絶縁複合体電力ケーブル、並びにその作製及び使用方法
絶縁複合体電力ケーブルは、共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、ワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、複合体ワイヤを包囲する絶縁シースと、を有する。いくつかの実施形態では、第１の複数の複合体ワイヤは、中心長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で、第１撚り長さにわたってワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られており、第２の複数の複合体ワイヤは、第２撚り角度で、第１撚り方向で、第２撚り長さにわたって、第１の複数の複合体ワイヤの周囲で螺旋状に撚られており、第１撚り角度と第２撚り角度との間の相対的な差は約４°以下である。絶縁複合体ケーブルは、地下又は水中の送電に使用することができる。絶縁複合体ケーブルの作製方法及び使用方法も記載される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願はその全体を参照として本明細書に援用する米国特許仮出願第６１／２２６，１５１号、及び同第６１／２２６，０５６号（両方とも２００９年７月１６日出願）の利益を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は全般に、絶縁複合体電力ケーブル、並びにその製造及び使用方法に関連する。本開示は更に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤ含む、絶縁された撚り電力ケーブル、並びにその作製及び地下若しくは水中送電ケーブルとしての使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
複合体であり、したがって容易に新しい形状へと塑性的に変形することができない材料からの有用なケーブル物品が近年紹介されている。これらの材料の一般的な例には、繊維強化複合体が挙げられ、金属に対するその改善された機械的特性を有する一方で、その応力歪み応答において主に弾性であるために魅力的である。セラミック繊維強化金属ワイヤを含む複合体ケーブルなど、繊維強化ポリマーワイヤを含む複合体ケーブルは、当該技術において既知である（米国特許第６，５５９，３８５号及び同第７，０９３，４１６号、並びに公開済みＰＣＴ出願ＷＯ ９７／００９７６号を参照のこと）。
【０００４】
複合体ケーブル（例えば、ポリマーマトリックス複合体を含むケーブル、又は金属マトリックス複合体ワイヤ）の１つの使用は、地上−地中の送電に対して使用される裸（すなわち非絶縁）ケーブルにおける強化部材としてである。アルミニウムマトリックス複合体ワイヤを含む裸の送電ケーブルは既知であるが、一部の用途では改善されたケーブル特性を得るという、継続した要望が存在する。例えば、裸の送電ケーブルは一般に、地中又は水中での送電用途における使用には適していないと考えられる。
【０００５】
更に、一部の用途では、送電のために撚り複合体ケーブルを使用することが望ましい場合がある。ケーブル撚りは，個々の延性ワイヤが、一般的に螺旋状の配置で組み合わされて、完成したケーブルを製造するプロセスである。米国特許第５，１７１，９４２号及び同第５，５５４，８２６号を参照のこと。螺旋状に撚られた送電ケーブルは典型的に、延性金属、例えば鋼、アルミニウム、又は銅から製造される。いくつかの場合では、裸の架空送電ケーブルなど螺旋状に撚られたワイヤコアは，ワイヤ導体層によって包囲される。螺旋状に撚られたワイヤコアは、鋼などの第１材料から作製される延性金属ワイヤを含む場合があり、外側の動力伝導層は、例えばアルミニウムなど他の材料から作製される延性金属ワイヤを含む場合がある。いくつかの場合では、螺旋状に撚られたワイヤコアは、より大きな直径の送電ケーブルの製造への投入材料として使用される、事前に撚られた（pre-stranded）ケーブルであってもよい。螺旋状に撚られたケーブルは概ね、わずか７つの個々のワイヤから、５０以上のワイヤを含む、より一般的な構造体を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
当該技術分野は、地下又は水中（例えば、水中用）送電用途における使用のための、改善された複合体ケーブルを絶えず模索している。当該技術分野は、改善された撚り複合体送電ケーブル、及び撚り複合体ケーブルを作製し、使用するための改善された方法を追求する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの用途では、複合体ケーブルの構造、及びそれらの製造方法を更に改善することが望ましい。特定の用途では、複合体送電ケーブルの短絡に対する耐性、耐湿性、及び／又は耐化学性を改善することが望ましい。いくつかの用途では、複合体送電ケーブルを包囲する絶縁シースを提供し、ケーブルを地下又は水中の送電用途における使用に好適にすることが望ましい場合がある。
【０００８】
他の用途では、撚り複合体ケーブルの、例えばそれらの引張り強度及びケーブルの破断までの伸長など、撚り複合体ケーブルの物理的特性を改善することが望ましい。いくつかの特定の用途では、送電ケーブルなど、後続の物品に組み込む前に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの螺旋状の配置を維持するための便利な手段を提供することが更に望ましい。螺旋状の配置を維持するためのかかる手段は、可塑的に変形可能な延性金属ワイヤを備える、又は螺旋状に配置された後に硬化することができる、若しくはセットすることができるワイヤを備える従来のコアでは必要ではなかった。
【０００９】
本開示の特定の実施形態は、送電ケーブルを包囲する絶縁性シースを提供することに関する。本開示の他の実施形態は、撚り複合体ケーブルと、各複合体ワイヤ層間で交互の撚り方向を使用して、螺旋状に撚られた複合体ケーブルと比較したときに、複合体ケーブルの引張り強度が驚くべき増加することになる、共通の撚り方向での、複合体ワイヤ層の螺旋状の撚り方法と、に関する。引張り強度における、そのような驚くべき増加は、共通の撚り方向を使用して撚られたとき、従来の延性（例えば金属又は他の非複合体）ワイヤでは観察されていない。更に、一般的に、従来の延性ワイヤケーブルの撚られたワイヤ層に、共通の撚り方向を使用したいという意欲は低い。なぜならば延性ワイヤは容易に可塑的に変形することができ、そのようなケーブルは概して、より短い撚り長さを使用し、そのため、交互のより方向がケーブルの一体性を維持するために好ましい場合がある。
【００１０】
したがって、一態様では、本開示は、共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、このワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースと、を含む、絶縁複合体電力ケーブルを提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。他の代表的な実施形態では、ワイヤコアは、金属伝導体ワイヤ又は複合体ワイヤの少なくとも１つを含む。特定の代表的な実施形態では、ワイヤコアは、少なくとも１つの光ファイバーを含む。
【００１１】
更なる代表的な実施形態では、ワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤは、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に画定される少なくとも２つの円筒状の層に配置される。追加の代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、複合体ワイヤのみを含む。特定の更なる代表的な実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、少なくとも１つの延性金属ワイヤを更に含む。
【００１２】
更なる代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で撚られている。いくつかの更なる代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は螺旋状に撚られている。他の追加の代表的実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、円形、楕円形、卵形、矩形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する。
【００１３】
他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。いくつかの代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。特定の代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。いくつかの代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。更なる代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。
【００１４】
更なる代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、アラミド、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー（完全フッ素化又は部分フッ素化（コ）ポリマーを含む）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【００１５】
他の代表的な実施形態では、金属マトリックス複合体ワイヤは、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【００１６】
特定の本好適実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。好適なセラミック繊維は、商標ＮＥＸＴＥＬセラミック繊維（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ．ＭＮ））として入手可能であり、例えばＮＥＸＴＥＬ ３１２セラミック繊維を含む。特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【００１７】
追加の代表的実施形態では、絶縁シースは、絶縁複合体電力ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【００１８】
他の態様では、本開示は、（ａ）共通の長手方向軸を画定するワイヤコアを提供する工程と、（ｂ）このワイヤコアの周囲に複数の複合体ワイヤ配置する工程と、（ｃ）複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、絶縁複合体電力ケーブルを作製する方法を提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。特定の代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られている。特定の本好適実施形態では、各円筒状の層はある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と反対の撚り方向で撚られている。更なる好ましい実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。
【００１９】
更なる態様では、本開示は、上記のとおり、絶縁複合体電力ケーブルを使用する方法を提供し、上記の絶縁複合体電力ケーブルの少なくとも一部分を埋める工程含む。
【００２０】
本開示による絶縁複合体電力ケーブルの代表的な実施形態は、その使用を可能にし、様々な用途に利点をもたらす、様々な機能及び性質を有し得る。例えば、いくつかの代表的な実施形態では、本開示による絶縁複合体電力ケーブルは、他の複合体ケーブルに比べた場合、製造中又は使用中に、ケーブルの低い値の引張り歪みでの早期破壊又は故障を経験する傾向を低減し得る。更に、いくつかの代表的な実施形態による絶縁複合体電力ケーブルは、従来の撚り延性金属ワイヤケーブルに比べた場合、改善された耐腐食性、環境耐性（例えば紫外線及び湿度耐性）、高温での強度損失に対する抵抗性、クリープ耐性、並びに比較的高い弾性率、低密度、低熱膨張係数、高い導電率、高いたわみ抵抗、及び高強度を呈することができる。
【００２１】
したがって、いくつかの具代表的実施形態において、本開示の実施形態によって製造された絶縁撚り複合体電力ケーブルは、先行技術の複合体ケーブルに比べ、１０％以上の引張り強度の増加を呈し得る。本開示の特定の実施形態による、絶縁された撚り複合体電力ケーブルはまた、特定の重要な用途、例えば架空送電用途における使用において、引張り強度の最低要件に適合するケーブルの撚りプロセスにより、収率を増大させるため、より低い製造コストで製造することも可能である。
【００２２】
本開示の例示的な実施形態の種々の態様及び利点の概要がまとめられてきた。上記の本開示の概要は、本発明の特定の代表的な実施形態の図示された各実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。図及び以下の詳細な説明は、本明細書に開示された原理を使用するいくつかの好ましい実施形態を更に具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本開示の代表的実施形態を添付の図面を参照して更に説明する。
【図１Ａ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｂ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｃ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｄ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｅ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｆ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｇ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ａ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｂ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｃ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｄ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｅ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図３Ａ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの側面図。
【図３Ｂ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｃ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｄ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図４】本開示の絶縁複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲の保持手段と、撚り複合体ワイヤコアの周囲に撚られた複数の延性金属伝導体を含む１つ以上の層と、を含む、代表的な絶縁撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図５】本開示の他の代表的な実施形態により、複数の個々に絶縁された非複合体ワイヤを含むコアの付近で複数の個々に絶縁された複合体ワイヤを含む、１つ以上の層を含む、代表的な絶縁された撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【００２４】
図中、同じ参照番号は、同様の要素を指す。本明細書に含まれる図は、縮尺図ではなく、これらの図中、複合体ケーブルの構成要素は、選択された特徴を強調するために採られたサイズである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
説明及び特許請求の範囲で特定の用語が使用されており、大部分は周知であるが、いくらか説明を必要とする場合がある。本明細書で使用されるとき、「ワイヤ」が「脆性」であると述べる場合は、そのワイヤがごくわずかな可塑性変形を伴い、引張り荷重下で破壊することを意味する。
【００２６】
用語「ワイヤ」は一般に、延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、及び流体移送のための中空管状ワイヤを含むように使用される。
【００２７】
ワイヤの変形に関して使用されるとき、用語「延性」は、そのワイヤが曲げの最中に破壊又は破損することなく実質的に可塑性変形されることを意味する。
【００２８】
用語「複合体ワイヤ」は、一緒に束ねられた、組成物又は形態の異なる材料の組み合わせから形成されたフィラメントであり、脆性又は非延性の性質を呈するものを指す。
【００２９】
用語「金属マトリックス複合体ワイヤ」は、１つ以上の延性金属相を含むマトリックスに束ねられた、１つ以上の繊維状の強化材料を含む複合体ワイヤを指す。
【００３０】
用語「ポリマーマトリックス複合体ワイヤ」は、１つ以上のポリマー相を含むマトリックスに束ねられた、１つ以上の繊維状の強化材料を含む複合体ワイヤを指す。
【００３１】
用語「光ファイバー」は、光ファイバー通信に使用される少なくとも１つの長手方向に光透過性の繊維要素を含むフィラメントを指す。
【００３２】
用語「中空の管状ワイヤ」は、流体の移送に有用な長手方向に中空の導管又はチューブを指す。
【００３３】
ワイヤの変形に関して使用される用語「曲げ」又は「曲がる」には、二次元の曲げ、及び／又は、撚り中にワイヤを螺旋状に曲げることを含む三次元の曲げが含まれる。曲げ変形を有するワイヤを指す場合、これは、そのワイヤが引張り及び／又はねじり力によってもたらされた変形をも有する可能性を除外するものではない。
【００３４】
「顕著な弾性曲げ」変形とは、ワイヤが、そのワイヤの半径の最高１０，０００倍までの曲率半径で曲げられたときに起こる曲げ変形を意味する。この顕著な弾性曲げ変形は、円形断面のワイヤに適用される場合、ワイヤの外側繊維における少なくとも０．０１％の歪みを付与し得る。
【００３５】
用語「ケーブル化」及び「撚る」は、「ケーブル化された（される）」及び「撚られた（撚られる）」として交換可能な用語として使用される。
【００３６】
用語「撚り」は、螺旋状に撚られたケーブルの撚り層にあるワイヤが、螺旋状に巻かれている状態を指す。
【００３７】
用語「撚り方向」は、螺旋状に撚られた層におけるワイヤの撚られた方向を指す。螺旋状に撚られる層の撚り方向を判定するには、そのケーブルが観測者とは反対の方向を指した状態で、観測者が、その螺旋状に撚られたワイヤ層の表面を見る。ワイヤ撚りが、撚りが観測者から離れて進行するに従って、時計方向に回転するように見える場合、そのケーブルは「右旋撚り」を有すると記述される。ワイヤ撚りが観測者から離れるに従って反時計方向に回転するように見える場合、そのケーブルは「左旋撚り」を有すると記述される。
【００３８】
用語「中心軸」及び「中心長手方向軸」は交換可能な用語として使用され、多層螺旋撚りケーブルの半径方向での中心に位置する、共通の長手方向軸を意味する。
【００３９】
用語「撚り角度」は、螺旋状に撚られたケーブルの中心長手方向軸に対して、撚られたワイヤによって形成される角度を指す。
【００４０】
用語「交差角度」は、螺旋状に撚られたワイヤケーブルの、隣接するワイヤ層の撚り角度間の相対的な（絶対的な）差を意味する。
【００４１】
用語「撚り長さ」は、螺旋状に撚られたケーブルの中心長手方向軸を中心に、螺旋状に撚られたある層内のある単一ワイヤが、螺旋状に完全に１回転する間の、その撚りケーブルの長さを指す。
【００４２】
用語「セラミック」は、ガラス、結晶性セラミック、ガラスセラミック、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００４３】
用語「多結晶性」とは、主に複数の結晶性グレインを有し、そのグレイン寸法が、そのグレインの存在する繊維の直径よりも小さいような、材料を意味する。
【００４４】
用語「連続繊維」とは、平均繊維直径に比較して、相対的に無限である長さを有する繊維を意味する。これは典型的に、アスペクト比（すなわち、繊維の平均直径に対する繊維の長さの比）１×１０５以上（いくつかの実施形態においては、少なくとも１×１０６、又は更に少なくとも１×１０７）を有する繊維を意味する。典型的に、そのような繊維は約１５ｃｍ〜少なくとも数メートルの長さを有し、更には数キロメートル以上の桁の長さをも有し得る。
【００４５】
本開示は、いくつかの代表的な実施形態において、水中又は地下の送電ケーブルとしての使用に適した、絶縁複合体ケーブルを提供する。特定の実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、複数の撚り複合体ワイヤを含む。複合体ワイヤは一般的に脆性及び非延性であり、よって、ワイヤを破壊せずに螺旋構造を維持しようとする従来のケーブル撚りプロセス中には、十分に変形されないことがある。よって、本開示は、いくつかの実施形態において、より高い引張り強度の撚り複合体ケーブルを提供し、更には、いくつかの実施形態において、撚りケーブルにおけるワイヤの螺旋構造を維持するための手段を提供する。このようにして、撚りケーブルは、中間物品又は最終物品として好都合に提供され得る。中間物品として使用される場合、撚り複合体ケーブルは、絶縁された複合体送電ケーブル、例えば、水中又は地下の送電ケーブルとして最終物品に後で組み込むことができる。
【００４６】
本開示の様々な代表的な実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本開示の代表的な実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本開示の実施形態は以下に記述する代表的な実施形態に限定されず、請求項及びそれと同等の任意のものに定められた制限によって支配されるものと理解されたい。
【００４７】
一態様では、本開示は、共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、このワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースを含む、絶縁複合体電力ケーブルを提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。他の代表的な実施形態では、ワイヤコアは、金属伝導体ワイヤ又は複合体ワイヤの少なくとも１つを含む。追加の代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、複合体ワイヤのみを含む。特定の更なる代表的な実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、少なくとも１つの延性金属ワイヤを更に含む。
【００４８】
このように、図１Ａ〜１Ｇは、代表的な複合体ケーブル（例えば、それぞれ１０、１１、１０’、及び１１’）の横断端面図を図示し、これは任意に撚られてもよく、又は、より好ましくは螺旋状に撚られたケーブルであってもよく、これは本開示のいくつかの非限定的な代表的実施形態により、水中又は地下の絶縁複合体ケーブルの形成に使用されてもよい。図１Ａ及び１Ｃに示される代表的な実施形態によって図示されるとき、絶縁複合体ケーブル（１０、１０’）は、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２と、複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層（これは所望により、第１撚り方向において単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは所望により、第１撚り方向において複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含み得る。
【００４９】
所望により、図１Ｃに示されるように、複数の第３複合体ワイヤ８（これは、第１撚り方向において、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に任意に撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）を含む第３層は、絶縁シース９を適用する前に含まれて、絶縁複合体ケーブル１０’を形成してもよい。所望により、複合体ワイヤ（所望により撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）の第４層（図示せず）又は更に多くの追加層が、第１撚り方向で複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に含まれて複合体ケーブルを形成してもよい。
【００５０】
図１Ｂ及び１Ｄに示される他の代表的な実施形態において、複合体ケーブル（１１、１１’）は、中心長手方向軸を画定する単一延性金属ワイヤ４（これは例えば延性金属ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で単一延性金属ワイヤ１の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６を（これは所望により、第１撚り方向で、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）含む第２層と、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含み得る。
【００５１】
所望により、図１Ｄに示されるように、複数の第３複合体ワイヤ８を含む第３層が、第１撚り方向で、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られて、複合体ケーブル１１’を形成し得る。所望により、複合体ワイヤ（所望により撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）の第４層（図示せず）又は更に多くの追加層が、第１撚り方向で複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に含まれて複合体ケーブルを形成してもよい。
【００５２】
図１Ｅ〜１Ｆによって図示されている更なる代表的な実施形態では、１つ以上の個々の複合体ワイヤは絶縁シースによって個々に包囲されてもよい。したがって、図１Ｅに示されるように、複合体ケーブル１１’は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、又は流体移送のための中空の管状ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で単一コアワイヤ１の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは所望により、第１の撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シース９と、含み、それぞれ個々の複合体ワイヤ（４、６）は、絶縁シース９によって個々に包囲され、所望により単一コアワイヤ１はまた絶縁シースによって個々に包囲される。
【００５３】
あるいは、１つ以上の個々の複合体ワイヤは、絶縁シース、及び複合体ワイヤの全体を包囲する任意の追加のシースによって個々に包囲されてもよい。したがって、図１Ｆに示されるように、複合体ケーブル１１’’’は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、又は流体移送のための中空の管状ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で単一コアワイヤ１の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは所望により、第１の撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体ワイヤの全体を包囲する絶縁シース９’と、個々の複合体ワイヤ（４、６）をそれぞれ包囲する追加の絶縁シース９と、所望により単一コアワイヤ１とを含む。更に、図１Ｆは、個々のワイヤ（１、４、及び６）と、複数のワイヤ（１、４、６）の全体を包囲する絶縁シース９’との間に残ったいずれかの空洞を実質的に充填するための、所望の絶縁フィルタ（図１Ｇに３としてラベル表示されており、図１Ｇに関して更なる詳細が以下に記載されている）の使用を図示する。
【００５４】
図１Ｇによって図示される追加の代表的な実施形態では、複合体ケーブル（１１’’’’）は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは例えば、延性金属ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で、単一の延性金属ワイヤ１の周囲で撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは第１撚り方向で、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲で所望により撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体を包囲し、個々のワイヤ（１、４、及び６）間に残されたいずれかの空隙を実質的に充填するための、絶縁充填剤３（これは、図３Ｄに関して以下に記載されているように結合剤２４であってもよく、又は非導電性の固体若しくは液体など、絶縁材料であってもよい、絶縁金属であってもよい）を含む絶縁封入シースと、を含んでもよい。
【００５５】
特に好適な固体充填剤３には、有機及び無機粉末、より具体的にはセラミック粉末（例えば、シリカ、酸化アルミニウム等）、ガラスビーズ、ガラスバブル、（コ）ポリマー（例えばフルオロポリマー）粉末、充填剤又はフィルム等が挙げられる。特に好適な液体充填剤３には、低導電率を呈し、約２０以下の誘電率を有する液体誘電体、より好ましくは、低誘電体流体等として有用なオイル（例えば、シリコーンオイル、全フッ素置換された液体等）が挙げられる。
【００５６】
上記のとおり、代表的な実施形態において、絶縁複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含む。更なる代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で撚られている。好適な撚り方法、構造、及び材料は米国特許出願公開第２０１０／００３８１１２号（Ｇｒｅｔｈｅｒ）に開示されている。
【００５７】
したがって、いくつかの代表的な実施形態では、撚り複合体ケーブル（例えば図１Ａ及び１Ｂにおいてそれぞれ１０、１１）は、を中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２又はコアワイヤ１と、中心長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られ、第１撚り長さを有する、複数の第１複合体ワイヤ４と、中心長手方向軸に対して画定される第２撚り角度で、第１方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られ、第２撚り長さを有する、複数の第２複合体ワイヤ６と、を含む。
【００５８】
更なる代表的な実施形態では、撚り複合体ケーブル（例えば図１Ｃ及び１Ｄにおいてそれぞれ１０’及び１１’）は所望により、中心長手方向軸に対して画定される第３撚り角度で、第１撚り方向で第３撚り長さを有し、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られる複数の第３複合体ワイヤ８を更に含み、第２撚り角度と第３撚り角度との相対的な差は約４°以下である。
【００５９】
更なる代表的な実施形態（図示なし）において、この撚りケーブルは、その共通の長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で複数の第３複合体ワイヤ８の周囲に撚られる複合体ワイヤの追加の（例えば後続の）層（例えば第４、第５、又はそれ以降の層の）を更に含んでもよく、各層の複合体ワイヤが特徴的な撚り長さを有し、第３撚り角度と第４又はそれ以降の撚り角度との相対的な差は、約４°以下である。撚り複合体ワイヤの４層又はそれ以上の層が採用されている実施形態では、好ましくは、直径０．５ｍｍ以下の複合体ワイヤが利用される。
【００６０】
いくつかの代表的な実施形態において、第１撚り角度と第２撚り角度との間の相対的な（絶対的な）差は、０°より大きく、約４°以下である。特定の代表的な実施形態において、１つ以上の第１撚り角度と第２撚り角度、第２撚り角度と第３撚り角度との間の相対的な（絶対的な）差は、４°以下、３°以下、２°以下、１°以下、又は０．５°である。特定の代表的な実施形態において、１つ以上の第１撚り角度は、第２撚り角度に等しく、第２撚り角度は第３撚り角度に等しく、及び／又は各後続撚り角度は直前の撚り角度に等しい。
【００６１】
更なる実施形態において、１つ以上の第１撚り長さは第２撚り長さ以下であり、第２撚り長さは第３撚り長さ以下であり、第４撚り長さはすぐ後続の撚り長さ以下であり、及び／又は各後続撚り長さは直前の撚り長さ以下である。他の実施形態において、１つ以上の第１撚り長さは第２撚り長さに等しく、第２撚り長さは第３撚り長さに等しく、及び／又は各後続撚り長さは直前の撚り長さに等しい。いくつかの実施形態において、当該技術分野において既知のように、平行撚りを使用することが好ましいことがある。
【００６２】
更なる代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、少なくとも１つの非複合体ワイヤを、一部の実施形態では複数の非複合体ワイヤを更に含み得る。いくつかの特定の代表的実施形態では、撚りケーブルは、全体的に複合体であろうと、部分的に複合体であろうと、全体的に非複合体であろうと、螺旋状に撚られてもよい。他の追加の代表的実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤ及び／又は非複合体ワイヤは、円形、出変形、及び台形から選択される断面形状を有する。
【００６３】
特定の更なる代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、複数の延性金属ワイヤを更に含み得る。図２Ａ〜２Ｅは、撚り複合体ケーブル（例えば１０’及び１０’’）の代表的な実施形態を図示し、ここでは延性ワイヤ（例えば２８、２８’、２８’’）、例えば延性金属伝導体ワイヤの１以上の追加層が撚られ、より好ましくは図１Ａの代表的な複合体ケーブルコアの周囲に螺旋状に撚られる。しかしながら、本開示はこれらの代表的な実施形態に限定されるものではなく、他の複合体ケーブルコアを用いた他の実施形態も、本開示の範囲内であることが理解されよう。
【００６４】
したがって、図２Ａに図示される特定の実施形態では、絶縁撚り複合体ケーブル３０は、図１Ａに対応して、撚り非複合体ケーブルコア１０の周囲に撚られた、複数の第１延性ワイヤ２８と、複数の複合体及び延性ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含む。図２Ｂに図示されている追加の実施形態では、絶縁撚り複合体ケーブル４０は、図１Ａに対応して、撚り非絶縁複合体ケーブル１０の、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られる複数の第２延性ワイヤ２８’と、複数の複合体及び延性ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含む。図２Ｃに更に図示されている追加の実施形態では、絶縁撚り複合体ケーブル５０は、図１Ａに対応して、撚り非絶縁複合体ケーブル１０の、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られる複数の第３延性ワイヤ２８’’と、複数の複合体及び延性ワイヤを包囲する絶縁シース９とを含む。
【００６５】
図２Ａ〜２Ｃによって図示される特定の実施形態において、対応する絶縁複合体ケーブル（例えば３０、４０、５０）は、長手方向軸を画定する単一ワイヤ２と、第１撚り方向において、単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られる複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られる複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層と、を含む、図１Ａの撚られてはいるが、非絶縁複合体ケーブル１０に対応する、非絶縁複合体コア１０を有する。特定の代表的な実施例において、複数の第１延性ワイヤ２８は、隣接する放射状層（例えば、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）とは逆の撚り方向で撚られる。
【００６６】
他の代表的な実施例において、複数の第１延性ワイヤ２８は、隣接する放射状層（例えば、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）と同じ撚り方向で撚られる。更なる代表的な実施形態において、複数の第１延性ワイヤ２８、複数の第２延性ワイヤ２８’、又は複数の第３延性ワイヤ２８’’の少なくとも１つは、隣接する放射状層（例えば複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）とは逆の撚り方向で撚られる。
【００６７】
更なる代表的な実施形態において、各延性ワイヤ（２８、２８’、又は２８’’）は、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、円形、楕円形、卵型、矩形、又は台形から選択される断面形状を有する。図２Ａ〜２Ｃは、各延性ワイヤ（２８、２８’）が、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、実質的に円形の断面形状を有する実施形態を示す。図２Ｄに示された特定の実施形態において、撚り複合体ケーブル６０は、図１Ａに対応する撚り複合体コアケーブル１０の周囲に撚られる、複数の概ね第１台形形状の延性ワイヤ２８を含む。図２Ｅに図示される更なる実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’’’は更に、図１Ａに対応する非撚り複合体ケーブル１０の周囲に撚られた、複数の第２の概ね台形形状の延性ワイヤ２８’を含む。更なる代表的な実施形態において、これら延性ワイヤ（２８、２８’）の一部又は全ては、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、「Ｚ」又は「Ｓ」形（図示なし）の断面形状を有し得る。そのような形状のワイヤは当該技術分野において既知であり、例えば、相互に連結するケーブル外層を形成するのに望ましいことがある。
【００６８】
追加の実施形態において、延性ワイヤ（２８、２８’）は、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、マンガン、ケイ素、これらの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む。
【００６９】
図３Ａ〜３Ｅは、中心長手方向軸を画定する単一の中心複合体コアワイヤ２を示しているが、図１Ｂ及び１Ｄに先に図示されるように、単一の中心複合体コアワイヤ２は別の方法として延性金属ワイヤ１であり得ることも、併せて理解される。更に、複合体ワイヤの各層はある撚り長さを呈し、複合体ワイヤの各層の撚り長さは異なっていてよく、又は好ましくは、同じ撚り長さであり得ることが理解される。
【００７０】
更に、いくつかの代表的な実施形態において、各複合体ワイヤは、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、全般に円形、楕円形、又は台形の断面形状を有する。特定の代表的な実施形態において、複合体ワイヤはそれぞれ、全般に円形の断面形状を有し、各複合体ワイヤの直径は約０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上であり、更により好ましくは１ｍｍ以上であり、更により好ましくは２ｍｍ以上であり、最も好ましくは３ｍｍ以上であり、かつ、約１５ｍｍ以下であり、より好ましくは１０ｍｍ以下であり、更により好ましくは５ｍｍ以下であり、更により好ましくは４ｍｍ以下であり、最も好ましくは３ｍｍ以下である。他の代表的な実施形態において、各複合体ワイヤの直径は１ｍｍ未満、又は５ｍｍを超え得る。
【００７１】
典型的に、全般に円形の断面形状を有する単独中心ワイヤの平均直径は、約０．１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態において、単独中心ワイヤの平均直径は望ましくは約０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、４ｍｍ以上、又は最高約５ｍｍである。他の実施形態において、単独中心ワイヤの平均直径は約０．５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、又は約１５ｍｍ未満である。
【００７２】
図２Ａ〜２Ｅに図示されていない追加の代表的な実施形態において、撚り複合体ケーブルは、中心長手方向軸を画定する単一ワイヤを中心に、３つを超える複合体ワイヤの撚られた層を含み得る。特定の代表的な実施形態において、複合体ケーブルの各層における各複合体ワイヤは、同じ構造及び形状であり得るが、これは、本明細書に記述される利点を達成するのに必須ではない。
【００７３】
更なる態様において、本開示は、複合体コアと、その複合体コアの周囲の導体層とを含む、撚り送電ケーブルの様々な実施形態を提供し、この複合体コアは、上述の任意の撚り複合体ケーブルを含み得る。いくつかの実施形態では、送電ケーブルは、架空送電ケーブル、地下送電ケーブル、海中送電ケーブル、又はこれらの組み合わせとして有用であり得る。代表的な海中送電ケーブル及び用途は、同時係属の米国特許仮出願第６１／２２６，０５６号、表題「ＳＵＢＭＥＲＳＩＢＬＥ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＣＡＢＬＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００９年７月１６日出願）に記載されている。
【００７４】
特定の代表的な実施形態において、この導体層は、複合体ケーブルコアのほぼ全表面を包囲し、いくつかの実施形態ではこれに接触する金属層を含む。他の代表的な実施形態において、この導体層は、複合体ケーブルコアの周囲に撚られた複数の延性金属伝導体ワイヤを含む。
【００７５】
複数の複合体ワイヤ（例えば、２、４、６）及び所望により延性金属ワイヤ（例えば２８、２８’、２８’’）を含む撚られた複合体ケーブルに関して、いくつかの実施形態において、撚り中又は撚り後に、例えばテープの上巻き（接着剤の有無を問わず）又は結合剤（例えば米国特許第６，５５９，３８５（Ｂ１）号（Ｊｏｈｎｓｏｎら）を参照）などの保持手段を用いて、複合体ワイヤ（例えば、少なくとも、図１Ａ〜１Ｄ又は２Ａ〜２Ｅの第２層における複数の第２複合体ワイヤ６）を一緒に保持することが望ましい。図３Ａ〜３Ｄ、及び図４は、撚った後に複合体ワイヤを一緒に保持するため、テープ１８の形状の保持手段を使用している様々な実施形態を図示する。特定の実施形態では、テープ１８は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シース３２として機能することができる。
【００７６】
図３Ａは、代表的な撚り複合体ケーブル１０（図１Ａ）の側面図であり、複合体ワイヤ（２、４、６）の周囲の撚り複合体ケーブル１０に部分的に適用されるテープ１８を含む、代表的な保持手段を備える。図３Ｂに示すように、テープ１８は、接着層２２備える支持体２０を含み得る。別の方法としては、図３Ｃに示すように、テープ１８は、接着剤なしで、支持体２０のみを含み得る。特定の実施形態では、テープ１８は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シース３２として機能することができる。
【００７７】
特定の代表的な実施形態において、テープ１８は、図３Ａに示すように、各後続の巻きを、隙間なくかつ重なりなしに、前の巻きに境を接するように巻き付けることができる。別の方法としては、いくつかの実施形態において、後続の巻きは、各巻きの間に隙間を残すような間隔があるように、あるいは前の巻きに重なるように、離間することができる。１つの好ましい実施形態において、テープ１８は、各巻きが、前の巻きに対して、テープ幅の約１／３〜１／２重なるように巻き付けられる。
【００７８】
図３Ｂは、保持手段が、接着剤２２を備える支持体２０を含むテープ１８である、図３Ａの撚られた、テープが巻き付けられた複合体ケーブル３２の横断端面図である。この代表的な実施形態において、好適な接着剤には例えば、（メタ）アクリレート（コ）ポリマー系接着剤、ポリ（α−オレフィン）接着剤、ブロックコポリマー系接着剤、天然ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、及びホットメルト接着剤が挙げられる。感圧性接着剤は、特定の実施形態において好ましいことがある。いくつかの代表的な実施形態では、テープ１８は、複合体ケーブルを包囲する絶縁シースとして機能し得る。
【００７９】
更なる代表的な実施形態において、テープ１８が弾性曲げ変形を維持するのに十分強く、かつその包まれた構成をそれ自体だけで保持することができる、又は必要に応じて十分に拘束されるという条件で、テープ１８又は支持体２０の好適な材料には、金属ホイル（特にアルミニウム）、ポリエステル、ポリイミド、フルオロポリマーフィルム（完全フッ素化（コ）ポリマー及び部分フッ素化（コ）ポリマーを含むこれらのものが挙げられる）、ガラス強化支持体、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。１つの特に好ましい支持体２０はアルミニウムである。そのような支持体は、好ましくは厚さが０．００２〜０．００５インチ（０．０５〜０．１３ｍｍ）であり、幅は撚り複合体ケーブル１０の直径に基づいて選択される。例えば、２層の撚り複合体ワイヤを有し（例えば３Ａに示すもの）、直径約０．５インチ（１．３ｃｍ）を有する、撚られた複合体コアケーブル１０については、幅１．０インチ（２．５ｃｍ）を有するアルミニウムテープが好ましい。
【００８０】
現在好ましい市販のテープには、次の金属ホイルテープが挙げられる（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）：テープ４３８、厚さ０．００５インチ（０．１３ｍｍ）アルミ支持体、アクリル接着剤付き、合計テープ厚さ０．００７２インチ（０．１８ｍｍ）；テープ４３１、厚さ０．００１９インチ（０．０５ｍｍ）アルミニウム支持体、アクリル接着剤付き、合計テープ厚さ０．００３１インチ（０．０８ｍｍ）；及びテープ４３３、厚さ０．００２インチ（０．０５ｍｍ）アルミニウム支持体、シリコーン接着剤付き、合計テープ厚さ０．００３６インチ（０．０９ｍｍ）。好適な金属箔／ガラス布は、実施例で記載されているように、テープ３６３（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）である。好適なポリエステル支持体テープには、厚さ０．００１インチ（０．０３ｍｍ）のポリエステル支持体、シリコーン系接着剤、及び合計テープ厚さ０．００１８インチ（０．０３ｍｍ）の、ポリエステルテープ８４０２（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）が挙げられる。
【００８１】
図３Ｃは、テープ１８が、接着剤を有さない支持体２０を含む、図３Ａによる、テープが巻き付けられた撚り複合体ケーブル３２’の他の実施形態の横断端面図である。テープ１８が接着剤を有さない支持体２０である場合、支持体２０の好適な材料には、接着剤付きの使用において上述したもののうち任意のものを挙げることができ、好ましい支持体は、厚さが０．００２〜０．００５インチ（０．０５〜０．１３ｍｍ）、幅１．０インチ（２．５４ｃｍ）を有するアルミニウム支持体である。特定の実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇの要素３に関して上記のとおり、テープ１８は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シースとして機能することができる。
【００８２】
接着剤２２の有無を問わず、テープ１８を保持手段として使用する場合、テープは、当該技術分野において既知であるような従来型のテープ巻き装置で、撚りケーブルに適用することができる。好適なテープ巻き装置には、例えばモデル番号ＣＴ−３００同心テーピングヘッドなどの、Ｗａｔｓｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能なものが挙げられる。テープ上巻きステーションは一般に、ケーブル撚り装置の出口に配置され、ケーブル１０が巻き取りスプール上に巻かれる前に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤに適用される。テープ１８は、弾性変形された複合体ワイヤの撚り配置を保持できるよう選択される。
【００８３】
図３Ｄは、複合体ワイヤ（２、４、６）をその撚り配置に保持するよう、図１Ａに示される非絶縁撚り複合体コアケーブル１０に適用される結合剤２４の形体での保持手段を用いた、撚られて、封入された複合体ケーブル３４の別の代表的な実施形態を図示する。特定の実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇ関して上記のとおり、結合剤２４は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シース３として機能することができる。特定の実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇの要素３に関して上記のとおり、結合剤２４は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シースとして機能することができる。
【００８４】
好適な結合剤２４（これは、いくつかの代表的な実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇに示されるように、絶縁充填剤３として使用されてもよい）には、米国特許第５，１１２，８８２号（Ｂａｂｕら）に記述されているような、６〜２０個の炭素原子を含むモノマーから誘導された、１つ以上のポリ（α−オレフィン）ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、及びテトラポリマーと、光架橋剤とを含む感圧接着剤が挙げられる。これらの材料の放射線硬化は、剥離及び剪断接着特性の有利なバランスを有する接着フィルムを提供する。
【００８５】
別の方法としては、結合剤２４は熱硬化性材料を含み得、これにはエポキシが含まれるがこれに限定されない。いくつかの結合剤について、上述のように、ワイヤがケーブル化装置から出る際に、非絶縁撚り複合体コアケーブル１０上に結合剤２４を押し出すか又は別の方法でコーティングすることが好ましい。別の方法としては、結合剤２４は、転写テープとして供給される接着剤の形態で適用することができる。この場合、結合剤２４は転写又は剥離シート（図示なし）に適用される。この剥離シートで、撚り複合体ケーブル１０の複合体ワイヤの周囲が包まれる。次に支持体を除去すると、接着剤層が結合剤２４として残る。
【００８６】
更なる実施形態において、接着剤２２又は結合剤２４は所望により、それぞれ個々の複合体ワイヤ周囲に、又は、複合体ワイヤと延性金属ワイヤの任意の好適な層の間に適用されることが望ましい場合がある。したがって、図４に図示される特定の施形態では、撚り複合体ケーブル９０は、複数の第１延性ワイヤ２８と、図３Ｃによって図示される、テープが巻き付けられた複合体コア３２’の周囲に撚られた複数の第１延性ワイヤ２８と、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られた複数の第２延性ワイヤ２８’と、を含む。テープ１８は、図１Ａに示される非絶縁撚り複合体コア１０の周囲に巻きつけられ、これは、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２と、第１撚り方向において単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られ得る複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚ら得る、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層１４と、を含む。テープ１８は、撚り複合体ワイヤ（図２、４、６）を包囲する電気絶縁シース３２’を形成する。第２絶縁シース９は、複数の複合体ワイヤ（例えば２、４、及び６）及び複数の延性ワイヤ（２８及び２８’’）の両方を包囲する。
【００８７】
１つの本好適実施形態において、保持手段は、撚り複合体ケーブル１０の合計直径に著しい増加をもたらさない。好ましくは、保持手段を含む撚り複合体ケーブルの外形は、保持手段を除外した複数の撚り複合体ワイヤ（２、４、６、８）の外形の１１０％以下であり、より好ましくは１０５％以下であり、最も好ましくは１０２％以下である。
【００８８】
複合体ワイヤには、従来型のケーブル化装置で撚られているときに、顕著な量の弾性曲げ変形が行われることが認識されよう。ワイヤの螺旋構成を保持するための保持手段が存在しない場合、この顕著な弾性曲げ変形によって、ワイヤの撚りをほどく、又は曲げ形状を元に戻すような作用が生じ得る。よって、いくつかの実施形態において、保持手段は、複数の撚り複合体ワイヤの顕著な弾性曲げ変形を保持するよう選択される。
【００８９】
更に、撚り複合体ケーブルの目的用途によっては、特定の保持手段がその用途に、より好適であることが示唆され得る。例えば、撚り複合体ケーブルが水中又は地下送電ケーブルとして使用される場合は、この用途で曝され得る温度、深度、及びその他の条件で、この送電ケーブルが悪影響を受けないように、結合剤２４、又は接着剤２２を使用しないテープ１８のいずれかを選択すべきである。接着テープ１８が保持手段として使用されるとき、接着剤２２と支持体２０との両方が、この目的用途に好適となるよう選択されるべきである。
【００９０】
図５に図示される更に他の代替の代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブル１００は、複数の個々に絶縁されたワイヤを含むコアの付近で、複数の個々にゼ点された複合体ワイヤと、複合体ワイヤの全体を包囲する任意の追加のシースと、を含む１つ以上の層を含む。したがって、図５に示されるように、絶縁複合体ケーブル１００は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、又は流体移送のための中空の管状ワイヤであってもよい）と、前述のように複数の第１コアワイヤ５（これは所望により、撚られてもよく、より好ましくは、第１撚り方向で、単一コアワイヤ１の周囲で螺旋状に撚られてもよい）を含む少なくとも第１層であって、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により第１撚り方向で、単一コアワイヤ１の周囲で撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、第２の複数の複合体ワイヤ６（これは、第１撚り方向で、第１の複数の複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよい、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む任意の第２層と、複数の複合体ワイヤの全体を包囲する絶縁シース９’と、各個々のワイヤ（１、４、５、６等）を任意に包囲する追加の絶縁シース９と、を含む。
【００９１】
更に、図５は、上記のとおり個々のワイヤ（１、２、４、及び６）と、複数のワイヤ（１、２、４、６等）の全体を包囲する絶縁シース９’との間に残されたいずれかの空隙を実質的に充填するための、上記の任意の絶縁充填剤３（これは、図３Ｄに関して以下に記載の結合剤２４であってもよく、又は非導電性の固体又は液体などの非導電性材料であってもよい）の使用を図示する。
【００９２】
特定の代表的な実施形態において、撚り複合体ワイヤはそれぞれ、後に詳しく述べるように、マトリックス内に複数の連続繊維を含む。ワイヤは複合体であるため、延性金属ワイヤでは可能であるようなケーブル化又は撚り操作中の可塑性変形を一般に受け入れない。例えば、延性ワイヤを含む先行技術の構成において、従来のケーブル化プロセスは、複合体ワイヤを螺旋形状に恒久的かつ可塑的に変形させるよう実行することができる。本開示は、従来の延性金属ワイヤに比べ、優れた望ましい特性を提供できる、複合体ワイヤの使用を可能にする。この保持手段により、この撚り複合体ケーブルを後続の最終物品に、例えば水中又は地下複合体ケーブルに組み込まれるときに、便利に取り扱うことが可能になる。
【００９３】
いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。特定の代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。更なる代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。更なる代表的な実施形態において、複合体ワイヤのいくつかは、金属マトリックス複合体ワイヤであるように選択され、複合体ワイヤのいくつかは、ポリマーマトリックス複合体ワイヤであるように選択される。他の代表的な実施形態において、複合体ワイヤの全ては、金属マトリックス複合体ワイヤ又はポリマーマトリックス複合体ワイヤのいずれかであるように選択され得る。
【００９４】
いくつかの代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。更なる代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。特定の代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、アラミド、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。更なる代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【００９５】
他の代表的な実施形態では、金属マトリックス複合体ワイヤは、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。更なる代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。いくつかの代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【００９６】
金属マトリックス複合体ワイヤが、外装及び／又は強度要素を提供するのに使用される特定の代表的実施形態では、繊維は、好ましくは、ポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせから選択される。特定の代表的な実施形態では、外装要素は、円筒状の層においてコア複合体ケーブルを包囲する複数のワイヤを含む。好ましくは、ワイヤは、金属外装ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマットリックスワイヤ、及びこれらの組み合わせから選択される。
【００９７】
図６Ａ〜６Ｃによって図示される特定の代表的な実施形態では、コア（１１、１１’、１１’’）を含む撚り複合体ケーブル及び／又は導電性非複合体ケーブルは、少なくとも１つの、好ましくは複数の延性金属ワイヤを含む。追加の代表的な実施形態では、複数の金属ワイヤのそれぞれは、径方向の断面で見たときに、円形、楕円形、台形、Ｓ字形、及びＺ字形からなる群から選択される断面形状を有する。いくつかの特定の代表的実施形態では、複数の金属ワイヤは、鉄、鋼、ジルコニウム、銅、スズ、カドミウム、アルミニウム、マンガン、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、これら相互の合金、他の金属とのこれらの合金、シリコンとのこれらの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも１つの金属を含む。
【００９８】
いくつかの特定の更なる代表的実施形態では、複合体ケーブルの少なくとも１つは、径方向の断面で見たときに、少なくとも１つの複合体ケーブルの中心長手方向軸を中心に撚られた複合体ワイヤの複数の円筒状の層を含む、撚り複合体ケーブルである。特定の代表的実施形態では、少なくとも１つの撚り複合体ケーブルは螺旋状に撚られている。特定の本好適実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、０°より大きく、３°以下である。
【００９９】
更なる代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、円形、楕円形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する。いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。特定の代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。他の代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。特定の他の代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１００】
いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、ポリ（アラミド）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。特定の代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【０１０１】
いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤは金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。特定の代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。特定の代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の本好適実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。いくつかの特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【０１０２】
更なる代表的実施形態では、絶縁シースは、水中又は地下複合体ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【０１０３】
いくつかの代表的な実施形態では、シースは望ましい特徴を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、シースは絶縁性であってもよい（すなわち、電気的に絶縁性であり及び／又は熱的若しくは音響的に絶縁性）。特定の代表的な実施形態では、シースは、下層のコアケーブル、及び任意の複数の導電性非複合体ケーブルに対する保護機能を提供する。保護機能は、例えば、改善された耐穿刺性、改善された耐食性、高温若しくは低温に対する改善された耐性、改善された摩擦抵抗等であってもよい。
【０１０４】
好ましくは、シースは、熱可塑性高分子材料、より好ましくは、高密度ポリオレフィン（例えば、高密度ポリエチレン）、中密度ポリオレフィン（例えば、中密度ポリエチレン）、及び／又は熱可塑性フルオロポリマーを含む。好適なフルオロポリマーには、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンポリマー（ＴＦＶ）が挙げられる。特に好適なフルオロポリマーは、商標ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ ＥＴＦＥ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ ＦＥＰ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ ＰＦＡ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、及びＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳで販売されているものである（全て３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）。
【０１０５】
いくつかの代表的な実施形態では、シースは、外装要素を更に含み、これは好ましくは強度要素としても機能する。他の本好適代表的な実施形態では、外装及び／又は強度要素は、コアケーブルを包囲し、円筒状の層に配置されている複数のワイヤを含む。好ましくは、ワイヤは、金属（例えば鋼）ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマットリックスワイヤ、及びこれらの組み合わせから選択される。
【０１０６】
いくつかの代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、外装、すなわち強化層を更に含み得る。特定の代表的な実施形態では、外装層は、少なくとも複合体コアを包囲する１つ以上の円筒状の層を含む。いくつかの代表的な実施形態では、外装、すなわち強化層は、絶縁複合体電力ケーブル内に半径方向に形成されるテープ又は繊維層の形体をとってもよく、少なくとも複合体コアの周囲、したがって複数の複合体ワイヤを包囲する、又はこれの周囲に巻き付けられる複数の繊維を含むことが好ましい。好ましくは、繊維はポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、ホウ素繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせから選択される。
【０１０７】
特定の実施形態では、外装、すなわち強化層及び／又はシースは、導電性複合体若しくは非複合体ケーブルの絶縁性要素として機能し得る。かかる実施形態では、外装、すなわち強化層及び／又はシースは、好ましくは、上記のとおり絶縁性材料、より好ましくは絶縁性高分子材料を含む。
【０１０８】
本開示は任意の好適な複合体ワイヤと共に実施することができるが、特定の代表的な実施形態において、複合体ワイヤのそれぞれが、マトリックス中に少なくとも１つの連続繊維トウ、又は連続単繊維を含む、繊維強化複合体ワイヤとなるよう選択される。
【０１０９】
複合体ワイヤの好ましい実施形態は、マトリックス中に複数の連続繊維を含む。好ましい繊維は、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。これらの、複合体ワイヤの好ましい実施形態は、好ましくは、０．４％以上の破断引張り歪み、より好ましくは０．７％以上の破断引張り歪みを有する。いくつかの実施形態において、金属マトリックス複合体コア内の繊維の数の８５％以上（実施形態によっては、９０％以上、又は更には９５％以上）が連続している。
【０１１０】
本開示に使用し得る他の複合体ワイヤには、ガラス／エポキシワイヤ、炭化ケイ素／アルミニウム複合体ワイヤ、炭素／アルミニウム複合体ワイヤ、炭素／エポキシ複合体ワイヤ、炭素／ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）ワイヤ、炭素／（コ）ポリマーワイヤ、及びこれら複合体ワイヤの組み合わせが挙げられる。
【０１１１】
好適なガラス繊維の例には、当該技術分野において既知であるように、Ａ−Ｇｌａｓｓ、Ｂ−Ｇｌａｓｓ、Ｃ−Ｇｌａｓｓ、Ｄ−Ｇｌａｓｓ、Ｓ−Ｇｌａｓｓ、ＡＲ−Ｇｌａｓｓ、Ｒ−Ｇｌａｓｓ、グラスファイバー及びパラグラスが挙げられる。他のガラス繊維も使用することができるが、このリストは限定的ではなく、例えばＣｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）から市販されている様々な種類のガラス繊維が存在する。
【０１１２】
いくつかの代表的な実施形態において、連続ガラス繊維が好ましい場合がある。典型的には、連続ガラス繊維は、約３μｍ〜約１９μｍの範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、ガラス繊維は、少なくとも３ＧＰａ、４ＧＰａ、及び／又は更には少なくとも５ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、ガラス繊維は、約６０ＧＰａ〜９５ＧＰａ、又は約６０ＧＰａ〜約９０ＧＰａの範囲の弾性率を有する。
【０１１３】
好適なセラミック繊維の例には、金属酸化物（例えばアルミナ）繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、及びこれらの繊維の任意の組み合わせが挙げられる。典型的に、セラミック酸化物繊維は、結晶性セラミック、及び／又は結晶性セラミックとガラスとの混合物（すなわち、繊維は結晶性セラミックとガラス相の両方を含み得る）である。典型的には、そのような繊維は、５０ｍ以上の桁の長さを有し、キロメートル又はそれ以上の桁の長さを有することさえできる。典型的には、連続セラミック繊維は、約５μｍ〜約５０μｍ、約５μｍ〜約２５μｍ、約８μｍ〜約２５μｍ、又は更に約８μｍ〜約２０μｍの、範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、１．４ＧＰａ以上、１．７ＧＰａ以上、２．１ＧＰａ以上、又は更には２．８ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、７０ＧＰａを超え約１０００ＧＰａ以下、又は更には４２０ＧＰａ以下の弾性率を有する。
【０１１４】
好適な単繊維セラミック繊維の例には、炭化ケイ素繊維が挙げられる。典型的に、炭化ケイ素単繊維は、結晶性セラミック、及び／又は結晶性セラミックとガラスとの混合物（すなわち、繊維は結晶性セラミックとガラス相の両方を含み得る）である。典型的には、そのような繊維は、５０ｍ以上の桁の長さを有し、キロメートル又はそれ以上の桁の長さを有することさえできる。典型的には、連続炭化ケイ素単繊維は、約１００μｍ〜約２５０μｍの範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、２．８ＧＰａ以上、３．５ＧＰａ以上、４．２ＧＰａ以上、及び／又は更には６ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、２５０ＧＰａを超え約５００ＧＰａ以下、又は更には４３０ＧＰａ以下の弾性率を有する。
【０１１５】
好適なアルミナ繊維は、例えば、米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）及び同第５，１８５，２９９号（Ｗｏｏｄら）に記載されている。いくつかの実施形態では、アルミナ繊維は多結晶性アルファアルミナ繊維であり、理論上の酸化物系で、アルミナ繊維の総重量を基準として、９９重量％を超えるＡｌ２Ｏ３及び０．２〜０．５重量％のＳｉＯ２を含む。別の態様では、いくつかの望ましい多結晶性アルファアルミナ繊維は、平均粒径１マイクロメートル未満（又は、いくつかの実施形態においては、更には０．５マイクロメートル未満）のアルファアルミナを含む。別の様態では、いくつかの実施形態において、多結晶性アルファアルミナ繊維の平均引張り強度は、１．６ＧＰａ以上（いくつかの実施形態では、２．１ＧＰａ以上、又は更には２．８ＧＰａ以上）である。代表的なアルファアルミナ繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ６１０」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として市販されている。
【０１１６】
好適なアルミノシリケート繊維は、例えば、米国特許第４，０４７，９６５号（Ｋａｒｓｔら）に記述されている。代表的なアルミノシリケート繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ４４０」、「ＮＥＸＴＥＬ ５５０」、及び「ＮＥＸＴＥＬ ７２０」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として販売されている。アルミノボロシリケート繊維は、例えば、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｓｏｗｍａｎ）に記述されている。代表的なアルミノボロシリケート繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ３１２」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として販売されている。窒化ホウ素繊維は、例えば、米国特許第３，４２９，７２２号（Ｅｃｏｎｏｍｙ）及び同第５，７８０，１５４号（Ｏｋａｎｏら）に記述されている。更に、代表的な炭化ケイ素繊維は、例えば、ＣＯＩ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）から５００繊維のトウの商品名「ＮＩＣＡＬＯＮ」が、日本の宇部興産（Ｕｂｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から商品名「ＴＹＲＡＮＮＯ」が、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から商品名「ＳＹＬＲＡＭＩＣ」が、市販されている。
【０１１７】
好適な炭素繊維には、例えばＰＡＮＥＸ（登録商標）及びＰＹＲＯＮ（登録商標）（ＺＯＬＴＥＫ（Ｂｒｉｄｇｅｔｏｎ，ＭＯ）から入手可能）、ＴＨＯＲＮＥＬ（ＣＹＴＥＣ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｐａｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能）、ＨＥＸＴＯＷ（ＨＥＸＣＥＬ，Ｉｎｃ．（Ｓｏｕｔｈｂｕｒｙ，ＣＴ）から入手可能）、及びＴＯＲＡＹＣＡ（東レ株式会社（ＴＯＲＡＹ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．）（日本・東京）から入手可能）など市販されている炭素繊維が挙げられる。そのような炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆体から誘導され得る。その他の好適な炭素繊維には、当該技術分野において既知のように、ＰＡＮ−ＩＭ、ＰＡＮ−ＨＭ、ＰＡＮ ＵＨＭ、ＰＩＴＣＨ又はレーヨン副産物が挙げられる。
【０１１８】
追加の好適な市販されている繊維には、ＡＬＴＥＸ（住友化学株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）（日本・大阪）から入手可能）、ＡＬＣＥＮ（株式会社ニチビ（Ｎｉｔｉｖｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）、日本・東京）から入手可能）が挙げられる。
【０１１９】
好適な繊維には更に、形状記憶合金（マルテンサイト形質転換を起こす金属合金で、形質転換温度より下の温度で双晶化メカニズムにより変形可能となり、形質転換温度より上に加熱されて双晶組織が元の相に戻ると、このような変形が元に戻り得る）が挙げられる。市販されている形状記憶合金繊維があり、例えばＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ Ｗｈｉｔｅｌａｎｄ，ＰＡ）から入手可能である。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、セラミック繊維がトウ内にある。トウは、繊維分野で既知であり、複数の（個別の）繊維（典型的には１００本以上、より典型的には４００本以上の繊維）がロービング様形状に集まったものを指す。いくつかの実施形態において、トウは、トウ当たり７８０本以上の個別繊維を含み、場合によっては、トウ当たり２６００本以上の個別繊維、又は別の場合では、トウ当たり５２００本以上の個別繊維を含む。セラミック繊維のトウは一般に、３００ｍ、５００ｍ、７５０ｍ、１０００ｍ、１５００ｍ、２５００ｍ、５０００ｍ、７５００ｍ及びそれ以上を含む、様々な長さで入手可能である。繊維は、円形又は楕円形である断面形状を有し得る。
【０１２１】
市販されている繊維は典型的に、潤滑性をもたらし、取り扱い中に繊維ストランドを保護するために、製造中に繊維に添加される有機糊剤を典型的に含み得る。糊剤は、例えば、繊維から離れた糊剤を溶解又は燃焼させることによって除去することができる。典型的には、金属マトリックス複合体ワイヤを形成する前に、糊剤を除去することが望ましい。繊維はまた、例えば繊維の湿潤性を強化するために使用されているコーティングを有していることがあり、これが繊維と溶融金属マトリックス材料との間の反応を低下又は阻害する。このようなコーティング、及びこのようなコーティングを提供するための技法は、繊維及び複合体の分野で既知である。
【０１２２】
更なる代表的な実施形態において、複合体ワイヤはそれぞれ、金属マトリックス複合体ワイヤと高分子複合体ワイヤから選択される。好適な複合体ワイヤは、例えば、米国特許第６，１８０，２３２号、同第６，２４５，４２５号、同第６，３２９，０５６号、同第６，３３６，４９５号、同第６，３４４，２７０号、同第６，４４７，９２７号、同第６，４６０，５９７号、同第６，５４４，６４５号、同第６，５５９，３８５号、同第６，７２３，４５１号、及び同第７，０９３，４１６号に開示されている。
【０１２３】
１つの現在好まれている繊維強化金属マトリックス複合体ワイヤは、セラミック繊維強化アルミニウムマトリックス複合体ワイヤである。セラミック繊維強化アルミニウムマトリックス複合体ワイヤは、好ましくは、ほぼ純粋な元素アルミニウム、又は純粋なアルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金のいずれかのマトリックス内に封入された、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３の連続繊維を含む。好ましい繊維は、寸法が約１００ｎｍ未満の等軸晶グレインを含み、繊維直径が約１〜５０μｍの範囲である。約５〜２５μｍの範囲の繊維直径が好ましく、約５〜１５μｍの範囲の繊維直径が最も好ましい。
【０１２４】
本開示の好ましい繊維強化複合体ワイヤは、１立方センチメートル当たり約３．９０〜３．９５グラムの繊維密度を有する。好ましい繊維の中には、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）に付与された米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）に記述されているものがある。好ましい繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ６１０」アルファアルミナ系繊維（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として入手可能である。封入するマトリックスは、それ自体が繊維材料と化学的に顕著に反応しない（すなわち、繊維材料に対して化学的に比較的不活性である）ように選択され、これにより繊維外側に保護コーティングを施す必要がなくなる。
【０１２５】
複合体ワイヤで、特定の本好適実施形態において、ほぼ純粋な元素アルミニウム、又は元素アルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金のいずれかを含むマトリックスの使用は、好結果のワイヤを生み出すことが示されている。本明細書において用語「ほぼ純粋な元素アルミニウム」、「純粋なアルミニウム」及び「元素アルミニウム」は互換可能な用語であり、約０．０５重量％未満の不純物を含むアルミニウムを意味するためのものである。
【０１２６】
１つの現在好まれている実施形態において、複合体ワイヤは、ほぼ元素アルミニウムのマトリックス内に、約３０〜７０体積％（複合体ワイヤの合計体積に対して）の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含む。このマトリックスは、マトリックスの合計重量に対して、約０．０３重量％未満の鉄を含むことが現在好ましく、最も好ましくは、約０．０１重量％未満の鉄を含む。約４０〜６０％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維の繊維含有量が好ましい。約２０ＭＰａ未満の降伏強さを有するマトリックスと、約２．８ＧＰａ未満の長手方向引張り強度を有する繊維と、を有するマトリックスで形成された、そのような複合体ワイヤは、優れた強度特性を有することが見出されている。
【０１２７】
マトリックスはまた、元素アルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金から形成され得る。ほぼ純粋な元素アルミニウムマトリックスが使用されている実施形態と同様、アルミニウム／銅合金マトリックスを有する複合体ワイヤは好ましくは、複合体の合計体積に対して約３０〜７０体積％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含み、より好ましくは約４０〜６０体積％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含む。加えて、このマトリックスは好ましくは、マトリックスの合計重量に対して、約０．０３重量％未満の鉄を含み、最も好ましくは、約０．０１重量％未満の鉄を含む。アルミニウム／銅マトリックスは好ましくは、約９０ＭＰａ未満の降伏強さを有し、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維は約２．８ＧＰａ以上の長手方向引張り強度を有する。
【０１２８】
複合体ワイヤは、好ましくは、上述の、ほぼ純粋な元素アルミニウムマトリックス内に、又は元素アルミニウムと最高約２重量％の銅との合金から形成されたマトリックス内に、封入された、ほぼ連続の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維から形成される。そのようなワイヤは、一般に、ほぼ連続の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維のスプールを、繊維トウに配置するプロセスによって製造され、溶融マトリックス材料の液浴内を通って引っ張られる。結果として得られたセグメントを次に固化させることにより、マトリックス内に封入された繊維が得られる。
【０１２９】
代表的な金属マトリックス材料は、アルミニウム（例えば高純度（例えば９９．９５％超）元素アルミニウム）、亜鉛、スズ、マグネシウム、及びこれらの合金（例えばアルミニウムと銅の合金）が挙げられる。通常、例えば繊維外面に保護コーティングを提供する必要性を排除するために、マトリックス材料が繊維と著しく化学反応しない（すなわち、繊維材料に関して比較的化学的に不活性である）ように、マトリックス材料が選択される。いくつかの実施形態において、マトリックス材料としては、望ましくは、アルミニウム及びその合金が挙げられる。
【０１３０】
いくつかの実施形態において、金属マトリックスは、９８重量パーセント以上のアルミニウム、９９重量パーセント以上のアルミニウム、９９．９重量パーセントを超えるアルミニウム、又は更には９９．９５重量パーセントを超えるアルミニウムを含む。アルミニウムと銅との代表的なアルミニウム合金は、９８重量パーセント以上のＡｌと最高２重量パーセントの銅を含む。いくつかの実施形態において、有用な合金は１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００及び／又は８０００シリーズのアルミニウム合金である（アルミニウム協会表記）。より高い純度の金属が、より高い引張り強度のワイヤを製造するのに望ましい傾向があるが、純度のより低い形態の金属も有用である。
【０１３１】
適切な金属が市販されている。例えば、アルミニウムは、Ａｌｃｏａ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から、商品名「ＳＵＰＲＥ ＰＵＲＥ ＡＬＵＭＩＮＵＭ；９９．９９％ Ａｌ」で入手可能である。アルミニウム合金（例えば、Ａｌ−２重量％の銅（０．０３重量％不純物））はＢｅｌｍｏｎｔ Ｍｅｔａｌｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ）から得ることができる。亜鉛及びスズは、例えば、Ｍｅｔａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能である（「純亜鉛」；９９．９９９％の純度及び「純スズ」；９９．９５％の純度）。例えば、マグネシウムは、Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎ（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から、商品名「ＰＵＲＥ」で入手可能である。マグネシウム合金（例えばＷＥ４３Ａ、ＥＺ３３Ａ、ＡＺ８１Ａ、及びＺＥ４１Ａ）は、例えばＴＩＭＥＴ（Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯ）から得ることができる。
【０１３２】
金属マトリックス複合体ワイヤは、典型的には、繊維及びマトリックス材料の合わせた総体積に対して、１５体積パーセント以上（実施形態によっては、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は更には５０体積パーセント以上）の繊維を含む。より典型的には、複合体コア及びワイヤは、繊維及びマトリックス材料の合わせた総体積に対して、４０〜７５（実施形態によっては４５〜７０）体積パーセントの範囲の繊維を含む。
【０１３３】
金属マトリックス複合体ワイヤは、当該技術分野において既知の手法を用いて作製できる。例えば、連続金属マトリックス浸潤プロセスで、連続する金属マトリックス複合体ワイヤを作製することができる。１つの好適なプロセスが、例えば、米国特許第６，４８５，７９６号（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒら）に記載されている。当該技術分野において既知の引抜成形プロセスによって、ポリマー及び繊維を含むワイヤが作製され得る。
【０１３４】
追加の代表的な実施形態において、複合体ワイヤは高分子複合体ワイヤを含むよう選択される。高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１本の連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、及びこれらの組み合わせを含む。特定の本好適実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、ホウ素、ポリ（アラミド）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）３、及びこれらの組み合わせを含む。追加の本好適実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー及びこれらの組み合わせから選択される（コ）ポリマーを含む。
【０１３５】
本開示の特定の実施形態に従って複合体コアの周囲に撚る複合コア（例えば送電ケーブル）を提供するための延性金属ワイヤは、当該技術分野において既知である。好ましい延性金属には、鉄、鋼、ジルコニウム、銅、スズ、カドミウム、アルミニウム、マンガン、及び亜鉛、並びに他の金属及び／又はケイ素との合金、及び同様物が挙げられる。銅ワイヤは、例えば、Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から市販されている。アルミニウムワイヤは、例えば、Ｎｅｘａｎｓ（Ｗｅｙｂｕｒｎ，Ｃａｎａｄａ）から商品名「１３５０−Ｈ１９アルミニウム」又はＳｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から「１３５０−Ｈ０アルミニウム」として市販されている。
【０１３６】
典型的には、銅ワイヤは、約２０℃〜約８００℃の温度範囲以上で、約１２ｐｐｍ／℃〜約１８ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。銅合金（例えば、Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から市販されているＣｕ−Ｓｉ−Ｘ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｘ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘ、Ｃｕ−Ｃｄ（式中、Ｘ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、及び／又はＳｉ）などの銅ブロンズ、例えば、ＯＭＧ Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｐａｒｋ，ＮＣ）から商品名「ＧＬＩＤＣＯＰ」として入手可能な酸化物分散強化銅）のワイヤ。いくつかの実施形態において、銅合金ワイヤは、約２０℃〜約８００℃の温度範囲以上で、約１０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。ワイヤは、どのような種類の形状（例えば、円形、楕円形、及び台形）であってもよい。
【０１３７】
典型的には、アルミニウムワイヤは、約２０℃〜約５００℃の温度範囲以上で、約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ１９アルミニウム」）は、１３８ＭＰａ（２０ｋｓｉ）以上、１５８ＭＰａ（２３ｋｓｉ）以上、１７２ＭＰａ（２５ｋｓｉ）以上、１８６ＭＰａ（２７ｋｓｉ）以上、又は更には２００ＭＰａ（２９ｋｓｉ）以上の引張り破壊強度を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ０アルミニウム」）は、４１ＭＰａ（６ｋｓｉ）超〜９７ＭＰａ（１４ｋｓｉ）以下、又は更には８３ＭＰａ（１２ｋｓｉ）以下の引張り破壊強度を有する。
【０１３８】
アルミニウム合金ワイヤは市販されており、例えば、商品名「ＺＴＡＬ」、「ＸＴＡＬ」及び「ＫＴＡＬ」（住友電気工業株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）（日本・大阪））、又は、「６２０１」（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ））で入手可能なアルミニウム−ジルコニウム合金ワイヤがある。いくつかの実施形態において、アルミニウム合金ワイヤは、約２０℃〜約５００℃の温度範囲以上で、約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。
【０１３９】
絶縁複合体ケーブル内の複合体ワイヤの重量又は面積パーセントは、絶縁複合体ケーブルの設計及びその意図された使用の条件に依存する。絶縁され、好ましくは撚られた複合体ケーブルが、絶縁複合体ケーブル（これは地上、地下、又は水中複合体ケーブルであってもよい）の構成要素として使用される一部の用途では、撚りケーブルは、複数の複合体ケーブルの周囲に電力導体層を有さないことが好ましい。特定の本好適実施形態では、水中又は地下複合体ケーブルは、少なくとも０．５％の破壊限度までの歪みを呈する。
【０１４０】
本開示は好ましくは、非常に長い水中又は地下複合体ケーブルを提供するように実施される。また、撚り複合体ケーブル１０自体の中の複合体ワイヤは、撚りケーブルの長さにわたって連続であることが好ましい。１つの好ましい実施形態において、複合体ワイヤは実質的に連続であり、長さは少なくとも１５０メートルである。より好ましくは、複合体ワイヤは撚り複合体ケーブル１０において、連続で、かつ長さは２５０メートル以上であり、より好ましくは５００メートル以上であり、更により好ましくは７５０メートル以上であり、最も好ましくは１０００メートル以上である。
【０１４１】
他の態様では、本開示は、（ａ）共通の長手方向軸を画定するワイヤコアを提供する工程と、（ｂ）このワイヤコアの周囲に複数の複合体ワイヤ配置する工程と、（ｃ）複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、絶縁複合体電力ケーブルを作製する方法を提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。特定の代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られている。特定の本好適実施形態では、各円筒状の層はある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と反対の撚り方向で撚られている。更なる好ましい実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。
【０１４２】
一つの追加的な本発明の好適な態様において、本開示は、上述の撚り複合体ケーブルの製造方法を提供し、この方法は、中心長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に、複数の第１複合体ワイヤを撚る工程であって、複数の第１複合体ワイヤを撚る工程が中心長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で第１撚り方向に実行され、複数の第１複合体ワイヤが第１撚り長さを有する、工程と、複数の第１複合体ワイヤの回りに、複数の第２複合体ワイヤを撚る工程であって、複数の第２複合体ワイヤを撚る工程が中心長手方向軸に対して画定される第２撚り角度で第１撚り方向に実行され、複数の第２複合体ワイヤが第２撚り長さを有する、工程と、を含み、更に第１撚り角度と第２撚り角度との相対的な差が、４°以下である。１つの本好適実施形態において、この方法は更に、複合体ワイヤの回りを複数の延性ワイヤで撚っている工程を含む。
【０１４３】
撚り複合体ケーブルは、延性ワイヤを複合体コアの周囲に含んでいるか、又は含んでいない、いずれかであり、次いで絶縁シースで被覆されてもよい。追加の代表的実施形態では、絶縁シースは、絶縁複合体電力ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される材料を含む。
【０１４４】
複合体ワイヤは、任意の好適なケーブル撚り装置（例えばＣｏｒｔｉｎｏｖｉｓ，Ｓｐａ（Ｂｅｒｇａｍｏ，Ｉｔａｌｙ）、及びＷａｔｓｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能なプラネタリーケーブルストランダーなど）で、当該技術分野において既知であるように、撚られ、又は螺旋状に巻かれ得る。いくつかの実施形態において、当該技術分野において既知であるように、剛性のストランダーを採用すると有利であり得る。
【０１４５】
任意の好適な寸法の複合体ワイヤを使用することができるが、多くの実施形態及び多くの用途について、この複合体ワイヤは、１ｍｍ〜４ｍｍの直径を有することが好ましいが、これより大きい直径又は小さい直径の複合体ワイヤを使用することもできる。
【０１４６】
１つの好ましい実施形態において、撚り複合体ケーブルには、１０〜１５０の撚り係数を有するような撚り方向で螺旋状に撚られる複数の複合体ワイヤが含まれる。撚りケーブルの「撚り係数」は、単一ワイヤが螺旋に沿って１回転するときの撚りケーブルの長さを、そのストランドを含む層の公称外径で割ることによって算出される。
【０１４７】
ケーブル撚りプロセスの間、その中心ワイヤ、又はその周囲に巻かれる１つ以上の追加層を有する未完成の中間撚り複合体ケーブルは、様々なキャリッジの中央を通過して引っ張られ、各キャリッジでその撚りケーブルに１層が追加される。１層として追加される個々のワイヤは、モーター駆動キャリッジによってケーブルの中心軸を中心に回転されている間、それぞれのボビンから同時に引っ張られる。これは、望ましい各層について順に行われる。その結果、螺旋状に撚られたコアとなる。所望により、結果として得られたこの撚り複合体コアに、上記のように例えばテープなどの保持手段を適用して、撚られたワイヤを一緒に保持するのに役立てることができる。
【０１４８】
全般に、本開示による撚り複合体ケーブルは、上述のように、単一ワイヤの回りに、同じ撚り方向で、複合体ワイヤを撚ることによって作製することができる。この単一ワイヤは、複合体ワイヤ又は延性ワイヤを含み得る。少なくとも二層の複合体ワイヤが、単一ワイヤコアを中心に複合体ワイヤを撚ることによって形成され、例えば、単一中心ワイヤの回りに少なくとも二層に形成された１９本又は３７本のワイヤである。
【０１４９】
いくつかの代表的な実施形態において、撚り複合体ケーブルは、１００メートル以上、２００メートル以上、３００メートル以上、４００メートル以上、５００メートル以上、１０００メートル以上、２０００メートル以上、３０００メートル以上、又は更には４５００メートル以上もの長さを有する撚り複合体ワイヤを含む。
【０１５０】
撚りケーブルの取り扱い性は、望ましい特性である。理論に拘束されるものではないが、製造中に、金属ワイヤには、降伏応力を超えるが最大応力又は破壊応力よりは下の応力（曲げ応力など）がかかるため、ケーブルはその螺旋状に撚られた構成が保持される。この応力は、前の層又は中心ワイヤの比較的小さな半径の周囲にワイヤが螺旋状に巻かれるように、付加されるものである。追加の応力は、製造中にケーブルに対し放射方向の力及び剪断力が適用されるクロージングダイによって付加される。このワイヤはこれによって可塑的に変形し、その螺旋状に撚られた形状が保持される。
【０１５１】
いくつかの実施形態において、ケーブルをまっすぐにするための当該技術分野において既知の方法が望ましいことがある。例えば、完成したケーブルは、ローラー（各ローラーは例えば１０〜１５ｃｍ（４〜６インチ））を含み、ローラーを２つのバンクに線形に配置した（例えば各バンクにローラー５〜９個）、直線化装置を通すことができる。ローラーの２つのバンク間の距離は、ローラーがケーブルにちょうど当たるように（さもないとケーブルに過度の屈曲が生じる）、変えることができる。ローラーの２つのバンクは、ケーブルを挟んで向かい合って配置され、一方のバンクのローラーは、もう一方のバンクの相対するローラーによって生じるスペースと一致するよう配置される。ここで、これら２つのバンクは互いに中心をずらして配置することができる。ケーブルがこの直線化装置を通り抜ける際、ケーブルはローラー上で前後に屈曲され、これにより伝導体内のストランドは同じ長さに伸ばされ、これによって、緩んだストランドを低減又は排除することができる。
【０１５２】
いくつかの実施形態において、単独の中心ワイヤを、周囲温度（例えば２２℃）より上の高温（例えば、２５℃以上、５０℃以上、７５℃以上、１００℃以上、１２５℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、２５０℃以上、３００℃以上、４００℃以上、又は、いくつかの実施形態において、５００℃以上もの温度）で提供することが望ましい場合がある。単独中心ワイヤは、例えば、スプールワイヤを加熱する（例えばオーブンに数時間入れる）ことにより、望ましい温度にすることができる。加熱されたスプールワイヤは、撚り装置の供給スプールに置かれる。更に、この高温のスプールは、ワイヤが依然として望ましい温度、又はそれに近い温度である間に、撚りプロセスにある（典型的には約２時間以内）。
【０１５３】
更に、ケーブルの外側層を形成する、供給スプール上の複合体ワイヤについては、周囲温度であることが望ましい場合がある。すなわち、いくつかの実施形態において、撚りプロセス中に、外側複合体層を形成する、単一ワイヤと複合体ワイヤとの間の温度差が、望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、単一ワイヤが１００ｋｇ以上、２００ｋｇ以上、５００ｋｇ以上、１０００ｋｇ以上、又は５０００ｋｇ以上もの張力を伴って撚ることが望ましい場合がある。
【０１５４】
更なる態様では、本開示は、上記のとおり、絶縁複合体電力ケーブルを使用する方法を提供し、上記の絶縁複合体電力ケーブルの少なくとも一部分を埋める工程含む。
【０１５５】
本明細書全体を通し、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」を指す参照は、「実施形態（embodiment）」という用語の前に「例示的（代表的）（exemplary）」という用語が含まれているかどうかに関わらず、その実施形態の、ある特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の特定の代表的な実施形態の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえに、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「ある実施形態では」といった句の出現は、必ずしも本開示の特定の代表的な実施形態の同一の実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の好適な方法で１つ以上の実施形態に組み合わされてもよい。
【０１５６】
本明細書で特定の代表的実施形態を詳細に説明したが、当然のことながら、当業者には上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び均等物を容易に想起することができるであろう。したがって、本開示は本明細書で以上に述べた例示の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。特に、本明細書で使用されるように、端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に包含される全ての数を含むことが意図されている（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。加えて、本文書中、使用されている全ての数字は用語「約」によって修飾されていると見なされる。
【０１５７】
更に、本明細書にて参照される全ての出版物及び特許は、それぞれの個々の出版物又は特許が参照により援用されることを明確にかつ個別に指示されるかのごとく、それらの全体が同じ範囲で、参照により本明細書に援用される。様々な代表的実施形態が上述された。これらの及び他の実施形態は、以下の「特許請求の範囲」に含まれる。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願はその全体を参照として本明細書に援用する米国特許仮出願第６１／２２６，１５１号、及び同第６１／２２６，０５６号（両方とも２００９年７月１６日出願）の利益を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は全般に、絶縁複合体電力ケーブル、並びにその製造及び使用方法に関連する。本開示は更に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤ含む、絶縁された撚り電力ケーブル、並びにその作製及び地下若しくは水中送電ケーブルとしての使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
複合体であり、したがって容易に新しい形状へと塑性的に変形することができない材料からの有用なケーブル物品が近年紹介されている。これらの材料の一般的な例には、繊維強化複合体が挙げられ、金属に対するその改善された機械的特性を有する一方で、その応力歪み応答において主に弾性であるために魅力的である。セラミック繊維強化金属ワイヤを含む複合体ケーブルなど、繊維強化ポリマーワイヤを含む複合体ケーブルは、当該技術において既知である（米国特許第６，５５９，３８５号及び同第７，０９３，４１６号、並びに公開済みＰＣＴ出願ＷＯ ９７／００９７６号を参照のこと）。
【０００４】
複合体ケーブル（例えば、ポリマーマトリックス複合体を含むケーブル、又は金属マトリックス複合体ワイヤ）の１つの使用は、地上−地中の送電に対して使用される裸（すなわち非絶縁）ケーブルにおける強化部材としてである。アルミニウムマトリックス複合体ワイヤを含む裸の送電ケーブルは既知であるが、一部の用途では改善されたケーブル特性を得るという、継続した要望が存在する。例えば、裸の送電ケーブルは一般に、地中又は水中での送電用途における使用には適していないと考えられる。
【０００５】
更に、一部の用途では、送電のために撚り複合体ケーブルを使用することが望ましい場合がある。ケーブル撚りは，個々の延性ワイヤが、一般的に螺旋状の配置で組み合わされて、完成したケーブルを製造するプロセスである。米国特許第５，１７１，９４２号及び同第５，５５４，８２６号を参照のこと。螺旋状に撚られた送電ケーブルは典型的に、延性金属、例えば鋼、アルミニウム、又は銅から製造される。いくつかの場合では、裸の架空送電ケーブルなど螺旋状に撚られたワイヤコアは，ワイヤ導体層によって包囲される。螺旋状に撚られたワイヤコアは、鋼などの第１材料から作製される延性金属ワイヤを含む場合があり、外側の動力伝導層は、例えばアルミニウムなど他の材料から作製される延性金属ワイヤを含む場合がある。いくつかの場合では、螺旋状に撚られたワイヤコアは、より大きな直径の送電ケーブルの製造への投入材料として使用される、事前に撚られた（pre-stranded）ケーブルであってもよい。螺旋状に撚られたケーブルは概ね、わずか７つの個々のワイヤから、５０以上のワイヤを含む、より一般的な構造体を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
当該技術分野は、地下又は水中（例えば、水中用）送電用途における使用のための、改善された複合体ケーブルを絶えず模索している。当該技術分野は、改善された撚り複合体送電ケーブル、及び撚り複合体ケーブルを作製し、使用するための改善された方法を追求する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの用途では、複合体ケーブルの構造、及びそれらの製造方法を更に改善することが望ましい。特定の用途では、複合体送電ケーブルの短絡に対する耐性、耐湿性、及び／又は耐化学性を改善することが望ましい。いくつかの用途では、複合体送電ケーブルを包囲する絶縁シースを提供し、ケーブルを地下又は水中の送電用途における使用に好適にすることが望ましい場合がある。
【０００８】
他の用途では、撚り複合体ケーブルの、例えばそれらの引張り強度及びケーブルの破断までの伸長など、撚り複合体ケーブルの物理的特性を改善することが望ましい。いくつかの特定の用途では、送電ケーブルなど、後続の物品に組み込む前に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの螺旋状の配置を維持するための便利な手段を提供することが更に望ましい。螺旋状の配置を維持するためのかかる手段は、可塑的に変形可能な延性金属ワイヤを備える、又は螺旋状に配置された後に硬化することができる、若しくはセットすることができるワイヤを備える従来のコアでは必要ではなかった。
【０００９】
本開示の特定の実施形態は、送電ケーブルを包囲する絶縁性シースを提供することに関する。本開示の他の実施形態は、撚り複合体ケーブルと、各複合体ワイヤ層間で交互の撚り方向を使用して、螺旋状に撚られた複合体ケーブルと比較したときに、複合体ケーブルの引張り強度が驚くべき増加することになる、共通の撚り方向での、複合体ワイヤ層の螺旋状の撚り方法と、に関する。引張り強度における、そのような驚くべき増加は、共通の撚り方向を使用して撚られたとき、従来の延性（例えば金属又は他の非複合体）ワイヤでは観察されていない。更に、一般的に、従来の延性ワイヤケーブルの撚られたワイヤ層に、共通の撚り方向を使用したいという意欲は低い。なぜならば延性ワイヤは容易に可塑的に変形することができ、そのようなケーブルは概して、より短い撚り長さを使用し、そのため、交互のより方向がケーブルの一体性を維持するために好ましい場合がある。
【００１０】
したがって、一態様では、本開示は、共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、このワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースと、を含む、絶縁複合体電力ケーブルを提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。他の代表的な実施形態では、ワイヤコアは、金属伝導体ワイヤ又は複合体ワイヤの少なくとも１つを含む。特定の代表的な実施形態では、ワイヤコアは、少なくとも１つの光ファイバーを含む。
【００１１】
更なる代表的な実施形態では、ワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤは、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に画定される少なくとも２つの円筒状の層に配置される。追加の代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、複合体ワイヤのみを含む。特定の更なる代表的な実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、少なくとも１つの延性金属ワイヤを更に含む。
【００１２】
更なる代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で撚られている。いくつかの更なる代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は螺旋状に撚られている。他の追加の代表的実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、円形、楕円形、卵形、矩形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する。
【００１３】
他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。いくつかの代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。特定の代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。いくつかの代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。更なる代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。
【００１４】
更なる代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、アラミド、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー（完全フッ素化又は部分フッ素化（コ）ポリマーを含む）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【００１５】
他の代表的な実施形態では、金属マトリックス複合体ワイヤは、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【００１６】
特定の本好適実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。好適なセラミック繊維は、商標ＮＥＸＴＥＬセラミック繊維（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ．ＭＮ））として入手可能であり、例えばＮＥＸＴＥＬ ３１２セラミック繊維を含む。特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【００１７】
追加の代表的実施形態では、絶縁シースは、絶縁複合体電力ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【００１８】
他の態様では、本開示は、（ａ）共通の長手方向軸を画定するワイヤコアを提供する工程と、（ｂ）このワイヤコアの周囲に複数の複合体ワイヤ配置する工程と、（ｃ）複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、絶縁複合体電力ケーブルを作製する方法を提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。特定の代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られている。特定の本好適実施形態では、各円筒状の層はある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と反対の撚り方向で撚られている。更なる好ましい実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。
【００１９】
更なる態様では、本開示は、上記のとおり、絶縁複合体電力ケーブルを使用する方法を提供し、上記の絶縁複合体電力ケーブルの少なくとも一部分を埋める工程含む。
【００２０】
本開示による絶縁複合体電力ケーブルの代表的な実施形態は、その使用を可能にし、様々な用途に利点をもたらす、様々な機能及び性質を有し得る。例えば、いくつかの代表的な実施形態では、本開示による絶縁複合体電力ケーブルは、他の複合体ケーブルに比べた場合、製造中又は使用中に、ケーブルの低い値の引張り歪みでの早期破壊又は故障を経験する傾向を低減し得る。更に、いくつかの代表的な実施形態による絶縁複合体電力ケーブルは、従来の撚り延性金属ワイヤケーブルに比べた場合、改善された耐腐食性、環境耐性（例えば紫外線及び湿度耐性）、高温での強度損失に対する抵抗性、クリープ耐性、並びに比較的高い弾性率、低密度、低熱膨張係数、高い導電率、高いたわみ抵抗、及び高強度を呈することができる。
【００２１】
したがって、いくつかの具代表的実施形態において、本開示の実施形態によって製造された絶縁撚り複合体電力ケーブルは、先行技術の複合体ケーブルに比べ、１０％以上の引張り強度の増加を呈し得る。本開示の特定の実施形態による、絶縁された撚り複合体電力ケーブルはまた、特定の重要な用途、例えば架空送電用途における使用において、引張り強度の最低要件に適合するケーブルの撚りプロセスにより、収率を増大させるため、より低い製造コストで製造することも可能である。
【００２２】
本開示の例示的な実施形態の種々の態様及び利点の概要がまとめられてきた。上記の本開示の概要は、本発明の特定の代表的な実施形態の図示された各実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。図及び以下の詳細な説明は、本明細書に開示された原理を使用するいくつかの好ましい実施形態を更に具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本開示の代表的実施形態を添付の図面を参照して更に説明する。
【図１Ａ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｂ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｃ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｄ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｅ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｆ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｇ】本開示の代表的な実施形態による代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ａ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｂ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｃ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｄ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ｅ】本開示の代表的な実施形態にしたがって、他の代表的な絶縁複合体電力ケーブルによる延性金属伝導体を組み込む、代表的な絶縁複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図３Ａ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの側面図。
【図３Ｂ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｃ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｄ】本開示の絶縁撚り複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図４】本開示の絶縁複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲の保持手段と、撚り複合体ワイヤコアの周囲に撚られた複数の延性金属伝導体を含む１つ以上の層と、を含む、代表的な絶縁撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図５】本開示の他の代表的な実施形態により、複数の個々に絶縁された非複合体ワイヤを含むコアの付近で複数の個々に絶縁された複合体ワイヤを含む、１つ以上の層を含む、代表的な絶縁された撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【００２４】
図中、同じ参照番号は、同様の要素を指す。本明細書に含まれる図は、縮尺図ではなく、これらの図中、複合体ケーブルの構成要素は、選択された特徴を強調するために採られたサイズである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
説明及び特許請求の範囲で特定の用語が使用されており、大部分は周知であるが、いくらか説明を必要とする場合がある。本明細書で使用されるとき、「ワイヤ」が「脆性」であると述べる場合は、そのワイヤがごくわずかな可塑性変形を伴い、引張り荷重下で破壊することを意味する。
【００２６】
用語「ワイヤ」は一般に、延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、及び流体移送のための中空管状ワイヤを含むように使用される。
【００２７】
ワイヤの変形に関して使用されるとき、用語「延性」は、そのワイヤが曲げの最中に破壊又は破損することなく実質的に可塑性変形されることを意味する。
【００２８】
用語「複合体ワイヤ」は、一緒に束ねられた、組成物又は形態の異なる材料の組み合わせから形成されたフィラメントであり、脆性又は非延性の性質を呈するものを指す。
【００２９】
用語「金属マトリックス複合体ワイヤ」は、１つ以上の延性金属相を含むマトリックスに束ねられた、１つ以上の繊維状の強化材料を含む複合体ワイヤを指す。
【００３０】
用語「ポリマーマトリックス複合体ワイヤ」は、１つ以上のポリマー相を含むマトリックスに束ねられた、１つ以上の繊維状の強化材料を含む複合体ワイヤを指す。
【００３１】
用語「光ファイバー」は、光ファイバー通信に使用される少なくとも１つの長手方向に光透過性の繊維要素を含むフィラメントを指す。
【００３２】
用語「中空の管状ワイヤ」は、流体の移送に有用な長手方向に中空の導管又はチューブを指す。
【００３３】
ワイヤの変形に関して使用される用語「曲げ」又は「曲がる」には、二次元の曲げ、及び／又は、撚り中にワイヤを螺旋状に曲げることを含む三次元の曲げが含まれる。曲げ変形を有するワイヤを指す場合、これは、そのワイヤが引張り及び／又はねじり力によってもたらされた変形をも有する可能性を除外するものではない。
【００３４】
「顕著な弾性曲げ」変形とは、ワイヤが、そのワイヤの半径の最高１０，０００倍までの曲率半径で曲げられたときに起こる曲げ変形を意味する。この顕著な弾性曲げ変形は、円形断面のワイヤに適用される場合、ワイヤの外側繊維における少なくとも０．０１％の歪みを付与し得る。
【００３５】
用語「ケーブル化」及び「撚る」は、「ケーブル化された（される）」及び「撚られた（撚られる）」として交換可能な用語として使用される。
【００３６】
用語「撚り」は、螺旋状に撚られたケーブルの撚り層にあるワイヤが、螺旋状に巻かれている状態を指す。
【００３７】
用語「撚り方向」は、螺旋状に撚られた層におけるワイヤの撚られた方向を指す。螺旋状に撚られる層の撚り方向を判定するには、そのケーブルが観測者とは反対の方向を指した状態で、観測者が、その螺旋状に撚られたワイヤ層の表面を見る。ワイヤ撚りが、撚りが観測者から離れて進行するに従って、時計方向に回転するように見える場合、そのケーブルは「右旋撚り」を有すると記述される。ワイヤ撚りが観測者から離れるに従って反時計方向に回転するように見える場合、そのケーブルは「左旋撚り」を有すると記述される。
【００３８】
用語「中心軸」及び「中心長手方向軸」は交換可能な用語として使用され、多層螺旋撚りケーブルの半径方向での中心に位置する、共通の長手方向軸を意味する。
【００３９】
用語「撚り角度」は、螺旋状に撚られたケーブルの中心長手方向軸に対して、撚られたワイヤによって形成される角度を指す。
【００４０】
用語「交差角度」は、螺旋状に撚られたワイヤケーブルの、隣接するワイヤ層の撚り角度間の相対的な（絶対的な）差を意味する。
【００４１】
用語「撚り長さ」は、螺旋状に撚られたケーブルの中心長手方向軸を中心に、螺旋状に撚られたある層内のある単一ワイヤが、螺旋状に完全に１回転する間の、その撚りケーブルの長さを指す。
【００４２】
用語「セラミック」は、ガラス、結晶性セラミック、ガラスセラミック、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００４３】
用語「多結晶性」とは、主に複数の結晶性グレインを有し、そのグレイン寸法が、そのグレインの存在する繊維の直径よりも小さいような、材料を意味する。
【００４４】
用語「連続繊維」とは、平均繊維直径に比較して、相対的に無限である長さを有する繊維を意味する。これは典型的に、アスペクト比（すなわち、繊維の平均直径に対する繊維の長さの比）１×１０５以上（いくつかの実施形態においては、少なくとも１×１０６、又は更に少なくとも１×１０７）を有する繊維を意味する。典型的に、そのような繊維は約１５ｃｍ〜少なくとも数メートルの長さを有し、更には数キロメートル以上の桁の長さをも有し得る。
【００４５】
本開示は、いくつかの代表的な実施形態において、水中又は地下の送電ケーブルとしての使用に適した、絶縁複合体ケーブルを提供する。特定の実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、複数の撚り複合体ワイヤを含む。複合体ワイヤは一般的に脆性及び非延性であり、よって、ワイヤを破壊せずに螺旋構造を維持しようとする従来のケーブル撚りプロセス中には、十分に変形されないことがある。よって、本開示は、いくつかの実施形態において、より高い引張り強度の撚り複合体ケーブルを提供し、更には、いくつかの実施形態において、撚りケーブルにおけるワイヤの螺旋構造を維持するための手段を提供する。このようにして、撚りケーブルは、中間物品又は最終物品として好都合に提供され得る。中間物品として使用される場合、撚り複合体ケーブルは、絶縁された複合体送電ケーブル、例えば、水中又は地下の送電ケーブルとして最終物品に後で組み込むことができる。
【００４６】
本開示の様々な代表的な実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本開示の代表的な実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本開示の実施形態は以下に記述する代表的な実施形態に限定されず、請求項及びそれと同等の任意のものに定められた制限によって支配されるものと理解されたい。
【００４７】
一態様では、本開示は、共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、このワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースを含む、絶縁複合体電力ケーブルを提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。他の代表的な実施形態では、ワイヤコアは、金属伝導体ワイヤ又は複合体ワイヤの少なくとも１つを含む。追加の代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、複合体ワイヤのみを含む。特定の更なる代表的な実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、少なくとも１つの延性金属ワイヤを更に含む。
【００４８】
このように、図１Ａ〜１Ｇは、代表的な複合体ケーブル（例えば、それぞれ１０、１１、１０’、及び１１’）の横断端面図を図示し、これは任意に撚られてもよく、又は、より好ましくは螺旋状に撚られたケーブルであってもよく、これは本開示のいくつかの非限定的な代表的実施形態により、水中又は地下の絶縁複合体ケーブルの形成に使用されてもよい。図１Ａ及び１Ｃに示される代表的な実施形態によって図示されるとき、絶縁複合体ケーブル（１０、１０’）は、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２と、複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層（これは所望により、第１撚り方向において単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは所望により、第１撚り方向において複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含み得る。
【００４９】
所望により、図１Ｃに示されるように、複数の第３複合体ワイヤ８（これは、第１撚り方向において、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に任意に撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）を含む第３層は、絶縁シース９を適用する前に含まれて、絶縁複合体ケーブル１０’を形成してもよい。所望により、複合体ワイヤ（所望により撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）の第４層（図示せず）又は更に多くの追加層が、第１撚り方向で複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に含まれて複合体ケーブルを形成してもよい。
【００５０】
図１Ｂ及び１Ｄに示される他の代表的な実施形態において、複合体ケーブル（１１、１１’）は、中心長手方向軸を画定する単一延性金属ワイヤ４（これは例えば延性金属ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で単一延性金属ワイヤ１の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６を（これは所望により、第１撚り方向で、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）含む第２層と、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含み得る。
【００５１】
所望により、図１Ｄに示されるように、複数の第３複合体ワイヤ８を含む第３層が、第１撚り方向で、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られて、複合体ケーブル１１’を形成し得る。所望により、複合体ワイヤ（所望により撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）の第４層（図示せず）又は更に多くの追加層が、第１撚り方向で複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に含まれて複合体ケーブルを形成してもよい。
【００５２】
図１Ｅ〜１Ｆによって図示されている更なる代表的な実施形態では、１つ以上の個々の複合体ワイヤは絶縁シースによって個々に包囲されてもよい。したがって、図１Ｅに示されるように、複合体ケーブル１１’は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、又は流体移送のための中空の管状ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で単一コアワイヤ１の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは所望により、第１の撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シース９と、含み、それぞれ個々の複合体ワイヤ（４、６）は、絶縁シース９によって個々に包囲され、所望により単一コアワイヤ１はまた絶縁シースによって個々に包囲される。
【００５３】
あるいは、１つ以上の個々の複合体ワイヤは、絶縁シース、及び複合体ワイヤの全体を包囲する任意の追加のシースによって個々に包囲されてもよい。したがって、図１Ｆに示されるように、複合体ケーブル１１’’’は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、又は流体移送のための中空の管状ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で単一コアワイヤ１の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは所望により、第１の撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体ワイヤの全体を包囲する絶縁シース９’と、個々の複合体ワイヤ（４、６）をそれぞれ包囲する追加の絶縁シース９と、所望により単一コアワイヤ１とを含む。更に、図１Ｆは、個々のワイヤ（１、４、及び６）と、複数のワイヤ（１、４、６）の全体を包囲する絶縁シース９’との間に残ったいずれかの空洞を実質的に充填するための、所望の絶縁フィルタ（図１Ｇに３としてラベル表示されており、図１Ｇに関して更なる詳細が以下に記載されている）の使用を図示する。
【００５４】
図１Ｇによって図示される追加の代表的な実施形態では、複合体ケーブル（１１’’’’）は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは例えば、延性金属ワイヤであってもよい）と、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により、第１撚り方向で、単一の延性金属ワイヤ１の周囲で撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）を含む第１層と、複数の第２複合体ワイヤ６（これは第１撚り方向で、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲で所望により撚られてもよく、より好ましくはらせん状に撚られてもよい）を含む第２層と、複数の複合体を包囲し、個々のワイヤ（１、４、及び６）間に残されたいずれかの空隙を実質的に充填するための、絶縁充填剤３（これは、図３Ｄに関して以下に記載されているように結合剤２４であってもよく、又は非導電性の固体若しくは液体など、絶縁材料であってもよい、絶縁金属であってもよい）を含む絶縁封入シースと、を含んでもよい。
【００５５】
特に好適な固体充填剤３には、有機及び無機粉末、より具体的にはセラミック粉末（例えば、シリカ、酸化アルミニウム等）、ガラスビーズ、ガラスバブル、（コ）ポリマー（例えばフルオロポリマー）粉末、充填剤又はフィルム等が挙げられる。特に好適な液体充填剤３には、低導電率を呈し、約２０以下の誘電率を有する液体誘電体、より好ましくは、低誘電体流体等として有用なオイル（例えば、シリコーンオイル、全フッ素置換された液体等）が挙げられる。
【００５６】
上記のとおり、代表的な実施形態において、絶縁複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含む。更なる代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で撚られている。好適な撚り方法、構造、及び材料は米国特許出願公開第２０１０／００３８１１２号（Ｇｒｅｔｈｅｒ）に開示されている。
【００５７】
したがって、いくつかの代表的な実施形態では、撚り複合体ケーブル（例えば図１Ａ及び１Ｂにおいてそれぞれ１０、１１）は、を中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２又はコアワイヤ１と、中心長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られ、第１撚り長さを有する、複数の第１複合体ワイヤ４と、中心長手方向軸に対して画定される第２撚り角度で、第１方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られ、第２撚り長さを有する、複数の第２複合体ワイヤ６と、を含む。
【００５８】
更なる代表的な実施形態では、撚り複合体ケーブル（例えば図１Ｃ及び１Ｄにおいてそれぞれ１０’及び１１’）は所望により、中心長手方向軸に対して画定される第３撚り角度で、第１撚り方向で第３撚り長さを有し、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られる複数の第３複合体ワイヤ８を更に含み、第２撚り角度と第３撚り角度との相対的な差は約４°以下である。
【００５９】
更なる代表的な実施形態（図示なし）において、この撚りケーブルは、その共通の長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で複数の第３複合体ワイヤ８の周囲に撚られる複合体ワイヤの追加の（例えば後続の）層（例えば第４、第５、又はそれ以降の層の）を更に含んでもよく、各層の複合体ワイヤが特徴的な撚り長さを有し、第３撚り角度と第４又はそれ以降の撚り角度との相対的な差は、約４°以下である。撚り複合体ワイヤの４層又はそれ以上の層が採用されている実施形態では、好ましくは、直径０．５ｍｍ以下の複合体ワイヤが利用される。
【００６０】
いくつかの代表的な実施形態において、第１撚り角度と第２撚り角度との間の相対的な（絶対的な）差は、０°より大きく、約４°以下である。特定の代表的な実施形態において、１つ以上の第１撚り角度と第２撚り角度、第２撚り角度と第３撚り角度との間の相対的な（絶対的な）差は、４°以下、３°以下、２°以下、１°以下、又は０．５°である。特定の代表的な実施形態において、１つ以上の第１撚り角度は、第２撚り角度に等しく、第２撚り角度は第３撚り角度に等しく、及び／又は各後続撚り角度は直前の撚り角度に等しい。
【００６１】
更なる実施形態において、１つ以上の第１撚り長さは第２撚り長さ以下であり、第２撚り長さは第３撚り長さ以下であり、第４撚り長さはすぐ後続の撚り長さ以下であり、及び／又は各後続撚り長さは直前の撚り長さ以下である。他の実施形態において、１つ以上の第１撚り長さは第２撚り長さに等しく、第２撚り長さは第３撚り長さに等しく、及び／又は各後続撚り長さは直前の撚り長さに等しい。いくつかの実施形態において、当該技術分野において既知のように、平行撚りを使用することが好ましいことがある。
【００６２】
更なる代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、少なくとも１つの非複合体ワイヤを、一部の実施形態では複数の非複合体ワイヤを更に含み得る。いくつかの特定の代表的実施形態では、撚りケーブルは、全体的に複合体であろうと、部分的に複合体であろうと、全体的に非複合体であろうと、螺旋状に撚られてもよい。他の追加の代表的実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤ及び／又は非複合体ワイヤは、円形、出変形、及び台形から選択される断面形状を有する。
【００６３】
特定の更なる代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、複数の延性金属ワイヤを更に含み得る。図２Ａ〜２Ｅは、撚り複合体ケーブル（例えば１０’及び１０’’）の代表的な実施形態を図示し、ここでは延性ワイヤ（例えば２８、２８’、２８’’）、例えば延性金属伝導体ワイヤの１以上の追加層が撚られ、より好ましくは図１Ａの代表的な複合体ケーブルコアの周囲に螺旋状に撚られる。しかしながら、本開示はこれらの代表的な実施形態に限定されるものではなく、他の複合体ケーブルコアを用いた他の実施形態も、本開示の範囲内であることが理解されよう。
【００６４】
したがって、図２Ａに図示される特定の実施形態では、絶縁撚り複合体ケーブル３０は、図１Ａに対応して、撚り非複合体ケーブルコア１０の周囲に撚られた、複数の第１延性ワイヤ２８と、複数の複合体及び延性ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含む。図２Ｂに図示されている追加の実施形態では、絶縁撚り複合体ケーブル４０は、図１Ａに対応して、撚り非絶縁複合体ケーブル１０の、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られる複数の第２延性ワイヤ２８’と、複数の複合体及び延性ワイヤを包囲する絶縁シース９と、を含む。図２Ｃに更に図示されている追加の実施形態では、絶縁撚り複合体ケーブル５０は、図１Ａに対応して、撚り非絶縁複合体ケーブル１０の、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られる複数の第３延性ワイヤ２８’’と、複数の複合体及び延性ワイヤを包囲する絶縁シース９とを含む。
【００６５】
図２Ａ〜２Ｃによって図示される特定の実施形態において、対応する絶縁複合体ケーブル（例えば３０、４０、５０）は、長手方向軸を画定する単一ワイヤ２と、第１撚り方向において、単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られる複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られる複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層と、を含む、図１Ａの撚られてはいるが、非絶縁複合体ケーブル１０に対応する、非絶縁複合体コア１０を有する。特定の代表的な実施例において、複数の第１延性ワイヤ２８は、隣接する放射状層（例えば、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）とは逆の撚り方向で撚られる。
【００６６】
他の代表的な実施例において、複数の第１延性ワイヤ２８は、隣接する放射状層（例えば、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）と同じ撚り方向で撚られる。更なる代表的な実施形態において、複数の第１延性ワイヤ２８、複数の第２延性ワイヤ２８’、又は複数の第３延性ワイヤ２８’’の少なくとも１つは、隣接する放射状層（例えば複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）とは逆の撚り方向で撚られる。
【００６７】
更なる代表的な実施形態において、各延性ワイヤ（２８、２８’、又は２８’’）は、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、円形、楕円形、卵型、矩形、又は台形から選択される断面形状を有する。図２Ａ〜２Ｃは、各延性ワイヤ（２８、２８’）が、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、実質的に円形の断面形状を有する実施形態を示す。図２Ｄに示された特定の実施形態において、撚り複合体ケーブル６０は、図１Ａに対応する撚り複合体コアケーブル１０の周囲に撚られる、複数の概ね第１台形形状の延性ワイヤ２８を含む。図２Ｅに図示される更なる実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’’’は更に、図１Ａに対応する非撚り複合体ケーブル１０の周囲に撚られた、複数の第２の概ね台形形状の延性ワイヤ２８’を含む。更なる代表的な実施形態において、これら延性ワイヤ（２８、２８’）の一部又は全ては、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、「Ｚ」又は「Ｓ」形（図示なし）の断面形状を有し得る。そのような形状のワイヤは当該技術分野において既知であり、例えば、相互に連結するケーブル外層を形成するのに望ましいことがある。
【００６８】
追加の実施形態において、延性ワイヤ（２８、２８’）は、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、マンガン、ケイ素、これらの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む。
【００６９】
図３Ａ〜３Ｅは、中心長手方向軸を画定する単一の中心複合体コアワイヤ２を示しているが、図１Ｂ及び１Ｄに先に図示されるように、単一の中心複合体コアワイヤ２は別の方法として延性金属ワイヤ１であり得ることも、併せて理解される。更に、複合体ワイヤの各層はある撚り長さを呈し、複合体ワイヤの各層の撚り長さは異なっていてよく、又は好ましくは、同じ撚り長さであり得ることが理解される。
【００７０】
更に、いくつかの代表的な実施形態において、各複合体ワイヤは、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、全般に円形、楕円形、又は台形の断面形状を有する。特定の代表的な実施形態において、複合体ワイヤはそれぞれ、全般に円形の断面形状を有し、各複合体ワイヤの直径は約０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上であり、更により好ましくは１ｍｍ以上であり、更により好ましくは２ｍｍ以上であり、最も好ましくは３ｍｍ以上であり、かつ、約１５ｍｍ以下であり、より好ましくは１０ｍｍ以下であり、更により好ましくは５ｍｍ以下であり、更により好ましくは４ｍｍ以下であり、最も好ましくは３ｍｍ以下である。他の代表的な実施形態において、各複合体ワイヤの直径は１ｍｍ未満、又は５ｍｍを超え得る。
【００７１】
典型的に、全般に円形の断面形状を有する単独中心ワイヤの平均直径は、約０．１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態において、単独中心ワイヤの平均直径は望ましくは約０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、４ｍｍ以上、又は最高約５ｍｍである。他の実施形態において、単独中心ワイヤの平均直径は約０．５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、又は約１５ｍｍ未満である。
【００７２】
図２Ａ〜２Ｅに図示されていない追加の代表的な実施形態において、撚り複合体ケーブルは、中心長手方向軸を画定する単一ワイヤを中心に、３つを超える複合体ワイヤの撚られた層を含み得る。特定の代表的な実施形態において、複合体ケーブルの各層における各複合体ワイヤは、同じ構造及び形状であり得るが、これは、本明細書に記述される利点を達成するのに必須ではない。
【００７３】
更なる態様において、本開示は、複合体コアと、その複合体コアの周囲の導体層とを含む、撚り送電ケーブルの様々な実施形態を提供し、この複合体コアは、上述の任意の撚り複合体ケーブルを含み得る。いくつかの実施形態では、送電ケーブルは、架空送電ケーブル、地下送電ケーブル、海中送電ケーブル、又はこれらの組み合わせとして有用であり得る。代表的な海中送電ケーブル及び用途は、同時係属の米国特許仮出願第６１／２２６，０５６号、表題「ＳＵＢＭＥＲＳＩＢＬＥ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＣＡＢＬＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００９年７月１６日出願）に記載されている。
【００７４】
特定の代表的な実施形態において、この導体層は、複合体ケーブルコアのほぼ全表面を包囲し、いくつかの実施形態ではこれに接触する金属層を含む。他の代表的な実施形態において、この導体層は、複合体ケーブルコアの周囲に撚られた複数の延性金属伝導体ワイヤを含む。
【００７５】
複数の複合体ワイヤ（例えば、２、４、６）及び所望により延性金属ワイヤ（例えば２８、２８’、２８’’）を含む撚られた複合体ケーブルに関して、いくつかの実施形態において、撚り中又は撚り後に、例えばテープの上巻き（接着剤の有無を問わず）又は結合剤（例えば米国特許第６，５５９，３８５（Ｂ１）号（Ｊｏｈｎｓｏｎら）を参照）などの保持手段を用いて、複合体ワイヤ（例えば、少なくとも、図１Ａ〜１Ｄ又は２Ａ〜２Ｅの第２層における複数の第２複合体ワイヤ６）を一緒に保持することが望ましい。図３Ａ〜３Ｄ、及び図４は、撚った後に複合体ワイヤを一緒に保持するため、テープ１８の形状の保持手段を使用している様々な実施形態を図示する。特定の実施形態では、テープ１８は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シース３２として機能することができる。
【００７６】
図３Ａは、代表的な撚り複合体ケーブル１０（図１Ａ）の側面図であり、複合体ワイヤ（２、４、６）の周囲の撚り複合体ケーブル１０に部分的に適用されるテープ１８を含む、代表的な保持手段を備える。図３Ｂに示すように、テープ１８は、接着層２２備える支持体２０を含み得る。別の方法としては、図３Ｃに示すように、テープ１８は、接着剤なしで、支持体２０のみを含み得る。特定の実施形態では、テープ１８は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シース３２として機能することができる。
【００７７】
特定の代表的な実施形態において、テープ１８は、図３Ａに示すように、各後続の巻きを、隙間なくかつ重なりなしに、前の巻きに境を接するように巻き付けることができる。別の方法としては、いくつかの実施形態において、後続の巻きは、各巻きの間に隙間を残すような間隔があるように、あるいは前の巻きに重なるように、離間することができる。１つの好ましい実施形態において、テープ１８は、各巻きが、前の巻きに対して、テープ幅の約１／３〜１／２重なるように巻き付けられる。
【００７８】
図３Ｂは、保持手段が、接着剤２２を備える支持体２０を含むテープ１８である、図３Ａの撚られた、テープが巻き付けられた複合体ケーブル３２の横断端面図である。この代表的な実施形態において、好適な接着剤には例えば、（メタ）アクリレート（コ）ポリマー系接着剤、ポリ（α−オレフィン）接着剤、ブロックコポリマー系接着剤、天然ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、及びホットメルト接着剤が挙げられる。感圧性接着剤は、特定の実施形態において好ましいことがある。いくつかの代表的な実施形態では、テープ１８は、複合体ケーブルを包囲する絶縁シースとして機能し得る。
【００７９】
更なる代表的な実施形態において、テープ１８が弾性曲げ変形を維持するのに十分強く、かつその包まれた構成をそれ自体だけで保持することができる、又は必要に応じて十分に拘束されるという条件で、テープ１８又は支持体２０の好適な材料には、金属ホイル（特にアルミニウム）、ポリエステル、ポリイミド、フルオロポリマーフィルム（完全フッ素化（コ）ポリマー及び部分フッ素化（コ）ポリマーを含むこれらのものが挙げられる）、ガラス強化支持体、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。１つの特に好ましい支持体２０はアルミニウムである。そのような支持体は、好ましくは厚さが０．００２〜０．００５インチ（０．０５〜０．１３ｍｍ）であり、幅は撚り複合体ケーブル１０の直径に基づいて選択される。例えば、２層の撚り複合体ワイヤを有し（例えば３Ａに示すもの）、直径約０．５インチ（１．３ｃｍ）を有する、撚られた複合体コアケーブル１０については、幅１．０インチ（２．５ｃｍ）を有するアルミニウムテープが好ましい。
【００８０】
現在好ましい市販のテープには、次の金属ホイルテープが挙げられる（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）：テープ４３８、厚さ０．００５インチ（０．１３ｍｍ）アルミ支持体、アクリル接着剤付き、合計テープ厚さ０．００７２インチ（０．１８ｍｍ）；テープ４３１、厚さ０．００１９インチ（０．０５ｍｍ）アルミニウム支持体、アクリル接着剤付き、合計テープ厚さ０．００３１インチ（０．０８ｍｍ）；及びテープ４３３、厚さ０．００２インチ（０．０５ｍｍ）アルミニウム支持体、シリコーン接着剤付き、合計テープ厚さ０．００３６インチ（０．０９ｍｍ）。好適な金属箔／ガラス布は、実施例で記載されているように、テープ３６３（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）である。好適なポリエステル支持体テープには、厚さ０．００１インチ（０．０３ｍｍ）のポリエステル支持体、シリコーン系接着剤、及び合計テープ厚さ０．００１８インチ（０．０３ｍｍ）の、ポリエステルテープ８４０２（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）が挙げられる。
【００８１】
図３Ｃは、テープ１８が、接着剤を有さない支持体２０を含む、図３Ａによる、テープが巻き付けられた撚り複合体ケーブル３２’の他の実施形態の横断端面図である。テープ１８が接着剤を有さない支持体２０である場合、支持体２０の好適な材料には、接着剤付きの使用において上述したもののうち任意のものを挙げることができ、好ましい支持体は、厚さが０．００２〜０．００５インチ（０．０５〜０．１３ｍｍ）、幅１．０インチ（２．５４ｃｍ）を有するアルミニウム支持体である。特定の実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇの要素３に関して上記のとおり、テープ１８は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シースとして機能することができる。
【００８２】
接着剤２２の有無を問わず、テープ１８を保持手段として使用する場合、テープは、当該技術分野において既知であるような従来型のテープ巻き装置で、撚りケーブルに適用することができる。好適なテープ巻き装置には、例えばモデル番号ＣＴ−３００同心テーピングヘッドなどの、Ｗａｔｓｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能なものが挙げられる。テープ上巻きステーションは一般に、ケーブル撚り装置の出口に配置され、ケーブル１０が巻き取りスプール上に巻かれる前に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤに適用される。テープ１８は、弾性変形された複合体ワイヤの撚り配置を保持できるよう選択される。
【００８３】
図３Ｄは、複合体ワイヤ（２、４、６）をその撚り配置に保持するよう、図１Ａに示される非絶縁撚り複合体コアケーブル１０に適用される結合剤２４の形体での保持手段を用いた、撚られて、封入された複合体ケーブル３４の別の代表的な実施形態を図示する。特定の実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇ関して上記のとおり、結合剤２４は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シース３として機能することができる。特定の実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇの要素３に関して上記のとおり、結合剤２４は、撚り複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シースとして機能することができる。
【００８４】
好適な結合剤２４（これは、いくつかの代表的な実施形態では、図１Ｆ〜１Ｇに示されるように、絶縁充填剤３として使用されてもよい）には、米国特許第５，１１２，８８２号（Ｂａｂｕら）に記述されているような、６〜２０個の炭素原子を含むモノマーから誘導された、１つ以上のポリ（α−オレフィン）ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、及びテトラポリマーと、光架橋剤とを含む感圧接着剤が挙げられる。これらの材料の放射線硬化は、剥離及び剪断接着特性の有利なバランスを有する接着フィルムを提供する。
【００８５】
別の方法としては、結合剤２４は熱硬化性材料を含み得、これにはエポキシが含まれるがこれに限定されない。いくつかの結合剤について、上述のように、ワイヤがケーブル化装置から出る際に、非絶縁撚り複合体コアケーブル１０上に結合剤２４を押し出すか又は別の方法でコーティングすることが好ましい。別の方法としては、結合剤２４は、転写テープとして供給される接着剤の形態で適用することができる。この場合、結合剤２４は転写又は剥離シート（図示なし）に適用される。この剥離シートで、撚り複合体ケーブル１０の複合体ワイヤの周囲が包まれる。次に支持体を除去すると、接着剤層が結合剤２４として残る。
【００８６】
更なる実施形態において、接着剤２２又は結合剤２４は所望により、それぞれ個々の複合体ワイヤ周囲に、又は、複合体ワイヤと延性金属ワイヤの任意の好適な層の間に適用されることが望ましい場合がある。したがって、図４に図示される特定の施形態では、撚り複合体ケーブル９０は、複数の第１延性ワイヤ２８と、図３Ｃによって図示される、テープが巻き付けられた複合体コア３２’の周囲に撚られた複数の第１延性ワイヤ２８と、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られた複数の第２延性ワイヤ２８’と、を含む。テープ１８は、図１Ａに示される非絶縁撚り複合体コア１０の周囲に巻きつけられ、これは、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２と、第１撚り方向において単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られ得る複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚ら得る、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層１４と、を含む。テープ１８は、撚り複合体ワイヤ（図２、４、６）を包囲する電気絶縁シース３２’を形成する。第２絶縁シース９は、複数の複合体ワイヤ（例えば２、４、及び６）及び複数の延性ワイヤ（２８及び２８’’）の両方を包囲する。
【００８７】
１つの本好適実施形態において、保持手段は、撚り複合体ケーブル１０の合計直径に著しい増加をもたらさない。好ましくは、保持手段を含む撚り複合体ケーブルの外形は、保持手段を除外した複数の撚り複合体ワイヤ（２、４、６、８）の外形の１１０％以下であり、より好ましくは１０５％以下であり、最も好ましくは１０２％以下である。
【００８８】
複合体ワイヤには、従来型のケーブル化装置で撚られているときに、顕著な量の弾性曲げ変形が行われることが認識されよう。ワイヤの螺旋構成を保持するための保持手段が存在しない場合、この顕著な弾性曲げ変形によって、ワイヤの撚りをほどく、又は曲げ形状を元に戻すような作用が生じ得る。よって、いくつかの実施形態において、保持手段は、複数の撚り複合体ワイヤの顕著な弾性曲げ変形を保持するよう選択される。
【００８９】
更に、撚り複合体ケーブルの目的用途によっては、特定の保持手段がその用途に、より好適であることが示唆され得る。例えば、撚り複合体ケーブルが水中又は地下送電ケーブルとして使用される場合は、この用途で曝され得る温度、深度、及びその他の条件で、この送電ケーブルが悪影響を受けないように、結合剤２４、又は接着剤２２を使用しないテープ１８のいずれかを選択すべきである。接着テープ１８が保持手段として使用されるとき、接着剤２２と支持体２０との両方が、この目的用途に好適となるよう選択されるべきである。
【００９０】
図５に図示される更に他の代替の代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブル１００は、複数の個々に絶縁されたワイヤを含むコアの付近で、複数の個々にゼ点された複合体ワイヤと、複合体ワイヤの全体を包囲する任意の追加のシースと、を含む１つ以上の層を含む。したがって、図５に示されるように、絶縁複合体ケーブル１００は、中心長手方向軸を画定する単一コアワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、又は流体移送のための中空の管状ワイヤであってもよい）と、前述のように複数の第１コアワイヤ５（これは所望により、撚られてもよく、より好ましくは、第１撚り方向で、単一コアワイヤ１の周囲で螺旋状に撚られてもよい）を含む少なくとも第１層であって、複数の第１複合体ワイヤ４（これは所望により第１撚り方向で、単一コアワイヤ１の周囲で撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む第１層と、第２の複数の複合体ワイヤ６（これは、第１撚り方向で、第１の複数の複合体ワイヤ４の周囲に撚られてもよい、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい）を含む任意の第２層と、複数の複合体ワイヤの全体を包囲する絶縁シース９’と、各個々のワイヤ（１、４、５、６等）を任意に包囲する追加の絶縁シース９と、を含む。
【００９１】
更に、図５は、上記のとおり個々のワイヤ（１、２、４、及び６）と、複数のワイヤ（１、２、４、６等）の全体を包囲する絶縁シース９’との間に残されたいずれかの空隙を実質的に充填するための、上記の任意の絶縁充填剤３（これは、図３Ｄに関して以下に記載の結合剤２４であってもよく、又は非導電性の固体又は液体などの非導電性材料であってもよい）の使用を図示する。
【００９２】
特定の代表的な実施形態において、撚り複合体ワイヤはそれぞれ、後に詳しく述べるように、マトリックス内に複数の連続繊維を含む。ワイヤは複合体であるため、延性金属ワイヤでは可能であるようなケーブル化又は撚り操作中の可塑性変形を一般に受け入れない。例えば、延性ワイヤを含む先行技術の構成において、従来のケーブル化プロセスは、複合体ワイヤを螺旋形状に恒久的かつ可塑的に変形させるよう実行することができる。本開示は、従来の延性金属ワイヤに比べ、優れた望ましい特性を提供できる、複合体ワイヤの使用を可能にする。この保持手段により、この撚り複合体ケーブルを後続の最終物品に、例えば水中又は地下複合体ケーブルに組み込まれるときに、便利に取り扱うことが可能になる。
【００９３】
いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。特定の代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。更なる代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。更なる代表的な実施形態において、複合体ワイヤのいくつかは、金属マトリックス複合体ワイヤであるように選択され、複合体ワイヤのいくつかは、ポリマーマトリックス複合体ワイヤであるように選択される。他の代表的な実施形態において、複合体ワイヤの全ては、金属マトリックス複合体ワイヤ又はポリマーマトリックス複合体ワイヤのいずれかであるように選択され得る。
【００９４】
いくつかの代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。更なる代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。特定の代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、アラミド、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。更なる代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【００９５】
他の代表的な実施形態では、金属マトリックス複合体ワイヤは、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。更なる代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。いくつかの代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【００９６】
金属マトリックス複合体ワイヤが、外装及び／又は強度要素を提供するのに使用される特定の代表的実施形態では、繊維は、好ましくは、ポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせから選択される。特定の代表的な実施形態では、外装要素は、円筒状の層においてコア複合体ケーブルを包囲する複数のワイヤを含む。好ましくは、ワイヤは、金属外装ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマットリックスワイヤ、及びこれらの組み合わせから選択される。
【００９７】
図６Ａ〜６Ｃによって図示される特定の代表的な実施形態では、コア（１１、１１’、１１’’）を含む撚り複合体ケーブル及び／又は導電性非複合体ケーブルは、少なくとも１つの、好ましくは複数の延性金属ワイヤを含む。追加の代表的な実施形態では、複数の金属ワイヤのそれぞれは、径方向の断面で見たときに、円形、楕円形、台形、Ｓ字形、及びＺ字形からなる群から選択される断面形状を有する。いくつかの特定の代表的実施形態では、複数の金属ワイヤは、鉄、鋼、ジルコニウム、銅、スズ、カドミウム、アルミニウム、マンガン、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、これら相互の合金、他の金属とのこれらの合金、シリコンとのこれらの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも１つの金属を含む。
【００９８】
いくつかの特定の更なる代表的実施形態では、複合体ケーブルの少なくとも１つは、径方向の断面で見たときに、少なくとも１つの複合体ケーブルの中心長手方向軸を中心に撚られた複合体ワイヤの複数の円筒状の層を含む、撚り複合体ケーブルである。特定の代表的実施形態では、少なくとも１つの撚り複合体ケーブルは螺旋状に撚られている。特定の本好適実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、０°より大きく、３°以下である。
【００９９】
更なる代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、円形、楕円形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する。いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。特定の代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。他の代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。特定の他の代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１００】
いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、ポリ（アラミド）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。特定の代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【０１０１】
いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤは金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。他の代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。特定の代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。特定の代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の本好適実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。いくつかの特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【０１０２】
更なる代表的実施形態では、絶縁シースは、水中又は地下複合体ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【０１０３】
いくつかの代表的な実施形態では、シースは望ましい特徴を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、シースは絶縁性であってもよい（すなわち、電気的に絶縁性であり及び／又は熱的若しくは音響的に絶縁性）。特定の代表的な実施形態では、シースは、下層のコアケーブル、及び任意の複数の導電性非複合体ケーブルに対する保護機能を提供する。保護機能は、例えば、改善された耐穿刺性、改善された耐食性、高温若しくは低温に対する改善された耐性、改善された摩擦抵抗等であってもよい。
【０１０４】
好ましくは、シースは、熱可塑性高分子材料、より好ましくは、高密度ポリオレフィン（例えば、高密度ポリエチレン）、中密度ポリオレフィン（例えば、中密度ポリエチレン）、及び／又は熱可塑性フルオロポリマーを含む。好適なフルオロポリマーには、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンポリマー（ＴＦＶ）が挙げられる。特に好適なフルオロポリマーは、商標ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ ＥＴＦＥ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ ＦＥＰ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ ＰＦＡ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、及びＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳで販売されているものである（全て３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）。
【０１０５】
いくつかの代表的な実施形態では、シースは、外装要素を更に含み、これは好ましくは強度要素としても機能する。他の本好適代表的な実施形態では、外装及び／又は強度要素は、コアケーブルを包囲し、円筒状の層に配置されている複数のワイヤを含む。好ましくは、ワイヤは、金属（例えば鋼）ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマットリックスワイヤ、及びこれらの組み合わせから選択される。
【０１０６】
いくつかの代表的な実施形態では、絶縁複合体ケーブルは、外装、すなわち強化層を更に含み得る。特定の代表的な実施形態では、外装層は、少なくとも複合体コアを包囲する１つ以上の円筒状の層を含む。いくつかの代表的な実施形態では、外装、すなわち強化層は、絶縁複合体電力ケーブル内に半径方向に形成されるテープ又は繊維層の形体をとってもよく、少なくとも複合体コアの周囲、したがって複数の複合体ワイヤを包囲する、又はこれの周囲に巻き付けられる複数の繊維を含むことが好ましい。好ましくは、繊維はポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、ホウ素繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせから選択される。
【０１０７】
特定の実施形態では、外装、すなわち強化層及び／又はシースは、導電性複合体若しくは非複合体ケーブルの絶縁性要素として機能し得る。かかる実施形態では、外装、すなわち強化層及び／又はシースは、好ましくは、上記のとおり絶縁性材料、より好ましくは絶縁性高分子材料を含む。
【０１０８】
本開示は任意の好適な複合体ワイヤと共に実施することができるが、特定の代表的な実施形態において、複合体ワイヤのそれぞれが、マトリックス中に少なくとも１つの連続繊維トウ、又は連続単繊維を含む、繊維強化複合体ワイヤとなるよう選択される。
【０１０９】
複合体ワイヤの好ましい実施形態は、マトリックス中に複数の連続繊維を含む。好ましい繊維は、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。これらの、複合体ワイヤの好ましい実施形態は、好ましくは、０．４％以上の破断引張り歪み、より好ましくは０．７％以上の破断引張り歪みを有する。いくつかの実施形態において、金属マトリックス複合体コア内の繊維の数の８５％以上（実施形態によっては、９０％以上、又は更には９５％以上）が連続している。
【０１１０】
本開示に使用し得る他の複合体ワイヤには、ガラス／エポキシワイヤ、炭化ケイ素／アルミニウム複合体ワイヤ、炭素／アルミニウム複合体ワイヤ、炭素／エポキシ複合体ワイヤ、炭素／ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）ワイヤ、炭素／（コ）ポリマーワイヤ、及びこれら複合体ワイヤの組み合わせが挙げられる。
【０１１１】
好適なガラス繊維の例には、当該技術分野において既知であるように、Ａ−Ｇｌａｓｓ、Ｂ−Ｇｌａｓｓ、Ｃ−Ｇｌａｓｓ、Ｄ−Ｇｌａｓｓ、Ｓ−Ｇｌａｓｓ、ＡＲ−Ｇｌａｓｓ、Ｒ−Ｇｌａｓｓ、グラスファイバー及びパラグラスが挙げられる。他のガラス繊維も使用することができるが、このリストは限定的ではなく、例えばＣｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）から市販されている様々な種類のガラス繊維が存在する。
【０１１２】
いくつかの代表的な実施形態において、連続ガラス繊維が好ましい場合がある。典型的には、連続ガラス繊維は、約３μｍ〜約１９μｍの範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、ガラス繊維は、少なくとも３ＧＰａ、４ＧＰａ、及び／又は更には少なくとも５ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、ガラス繊維は、約６０ＧＰａ〜９５ＧＰａ、又は約６０ＧＰａ〜約９０ＧＰａの範囲の弾性率を有する。
【０１１３】
好適なセラミック繊維の例には、金属酸化物（例えばアルミナ）繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、及びこれらの繊維の任意の組み合わせが挙げられる。典型的に、セラミック酸化物繊維は、結晶性セラミック、及び／又は結晶性セラミックとガラスとの混合物（すなわち、繊維は結晶性セラミックとガラス相の両方を含み得る）である。典型的には、そのような繊維は、５０ｍ以上の桁の長さを有し、キロメートル又はそれ以上の桁の長さを有することさえできる。典型的には、連続セラミック繊維は、約５μｍ〜約５０μｍ、約５μｍ〜約２５μｍ、約８μｍ〜約２５μｍ、又は更に約８μｍ〜約２０μｍの、範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、１．４ＧＰａ以上、１．７ＧＰａ以上、２．１ＧＰａ以上、又は更には２．８ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、７０ＧＰａを超え約１０００ＧＰａ以下、又は更には４２０ＧＰａ以下の弾性率を有する。
【０１１４】
好適な単繊維セラミック繊維の例には、炭化ケイ素繊維が挙げられる。典型的に、炭化ケイ素単繊維は、結晶性セラミック、及び／又は結晶性セラミックとガラスとの混合物（すなわち、繊維は結晶性セラミックとガラス相の両方を含み得る）である。典型的には、そのような繊維は、５０ｍ以上の桁の長さを有し、キロメートル又はそれ以上の桁の長さを有することさえできる。典型的には、連続炭化ケイ素単繊維は、約１００μｍ〜約２５０μｍの範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、２．８ＧＰａ以上、３．５ＧＰａ以上、４．２ＧＰａ以上、及び／又は更には６ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、２５０ＧＰａを超え約５００ＧＰａ以下、又は更には４３０ＧＰａ以下の弾性率を有する。
【０１１５】
好適なアルミナ繊維は、例えば、米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）及び同第５，１８５，２９９号（Ｗｏｏｄら）に記載されている。いくつかの実施形態では、アルミナ繊維は多結晶性アルファアルミナ繊維であり、理論上の酸化物系で、アルミナ繊維の総重量を基準として、９９重量％を超えるＡｌ２Ｏ３及び０．２〜０．５重量％のＳｉＯ２を含む。別の態様では、いくつかの望ましい多結晶性アルファアルミナ繊維は、平均粒径１マイクロメートル未満（又は、いくつかの実施形態においては、更には０．５マイクロメートル未満）のアルファアルミナを含む。別の様態では、いくつかの実施形態において、多結晶性アルファアルミナ繊維の平均引張り強度は、１．６ＧＰａ以上（いくつかの実施形態では、２．１ＧＰａ以上、又は更には２．８ＧＰａ以上）である。代表的なアルファアルミナ繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ６１０」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として市販されている。
【０１１６】
好適なアルミノシリケート繊維は、例えば、米国特許第４，０４７，９６５号（Ｋａｒｓｔら）に記述されている。代表的なアルミノシリケート繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ４４０」、「ＮＥＸＴＥＬ ５５０」、及び「ＮＥＸＴＥＬ ７２０」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として販売されている。アルミノボロシリケート繊維は、例えば、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｓｏｗｍａｎ）に記述されている。代表的なアルミノボロシリケート繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ３１２」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として販売されている。窒化ホウ素繊維は、例えば、米国特許第３，４２９，７２２号（Ｅｃｏｎｏｍｙ）及び同第５，７８０，１５４号（Ｏｋａｎｏら）に記述されている。更に、代表的な炭化ケイ素繊維は、例えば、ＣＯＩ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）から５００繊維のトウの商品名「ＮＩＣＡＬＯＮ」が、日本の宇部興産（Ｕｂｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から商品名「ＴＹＲＡＮＮＯ」が、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から商品名「ＳＹＬＲＡＭＩＣ」が、市販されている。
【０１１７】
好適な炭素繊維には、例えばＰＡＮＥＸ（登録商標）及びＰＹＲＯＮ（登録商標）（ＺＯＬＴＥＫ（Ｂｒｉｄｇｅｔｏｎ，ＭＯ）から入手可能）、ＴＨＯＲＮＥＬ（ＣＹＴＥＣ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｐａｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能）、ＨＥＸＴＯＷ（ＨＥＸＣＥＬ，Ｉｎｃ．（Ｓｏｕｔｈｂｕｒｙ，ＣＴ）から入手可能）、及びＴＯＲＡＹＣＡ（東レ株式会社（ＴＯＲＡＹ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．）（日本・東京）から入手可能）など市販されている炭素繊維が挙げられる。そのような炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆体から誘導され得る。その他の好適な炭素繊維には、当該技術分野において既知のように、ＰＡＮ−ＩＭ、ＰＡＮ−ＨＭ、ＰＡＮ ＵＨＭ、ＰＩＴＣＨ又はレーヨン副産物が挙げられる。
【０１１８】
追加の好適な市販されている繊維には、ＡＬＴＥＸ（住友化学株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）（日本・大阪）から入手可能）、ＡＬＣＥＮ（株式会社ニチビ（Ｎｉｔｉｖｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）、日本・東京）から入手可能）が挙げられる。
【０１１９】
好適な繊維には更に、形状記憶合金（マルテンサイト形質転換を起こす金属合金で、形質転換温度より下の温度で双晶化メカニズムにより変形可能となり、形質転換温度より上に加熱されて双晶組織が元の相に戻ると、このような変形が元に戻り得る）が挙げられる。市販されている形状記憶合金繊維があり、例えばＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ Ｗｈｉｔｅｌａｎｄ，ＰＡ）から入手可能である。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、セラミック繊維がトウ内にある。トウは、繊維分野で既知であり、複数の（個別の）繊維（典型的には１００本以上、より典型的には４００本以上の繊維）がロービング様形状に集まったものを指す。いくつかの実施形態において、トウは、トウ当たり７８０本以上の個別繊維を含み、場合によっては、トウ当たり２６００本以上の個別繊維、又は別の場合では、トウ当たり５２００本以上の個別繊維を含む。セラミック繊維のトウは一般に、３００ｍ、５００ｍ、７５０ｍ、１０００ｍ、１５００ｍ、２５００ｍ、５０００ｍ、７５００ｍ及びそれ以上を含む、様々な長さで入手可能である。繊維は、円形又は楕円形である断面形状を有し得る。
【０１２１】
市販されている繊維は典型的に、潤滑性をもたらし、取り扱い中に繊維ストランドを保護するために、製造中に繊維に添加される有機糊剤を典型的に含み得る。糊剤は、例えば、繊維から離れた糊剤を溶解又は燃焼させることによって除去することができる。典型的には、金属マトリックス複合体ワイヤを形成する前に、糊剤を除去することが望ましい。繊維はまた、例えば繊維の湿潤性を強化するために使用されているコーティングを有していることがあり、これが繊維と溶融金属マトリックス材料との間の反応を低下又は阻害する。このようなコーティング、及びこのようなコーティングを提供するための技法は、繊維及び複合体の分野で既知である。
【０１２２】
更なる代表的な実施形態において、複合体ワイヤはそれぞれ、金属マトリックス複合体ワイヤと高分子複合体ワイヤから選択される。好適な複合体ワイヤは、例えば、米国特許第６，１８０，２３２号、同第６，２４５，４２５号、同第６，３２９，０５６号、同第６，３３６，４９５号、同第６，３４４，２７０号、同第６，４４７，９２７号、同第６，４６０，５９７号、同第６，５４４，６４５号、同第６，５５９，３８５号、同第６，７２３，４５１号、及び同第７，０９３，４１６号に開示されている。
【０１２３】
１つの現在好まれている繊維強化金属マトリックス複合体ワイヤは、セラミック繊維強化アルミニウムマトリックス複合体ワイヤである。セラミック繊維強化アルミニウムマトリックス複合体ワイヤは、好ましくは、ほぼ純粋な元素アルミニウム、又は純粋なアルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金のいずれかのマトリックス内に封入された、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３の連続繊維を含む。好ましい繊維は、寸法が約１００ｎｍ未満の等軸晶グレインを含み、繊維直径が約１〜５０μｍの範囲である。約５〜２５μｍの範囲の繊維直径が好ましく、約５〜１５μｍの範囲の繊維直径が最も好ましい。
【０１２４】
本開示の好ましい繊維強化複合体ワイヤは、１立方センチメートル当たり約３．９０〜３．９５グラムの繊維密度を有する。好ましい繊維の中には、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）に付与された米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）に記述されているものがある。好ましい繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ ６１０」アルファアルミナ系繊維（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として入手可能である。封入するマトリックスは、それ自体が繊維材料と化学的に顕著に反応しない（すなわち、繊維材料に対して化学的に比較的不活性である）ように選択され、これにより繊維外側に保護コーティングを施す必要がなくなる。
【０１２５】
複合体ワイヤで、特定の本好適実施形態において、ほぼ純粋な元素アルミニウム、又は元素アルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金のいずれかを含むマトリックスの使用は、好結果のワイヤを生み出すことが示されている。本明細書において用語「ほぼ純粋な元素アルミニウム」、「純粋なアルミニウム」及び「元素アルミニウム」は互換可能な用語であり、約０．０５重量％未満の不純物を含むアルミニウムを意味するためのものである。
【０１２６】
１つの現在好まれている実施形態において、複合体ワイヤは、ほぼ元素アルミニウムのマトリックス内に、約３０〜７０体積％（複合体ワイヤの合計体積に対して）の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含む。このマトリックスは、マトリックスの合計重量に対して、約０．０３重量％未満の鉄を含むことが現在好ましく、最も好ましくは、約０．０１重量％未満の鉄を含む。約４０〜６０％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維の繊維含有量が好ましい。約２０ＭＰａ未満の降伏強さを有するマトリックスと、約２．８ＧＰａ未満の長手方向引張り強度を有する繊維と、を有するマトリックスで形成された、そのような複合体ワイヤは、優れた強度特性を有することが見出されている。
【０１２７】
マトリックスはまた、元素アルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金から形成され得る。ほぼ純粋な元素アルミニウムマトリックスが使用されている実施形態と同様、アルミニウム／銅合金マトリックスを有する複合体ワイヤは好ましくは、複合体の合計体積に対して約３０〜７０体積％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含み、より好ましくは約４０〜６０体積％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含む。加えて、このマトリックスは好ましくは、マトリックスの合計重量に対して、約０．０３重量％未満の鉄を含み、最も好ましくは、約０．０１重量％未満の鉄を含む。アルミニウム／銅マトリックスは好ましくは、約９０ＭＰａ未満の降伏強さを有し、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維は約２．８ＧＰａ以上の長手方向引張り強度を有する。
【０１２８】
複合体ワイヤは、好ましくは、上述の、ほぼ純粋な元素アルミニウムマトリックス内に、又は元素アルミニウムと最高約２重量％の銅との合金から形成されたマトリックス内に、封入された、ほぼ連続の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維から形成される。そのようなワイヤは、一般に、ほぼ連続の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維のスプールを、繊維トウに配置するプロセスによって製造され、溶融マトリックス材料の液浴内を通って引っ張られる。結果として得られたセグメントを次に固化させることにより、マトリックス内に封入された繊維が得られる。
【０１２９】
代表的な金属マトリックス材料は、アルミニウム（例えば高純度（例えば９９．９５％超）元素アルミニウム）、亜鉛、スズ、マグネシウム、及びこれらの合金（例えばアルミニウムと銅の合金）が挙げられる。通常、例えば繊維外面に保護コーティングを提供する必要性を排除するために、マトリックス材料が繊維と著しく化学反応しない（すなわち、繊維材料に関して比較的化学的に不活性である）ように、マトリックス材料が選択される。いくつかの実施形態において、マトリックス材料としては、望ましくは、アルミニウム及びその合金が挙げられる。
【０１３０】
いくつかの実施形態において、金属マトリックスは、９８重量パーセント以上のアルミニウム、９９重量パーセント以上のアルミニウム、９９．９重量パーセントを超えるアルミニウム、又は更には９９．９５重量パーセントを超えるアルミニウムを含む。アルミニウムと銅との代表的なアルミニウム合金は、９８重量パーセント以上のＡｌと最高２重量パーセントの銅を含む。いくつかの実施形態において、有用な合金は１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００及び／又は８０００シリーズのアルミニウム合金である（アルミニウム協会表記）。より高い純度の金属が、より高い引張り強度のワイヤを製造するのに望ましい傾向があるが、純度のより低い形態の金属も有用である。
【０１３１】
適切な金属が市販されている。例えば、アルミニウムは、Ａｌｃｏａ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から、商品名「ＳＵＰＲＥ ＰＵＲＥ ＡＬＵＭＩＮＵＭ；９９．９９％ Ａｌ」で入手可能である。アルミニウム合金（例えば、Ａｌ−２重量％の銅（０．０３重量％不純物））はＢｅｌｍｏｎｔ Ｍｅｔａｌｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ）から得ることができる。亜鉛及びスズは、例えば、Ｍｅｔａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能である（「純亜鉛」；９９．９９９％の純度及び「純スズ」；９９．９５％の純度）。例えば、マグネシウムは、Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎ（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から、商品名「ＰＵＲＥ」で入手可能である。マグネシウム合金（例えばＷＥ４３Ａ、ＥＺ３３Ａ、ＡＺ８１Ａ、及びＺＥ４１Ａ）は、例えばＴＩＭＥＴ（Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯ）から得ることができる。
【０１３２】
金属マトリックス複合体ワイヤは、典型的には、繊維及びマトリックス材料の合わせた総体積に対して、１５体積パーセント以上（実施形態によっては、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は更には５０体積パーセント以上）の繊維を含む。より典型的には、複合体コア及びワイヤは、繊維及びマトリックス材料の合わせた総体積に対して、４０〜７５（実施形態によっては４５〜７０）体積パーセントの範囲の繊維を含む。
【０１３３】
金属マトリックス複合体ワイヤは、当該技術分野において既知の手法を用いて作製できる。例えば、連続金属マトリックス浸潤プロセスで、連続する金属マトリックス複合体ワイヤを作製することができる。１つの好適なプロセスが、例えば、米国特許第６，４８５，７９６号（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒら）に記載されている。当該技術分野において既知の引抜成形プロセスによって、ポリマー及び繊維を含むワイヤが作製され得る。
【０１３４】
追加の代表的な実施形態において、複合体ワイヤは高分子複合体ワイヤを含むよう選択される。高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１本の連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、及びこれらの組み合わせを含む。特定の本好適実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、ホウ素、ポリ（アラミド）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）３、及びこれらの組み合わせを含む。追加の本好適実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー及びこれらの組み合わせから選択される（コ）ポリマーを含む。
【０１３５】
本開示の特定の実施形態に従って複合体コアの周囲に撚る複合コア（例えば送電ケーブル）を提供するための延性金属ワイヤは、当該技術分野において既知である。好ましい延性金属には、鉄、鋼、ジルコニウム、銅、スズ、カドミウム、アルミニウム、マンガン、及び亜鉛、並びに他の金属及び／又はケイ素との合金、及び同様物が挙げられる。銅ワイヤは、例えば、Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から市販されている。アルミニウムワイヤは、例えば、Ｎｅｘａｎｓ（Ｗｅｙｂｕｒｎ，Ｃａｎａｄａ）から商品名「１３５０−Ｈ１９アルミニウム」又はＳｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から「１３５０−Ｈ０アルミニウム」として市販されている。
【０１３６】
典型的には、銅ワイヤは、約２０℃〜約８００℃の温度範囲以上で、約１２ｐｐｍ／℃〜約１８ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。銅合金（例えば、Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から市販されているＣｕ−Ｓｉ−Ｘ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｘ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘ、Ｃｕ−Ｃｄ（式中、Ｘ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、及び／又はＳｉ）などの銅ブロンズ、例えば、ＯＭＧ Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｐａｒｋ，ＮＣ）から商品名「ＧＬＩＤＣＯＰ」として入手可能な酸化物分散強化銅）のワイヤ。いくつかの実施形態において、銅合金ワイヤは、約２０℃〜約８００℃の温度範囲以上で、約１０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。ワイヤは、どのような種類の形状（例えば、円形、楕円形、及び台形）であってもよい。
【０１３７】
典型的には、アルミニウムワイヤは、約２０℃〜約５００℃の温度範囲以上で、約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ１９アルミニウム」）は、１３８ＭＰａ（２０ｋｓｉ）以上、１５８ＭＰａ（２３ｋｓｉ）以上、１７２ＭＰａ（２５ｋｓｉ）以上、１８６ＭＰａ（２７ｋｓｉ）以上、又は更には２００ＭＰａ（２９ｋｓｉ）以上の引張り破壊強度を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ０アルミニウム」）は、４１ＭＰａ（６ｋｓｉ）超〜９７ＭＰａ（１４ｋｓｉ）以下、又は更には８３ＭＰａ（１２ｋｓｉ）以下の引張り破壊強度を有する。
【０１３８】
アルミニウム合金ワイヤは市販されており、例えば、商品名「ＺＴＡＬ」、「ＸＴＡＬ」及び「ＫＴＡＬ」（住友電気工業株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）（日本・大阪））、又は、「６２０１」（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ））で入手可能なアルミニウム−ジルコニウム合金ワイヤがある。いくつかの実施形態において、アルミニウム合金ワイヤは、約２０℃〜約５００℃の温度範囲以上で、約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。
【０１３９】
絶縁複合体ケーブル内の複合体ワイヤの重量又は面積パーセントは、絶縁複合体ケーブルの設計及びその意図された使用の条件に依存する。絶縁され、好ましくは撚られた複合体ケーブルが、絶縁複合体ケーブル（これは地上、地下、又は水中複合体ケーブルであってもよい）の構成要素として使用される一部の用途では、撚りケーブルは、複数の複合体ケーブルの周囲に電力導体層を有さないことが好ましい。特定の本好適実施形態では、水中又は地下複合体ケーブルは、少なくとも０．５％の破壊限度までの歪みを呈する。
【０１４０】
本開示は好ましくは、非常に長い水中又は地下複合体ケーブルを提供するように実施される。また、撚り複合体ケーブル１０自体の中の複合体ワイヤは、撚りケーブルの長さにわたって連続であることが好ましい。１つの好ましい実施形態において、複合体ワイヤは実質的に連続であり、長さは少なくとも１５０メートルである。より好ましくは、複合体ワイヤは撚り複合体ケーブル１０において、連続で、かつ長さは２５０メートル以上であり、より好ましくは５００メートル以上であり、更により好ましくは７５０メートル以上であり、最も好ましくは１０００メートル以上である。
【０１４１】
他の態様では、本開示は、（ａ）共通の長手方向軸を画定するワイヤコアを提供する工程と、（ｂ）このワイヤコアの周囲に複数の複合体ワイヤ配置する工程と、（ｃ）複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、絶縁複合体電力ケーブルを作製する方法を提供する。いくつかの代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される。特定の代表的な実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、共通の長手方向軸を中心に、ワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られている。特定の本好適実施形態では、各円筒状の層はある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と反対の撚り方向で撚られている。更なる好ましい実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、約４°以下である。
【０１４２】
一つの追加的な本発明の好適な態様において、本開示は、上述の撚り複合体ケーブルの製造方法を提供し、この方法は、中心長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に、複数の第１複合体ワイヤを撚る工程であって、複数の第１複合体ワイヤを撚る工程が中心長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で第１撚り方向に実行され、複数の第１複合体ワイヤが第１撚り長さを有する、工程と、複数の第１複合体ワイヤの回りに、複数の第２複合体ワイヤを撚る工程であって、複数の第２複合体ワイヤを撚る工程が中心長手方向軸に対して画定される第２撚り角度で第１撚り方向に実行され、複数の第２複合体ワイヤが第２撚り長さを有する、工程と、を含み、更に第１撚り角度と第２撚り角度との相対的な差が、４°以下である。１つの本好適実施形態において、この方法は更に、複合体ワイヤの回りを複数の延性ワイヤで撚っている工程を含む。
【０１４３】
撚り複合体ケーブルは、延性ワイヤを複合体コアの周囲に含んでいるか、又は含んでいない、いずれかであり、次いで絶縁シースで被覆されてもよい。追加の代表的実施形態では、絶縁シースは、絶縁複合体電力ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される材料を含む。
【０１４４】
複合体ワイヤは、任意の好適なケーブル撚り装置（例えばＣｏｒｔｉｎｏｖｉｓ，Ｓｐａ（Ｂｅｒｇａｍｏ，Ｉｔａｌｙ）、及びＷａｔｓｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能なプラネタリーケーブルストランダーなど）で、当該技術分野において既知であるように、撚られ、又は螺旋状に巻かれ得る。いくつかの実施形態において、当該技術分野において既知であるように、剛性のストランダーを採用すると有利であり得る。
【０１４５】
任意の好適な寸法の複合体ワイヤを使用することができるが、多くの実施形態及び多くの用途について、この複合体ワイヤは、１ｍｍ〜４ｍｍの直径を有することが好ましいが、これより大きい直径又は小さい直径の複合体ワイヤを使用することもできる。
【０１４６】
１つの好ましい実施形態において、撚り複合体ケーブルには、１０〜１５０の撚り係数を有するような撚り方向で螺旋状に撚られる複数の複合体ワイヤが含まれる。撚りケーブルの「撚り係数」は、単一ワイヤが螺旋に沿って１回転するときの撚りケーブルの長さを、そのストランドを含む層の公称外径で割ることによって算出される。
【０１４７】
ケーブル撚りプロセスの間、その中心ワイヤ、又はその周囲に巻かれる１つ以上の追加層を有する未完成の中間撚り複合体ケーブルは、様々なキャリッジの中央を通過して引っ張られ、各キャリッジでその撚りケーブルに１層が追加される。１層として追加される個々のワイヤは、モーター駆動キャリッジによってケーブルの中心軸を中心に回転されている間、それぞれのボビンから同時に引っ張られる。これは、望ましい各層について順に行われる。その結果、螺旋状に撚られたコアとなる。所望により、結果として得られたこの撚り複合体コアに、上記のように例えばテープなどの保持手段を適用して、撚られたワイヤを一緒に保持するのに役立てることができる。
【０１４８】
全般に、本開示による撚り複合体ケーブルは、上述のように、単一ワイヤの回りに、同じ撚り方向で、複合体ワイヤを撚ることによって作製することができる。この単一ワイヤは、複合体ワイヤ又は延性ワイヤを含み得る。少なくとも二層の複合体ワイヤが、単一ワイヤコアを中心に複合体ワイヤを撚ることによって形成され、例えば、単一中心ワイヤの回りに少なくとも二層に形成された１９本又は３７本のワイヤである。
【０１４９】
いくつかの代表的な実施形態において、撚り複合体ケーブルは、１００メートル以上、２００メートル以上、３００メートル以上、４００メートル以上、５００メートル以上、１０００メートル以上、２０００メートル以上、３０００メートル以上、又は更には４５００メートル以上もの長さを有する撚り複合体ワイヤを含む。
【０１５０】
撚りケーブルの取り扱い性は、望ましい特性である。理論に拘束されるものではないが、製造中に、金属ワイヤには、降伏応力を超えるが最大応力又は破壊応力よりは下の応力（曲げ応力など）がかかるため、ケーブルはその螺旋状に撚られた構成が保持される。この応力は、前の層又は中心ワイヤの比較的小さな半径の周囲にワイヤが螺旋状に巻かれるように、付加されるものである。追加の応力は、製造中にケーブルに対し放射方向の力及び剪断力が適用されるクロージングダイによって付加される。このワイヤはこれによって可塑的に変形し、その螺旋状に撚られた形状が保持される。
【０１５１】
いくつかの実施形態において、ケーブルをまっすぐにするための当該技術分野において既知の方法が望ましいことがある。例えば、完成したケーブルは、ローラー（各ローラーは例えば１０〜１５ｃｍ（４〜６インチ））を含み、ローラーを２つのバンクに線形に配置した（例えば各バンクにローラー５〜９個）、直線化装置を通すことができる。ローラーの２つのバンク間の距離は、ローラーがケーブルにちょうど当たるように（さもないとケーブルに過度の屈曲が生じる）、変えることができる。ローラーの２つのバンクは、ケーブルを挟んで向かい合って配置され、一方のバンクのローラーは、もう一方のバンクの相対するローラーによって生じるスペースと一致するよう配置される。ここで、これら２つのバンクは互いに中心をずらして配置することができる。ケーブルがこの直線化装置を通り抜ける際、ケーブルはローラー上で前後に屈曲され、これにより伝導体内のストランドは同じ長さに伸ばされ、これによって、緩んだストランドを低減又は排除することができる。
【０１５２】
いくつかの実施形態において、単独の中心ワイヤを、周囲温度（例えば２２℃）より上の高温（例えば、２５℃以上、５０℃以上、７５℃以上、１００℃以上、１２５℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、２５０℃以上、３００℃以上、４００℃以上、又は、いくつかの実施形態において、５００℃以上もの温度）で提供することが望ましい場合がある。単独中心ワイヤは、例えば、スプールワイヤを加熱する（例えばオーブンに数時間入れる）ことにより、望ましい温度にすることができる。加熱されたスプールワイヤは、撚り装置の供給スプールに置かれる。更に、この高温のスプールは、ワイヤが依然として望ましい温度、又はそれに近い温度である間に、撚りプロセスにある（典型的には約２時間以内）。
【０１５３】
更に、ケーブルの外側層を形成する、供給スプール上の複合体ワイヤについては、周囲温度であることが望ましい場合がある。すなわち、いくつかの実施形態において、撚りプロセス中に、外側複合体層を形成する、単一ワイヤと複合体ワイヤとの間の温度差が、望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、単一ワイヤが１００ｋｇ以上、２００ｋｇ以上、５００ｋｇ以上、１０００ｋｇ以上、又は５０００ｋｇ以上もの張力を伴って撚ることが望ましい場合がある。
【０１５４】
更なる態様では、本開示は、上記のとおり、絶縁複合体電力ケーブルを使用する方法を提供し、上記の絶縁複合体電力ケーブルの少なくとも一部分を埋める工程含む。
【０１５５】
本明細書全体を通し、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」を指す参照は、「実施形態（embodiment）」という用語の前に「例示的（代表的）（exemplary）」という用語が含まれているかどうかに関わらず、その実施形態の、ある特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の特定の代表的な実施形態の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえに、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「ある実施形態では」といった句の出現は、必ずしも本開示の特定の代表的な実施形態の同一の実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の好適な方法で１つ以上の実施形態に組み合わされてもよい。
【０１５６】
本明細書で特定の代表的実施形態を詳細に説明したが、当然のことながら、当業者には上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び均等物を容易に想起することができるであろう。したがって、本開示は本明細書で以上に述べた例示の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。特に、本明細書で使用されるように、端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に包含される全ての数を含むことが意図されている（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。加えて、本文書中、使用されている全ての数字は用語「約」によって修飾されていると見なされる。
【０１５７】
更に、本明細書にて参照される全ての出版物及び特許は、それぞれの個々の出版物又は特許が参照により援用されることを明確にかつ個別に指示されるかのごとく、それらの全体が同じ範囲で、参照により本明細書に援用される。様々な代表的実施形態が上述された。これらの及び他の実施形態は、以下の「特許請求の範囲」に含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁複合体電力ケーブルであって、
共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、
前記ワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、
前記複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースと、を含む、絶縁複合体ケーブル。
【請求項２】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、前記共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において前記共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３】
前記ワイヤコアが、金属伝導体ワイヤ又は複合体ワイヤの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項４】
前記ワイヤコアが、少なくとも１つの光ファイバーを含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項５】
前記ワイヤコアの周囲の前記複数の複合体ワイヤが、径方向の断面で見たときに、前記共通の長手方向軸を中心に画定される少なくとも２つの円筒状の層に配置される、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項６】
前記少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つが、前記複合体ワイヤのみを含む、請求項５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項７】
前記少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つが、少なくとも１つの延性金属ワイヤを更に含む、請求項５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項８】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、前記共通の長手方向軸を中心に、前記ワイヤコアの周囲で撚られている、請求項５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項９】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分が螺旋状に撚られている、請求項８に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１０】
前記各円筒状の層がある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている、請求項９に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１１】
前記それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は０°より大きく、４°以下である、請求項１０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１２】
前記複合体ワイヤが、円形、楕円形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１３】
前記複合体ワイヤのそれぞれが、繊維強化複合体ワイヤである、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１４】
前記繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つが、繊維トウ又は単繊維のうちの一つで強化される、請求項１３に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１５】
前記複合体ワイヤのそれぞれが、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される、請求項１４に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１６】
前記高分子複合体ワイヤが、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む、請求項１５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの連続繊維が、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの連続繊維が、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、アラミド、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１９】
前記ポリマーマトリックスが、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む、請求項１６に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２０】
前記金属マトリックス複合体ワイヤが、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む、請求項１５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの連続繊維が、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項２０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２２】
前記金属マトリックスが、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２３】
前記金属マトリックスがアルミニウムを含み、前記少なくとも１つの連続繊維がセラミック繊維を含む、請求項２２に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２４】
前記セラミック繊維が多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む、請求項２３に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２５】
前記絶縁シースが、前記絶縁複合体電力ケーブルの外側表面を形成する、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２６】
前記絶縁シースが、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２７】
共通の長手方向軸を画定するワイヤコアを提供する工程と、
前記ワイヤコアの周囲に複数の複合体ワイヤを配置する工程と、
前記複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブルを作製する方法。
【請求項２８】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、前記共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において前記共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、前記共通の長手方向軸を中心に、前記ワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られている、請求項２８に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３０】
前記各円筒状の層がある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と反対の撚り方向で撚られている、請求項２９に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３１】
前記それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は０°より大きく、４°以下である、請求項３０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３２】
請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブルを地下に埋める工程を含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブルを使用する方法。
【請求項１】
絶縁複合体電力ケーブルであって、
共通の長手方向軸を画定するワイヤコアと、
前記ワイヤコアの周囲の複数の複合体ワイヤと、
前記複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースと、を含む、絶縁複合体ケーブル。
【請求項２】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、前記共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において前記共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３】
前記ワイヤコアが、金属伝導体ワイヤ又は複合体ワイヤの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項４】
前記ワイヤコアが、少なくとも１つの光ファイバーを含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項５】
前記ワイヤコアの周囲の前記複数の複合体ワイヤが、径方向の断面で見たときに、前記共通の長手方向軸を中心に画定される少なくとも２つの円筒状の層に配置される、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項６】
前記少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つが、前記複合体ワイヤのみを含む、請求項５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項７】
前記少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つが、少なくとも１つの延性金属ワイヤを更に含む、請求項５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項８】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、前記共通の長手方向軸を中心に、前記ワイヤコアの周囲で撚られている、請求項５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項９】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分が螺旋状に撚られている、請求項８に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１０】
前記各円筒状の層がある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている、請求項９に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１１】
前記それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は０°より大きく、４°以下である、請求項１０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１２】
前記複合体ワイヤが、円形、楕円形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１３】
前記複合体ワイヤのそれぞれが、繊維強化複合体ワイヤである、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１４】
前記繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つが、繊維トウ又は単繊維のうちの一つで強化される、請求項１３に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１５】
前記複合体ワイヤのそれぞれが、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される、請求項１４に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１６】
前記高分子複合体ワイヤが、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む、請求項１５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの連続繊維が、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの連続繊維が、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、アラミド、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項１９】
前記ポリマーマトリックスが、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む、請求項１６に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２０】
前記金属マトリックス複合体ワイヤが、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む、請求項１５に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの連続繊維が、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項２０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２２】
前記金属マトリックスが、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２３】
前記金属マトリックスがアルミニウムを含み、前記少なくとも１つの連続繊維がセラミック繊維を含む、請求項２２に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２４】
前記セラミック繊維が多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む、請求項２３に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２５】
前記絶縁シースが、前記絶縁複合体電力ケーブルの外側表面を形成する、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２６】
前記絶縁シースが、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項２７】
共通の長手方向軸を画定するワイヤコアを提供する工程と、
前記ワイヤコアの周囲に複数の複合体ワイヤを配置する工程と、
前記複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブルを作製する方法。
【請求項２８】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、前記共通の長手方向軸を中心に形成される少なくとも１つの円筒状の層において前記共通の長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、前記共通の長手方向軸を中心に、前記ワイヤコアの周囲で螺旋状に撚られている、請求項２８に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３０】
前記各円筒状の層がある撚り角度で、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と反対の撚り方向で撚られている、請求項２９に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３１】
前記それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は０°より大きく、４°以下である、請求項３０に記載の絶縁複合体電力ケーブル。
【請求項３２】
請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブルを地下に埋める工程を含む、請求項１に記載の絶縁複合体電力ケーブルを使用する方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５３３８５０（Ｐ２０１２−５３３８５０Ａ）
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２０６７５（Ｐ２０１２−５２０６７５）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４１３１５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００８６２０
【国際公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４１３１５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００８６２０
【国際公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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