特許 7042773 くさび形引留クランプ

(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】

(24)【登録日】2022-03-17

(45)【発行日】2022-03-28

(54)【発明の名称】くさび形引留クランプ

(51)【国際特許分類】

   H02G 7/05 20060101AFI20220318BHJP

【ＦＩ】

H02G7/05 060

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019112500

(22)【出願日】2019-06-18

(65)【公開番号】P2020205701

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2021-01-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000117010

【氏名又は名称】古河電工パワーシステムズ株式会社

(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】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】橋本 文由

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 孝郁

(72)【発明者】

【氏名】東田 修一

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕三

【審査官】石坂 知樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２２４９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１１２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭３９－０１７６５０（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｇ ７／０５

Ｈ０２Ｇ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

碍子を介して支持物に連結されるくさびと、該くさびに前記碍子側から嵌合して前記くさびとの間で電線を把持するクランプ本体と、を備えたくさび形引留クランプであって、
前記支持物の支持点を貫通する電線伸張方向と前記くさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向の角度θ、クランプ口元の曲率半径ρ（単位ｍｍ）、クランプ口元の出口長さｌｘ（単位ｍｍ）が、下記式（１）
ａｒｃｓｉｎ（ｌｘ／ρ）≧θ （１）
の関係を満たす、クランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘを有するくさび形引留クランプ。

【請求項2】

前記クランプ口元の曲率半径ρ（単位ｍｍ）と前記電線の外径Ｄ（単位ｍｍ）が、下記式（２）
ρ≧４Ｄ （２）
の関係を満たす、請求項１に記載のくさび形引留クランプ。

【請求項3】

前記電線の外径Ｄ（単位ｍｍ）、前記電線の外層素線の図心から表面までの距離ｄ（単位ｍｍ）、前記電線の外層素線の弾性係数Ｅａを用いて、下記式（３）
σ＝（ｄ×Ｅａ）／３×（ρ＋Ｄ／２） （３）
から算出されるクランプ口元で発生する応力σが小さくなるように、クランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘが選択されている請求項１または２に記載のくさび形引留クランプ。

【請求項4】

前記応力σが１５ｋｇ／ｍｍ^２以下である請求項３に記載のくさび形引留クランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、くさび側を電柱等の支持物に連結し、電線を支持物に引き留めるくさび形引留クランプに関する。

【背景技術】

【0002】

くさび形引留クランプは、クランプ本体とくさびとの間に電線を挟み、くさび作用で電線を把持、固定するものである。くさび形引留クランプとしては、くさび側を支持物に取り付けられた碍子に連結する構造を有するくさび形引留クランプと、クランプ本体側を支持物に取り付けられた碍子に連結する構造を有するくさび形引留クランプとがある。

【0003】

くさび形引留クランプは、支持物の支持点を貫通する電線伸張方向とくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向を一致させると、構造が複雑化するという問題がある。また、電柱等の支持物の支持点（電線引留点）を跨ぐジャンパー線を形成するためには、支持物の支持点を貫通する電線伸張方向がくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向に対して所定の角度を有していることが好ましい。従って、くさび形引留クランプは、電線伸張方向がくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向に対して所定の角度を有する構造となっている。

【0004】

一方で、電線伸張方向がくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向に対して所定の角度を有するように電線をくさび形引留クランプに把持させると、くさび形引留クランプのクランプ口元にて電線に屈曲部が生じ、該屈曲部にて電線に応力が加わってしまう。電線の屈曲部に応力が加わると、電線への荷重による破断や電線の横ぶれ等による疲労破断が生じやすい。

【0005】

そこで、くさびを支持物に連結する構造のくさび形引留クランプでは、くさび形引留クランプの電線挿通方向ａを電線引留め方向ｂに対して１０°～４０°の範囲に設定した角度θを持たせることで、把持した電線のクランプ口元に大きな応力が発生することを防止したくさび形引留クランプが提案されている（特許文献１）。また、クランプ本体を支持物に連結する構造のくさび形引留クランプでは、クランプ体が電線を張設したときの電線の伸張方向と、くさび体挿入部の軸心方向とのなす角度が２０°～５０°の範囲に設定した角度を持たせることで、電線の屈曲点の応力を小さくすることが提案されている（特許文献２）。

【0006】

特許文献１、２のくさび形引留クランプは、いずれも、電線伸張方向とくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向との角度を所定範囲内に制御することで、電線の屈曲点、すなわち、クランプ口元近傍に発生する電線への応力を緩和するというものである。しかしながら、特許文献１、２の通り、電線伸張方向に対するくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向の角度を制御すれば、電線への応力が緩和されるのは当然といえる。従って、特許文献１、２では、前記角度を制御すれば、電線への応力が緩和される方向となることが定性的に開示されているにすぎず、所望とする前記角度とくさび形引留クランプの構造との観点から、各種電線に対応した電線への応力を確実に低減するには、不十分であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００３－２２４９２３号公報

【文献】特開２００３－１１１２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ジャンパー線を形成しつつ、各種電線に対応した電線への応力を確実に低減して、各種電線への荷重による破断及び各種電線の横ぶれ等による疲労破断を確実に防止できるくさび形引留クランプ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】

【0009】

本発明のくさび形引留クランプは、電線伸張方向とくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向の角度θに応じて、クランプ口元の曲率半径ρとクランプ口元の出口長さｌｘの関係を制御することで、電線への応力を確実に低減するものである。

【0010】

本発明の構成の要旨は以下の通りである。
［１］碍子を介して支持物に連結されるくさびと、該くさびに前記碍子側から嵌合して前記くさびとの間で電線を把持するクランプ本体と、を備えたくさび形引留クランプであって、
前記支持物の支持点を貫通する電線伸張方向と前記くさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向の角度θ、クランプ口元の曲率半径ρ（単位ｍｍ）、クランプ口元の出口長さｌｘ（単位ｍｍ）が、下記式（１）
ａｒｃｓｉｎ（ｌｘ／ρ）≧θ （１）
の関係を満たす、クランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘを有するくさび形引留クランプ。
［２］前記クランプ口元の曲率半径ρ（単位ｍｍ）と前記電線の外径Ｄ（単位ｍｍ）が、下記式（２）
ρ≧４Ｄ （２）
の関係を満たす、［１］に記載のくさび形引留クランプ。
［３］前記電線の外径Ｄ（単位ｍｍ）、前記電線の外層素線の図心から表面までの距離ｄ（単位ｍｍ）、前記電線の外層素線の弾性係数Ｅａを用いて、下記式（３）
σ＝（ｄ×Ｅａ）／３×（ρ＋Ｄ／２） （３）
から算出されるクランプ口元で発生する応力σが小さくなるように、クランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘが選択されている［１］または［２］に記載のくさび形引留クランプ。
［４］前記応力σが１５ｋｇ／ｍｍ^２以下である［３］に記載のくさび形引留クランプ。

【発明の効果】

【0011】

本発明の態様によれば、電線伸張方向とくさび形引留クランプの電線把持固定部の電線軸心方向の角度がθである際に、下記式
ａｒｃｓｉｎ（ｌｘ／ρ）≧θ
の関係を満たす、クランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘを有するくさび形引留クランプであることにより、ジャンパー線を形成しつつ、各種電線に対応した電線への応力を確実に低減して、各種電線への荷重による破断及び各種電線の横ぶれ等による疲労破断を確実に防止できる。また、本発明の態様によれば、実際に使用する寸法の範囲内、且つクランプ口元の曲率半径ρと出口長さｌｘとの関係を調整することで、各種電線に対応した電線への応力を確実に低減できるくさび形引留クランプを得ることができるので、くさび形引留クランプの設計及び製造が容易である。

【0012】

本発明の態様によれば、クランプ口元の曲率半径ρと電線の外径Ｄが、下記式
ρ≧４Ｄ
の関係を満たすことにより、クランプ口元における電線の屈曲がより確実に低減されて、電線への応力をより確実に低減できる。

【0013】

本発明の態様によれば、電線の外径Ｄ、電線の外層素線の図心から表面までの距離ｄ、電線の外層素線の弾性係数Ｅａを用いて、下記式
σ＝（ｄ×Ｅａ）／３×（ρ＋Ｄ／２）
から算出されるクランプ口元で発生する応力σが小さくなるように、クランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘが選択されていることにより、電線への応力σを精度よく低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態例に係るくさび形引留クランプを用いて電線を電柱に引き留めた状態の全体構造を示す側面説明図である。

【図2】図１のくさび形引留クランプとその周辺の拡大図である。

【図3】図２のくさび形引留クランプのクランプ口元とその周辺の拡大図である。

【図4】本発明の実施形態例に係るくさび形引留クランプのクランプ口元の曲率半径ρ及びクランプ口元の出口長さｌｘとクランプ口元で発生する応力σの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の実施形態例に係るくさび形引留クランプについて説明する。図１は、本発明の実施形態例に係るくさび形引留クランプを用いて電線を電柱に引き留めた状態の全体構造を示す側面説明図である。図２は、図１のくさび形引留クランプとその周辺の拡大図である。図３は、図２のくさび形引留クランプのクランプ口元とその周辺の拡大図である。

【0016】

図１に示すように、電線２は、電柱（図示せず）上部に設けられた腕金３の左右両側にて、それぞれ、本発明の実施形態例に係るくさび形引留クランプ１で把持されている。また、電線２のジャンパー部２’は、腕金３の上方にて、支持用碍子５で支持されている。くさび形引留クランプ１は、２つ連接して設けられた碍子７及び連結用金具１０を介して、腕金３に連結されている。電柱の腕金３が、電線２を支持する支持物として機能する。くさび形引留クランプ１は、碍子７に連結されるくさび１１と、くさび１１に碍子７側から嵌合してくさび１１との間で電線２を把持するクランプ本体１２と、を備えている。くさび１１は、碍子７を介して支持物である腕金３に連結されている。

【0017】

電線２としては、例えば、鋼心アルミニウム撚り線（亜鉛メッキ鋼線を中心に配置し、その周囲を硬アルミニウム線で撚り合わせた電線）や硬銅撚り線等が挙げられる。なお、電線２の外径Ｄは、特に限定されないが、例えば、５～２５ｍｍが挙げられる。

【0018】

図２に示すように、くさび形引留クランプ１は、くさび１１とクランプ本体１２との間で電線２を把持する電線把持固定部１３を有している。クランプ本体１２は、下部が開口した部分開口中空部材であり、上部が電線２を収容する上側電線収容部となっている。また、クランプ本体１２内部に嵌合するくさび１１は、上面に電線２を収容するための下側電線収容部が形成されている。クランプ本体１２の上側電線収容部とくさび１１の下側電線収容部との間に電線把持固定部１３が形成される。

【0019】

また、クランプ本体１２の電線入口側１２ｃには、クランプ本体１２を叩くための突起部１２ｄが形成されている。くさび１１とくさび１１に嵌合されたクランプ本体１２との間に電線２が挿入された状態で、突起部１２ｄをクランプ本体１２の電線入口側１２ｃ方向へ叩いて摺動させることで、くさび作用により、くさび１１とクランプ本体１２との間で電線２が把持される。上記から、電線２は、クランプ本体１２の内表面と接触した状態となっている。

【0020】

図２、３に示すように、電線２の架線時に電線２に張力がかかると、電線２を支持する支持物である腕金３の支持点３１を貫通する電線伸張方向ａに向かって電線２は矢印ｒ方向に回転し、最大、くさび形引留クランプ１の電線把持固定部１３の電線軸心方向ｂと、なす角度θを形成する。すなわち、くさび形引留クランプ１は、電線伸張方向ａと電線把持固定部１３の電線軸心方向ｂとのなす角度θを有する構造となっている。

【0021】

また、図３に示すように、くさび形引留クランプ１は、クランプ本体１２の電線入口側１２ｃとその近傍に位置するクランプ口元１２ａの内表面全体が、曲率半径ρの円弧状の曲面となっている。クランプ口元１２ａの内表面の曲率半径は、クランプ口元１２ａの内表面の側面視における曲率半径である。クランプ口元１２ａの内表面の曲面は、クランプ本体１２の電線入口側１２ｃがくさび１１に対して後退するように形成されている。すなわち、くさび形引留クランプ１では、クランプ口元１２ａの内表面は曲率半径ρの曲面構造となっている。

【0022】

また、くさび形引留クランプ１のクランプ口元１２ａは、出口長さｌｘを有している。クランプ口元１２ａの出口長さは、電線把持固定部１３の電線軸心方向ｂに対して平行方向の長さである。上記から、クランプ口元１２ａの電線軸心方向ｂに対して平行方向の長さは、出口長さｌｘとなっている。すなわち、クランプ本体１の内表面のうち、曲率半径ρの曲面構造となっている部位について、電線軸心方向ｂに対して平行方向の長さは、ｌｘとなっている。

【0023】

くさび形引留クランプ１では、電線伸張方向ａと電線把持固定部１３の電線軸心方向ｂの角度θに応じて、クランプ口元１２ａの内表面の曲率半径ρとクランプ口元１２ａの出口長さｌｘの関係を制御することで、電線２への曲げ応力σを確実に低減する。具体的には、くさび形引留クランプ１では、腕金３の支持点３１を貫通する電線伸張方向ａと電線把持固定部１３の電線軸心方向ｂの角度θ、クランプ口元１２ａの曲率半径ρ（単位ｍｍ）、クランプ口元１２ａの出口長さｌｘ（単位ｍｍ）が、下記式（１）
ａｒｃｓｉｎ（ｌｘ／ρ）≧θ （１）
の関係を満たす、クランプ口元１２ａの曲率半径ρ及びクランプ口元１２ａの出口長さｌｘとなっている。

【0024】

図３に示すように、上記式（１）は、電線２がクランプ本体１２の内表面から離れる地点である離脱点２ａが、出口長さｌｘの範囲内に位置していることを意味している。すなわち、上記式（１）は、離脱点２ａが曲面構造であるクランプ口元１２ａの内表面上に存在し、従って、クランプ口元１２ａからの前記曲面構造の接線方向における電線２の離脱点２ａが、出口長さｌｘの範囲内であることを意味している。

【0025】

離脱点２ａより電線伸張方向ａの外側（電線伸張方向ａのうち、碍子７から離れる方向）では、電線２に曲げ応力σがかからない状態となっている。一方で、電線２の離脱点２ａが出口長さｌｘの範囲内ではない場合、電線２が、クランプ口元１２ａのうちクランプ本体１２の電線入口側１２ｃの端部において屈折荷重を受けてしまい、電線２に大きな曲げ応力σがかかるので、電線２に、荷重による破断や疲労破断等が発生する原因となる。

【0026】

クランプ口元１２ａの出口長さｌｘとしては、上記式（１）の関係を満たす長さであれば、特に限定されないが、例えば、５～４０ｍｍの範囲が挙げられる。また、クランプ口元１２ａの内表面の曲率半径ρとしては、上記式（１）の関係を満たす曲率半径であれば、特に限定されないが、例えば、２５～３５０ｍｍの範囲が挙げられる。また、電線伸張方向ａと電線軸心方向ｂの角度θは、電線２の架線条件に応じて、適宜選択可能であり、例えば、０．１２～０．２５ｒａｄの範囲が挙げられる。

【0027】

上記式（１）は、次のように求められる。即ち、くさび形引留クランプ１のクランプ口元１２ａとその周辺の拡大図である図３の角度θとθｓで形成される直角三角形Ｔに着目すれば明らかであるが、θ＝θｓである。なぜなら、θ＝９０°－（９０°－θｓ）であるからである。ここでθｓは、ａｒｃｓｉｎ（ｌｘ´／ρ）であり、離脱点２ａがクランプ口元１２ａのうちクランプ本体１２の電線入口側１２ｃの端部に位置する時、最大値ａｒｃｓｉｎ（ｌｘ／ρ）をとる事は明らかである。よって、所定のθの値が、上記最大値以下であれば、離脱点２ａは、ρ、ｌｘで形成される円弧状の曲面の範囲内に位置することとなり、その条件式は、式（１）のａｒｃｓｉｎ（ｌｘ／ρ）≧θで表されることとなる。

【0028】

くさび形引留クランプ１では、離脱点２ａが曲面構造であるクランプ口元１２ａの内表面上に存在していることにより、電線２にジャンパー部２’を形成しつつ、各種の電線２に対応した電線２への曲げ応力σを確実に低減して、各種の電線２への荷重による破断及び各種の電線２の横ぶれ等による疲労破断を確実に防止できる。また、くさび形引留クランプ１では、実際に使用する寸法の範囲内、且つクランプ口元１２ａの曲率半径ρと出口長さｌｘとの関係を調整することで、各種の電線２に対応した電線２への曲げ応力σを確実に低減できるので、くさび形引留クランプ１の設計及び製造が容易である。

【0029】

上記式（１）の関係を満たすことに加えて、さらに、クランプ口元１２ａの曲率半径ρ（単位ｍｍ）と電線２の外径Ｄ（単位ｍｍ）が、下記式（２）の関係を満たすように、電線２の外径Ｄに応じてクランプ口元１２ａの曲率半径ρを調整することが好ましい。
ρ≧４Ｄ （２）

【0030】

上記式（２）は、電線２を曲げて固定する場合の最小屈曲半径の一般式であり、クランプ口元１２ａの曲率半径ρを電線２の外径Ｄの４倍以上にすることで、電線２がクランプ口元１２ａにて損傷や性能の劣化を受けることを防止できる。

【0031】

上記式（１）の関係だけでなく、上記式（２）の関係も満たすように、クランプ口元１２ａの曲率半径ρを調整することにより、クランプ口元１２ａにおける電線２の屈曲がより確実に低減されて、電線２への曲げ応力σをより確実に低減できる。

【0032】

クランプ口元１２ａで発生する応力σは、電線２の外径Ｄ（単位ｍｍ）、電線２の外層素線の図心から表面までの距離ｄ（単位ｍｍ）、電線２の外層素線の弾性係数Ｅａ（単位ｋｇ／ｍｍ^２）を用いて、下記式（３）
σ＝（ｄ×Ｅａ）／３×（ρ＋Ｄ／２） （３）
から算出される。式（３）中における曲率半径ρは、電線伸張方向ａと電線軸心方向ｂのなす角度θとクランプ口元１２ａの出口長さｌｘの関数である上記式（１）の関係を満たしている。

【0033】

上記式（３）は、次のように求められる。即ち、撚り線の外層各素線に作用する応力σについて求めた下記式（４）があり、実測値と計算値はよく一致している。ここで、Ｍは撚り線に働く曲げモーメント（単位ｋｇｍｍ）、ｄｓは外層素線の半径（単位ｍｍ）、ＥＩは撚り線の曲げ剛性（単位ｋｇｍｍ^２）である。
σ＝（Ｍ×ｄｓ×Ｅａ）／３×ＥＩ （４）
ｄｓの外層素線の半径は、素線断面が円でない場合も考慮すると、外層素線の図心から表面までの距離ｄ（単位ｍｍ）と見なせる。また、曲げモーメントＭにより、撚り線の中心軸がρ＋Ｄ／２の曲率で曲がるとすると、その関係式は下記式（５）となる。
Ｍ＝ＥＩ／（ρ＋Ｄ／２） （５）
よって、式（４）に式（５）を入れ、ｄｓ＝ｄとすると、式（３）が求められる。

【0034】

図４は、くさび形引留クランプ１のクランプ口元１２ａの曲率半径ρ及びクランプ口元１２ａの出口長さｌｘとクランプ口元１２ａで発生する曲げ応力σの関係を示すグラフである。図４では、電線伸張方向ａと電線軸心方向ｂのなす角度θが所定値（図４では、角度θが１／８勾配（０．１２４ｒａｄ）、１／６勾配（０．１６５ｒａｄ）、１／４勾配（０．２４５ｒａｄ））の場合に、クランプ口元１２ａの出口長さｌｘ（単位ｍｍ）と、なす角度θと出口長さｌｘの値から上記式（１）で算出される曲率半径ρ（単位ｍｍ）の最大値と、上記式（３）から算出される曲げ応力σの関係を示している。なお、図４では、電線２の外層素線の図心から表面までの距離ｄが０．８９３５ｍｍ、電線２の外層素線の弾性係数Ｅａが６３００ｋｇ／ｍｍ^２、電線２の外径Ｄが７．２ｍｍである。

【0035】

図４に示すように、電線伸張方向ａと電線軸心方向ｂのなす角度θが大きいほど、クランプ口元１２ａの曲率半径ρを小さく設計する必要があり、結果、電線２への曲げ応力σは大きくなる。また、図４に示すように、クランプ口元１２ａの出口長さｌｘを大きく設計することで、クランプ口元１２ａの曲率半径ρを大きく設計でき、電線２への曲げ応力σを緩和できる点で有利であることがわかる。このように、くさび形引留クランプ１では、電線２への曲げ応力σを緩和するにあたり、適切で具体的なくさび形引留クランプ１の寸法設計が可能である。

【0036】

クランプ口元１２ａで発生する電線２への曲げ応力σは、小さいほど好ましいが、ジャンパー部２’を形成しつつ、曲げ応力σを低減する点から、アルミニウム電線素線の０．２％耐力程度以下である１５ｋｇ／ｍｍ^２以下となるようにクランプ口元１２ａの曲率半径ρ及びクランプ口元１２ａの出口長さｌｘが設計されるのが好ましく、１０ｋｇ／ｍｍ^２以下となるようにクランプ口元１２ａの曲率半径ρ及びクランプ口元１２ａの出口長さｌｘが設計されるのが特に好ましい。

【0037】

上記式（３）から算出されるクランプ口元１２ａで発生する曲げ応力σが小さくなるように、クランプ口元１２ａの曲率半径ρ及びクランプ口元１２ａの出口長さｌｘが選択されることにより、クランプ口元１２ａにおける電線２への曲げ応力σを精度よく低減できる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明のくさび形引留クランプでは、ジャンパー線を形成しつつ、各種電線に対応した電線への応力を確実に低減して、各種電線への荷重による破断及び各種電線の横ぶれ等による疲労破断を確実に防止できるので、縁回しされる電線を電柱に引き留める分野で利用することができる。

【符号の説明】

【0039】

１ くさび形引留クランプ
１１ くさび
１２ クランプ本体
１２ａ クランプ口元

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】