JP2017054887A - ポリマー避雷器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ荷重が与えられた際、頭部の変位を抑制し、非直線抵抗体の損傷を防止することができるポリマー避雷器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態のポリマー避雷器１０は、積層された非直線抵抗体２０と、非直線抵抗体２０の一方の端面に積層されたスペーサ３０と、非直線抵抗体の他方の端面に積層されたスペーサ４０と、スペーサ３０に積層され外縁部に複数の貫通穴５２を備える電極５０と、スペーサ４０に積層され外縁部に複数の貫通穴６２を備える電極６０とを備える。さらに、ポリマー避雷器１０は、貫通穴５２および貫通穴６２に挿入されて電極５０と電極６０とを連結する絶縁ロッド９０と、スペーサ３０と電極５０を結合する両ネジボルトと、スペーサ４０と電極６０とを密着させて連結する締結ボルト８０と、非直線抵抗体２０、絶縁ロッド９０の周囲を覆う外皮１１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ポリマー避雷器およびその製造方法に関する。

送変電および配電の電力系統においては、落雷などの際に電力機器を過電圧から保護するため、避雷器が設置されている。近年、避雷器の中でも、外被材としてポリマー材料を使用した小型で軽量なポリマー避雷器が多く使用されている。

従来のポリマー避雷器においては、酸化亜鉛を主成分とする円板状の非直線抵抗体が複数枚積層され、その両端部に電極が備えられている。また、ポリマー避雷器における剛性を向上させるために、複数の絶縁ロッドを非直線抵抗体の周囲に配置している。この絶縁ロッドを用いて、非直線抵抗体を介して配置された電極間を締め付けて固定している。また、両電極側から圧縮荷重を非直線抵抗体に軸力を加えることで、非直線抵抗体の接触不良を防止している。

これらの構成物を総称して内部要素と呼んでいる。この内部要素の周囲には、絶縁樹脂であるポリマー材料による絶縁外皮が形成されている。このよに、外被がポリマー材料で構成されたポリマー避雷器では、碍子避雷器のように磁器容器の強度に依存することができない。そのため、従来のポリマー避雷器では、積層された非直線抵抗体とその周囲に配置された絶縁ロッドで避雷器の強度を維持している。

特開２００２−１５１３０９号公報

従来のポリマー避雷器では、上記したように、恒常的に強度の向上が求められる一方で、コストダウン、小型化、軽量化なども要求されている。この要求を実現するため、非直線抵抗体および絶縁ロッドを細径化することなどが検討されている。

しかしながら、このような細径化は、ポリマー避雷器の断面２次モーメントを減少させる。これによって、ポリマー避雷器に曲げ荷重が与えられた場合、ポリマー避雷器の頭部の変位が増大する。また、ポリマー避雷器の下部側（低圧側）に配置された非直線抵抗体においては、その外縁に応力が集中して損傷することがある。

本発明が解決しようとする課題は、曲げ荷重が与えられた際、頭部の変位を抑制し、非直線抵抗体の損傷を防止することができるポリマー避雷器およびその製造方法を提供することである。

実施形態のポリマー避雷器は、一枚または複数枚が積層された非直線抵抗体と、前記非直線抵抗体の軸方向の一方の端面に積層された第１のスペーサと、前記非直線抵抗体の軸方向の他方の端面に積層された第２のスペーサと、前記第１のスペーサの軸方向外側の端面に積層され、外縁部の同心円上に均等に形成された複数の第１の貫通穴を備える第１の電極と、前記第２のスペーサの軸方向外側の端面に積層され、前記第１の貫通穴に対応して、外縁部の同心円上に均等に形成された複数の第２の貫通穴を備える第２の電極とを備える。

さらに、ポリマー避雷器は、対向する前記第１の貫通穴および前記第２の貫通穴に挿入されて固定具によって固定され、前記第１の電極と前記第２の電極とを連結する円柱状の絶縁ロッドと、一端側に形成され、前記第１のスペーサの中央に設けられたメネジと螺合するスペーサ側オネジ、および他端側に形成され、前記第１の電極の中央に設けられたメネジと螺合する、前記スペーサ側オネジと反対向きの電極側オネジを備える両ネジボルトと、前記第２のスペーサと前記第２の電極とをそれぞれの当接面を密着させて連結する締結ボルトと、前記非直線抵抗体、前記第１のスペーサ、前記第２のスペーサおよび前記絶縁ロッドの周囲を覆う絶縁樹脂からなる外皮とを備える。

第１の実施の形態のポリマー避雷器の断面を模式的に示した図である。 第１の実施の形態のポリマー避雷器における非直線抵抗体の断面を模式的に示した図である。 第１の実施の形態のポリマー避雷器における電極を軸方向外側から見たときの平面図である。 図３のＡ−Ａ断面を示す図である。 図３のＢ−Ｂ断面を示す図である。 第１の実施の形態のポリマー避雷器の製造方法の工程を示すフロー図である。 第２の実施の形態のポリマー避雷器の断面を模式的に示した図である。 第３の実施の形態のポリマー避雷器の断面を模式的に示した図である。 第４の実施の形態のポリマー避雷器の断面を模式的に示した図である。 図９のＣ−Ｃ断面を示す図である。 試験モデルの頭部の変位を説明するための模式図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の断面を模式的に示した図である。図２は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０における非直線抵抗体２０の断面を模式的に示した図である。図３は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０における電極５０を軸方向外側から見たときの平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面を示す図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面を示す図である。

図１に示すように、ポリマー避雷器１０は、非直線抵抗体２０、スペーサ３０、４０、電極５０、６０、両ネジボルト７０、締結ボルト８０、絶縁ロッド９０、固定具１００および外皮１１０を備える。このポリマー避雷器１０は、電極５０、６０間に設けられた非直線抵抗体２０などの構成が外皮１１０によって覆われている。

非直線抵抗体２０は、図２に示すように、例えば、焼結体２１と、電極２２、２３と、絶縁層２４とを備える。ポリマー避雷器１０において、図１に示すように、例えば、複数の非直線抵抗体２０が積層されている。この非直線抵抗体２０は、正常な電圧が作用したときには絶縁性を有し、正常な電圧よりも高い異常電圧が作用したときには抵抗値が低下して導電性を有する。

焼結体２１は、酸化亜鉛を主成分として形成されている。この焼結体２１は、例えば、円板形状を有している。電極２２は、焼結体２１の一方の端面２１ａに形成され、電極２３は、焼結体２１の他方の端面２１ｂに形成されている。電極２２、２３は、例えば、焼結体２１の端面２１ａ、２１ｂにアルミニウムなどを溶射することで形成される。絶縁層２４は、例えば、ガラスなどの無機絶縁物などを溶射や塗布することで形成される。

なお、ここでは、複数の非直線抵抗体２０を積層した一例を示しているが、非直線抵抗体２０は一つであってもよい。

複数積層された非直線抵抗体２０において、非直線抵抗体２０の軸方向の一方の端面には、スペーサ３０が積層され、非直線抵抗体２０の軸方向の他方の端面には、スペーサ４０が積層されている。スペーサ３０が積層された側が高圧側となり、スペーサ４０が積層された側が低圧側（接地側）となる。なお、スペーサ３０は、第１のスペーサとして機能し、スペーサ４０は、第２のスペーサとして機能する。

ここで、非直線抵抗体２０の軸方向とは、円板の中心を通る非直線抵抗体２０の中心軸方向（図１では上下方向）である。換言すれば、例えば、図１に示すように、複数の非直線抵抗体２０が積層された場合には、非直線抵抗体２０の積層方向（図１では上下方向）に相当する。以下では、非直線抵抗体２０の軸方向を、単に、軸方向と呼ぶ。

スペーサ３０、４０は、例えば、円柱形状である。スペーサ３０、４０の外径は、非直線抵抗体２０の外径と等しい。スペーサ３０、４０は、金属などの導電性材料で構成されている。この導電性材料としては、特に限定されるものではないが、軽量化を図る観点から、アルミニウムなどを使用することが好ましい。

スペーサ３０の中央には、図１に示すように、軸方向に貫通穴３１が形成されている。この貫通穴３１の内面には、メネジが形成されている。このメネジには、後述する両ネジボルト７０における左ネジ部７１のオネジが螺合している。

一方、スペーサ４０の中央には、図１に示すように、電極６０側の端面から非直線抵抗体２０側（軸方向上側）に向かって円柱状の溝部４１が形成されている。この溝部４１の内面には、メネジが形成されている。このメネジには、後述する締結ボルト８０のオネジが螺合している。

スペーサ３０の軸方向外側の端面には、電極５０が積層され、スペーサ４０の軸方向外側の端面には、電極６０が積層されている。電極５０、６０は、例えば、円柱形状である。電極５０、６０の外径は、非直線抵抗体２０の外径よりも大きい。さらに、電極５０、６０の外径は、例えば、外皮１１０の円筒部（ヒダ部を除く）の外径よりも大きい。電極５０、６０は、金属などの導電性材料で構成されている。なお、電極５０は、第１の電極として機能し、電極６０は、第２の電極として機能する。

電極５０の中央には、図１に示すように、軸方向に貫通穴５１が形成されている。貫通穴５１の内面には、メネジが形成されている。このメネジには、後述する両ネジボルト７０における右ネジ部７３のオネジが螺合している。すなわち、電極５０とスペーサ３０は、両ネジボルト７０によって結合されている。

また、電極５０の外縁部には、図１および図３に示すように、同心円上に均等に複数の貫通穴５２が形成されている。この貫通穴５２は、図３に示すように、例えば、軸方向に貫通する角穴で構成される。なお、貫通穴５２は、第１の貫通穴として機能する。

貫通穴５２は、図４に示すように、軸方向に垂直な断面積が軸方向外側に向かって増加するように形成されている。換言すると、貫通穴５２は、軸方向に垂直な断面積が軸方向内側（図４では下側）に向かって減少するテーパ状に形成されている。具体的には、軸方向に垂直な断面における角穴の縦と横の幅は、それぞれ軸方向外側に行くに伴って増加するように形成されている。

ここで、両ネジボルト７０は、導電性を有する金属材料などで構成されている。両ネジボルト７０は、図１に示すように、左ネジ部７１と、右ネジ部７３と、中央部７２とを備える。両ネジボルト７０において、左ネジ部７１と右ネジ部７３とが、同軸上にあり、中央部７２を介して軸方向に配置されている。なお、左ネジ部７１は、スペーサ側オネジとして機能し、右ネジ部７３は、電極側オネジとして機能する。

左ネジ部７１は、スペーサ３０の貫通穴３１の内部に取り付けられる。左ネジ部７１は、反時計方向に回転されることで、貫通穴３１の内部において、非直線抵抗体２０側に進む。

右ネジ部７３は、電極５０の貫通穴５１の内部に取り付けられる。右ネジ部７３は、左ネジ部７１と反対な方向、つまり、時計方向に回転されることで、貫通穴５１の内部において、非直線抵抗体２０側に進む。

また、右ネジ部７３の軸方向外側の端面７３ａには、例えば、レンチなどの締結工具を挿入するための溝穴７４を備える。この溝穴７４は、例えば、六角レンチを挿入可能な六角穴で構成される。そして、溝穴７４に六角レンチを挿入して、六角レンチを回転させることで、例えば、非直線抵抗体２０への圧縮荷重や、絶縁ロッド９０への引張荷重などを調整する。

一方、電極６０の中央には、図１に示すように、軸方向に貫通穴６１が形成されている。貫通穴６１は、例えば、内面にメネジが形成されているネジ部６１ａと、後述する締結ボルト８０の頭部８１を収容するために、外径を広げた座繰り部６１ｂとを備える。なお、ネジ部６１ａは、座繰り部６１ｂよりもスペーサ４０側に形成されている。

ネジ部６１ａに形成されるメネジは、例えば、スペーサ４０の溝部４１のメネジと同方向に形成される。ネジ部６１ａのメネジには、締結ボルト８０が螺合している。なお、ネジ部６１ａと座繰り部６１ｂとの間の段差面６１ｃに、締結ボルト８０の頭部８１の内面８１ａが接触する。

すなわち、電極６０のネジ部６１ａのメネジを介してスペーサ４０の溝部４１のメネジに締結ボルト８０を螺合することで、電極６０とスペーサ４０とが結合される。この際、電極６０のスペーサ４０側の端面６３と、スペーサ４０の電極６０側の端面４２とが密着されている。

ここで、締結ボルト８０は、導電性を有する金属材料などで構成されている。頭部８１の軸方向外側の端面８１ｂには、例えば、レンチなどを挿入するための溝穴８２を備える。この溝穴８２は、例えば、六角レンチを挿入可能な六角穴で構成される。そして、溝穴８２に六角レンチを挿入して、六角レンチを回転させることで、締結ボルト８０を非直線抵抗体２０側に進め、スペーサ４０と電極６０とを締結する。

また、電極６０の外縁部には、電極５０と同様に、同心円上に均等に複数の貫通穴６２が形成されている。なお、貫通穴６２の構成は、図示しないが、図３および図４に示された電極５０の貫通穴５２の構成と同じである。貫通穴６２は、貫通穴５２に対応して形成さている。具体的には、貫通穴６２は、貫通穴５２と同数形成され、貫通穴６２と貫通穴５２とはそれぞれ対向するように形成されている。なお、貫通穴６２は、第２の貫通穴として機能する。

なお、電極５０の貫通穴５２および電極６０の貫通穴６２には、後に詳しく説明するが、絶縁ロッド９０の端部を挟み込んで支持する固定具１００が挿入されている。

電極５０の貫通穴５２、およびこれと対向する電極６０の貫通穴６２には、絶縁ロッド９０が挿入され、電極５０、６０間を連結している。絶縁ロッド９０は、例えば、円柱形状を有し、例えば、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などの絶縁材料で構成される。

絶縁ロッド９０は、図１および図３に示すように、非直線抵抗体２０、スペーサ３０、４０の周囲を囲むように均等に複数配置されている。絶縁ロッド９０の一方の端部９１は、貫通穴５２に挿入され、絶縁ロッド９０の他方の端部９２は、貫通穴６２に挿入されている。

絶縁ロッド９０の端部９１、９２は、図１に示すように、貫通穴５２、６２内で固定具１００によって固定されている。それぞれの貫通穴５２、６２における、絶縁ロッド９０の端部９１、９２の固定具１００による固定方法は同じである。そのため、ここでは、絶縁ロッド９０の端部９１の固定について説明する。

固定具１００は、図３〜図５に示すように、固定具片１０１と、固定具片１０２とからなる２分割構造で構成されている。固定具片１０１および固定具片１０２の側面形状は、貫通穴５２の形状に対応した形状を有している。具体的には、固定具片１０１および固定具片１０２の断面形状は、図４および図５に示すように、楔形状であって、軸方向外側に向かって厚みが厚くなっている。すなわち、絶縁ロッド９０を挟み込んだ固定具１００は、図４および図５に示すように、軸方向外側に向かって軸方向に垂直な断面積が増加する形状である。

固定具１００は、貫通穴５２内に挿入され、貫通穴５２の内面と、絶縁ロッド９０の外周面との間に介在している。前述した両ネジボルト７０を調整することで、絶縁ロッド９０に引張力を与えることで、固定具片１０１と固定具片１０２との間に、絶縁ロッド９０の端部９１が締付けられ、絶縁ロッド９０が固定される。

非直線抵抗体２０、スペーサ３０、４０、および絶縁ロッド９０の周囲には、図１に示すように、これらを覆うように絶縁樹脂からなる外皮１１０が形成されている。外皮１１０は、シリコーンゴムなどの絶縁性のポリマー樹脂をモールドすることによって形成される。外皮１１０の円筒部の外周面には、周方向に亘って外側に突出したヒダが、軸方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。

次に、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の製造方法について説明する。

図６は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の製造方法の工程を示すフロー図である。

まず、電極５０とスペーサ３０、および電極６０とスペーサ４０の結合を行う（ステップＳ１０）。

電極５０とスペーサ３０を、両ネジボルト７０で結合する。具体的には、電極５０の貫通穴５１の内面に形成されたメネジに、両ネジボルト７０の右ネジ部７３のオネジを螺合する。そして、スペーサ３０の貫通穴３１の内面に形成されたメネジに、両ネジボルト７０の左ネジ部７１のオネジを螺合する。このように、電極５０とスペーサ３０とを結合して一体化した結合体を形成する。

また、電極６０とスペーサ４０を、締結ボルト８０で結合する。具体的には、電極６０のネジ部６１ａとスペーサ４０の溝部４１とが軸方向に同軸上に位置するように、電極６０とスペーサ４０を配置する。続いて、締結ボルト８０を電極６０の座繰り部６１ｂから挿入し、ネジ部６１ａのメネジに締結ボルト８０のオネジを螺合する。締結ボルト８０をさらに締め込み、ネジ部６１ａのメネジを介してスペーサ４０の溝部４１のメネジに締結ボルト８０を螺合する。そして、電極６０のスペーサ４０側の端面６３と、スペーサ４０の電極６０側の端面４２とを密着させる。なお、端面６３と端面４２とは、隙間がないように密着されている。このように、電極６０とスペーサ４０とを結合して一体化した結合体を形成する。

続いて、非直線抵抗体２０を設置する（ステップＳ１１）。具体的には、一体化した結合体間に積層した非直線抵抗体２０を挟み込む。この際、積層した非直線抵抗体２０が互いに密着し、非直線抵抗体２０とスペーサ３０、４０とが密着するように挟み込む。なお、非直線抵抗体２０は、従来のポリマー避雷器に用いられている非直線抵抗体と同様に、公知の方法で製造される。

続いて、電極５０の貫通穴５２と、この貫通穴５２に対向する、電極６０の貫通穴６２とに絶縁ロッド９０を挿入する（ステップＳ１２）。

続いて、２分割構造の固定具１００を設置する（ステップＳ１３）。具体的には、貫通穴５２および貫通穴６２のそれぞれに、軸方向外側から２分割構造の固定具１００を挿入し、絶縁ロッド９０の端部９１、９２を挟み込む。そして、例えば、油圧ジャッキなどの外部装置を用いて、固定具１００を押し込む。これにより、固定具１００が絶縁ロッド９０の端部９１、９２を周囲から圧縮して締め付けるため、電極５０、６０と絶縁ロッド９０とが、固定具１００と間の摩擦力によって固定される。

続いて、両ネジボルト７０による締め付けを行う（ステップＳ１４）。上記したように、スペーサ３０と電極５０は、両ネジボルト７０によって連結されている。スペーサ３０には、両ネジボルト７０の左ネジ部７１が取り付けられている。これに対して、電極５０には、両ネジボルト７０の右ネジ部７３が取り付けられている。

このため、両ネジボルト７０に形成された溝穴７４にレンチなどを差し込んで、両ネジボルト７０を締め付ける（右ネジ部７３を時計周りに回す）と、スペーサ３０と電極５０とが軸方向に沿って互いに離れる方向に移動する。その結果、積層された非直線抵抗体２０には、軸方向に圧縮荷重が与えられ、絶縁ロッド９０には、軸方向に引張荷重が与えられる。そのため、電極５０、スペーサ３０、絶縁ロッド９０および積層された非直線抵抗体２０が軸方向に強固に固定される。さらに、スペーサ３０、４０と非直線抵抗体２０との間も密着する。

続いて、非直線抵抗体２０、スペーサ３０、４０および絶縁ロッド９０の周囲に外皮１１０を形成する（ステップＳ１５）。具体的には、非直線抵抗体２０、スペーサ３０、４０および絶縁ロッド９０の周囲を覆うように、ポリマー樹脂でモールドする。

上記した工程を経ることで、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０が得られる。

上記したように、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０によれば、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルト８０によって結合することで、電極６０の端面６３と、スペーサ４０の端面４２とを密着させることができる。そのため、ポリマー避雷器１０の頭部に曲げ荷重が与えられた場合でも、締結ボルト８０に引張荷重が発生し、電極６０と接触しているスペーサ４０の外縁における応力が緩和される。これによって、電極６０とスペーサ４０との間に隙間が発生する、いわゆる口開きの発生が防止され、ポリマー避雷器１０の頭部の変位を抑制することができる。

また、ポリマー避雷器１０の頭部の変位が抑制されることで、スペーサ４０に積層される非直線抵抗体２０において、曲げ荷重によって発生する応力を緩和することができる。そのため、非直線抵抗体２０の損傷を防止することができる。

さらに、スペーサ３０、４０は、高さ調整手段としても機能させることができる。これによって、例えば、高さを調整するための部材を別個に備える必要がないため、部品点数の削減により、製造コストを削減することができる。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態のポリマー避雷器１１の断面を模式的に示した図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。

ここで、第２の実施の形態のポリマー避雷器１１では、スペーサ４０の端面４２と接触する電極６０の端面６３の構成が、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０における電極６０の端面６３の構成と異なる。そのため、ここでは、この異なる構成について主に説明する。

図７に示すように、電極６０のスペーサ４０側の端面６３に、スペーサ４０の電極６０側の端部４３を嵌合する溝部６４が形成されている。ここで、電極６０のネジ部６１ａが締結ボルト８０と適正に螺合するため、ネジ部６１ａは、軸方向に所定の長さに亘って形成される。そのため、溝部６４は、上記したネジ部６１ａの長さを維持できる範囲で、深さ（軸方向の長さ）が設定される。

ここで、ポリマー避雷器１１の製造方法においては、非直線抵抗体２０を設置する工程（図６のステップＳ１１）において、一体化した結合体間に積層した非直線抵抗体２０を挟み込む際、電極６０の溝部６４にスペーサ４０の端部４３を嵌合する。その他の製造方法は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の製造方法と同じである。

第２の実施の形態のポリマー避雷器１１によれば、電極６０の溝部６４に、スペーサ４０の端部４３を嵌合することで、スペーサ４０が電極６０と接触する接触面積が増加する。これによって、曲げ荷重が与えられた場合でも、スペーサ４０が電極６０と接触する接触面における応力集中が緩和され、スペーサ４０の変形を抑制することができる。そのため、曲げ荷重が除かれた後において、ポリマー避雷器１１における残留変位はほとんどない。

なお、第２の実施の形態においても、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルト８０によって結合することで得られる効果は、第１の実施の形態と同様に得られる。

（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態のポリマー避雷器１２の断面を模式的に示した図である。

ここで、第３の実施の形態のポリマー避雷器１２では、スペーサ４０Ａの構成が、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０におけるスペーサ４０の構成と異なる。そのため、ここでは、この異なる構成について主に説明する。

図８に示すように、スペーサ４０Ａは、前述したスペーサ４０と同様に、非直線抵抗体２０の軸方向の他方の端面に積層される。このスペーサ４０Ａの外径は、非直線抵抗体２０の外径よりも大きい。さらに、スペーサ４０Ａの外径は、非直線抵抗体２０の周囲に配置された絶縁ロッド９０の外周径よりも大きい。なお、スペーサ４０Ａを構成する材料などは、前述したスペーサ４０と同じである。

このように、スペーサ４０Ａの外径が絶縁ロッド９０の外周径よりも大きいため、スペーサ４０Ａを覆う外皮１１０の厚さは、他の部分の厚さよりも薄くなる。スペーサ４０Ａを覆う外皮１１０の厚さは、外部との絶縁を維持できる最小厚さまで薄くすることができる。換言すれば、スペーサ４０Ａの外径は、外皮１１０の厚さが最小厚さとなるまで大きくすることができる。

スペーサ４０Ａの中央には、前述したスペーサ４０と同様に、電極６０側の端面から非直線抵抗体２０側（軸方向上側）に向かって円柱状の溝部４１が形成されている。この溝部４１の内面には、メネジが形成されている。このメネジには、締結ボルト８０のオネジが螺合している。

また、スペーサ４０Ａの外縁部には、絶縁ロッド９０を貫設する複数の貫通穴４４が軸方向に形成されている。複数の貫通穴４４は、同心円上に均等に形成されている。なお、貫通穴４４は、第５の貫通穴として機能する。

ここで、ポリマー避雷器１２の製造方法においては、電極５０の貫通穴５２と電極６０の貫通穴６２とに絶縁ロッド９０を挿入する工程（図６のステップＳ１２）において、スペーサ４０Ａの貫通穴４４に絶縁ロッド９０を挿入するとともに、貫通穴５２と貫通穴６２とにも絶縁ロッド９０を挿入する。その他の製造方法は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の製造方法と同じである。

第３の実施の形態のポリマー避雷器１２によれば、スペーサ４０Ａの外径を非直線抵抗体２０の外径よりも大きく、さらに絶縁ロッド９０の外周径よりも大きくすることで、ポリマー避雷器１２の断面２次モーメントよりも大きくすることができる。これによって、ポリマー避雷器１２の頭部に曲げ荷重が与えられた場合でも、ポリマー避雷器１２の頭部の変位を抑制することができる。

なお、第３の実施の形態においても、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルト８０によって結合することで得られる効果は、第１の実施の形態と同様に得られる。

（第４の実施の形態）
図９は、第４の実施の形態のポリマー避雷器１３の断面を模式的に示した図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ断面を示す図である。

ここで、第４の実施の形態のポリマー避雷器１３では、スペーサ４０Ｂの構成が、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０におけるスペーサ４０の構成と異なる。また、第４の実施の形態のポリマー避雷器１３では、絶縁板１２０を備える構成が、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の構成とは異なる。ここでは、これらの異なる構成について主に説明する。

図９に示すように、スペーサ４０Ｂは、前述したスペーサ４０と同様に、非直線抵抗体２０の軸方向の他方の端面に積層される。なお、スペーサ４０Ｂを構成する材料などは、前述したスペーサ４０と同じである。

スペーサ４０Ｂは、非直線抵抗体２０側の端部に小径部４５を有している。この小径部４５の外径は、非直線抵抗体２０の外径よりも小さい。なお、小径部４５を除くスペーサ４０Ｂの外径は、非直線抵抗体２０の外径と等しい。

ポリマー避雷器１３は、図９および図１０に示すように、スペーサ４０Ｂの小径部４５を貫設する貫通穴１２１および絶縁ロッド９０を貫設する貫通穴１２２を備える円板状の絶縁板１２０を備える。図１０に示すように、貫通穴１２１は、絶縁板１２０の中央に形成され、貫通穴１２２は、絶縁板１２０の外縁部に同心円上に均等に形成されている。なお、貫通穴１２１は、第３の貫通穴として機能し、貫通穴１２２は、第４の貫通穴として機能する。

絶縁板１２０は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂、フェノール樹脂（ベークライト）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの比較的機械的強度の高い樹脂類や、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのファインセラミックス類で構成されている。絶縁板１２０の厚さは、小径部４５の厚さ（軸方向の長さ）よりも薄く構成されている。そのため、図９に示すように絶縁板１２０を設置した際、絶縁板１２０は、スペーサ４０Ｂに接触し、非直線抵抗体２０には接触しない。すなわち、小径部４５の端部は、非直線抵抗体２０に接触した状態が維持される。これによって、スペーサ４０Ｂと非直線抵抗体２０との間の導通は維持される。

絶縁板１２０と非直線抵抗体２０との間の軸方向の隙間には、ポリマー樹脂が充填されている。このポリマー樹脂は、外皮１１０を形成する際、絶縁板１２０と非直線抵抗体２０との間の隙間に充填される。

ここで、ポリマー避雷器１３の製造方法においては、電極５０、６０とスペーサ３０、４０の結合する工程（図６のステップＳ１０）後、非直線抵抗体２０を設置する工程（図６のステップＳ１１）の前に、絶縁板１２０を設置する。具体的は、絶縁板１２０の貫通穴１２１にスペーサ４０Ｂの小径部４５を貫設する。そして、絶縁板１２０を電極６０側に移動して、スペーサ４０Ｂに接触させる。

また、絶縁ロッド９０を挿入する工程（ステップＳ１２）において、貫通孔１２２に絶縁ロッド９０を挿入するとともに、貫通穴５２と貫通穴６２とにも絶縁ロッド９０を挿入する。その他の製造方法は、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０の製造方法と同じである。

第４の実施の形態のポリマー避雷器１３によれば、スペーサ４０Ｂの小径部４５を貫設し、絶縁ロッド９０を貫設する絶縁板１２０を備えることで、絶縁ロッド９０の円周方向の動きを拘束することができる。これによって、ポリマー避雷器１３の頭部に曲げ荷重が与えられた際、ポリマー避雷器１３の捩れ方向の変形も抑制することができる。

なお、第４の実施の形態においても、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルト８０によって結合することで得られる効果は、第１の実施の形態と同様に得られる。

ここで、上記した実施の形態のポリマー避雷器１０、１１、１２、１３において、電極５０の貫通穴５２および電極６０の貫通穴６２の形状を角穴とした一例を示したが、この形状に限られるものではない。貫通穴５２、６２の形状は、例えば、円穴であってもよい。この場合においても、円穴における軸方向に垂直な断面積が軸方向外側に向かって増加するように形成されている。すなわち、縦断面（軸方向の断面）において、円穴は、逆円錐台形状を有する。なお、２分割構造の固定具１００は、円穴の形状に合わせて形成される。

また、上記した実施の形態のポリマー避雷器１０、１１、１２、１３において、スペーサ４０と電極６０とを、頭部８１を有する締結ボルト８０によって結合した一例を示したが、この構成に限られるものではない。締結ボルトは、電極６０の端面６３と、スペーサ４０の端面４２とを密着させることができるものであればよい。

スペーサ４０と電極６０を結合する構成として、例えば、スペーサ３０と電極５０と結合する両ネジボルトを用いた構成と同様の構成を適用してもよい。なお、この場合、スペーサ４０と電極６０とを連結する両ネジボルトにおいては、図６を参照して説明した両ネジボルトによる締め付け（ステップＳ１４）と同様の締め付け工程は実行しない。この締め付け工程を実行しないことで、電極６０の端面６３と、スペーサ４０の端面４２との密着が維持される。

（ポリマー避雷器における頭部の変位の評価）
ここで、実施の形態のポリマー避雷器において、頭部に曲げ方向の荷重（曲げ荷重）が与えられた場合でも、頭部の変位を抑制できることを具体的に説明する。

ここでは、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０（図１参照）（試験モデル１）、第３の実施の形態のポリマー避雷器１２（図８参照）（試験モデル２）を試験モデルとした。また、比較のため、第１の実施の形態のポリマー避雷器１０において、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルトで連結しないモデル（試験モデル３）についても試験を行った。なお、試験モデル３は、本実施の形態の構成を備えない比較例である。

ここで、試験モデル１〜試験モデル３において、非直線抵抗体２０、電極５０、スペーサ３０、両ネジボルト７０の材質やサイズなどの仕様を同じとした。また、いずれの試験モデルにおいても、非直線抵抗体２０の積層枚数も同じとした。

試験モデル１、２については、締結ボルト８０を備えているため、電極６０には、貫通穴６１を形成し、スペーサ４０には、溝部４１を形成した。一方、試験モデル３については、締結ボルト８０を備えていないため、電極６０の貫通穴６１およびスペーサ４０の溝部４１は形成しなかった。なお、電極６０およびスペーサ４０について、いずれの試験モデルにおいても、材質や軸方向長さなどの仕様を同じとした。試験モデル１〜試験モデル３の全長を１．５ｍとした。

表１には、非直線抵抗体２０の外径に対するスペーサ４０の外径の比（スペーサの外径／非直線抵抗体の外径）を示している。試験モデル２においては、スペーサ４０の外径が非直線抵抗体２０の外径よりも大きいため、外径の比は１を超えている。

また、試験モデル１〜試験モデル３を製造する際、両ネジボルト７０による締め付け工程（図６のステップＳ１４）において、積層された非直線抵抗体２０に３５ｋＮの初期荷重を与えるとともに、絶縁ロッド９０に初期引張荷重を与えた。

ここで、図１１は、試験モデルの頭部の変位を説明するための模式図である。評価試験では、各試験モデルの頭部（電極５０）に対して、曲げ方向（図１１のＸ軸方向）に２０００Ｎの荷重（曲げ荷重）を与えた場合について、数値解析を行い、頭部の変位を算出した。

図１１に示すように、頭部が変位していない状態（荷重を与えない状態）における電極５０の軸方向外側の端面の中心の位置をＰとする。そして、荷重を与え頭部が最大変位したときのＰのＸ軸方向の変位をＬとする。

表１では、試験モデル３における変位Ｌを１として、試験モデル１、２における変位Ｌを変位率で示している。例えば、変位率が１よりも小さい場合には、変位Ｌが試験モデル３における変位Ｌよりも小さいことを示す。

表１に示すように、試験モデル１の変位率は、０．７４である。このことから、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルト８０によって結合して、電極６０の端面６３と、スペーサ４０の端面４２とを密着させることで、頭部の変位を抑制できることがわかる。

試験モデル２の変位率は、０．６５である。このことから、スペーサ４０と電極６０とを締結ボルト８０によって結合し、さらにスペーサ４０の外径を非直線抵抗体２０の外径よりも大きくすることで、頭部の変位をさらに抑制できることがわかる。

なお、表１には示していないが、第２の実施の形態のポリマー避雷器１１（図７参照）、第４の実施の形態のポリマー避雷器１３（図９参照）においても、変位率は１を下回る結果が得られている。

以上説明した実施形態によれば、曲げ荷重が与えられた際、頭部の変位を抑制し、非直線抵抗体の損傷を防止することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１１，１２，１３…ポリマー避雷器、２０…非直線抵抗体、２１…焼結体、２１ａ，２１ｂ…端面、２２，２３，５０，６０…電極、２４…絶縁層、３０，４０，４０Ａ，４０Ｂ…スペーサ、３１，４４，５１，５２，６１，６２，１２１，１２２…貫通穴、４１，６４…溝部、４２，６３，７３ａ，８１ｂ…端面、４３，９１，９２…端部、４５…小径部、６１ａ…ネジ部、６１ｂ…座繰り部、６１ｃ…段差面、７０…両ネジボルト、７１…左ネジ部、７２…中央部、７３…右ネジ部、７４，８２…溝穴、８０…締結ボルト、８１…頭部、８１ａ…内面、９０…絶縁ロッド、１００…固定具、１０１，１０２…固定具片、１１０…外皮、１２０…絶縁板。

Claims (8)

1. 一枚または複数枚が積層された非直線抵抗体と、
   前記非直線抵抗体の軸方向の一方の端面に積層された第１のスペーサと、
   前記非直線抵抗体の軸方向の他方の端面に積層された第２のスペーサと、
   前記第１のスペーサの軸方向外側の端面に積層され、外縁部の同心円上に均等に形成された複数の第１の貫通穴を備える第１の電極と、
   前記第２のスペーサの軸方向外側の端面に積層され、前記第１の貫通穴に対応して、外縁部の同心円上に均等に形成された複数の第２の貫通穴を備える第２の電極と、
   対向する前記第１の貫通穴および前記第２の貫通穴に挿入されて固定具によって固定され、前記第１の電極と前記第２の電極とを連結する円柱状の絶縁ロッドと、
   一端側に形成され、前記第１のスペーサの中央に設けられたメネジと螺合するスペーサ側オネジ、および他端側に形成され、前記第１の電極の中央に設けられたメネジと螺合する、前記スペーサ側オネジと反対向きの電極側オネジを備える両ネジボルトと、
   前記第２のスペーサと前記第２の電極とをそれぞれの当接面を密着させて連結する締結ボルトと、
   前記非直線抵抗体、前記第１のスペーサ、前記第２のスペーサおよび前記絶縁ロッドの周囲を覆う絶縁樹脂からなる外皮と
   を具備することを特徴とするポリマー避雷器。
2. 前記非直線抵抗体が円板形状を有し、
   前記第２のスペーサが円柱形状を有し、
   前記非直線抵抗体の外径と前記第２のスペーサの外径が等しいことを特徴とする請求項１記載のポリマー避雷器。
3. 前記第２の電極における前記第２のスペーサ側の端面に、前記第２のスペーサの端部を嵌合する溝部を備えることを特徴とする請求項２記載のポリマー避雷器。
4. 前記第２のスペーサの前記非直線抵抗体側の端部が、前記非直線抵抗体の外径よりも小さく構成され、
   前記非直線抵抗体側の端部を貫設する第３の貫通穴および前記絶縁ロッドを貫設する複数の第４の貫通穴を備える円板状の絶縁板をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のポリマー避雷器。
5. 前記非直線抵抗体が円板形状を有し、
   前記第２のスペーサが円柱形状を有し、
   前記第２のスペーサの外径が、前記非直線抵抗体の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のポリマー避雷器。
6. 前記第２のスペーサの外径が、前記非直線抵抗体の周囲に配置された前記絶縁ロッドの外周径よりも大きく構成され、
   前記第２のスペーサの外縁部に、前記絶縁ロッドを貫設する複数の第５の貫通穴を備えることを特徴とする請求項５記載のポリマー避雷器。
7. 前記第１の貫通穴および前記第２の貫通穴における前記非直線抵抗体の軸方向に垂直な断面積が、前記非直線抵抗体の軸方向外側に向かって増加し、
   前記固定具が、２分割構造で構成され、前記第１の貫通穴および前記第２の貫通穴に挿入され、前記絶縁ロッドの端部を挟み込んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のポリマー避雷器。
8. 一枚または複数枚が積層された非直線抵抗体と、
   前記非直線抵抗体の軸方向の一方の端面に積層された第１のスペーサと、
   前記非直線抵抗体の軸方向の他方の端面に積層された第２のスペーサと、
   前記第１のスペーサの軸方向外側の端面に積層され、外縁部の同心円上に均等に形成された複数の第１の貫通穴を備える第１の電極と、
   前記第２のスペーサの軸方向外側の端面に積層され、前記第１の貫通穴に対応して、外縁部の同心円上に均等に形成された複数の第２の貫通穴を備える第２の電極と、
   一端側に形成され、前記第１のスペーサの中央に設けられたメネジと螺合するスペーサ側オネジ、および他端側に形成され、前記第１の電極の中央に設けられたメネジと螺合する、前記スペーサ側オネジと反対向きの電極側オネジを備える両ネジボルトと、
   前記第２のスペーサと前記第２の電極とを連結する締結ボルトと、
   前記第１の電極と前記第２の電極とを連結する絶縁ロッドと、
   前記非直線抵抗体、前記第１のスペーサ、前記第２のスペーサおよび前記絶縁ロッドの周囲を覆う絶縁樹脂からなる外皮と
   を備えるポリマー避雷器の製造方法であって、
   前記両ネジボルトによって前記第１の電極と前記第１のスペーサとを結合する工程と、
   前記締結ボルトによって、前記第２のスペーサと前記第２の電極とをそれぞれの当接面を密着させて連結する工程と、
   前記第１のスペーサと前記第２のスペーサとの間に前記非直線抵抗体を挟み込む工程と、
   前記第１の電極の前記第１の貫通穴と前記第２の電極の前記第２の貫通穴とに前記絶縁ロッドを挿入する工程と、
   前記非直線抵抗体の軸方向に垂直な断面積が前記非直線抵抗体の軸方向外側に向かって増加する前記第１の貫通穴および前記第２の貫通穴のそれぞれに、２分割構造の固定具を挿入し、前記絶縁ロッドの端部を挟み込んで前記絶縁ロッドを固定する工程と、
   前記両ネジボルトを結合側と反対方向に回し、前記非直線抵抗体に圧縮荷重を与えるとともに、前記絶縁ロッドに引張荷重を与える工程と、
   前記非直線抵抗体、前記第１のスペーサ、前記第２のスペーサおよび前記絶縁ロッドの周囲に絶縁樹脂をモールドして前記外皮を形成する工程と
   を備えることを特徴とするポリマー避雷器の製造方法。

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