[发明专利]复合电线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将线材用作导线进行绞合而得到的低弛度增容的复合电线等，所述线材使用在铝材料中包含碳纳米管的复合材料。

背景技术

在现有的架空送电线路中，当增加送电容量时，虽然通过增大电线尺寸（粗细）能够增加送电容量，但电线质量会增加，电线的弛度（松弛度）会增大，而无法确保与线下的隔离距离。另外，由于电线尺寸增大，导致电线的风荷载增加，并且超过铁塔的设计负荷。因此，针对增加容量的区间，采用改造铁塔高度（升高）、增加弛度的对策。

另外，作为能够增加送电容量的现有的电线，包括具有如下结构的间隙型电线：其在钢线的周围绞合有压缩型铝线，在钢线和铝线之间设置间隙，并使张力全部仅用镀锌钢线分担，而不会使铝线分担张力。因该电线在高温区域的伸长小于通常的ACSR（钢芯铝绞线），所以能够在低弛度下得到是ACSR的1.6倍左右的容量。

除此之外，作为能够增加送电容量的现有的电线，可使用如下电线：即、使用高温区域的伸长（线膨胀系数）较小的殷钢线代替钢线的镀锌殷钢芯超耐热铝合金绞线（ZTACIR）、铝包殷钢芯特耐热铝合金绞线（XTACIR）等殷钢电线。因殷钢线的线膨胀系数比通常的ACSR中所使用的镀锌钢线要小1／2～1／3，所以即使在高温区域内电线的伸长也小，因此其弛度能够与现有的ACSR相等。另外，因电线外径也是与现有电线等效的外径，所以也没有增加对铁塔的风荷载。

但是，在现有的架空送电线路中，因铁塔的升高工程需要送电状态下的铁塔改造工程，所以与通常的铁塔建设工程相比需要花费工程时间，工程费也非常昂贵。

另外，因为间隙型电线在钢线和铝层之间有间隙，所以电线拉紧方法不同。当与通常的ACSR相同而从电线表面上把持时，因仅会把持铝层，不会向中心的钢线部传递把持力，所以需要专用的把持部件和工具，工程时间会延长，还需要专门的操作人员。

而且，殷钢电线价格昂贵，其价格是普通电线的4倍。

另外，在海外采用将铝线与高强度铝线进行复绞的ACAR（铝合金芯铝绞线（Aluminum Conductor Alloy Reinforced））。其因不使用钢线，能够使电线质量变得轻量化，并能够减小弛度。但是，因未加入钢线，所以，当送电线路下发生住宅火灾、山火等时，因火灾的热量而超过铝线的熔点，从而使电线断开。

另一方面，碳纳米管是将由碳制备的石墨烯薄膜（graphene sheet）形成单层管状或多层的同轴管状的物质，其是具有超微细直径、轻量性、高强度、高弯曲性、高电流密度、高导热性、高导电性的材料。正在尝试将该碳纳米管与铝的复合材料制成线材，并作为构成电线的导线进行使用。

例如，已公开了一种高导热复合材料，其特征在于，将由金属粉体等形成的放电等离子烧结体作为基材，将单层或多层的石墨烯构成的极细的管状结构体所形成的纤维状碳材料分布在所述基材中，并进行一体化（参照专利文献1）。

而且，还公开了一种导线，其特征在于，在构成导线的金属中，包括对齐方向进行埋入而成的多个碳纳米管（参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006／120803号

专利文献2：日本特开2008－277077号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1中所记载的发明不是线材。而且，因此组织不具有各向异性。通常，在导电线中对长度方向以及与长度方向垂直的方向所要求的机械强度不同。为了用很少的添加量在长度方向以及与长度方向垂直的方向获得所需要的强度、特别是耐弯曲性，使组织具有各向异性是很有效的。专利文献1所记载的发明，不易对组织赋予各向异性。

另外，在专利文献2所记载的发明中，最终产物中的材料组织是与金属组织和碳纳米管组织不同的组织，并形成这些其他组织简单邻接并复合而成的结构。因此，存在无法充分确保碳纳米管和金属之间的电连接或热熔连接的问题。即、专利文献2所记载的发明，不能充分发挥碳纳米管所具有的优异的导电性、导热性。

并且，在专利文献1所记载的发明中，加入到金属组织中的碳纳米管组织形成多个碳纳米管相互缠绕的状态。因此，即使碳纳米管自身直径细小，碳纳米管组织也可形成数μm的等级。该等级的组织在金属材料中被视为杂质。一般在金属中存在杂质时，在杂质和金属材料的界面上会引起应力集中而发生以杂质为起点的破裂。即、专利文献1所记载的发明是在内部包含大量杂质的组织结构。因此，不适合塑性加工，其结果是，采用专利文献1的方法难以使碳纳米管与金属复合成最佳的结构。