JP2003272908A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化亜鉛素子を積層し、外周部にシリコンゴ
ム、ポリマー等の絶縁材料の外被を被せた構成の避雷器
が高電圧用の場合にも一体に積層できる避雷器を提供す
る。 【解決手段】 酸化亜鉛素子を積層した酸化亜鉛素子ブ
ロックと、この酸化亜鉛素子ブロックの一端側に加圧部
材を配置し、その両端面に一対の電極を配置して絶縁筒
内径部に収容し、一対の電極を絶縁筒両端部に係止して
酸化亜鉛素子に押圧力を加えて酸化亜鉛素子モジュール
を構成し、その外周部に耐候性を備えた絶縁材料により
ひだを有する形状に形成した外被を被せた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統に接続
された電気機器を回路に発生する開閉サージ、雷サージ
等の異常電圧から保護する複数の酸化亜鉛素子を積層
し、外周部にシリコンゴムまたはポリマー等の絶縁材料
の外被を被せた避雷器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の酸化亜鉛素子を積層し、外周部に
シリコンゴムまたはポリマー等の絶縁材料の外被を被せ
た避雷器としては、例えば特開平６−３１０３０７号公
報に開示されたものがある。その構成を図６に示す。図
６（ａ）は全体構成図、図６（ｂ）は酸化亜鉛素子モジ
ュールの構成図、図６（ｃ）は上部電極部の平面図であ
る。図において、１は複数の酸化亜鉛素子１ａが積層さ
れた酸化亜鉛素子ブロック、２は周囲にフランジ２ａを
備え、フランジ２ａ部には複数のボルト穴が設けられた
上部電極、３は周囲にフランジ３ａを備え、フランジ３
ａ部には複数のボルト穴が設けられた下部電極、４は酸
化亜鉛素子ブロック１の両端部に配置された上部電極２
と下部電極３の間を締め付ける絶縁ロッド、５は絶縁ロ
ッド４の両端部のナット、８は１〜５で構成された酸化
亜鉛素子モジュールである。９は酸化亜鉛素子モジュー
ル８の外周を覆うシリコンゴムまたは他のポリマー等の
絶縁材料によりひだを有する形状に形成された外被であ
る。

【０００３】このように構成したことにより、積層され
た酸化亜鉛素子ブロック１が絶縁ロッド４により強固に
締め付けられて機械的強度が確保され、外被９を耐候
性、耐トラッキング性に優れた絶縁材料にて形成するこ
とにより、小形軽量の耐候性に優れた小形軽量の屋外用
避雷器が得られるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た避雷器は、外周に配置された絶縁ロッド４により酸化
亜鉛素子ブロック１に押圧力を加えて酸化亜鉛素子１ａ
の接触部に接触圧力を与え、機械的強度が確保される構
成であり、酸化亜鉛素子ブロック１の積層高さを高くす
ると、使用時に加わる曲げ荷重に耐えず、積層状態が崩
れてしまうので、積層高さが高くなる高電圧用には適用
できない問題点があった。

【０００５】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたものであり、酸化亜鉛素子の積層高さを高くして
も、積層状態が崩れない構成とし、高電圧用が１つの酸
化亜鉛素子モジュールで構成できる避雷器を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る避雷器は、複数の酸化亜鉛素子が積層された酸化亜鉛
素子ブロックと、この酸化亜鉛素子ブロックの一端面に
配置された円板および加圧部材と、加圧部材の端面およ
び酸化亜鉛素子ブロックの他端面に配置された一対の電
極との一方の電極、円板、加圧部材、酸化亜鉛素子ブロ
ックおよび他方の電極が直列状態で内径部に収容される
絶縁筒とで酸化亜鉛素子モジュールを構成し、両端に配
置した一対の電極はそれぞれ絶縁筒の端部に係止し、酸
化亜鉛素子モジュールは加圧部材により、押圧力を加え
た状態に組み立てられ、この酸化亜鉛素子モジュールの
外周部に耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形
状に形成した外被を被せた構成としたものである。

【０００７】この発明の請求項２に係る避雷器は、請求
項１の構成の絶縁筒両端部に、直角方向に貫通する係止
穴を設け、一対の電極の一方の電極はその外周部に絶縁
筒に係止する係止部を設け、他方の電極は係止棒を絶縁
筒の係止穴に挿入して係止し、一方の電極に設けられた
ねじ穴に押圧ねじを螺合して酸化亜鉛素子ブロックを押
圧する構成としたものである。

【０００８】この発明の請求項３に係る避雷器は、請求
項２の構成の絶縁筒の両端部に設けられた係止穴の係止
部は円弧状に形成し、一方の電極の係止部および他方の
電極に挿入する係止棒の係止部の形状は、絶縁筒の係止
穴の内面に沿う円弧状に形成したものである。

【０００９】この発明の請求項４に係る避雷器は、請求
項１の構成の酸化亜鉛素子モジュールの一対の電極の少
なくとも一方の電極は、酸化亜鉛素子ブロック側を円板
状に形成し、この円板状部分の一方の端部側に、円柱状
の接続部を一体に形成し、円板状に形成した接続部側の
角部は円錐状に面取りした形状に形成し、この電極が挿
入される絶縁筒端部の内径部には係止溝を設け、一対の
電極、円板、加圧部材、酸化亜鉛素子ブロックが直列状
態で内径部に収容した状態で、絶縁筒の係止溝に、円形
に形成され端部が連結されていない止め輪を装着し、電
極に設けられたねじ穴に押圧ねじを螺合して加圧部材を
押圧する構成としたものである。

【００１０】この発明の請求項５に係る避雷器は、請求
項４の構成の絶縁筒両端の係止溝が設けられた外周部に
補強リングを配設した構成としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．実施の形態１の避
雷器の構成を図１に示す。図２は図１の酸化亜鉛素子モ
ジュール部分の構成であり、図２（ａ）は酸化亜鉛素子
の積層する各部材の配列状態を示す斜視図、図２（ｂ）
は絶縁筒の斜視図である。図において、１１は複数の酸
化亜鉛素子１１ａが積層された酸化亜鉛素子ブロック、
１２は酸化亜鉛素子ブロック１１の端面の全面に接触さ
せる円板、２０は酸化亜鉛素子ブロック１１が収容され
る絶縁筒であり、両端部に一対の電極を係止する係止穴
２０ａが設けられている。１２ａは酸化亜鉛素子ブロッ
ク１１の積層高さが所定の高さに調整するスペーサであ
る。１３は酸化亜鉛素子ブロックの両側に配置された一
対の電極の一方の第１の電極であり、板状部分の一面の
中心部に接続部１３ａ、外周部の対向する両側に係止部
１３ｂが設けられ、中心部を貫通するねじ穴１３ｃが設
けられている。１４は酸化亜鉛素子ブロック１１に押圧
力を与える皿ばねで構成された加圧部材である。１５は
加圧部材１４を押圧する押え板、１６は押え板１５を押
圧する押圧ねじであり、頭なし六角穴付止めねじが適当
である。

【００１２】１７は一対の電極の他方の第２の電極であ
り、円板状部分１７ａの一面の中心部に接続部１７ｂが
設けられ、中心部に接続用のねじが設けられている。１
８は第２の電極１７を絶縁筒２０に係止する係止棒であ
る。第１の電極１３の係止部１３ａ、および係止棒１８
の絶縁筒２０の係止穴２０ａに接する部分の形状は円弧
状に形成されている。１０は酸化亜鉛素子ブロック１
１、円板１２、第１の電極１３、加圧部材１４、押え板
１５、押圧ねじ１６、第２の電極１７が絶縁筒２０に収
容された構成の酸化亜鉛素子モジュールである。２２は
酸化亜鉛素子モジュール１０の外周部に被せられた外被
であり、耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形
状に形成されている。

【００１３】図１の組立手順は、まず、第１の電極１３
の係止部１３ｂを絶縁筒２０の係止穴２０ａの部分に装
着し、酸化亜鉛素子ブロック１１を積層高さが所定の高
さになるようにスペーサ１２ａにより調整して積層し、
絶縁筒２０の内径部に収容する。次に酸化亜鉛素子ブロ
ック１１の積層された端部に第２の電極１７を配置し、
絶縁筒２０の係止穴２０ａに係止棒１８を差し込み、第
１の電極１３のねじ穴１３ｃに押圧ねじ１６を螺合して
押え板１５に押圧力を加えることで酸化亜鉛素子モジュ
ール１０が組み立てられる。

【００１４】組み立てられた酸化亜鉛素子モジュール１
０の外周に絶縁材料によりひだを有する形状に外被２２
を加圧成型により被せて組立が完了する。外被２２を加
圧成型することにより、絶縁材料が酸化亜鉛素子ブロッ
ク１０の外周と絶縁筒２０の内面との間に浸入し、空隙
のない状態に仕上げられ、酸化亜鉛素子ブロック１０の
外周沿面の絶縁耐力が確保される。

【００１５】このように酸化亜鉛素子ブロック１１を絶
縁筒２０内に収容したことにより、避雷器の使用中に加
わる曲げ荷重に対して、酸化亜鉛素子ブロック１１の積
層状態が絶縁筒２０により保持されるので、積層高さを
高くしても、使用中の積層状態が崩れることがなくな
り、高電圧用の例えば１１０ｋＶ級の避雷器でも一体で
構成できる。

【００１６】実施の形態２．実施の形態２の避雷器の構
成を図３に示す。実施の形態１では、酸化亜鉛素子ブロ
ックの両端面に配置した一対の電極の第１の電極１３、
第２の電極１７は、絶縁筒２０の端部の係止穴２０ａに
係止する構成としたので、酸化亜鉛素子ブロック１１を
押圧した反力は、絶縁筒２０の係止部２０ａに集中荷重
として加わり、この部分が押圧力に対して耐えるように
肉厚を厚くしなければならないので絶縁筒２０のコスト
が高くなる問題がある。この実施の形態２では解消する
ために酸化亜鉛素子ブロック１１の両端部に配置した一
対の電極と絶縁筒の係止方法を絶縁筒の周囲に均等に分
布する構成としたものである。

【００１７】図において、酸化亜鉛素子ブロック１１、
円板１２、加圧部材１４、押え板１５、押圧ねじ１６は
実施の形態１の図１、図２と同一部分である。３３、３
７は酸化亜鉛素子ブロック１１の両端部に配置された一
対の電極であり、３３は加圧部材を配置した一端側の第
１の電極、３７は酸化亜鉛素子ブロック１１の他端側の
第２の電極である。第１の電極３３は円板部３３ａとそ
の一面側に円柱状の接続部３３ｂを一体に形成し、円板
部３３ａの接続部３３ｂ側の外周は円錐状に面取りした
形状に形成し、中心部には貫通したねじ穴３３ｃが設け
られている。第２の電極３７は円板部３７ａとその一面
側に円柱状の接続部３７ｂを一体に形成し、円板部３７
ａの接続部３７ｂ側の外周は円錐状に面取りした形状に
形成し、中心部には外部回路に接続するねじ穴が設けら
れている。

【００１８】４０は酸化亜鉛素子ブロック１１が挿入さ
れる絶縁筒であり、両端部の内周に一対の電極を係止す
るに係止溝４０ｂが加工され、酸化亜鉛素子ブロック１
１が配置された部分には外被を成型するときに絶縁筒４
０の内径部と酸化亜鉛素子ブロック１１の外周部にも外
被の絶縁材料が浸入するように穴４０ｂが設けられてい
る。４１は第１の電極３３、第２の電極３７を絶縁筒４
０に係止するための止め輪である。止め輪４１は円形断
面の線材を円形に形成し、端部を接続しない構成とした
オープンリングである。３０は酸化亜鉛素子ブロック１
１、円板１２、第１の電極３３、加圧部材１４、押え板
１５、押圧ねじ１６、第２の電極３７で構成された酸化
亜鉛素子モジュールである。４２は酸化亜鉛素子モジュ
ール３０の外周部に被せられた外被であり、耐候性を備
えた絶縁材料によりひだを有する形状に形成されてい
る。

【００１９】図３の組立手順は、まず第２の電極３７を
絶縁筒４０の端部に配置し、係止溝４０ｂの部分に止め
輪４１を装着し、酸化亜鉛素子ブロック１１を積層し、
積層高さが所定の高さになるようにスペーサ１２により
調整して絶縁筒２０ａの内径部に挿入し、酸化亜鉛素子
ブロック１１の端部に第１の電極３３を配置して絶縁筒
４０の係止溝４０ｂに止め輪４１を装着し、第１の電極
３３のねじ穴３３ｃに押圧ねじ１６を螺合して押え板１
５に押圧力を加えることにより、酸化亜鉛素子モジュー
ル３０が組み立てられる。

【００２０】絶縁筒４０の端部と第１の電極３３の係止
状態における荷重の方向は図４に示すようになってい
る。第１の電極３３の円錐面の軸方向に対する傾斜角を
θとすると、加圧部材１４の反力Ｆｙは、絶縁筒４０の
係止溝４０ｂの傾斜角θに対応した次式のＦｓが斜め方
向に加わる。 Ｆｓ＝Ｆｙ／ｃｏｓθ 絶縁筒４０の外周方向には次式のＦｘが加わる。 Ｆｘ＝Ｆｙ／ｓｉｎθ 絶縁筒４０は外方に向かう荷重Ｆｘに対して機械的に耐
える肉厚を確保しておく必要がある。

【００２１】組み立てられた酸化亜鉛素子モジュール３
０の外周に絶縁材料によりひだを有する形状に外被４２
を加圧成型により被せて組立が完了する。外被４２を加
圧成型することにより、絶縁材料が酸化亜鉛素子ブロッ
ク３０の外周と絶縁筒４０の内面との間に浸入してこの
間の空隙がなくなり、酸化亜鉛素子ブロック３０の外周
沿面の絶縁耐力が確保され、使用中の沿面放電が生じる
ことが防止される。

【００２２】このように酸化亜鉛素子ブロック１１を絶
縁筒４０内に収容したことにより、絶縁筒４０の両端部
の一対の電極を係止する部分の応力が円周に分布して応
力集中する部分がなくなり、絶縁筒の肉厚をあまり厚く
しなくても所定の強度の避雷器が構成でき、実施の形態
１と同様に、避雷器の使用中に加わる曲げ機械力に対し
て、酸化亜鉛素子ブロック３０の積層状態は絶縁筒４０
により保持されているので、積層高さを高くしても使用
中に積層状態が崩れることがない避雷器が構成できる。

【００２３】実施の形態３．実施の形態３の避雷器の構
成を図５に示す。実施の形態３は、実施の形態２の構成
において、絶縁筒４０の係止部４０ａに加わる、加圧部
材１４の反力に対応して加わる外周方向の荷重Ｆｘが働
いた状態においても絶縁筒４０が耐えるように肉厚を厚
くしておくことが必要であり、肉厚が厚くすることによ
る絶縁筒４０のコストが高くなる問題を解消する構成と
したものである。

【００２４】図５は実施の形態２の図３の構成の絶縁筒
４０の係止溝４０ｂを設けた外周側に補強リング５１を
はめ込んだ構成である。このように絶縁筒４０の係止溝
４０ａ部分の外周側に補強リング５１をはめ込むと、係
止溝４０ｂの部分が補強されて外径方向の機械的強度が
増し、絶縁筒４０の肉厚が薄くても所定の強度が得られ
構成となり、絶縁筒４０の製作コストが安くなる。

【００２５】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る避雷器は、酸
化亜鉛素子を積層した酸化亜鉛素子ブロックと、この酸
化亜鉛素子ブロックの一端側に加圧部材を配置し、その
両端面に一対の電極を配置して絶縁筒内径部に収容し、
一対の電極を絶縁筒両端部に係止して酸化亜鉛素子に押
圧力を加えて酸化亜鉛素子モジュールを構成し、その外
周部に耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状
に形成した外被を被せた構成としたので、使用中に加わ
る曲げ荷重に対して、酸化亜鉛素子ブロックの積層高さ
が高くなってもその積層状態が絶縁筒により保持されて
積層状態が崩れることがなくなり、高電圧用の場合でも
一体で構成した避雷器が得られる。

【００２６】この発明の請求項２に係る避雷器は、請求
項１の構成の絶縁筒両端部に、直角方向に貫通した係止
穴を設け、一対の電極の一方の電極はその外周部に絶縁
筒に係止する係止部を設け、他方の電極は係止棒を絶縁
筒の係止穴から挿入して係止し、一方の電極に設けたね
じ穴に押圧ねじを螺合して加圧部材を押圧する構成とし
たので、使用中に加わる曲げ荷重に対して、酸化亜鉛素
子ブロックの積層高さを高くしてもその積層状態が絶縁
筒により保持されて積層状態が崩れることがなくなり、
高電圧用の場合でも一体で構成した避雷器が得られる。

【００２７】この発明の請求項３に係る避雷器は、請求
項２の構成の絶縁筒の両端部に設けられた係止穴の係止
部は円弧状に形成し、一方の電極の係止部および他方の
電極に挿入する係止棒の係止部の形状は、絶縁筒の係止
穴の内面に沿う円弧状に形成したので、電極を係止した
絶縁筒の係止部の応力集中が緩和されて、絶縁筒の肉厚
を厚くしなくても所定の強度が得られる構成となる。

【００２８】この発明の請求項４に係る避雷器は、請求
項１の構成の一対の電極の少なくとも一方の電極は、酸
化亜鉛素子ブロック側を円板状に形成し、この円板状部
分の一方の端部側に、円柱状の接続部を一体に形成し、
円板状に形成した接続部側の角部は円錐状に形成し、こ
の電極が挿入される絶縁筒端部の内径部に係止溝を設
け、電極、円板、加圧部材、酸化亜鉛素子ブロックが直
列状態で内径部に収容し、絶縁筒の係止溝に、円形に形
成され端部が連結されていない止め輪を装着し、電極に
設けられたねじ穴に押圧ねじを螺合して加圧部材を押圧
する構成としたので、絶縁筒両端部の一対の電極を係止
する部分の応力が円周に分布して応力集中する部分がな
い構成となり、絶縁筒の肉厚をあまり厚くしなくても高
電圧用の所定の強度の避雷器が構成できる。

【００２９】この発明の請求項５に係る避雷器は、請求
項４の構成の絶縁筒両端の係止溝が設けられた外周部に
補強リングを配設した構成としたので、絶縁筒の電極の
係止部が補強されて外径方向の機械的強度が増し、絶縁
筒の肉厚を薄くしても所定の強度が得られ構成となり、
絶縁筒の製作コストが安くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の避雷器の断面図である。

【図２】 実施の形態１の酸化亜鉛素子モジュール部分
の構成を示す斜視図である。

【図３】 実施の形態２の避雷器の断面図である。

【図４】 実施の形態２の電極の係止部の荷重方向の説
明図である。

【図５】 実施の形態３の避雷器の断面図である。

【図６】 従来の避雷器の構成図である。

【符号の説明】

１０ 酸化亜鉛素子モジュール、１１ 酸化亜鉛素子ブ
ロック、１２ 円板、１３ 第１の電極、１４ 加圧部
材、１５ 押え板、１６ 押圧ねじ、１７ 第２の電
極、１８ 係止棒、２０ 絶縁筒、２２ 外被、３０
酸化亜鉛素子モジュール、３３ 第１の電極、３７ 第
２の電極、４０ 絶縁筒、４１ 止め輪、４２ 外被、
５１ 補強リング。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の酸化亜鉛素子が積層された酸化亜
   鉛素子ブロックと、該酸化亜鉛素子ブロックの一端面に
   配置された円板および加圧部材と、加圧部材の端面およ
   び上記酸化亜鉛素子ブロックの他端面に配置された一対
   の電極と、一対の電極の一方の電極、円板、加圧部材、
   酸化亜鉛素子ブロックおよび一対の電極の他方の電極が
   直列状態で内径部に収容される絶縁筒とで酸化亜鉛素子
   モジュールが構成され、両端に配置された一対の電極は
   それぞれ上記絶縁筒の端部に係止され、上記酸化亜鉛素
   子モジュールは上記加圧部材により、上記酸化亜鉛素子
   ブロックに押圧力が加えられた状態で組み立てられ、こ
   の酸化亜鉛素子モジュールの外周部に耐候性を備えた絶
   縁材料によりひだを有する形状に形成された外被が被せ
   られていることを特徴とする避雷器。
2. 【請求項２】 絶縁筒は両端部に直角方向に貫通する係
   止穴が設けられ、一対の電極の一方の電極はその外周部
   に上記絶縁筒に係止する係止部が設けられ、他方の電極
   は係止棒を上記絶縁筒の係止穴から直角方向に挿入して
   係止し、一方の電極に設けられたねじ穴に押圧ねじを螺
   合して酸化亜鉛素子ブロックを押圧する構成としたこと
   を特徴とする請求項１記載の避雷器。
3. 【請求項３】 絶縁筒の両端部に設けられた係止穴の係
   止部は円弧状に形成され、一方の電極の係止部および他
   方の電極に挿入する係止棒の係止部の形状は、上記絶縁
   筒の上記係止穴の係止部の内面に沿う円弧状に形成され
   ていることを特徴とする請求項２記載の避雷器。
4. 【請求項４】 一対の電極の少なくとも一方の電極は、
   酸化亜鉛素子ブロック側が円板状に形成され、この円板
   状部分の一方の端部側に、円柱状の接続部が一体に形成
   され、上記円板状部分の上記接続部側の角部は円錐状に
   形成され、この電極が収容される絶縁筒端部の内径部に
   は係止溝が設けられ、上記電極、円板、加圧部材、酸化
   亜鉛素子ブロックが直列状態で内径部に収容された状態
   で、上記絶縁筒の係止溝に、円形に形成され端部が連結
   されていない止め輪を装着し、上記電極に設けられたね
   じ穴に押圧ねじを螺合して上記加圧部材を押圧する構成
   としたことを特徴とする請求項１記載の避雷器。
5. 【請求項５】 絶縁筒の両端の係止溝が設けられた外周
   に補強リングを配設したことを特徴とする請求項４記載
   の避雷器。