JP4238608B2 - ポリマー形避雷器の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー形避雷器の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明は、先行技術の調査を行なうことなく、公知・公用の技術をもとに開発した発明であるため、出願人が知っている先行技術は、文献公知発明に該当しない。以下、公知・公用のポリマー形避雷器の製造方法について説明する。
【0003】
電力用として用いられるポリマー形避雷器は、酸化亜鉛素子を積層し、積層された酸化亜鉛素子の周囲をFRP等の絶縁材料からなる平板状または円弧状の絶縁板で覆った状態で、ポリマー部材としての例えば液状シリコーンゴムで酸化亜鉛素子および絶縁板をモールドして避雷器に必要な放圧性能と強度とを持たせて構成されている。
【0004】
このようなポリマー形避雷器を製造する際の問題点としては、液状シリコーンゴムでモールドする際に、液状シリコーンゴムが内部空間に完全に充填されずに空間が残るという問題がある。この空間をボイドという。ボイドがあると、ポリマー形避雷器の運転時に、部分放電が生じたり、ボイドに水分が蓄積して耐電圧特性が低下するという問題がある。ボイドが生じる理由は、絶縁板と酸化亜鉛素子との間で空気を挟むように液状シリコーンゴムが両側から充填され、空気の逃げ道がなくなって残留するからである。
【0005】
この問題を解決するには、絶縁平板どうしの間隙を十分に大きくして絶縁平板の内側への液状シリコーンゴムの流れを円滑にすることが有効であるが、間隙を大きくすると、避雷器の胴の外形寸法が大きくなってコスト高になると共に、想定される債務以上のサージ等を避雷器が処理して破壊した場合に酸化亜鉛素子が外部に飛散するのを防止する放圧特性の機能が低下し、一方を立てれば他方が立たない関係にあり、この相反する要求を如何にして両立させるかが問題となる。
【0006】
従来のポリマー形避雷器の製造方法を、従来例1・2として図7・8に示す。図7は3枚の平板状の絶縁板を用いたものであり、図8は4枚の平板状の絶縁板を用いたものである。いずれも左右の金型1,2の内部空間8に、酸化亜鉛素子3を囲むようにして3枚あるいは4枚の絶縁板4が配置され、下部の絶縁板4が水平状態に配置されると共に、当該絶縁板4の下方に液状シリコーンゴム5の注入口6が設けられている。注入口6から液状シリコーンゴム5を注入すると、上部にエア抜き孔7があるので、図7,8の(a)〜(d)の順に液状シリコーンゴム5が下から順に充填されてモールドされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図7,8のいずれも下部の水平な絶縁板4の上面中央部にボイド7aが生じ、図8の場合は上部の水平な絶縁板4の下面中央部にもボイド7bが生じる。
【0008】
そこで本発明は、斯かる課題を解決したポリマー形避雷器の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係るポリマー形避雷器の製造方法は、金型の内部空間に、積層した酸化亜鉛素子と、当該酸化亜鉛素子を囲む複数の絶縁板とを略水平方向へ長い状態で保持し、前記酸化亜鉛素子および絶縁板をモールドするためのポリマー材料を下方から前記内部空間へ注入するポリマー形避雷器の製造方法において、前記絶縁板における隣り合うものどうしの間に間隙を設け、前記ポリマー材料を注入する注入口にいずれかの前記間隙を対向させたことを特徴とする。
【0010】
斯かるポリマー形避雷器の製造方法では、注入口から金型の内部空間に注入したポリマー材料は、注入口に前記間隙が対向することから、酸化亜鉛素子を囲む絶縁板の内部および外部へ入り込む。このため、ボイドが生じることはない。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態を説明する。
【0012】
(a)実施の形態1
まず、実施の形態1を図1(a)(b)に示す。金型1,2を結合させた状態で、その内部には内部空間8が形成されている。内部空間8は、略円柱形の胴部8aと複数の笠部8bとで構成されている。夫々の笠部8bの下部には、ポリマー材料としての液状シリコーンゴムを金型1,2の下方から注入するための注入口6が形成され、夫々の笠部8bの上部にはエア抜き孔7が個別に形成されている。これらの注入口6およびエア抜き孔7は、笠部8bが等間隔に設けられているために、必然的に一定間隔で設けられている。
【0013】
内部空間8の両端に一対の電極9,10を収容し、一対の電極9,10の間に水平方向へ積層して複数の酸化亜鉛素子3等を並べ、図1(b)に示すように積層した酸化亜鉛素子3を囲むようにして3枚の平板状の絶縁板4が水平方向へ長く配置され、図示しない保持手段により保持されている。詳細に説明すると、3枚の絶縁板4における隣り合うものどうしの間に間隙が設けられ、内部空間8の下部には略水平な絶縁板4を配置せず、下部の絶縁板4は逆「ハ」の字状に配置されている。一方、3枚の絶縁板4を用いることから、必然的に上部には略水平な絶縁板4を配置することになる。これにより、絶縁板4どうしの間隙のうちの下部のものが注入口6と対向する。
【0014】
隣り合う絶縁板4どうしの間隙をaとしたときに、aの値を変化させて実験をしてみたところ、以下のような結果が得られたことがわかっている。
[1]a<1mm ・・・ボイドが生じる。
[2]5≦a≦10mm・・・大電流放圧試験時に酸化亜鉛素子の飛散なし。
[3]a=15mm ・・・試験条件(電流値,第一波波高値)によっては、酸化亜鉛素子の飛散あり。
[4]a=20mm ・・・試験によるばらつきはあるが、酸化亜鉛素子の飛散する場合が多い。
【0015】
以上のようなことから、本実施の形態では、aの値を1≦a<20の範囲に設定した。このような設定にすると、結果的として、酸化亜鉛素子3を水平方向から挟むようにして両側に配置する絶縁板4の上端の高さ位置は、酸化亜鉛素子3の上端の高さ位置よりも低くなっていることになる。
【0016】
上記のような設定にした状態で、液状シリコーンゴムを注入口6から注入すると、エア抜き孔7が形成されているので、内部空間8の下から順に液状シリコーンゴムが注入されて充填される。具体的には図4(a)〜(d)の順番に液状シリコーンゴムが流れる。下方から金型1,2の内部空間に注入した液状シリコーンゴム5は、図4(a)に示すように、絶縁板4の傾斜面および酸化亜鉛素子3の円弧面に沿って上方へ流れ、下部には略水平な面がないのでボイドが生じない。上部に略水平な絶縁板4が存在するが、酸化亜鉛素子3の上端の位置が酸化亜鉛素子3を水平方向から挟む両側に配置されている絶縁板4の上端の高さ位置よりも高いので、液状シリコーンゴム5は酸化亜鉛素子3の円弧面に沿って上端まで先に上昇して略水平な絶縁板4の中央部の下面に付着した後に、絶縁板4の下面の中央から外側へ順番に付着して広がることになる。このため、略水平な絶縁板4の下面中央に存在していたエアは順次に外側へ押し出されることになり、ボイドが生じることはない。
【0017】
注入口は必ずしも複数は必要ないが、複数設ける場合は略等間隔に配置する必要がある。注入口は笠部8bに代えて胴部8aに形成しても良い。液状シリコーンゴムの注入量が略2.5リットルを超える場合は、経験則上から、金型1,2に注入口6を複数設けるのが望ましい。注入口6を複数設けることにより、液状シリコーンゴムの注入時間が短縮される。
【0018】
液状シリコーンゴムの性状によって注入時間や硬化時間が異なるため、注入口6の数や設置間隔は特定できないが、液状シリコーンゴムの粘度と注入量によって注入時間が定まる。液状シリコーンゴムの物性と注入量とから決まる注入時間が、ポリマー材料の一般物性t(10)を超えないように、注入口6の大きさと数とが設定される。ここで、一般物性t(10)とは、レオメータもしくはキュラストメータで測定したゴムの硬化特性であり、加硫開始点あるいは成形可能時間、つまりは硬化が始まるまでの時間をいう。ポリマー材料の一般物性t(10)を超えないように注入口6の大きさと数とが設定されるので、液状シリコーンゴムの注入時間が短縮される。
【0019】
注入口6は避雷器の長さ方向に略等間隔に複数配置されているので、避雷器の長さ方向での液状シリコーンゴムの注入が均等に行なわれ、注入作業が安定する。
【0020】
金型1,2に設けるエア抜き孔7を夫々の笠部8bに設けて複数にするとボイドが生じにくいことが経験則上から解っている。
【0021】
(b)実施の形態2
次に、実施の形態2を図2に示す。実施の形態2は実施の形態1の一部を変更したものなので、同一部分の説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【0022】
この実施の形態2は、図2に示すように、笠部8bの全てに注入口6を設けることなく、ひとつおきに注入口6を設けたものである。
【0023】
その他の構成,作用は実施の形態1と同じなので、説明を省略する。
【0024】
(c)実施の形態3
次に、実施の形態3を図3に示す。実施の形態3は実施の形態1の一部を変更したものなので、同一部分の説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【0025】
図3に示すように、本実施の形態は、平板状の絶縁板4を4枚用いたものである。平板状の絶縁板4を4枚用いると四角形になるので、内部空間8の下部に逆「ハ」の字状に絶縁板4を配置すると、上部には「ハ」の字状に配置することになり、絶縁板4が略水平に配置されることはない。このため、実施の形態1のようにaの値を1≦a<20の範囲に設定してもよいが、aの値は特に設定しなくても液状シリコーンゴムが通過できる大きさであれば良い。つまり、絶縁板4が略水平に配置されることがない場合は、aの値は特定されない。
【0026】
上記のような設定にした状態で、液状シリコーンゴムを注入口6から注入すると、エア抜き孔7が形成されているので、内部空間8の下から順に液状シリコーンゴムが注入されて充填される。具体的には図5(a)〜(d)の順番に液状シリコーンゴムが流れる。下方から金型1,2の内部空間8に注入した液状シリコーンゴム5は、図5(a)に示すように、絶縁板4の傾斜面および酸化亜鉛素子3の円弧面に沿って上方へ流れ、内部空間8の下部にも上部にも略水平な面がないのでボイドは生じない。
【0027】
その他の構成,作用は実施の形態1と同じなので、説明を省略する。
【0028】
(d)実施の形態4
次に、実施の形態4について説明する。実施の形態4は実施の形態3の一部を変更したものなので、同一部分の説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【0029】
この実施の形態4は、実施の形態3における笠部8bの全てに注入口6を設けることなく、図2と同様に、ひとつおきに注入口6を設けたものである。
【0030】
その他の構成,作用は実施の形態3と同じなので、説明を省略する。
【0031】
(e)実施の形態5,6
最後に、実施の形態5,6について説明する。これらの実施の形態は、図6に示すように、図3(b)における平板状の4枚の絶縁板に代えて円弧状の4枚の絶縁板を用いたものである。この場合も実施の形態3,4と同様であって、内部空間8の下部にも上部にも略水平な面がないのでボイドは生じない。
【0032】
その他の構成,作用は実施の形態3,4と同じなので説明を省略する。
【0033】
なお、ポリマー材料としては、液状シリコーンゴムに限らず種々のものを用いることができる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、本発明に係るポリマー形避雷器の製造方法によれば、絶縁板における隣り合うものどうしの間に間隙を設け、ポリマー材料を注入する注入口にいずれかの前記間隙を対向させたので、ポリマー材料をモールドしたポリマー形避雷器にボイドが生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態1に係り、(a)は金型の正面断面図、(b)は側面断面図。
【図2】本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態2を示す正面断面図。
【図3】本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態3に係り、(a)は金型の正面断面図、(b)は側面断面図。
【図4】本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態1の作用説明図。
【図5】本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態3の作用説明図。
【図6】本発明によるポリマー形避雷器の製造方法の実施の形態5,6を示す金型の側面断面図
【図7】従来例1に係るポリマー形避雷器の製造方法の説明図。
【図8】従来例2に係るポリマー形避雷器の製造方法の説明図。
【符号の説明】
1,2…金型
3…酸化亜鉛素子
4…絶縁板
8…内部空間
Claims (9)
- 金型の内部空間に、積層した酸化亜鉛素子と、当該酸化亜鉛素子を囲む複数の絶縁板とを略水平方向へ長い状態で保持し、前記酸化亜鉛素子および絶縁板をモールドするためのポリマー材料を下方から前記内部空間へ注入するポリマー形避雷器の製造方法において、
前記絶縁板における隣り合うものどうしの間に間隙を設け、前記ポリマー材料を注入する注入口にいずれかの前記間隙を対向させたことを特徴とするポリマー形避雷器の製造方法。 - 前記内部空間の上部に略水平に絶縁板を配置し、前記酸化亜鉛素子を水平方向から挟む両側に配置する絶縁板の上端の高さ位置を酸化亜鉛素子の上端の高さ位置よりも低くしたことを特徴とする請求項1に記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- 前記複数の絶縁板として、平板状または円弧状の絶縁板を4枚使用したことを特徴とする請求項1に記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- 前記複数の絶縁板として、平板状の絶縁板を3枚使用したことを特徴とする請求項2に記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- 前記間隙を1mm以上で20mm未満に設定したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- 前記ポリマー材料の注入量が略2.5リットルを超える場合は、前記金型に注入口を複数設けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- ポリマー材料の物性と注入量とから決まる注入時間が、ポリマー材料の一般物性t(10)を超えないように、前記注入口の大きさと数を設定したことを特徴とする請求項6に記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- 前記注入口は水平方向へ略等間隔に配置したことを特徴とする請求項7に記載のポリマー形避雷器の製造方法。
- 前記金型の上部にエア抜き孔を複数設けたことを特徴とする請求項8に記載のポリマー形避雷器の製造方法。
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