特許 6961519 カーボンナノチューブ素線、送電線、カーボンナノチューブ素線の製造方法及び送電線の工事方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6961519

(24)【登録日】2021年10月15日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ素線、送電線、カーボンナノチューブ素線の製造方法及び送電線の工事方法

(51)【国際特許分類】

   H01B 5/08 20060101AFI20211025BHJP

   H01B 1/04 20060101ALI20211025BHJP

   H01B 5/10 20060101ALI20211025BHJP

   H01B 5/02 20060101ALI20211025BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20211025BHJP

   D07B 1/00 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H01B5/08

   H01B1/04

   H01B5/10

   H01B5/02 A

   H01B13/00 541

   H01B13/00 501L

   H01B13/00 501Z

   D07B1/00

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-48813(P2018-48813)

(22)【出願日】2018年3月16日

(65)【公開番号】特開2019-160709(P2019-160709A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年11月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】神山 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】天沼 成一

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 広二

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２５２７４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ５／０８

Ｈ０１Ｂ １／０４

Ｈ０１Ｂ ５／１０

Ｈ０１Ｂ ５／０２

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｄ０７Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カーボンナノチューブのみで形成されたカーボンナノチューブ繊維と、パイプと、を備え、
複数本の前記カーボンナノチューブ繊維が、長手方向の全域にわたって前記パイプにより外側から固く把持された状態で前記パイプ内に収納されていることを特徴とするカーボンナノチューブ素線。

【請求項2】

前記パイプは、金属製であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ素線。

【請求項3】

前記金属製のパイプは、アルミニウム、ステンレス鋼若しくは銅、又はその合金で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のカーボンナノチューブ素線。

【請求項4】

前記パイプは、熱収縮性樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ素線。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ素線が複数本撚られて形成されていることを特徴とする送電線。

【請求項6】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ素線を含む複数本の素線が撚られて形成されていることを特徴とする送電線。

【請求項7】

前記素線に、アルミニウム若しくは銅、又はその合金で形成された素線が含まれていることを特徴とする請求項６に記載の送電線。

【請求項8】

前記素線に、アルミニウム被覆鋼線又は亜鉛めっき鋼線が含まれていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の送電線。

【請求項9】

金属製のパイプの中に複数本のカーボンナノチューブ繊維を挿通する工程と、
前記パイプを細線化して、長手方向の全域にわたって前記パイプで前記複数本のカーボンナノチューブ繊維を外側から固く把持する状態を形成する工程と、
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ素線の製造方法。

【請求項10】

熱収縮性樹脂製のパイプの中に複数本のカーボンナノチューブ繊維を挿通する工程と、
加熱により前記パイプを収縮させて、長手方向の全域にわたって前記パイプで前記複数本のカーボンナノチューブ繊維を外側から固く把持する状態を形成する工程と、
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ素線の製造方法。

【請求項11】

前記カーボンナノチューブ繊維は、前記パイプの中に挿通される前に、所定本数ごとに１本又は複数本のカーボンナノチューブ繊維で束ねられることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のカーボンナノチューブ素線の製造方法。

【請求項12】

請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の送電線を用いた送電線の工事方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カーボンナノチューブ素線、送電線、カーボンナノチューブ素線の製造方法及び送電線の工事方法に関する。

【背景技術】

【0002】

架空送電線等の送電線は、以前は、銅線で形成されることが多かったが、現在では、銅線よりも比重が軽い硬アルミ線を含むＡＣＳＲ（鋼心アルミ撚り線）が用いられるのが一般的になっている（例えば特許文献１参照）。
一方、カーボンナノチューブは、鋼線やアルミ線よりも比重が小さいうえ、鋼線よりも引張強さが強く、アルミ線よりも導電率が高いという特徴を有しており、カーボンナノチューブを用いた電線の開発が進められている（例えば特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特公昭５７−５６１６４号公報

【特許文献2】特開２０１７−１７４６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献２に記載されているＣＮＴ電線は、複数のカーボンナノチューブ束が撚り合わされて形成された複数本のカーボンナノチューブ線材を絶縁被覆で被覆して形成されている。このようなＣＮＴ電線は、自動車や産業機器等の電力線や信号線、配電線等として用いられる場合には、問題なく使用することができる。

【0005】

しかしながら、このようなＣＮＴ電線を用いて送電線を形成するために、複数本のＣＮＴ電線を撚り合わせたり、あるいはＣＮＴ電線と銅線やアルミ線、鋼線等の素線とを撚り合わせようとすると、ＣＮＴ電線の形状が崩れてしまい、うまく送電線を形成することができない。
そのため、上記のカーボンナノチューブの優れた特性を、架空送電線等の送電線で生かすことができないという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、カーボンナノチューブの優れた特性を生かしたカーボンナノチューブ素線や、それを用いた送電線、そのようなカーボンナノチューブ素線の製造方法等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】

【0007】

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、カーボンナノチューブ素線において、
カーボンナノチューブのみで形成されたカーボンナノチューブ繊維と、パイプと、を備え、
複数本の前記カーボンナノチューブ繊維が、長手方向の全域にわたって前記パイプにより外側から固く把持された状態で前記パイプ内に収納されていることを特徴とする。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカーボンナノチューブ素線において、前記パイプは、金属製であることを特徴とする。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカーボンナノチューブ素線において、前記金属製のパイプは、アルミニウム、ステンレス鋼若しくは銅、又はその合金で形成されていることを特徴とする。

【0010】

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のカーボンナノチューブ素線において、前記パイプは、熱収縮性樹脂製であることを特徴とする。

【0011】

請求項５に記載の発明は、送電線において、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ素線が複数本撚られて形成されていることを特徴とする。

【0012】

請求項６に記載の発明は、送電線において、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ素線を含む複数本の素線が撚られて形成されていることを特徴とする。

【0013】

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の送電線において、前記素線に、アルミニウム若しくは銅、又はその合金で形成された素線が含まれていることを特徴とする。

【0014】

請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の送電線において、前記素線に、アルミニウム被覆鋼線又は亜鉛めっき鋼線が含まれていることを特徴とする。

【0015】

請求項９に記載の発明は、カーボンナノチューブ素線の製造方法において、
金属製のパイプの中に複数本のカーボンナノチューブ繊維を挿通する工程と、
前記パイプを細線化して、長手方向の全域にわたって前記パイプで前記複数本のカーボンナノチューブ繊維を外側から固く把持する状態を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。

【0016】

請求項１０に記載の発明は、カーボンナノチューブ素線の製造方法において、
熱収縮性樹脂製のパイプの中に複数本のカーボンナノチューブ繊維を挿通する工程と、
加熱により前記パイプを収縮させて、長手方向の全域にわたって前記パイプで前記複数本のカーボンナノチューブ繊維を外側から固く把持する状態を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。

【0017】

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は請求項１０に記載のカーボンナノチューブ素線の製造方法において、前記カーボンナノチューブ繊維は、前記パイプの中に挿通される前に、所定本数ごとに１本又は複数本のカーボンナノチューブ繊維で束ねられることを特徴とする。

【0018】

請求項１２に記載の発明は、送電線の工事方法において、請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の送電線を用いたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、引張強度が強く、軽量で、導電率が高いといったカーボンナノチューブの優れた特性を生かしたカーボンナノチューブ素線や、それを用いた送電線、そのようなカーボンナノチューブ素線の製造方法等を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線の構成を表す断面図である。

【図2】複数本のカーボンナノチューブ繊維から繊維束を形成する工程を示した図である。

【図3】（Ａ）撚りをかけられたカーボンナノチューブ繊維を表す図であり、（Ｂ）カーボンナノチューブ繊維で束ねられたカーボンナノチューブ繊維を表す図である。

【図4】カーボンナノチューブ素線を製造する工程を示した図である。

【図5】（Ａ）カーボンナノチューブ繊維がパイプ内に隙間がある状態で挿通された状態を表す断面図であり、（Ｂ）カーボンナノチューブ繊維がパイプにより外側から固く把持された状態を表す断面図である。

【図6】（Ａ）、（Ｂ）本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線を用いた送電線の例を表す図である。

【図7】（Ａ）、（Ｂ）本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線を用いた送電線の例を表す図である。

【図8】本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線を用いた送電線の例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線等について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態や図示例に限定するものではない。
なお、以下の各図では、カーボンナノチューブ繊維２を見やすくするために、カーボンナノチューブ素線１やパイプ３等に比べてカーボンナノチューブ繊維２が実際よりも非常に太く記載されている。

【0022】

［カーボンナノチューブ素線］
まず、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線について説明する。図１は、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１の構成を表す断面図である。
カーボンナノチューブ素線１は、カーボンナノチューブ繊維２と、パイプ３とを備えており、複数本のカーボンナノチューブ繊維２が、長手方向の全域にわたってパイプ３により外側から固く把持された状態でパイプ３内に収納されている。

【0023】

以下、具体的に説明する。なお、以下では、カーボンナノチューブ素線１は、単に素線１という場合がある。
カーボンナノチューブ繊維２は、カーボンナノチューブのみで形成されている。
カーボンナノチューブは、炭素原子の六角形格子構造を有するグラフェンシートを単層又は略同軸の多層の円筒状に丸めた構造を有している繊維状の物質である。

【0024】

パイプ３は、本実施形態では、金属製であり、例えばアルミニウムで形成されている。ステンレス鋼や銅、あるいはその合金（アルミニウム合金、ステンレス合金、銅合金）で形成することが可能である。
パイプ３が金属製であれば、後述するように（後述する図２参照）、複数本のカーボンナノチューブ繊維２が挿通されたパイプ３を細線化して素線１を製造する際に、細線化されて径方向に縮んだパイプ３が複数本のカーボンナノチューブ繊維２をその長手方向の全域にわたって外側から固く把持する状態になるため、本実施形態に係る素線１を容易かつ的確に形成することが可能となる。

【0025】

また、パイプ３は、熱収縮性樹脂製であってもよい。
パイプ３が熱収縮性樹脂製であれば、後述するように、複数本のカーボンナノチューブ繊維２が挿通されたパイプ３を加熱して細線化して素線１を製造する際に、加熱により収縮したパイプ３が、その中に収納されている複数本のカーボンナノチューブ繊維２をその長手方向の全域にわたって外側から固く把持する状態になり、本実施形態に係る素線１を容易かつ的確に形成することが可能となる。

【0026】

なお、上記の「複数本のカーボンナノチューブ繊維２が長手方向の全域にわたってパイプ３により外側から固く把持された状態」とは、パイプ３の収縮力により、パイプ３とカーボンナノチューブ繊維２やカーボンナノチューブ繊維２同士が素線１の径方向に強く圧着されており、例えばパイプ３が動かない状態でその中の一部のカーボンナノチューブ繊維を長手方向に動かそうとしても強い摩擦力で動かないように保持されている状態をいう。
そのため、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１は銅線やアルミ線、鋼線等のように硬い。そのため、例えば、前述した特許文献２に記載されているＣＮＴ電線の場合と同じようにしてカーボンナノチューブ素線１をかしめて端子等を取り付けようとしても困難であり、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１への端子の取り付けは、銅線やアルミ線、鋼線等への端子の取り付けと同様にして行われる。

【0027】

カーボンナノチューブは、引張強さが１１〜５３ＧＰａと鋼線よりも強度が高く、比重が１．３〜２．０ｇ／ｃｍ^３とアルミニウムよりも軽い（中嶋直敏、外１名、“新連載 新しいナノ材料としてのカーボンナノチューブ−最近の展開（バイオからエネルギーまで）（１）”、ＤＯＪＩＮ ＮＥＷＳ No.146/2013［平成３０年３月５日検索］、インターネット＜http://www.dojindo.co.jp/letterj/146/review/02.html＞）。そして、銅線と同等の導電率を有している。

【0028】

そのため、カーボンナノチューブのみで形成されたカーボンナノチューブ繊維２が導電体として用いられている本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１は、引張強度が鋼線よりも強く、アルミ線よりも軽量で、銅線と同等の高い導電率を有するカーボンナノチューブの優れた特性を生かした素線になっている。
以上のように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１によれば、引張強度が強く、軽量で、導電率が高いといったカーボンナノチューブの優れた特性を生かした素線を提供することが可能となる。

【0029】

また、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１は、前述した特許文献２に記載されている、自動車や産業機器等の電力線や信号線、配電線に適したＣＮＴ電線とは異なり、銅線やアルミ線、鋼線等のように硬く、送電線に用いるのに適している。
そのため、後述するように、素線１同士を撚り合わせたり、アルミ線や導線、鋼線等と撚り合わせて、上記のカーボンナノチューブの特性を生かした送電線を形成することが可能となる。なお、この点については後で説明する。

【0030】

また、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１は、前述した特許文献２に記載されている、自動車や産業機器等の電力線や信号線、配電線に適したＣＮＴ電線とは異なり、銅線やアルミ線、鋼線等のように硬く、送電線に用いるのに適している。
そのため、後述するように、素線１同士を撚り合わせたり、アルミ線や導線、鋼線等と撚り合わせて、上記のカーボンナノチューブの特性を生かした送電線を形成することが可能となる。なお、この点については後で説明する。

【0031】

［カーボンナノチューブ素線の製造方法］
次に、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１の製造方法について説明する。カーボンナノチューブ素線１は、パイプ３内に複数本のカーボンナノチューブ繊維２を挿通したものに対して伸線処理や押し出し処理、圧延処理等を行うことによって製造することができる。
以下、具体的に説明する。図２〜図４は、素線１の製造方法の一例を示す図である。

【0032】

例えば図２に示すように、複数本のカーボンナノチューブ繊維２をボビン１１からそれぞれ引き出してローラ１２でまとめる。
そして、まとめた複数本のカーボンナノチューブ繊維２を繊維束形成機械１３にかけて繊維束２０を形成する。そして、形成された繊維束２０はサプライボビン１４に巻き取られる。

【0033】

繊維束２０の形成のしかたとしては、例えば図３（Ａ）に示すように、複数本のカーボンナノチューブ繊維２に撚りをかけて繊維束２０を形成するように構成することが可能である。
また、カーボンナノチューブ繊維２に撚りをかけると、撚りをかけない場合に比べて引っ張る力に対してより伸びるようになり、また直線的にカーボンナノチューブ繊維２に力が加わらなくなるため引っ張り強度が低下し、上記のように鋼線よりも高く引張強さを有するカーボンナノチューブの特性の効果が低減してしまう可能性がある。
そこで、そのような場合には、例えば図３（Ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ繊維２を所定本数ずつまとめて、それを１本のカーボンナノチューブ繊維２ａで束ねて繊維束２０を形成するように構成することが可能である。１本のカーボンナノチューブ繊維２ａで束ねる代わりに複数本のカーボンナノチューブ繊維２ａで束ねるように構成することも可能である。

【0034】

このように構成すれば、カーボンナノチューブ繊維２ａ以外の複数のカーボンナノチューブ繊維２は撚りがかけられていない真っ直ぐな状態で素線１内に配置される。
そのため、複数のカーボンナノチューブ繊維２を束ねるカーボンナノチューブ繊維２ａを除くほぼ全てのカーボンナノチューブ繊維２で、カーボンナノチューブの引張強さが低減されることなくそのまま発揮されるようになるため、カーボンナノチューブの特性（この場合は引張強さ）の効果が十分に発揮された素線１を形成することが可能となる。

【0035】

一方、図４に示すように、例えばアルミニウム板３０をフォーミングロール１５ａ、１５ｂで管状に成形し、管状に成形されたアルミニウム板３０の端部同士を溶接機械１６でビート溶接等により連続溶接してパイプ３を形成する。
なお、アルミニウム板の代わりにステンレス板や銅板あるいはその合金で形成された板でもよい。

【0036】

そして、上記のようにして複数本のカーボンナノチューブ繊維２に撚りをかけたり複数本のカーボンナノチューブ繊維２を束ねて形成した繊維束２０をサプライボビン１４から引き出して、形成したパイプ３の中に挿通し、パイプ３をダイス１７に通して引き抜く引き抜き加工を行うなどしてパイプ３を細線化する。
なお、上記のようにして繊維束２０すなわち複数本のカーボンナノチューブ繊維２が挿通されたパイプ３を細線化した後、さらに細線化処理を１回又は複数回行うように構成してもよい。

【0037】

上記の場合、形成されたパイプ３の中に複数本のカーボンナノチューブ繊維２が挿通された段階（ダイス１７を通す前の段階）では、例えば図５（Ａ）に示すように、カーボンナノチューブ繊維２は、パイプ３内に、隙間がある状態で挿通される。

【0038】

しかし、上記のように、これをダイス１７に通して引き抜き加工を行うなどしてパイプ３を細線化することで、パイプ３が径方向に縮んでいき、カーボンナノチューブ繊維２を外側から内向きに押圧する。
そのため、カーボンナノチューブ繊維２がパイプ３内で動き、次第にそれらの間に隙間がなくなっていく。
そして、図５（Ｂ）に示すように、パイプ３の中でカーボンナノチューブ繊維２の間に隙間がない状態になり、さらにパイプ３が細線化されることでカーボンナノチューブ繊維２が内向きに押圧される。

【0039】

本実施形態では、このようにしてパイプ３を細線化することで、上記のように長手方向の全域にわたってパイプ３で複数本のカーボンナノチューブ繊維２を外側から固く把持する状態が形成されるようになっている。
なお、上記の場合、パイプ３が細線化される際、パイプ３は長手方向に伸びるがカーボンナノチューブ繊維２はほとんど伸びない。そのため、パイプ３がダイス１７に送り込まれる速度よりも早い速度でカーボンナノチューブ繊維２がダイス１７に送り込まれる状態になる。

【0040】

また、図示を省略するが、カーボンナノチューブ繊維２を束ねた繊維束２０をさらに所定本数ずつまとめて束ねるように構成することも可能である。また、そのようにして束ねたものをさらに所定本数ずつまとめて束ねるように構成することも可能であり、カーボンナノチューブ繊維２や繊維束２０を何回束ねるかは適宜決められる。
その際、図３（Ｂ）に示したのと同様に、所定本数の繊維束２０等を１本又は複数本のカーボンナノチューブ繊維２ａで束ねるように構成してもよい。すなわち、図３（Ｂ）におけるカーボンナノチューブ繊維２を繊維束２０と見立て、複数の繊維束２０をカーボンナノチューブ繊維２ａで束ねることができる。これにより、カーボンナノチューブの引張強さが撚りによって低減されることなくそのまま発揮されるため、素線１の引張強さを非常に強くすることができる。

【0041】

また、図示を省略するが、複数の繊維束２０をさらに所定本数束ねて素線１を構成する場合、図４においてサプライボビン１４を複数設け、各サプライボビン１４から線維束２０を引き出して、形成したパイプ３の中に挿通し、パイプ３をダイス１７に通して引き抜く引き抜き加工を行うなどしてパイプ３を細線化してもよい。

【0042】

一方、前述したように、パイプ３が熱収縮性樹脂で形成されている場合も、基本的には図２に示した方法と同様にしてカーボンナノチューブ素線１を製造することができる。
すなわち、ボビン１１から引き出した複数本のカーボンナノチューブ繊維２をローラ１２、１２等で例えば図３（Ａ）、（Ｂ）に示したように束ねる。
また、アルミニウム板３０の代わりに熱収縮性の樹脂シートをフォーミングロール１５ａ、１５ｂで管状に成形し、端部同士を溶接したり接着する等してパイプ３を形成する。

【0043】

そして、形成したパイプ３の中に、上記のようにして束ねた複数本のカーボンナノチューブ繊維２を挿通する。
そして、複数本のカーボンナノチューブ繊維２が挿通されたパイプ３を、ダイス１７に通す代わりに加熱装置で加熱することで、パイプ３を熱収縮させて細線化することで、上記のように長手方向の全域にわたってパイプ３で複数本のカーボンナノチューブ繊維２を外側から固く把持する状態を形成するように構成することができる。

【0044】

すなわち、この場合も、パイプ３の中に複数本のカーボンナノチューブ繊維２が挿通された段階では、図５（Ａ）に示したように、カーボンナノチューブ繊維２は、パイプ３内に、隙間がある状態で挿通されるが、パイプ３を熱収縮させることで、パイプ３が径方向に縮み、カーボンナノチューブ繊維２を外側から内向きに押圧する。
そのため、図５（Ｂ）に示したように、パイプ３の中でカーボンナノチューブ繊維２の間に隙間がない状態になるとともに、パイプ３から内向きの押圧を受ける。そのため、このようにしてパイプ３を細線化することで、長手方向の全域にわたってパイプ３で複数本のカーボンナノチューブ繊維２を外側から固く把持する状態が形成される。

【0045】

なお、この場合も伸線処理や押し出し処理、圧延処理等を行うように構成することも可能である。
また、この場合は、パイプ３とカーボンナノチューブ繊維２とが同じ速度で移動しながら（すなわちパイプ３とカーボンナノチューブ繊維２に速度差がない状態で）パイプ３を細線化するように構成される。

【0046】

以上のように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１の製造方法によれば、パイプ３を適切に細線化して、長手方向の全域にわたってパイプ３で複数本のカーボンナノチューブ繊維２を外側から固く把持する状態を形成することが可能となる。
そのため、カーボンナノチューブの優れた特性を生かしたカーボンナノチューブ素線１を容易かつ的確に製造することが可能となる。

【0047】

［カーボンナノチューブ素線を用いた送電線］
次に、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いた送電線４０について説明する。以下、具体例をいくつか挙げて説明する。

【0048】

例えば、図６（Ａ）に示すように、送電線４０を、複数本のカーボンナノチューブ素線１を撚るようにして形成することが可能である。
また、カーボンナノチューブ素線１を含む複数本の素線を撚るようにして送電線４０を形成することも可能である。

【0049】

この場合、例えば図６（Ｂ）に示すように、中心側にカーボンナノチューブ素線１を配置し、その周りをアルミニウムや銅、あるいはそれらの合金で形成された素線４１で取り囲むように配置したものを撚るように構成することが可能である。
また、逆に、図７（Ａ）に示すように、中心側にアルミニウム等で形成された素線４１を配置し、その周りをカーボンナノチューブ素線１取り囲むように配置したものを撚ったり、図７（Ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ素線１とアルミニウム等で形成された素線４１とを混在させたものを撚るようにして送電線４０を形成することも可能である。

【0050】

さらに、例えば図８に示すように、送電線４０を、中心側にカーボンナノチューブ素線１を配置し、その周りをアルミニウム被覆鋼線や亜鉛めっき鋼線で形成された素線４２で取り囲むように配置したものを撚るように構成することが可能である。
このように構成すると、送電線４０に落雷があった場合に、雷は素線４２に落ち、内部のカーボンナノチューブ素線１には直接、雷電流が流れることがなくなる。そのため、このように構成することで、送電線４０の耐雷特性（雷防御性能）すなわちカーボンナノチューブ素線１の耐雷特性を向上させることが可能となる。

【0051】

例えば、以上のように構成することで、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いた送電線４０を提供することが可能となる。
そして、このような送電線４０は、カーボンナノチューブの優れた特性により、例えば前述したＡＣＳＲよりも引張強度が強く、軽量で、導電率が高い優れたものになる。

【0052】

そのため、例えば、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いた送電線４０の張設工事を行う際には、前述したＡＣＳＲを鉄塔間に張設する場合に比べて、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いたより軽量の送電線４０の張設工事を行う場合の方が、送電線４０の質量が軽量となることで、架線するための架線機材（延線車など）のも軽量化することができ、作業者が工事を楽に効率良く行うことが可能となる。
また、送電線４０の張設工事では、鉄塔間に、最初にパイロットロープが張設され、それが順次太いロープに張り替えられて最後に送電線４０が張設されるように工事が行われる場合があるが、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いた送電線４０は軽量であるため、ＡＣＳＲを張設するような場合に比べてロープを引き替える回数（段階）をより少なくすることができ、また、架線機材も軽量化されることで送電線４０の張設工事をより容易にかつ短時間で行うことが可能となる。そのため、架線工事の工期短縮が可能となる。これは、電力会社の送電停止期間の短縮に寄与することになり、電力会社にとっても非常に好ましいこととなる。

【0053】

［実施例］
ここで、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いた送電線４０とＡＣＳＲの特性を対比したシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、ＪＣＳ（日本電線工業会規格）等に基づいて行った。
その際、カーボンナノチューブ素線１の諸特性については種々の数値情報があるため、以下のような適切と思われる値に設定した。
・引張強さ：１１０００ＭＰａ（＝１１ＧＰａ）
・比重：２．０ｇ／ｃｍ^３
・導電率：９７％
・弾性係数：５００ＧＰａ
・線膨張係数：０／℃

【0054】

また、その他の条件として、以下のように設定した。
・周囲温度：４０℃
・風速：４０ｍ／ｓ
・風向：４５°
・日射：０．１ｗ／ｃｍ^２
・放射率：０．９

【0055】

以下、シミュレーションの結果を表Ｉに示す。

【表1】

なお、弛度特性は、Ｔｍａｘを２５．５ｋＮ、径間長を３００ｍとして算出した。

【0056】

この結果から分かるように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１を用いた送電線４０は、ＡＣＳＲに比べて、引張強度が約３０倍、質量や電気抵抗は約半分、電流容量は約１．４倍、弛度は約６０％になり、カーボンナノチューブの優れた特性が生かされた送電線になっている。
特に、３００ｍ径間長において既設電線（ＡＣＳＲ）の弛度よりも約４０％弛度を小さくすることが可能となることから、低張力で架線しても問題がない。そのため、例えば新規に鉄塔を建設する際には、鉄塔強度や部材、基礎強度等を、従来のＡＣＳＲ等の場合よりも小さく設計することが可能となり、鉄塔建設のコストダウンを図ることが可能となるといったメリットもある。

【0057】

なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
また、上記の実施形態に係るカーボンナノチューブ素線１やそれを用いた送電線４０は、架空送電線だけでなく、例えば地中送電線や海中ケーブル等にも用いることが可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ カーボンナノチューブ素線
２ カーボンナノチューブ繊維
２ａ １本又は複数本のカーボンナノチューブ繊維
３ パイプ
４０ 送電線
４１、４２ 素線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】