JP3467452B2 - 避雷装置 - 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、非直線性の電圧電
流特性を有する限流素子（バリスタ素子）を備えた避雷
装置に関し、詳しくは、雷サージ等による異常電圧の発
生時に送配電線の周辺設備を雷サージ等から保護するた
めに碍子に付設される避雷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧送配電線に設けられた碍子付近への
落雷時に発生する雷サージ等による異常電圧から送配電
線の周辺設備を保護するため、高圧送配電線の碍子の接
地側と電線側との間に避雷装置を取り付けている。この
避雷装置は、サージ電圧に対しては低抵抗、送配電線の
通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流
電圧特性を有するＺｎＯ等からなる限流素子を備える。
避雷装置は、前記限流素子の単数或いは複数個を一対の
端子電極で挟み込み、全体をシリコンゴム等の弾性を有
する絶縁外被体で被覆した構造が一般的である。

【０００３】具体的には、両端開口円筒状のＦＲＰ製絶
縁筒に限流素子を収納し、絶縁筒の両端開口部に送配電
線側端子及び接地側端子となる一対の金属ブロック状端
子電極を嵌合させて、一対の端子電極で限流素子を挟み
込むようにしている。一対の端子電極を限流素子に電気
的かつ機械的に良好な状態で同軸状に結合させて、一対
の端子電極を絶縁筒にネジ止め或いはピン止めで固定
し、この絶縁筒と両端子電極の外周面にシリコンゴムを
モールド一体成形する等して絶縁外被体を形成してい
る。また、必要に応じて限流素子と端子電極の間に良導
電性のコイルバネや皿バネ等のバネ材を挿入配置し、こ
のバネ材の弾性力で限流素子と両端子電極を所定の圧縮
力で密着させて電気的かつ機械的な接合状態を得るよう
にしている。

【０００４】以上のような避雷装置は、雷サージ等によ
る異常電圧が発生すると、限流素子が低抵抗値となって
これを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれ
ば、限流素子が高抵抗値となって通常の対地電圧を遮断
する。この弁作用により送配電線の周辺設備を雷サージ
等から保護する。ところが、直撃雷などの定格を超える
サージ電圧が発生すると、避雷装置内部の接触不良個所
や限流素子の故障発生箇所等でアークが発生して、限流
素子や端子電極を封入した絶縁筒内の密閉空間の内部圧
力が急激に上昇し、そのため絶縁筒が絶縁外被体と共に
爆発的に破壊し、破壊した破片が周囲へ飛散する危険性
がある。

【０００５】内圧の急激な上昇による爆発的な破壊を防
止するため、例えば限流素子と端子電極を収納する絶縁
筒に多数の放圧穴を形成して、絶縁筒の内圧で絶縁筒が
爆発的に破壊しないようにした避雷装置や、絶縁筒の代
わりに複数本の互いに離隔させた絶縁条体で限流素子と
端子電極を同軸に連結した避雷装置が提案され、実用化
されている。前者避雷装置は、絶縁筒の放圧穴が絶縁筒
の急激な内圧上昇を抑制して爆発的な破壊を防止する。
後者避雷装置においても、限流素子外周域に離隔させた
複数の絶縁条体の間の隙間が上記放圧穴と同様の作用を
して、爆発的な破壊を防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】放圧穴を有する絶縁筒
を備えた避雷装置や、複数の絶縁条体を離隔させて配備
した避雷装置は、内圧の急激な上昇が抑制されて爆発的
な破壊が回避されるが、いずれも単数の絶縁筒、複数の
絶縁条体の両端部に一対の端子電極をネジやピン等の特
別な固定部品で固定しているため、避雷装置の組立工
数、部品点数が多くなって製造コストの低減が難しい。
また、限流素子と一対の端子電極を良導電性のコイルバ
ネや皿バネ等のバネ材の弾性力で良好な電気的かつ機械
的な接合状態を得るようにしているが、バネ材の組付寸
法精度のバラツキ等で限流素子と端子電極の電気的かつ
機械的な接合状態が悪化し、避雷装置の高品質化が難し
い。

【０００７】本発明の目的は、組立工数を少なくして製
造コストを低減させた高品質な避雷装置を提供すること
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
の技術的手段として、本発明は、非直線性の電圧電流特
性を有する限流素子と、この限流素子を挟む一対の金属
ブロック状端子電極を同軸に配置し、一対の端子電極に
両端部が係合された離隔する複数の絶縁条体で限流素子
と一対の端子電極を同軸に支持した避雷装置において、
一対の端子電極の少なくとも一方が、軸方向に貫通させ
た雌ねじ部に雄ねじを螺装したナット構造端子電極で、
かつ、一対の端子電極が限流素子側と反対側の外端面の
周辺部複数箇所に、硬質樹脂板で平板状の本体とこの平
板状本体の両端部を裏面側にＵ字状に屈曲させた平板状
折返し部を有する絶縁条体の両端部の平板状折返し部が
端子電極軸方向に挿脱可能に嵌挿されるスリット形状の
係止穴を有し、限流素子を挟む一対の端子電極の係止穴
に複数の絶縁条体の両端部の折返し部を嵌挿させた状態
で、ナット構造端子電極に螺装した雄ねじを限流素子側
に締め込み、この締付トルクで一対の端子電極の係止穴
に絶縁条体の両端折返し部を嵌挿させ固定したことを特
徴とする。

【０００９】この発明においては、一対の端子電極の両
方をナット構造としてもよい。一対の端子電極の両方を
ナット構造とした場合は、その一方にだけ雄ねじを螺装
し、この１本の雄ねじを締め込むことで一対の端子電極
の係止穴に複数の絶縁条体の両端の折返し部を嵌挿させ
て固定する。

【００１０】一対の端子電極に複数の絶縁条体の両端部
を係止する係止穴を形成し、複数の絶縁条体に端子電極
に係止される折返し部を形成して、１本の雄ねじだけを
締め付けるようにした避雷装置の組立工程は、工数と部
品点数が少なくて避雷装置が低コストで製造される。

【００１１】また、複数の各絶縁条体の両端部にＵ字状
に屈曲（Ｕターン）させた折返し部を一対の端子電極の
外端面の係止穴に嵌挿させた状態で、ナット構造の端子
電極の雄ねじを締め付ける避雷装置の組立構造は、避雷
装置の軸方向の引っ張り強度が雄ねじの締付トルクで任
意に設定できて、限流素子と端子電極の電気的かつ機械
的な接合強度が安定し、高品質な避雷装置が製造され
る。

【００１２】また、本発明においては、上記雄ねじでナ
ット構造端子電極と限流素子を電気的かつ機械的に接続
した構造が望ましい。すなわち、雄ねじを良導電性の金
属ネジで構成して、これを端子電極に螺装して雄ねじを
端子電極の一部とするようにすれば、端子電極と限流素
子の電気的な接続状態が特別な別の電気接続手段を使用
すること無く常に良好となる。

【００１３】さらに、本発明においては、上記ナット構
造端子電極の外周に絶縁条体の平板状本体の端部が端子
電極軸方向に摺動可能に嵌合する凹溝を形成することが
望ましい。この場合の凹溝は、ナット構造端子電極の雌
ねじ部に螺装した雄ねじを回転させて締め付けるとき
に、ナット構造端子電極の回転を規制する回転ストッパ
としての機能、及びナット構造端子電極の係止穴に絶縁
条体の折返し部を嵌挿するときのガイドとしての機能を
発揮して、避雷装置の組立作業を容易にする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図４を参照して詳述する。

【００１５】図１（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態の避雷装
置は、サージ電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の
対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特
性を有するＺｎＯ等からなる円柱状の限流素子１を有す
る。限流素子１は１個、或いは、複数個を同軸に直列結
合させたものでもよく、図１では３個を直列結合させて
いる。

【００１６】この３個の限流素子１の軸方向両端に同軸
状に金属ブロック状端子電極２，３を配置し、これら一
対の端子電極２，３で限流素子１を挟み込んで電気的か
つ機械的に接合させる。一対の端子電極２，３の外周の
離隔した複数箇所、例えば１２０°間隔の３箇所に硬質
樹脂の絶縁条体５が配置され、各絶縁条体５の両端部が
一対の端子電極２，３に係止され最終的に固定されて、
各絶縁条体５で限流素子１と各端子電極２，３が同軸に
支持される。

【００１７】なお、一対の端子電極２，３と限流素子１
との間には、両者の接合状態を良好にする、例えば良導
電性材料からなる皿バネ６及びスペーサ７を介在させる
が、この両方或いは一方を省略してもよい。さらに、一
対の端子電極２，３と限流素子１、絶縁条体５の露呈す
る全外周面にシリコンゴム等の絶縁外被体８をモールド
成形している。この絶縁外被体８はモールド成形部品に
限らず、例えば熱収縮チューブやエポキシ樹脂等のコー
ティング部品であってもよい。

【００１８】以上の実施形態における避雷装置は、一対
の端子電極２，３と複数の絶縁条体５の相互の連結構造
を特徴とするもので、その具体的構造が図２及び図３
に、組立時の構造が図４に示される。

【００１９】一対の端子電極２，３の少なくとも一方が
１本の雄ねじを有するナット構造である。各図に示され
る一対の端子電極２，３は、その両方が同一寸法形状の
ナット構造で、各々が中心軸に沿って貫通させた雌ねじ
部２ａ，３ａを有する。各端子電極２，３は例えば六角
ナット構造であり、一方の端子電極２の雌ねじ部２ａに
１本の雄ねじ４が螺装される。雄ねじ４は良導電性の金
属ネジで、端子電極２に螺装されることで端子電極２の
一部を構成する。雄ねじ４は、その頭面中央に雄ねじ正
逆回転用六角穴４ａを有する。

【００２０】六角ナット構造の一対の端子電極２，３を
限流素子１の両端側に同軸に配置し、各端子電極２，３
の六角六面の外周面の軸方向位置を揃え、六角六面の外
周面の１つ置きの３面に１つずつ絶縁条体５を配置し
て、各絶縁条体５の両端部を一対の端子電極２，３に係
合させて最終的に固定する。絶縁条体５は、例えば図３
に示すような３枚のＦＲＰ等の同一寸法形状の硬質樹脂
板で、各々が縦長平板の本体５ａと、本体５ａの両端部
を裏面側にＵ字状に屈曲（Ｕターン）させた折返し部５
ｂを有し、この折返し部５ｂを端子電極２，３に係止さ
せて最終的に固定するようにしてある。

【００２１】また、一対の端子電極２，３は、その六角
の外端面に絶縁条体５の平板状折返し部５ｂが軸方向に
挿脱可能に嵌挿される係止穴２ｂ，３ｂを有する。係止
穴２ｂ，３ｂは、雌ねじ部２ａ，３ａから等距離の１２
０°間隔の３箇所に横長のスリット形状に形成される。
各端子電極２，３の六角六面の外周面の１つ置きの３面
に、絶縁条体５の平板状本体５ａの両端部が軸方向摺動
可能に嵌入される凹溝２ｃ，３ｃが形成される。各凹溝
２ｃ，３ｃの底の先端部は係止穴２ｂ，３ｂに向かって
断面半円形に屈曲し、この屈曲面２ｄ，３ｄに絶縁条体
５の本体５ａと折返し部５ｂの間の半円形の屈曲端部５
ｃが合致する。

【００２２】図４に示される避雷装置の組立時の構造を
説明する。図４における下部の雄ねじ無し端子電極３と
上部の雄ねじ有り端子電極２で３個直列の限流素子１の
上下を皿バネ６とスペーサ７を介して挟み込み、下部の
雄ねじ無し端子電極３の係止穴３ｂに絶縁条体５の下部
の折返し部５ｂを嵌挿し、上部の雄ねじ有り端子電極２
の係止穴２ｂの真上近くに絶縁条体５の上部の折返し部
５ｂの先端を位置させる。

【００２３】この状態で上部の雄ねじ有り端子電極２の
雌ねじ部２ａに螺装された雄ねじ４の六角穴４ａに図４
の鎖線で示すように六角レンチ１０を嵌挿させ、六角レ
ンチ１０で雄ねじ４を締め込んで皿バネ６に押し付け、
さらに締め込んで行く。このとき、上下一対の端子電極
２，３の外周の３箇所の凹溝２ｃ，３ｃに３枚の絶縁条
体５の本体５ａが嵌合することで両端子電極２，３の回
転が規制される。そのため、雄ねじ４の締め込み時の回
転力で端子電極２が回転せず、雄ねじ４だけが端子電極
２に対して回転して図４の下方向に移動して皿バネ６を
押圧する。

【００２４】図４の状態で雄ねじ４をさらに締め付けて
行くと、限流素子１の上下の皿バネ６が圧縮され、下部
の雄ねじ無し端子電極３と雄ねじ４で限流素子１が所定
の強度で挟み込まれ、雄ねじ４の端子電極２に対する下
方への相対移動が停止する時点から端子電極２の雄ねじ
４に対する上方への相対移動が開始される。端子電極２
の相対上方移動で３つの係止穴２ｂに、対応する３枚の
絶縁条体５の上部の折返し部５ｂが嵌挿される。このと
きの係止穴２ｂへの折返し部５ｂの嵌挿は、端子電極２
の外周の凹溝２ｃが絶縁条体５を軸方向にガイドするこ
とで、常に正確にして円滑に行われる。

【００２５】さらに雄ねじ４を締め込むと、図２に示す
ように上下一対の端子電極２，３の係止穴２ｂ，３ｂに
絶縁条体５の上下一対の折返し部５ｂ，５ｂが最終位置
まで嵌挿され、係止穴２ｂ，３ｂの先端の屈曲面２ｄ，
３ｄに絶縁条体５の上下屈曲端部５ｃ，５ｃが合致して
係止する。図２の状態で雄ねじ４を締め込んだときの締
付トルクで、限流素子１が上下一対の端子電極２，３で
挟み込まれ、３枚の絶縁条体５の上下両端部に上下の端
子電極２，３が固定される。

【００２６】したがって、図２の組付完了の時点におい
て、３個直列の限流素子１と上下一対の端子電極２，３
の各々の軸方向の接合強度は雄ねじ４の締付トルクで任
意に調整可能となり、この締付トルクを管理することで
避雷装置内部の軸方向の引っ張り強度を高度に安定さ
せ、避雷装置内部の電気的な接続状態を常に良好に管理
することができる。

【００２７】また、上下一対の端子電極２，３の係止穴
２ｂ，３ｂに絶縁条体５の上下一対の折返し部５ｂ，５
ｂを嵌挿して係止穴２ｂ，３ｂの先端の屈曲面２ｄ，３
ｄに絶縁条体５の上下屈曲端部５ｃ，５ｃを係止させる
ことで、避雷装置内部から絶縁条体５の両端に作用する
軸方向外方の押圧力（引張力）を絶縁条体５の両端の屈
曲端部５ｃ，５ｃが強固に受け止めて、上記締付トルク
による避雷装置内部の軸方向の引張り強度を常に強度に
安定させる。つまり、仮に絶縁条体５の屈曲端部５ｃか
ら折返し部５ｂを省略して、屈曲端部５ｃだけを端子電
極２の屈曲面２ｄに係止させるだけでは、絶縁条体５に
軸方向外方に作用する押圧力で屈曲端部５ｃが屈曲面２
ｄから離れる弾性変形をして絶縁条体５による避雷装置
内部の軸方向の引張り強度が低下する可能性があるが、
屈曲端部５ｃに折返し部５ｂを形成し、その折返し部５
ｂを端子電極２の係止穴２ｂに嵌挿することで屈曲端部
５ｃの弾性変形が無くなり、強度が安定する。

【００２８】また、一対の端子電極２，３を同一寸法形
状のナット構造にすることで、一対の端子電極２，３の
いずれに雄ねじ４を螺装してもよくなり、組立時の部品
管理が容易になる。また、一対の端子電極２，３を同一
寸法形状のナット構造にした場合、必要に応じて両方の
端子電極２，３に上記同様の雄ねじを螺装することも可
能である。

【００２９】以上の実施形態の避雷装置においては、何
等かの原因により限流素子１が破損等して内部圧力が急
激に上昇しても、３枚の絶縁条体５の間からの放圧が容
易に行われるので、爆発的な破壊が起こらない。また、
板状の絶縁条体５の両端部を六角ナット構造の端子電極
２，３の外周の凹溝２ｃに嵌着し係止穴２ａに嵌挿して
いるので、避雷装置の取り付け時に各端子電極２，３に
軸方向に対してほぼ直角方向に回転力が作用しても、絶
縁条体５が端子電極２，３の回転を阻止して、避雷装置
のねじれ方向に対する強度を増大させる。このねじれ方
向に対する強度は、絶縁条体５が板状であり、両端の平
板状折返し部５ｂを端子電極２，３のスリット状係止穴
２ｂ，３ｂに隙間なく嵌挿させることで、より確実に増
大する。

【００３０】また、以上の実施形態に図示される雄ねじ
４は、全長に亘ってねじ部を形成したものとしている
が、例えば図５に示すように六角穴４ａを有する頭部側
の外周だけにねじ部４ｂを形成して、先端部側の外周は
ねじ部４ｂより小径の円柱面４ｃにした雄ねじ４を使用
してもよい。この図５の雄ねじ４を使用すると、その円
柱面４ｃの長さ分だけ端子電極２の雌ねじ部２ａにねじ
込む量が減少して避雷装置の組立作業性がよくなる。さ
らに、端子電極２の雌ねじ部２ａも端子電極２の貫通穴
の全長に亘り形成せず、図５に示すように端子電極２の
貫通穴の軸方向略半分程度の内周部分だけに雌ねじ部２
ａ’を形成して、この雌ねじ部２ａ’に雄ねじ４のねじ
部４ｂを螺装するようにしてもよく、このようにすれば
避雷装置組立時の雄ねじ４のねじ込み量がさらに減少し
て避雷装置の組立作業性が一段と向上し、避雷装置の製
造コストの低減が可能となる。

【００３１】なお、本発明は上記実施形態に限らず、特
に一対の端子電極は六角ナット構造に限らず、円形ナッ
ト構造であってもよい。この円形ナット構造の端子電極
においては、その外周に形成する絶縁条体嵌合用凹溝を
絶縁条体の厚さ以上の深さで形成して、凹溝から絶縁条
体を突出させないようにして端子電極の外径を最小限に
抑え、避雷装置を小径化することが望ましい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、一対の端子電極のナッ
ト構造端子電極に螺装した雄ねじを締め込む少ない工数
で、かつ、雄ねじだけの少ない組立部品を使用して避雷
装置の組立が可能となって、避雷装置の製造コストが低
減される。また、複数の絶縁条体の両端部の折返し部を
一対の端子電極の外端面の係止穴に嵌挿させた状態で、
ナット構造の端子電極の雄ねじを締め付けるため、避雷
装置の軸方向の引っ張り強度が雄ねじの締付トルクで高
強度に安定して設定できて、限流素子と端子電極の電気
的かつ機械的な接合強度が安定した、高品質な避雷装置
が提供できる。

【００３３】また、ナット構造の端子電極に螺装される
雄ねじで端子電極と限流素子を電気的に接続すること
で、雄ねじがナット構造の端子電極の一部となって、端
子電極と限流素子の電気的な接続が特別な別の電気接続
手段を使用すること無く最小部品点数で常に良好に行え
るようになる。

【００３４】また、ナット構造端子電極の外周に絶縁条
体の端部が軸方向に摺動可能に嵌合する凹溝を形成する
ことで、凹溝がナット構造端子電極の回転を規制するス
トッパやナット構造端子電極の係止穴に絶縁条体の折返
し部を嵌挿するときのガイドとして作用して、避雷装置
の組立作業を容易にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施形態である避雷装置を示
す断面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ線断面図である。

【図２】（Ａ）は図１の避雷装置の絶縁外被体を除いた
断面図、（Ｂ）は平面図である。

【図３】図１の避雷装置の端子電極と絶縁条体の部分拡
大斜視図である。

【図４】図２の避雷装置の組立時の断面図である。

【図５】本発明の他の実施形態である避雷装置の組立時
の分解断面図である。

【符号の説明】

１ 限流素子 ２ ナット構造端子電極 ２ａ 雌ねじ部 ２ｂ 係止穴 ２ｃ 凹溝 ３ 端子電極 ３ａ 雌ねじ部 ３ｂ 係止穴 ３ｃ 凹溝 ４ 雄ねじ ５ 絶縁条体 ５ｂ 折返し部 ６ 皿バネ ７ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表2002−508584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非直線性の電圧電流特性を有する限流素
   子と、この限流素子を挟む一対の金属ブロック状端子電
   極を同軸に配置し、一対の端子電極に両端部が係合され
   た離隔する複数の絶縁条体で限流素子と一対の端子電極
   を同軸に支持した避雷装置において、 一対の端子電極の少なくとも一方が、軸方向に貫通させ
   た雌ねじ部に雄ねじを螺装したナット構造端子電極で、
   かつ、一対の端子電極が限流素子側と反対側の外端面の
   周辺部複数箇所に、硬質樹脂板で平板状の本体とこの平
   板状本体の両端部を裏面側にＵ字状に屈曲させた平板状
   折返し部を有する絶縁条体の両端部の平板状折返し部が
   端子電極軸方向に挿脱可能に嵌挿されるスリット形状の
   係止穴を有し、限流素子を挟む一対の端子電極の係止穴
   に複数の絶縁条体の両端部の折返し部を嵌挿させた状態
   で、ナット構造端子電極に螺装した雄ねじを限流素子側
   に締め込み、この締付トルクで一対の端子電極の係止穴
   に絶縁条体の両端折返し部を嵌挿させ固定したことを特
   徴とする避雷装置。
2. 【請求項２】 上記雄ねじでナット構造端子電極と限流
   素子を電気的かつ機械的に接続したことを特徴とする請
   求項１に記載の避雷装置。
3. 【請求項３】 上記ナット構造端子電極の外周に絶縁条
   体の平板状本体の端部が端子電極軸方向に摺動可能に嵌
   合する凹溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載
   の避雷装置。