特許 7428105 キャブタイヤケーブル

(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】2024-01-29

(45)【発行日】2024-02-06

(54)【発明の名称】キャブタイヤケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/04 20060101AFI20240130BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

H01B7/04

H01B7/18 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020157053

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022050881

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山根 一貴

(72)【発明者】

【氏名】福里 宏史

【審査官】神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】実開昭４９－１０３９７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－０２３７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１９２５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８１３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１６３１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ ７／０４

Ｈ０１Ｂ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集合コアと、前記集合コアを被覆するシースと、を備えるキャブタイヤケーブルであって、
前記集合コアは、それぞれが撚り合わされた複数本の線心によって構成される２以上のコア層を含む複層構造を有し、
それぞれの前記コア層を構成している前記線心は、導体と、前記導体を被覆する絶縁体と、を有し、
前記集合コアの層間に、前記線心の前記絶縁体よりも静止摩擦係数が大きい介在が前記絶縁体に接して設けられており、
それぞれの前記コア層を構成している前記線心は、いずれも同じ方向に撚られており、
それぞれの前記コア層の周囲に、前記線心の撚り方向と同方向に巻かれた線条体が設けられている、キャブタイヤケーブル。

【請求項2】

抗張力体及び当該抗張力体を覆うゴム被覆を備え、最内層の前記コア層の内側に配置されている心材を有し、
前記心材と最内層の前記コア層との間にも前記介在が設けられている、請求項１に記載のキャブタイヤケーブル。

【請求項3】

前記シースは、前記集合コアの周囲に設けられている内層シースと、前記内層シースの周囲に設けられている補強層と、前記補強層の周囲に設けられている外層シースと、を含む、請求項１又は２に記載のキャブタイヤケーブル。

【請求項4】

より外側の前記コア層を構成している前記線心ほど大きなピッチで撚られている、請求項１～３のいずれか１項に記載のキャブタイヤケーブル。

【請求項5】

前記絶縁体は、フッ素樹脂からなり、
前記介在は、ゴム材料からなる、請求項１～４のいずれか１項に記載のキャブタイヤケーブル。

【請求項6】

前記フッ素樹脂は、エチレン－テトラフロロエチレン共重合体であり、
前記ゴム材料は、クロロプレンゴムである、請求項５に記載のキャブタイヤケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力供給ケーブルに関し、特にキャブタイヤケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

今日、各種の電力供給ケーブルが開発され、使用されている。それら電力供給ケーブルの１つとしてキャブタイヤケーブルが知られている。キャブタイヤケーブルは、通電状態のまま移動可能な電力供給ケーブルであって、撚り合わされた複数本の線心（コア）と、コアの周囲に設けられたシースと、を有する。

【0003】

キャブタイヤケーブルは、例えば、港湾に設置されるコンテナクレーンで使用されている。多くのコンテナクレーンでは、ツイストロックと呼ばれる吊り金具を備えるスプレッダが昇降される。スプレッダには、オペレータによって遠隔操作される電動油圧ユニット等の電力機器が設けられており、それら電力機器に電力を供給するためにキャブタイヤケーブルが使用されている。

【0004】

コンテナクレーンの一種である垂直リールスプレッダ方式のコンテナクレーンで使用されているキャブタイヤケーブルは、回転駆動されるリールに巻かれている。この場合、キャブタイヤケーブルは、スプレッダの降下に伴ってリールから繰り出され、スプレッダの上昇に伴ってリールに巻き取られる。つまり、キャブタイヤケーブルは、自重による張力を受けつつ、リールから繰り返し繰り出され、また、リールに繰り返し巻き取られる。

【0005】

上記のように使用されるキャブタイヤケーブルは、その使用中に捩じれることがある。そして、ケーブルが捩じれると、シース内でコアが長手方向に移動し、座屈してしまうことがある。

【0006】

そこで、捩じれを防止するための工夫が施されたキャブタイヤケーブルが提案されている。例えば、特許文献１には、シース表面の所定範囲に複数の切込み筋が入れられたキャブタイヤケーブルが記載されている。特許文献１によれば、切込み筋が設けられた部分がリールに接触すると、当該部分が潰れる。すると、ケーブルの断面が部分的に扁平化し、捩じれ変形が起こり難くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】実開平７－１６３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、キャブタイヤケーブルの使用環境はますます過酷になりつつある。例えば、コンテナクレーンの大型化に伴って、スプレッダの昇降距離が長くなり、昇降速度も速くなっている。かかる状況の下、キャブタイヤケーブルの耐久性に低下傾向が見られる。具体的には、ケーブルの捩じれに起因すると思われるコアの座屈が従来よりも早期に、かつ、頻繁に発生する傾向が見られる。本件発明者らは、その原因について研究した結果、次のような知見を得た。

【0009】

図２を参照する。キャブタイヤケーブル１００がリール１０１に巻き取られる際、キャブタイヤケーブル１００は、既にリール１０１に巻き取られている当該キャブタイヤケーブル１００の一部（先行部分１００ａ）の上に重なる。その後、先行部分１００ａの上に重なったキャブタイヤケーブル１００の他の一部（後続部分１００ｂ）は、回転しながら先行部分１００ａの隣に落下し、先行部分１００ａの横に並ぶ。キャブタイヤケーブル１００の後続部分１００ｂが回転しながら先行部分１００ａの隣に落下するとき、当該後続部分１００ｂに捩じれが生じる。言い換えれば、リール１０１に近いキャブタイヤケーブル１００の上部が周方向に捩じられる。すると、キャブタイヤケーブル１００の下部は、上部の捩れ方向と反対方向に回転しようとするので、シース内でコアの撚りが緩み、コアがシース内を下方に移動する。この結果、キャブタイヤケーブルの耐久性が低下する。つまり、コアが従来よりも早期、かつ、頻繁に座屈する。

【0010】

本発明は、本件発明者らが得た上記知見に基づくものであって、キャブタイヤケーブルの耐久性をさらに向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のキャブタイヤケーブルは、集合コアと、前記集合コアを被覆するシースと、を備える。前記集合コアは、それぞれが撚り合わされた複数本の線心によって構成される２以上のコア層を含む複層構造を有する。また、それぞれの前記コア層を構成している前記線心は、導体と、前記導体を被覆する絶縁体と、を有する。そして、前記集合コアの層間に、前記線心の前記絶縁体よりも静止摩擦係数が大きい介在が前記絶縁体に接して設けられる。

【0012】

本発明の一態様では、抗張力体及び当該抗張力体を覆うゴム被覆を備え、最内層の前記コア層の内側に配置される心材が設けられる。そして、前記心材と最内層の前記コア層との間にも前記介在が設けられる。

【0013】

本発明の他の一態様では、前記シースは、前記集合コアの周囲に設けられている内層シースと、前記内層シースの周囲に設けられている補強層と、前記補強層の周囲に設けられている外層シースと、を含む。

【0014】

本発明の他の一態様では、より外側の前記コア層を構成している前記線心ほど大きなピッチで撚られる。

【0015】

本発明の他の一態様では、それぞれの前記コア層を構成している前記線心は、いずれも同じ方向に撚られ、それぞれの前記コア層の周囲に、前記線心の撚り方向と同方向に巻かれた線条体が設けられる。

【0016】

本発明の他の一態様では、前記絶縁体は、フッ素樹脂からなり、前記介在は、ゴム材料からなる。

【0017】

本発明の他の一態様では、前記フッ素樹脂は、エチレン－テトラフロロエチレン共重合体であり、前記ゴム材料は、クロロプレンゴムである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、耐久性が向上したキャブタイヤケーブルが実現される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明が適用されたキャブタイヤケーブルの一例を示す断面図である。

【図2】キャブタイヤケーブルに捩じれが生じる原因を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明のキャブタイヤケーブルの実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示されるように、本実施形態に係るキャブタイヤケーブル１は、心材１０，集合コア２０，介在３０及びシース４０を有し、その外径（Ｄ１）は３４．０ｍｍ以上３８．０ｍｍ以下である。

【0021】

図１に示されるように、集合コア２０は、２以上のコア層を含む複層構造を有し、その外径（Ｄ２）は２３．５ｍｍ以上２６．０ｍｍ以下である。具体的には、集合コア２０は、第１コア層２１，第２コア層２２及び第３コア層２３からなる３層構造を有している。第１コア層２１は、集合コア２０の最内層のコア層であり、第３コア層２３は、集合コア２０の最外層のコア層である。尚、集合コア２０の積層構造は、３層構造に限らず、例えば、最内層のコア層である第１コア層２１と、最外層のコア層である第２コア層２２からなる２層構造のキャブタイヤケーブル１であってもよい。また、第３コア層２３の外周にさらに他のコア層が配置されていてもよい。スプレッダの昇降距離が長くなることや昇降速度が高速になることに対するキャブタイヤケーブルの耐久性向上の観点からは、３層構造からなる集合コア２０とすることが好ましい。

【0022】

第１コア層２１，第２コア層２２及び第３コア層２３のそれぞれは、所定方向に撚り合わされた複数本の線心２５によって構成されている。具体的には、第１コア層２１は８本の線心２５によって構成され、第２コア層２２は１５本の線心２５によって構成され、第３コア層２３は２１本の線心２５によって構成されている。つまり、本実施形態に係るキャブタイヤケーブル１は、４４心である。

【0023】

それぞれの線心２５は、導体２５ａと、導体２５ａを被覆する絶縁体２５ｂと、を有する絶縁電線である。尚、絶縁体２５ｂの静止摩擦係数は、０．０１以上０．４以下である。

【0024】

それぞれの線心２５の導体２５ａは、銅や銅合金等の導線性材料によって形成されており、その断面積は２．０ｍｍ^２以上５．５ｍｍ^２である。また、絶縁体２５ｂは、エチレン－テトラフロロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂によって形成されており、その厚さは０．３０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下である。

【0025】

第１コア層２１，第２コア層２２及び第３コア層２３の各コア層を構成している複数本の線心２５は、いずれも同じ方向に撚られている。具体的には、図１に示されている第１コア層２１を構成している８本の線心２５は、図中において反時計方向に撚られている。同様に、第２コア層２２を構成している１５本の線心２５は、図中において反時計方向に撚られており、第３コア層２３を構成している２１本の線心２５も図中において反時計方向に撚られている。つまり、集合コア２０の各コア層を構成している線心２５の撚り方向は共通である。

【0026】

一方、集合コア２０の各コア層を構成している線心２５の撚りピッチは共通ではない。具体的には、より外側のコア層を構成している線心２５ほど大きなピッチで撚られている。より具体的には、第１コア層２１を構成している線心２５の撚りピッチは約７０ｍｍである。第２コア層２２を構成している線心２５の撚りピッチは、７０ｍｍよりも大きく、１３０ｍｍよりも小さい。また、第３コア層２３を構成している線心２５の撚りピッチは、１３０ｍｍよりも大きく、２００ｍｍよりも小さい。

【0027】

図示は省略されているが、第１コア層２１，第２コア層２２及び第３コア層２３の各コア層の周囲には、線心２５の撚り方向と同方向に巻かれた線条体（例えば、スフ糸）が設けられているとよい。線条体は、キャブタイヤケーブル１に捩じれが加わったときに、各コア層を構成している線心２５の撚りが乱れたり、緩んだりすることを防止又は抑制する。尚、線条体は、線心２５よりも大幅に細い。また、線条体は、各コア層の外周面を覆い隠すことが無いように、それぞれのコア層を構成している線心２５の撚りピッチに対して十分に大きなピッチで巻かれている。よって、集合コア２０の各コア層の外周面は、実質的にその全域が露出している。

【0028】

図１に示されるように、心材１０は、高強力繊維からなる抗張力体１０ａと、抗張力体１０ａを覆うゴム被覆１０ｂとを有する。心材１０は、集合コア２０の最内層のコア層である第１コア層２１の内側に配置されている。より詳細には、心材１０は集合コア２０の中心（キャブタイヤケーブル１の中心）に配置され、心材１０の周囲に第１コア層２１を構成する複数本の線心２５が配置されている。尚、抗張力体１０ａには、例えば、ポリエステル系（ポリアリレート）繊維からなるロープが用いられる。また、心材１０は、配置されていなくてもよい。

【0029】

図１に示されるように、介在３０は、心材１０と集合コア２０との間および集合コア２０の層間に設けられている。具体的には、心材１０と第１コア層２１との間に介在３０が設けられている。また、第１コア層２１と第２コア層２２との間、第２コア層２２と第３コア層２３との間にも介在３０が設けられている。

【0030】

心材１０と第１コア層２１との間に設けられている介在３０は、心材１０のゴム被覆１０ｂ及び第１コア層２１を構成している線心２５の絶縁体２５ｂと接している。また、集合コア２０の隣接するコア層の間に設けられている介在３０は、それらコア層を構成している線心２５の絶縁体２５ｂと接している。この結果、心材１０と集合コア２０との密着性が高まっており、また、集合コア２０の各層間の密着性も高まっている。尚、介在３０は、集合コア２０の層間のみでなく、それぞれのコア層を構成している線心２５同士の間にも入り込み、それら線心２５の絶縁体２５ｂと接している。この結果、各コア層を構成している線心２５同士の密着性も高まっている。

【0031】

さらに、介在３０は、線心２５の絶縁体２５ｂよりも静止摩擦係数が大きい。より具体的には、介在３０の静止摩擦係数は、１．０以上１．５以下であるとよい。介在３０の静止摩擦係数は、シース４０の静止摩擦係数よりも大きいことがよい。これにより、キャブタイヤケーブル１の耐久性をさらに向上させることができる。介在３０は、ゴム材料によって形成されている。絶縁体２５ｂがフッ素樹脂（エチレン－テトラフロロエチレン共重合体）によって形成されている本実施形態では、クロロプレンゴム等のゴム材料によって介在３０が形成されている。

【0032】

尚、介在３０及び絶縁体２５ｂの静止摩擦係数は、リングオンディスク試験によって測定した。より具体的には、クロロプレンゴムを用いて外径が約２５ｍｍ～２６ｍｍ、内径が約２０ｍｍ、高さが約１８ｍｍの円板型の試料を用意した。次いで、金属製の中空円筒材料を用意した試料に接触させた。その後、中空円筒材料を当該中空円筒材料の上方から一定の加圧荷重（約１ｋｇ）を加えながら１０ｍ／ｍｉｎの周速度で回転させ、そのときの剪断力を摩擦力として検出して静止摩擦係数を算出した。このようにして求めたクロロプレンゴムからなる介在３０の静止摩擦係数は、１．４であった。

【0033】

上記のとおり、図１に示されている集合コア２０の各コア層を構成している線心２５の外周面は、当該外周面を形成している絶縁体２５ｂよりも静止摩擦係数が大きい介在３０と接している。よって、図２に示すようなキャブタイヤケーブル１の使用環境において、スプレッダの昇降距離が長くなり、かつ昇降速度も速くなった場合に、キャブタイヤケーブル１の捩れに起因して集合コア２０の撚りに緩みが生じたとしても、ケーブル長手方向への集合コア２０の移動が抑制され、集合コア２０の座屈が防止又は低減される。すなわち、本実施形態に係るキャブタイヤケーブル１では、耐久性をさらに向上させることができる。

【0034】

図１に示されるように、シース４０は、集合コア２０の周囲に設けられている。シース４０は、図１に示されるように、集合コア２０の周囲に設けられている内層シース４１と、内層シース４１の周囲に設けられている補強層４２と、補強層４２の周囲に設けられている外層シース４３と、を含んでいるとよい。内層シース４１の内面は、最外層であるコア層（第３コア層）を構成する線心２５に接触して設けられているとよい。内層シース４１及び外層シース４３は、塩素化ポリエチレンをベース樹脂に含む樹脂組成物によって形成されている。補強層４２は、編まれた高抗張力繊維によって形成されている。尚、内層シース４１は、外層シース４３と異なる樹脂組成物によって形成されていてもよい。内層シース４１及び外層シース４３は、同種の樹脂組成物によって形成されている方が、異種の樹脂組成物によって形成されているよりもキャブタイヤケーブル１の耐久性をさらに向上させる効果が得られやすい。また、補強層４２は、省略することも可能である。補強層４２を設けない場合、シース４０は、内層シース４１及び外層シース４３の２層構造の他に、内層シース４１及び外層シース４３を区別せずに単層のみで構成される単層構造としてもよい。内層シース４１と外層シース４３との間に補強層４２が設けられているシース４０では、キャブタイヤケーブル１の耐捻回性が向上する。

【0035】

また、シース４０（内層シース４１、外層シース４３）の静止摩擦係数は、介在３０の静止摩擦係数よりも小さい。シース４０の静止摩擦係数は、例えば、０．５以上０．９以下である。つまり、シース４０の静止摩擦係数は、絶縁体２５ｂの静止摩擦係数よりも大きく、かつ介在の静止摩擦係数よりも小さい。このようなシース４０とすることにより、キャブタイヤケーブル１の耐久性をさらに向上させることができる。尚、塩素化ポリエチレンをベース樹脂に含む樹脂組成物で形成されたシース４０（内層シース４１、外層シース４３）の静止摩擦係数は、０．７である。

【0036】

既述のとおり、集合コア２０の各コア層を構成している線心２５の絶縁体２５ｂにはフッ素樹脂が用いられている。フッ素樹脂は、従来の同種線心に用いられている絶縁体材料（例えば、ＥＰゴム）に比べて機械的強度が高い。そこで、本実施形態では、絶縁体２５ｂの厚さを薄くすることにより、線心２５の強度を維持しつつ、線心２５の外径を従来の同種線心に比べて細くしてある。この結果、キャブタイヤケーブル１の外径（Ｄ１）に対する集合コア２０の外径（Ｄ２）を小さくし、シース４０の厚さを厚くすることに成功している。つまり、キャブタイヤケーブル１の大径化を回避しつつ、シース４０の厚さを厚くすることに成功している。具体的には、内層シース４１の厚さ（Ｔ１）を１．７０ｍｍ以上２．１０ｍｍ以下とし、外層シース４３の厚さ（Ｔ２）を２．６０ｍｍ以上３．２０ｍｍ以下としてある。

【0037】

本実施形態に係るキャブタイヤケーブル１では、シース４０の肉厚化に成功したことにより、外力が集合コア２０に伝達され難くなっている。例えば、シース４０は、図２に示すような使用環境においてキャブタイヤケーブル１が巻上装置のリールに巻き取られるときや、リールから繰り出されるとき、シース４０が互いに擦れたり、しごかれたりする。しかし、肉厚のシース４０を備える本実施形態に係るキャブタイヤケーブル１では、上記のような擦れやしごきに起因する力が集合コア２０に伝達され難い。この結果、外力の影響によって集合コア２０がケーブル長手方向に移動することが抑制され、集合コア２０の座屈が防止又は低減される。

【0038】

尚、本実施形態におけるシース４０は、内層シース４１，補強層４２及び外層シース４３からなる３層構造を有している。さらに、外層シース４３は内層シース４１よりも厚い。よって、シース４０が上記のような擦れやしごきを受けても補強層４２が露出し難い。この結果、補強層４２の損傷による耐捩回性の低下やシース４０の絶縁抵抗の低下などといった不具合の発生も防止又は低減される。かかる観点からは、外層シース４３の厚さがシース４０の全体の厚さの６０％以上の厚さであることが好ましい。

【0039】

もっとも、本実施形態に係るキャブタイヤケーブル１の外層シース４３は、摺動性に優れている塩素化ポリエチレンからなる樹脂組成物によって形成されている。つまり、上記のような擦れやしごきによって集合コア２０に影響を与える力が発生すること自体が抑制されている。

【0040】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、絶縁体２５ｂに使用されるフッ素樹脂はエチレン－テトラフロロエチレン共重合体に限られない。絶縁体２５ｂの他の材料としては、ペルフルオロエーテルとテトラフロロエチレン共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。また、介在３０に使用されるゴム材料はクロロプレンゴムに限られない。介在３０の他の材料としては、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。

【0041】

キャブタイヤケーブル１に含まれる複数本の線心２５の一部を給電に用いるとともに、複数本の線心２５の他の一部を信号伝送に用いることもできる。例えば、第１コア層２１を構成している線心２５を信号線として利用し、第２コア層２２及び第３コア層２３を構成している線心２５を給電線として利用することができる。

【0042】

キャブタイヤケーブル１に関する上記の寸法や数値等は全て一例に過ぎない。例えば、キャブタイヤケーブル１の心数（線心２５の本数）は適宜増減させることができる。また、集合コア２０の各コア層を構成している線心２５の撚り方向、撚りピッチ、シース４０の厚み等も適宜変更することができる。

【0043】

本明細書では、垂直リールスプレッダ方式のコンテナクレーンに使用されるキャブタイヤケーブルを例にとって、本発明のキャブタイヤケーブルに実施形態の一例について説明した。しかし、本発明のキャブタイヤケーブルは、垂直リールスプレッダ方式以外の方式のコンテナクレーンに使用することもできる。さらに、本発明のキャブタイヤケーブルは、コンテナクレーン以外に使用することもできる。

【符号の説明】

【0044】

１，１００ キャブタイヤケーブル
１０ 心材
１０ａ 抗張力体
１０ｂ ゴム被覆
２０ 集合コア
２１ 第１コア層
２２ 第２コア層
２３ 第３コア層
２５ 線心
２５ａ 導体
２５ｂ 絶縁体
３０ 介在
４０ シース
４１ 内層シース
４２ 補強層
４３ 外層シース
１００ａ 先行部分
１００ｂ 後続部分
１０１ リール

【図1】

【図2】