JP2003092038A - 複合碍管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＦＲＰ筒とフランジの接合部及び周辺部に水
分浸透及びガス漏洩を防ぐ構造を持たせるとともに、Ｆ
ＲＰ筒表面の水分透過性を制御することにより、碍管外
部からの水分の侵入と碍管内部からのガス漏洩を防止
し、長期信頼性の良好な複合碍管を提供する。 【解決手段】 筒状体２と、前記筒状体の外周の少なく
とも一部を被覆する外皮部３と、前記筒状体の両端に形
成された挿入部５と、この挿入部５の部分に嵌合された
状態で接着されたフランジ４とから複合碍管を形成す
る。フランジ４には、挿入部５が挿入される嵌合部７
と、この嵌合部の底部に位置し、かつ前記筒状体の挿入
部の先端面６が接するリング状の受け部８を設ける。前
記筒状体２に形成された挿入部５は、その外周面が平滑
面である。筒状体２に形成された挿入部５の先端面周囲
のコーナー部分に面取部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス遮断器やガス
開閉装置に適用される複合碍管に係り、特に碍管外部か
らの水分の浸入及び碍管内部からのガスの漏洩を防止
し、複合碍管の長期信頼性を向上させることに関する。

【０００２】

【従来の技術】複合碍管とは従来から用いられている磁
器製碍管の磁器部分を、円筒状または円錐状の繊維強化
プラスチック（以下、ＦＲＰと記す）からなるコアと、
これに固着するシリコーンゴム等の高分子絶縁材料から
なる笠型外被とから構成したものである。この複合碍管
は、小形軽量であり、防爆性・耐震性に優れ、しかも外
被の撥水効果により汚損耐電圧性能が高く、磁器碍管に
比べて事故時の安全性も高い。そのため、磁器碍管に代
わり急速に普及している。

【０００３】ここで従来技術における複合碍管の構造
を、図６を用いて示す。複合碍管１の本体部分は、ＦＲ
Ｐ筒２、外皮部３、上下のフランジ４からなる。ＦＲＰ
筒２はガラス繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂から
成る繊維強化樹脂であり、外皮部３はゴム材料、フラン
ジ４は鉄やアルミ等の金属を使用したものが多い。フラ
ンジ４は、上部が高圧電線、下部がガス絶縁機器等に接
続され、複合碍管内部を貫通する導体により電気的に接
続される。また、複合碍管内部及びこの碍管を取り付け
る機器タンク内には、絶縁性能の優れたガス（例えば、
六弗化硫黄ガスＳＦ6）が充填されている。

【０００４】前述のような構造を持つ複合碍管は、通常
屋外で使用されることが多いため、太陽光や降雨等に晒
されるとともに、大気中に浮遊する塵埃の付着により汚
損される。そのため、外皮部には耐候性、耐汚損特性が
優れていることが要求され、これら特性に優れたエチレ
ンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンビニルアセテ
ート（ＥＶＡ）、シリコーンゴム等の高分子材料が用い
られている。そのうち、特に長期間に渡って撥水性を維
持することにより高い耐汚損性を発揮し続ける、シリコ
ーンゴムが広く使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ーンゴム材料はガス透過性の高い材料であると共に、水
蒸気をも透過し易いという特徴を有している。それゆ
え、湿潤、高温多湿な環境に、シリコーンゴム製笠から
なる複合碍管を置いた場合、笠材を透過した水分がＦＲ
Ｐ筒に浸透し、最終的にはＦＲＰ筒内の絶縁ガスまでに
達する可能性が考えられる。また、ＦＲＰ筒とフランジ
との接合界面の接着不備等の理由により、剥離や欠陥等
の問題がある場合には、このＦＲＰ筒とフランジの接合
界面を通して水分が浸入し、ＦＲＰ筒内の絶縁ガスの水
分含有率が上昇する可能性がある。

【０００６】このような絶縁ガス中の水分量の上昇は、
絶縁ガスの耐電圧性能を低下させ、さらには複合碍管自
体の絶縁性能に影響を及ぼす怖れがある。また、ＦＲＰ
筒とフランジの接合界面に問題がある場合には、このＦ
ＲＰ筒２とフランジ４の界面からＦＲＰ筒２内の絶縁ガ
スが漏洩する可能性もある。

【０００７】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
ＦＲＰ筒とフランジの接合部及び周辺部に、水分の浸透
及びガスの漏洩を防ぐ構造を持たせるとともに、ＦＲＰ
筒表面の水分透過性を制御することにより、碍管外部か
らの水分の侵入と碍管内部からのガス漏洩を防止し、長
期信頼性の良好な複合碍管を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、筒状体と、前記筒状体の外
周の少なくとも一部を被覆する外皮部と、前記筒状体の
両端に形成された挿入部と、この挿入部の部分に嵌合さ
れた状態で接着されたフランジとを有する複合碍管にお
いて、前記フランジには、前記筒状体端部の挿入部が挿
入される嵌合部と、この嵌合部の底部に位置し、かつ前
記筒状体の挿入部の先端面が接するリング状の受け部が
設けられ、前記筒状体に形成された挿入部は、その外周
面が平滑面であることを特徴とする。

【０００９】以上のような、請求項１記載の発明では、
前記筒状体における前記嵌合部への挿入部として長い接
着シール面を確保することができる。加えて、フランジ
の受け部が、前記筒状体の先端面を受ける構造のため、
フランジを介して高い圧縮力を加えることにより、前記
筒状体の先端面と受け部に面圧をかけながら容易に接着
することができる。また、前記筒状体と前記フランジの
接触面が平滑面であるので、筒状体とフランジの密着性
を高めることができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記筒状体に形成
された挿入部の外径が前記フランジの嵌合部の内径と略
同一であり、前記筒状体に形成された挿入部は、その軸
方向に対する長さが、前記フランジの嵌合部における前
記筒状体の挿入口から前記受け部間の軸方向に対する長
さ以上であり、前記筒状体の内径が、前記リング状の受
け部の内径と略同一であることを特徴とする。

【００１１】以上のような請求項２記載の発明では、前
記筒状体の挿入部の外径寸法を、フランジの嵌合部の内
径寸法と同一にすることにより、筒状体の挿入部とフラ
ンジの嵌合部との密着性を高めることができる。また、
筒状体の挿入部の長さが、前記嵌合部の前記筒状体の挿
入口から前記受け部までの軸方向に対する長さより長く
構成されていることにより、その挿入口が筒状体を受け
てしまうことによって、筒状体の端部面と受け部の間に
隙が生じたり、筒状体をフランジに挿入する際、前記筒
状体の先端面と受け部に面圧をかけることで挿入口が筒
状体にせん断応力を発生させ、筒状体に亀裂等が生じる
ことを防止することができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、前記嵌合部におけ
る前記筒状体との接触面に接着剤が塗布され、前記接着
剤が前記外皮部の成形時の温度よりも高い耐熱特性を有
することを特徴とする。以上のような請求項３記載の発
明では、接着剤によって、筒状体とフランジを確実に接
着することができ、相互の密着性を高めることができる
と共に、外被部の成形作業工程で生じる接合面の欠陥を
防ぐことで、筒状体とフランジからの水分の浸透やガス
の漏洩を防ぐことが出来る。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記筒状体に形成
された挿入部の先端面周囲のコーナー部分に、面取部が
形成されていることを特徴とする。以上のような請求項
４記載の発明では、嵌合部に筒状体を挿入する際、筒状
体の挿入部分と嵌合部との接触面から出る余分な接着剤
を、フランジの受け部と筒状体の先端面との接合界面に
形成された空間に集めることができる。これにより、筒
状体の先端面と受け部との接合界面に接着剤が滞留する
ことなく、この部分における接着性の低下を防ぐことが
できる。同時に、この空間において余分な接着剤が集ま
り硬化するため、空間が一種のシール部として作用し、
筒状体とフランジとの高い気密性を確保することができ
る。

【００１４】請求項５記載の発明は、前記筒状体に形成
された挿入部の先端面と、前記フランジに形成された受
け部との接合界面の内側面を覆うように、樹脂層が設け
られていることを特徴とする。また、請求項６記載の発
明は、前記樹脂層が粘着性のある物質を塗布して硬化す
ることにより形成されていることを特徴とする。以上の
ような請求項５または請求項６記載の発明では、接合界
面に隙間がある等の欠陥がある場合であっても、筒状体
内部への水分侵入や外部へのガスの漏洩を防ぐことがで
きると共に、例えば、この物質として、樹脂含浸ガラス
テープや接着剤を利用することで、樹脂層を容易に作成
することが可能となる。

【００１５】請求項７記載の発明は、前記樹脂層が、前
記筒状体側面に形成されていることを特徴とする。以上
のような請求項７記載の発明では、水分等が外皮部を浸
透してきた場合であっても、筒状体側面の樹脂層で遮断
されるため、筒状体本体には染み込み難くなり、長期に
わたり水分の浸入を防ぐことができる。

【００１６】請求項８記載の発明は、前記フランジにお
ける筒状体の挿入口側の端部と前記外皮部の端部とが階
段状に段をなして接合され、前記フランジと前記外皮部
の外周上の接合界面が連続していることを特徴とする。
以上のような請求項８記載の発明では、前記挿入先端面
と外皮部の先端面との接合界面を直線で形成した時より
も界面を長くとることができ、結果としてかかる界面を
通しての水分やガスの漏洩、浸入を困難にすることがで
きる。

【００１７】

〔１． 第１の実施の形態〕

〔１−１．第１の実施の形態の構成〕第１の実施の形態
の構成について、図１から図３を参照して説明する。図
１は本実施の形態に係るＦＲＰ筒、外皮、及びフランジ
の構成を示す縦断面図、図２は同じく分解状態の縦断面
図、図３はＦＲＰ筒の構成を示す横断面図である。

【００１８】図１において、複合碍管１０は、円筒状ま
たは円錐状のＦＲＰ筒２と、そのＦＲＰ筒２を覆うよう
に固着された外皮部３と、ＦＲＰ筒の両端に接着・固定
されたフランジ４とからなる。このＦＲＰ筒２は、その
両端に設けられたフランジ４への挿入部５と、この挿入
部５の先端面６とを備えている。一方、フランジ４は、
ＦＲＰ筒２の挿入部５が挿入される嵌合部７と、挿入部
５の先端面６が当接する受け部８と、フランジ４におけ
るＦＲＰ筒２の挿入口部分の周縁に形成され、かつ前記
外皮部３と接する面である挿入口端部９とを備えてい
る。更に、前記嵌合部７内周面と受け部８表面とには接
着剤Ｓが塗布されている。

【００１９】前記挿入部５の外周面は研磨等によって平
滑にされ、その先端部にはフランジ４の受け部８との当
接面である先端面６があり、この先端面６の外径がＦＲ
Ｐ筒の外径よりも小さくなるように、挿入部５のコーナ
ー部分は斜めに切り落とされもしくは丸められて、面取
されている。一方、フランジ４の嵌合部７は、そこに挿
入されるＦＲＰ筒２の挿入部５と接合する部分であり、
受け部８はこの嵌合部７の底部に形成され、前記先端面
６と接合する部分である。この嵌合部７内の側面と受け
部８の表面に塗布されている接着剤Ｓは、外皮部３の成
形時に生じる温度よりも高い耐熱特性を有している。

【００２０】ここで、ＦＲＰ筒２とフランジ４の各部に
おける寸法関係について説明する。図２に示すように、
挿入部５の筒軸方向に対する長さＡは、嵌合部７の同方
向の長さＢよりも長く設定されている。また、挿入部５
の外径Ｃと嵌合部７の内径Ｄ、及びＦＲＰ筒の内径Ｅと
受け部８の内径Ｆは、それぞれ同一に設定されている。

【００２１】また、ＦＲＰ筒２は、図３の水平断面図に
示すように、ガラス繊維１１と、熱硬化性樹脂１２とか
らなる芯部分と、その外周面を樹脂のみによって覆う外
周層１３とによって構成されている。この外周層１３の
樹脂の構成は、樹脂含浸ガラステープや含浸樹脂を塗布
して硬化させることにより形成されている。

【００２２】〔１−２．第１の実施の形態の作用効果〕
以上のような構成からなる本実施の形態に係る複合碍管
１０は、次のような製造工程により製造される。すなわ
ち、図４に示すように、ＦＲＰ筒２の挿入部５を、矢印
Ｉ方向に向かって一定の圧力をかけながら、フランジ４
の嵌合部７に挿入する。この際、先端面６が受け部８に
接合し密着するまでしっかりと圧力をかけ続けなければ
ならない。また、挿入時において、嵌合部７及び受け部
８にあらかじめ塗布された接着剤Ｓの余剰分は、挿入部
５によって掃き出され、加工された挿入部５の先端部に
滞留していく。

【００２３】挿入後の様子を図１に示す。挿入完了後は
ＦＲＰ筒２とフランジ４が、挿入部５と嵌合部７及び先
端面６と受け部８を介して接合される。また、上述よう
に、掃き出され、滞留した余剰接着剤Ｓは、挿入後硬化
し、周囲に隙間なく密着する。

【００２４】接合作業完了後、先端面６と受け部８との
接合界面の内側面に、樹脂層Ｊを塗布する。この樹脂層
Ｊは、前述した外周層１３と同様、樹脂含浸ガラステー
プや含浸樹脂を塗布して硬化させることにより形成され
ている。塗布する範囲は、先端面６と受け部８との接合
界面を覆う程度であれば充分であり、必要以上に広く塗
布する必要はない。最後に、ＦＲＰ筒２の周囲にそれを
覆うように外皮部３を成形する。

【００２５】以上のように作用する本実施の形態に係る
複合碍管１０は、次のような効果を奏する。 （１）ＦＲＰ筒２の挿入部５に研磨等により平滑にされ
た面を設けることにより、先端面６まで至る長い接着シ
ール面を確保することができる。また、フランジ４の嵌
合部７に受け部８を設けることにより、圧縮強度が高い
ＦＲＰ筒２の先端面６と受け部８に高い面圧をかけなが
ら接着することが可能であり、はく離等の欠陥がない、
良好な接着状態を形成でき、高い気密性を確保すること
ができる。さらに、複合碍管の全長は受け部８の厚さと
ＦＲＰ筒２の全長で決定でき、碍管全長を精度よく製造
することが可能となる。

【００２６】（２）挿入部５の筒軸方向の長さＡを嵌合
部の同方向の長さＢ以上にすることにより、ＦＲＰ筒２
を挿入口端部９が受けてしまうことによって、受け部８
と先端面６が充分に接合しない、もしくは、先端面６が
受け部８に届かないようなことを防止することができ
る。同時に、受け部７と先端面６に面圧を加えた際に、
挿入口端部９がＦＲＰ筒２にせん断応力を発生させ、Ｆ
ＲＰ筒外周上に亀裂等が生じるのを防ぐことができる。
また、挿入部５の外径Ｃと嵌合部７の内径Ｄとを同一に
設定することで、挿入部５及び嵌合部７の接合面の密着
性を高めることができる。さらに、ＦＲＰ筒２の内径Ｅ
と受け部５の内径Ｆを同一にすることにより、受け部８
に対して先端面６のすべての面をシール接着面として使
用することが可能であり、先端面６と受け部８の接合界
面における気密性を高めることができる。

【００２７】（３）嵌合部７の内周面と受け部８表面全
体に接着剤Ｓを十分塗布することにより、ＦＲＰ筒２と
フランジ４の接合界面の密着性を高めることができる。
また、外皮部３は、短時間で硬化・加硫するため、その
成形は概ね室温より高い温度で加熱することによって行
われる。そのため、ＦＲＰ筒２とフランジ４を接合した
後に外皮を成形する場合、外皮部３の成形温度よりも耐
熱性が低い接着剤を使用すると、ＦＲＰ筒２とフランジ
４の接合強度が低下し、接合界面にはく離や亀裂等の欠
陥が生じる。そこで、この接着剤Ｓが、外皮部３の成形
温度よりも高い耐熱特性を有することにより、かかる接
合界面の欠陥を回避し、ＦＲＰ筒２とフランジ４からの
水分の浸透やガスの漏洩を防ぐことができる。

【００２８】（４）嵌合部７の内周面と受け部８の表面
に塗布した接着剤Ｓが、ＦＲＰ筒２をフランジ４に挿入
する際にＦＲＰ筒２で削ぎ落とされることで、先端面６
と受け部８との接合界面に集中してしまうと、この余剰
接着剤の存在は接着性を低下させ、ひいては気密性の低
下に繋がる。そこで、ＦＲＰ筒２の挿入端の角を斜めに
切り落とす、もしくは、丸めることにより、前記挿入端
と嵌合部７及び受け部８との間に隙間ができるため、削
ぎ落とされる余剰接着剤は、この隙間に集められ先端面
６と受け部８との接合界面に集中することはなくなる。
すなわち、この部分の密着性の低下を防止することがで
きると共に、集まった接着剤は、その場で硬化し、一種
のシール部として働くため、ＦＲＰ筒２とフランジ４に
高い気密性を確保することができる。

【００２９】（５）先端面６と受け部８の接合界面の内
側面を、樹脂層Ｊによって覆うことによって、この接合
界面の密着性に欠陥がある場合に、ＦＲＰ筒２内部の絶
縁ガスがこの接合界面を通って漏洩したり、外部から接
合界面を伝わって水が浸入してくるのを防ぐことができ
る。また、この樹脂層Ｊは、樹脂含浸ガラステープや接
着材を利用することにより、容易に作成することが可能
である。

【００３０】（６）ＦＲＰ筒２は、ガラス繊維１１と熱
硬化性樹脂１２でできており、水分を浸透させやすい
が、ＦＲＰ筒２の外周面に樹脂のみでなる外周層１３を
形成し、この外周層１３を残したままフランジ４を接合
して外皮部３を取付けることにより、ＦＲＰ筒に対し、
外皮部３を浸透してきた水分を遮断することができ、内
部のガスまで水分が到達することを防ぐことができる。

【００３１】〔２．第２の実施の形態〕次に、第２の実
施の形態に係る複合碍管について説明する。図５は、本
実施の形態に係る複合碍管２０の構成を示す模式図であ
る。本実施の形態の構成は、図２から図４に示す第１の
実施の形態に係る複合碍管１０の挿入口端部９近傍に、
図５に示すような段部１４を設けたものである。すなわ
ち、本実施の形態に係る複合碍管２０の構成は、段部１
４を除いて第１の実施の形態に係る複合碍管１０と同様
である。

【００３２】図５に示すように、複数段（ここでは４
段）からなる段部１４は、フランジ４の被挿入端部９近
傍において、嵌合部７の内周面からフランジ４の外周面
に向かって低くなるように設けられている。同時に、こ
の段部１４は、その段に合わせて外皮部３の端部で覆わ
れ、さらに、フランジ４の外周面と外皮部３の外周面と
が連続するように構成されている。ここで、段部１４の
段のうち、最も嵌合部７の内側面に近い段ａから、受け
部８間での長さＢ‘は、挿入部５の長さＡよりも短くな
るように設定されている。

【００３３】以上のような本実施の形態の構成によれ
ば、第１の実施の形態における効果に加え、以下のよう
な効果を得ることができる。すなわち、挿入口端部９近
傍に段部１４を設けることで、外皮部３とフランジ４の
界面を直線で形成した時よりも界面を長くすることがで
き、これにより、この界面からの水分の浸透やガスの漏
洩を防止することが可能となる。また、フランジ４の外
周面と外皮部３外周面を連続するように構成すること
で、外皮部３とフランジ４の界面近傍の外周上に水等が
滞留する部分をなくすことができ、この滞留した水等に
よる界面の腐食及び浸水を防止することができるように
なる。

【００３４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明における複
合碍管によれば、碍管外部からの水分の浸入及び碍管内
部からのガス漏洩を防止し、長期信頼性の良好という優
れた効果を奏する複合碍管を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における複合碍管の
縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＦＲＰ筒と
外皮部とフランジの構成を示す分解縦断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＦＲＰ筒の
横断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態におけるＦＲＰ筒を
フランジに挿入する様子を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態における複合碍管の
縦断面図である。

【図６】従来技術における複合碍管の縦断面図である。

【符号の説明】

１、１０、２０・・・・複合碍管 ２・・・・ＦＲＰ筒 ３・・・・外皮部 ４・・・・フランジ ５・・・・挿入部 ６・・・・先端面 ７・・・・嵌合部 ８・・・・受け部 ９・・・・挿入口端部 １１・・・・ガラス繊維 １２・・・・熱硬化性樹脂 １３・・・・樹脂のみでなる層 １４・・・・段部 １５・・・・熱硬化性樹脂 Ｊ・・・・樹脂層 Ｓ・・・・接着剤

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状体と、前記筒状体の外周の少なくと
   も一部を被覆する外皮部と、前記筒状体の両端に形成さ
   れた挿入部と、この挿入部の部分に嵌合された状態で接
   着されたフランジとを有する複合碍管において、 前記フランジには、前記筒状体端部の挿入部が挿入され
   る嵌合部と、この嵌合部の底部に位置し、かつ前記筒状
   体の挿入部の先端面が接するリング状の受け部が設けら
   れ、 前記筒状体に形成された挿入部は、その外周面が平滑面
   であることを特徴とする複合碍管。
2. 【請求項２】 前記筒状体に形成された挿入部の外径が
   前記フランジの嵌合部の内径と略同一であり、 前記筒状体に形成された挿入部は、その軸方向に対する
   長さが、前記フランジの嵌合部における前記筒状体の挿
   入口から前記受け部間の軸方向に対する長さ以上であ
   り、 前記筒状体の内径が、前記リング状の受け部の内径と略
   同一であることを特徴とする請求項１記載の複合碍管。
3. 【請求項３】 前記嵌合部における前記筒状体との接触
   面に接着剤が塗布され、前記接着剤が前記外皮部の成形
   時の温度よりも高い耐熱特性を有することを特徴とする
   請求項１または請求項２記載の複合碍管。
4. 【請求項４】 前記筒状体に形成された挿入部の先端面
   周囲のコーナー部分に、面取部が形成されていることを
   特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の複
   合碍管。
5. 【請求項５】 前記筒状体に形成された挿入部の先端面
   と、前記フランジに形成された受け部との接合界面の内
   側面を覆うように、樹脂層が設けられていることを特徴
   とする請求項請求項１、請求項２、請求項３または請求
   項４記載の複合碍管。
6. 【請求項６】 前記樹脂層が、粘着性のある物質を塗布
   して硬化することにより形成されていることを特徴とす
   る請求項５記載の複合碍管。
7. 【請求項７】 前記樹脂層が、前記筒状体側面に形成さ
   れていることを特徴とする請求項５または請求項６記載
   の複合碍管。
8. 【請求項８】 前記フランジにおける筒状体の挿入口側
   の端部と前記外皮部の端部とが階段状に段をなして接合
   され、前記フランジと前記外皮部の外周上の接合界面が
   連続していることを特徴とする請求項１、請求項２、請
   求項３、請求項４または請求項５記載の複合碍管。