JP3376774B2 - 避雷器および避雷器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は避雷器および避雷器
の製造方法に関し、特に避雷器の内部圧力が上昇したと
きの爆発・飛散を防止する放圧機能を備えた避雷器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在の避雷器は、基本的には、特性要素
としての酸化亜鉛を主成分とする焼結体（以下、ＺｎＯ
素子と称す）と、このＺｎＯ素子を密閉収容する絶縁容
器と、放圧機構および電極から構成されている。そし
て、この避雷器は、送電、配電線路又は保護機器に設置
され、雷サージ等の異常電圧が発生した場合、ＺｎＯ素
子が低抵抗値を示し、異常電圧を大地に逃がし、線路等
から異常電圧が消滅すると、ＺｎＯ素子は高抵抗値に戻
り、通常の商用周波数対地電圧を維持する。

【０００３】避雷器は、このような作用により、被保護
線路又は機器等を異常電圧から保護するものであるが、
直撃雷等の責務外の負荷が課せられると、避雷器が内部
せん絡又は貫通破壊をおこし、内部にアークが発生す
る。このアークエネルギーは内部ガスを膨張させると同
時に、ＺｎＯ素子等の内部要素からガスを発生させ、内
部圧力を上昇させる。また、絶縁容器内部を急激に加熱
する。この内部せん絡状態が持続すると、アークエネル
ギーによっては内圧が上昇し、爆発飛散を生ずる恐れが
ある。更に、後者の熱破壊時に、もしも内部が高圧状態
であれば、前者同様爆発飛散の現象が起きる。

【０００４】このため、一般に避雷器には、爆発・飛散
を防止するために、上昇した内部圧力を大気中に放出し
て下げるための放圧手段が採られている。

【０００５】この放圧手段については種々提案されてい
るが、次の手段か知られている。

【０００６】（１）ＺｎＯ素子を機械的強度に優れ、耐
熱性、耐圧性のある強化プラスチック（ＦＲＰ）等の材
料よりなる耐圧絶縁筒に収容し、その上下に薄い放圧板
を設けて、数気圧程度で破れて内圧を外部に放出する手
段。

【０００７】（２）また、特開昭６２−１３９３０１号
公報に開示されているように、ＺｎＯ素子を収容する耐
圧絶縁筒に放圧孔を設け、この耐圧絶縁筒とＺｎＯ素子
との間および耐圧絶縁筒の外周にゴムモールドを設け
て、避雷器の内部に高温・高圧のアークが発生したと
き、耐圧絶縁筒の放圧孔付近の被覆およびゴムモールド
の一部を軟化させ又は溶融破壊して高圧ガスによって飛
散させ、外部に通ずるアーク放圧路を強制的に形成する
手段。

【０００８】（３）更に、特開平２−２０３５０１号公
報に開示されているように、ＺｎＯ素子を収容する耐熱
絶縁筒を弾性絶縁材料により形成して、その筒面に軸方
向の複数のスリット状の放圧孔を設け、この耐熱絶縁筒
の外周を、熱収縮性チューブで覆い、内部に発生したガ
ス圧を放圧孔を介して熱収縮性チューブに直接作用させ
て、その局部的破壊によって放圧路を形成し、ガスを大
気中に放出させて内部圧を下げ、避雷器の爆発・飛散を
防止する手段が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）に記載の手
段は、ＺｎＯ素子を収容する絶縁円筒の上下に放圧板を
設置しなければならないので、避雷器の全長の長さ寸法
が長くなり、送電用避雷器のように、既設の碍子連のア
ークホーンとの絶縁協調を図る必要から、送電用避雷器
自身の外部ギャップ長に制約があり、全長が短い方が望
ましい場合には適しない。

【００１０】また、上記（２）および（３）に記載の手
段は、いずれもＺｎＯ素子を収容する耐圧又は耐熱絶縁
筒に放圧孔を設けて放圧させるので、放圧板は必要がな
く、避雷器の全長の長さは短くなるが、しかし、放圧孔
を設けるための機械加工が必要となり、また、放圧孔を
有するため、ゴム外被を通して吸湿するので、このゴム
材の材質として透湿係数のすぐれたものを使用する必要
があるが、シリコンゴムなど透湿係数の大きい材料の選
定には向かない。

【００１１】また、放圧孔のような空間があると、吸湿
した水分が空間内で結露し、避雷器の特性に影響を及ぼ
す等の課題がある。

【００１２】以上の点に鑑み本発明は、放圧板又は放圧
孔を設けることなく、しかも、全長が短かく、結露の生
じない避雷器および避雷器の製造方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、１個又は複数個のＺｎＯ
素子を積み重ね、その上，下に円周状の溝を有する電極
を配列してこれらＺｎＯ素子および電極を圧接するとと
もに、この上，下の電極間を複数の円弧状絶縁バーで固
定し、該絶縁バーおよび前記上，下電極の外周側をゴム
外被で覆い、更に、上，下の各電極にキャップを被せ、
該キャップの外側から電極に有する円周状の溝の部分を
ロール成形して電極、ゴム外被およびキャップを一体化
して気密に封止するものである。

【００１４】そして、上，下電極の一方又は両方のＺｎ
Ｏ素子に対向する面側に乾燥剤収容穴を設けて、該収容
穴に乾燥剤を収容して、ゴム外被から吸湿する水分を吸
収して避雷器の特性を長期にわたって維持し、また、
上，下両電極の外側に、内端面側から軸線方向に削設し
た複数の嵌合溝を設け、該嵌合溝に円弧状絶縁バーを嵌
合して固定手段により固定するようにして、組立作業の
能率および重量の軽減を図り、更に絶縁バーを電極に固
定する固定手段の他の実施例として絶縁バーおよび電極
の嵌合溝間の突起部に周方向の溝を形成し、該溝に固定
用リングを嵌入してロール成形して固定するようにする
ことを提案するものである。

【００１５】このように、ＺｎＯ素子を収容する耐圧又
は耐熱の絶縁筒を使用せず、単に複数の円弧状絶縁バー
を設けてＺｎＯ素子を収容するので、極めて避雷器全体
の重量が軽くなり、また、この円弧状絶縁バーを、Ｚｎ
Ｏ素子の組立治具の代わりに使用でき、組立工数も削減
され、また、電極に乾燥剤を収容することかできるの
で、ゴム外被を通じて吸湿しても、その水分は吸収さ
れ、水滴が結露することはない。従って避雷器の特性を
損なうことなく長期間維持することができるものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の避雷器および避雷器の製
造方法は、上，下の放圧装置を取り除き、側面からガス
圧を放出するようにして避雷器の全長の長さを短くし、
更に、ＺｎＯ素子を収容する絶縁円筒を使用せずに絶縁
バーを使用して避雷器全体の重量を軽減し、且つ、組立
工数も削減可能としたことに特徴を有する。

【００１７】以下、図面に基づいて実施の形態を説明す
る。図１は本発明の実施の形態の説明図で、（Ａ）は縦
断正面図、（Ｂ）は（Ａ）図のＡ−Ａ断面矢視図を示
す。図２は電極の斜視図で、これらの図において、１お
よび２は上部および下部の電極で夫々ほぼ同じ構成をし
ている。この構成を図２に示す下部の電極２について詳
細に説明する。 即ち、電極２には、外周の一部にリング状の溝２ａを、
電極１と２が互いに対向する端面（内端面）の中心部に
乾燥剤を収容する乾燥剤収容穴２ｂ、後述する円弧状絶
縁バー３を嵌合するために内端面から軸方向に削設され
た複数（図の例は３）嵌合溝２ｃ,嵌合溝２ｃ間の突起
部２ｄ、この突起部２ｄの内端面に削設され乾燥剤収容
穴２ｂから外側に連通する連通溝２ｅおよび絶縁バー３
を固定するためのねじ孔２ｆを有する。以上は下部の電
極２について説明したが、上部の電極１も同様に構成さ
れている。

【００１８】なお、嵌合溝２ｃの底面は円弧状をなし、
その円弧の半径は、ＺｎＯ素子の半径と略等しく形成さ
れ、また、この嵌合溝２ｃに嵌合される円弧状絶縁バー
３の円弧は、嵌合溝２ｃの円弧に合わせてある。

【００１９】４は避雷器の特性要素としての酸化亜鉛を
主成分とする焼結体（以下、ＺｎＯ素子と称す）で、避
雷器の定格電圧に応じて１個又は複数個積み重ねて使用
される。５は圧接ばねで、電極１と２間に配列したＺｎ
Ｏ素子間およびＺｎＯ素子と電極間に圧接力を与える。

【００２０】６および６′は乾燥剤収容穴２ｂおよび２
ｂの蓋、６はばね受も兼ねている。７はばね受で、圧接
ばね５は、このばね受を兼ねた蓋６と７間に弾装され
る。

【００２１】なお、圧接ばね５は、図に示すような板ば
ねに限ることなく、コイルばねでもよい。

【００２２】８および９はキャップ、１０および１１
は、このキャップに設けられた上部および下部の端子、
１２は乾燥剤収容穴２ｂに収容された乾燥剤、１４はゴ
ム外被、１５は円弧状絶縁バー間の空間を示している。

【００２３】円弧状絶縁バー３は、上，下の電極１と２
の嵌合溝２ｃに嵌合され、ねじ１３（又はピン）等によ
り固定される。

【００２４】次に、組み立て手順について説明する。組
み立て手順は一様ではないが、その一つについて説明す
る。

【００２５】まず、下部の電極２の嵌合溝２ｃに、あら
かじめ設計された長さの円弧状絶縁バー３を嵌合してね
じ１３を電極２のねじ孔２ｆに螺合して電極２に取り付
ける。

【００２６】次に、電極２の乾燥剤収容穴２ｂに乾燥剤
１２を収容し（先に収容しておいてもよい、）、複数の
円弧状絶縁バー３で囲まれた中に蓋６′、必要個数のＺ
ｎＯ素子４,ばね受７,圧接ばね５,蓋６,乾燥剤１２を収
容した上部の電極１の順に積み重ね、上部の電極１の嵌
合溝１ｃに円弧状絶縁バー３の上端部を嵌合して圧接ば
ね５を圧縮した状態で円弧状絶縁バー３をねじ１３によ
り電極１に固定する。

【００２７】次に、上，下電極１および２の外端面を残
し、全体の側面にゴム外被１４を被せ、上，下の電極１
および２にキャップ８および９を夫々被せ、各電極に設
けてあるリング状溝２ａ部分をロールで圧縮成形して、
溝内に圧着させ、電極,ゴム外被およびキャップを一体
化したロール成形部１６で気密に封じて避雷器を完成す
る。この組み立てにより、図１（Ｂ）に示す円弧状絶縁
バー３間の空間１５と乾燥剤収容穴２ｂとは連通溝２ｅ
で連通され、この空間内にゴム外被の吸湿により避雷器
内部に透湿した水分を乾燥剤収容穴２ｂに収容した乾燥
剤１２で吸収する。

【００２８】以上の実施の形態においては、上，下部の
電極１，２と、円弧状絶縁バー３との固定手段にねじ又
はピン等の接続部品を使用した場合であるが、図３は固
定用リングで固定する手段を示したものである。

【００２９】この固定手段は、図３に示すように、上，
下部の電極１および２の（図４は下部の電極２のみを示
しているが上部の電極１も同様の構成）突起部２ｄと円
弧状絶縁バーに、固定リング挿入溝２０および２１（図
４）を削設し、これら溝２０および２１に固定用リング
２２を嵌入してロールで圧縮成形し、円弧状絶縁バー３
を電極２（１）に固定する。

【００３０】本発明はこのように構成しているので、避
雷器の内部に高温，高圧のアークが発生して内部圧が上
昇すると、ゴム外被が部分的に高圧ガスによって裂か
れ、その裂け目から内部圧が放圧され、容器の爆発飛散
は防止される。

【００３１】このとき上部と下部の電極１と２と、円弧
状絶縁バー３との固定（結合）は、ゴム外被の側面がゴ
ム外被が内圧によって裂かれるまでの間、耐えなければ
ならないが、この結合強度は、円弧状絶縁バー３と電極
１（２）とこれらの固定手段によって十分保たれる。

【００３２】また、電極とゴム外被とは、キャップを介
して一体化した気密構造としているが、ゴム外被は、透
湿係数のすぐれたものが使用されていても、長期の使用
に際しては吸湿し、水分が空間内で結露することが考え
られる。

【００３３】しかし、本発明の場合は、電極に乾燥剤収
容穴を設け、この乾燥剤収容穴に、ゴム外被からの水分
透過に対して、３０年以上の水分透過量に見合った乾燥
剤を収容しているので、水滴の結露による課題は解決さ
れる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成しているの
で、次の効果を奏する。

【００３５】（１）上，下の放圧装置を取り除き、側面
からガスを放出することで全長を短くできる。

【００３６】（２）コストが高い絶縁筒を使用する必要
がないため、コストダウン出来る。

【００３７】（３）電極とゴム外被をキャップを介して
ロール成形することにより完全な気密保持できる。

【００３８】（４）絶縁筒を使用しないため、重量を従
来の１／３程度にできる。

【００３９】（５）避雷器を組み立てる際、円弧状絶縁
バーをＺｎＯ素子の組立治具代わりに使用できるため、
組立工数が削減される。

【００４０】（６）配電，発変電，送電線，機器保護用
等のいずれかの避雷器にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の説明図、（Ａ）縦断正面図、（Ｂ）Ａ
−Ａ断面矢視図。

【図２】本発明の実施の形態における電極の斜視図。

【図３】本発明の固定手段の説明図。

【図４】図３に使用される円弧状絶縁バーの要部斜視
図。

【符号の説明】

１，２…電極 ３…円弧状絶縁バー ４…ＺｎＯ素子 ５…圧接ばね ６，６′…蓋 ７…ばね受 ８，９…キャップ １０，１１…端子 １２…乾燥剤 １３…ねじ １４…ゴム外被 １５…空間 １６…ロール成形部 ２０，２１…固定リング挿入溝 ２２…固定用リング

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個又は複数個のＺｎＯ素子を積み重
   ね、その上，下に円周状の溝を有する電極を配列してこ
   れらＺｎＯ素子および電極とを圧接するとともに、この
   上，下の電極間を複数の円弧状絶縁バーで固定し、該絶
   縁バーおよび前記上，下電極の外周側をゴム外被で覆
   い、更に、上，下の各電極にキャップを被せ、該キャッ
   プの外側から電極に有する円周状の溝の部分をロール成
   形して電極、ゴム被およびキャップを一体化して気密に
   封止するようにした避雷器において、 前記の上，下両電極の外側には、その内端面側から軸線
   方向に対して、底面の半径が前記ＺｎＯ素子と略等しい
   円弧状の嵌合溝をそれぞれ複数削設し、 前記の各嵌合溝には前記の各絶縁バーをそれぞれ嵌合
   し、各絶縁バーで囲まれた中に前記ＺｎＯ素子を積み重
   ねた ことを特徴とする避雷器。
2. 【請求項２】 上，下電極の一方又は両方の内端面側に
   乾燥剤収容穴を設けて、乾燥剤収容穴に乾燥剤を収容し
   たことを特徴とする請求項１記載の避雷器。
3. 【請求項３】 上，下両電極の外側に、内端面側から軸
   線方向に削設した複数の嵌合溝を設け、該嵌合溝に円弧
   状絶縁バーを嵌合して固定手段により固定したことを特
   徴とする請求項１又は２記載の避雷器。
4. 【請求項４】 絶縁バーを電極に固定する固定手段は、
   絶縁バーおよび電極の嵌合溝間の突起部に周方向の溝を
   形成し、該溝に固定用リングを嵌入してロール成形して
   固定するようにしたことを特徴とする請求項１又は２又
   は３記載の避雷器。
5. 【請求項５】 １個又は複数個のＺｎＯ素子と、その
   上，下に配列して圧接され円周状の溝を有する電極と、
   その上，下の電極間に固定される複数の円弧状絶縁バー
   と、前記の絶縁バーおよび上，下の電極の外周側を覆う
   ゴム外被と、前記上，下の各電極に被せられるキャップ
   と、から成り、 前記の上，下の両電極の外側には、その内端面側から軸
   線方向に対して、底面の半径が前記ＺｎＯ素子と略等し
   い円弧状の嵌合溝がそれぞれ複数削設された避雷器の製
   造方法において、 前記の上，下電極の一方における嵌合溝に前記の各絶縁
   バーをそれぞれ嵌合した後、それら各絶縁バーで囲まれ
   た中に前記ＺｎＯ素子を収納してから前記上， 下電極の
   他方を積み重ね、 前記の各絶縁バーおよび前記上，下電極の外周側をゴム
   外被で覆った後、前記の上，下の各電極にキャップを被
   せ、それらキャップの外側から電極に有する円周状の溝
   の部分をロール成形して電極、ゴム被およびキャップを
   一体化して気密に封止するようにしたことを特徴とする
   避雷器の製造方法。