、冷却槽の導入口までの範囲における任意の位置に、流体冷媒との接触箇所を設けることができる。特に、押出機の出口近傍は、未固化絶縁層の温度が最も高く、未固化絶縁層が柔らかい状態にある。そのため、押出機の出口近傍を含んで、流体冷媒との接触箇所を設けると、未固化絶縁層の表層を冷却し易く好ましいと考えられる。上記範囲の実質的に全域を流体冷媒との接触箇所とすることもできる。
 流体冷媒との接触箇所には、未固化絶縁層におけるその周方向の少なくとも一部に流体冷媒が接触するように、流体冷媒の吹付機構(ノズルなど)を配置することが挙げられる。例えば、未固化絶縁層におけるその周方向の一部にのみ、流体冷媒が接触するように吹付機構を設けることで、絶縁層3におけるその周方向の一部(例えば、上述の大フランク部fなど)を局所的に荒らすことができる。未固化絶縁層における実質的に全周に亘って万遍なく流体冷媒が接触するように吹付機構を設けると、絶縁層3の表面の実質的に全面に亘って荒らすことができる。この場合、吹付条件を制御し易く作業性に優れる上に、絶縁層3の表面全体を均一的に荒らし易く、絶縁層3の実質的に全面がある程度荒れた耐風圧電線、代表的には面粗さが3μm以上である低風圧電線1を製造できる。
 流体冷媒は、気体、気液混合体、及び液体から選択される1種以上の流体が挙げられる。気体は、液体よりも冷却能が低いものの、簡素な設備にできて利用し易い。気液混合体は、気体よりも冷却能が高く、液体は更に冷却能が高い。押出機の出口以降、冷却槽の導入口までの範囲において、複数種の流体を利用することもできる。例えば、押出機の出口近傍では、より高い冷却能を有する液体を利用し、冷却槽の導入口近傍では気体を利用する構成などとすることができる。気体は例えば空気(圧縮ガスとして使用)、液体は例えば水、気液混合体は水滴を含む空気(気液混合の圧縮流体として使用)などが挙げられる。
 流体冷媒の温度(流体冷媒の吹付機構の出口温度)は、少なくとも押出温度未満とすることで、流体冷媒に接触した未固化絶縁層を冷却できる。流体冷媒の温度が低いほど未固化絶縁層を冷却できるもの、低過ぎると、冷却槽に導入する前に未固化絶縁層を固化し過ぎて、局所的な変形などを生じる恐れがある。そのため、流体冷媒の温度の下限は、室温(例えば20℃程度)が挙げられる。流体冷媒の温度は、室温以上押出温度未満の範囲で、流体冷媒の種類や押出温度、周囲環境の温度などを考慮して選択するとよい。例えば、流体冷媒が気体である場合、押出温度が150℃以上であれば、流体冷媒の温度を100℃以下程度、押出温度が130℃以上であれば、冷媒温度を80℃以下程度とすることが挙げられる。
 流体冷媒の種類、温度、吹付時の圧力などを調整することで、未固化絶縁層の表面の冷却状態を調整できる。例えば、流体冷媒を気体(圧縮ガス)とする場合、押出材に圧縮ガスを吹き付ける圧力を0.01MPa以上0.1MPa以下とすることが挙げられる。上記圧力を0.01MPa以上とすることで、未固化絶縁層をある程度冷却できる。上記圧力を大きくするほど冷却能を高められ、上記圧力を0.1MPa以下とすることで、表層という局所的な冷却を可能にする。未固化絶縁層の表層の適切な固化、局所的な変形の防止などを考慮すると、上記圧力は、0.01MPa以上0.08MPa以下、更に0.01MPa以上0.05MPa以下とすることが挙げられる。
(固化工程)
 この工程では、押出材を冷却槽に導入して、未固化絶縁層を固化して、所定の形状の絶縁層3を形成する。この工程により、ダイスの孔形状に応じた所定の外形を有すると共に、絶縁層3の表面の少なくとも一部がある程度荒れた絶縁層3を有する低風圧電線、代表的には面粗さが3μm以下である実施形態の低風圧電線1を製造できる。冷却槽は、代表的には水槽であり、押出材を浸漬可能な深さを有し、未固化絶縁層を冷却して固化できる程度の長さを有するものが利用される。
(効果)
 実施形態の低風圧電線の製造方法は、押出機から排出されて冷却槽に導入されるまでの間に特定の冷却を行うことで、上述のように絶縁層3の表面の少なくとも一部がある程度荒れており、その結果、風圧荷重を低減できる低風圧電線を製造できる。この効果を後述の試験例で具体的に説明する。
[試験例1]
 導体の外周に絶縁層を種々の条件で押出成形して絶縁電線を作製し、絶縁層の表面状態と、風圧荷重の低減状態とを調べた。
(試料の作製)
 この試験では、公称電圧が6.6kVの絶縁電線を想定して、公称断面積が120mmの導体を用意すると共に、絶縁層の原料としてポリエチレン(PE)を用意した。また、この試験では、図1に示す山部30、谷部32、第一凸部301及び第二凸部303、凹部302を備える特定の凹凸形状を有する絶縁層を押出成形できるように、特定の凹凸形状の孔が設けられたダイスを用意し、押出機に設置した。いずれの試料についても、上述の条件(1)から条件(7)を満たす同じ孔形状のダイスを用いた。用意したダイスを備える押出機によって、導体の外周にPE(押出温度210℃程度)を押し出した後、未固化絶縁層を備える押出材を冷却槽に導入して未固化絶縁層を固化することで、凹凸形状に成形された絶縁層を備える各試料の絶縁電線を得た。
 特に、この試験では、押出機の出口から冷却槽の導入口までの間において、未固化絶縁層を備える押出材に、室温以上押出温度未満の圧縮ガスを吹き付けた。この吹付時の圧力を異ならせて、絶縁層の表面状態を変化させた。
 試料No.1-1は、圧縮ガスの吹付を行っていない試料である。
 試料No.1-2からNo.1-11は、吹付時の圧力を0.01MPa以上0.1MPa以下の範囲から選択し、押出機の出口近傍(ここでは出口から200mm以下の範囲)において押出材におけるその周方向の実質的に全面に圧縮ガスが接触するように、圧縮ガスの吹付を行った試料である。試料番号が大きいほど、吹付時の圧力を大きくした。得られた試料No.1-2からNo.1-11の絶縁電線は、上述の条件(1)から条件(7)を満たすことを確認している。また、この試験では、上記吹付時の圧力が大きいほど、面粗さを大きくし易い傾向にある。
(評価)
・表面粗さ
 得られた各試料の絶縁電線について、市販の三次元測定装置(例、株式会社キーエンス製、非接触3D測定機、VR3000)を用いて、以下のようにして面粗さを測定した。その結果を表1に示す。
 三次元測定装置によって絶縁層の外形の三次元画像を取得し、この三次元画像において、測定領域を抽出する。ここでは、絶縁電線の周方向に2mm、絶縁電線の軸方向に4mmの長方形状の領域を測定対象範囲(8mm)とし、大フランク部fから測定対象範囲に対応した大きさの測定領域を抽出する。絶縁電線の軸方向の同じ位置において、その周方向に存在するn個の大フランク部fに対してそれぞれ測定領域を抽出して、合計n個の測定対象を取得する(n≧2)。この取得箇所を(α)と呼ぶ。取得箇所(α)から絶縁電線の軸方向に1000mm以上離れた箇所(取得箇所(β)と呼ぶ)、2000mm以上離れた箇所(取得箇所(γ)と呼ぶ)において、それぞれ同様に合計n個の測定領域を取得する。即ち、合計3×n個の測定領域を取得する。各測定領域の画像に対して、Sフィルタを50μm、Lフィルタを1mmとして、各測定領域の算術平均高さSa(μm)を求める。算術平均高さSaとは、線の算術平均高さRaを面に拡張したパラメータである。算術平均高さSaの測定は、三次元測定装置によって自動的に行うことができる。そして、3×n個の算術平均高さSaの平均を面粗さとして、表1に示す。
・抗力係数C
 得られた各試料の絶縁電線について、風洞設備を用いて風圧荷重(抗力)を測定し、風圧荷重から抗力係数Cを求めた。その結果を表1に示す。抗力係数Cが小さいほど、風圧荷重を低減できるといえる。
 ここでは、各絶縁電線の軸方向に直交するように、絶縁電線の一側方から他側方に向かって風速28m/sの風を吹き付けたときの風圧荷重と、風速40m/sの風を吹き付けたときの風圧荷重とをそれぞれ測定し、以下の式から抗力係数Cを求めた。以下の式において、Fxは風圧荷重(抗力)(N)であり、ρは空気密度(kg/m)であり、Vは風速(m/s)であり、φは絶縁電線の外径(m)であり、Xは絶縁電線の有効長さ(m)である。
  C=Fx/(0.5×ρ×V×φ×X)
・風圧荷重の低減率
 この試験では、風速28m/sの場合と風速40m/sの場合とのそれぞれについて、抗力係数Cが最も大きい試料の抗力係数を基準値とし、基準値に対する、基準値と各試料の抗力係数との差の割合を風圧荷重の低減率(%)として評価した。その結果を表1に示す。
  風圧荷重の低減率(%)={(基準値の抵抗係数-各試料の抵抗係数)/基準値の抵抗係数}×100
 風速28m/sの場合には、押出工程と固化工程との間で粗面工程を行っていない試料No.1-1の抗力係数を基準値とする。
 風速40m/sの場合には、試料No.1-11の抗力係数を基準値とする。
 また、風速28m/sの場合、風速40m/sの場合における面粗さ(μm)と風圧荷重の低減率(%)との関係をそれぞれ図3、図4に示す。図3に示すグラフは、風速28m/sの場合の上記関係を示し、横軸が面粗さ(μm)、縦軸が風圧荷重の低減率(%)を示す。図4に示すグラフは、風速40m/sの場合の上記関係を示し、横軸が面粗さ(μm)、縦軸が風圧荷重の低減率(%)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1、図3、図4に示すように、絶縁被覆の面粗さが3μm以上である試料No.1-2からNo.1-11の絶縁電線は、風速が28m/sの低風速域である場合及び風速が40m/sの高風速域である場合のいずれにおいても、抗力係数Cが1未満、更に0.950以下と小さいことが分かる。また、表1、図3に示すように試料No.1-2からNo.1-11は、風速が28m/sの低風速域である場合に風圧荷重を効果的に低減できることが分かる。定量的には、試料No.1-2からNo.1-11の絶縁電線では、上記低風速域での風圧荷重の低減率が基準試料No.1-1に対して3%以上、更に4%以上であり、多くの試料は5%以上である。更に、この試験では、以下のことがいえる。
(風速が28m/sの低風速域の場合)
(a)面粗さが大きいほど、風圧荷重の低減率が概ね大きい。
(b)試料No.1-3とNo.1-4との比較から、面粗さが4μm以上、好ましくは4.5μm以上であれば、10%以上の低減率が望める。
(c)試料No.1-5からNo.1-11によれば、面粗さが5μm以上、更に6.5μm以上であれば、13%以上の低減率が望める。
(d)試料No.1-6とNo.1-7との比較から、面粗さが8μm以上であれば、15%以上の低減率が望める。
 また、表1、図4に示すように、上述の高風速域である場合には、面粗さが2.7μm以上14.8μm未満であれば、風圧荷重の低減率が基準試料No.1-11に対して、3%以上であり、風圧荷重を低減できることが分かる。更に、この試験では、以下のことがいえる。
(風速が40m/sの高風速域の場合)
(x)面粗さが小さいほど、風圧荷重の低減率が大きい。
(y)試料No.1-9とNo.1-10との比較から、面粗さが13.5μm未満、好ましくは13μm以下であれば、5%以上の低減率が望める。
(z)試料No.1-8とNo.1-9との比較から、面粗さが10μm以下であれば、6.5%以上の低減率が望める。
 以上のことから、面粗さが3μm以上13μm以下であれば、風速が28m/sの低風速域と風速が40m/sの高風速域との双方において、風圧荷重の低減率を5%以上とすることができるといえる。
 この試験から、絶縁被覆の面粗さが3μm以上である絶縁電線は、風圧荷重の更なる低減が望まれる低風圧電線、特に風速28m/s程度の低風速域の低風圧電線に好適に利用できることが示された。また、絶縁被覆の面粗さが3μm以上13μm以下である絶縁電線は、上記低風速域と風速40m/s程度の高風速域との双方について風圧荷重の低減が望まれる低風圧電線に好適に利用できることが示された。更に、この試験から、上述の特定の面粗さを満たし、風圧荷重を低減できる低風圧電線に好適な絶縁電線は、押出以降冷却槽への導入前である押出材に備える未固化絶縁層に流体を接触させて表層を局所的に冷却することで製造できることが示された。
 なお、この試験のように押出材に対してその周方向の実質的に全域に圧縮ガスを均一的に吹き付けるなどして、未固化絶縁層に流体冷媒を接触させた場合には、絶縁層の表面の任意の位置について、同様な面粗さを有すると考えられる。そのため、面粗さの簡易的な測定として、測定領域を任意の一カ所とすることができる。より精度を高める場合には、測定領域を、絶縁電線の軸方向の同じ位置において、絶縁電線の周方向に沿って選択した複数箇所(2以上n未満)としたり、絶縁電線の軸方向の異なる複数の位置において(例えば、2箇所又は3箇所)、絶縁電線の周方向に沿って選択した任意の一カ所としたり、などとすることができる。簡易的な測定についても、大フランク部fや、第一小フランク部f1、第二小フランク部f2といった風が滞留し易いと考えられる領域を測定領域に含むことが好ましいと考えられる。測定対象範囲も適宜変更できるが、小さ過ぎると適切な測定が行えず、大きいほど測定精度を高められると考えられるため、測定対象範囲は、1mm以上3mm以下程度×3mm以上5mm以下程度の長方形状の領域とすることが挙げられる。
 本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
 例えば、試験例1における絶縁層の凹凸形状、絶縁層の構成材料、粗面条件などを適宜変更できる。
[付記]
 風圧荷重の更なる低減が望まれる低風圧電線、特に風速が40m/s程度の高風速域での風圧荷重を低減できる低風圧電線として、以下の構成とすることができる。以下の面粗さの測定方法は、上述の実施形態の低風圧電線と同様であり、具体的な測定方法は、試験例1に記載の測定方法を参照するとよい。
[付記1]
 導体と、
 前記導体の外周に設けられる絶縁層とを備え、
 前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが0超13μm以下である低風圧電線。
[付記2]
 前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが2.7μm超である[付記1]に記載の低風圧電線。
 1 低風圧電線
 2 導体
 3 絶縁層
 30 山部
 32 谷部
 301 第一凸部
 302 凹部
 303 第二凸部
 320 内接円
 f 大フランク部
 f1 第一小フランク部
 f2 第二小フランク部

Claims (7)

  1.  導体と、
     前記導体の外周に設けられる絶縁層とを備え、
     前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが3μm以上である低風圧電線。
  2.  前記絶縁層の少なくとも一部の面粗さが13μm以下である請求項1に記載の低風圧電線。
  3.  前記絶縁層は、前記導体の径方向に突出する山部と、前記導体の径方向に凹む谷部とを前記導体の周方向に隣接して周期的に備え、
     前記山部と前記谷部とを繋ぐ大フランク部の面粗さが3μm以上である請求項1又は請求項2に記載の低風圧電線。
  4.  前記山部は、
      前記山部における周方向の中心を挟んで配置され、前記周方向の中心よりも前記導体の径方向に突出する第一凸部及び第二凸部と、
      前記第一凸部と前記第二凸部との間に配置され、前記導体の径方向に凹む凹部とを備える請求項3に記載の低風圧電線。
  5.  前記第一凸部と前記凹部とを繋ぐ第一小フランク部の面粗さ及び前記第二凸部と前記凹部とを繋ぐ第二小フランク部の面粗さの少なくとも一方が3μm以上である請求項4に記載の低風圧電線。
  6.  押出機から流動状態の絶縁材料を所定の形状に押し出して、導体の外周を未固化絶縁層で覆った押出材を形成する押出工程と、
     前記押出材を冷却槽に導入して前記未固化絶縁層を固化して、前記所定の形状の絶縁層を形成する固化工程とを備え、
     前記押出工程と前記固化工程との間に、前記押出機の出口から排出された以降、前記冷却槽に導入されるまでの前記押出材に、押出温度未満である流体冷媒を接触させて、前記未固化絶縁層の表層を冷却する粗面工程とを備える低風圧電線の製造方法。
  7.  前記流体冷媒は、気体であり、
     前記粗面工程では、前記押出材に、0.01MPa以上0.1MPa以下の圧力で前記気体を吹き付ける請求項6に記載の低風圧電線の製造方法。
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