JP4400955B2 - ポリマー碍子とその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー碍子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマー碍子は、比較的加工が容易で多様な形状の碍子を比較的安価に作製できる利点があり、近年、屋外の高圧送電用の碍子としても利用されている。例えば、いわゆる懸垂碍子として使用されるポリマー碍子は、長手方向両端に連結具を備えた電気絶縁性の棒状芯材と、棒状芯材の外面を被覆する電気絶縁性の外被部材とを備えて構成される。棒状芯材は、特に両端の連結具を介して長手方向に負荷される張力に抗して、所期の絶縁構造を維持し得る機械的強度を有する。また外被部材は、棒状芯材の絶縁性を、碍子として機能し得る所要水準に向上させるものであり、特に屋外使用時の降雨等による耐電圧性能の劣化を防止するための複数の笠部分を有する。
【０００３】
従来、この種のポリマー碍子は、以下の方法で製造されている。第１の製造方法としては、まず、繊維強化プラスチック等から所定寸法に成形した棒状芯材を、外被部材を成形するための型内にインサートとして配置する。次いで、射出成形工程又はトランスファ成形工程により、シリコーンゴム等のエラストマーから外被部材を作製する。これにより型内で、棒状芯材の外面に固着した外被部材が得られる。次に、型から取出した棒状芯材の長手方向両端に、送電ケーブル等を係留するための金属製の連結具をそれぞれかしめ（圧着）等により強固に固定する。最後に、棒状芯材と外被部材と連結具との接続領域を、それら構成要素間に水分が浸入しないようにシール材でシールして、ポリマー碍子が完成する。
【０００４】
第２の製造方法としては、最初に棒状芯材の長手方向両端に、連結具をそれぞれかしめ等により強固に固定する。次に、連結具を固定した棒状芯材を、外被部材を成形するための型内にインサートとして配置し、射出成形工程又はトランスファ成形工程により外被部材を作製する。これにより型内で、棒状芯材と連結具との接続領域を被覆するようにして、棒状芯材の外面に固着した外被部材が得られ、ポリマー碍子が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のポリマー碍子製造方法のうち、第１の方法では、仕上げ作業としてのシール材の塗着作業が煩雑で、熟練を要する課題があった。また、一般的なシール材は、外被部材に比べて耐食性や耐トラッキング性に劣るので、長期間の使用中にシール材の劣化によりポリマー碍子の耐電圧性能が低下することが懸念された。
【０００６】
これに対し、第２の方法では、外被部材がその長手方向両端で棒状芯材と連結具との接続領域を被覆してシールするので、シール材が不要になる利点がある。しかし、外被部材の成形中に、棒状芯材と連結具とが型内で高温に曝されるので、棒状芯材及び連結具の熱膨張や冷却等に起因して、棒状芯材と連結具との接続強度が低下する危惧があった。
【０００７】
ところで、ポリマー碍子の外被部材は、ポリマー碍子を屋内、屋外（一般地区、汚損地区、重塩害地区）のいずれの場所に設置するかに応じて、形状及び寸法を最適化し、特に最適な個数の笠部分を備えることが要求される。しかし上記したいずれの製造方法においても、そのような多様な形状及び寸法のポリマー碍子を作製するためには、外被部材の形状及び寸法に対応する専用の型が必要となるので、設備費用が高騰し、ポリマー碍子の単価が上昇することが懸念された。特に重塩害地区では、塩害汚損による漏れ電流が問題となるので、塩害汚損を被らない遮蔽面部分を有する釣鐘形の笠部分を外被部材に設けることが要求される。しかし、そのような釣鐘形の笠部分を外被部材に一体成形することは、型の構造上一般に困難とされている。
【０００８】
本発明の目的は、棒状芯材と外被部材と連結具との接続領域をシールするシール材を用いずに、しかも棒状芯材と連結具との接続強度を低下させることなく製造でき、高度な耐電圧性能を発揮し得るポリマー碍子及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、屋内、屋外（一般地区、汚損地区、重塩害地区）等の種々の適用に最適な耐電圧性能及び耐汚損性能を発揮し得るポリマー碍子及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、長手方向両端に連結具を備えた電気絶縁性の棒状芯材と、棒状芯材の外面を被覆する電気絶縁性の外被部材とを具備するポリマー碍子において、外被部材は、連結具と棒状芯材との接続領域に密着する管状のシール部分を有し、外被部材が、破壊可能なコア部材を用いて拡張した状態からコア部材を破壊して除去した結果として、外被部材自体の弾性収縮力により、棒状芯材に取付けられていることを特徴とするポリマー碍子を提供する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポリマー碍子において、外被部材が、棒状芯材の外面を被覆する管状部分と、管状部分に一体的に成形される少なくとも１つの笠部分とを備えるポリマー碍子を提供する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のポリマー碍子において、外被部材が、棒状芯材の外面を被覆する管状要素と、管状要素に取付けられる少なくとも１つの別体の笠要素とを備えるポリマー碍子を提供する。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリマー碍子において、棒状芯材の外面上で軸線方向へ隣接配置される複数の外被部材を具備するポリマー碍子を提供する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、ポリマー碍子の製造方法であって、長手方向両端に連結具を備えた電気絶縁性の棒状芯材を用意し、棒状芯材と長手方向両端の連結具との接続領域の太さよりも小さな第１内径寸法を非変形時に呈する管状のシール部分を有して、棒状芯材を被覆収容する電気絶縁性の外被部材を用意し、破壊可能なコア部材を用いて、外被部材のシール部分を対応の接続領域の太さよりも大きな第２内径寸法を呈するまで弾性的に拡張して保持し、棒状芯材を外被部材に挿入するとともに接続領域を対応のシール部分に位置合せし、コア部材を破壊して除去することにより、外被部材のシール部分を弾性的に収縮させて対応の接続領域に密着させ、外被部材をそれ自体の弾性収縮力により棒状芯材に取付けることを特徴とするポリマー碍子の製造方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施形態によるポリマー碍子１０の部分断面図、図２は、ポリマー碍子１０の製造工程を示す図である。ポリマー碍子１０は、電気絶縁性の棒状芯材１２と、棒状芯材１２の長手方向両端にそれぞれ設けられる一対の連結具１４と、棒状芯材１２の外面を被覆する電気絶縁性の外被部材１６とを備えて構成される。ポリマー碍子１０は、送電用の懸垂碍子として好適に使用できる。
【００１４】
ポリマー碍子１０の棒状芯材１２は、例えば繊維強化プラスチックやセラミックス等の、優れた機械的強度を有する電気絶縁性材料から形成される。ポリマー碍子１０を送電用の懸垂碍子として使用する際には、棒状芯材１２が、両端の連結具１４を介して長手方向に負荷される張力に抗して、ポリマー碍子１０の所期の絶縁構造を維持するように作用する。棒状芯材１２は、要求される碍子の形状に対応して、円柱、円錐、楕円柱、角柱等の種々の形状を採用できる。なお棒状芯材１２の好適な材料は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、アルミナ等である。
【００１５】
連結具１４は、例えば金属やエンジニアリングプラスチック等の、優れた機械的強度を有する材料から形成される。各連結具１４は、一端の固定部１８と他端の係留部２０とを備え、固定部１８にて棒状芯材１２の長手方向一端に例えばかしめ（圧着）や接着等により強固に固定される。図示実施形態では、各連結具１４の固定部１８は、棒状芯材１２の端部を収容する筒形状を有し、したがって棒状芯材１２の外径よりも実質的に大きな外径が固定部１８の周辺領域に付与される。各連結具１４の係留部２０は、例えば図示しないクランプ要素を介して、送電ケーブルや電柱等に連結される。係留部２０による係留構造は、公知のアイ／アイ型、アイ／クレビス型、クレビス／クレビス型、ボール／ソケット型等を採用できる。なお連結具１４の好適な材料は、鋳鉄、鋳造アルミニウム等である。
【００１６】
棒状芯材１２と一対の連結具１４とは、通常は上記したように互いに別部材として形成される。しかし、例えば高強度の電気絶縁性材料から、棒状芯材１２と一対の連結具１４とを互いに一体的に成形することもできる。
【００１７】
外被部材１６は、棒状芯材１２の絶縁性を、碍子として機能し得る所要水準に向上させるものであり、優れた耐食性、耐トラッキング性を有する弾性高分子材料から形成される。図示実施形態では、外被部材１６は、棒状芯材１２の外面を被覆する管状部分２２と、管状部分２２に一体的に成形される少なくとも１つ（図では５個）の笠部分２４とを備える。外被部材１６の管状部分２２は、長手方向両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２の外面全体を被覆するとともに、両連結具１４の固定部１８の周辺領域を被覆する寸法を有する。外被部材１６の５個の笠部分２４は、管状部分２２の外面から互いに略同一の円板形状に径方向へ延設され、管状部分２２の軸線方向へ略等間隔に配置される。これら笠部分２４は、特に屋外使用時の降雨等によるポリマー碍子１０の耐電圧性能の劣化を防止するものであり、一般に、所要の沿面距離（表面漏れ距離）を得るために必要な個数の笠部分が管状部分に一体的に形成される。
【００１８】
外被部材１６は、特にその管状部分２２が発揮する固有の弾性回復（収縮）力により、棒状芯材１２に取付けられる。さらに特定すれば、外被部材１６は、棒状芯材１２とその長手方向両端に固定した連結具１４との接続領域（図示実施形態では連結具１４の固定部１８の周辺領域）の最小太さ（外径）よりも小さな第１内径寸法を非変形時（応力が加わらないとき）に呈する管状のシール部分２６を、管状部分２２の長手方向両端に有する。したがって、管状部分２２の両シール部分２６は、両連結具１４の固定部周辺領域の外面に、所要のシール効果を奏するに十分な収縮圧力のもとで弾性的に密着し、それにより外被部材１６は、棒状芯材１２の外面上に固定的に配置される。
【００１９】
ここで、管状部分２２の両シール部分２６に要求されるシール効果とは、特にポリマー碍子１０の屋外使用時に、雨水等の水分が棒状芯材１２と外被部材１６との間、棒状芯材１２と両連結具１４との間、及び両連結具１４と外被部材１６との間に浸入することを確実に防止し得ることである。なお図示実施形態では、管状部分２２がその全長に渡って、棒状芯材１２の太さ（外径）よりも小さな第１内径寸法を非変形時に呈するように構成されており、それにより管状部分２２の略全体が棒状芯材１２の外面に弾性収縮力下で密着している。
【００２０】
このような構成を有する外被部材１６は、電気絶縁性、高い弾性回復率、優れた永久伸び特性等の、好ましい物性を有するエラストマーから成形される。外被部材１６の材料の具体例としては、シリコーンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム（特にＥＰＤＭ）等が挙げられる。これらのうちでシリコーンゴムは、耐環境性に優れ、汚損時の耐電圧性能も良好である点で、好ましい材料である。
【００２１】
外被部材１６の管状部分２２及び両シール部分２６の弾性収縮力による、棒状芯材１２の外面及び両連結具１４の固定部周辺領域の外面への密着程度は、いずれもいわゆるシールストレス（％）によって表すことができる。上記実施形態では、連結具１４の固定部１８の周辺領域に対する外被部材１６のシール部分２６のシールストレスが、例えば５％〜１００％の範囲、好ましくは１０％〜５０％の範囲になるように、各部材寸法が設定される。シールストレスが５％未満では、外被部材１６を棒状芯材１２に取付けたときに、固定部１８の周辺領域へのシール部分２６の密着性が不足し、所要のシール効果が得られなくなる傾向がある。またシールストレスが１００％を超えると、後述するポリマー碍子１０の製造工程において、外被部材１６を弾性的拡径状態に保持することが困難になる傾向がある。
【００２２】
上記実施形態におけるシールストレスは次式で示される。
シールストレス（％）＝（ＯＤ−ｄ）／ｄ×１００
ここで、ＯＤは連結具１４の固定部１８周辺領域の最小外径、ｄは非変形時の外被部材１６のシール部分２６の最大内径である。なお上記実施形態では、外被部材１６の両シール部分２６が所要のシールストレスを発揮している限り、棒状芯材１２の外面に対する外被部材１６の管状部分２２のシールストレスは、５％未満であってもよい。或いは、外被部材１６の管状部分２２がその略全長に渡って、棒状芯材１２の外面に対し同様に１００％までの範囲のシールストレスを発揮するように構成することもできる。
【００２３】
次に図２を参照して、本発明の一実施形態によるポリマー碍子製造方法を、上記したポリマー碍子１０に関連して説明する。
まず、所望形状及び所望寸法に成形された棒状芯材１２の長手方向両端に、それぞれ連結具１４をかしめ等により固定する。他方、外被部材１６は、管状部分２２がその全長に渡って棒状芯材１２の太さ（外径）よりも小さな第１内径寸法を非変形時に呈する形状及び寸法に、５個の笠部分２４と共に一体成形される。この外被部材１６を、筒状のコア部材２８により、両シール部分２６を含む管状部分２２の全長に渡って、棒状芯材１２と両連結具１４との接続領域（固定部１８の周辺領域）の最大太さよりも大きな第２内径寸法を呈するまで弾性的に拡張する。
【００２４】
コア部材２８は略円筒形状を有し、その円筒壁の全長に亙って螺旋状に延びる溝又は弱め線３０と、円筒壁上で隣接する弱め線３０の間に画成されるストリップ状の壁部分の延長部として、コア部材２８の軸線方向一端から延長される延長片３２とを備える。延長片３２は、コア部材２８の内側を通されて、その先端がコア部材２８の軸線方向他端から延出される。コア部材２８は、延長片３２を引っ張って弱め線３０に沿って円筒壁を引き裂くことにより、比較的容易に破壊される。
【００２５】
コア部材２８は、外被部材１６の管状部分２２の軸線方向寸法よりも大きな軸線方向寸法を有し、管状部分２２をその全長に渡って上記した第２内径寸法に弾性的に拡張するとともに、管状部分２２をその弾性収縮力に抗してコア部材自体の内径寸法を維持しつつ弾性的拡径状態に保持する。なおコア部材２８は、棒状芯材１２の長手方向両端の連結具１４の係留部２０を円滑に受容可能な内径寸法を有することが好ましく、上記した第２内径寸法もそれに従って決定される。
【００２６】
このような構成を有するコア部材２８は、例えば硬質プラスチック等の、管状部分２２をその弾性収縮力に抗して前述した弾性的拡径状態に保持するに充分な剛性を有する材料から形成される。コア部材２８の好適な材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ、ポリアミド等が挙げられる。
【００２７】
次に、コア部材２８により管状部分２２を第２内径寸法に拡張保持した外被部材１６に、両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２を挿入する。このとき、棒状芯材１２と両連結具１４との接続領域（固定部１８の周辺領域）を、管状部分２２の対応のシール部分２６に実質的に位置合せする。この状態で、コア部材２８を、その延長片３２の先端を引っ張ることにより弱め線３０に沿って螺旋状に破壊しつつ、漸進的に外被部材１６から除去する。その結果、コア部材２８により弾性的拡径状態に保持されていた外被部材１６の管状部分２２が、その弾性収縮による締付力のもとで棒状芯材１２の外面に密着し、同様に両シール部分２６が両連結具１４の固定部周辺領域の外面に密着する。このようにして、５個の笠部分２４を有した外被部材１６が、それ自体の弾性収縮力により、両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２に固定的に取付けられて、ポリマー碍子１０が完成する。
【００２８】
なお、棒状芯材１２が繊維強化プラスチックからなる場合は、棒状芯材１２の外面の微小凹凸により、棒状芯材１２と外被部材１６の管状部分２２との間に空気の層が形成される場合がある。このような空気の層は、碍子としての使用時にコロナ放電を発生する要因となり得る。そこで、棒状芯材１２に外被部材１６を取付ける前に、棒状芯材１２の外面に例えば常温硬化型のシリコーンゴムを塗布しておくことにより、棒状芯材１２と管状部分２２との密着性を向上させることが有利である。
【００２９】
上記したポリマー碍子製造方法によれば、予め別工程で成形した外被部材１６が、それ自体の弾性収縮力により棒状芯材１２に取付けられるので、従来のインサート成形により外被部材を作製する方法と異なり、棒状芯材１２及び連結具１４が高温に曝されない利点がある。したがって、棒状芯材１２と連結具１４との接続強度を劣化させることなくポリマー碍子１０を製造できる。
【００３０】
しかも、上記方法によって作製されたポリマー碍子１０は、外被部材１６の長手方向両端のシール部分２６が、所要のシールストレスのもとで両連結具１４の固定部１８の周辺領域に密着するので、従来のポリマー碍子で用いられていたシール材が不要となる。したがって、シール材の劣化に起因する耐電圧性能の低下は回避される。
【００３１】
さらに、外被部材１６の長手方向両端のシール部分２２は、外被部材成形後に連結具を棒状芯材に固定する従来方法で作製されたポリマー碍子に比べて、碍子の外形寸法を変えることなく、沿面距離や閃絡距離等の絶縁距離を増加させる効果を奏する。したがって、例えば鉄道用のき電線等の、予め碍子寸法が決定されている既存の送配電設備にポリマー碍子を適用する場合に、従来のポリマー碍子に比べて高度な耐電圧性能を発揮することができる。
【００３２】
さらに上記製造方法によれば、笠部分２４の外形寸法及び配置間隔を最適化した外被部材１６を作製しておけば、そのような外被部材１６の管状部分２２を適当な箇所で切断して使用したり、そのような外被部材１６を複数個使用したりすることにより、管状部分２２の長さや笠部分２４の個数によって決まる多様な絶縁距離（沿面距離、閃絡距離）を有する多種類のポリマー碍子を作製することができる。この観点では、最適形状の１個の笠部分２４を有する最小単位の外被部材を作製しておくこともできる。なお、ポリマー碍子の太さの変更に対しては、前述したシールストレスを発揮できる範囲で、１種類の外被部材１６によって対応できる。
【００３３】
図３は、このような観点で作製された本発明の第２の実施形態によるポリマー碍子４０を示す。ポリマー碍子４０は、図１のポリマー碍子１０の棒状芯材１２よりも長尺の棒状芯材１２′と、棒状芯材１２′の長手方向両端にそれぞれ固定される一対の連結具１４ａ、１４ｂと、棒状芯材１２′の外面を被覆する一対の外被部材１６ａ、１６ｂとを備えて構成される。それら外被部材１６ａ、１６ｂは、棒状芯材１２′の外面上で軸線方向へ互いに隣接して配置される。
【００３４】
連結具１４ａ、１４ｂは、ポリマー碍子１０の連結具１４と同様の構成を有し、棒状芯材１２′の長手方向両端にそれぞれかしめ等により固定される。外被部材１６ａ、１６ｂの各々は、ポリマー碍子１０の外被部材１６と同様の構成を有し、それ自体の弾性収縮力により棒状芯材１２′に取付けられる。
【００３５】
一方（図で右方）の外被部材１６ａは、その管状部分２２の長手方向一端（図で右端）のシール部分２６を、棒状芯材１２′と連結具１４ａとの接続領域（固定部１８の周辺領域）の外面に、所要のシール効果を奏するに十分な収縮圧力のもとで弾性的に密着させて、棒状芯材１２′の外面上に固定的に配置される。他方（図で左方）の外被部材１６ｂは、その管状部分２２の長手方向一端（図で左端）のシール部分２６を、棒状芯材１２′と連結具１４ｂとの接続領域（固定部１８の周辺領域）の外面に、所要のシール効果を奏するに十分な収縮圧力のもとで弾性的に密着させて、棒状芯材１２′の外面上に固定的に配置される。さらにこれら外被部材１６ａ、１６ｂは、外被部材１６ｂの管状部分２２の長手方向他端（図で右端）のシール部分２６が、外被部材１６ａの管状部分２２の長手方向他端（図で左端）のシール部分２６の外面に、所要のシール効果を奏するに十分な収縮圧力のもとで弾性的に密着するように、末端で重ね合わせて配置される。
【００３６】
ポリマー碍子４０の製造工程に際しては、各外被部材１６ａ、１６ｂは、それぞれ筒状のコア部材２８ａ、２８ｂにより、その両シール部分２６を含む管状部分２２の全長に渡って、棒状芯材１２′と両連結具１４ａ、１４ｂとの接続領域（固定部１８の周辺領域）の最大太さよりも大きな第２内径寸法に弾性的に拡張して保持される。そこで、これら弾性的拡径状態にある外被部材１６ａ、１６ｂに、両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２′を挿入する。
【００３７】
次に、外被部材１６ａの長手方向一端（図で右端）のシール部分２６を、連結具１４ａの固定部１８に実質的に位置合せし、コア部材２８ａを螺旋状に破壊しつつ漸進的に外被部材１６ａから除去する。その結果、外被部材１６ａの管状部分２２がその弾性収縮による締付力のもとで棒状芯材１２′の外面に密着し、長手方向一端のシール部分２６が連結具１４ａの固定部周辺領域の外面に密着する。
【００３８】
続いて、外被部材１６ｂの長手方向一端（図で左端）のシール部分２６を、連結具１４ｂの固定部１８に実質的に位置合せするとともに、長手方向他端（図で右端）のシール部分２６を、先に装着した外被部材１６ａの長手方向他端（図で左端）のシール部分２６に実質的に位置合せして、コア部材２８ｂを螺旋状に破壊しつつ漸進的に外被部材１６ｂから除去する。その結果、外被部材１６ｂの管状部分２２がその弾性収縮による締付力のもとで棒状芯材１２′の外面に密着し、長手方向一端のシール部分２６が連結具１４ｂの固定部周辺領域の外面に密着するとともに、長手方向他端のシール部分２６が、外被部材１６ａの長手方向他端のシール部分２６の外面に密着する。
【００３９】
このようにして、それぞれに５個の笠部分２４を有した外被部材１６ａ、１６ｂが、それら自体の弾性収縮力により、両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２′に固定的に取付けられて、計１０個の笠部分２４を有した長尺のポリマー碍子４０が完成する。
【００４０】
本発明によるポリマー碍子製造方法においては、外被部材が碍子組立工程とは別工程で予め形成されるので、外被部材の管状部分と笠部分とを互いに別体の構成要素として成形して、多様な構成の外被部材を作製することもできる。図４は、そのような構成を有する本発明の第３の実施形態によるポリマー碍子５０を示す。ポリマー碍子５０は、図１のポリマー碍子１０の棒状芯材１２と同様の構成を有する棒状芯材１２と、棒状芯材１２の長手方向両端にそれぞれ固定される一対の連結具１４と、棒状芯材１２の外面を被覆する外被部材５２とを備えて構成される。連結具１４は、ポリマー碍子１０の連結具１４と同様の構成を有し、棒状芯材１２の長手方向両端にそれぞれかしめ等により固定される。
【００４１】
ポリマー碍子５０の外被部材５２は、棒状芯材１２の外面を被覆する管状要素５４と、管状要素５４に取付けられる少なくとも１つ（図では２個）の別体の笠要素５６とを備える。外被部材５２の管状要素５４は、長手方向両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２の外面全体を被覆するとともに、両連結具１４の固定部１８の周辺領域を被覆する寸法を有する。管状要素５４の長手方向両端には、棒状芯材１２とその長手方向両端に固定した連結具１４との接続領域（固定部１８の周辺領域）の最小太さ（外径）よりも小さな第１内径寸法を非変形時に呈する管状のシール部分５８が設けられる。したがって、管状要素５４の両シール部分５８は、両連結具１４の固定部周辺領域の外面に、所要のシール効果を奏するに十分な収縮圧力のもとで弾性的に密着し、それにより管状要素５４は、棒状芯材１２の外面上に固定的に配置される。なお図示実施形態では、管状要素５４がその全長に渡って、棒状芯材１２の太さ（外径）よりも小さな第１内径寸法を非変形時に呈するように構成されており、それにより管状要素５４の略全体が棒状芯材１２の外面に弾性収縮力下で密着している。
【００４２】
外被部材５２の各笠要素５６は、重塩害地区での塩害汚損による漏れ電流を可及的に抑制可能な釣鐘形状を有する。さらに特定すれば、各笠要素５６は、管状要素５４の外面に密着する略円筒状のシール部分６０と、シール部分６０から略半径方向外方へ延びる内笠部分６２と、内笠部分６２の外縁部から管状要素５４の外面に略平行に又は僅かに拡径して延びる外笠部分６４とを備える。このような形状を有する笠要素５６は、図１のポリマー碍子１０における円板状の笠部分２４に比較して、笠要素５６の内面及び管状要素５４の外面を汚損物質の付着から効果的に保護することができる。
【００４３】
各笠要素５６は、非変形時にはそのシール部分６０が、棒状芯材１２に取付けたときの管状要素５４の最小太さ（外径）よりも小さな内径寸法を呈する。したがって、各笠要素５６のシール部分６０は、棒状芯材１２に取付けた管状要素５４の外面に、所要のシール効果を奏するに十分な収縮圧力のもとで弾性的に密着し、それにより各笠要素５６は、管状要素５４の外面上に固定的に配置される。なお図示実施形態では、一対の笠要素５６は、それぞれの内笠部分６２と外笠部分６４とが管状要素５４の各シール部分５８を包囲する位置に、互いに対向して配置される。
【００４４】
ポリマー碍子５０の製造工程に際しては、外被部材５２の管状要素５４は、筒状のコア部材２８により、その両シール部分５８を含む管状要素５４の全長に渡って、棒状芯材１２と両連結具１４との接続領域（固定部１８の周辺領域）の最大太さよりも大きな第２内径寸法に弾性的に拡張して保持される。同様に、外被部材５２の一対の笠要素５６の各々は、そのシール部分６０が筒状のコア部材２８により、棒状芯材１２に取付けたときの管状要素５４の最大太さよりも大きな内径寸法に弾性的に拡張して保持される。
【００４５】
そこでまず、弾性的拡径状態にある管状要素５４に、両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２を挿入する。このとき、棒状芯材１２と両連結具１４との接続領域（固定部１８の周辺領域）を、管状要素５４の対応のシール部分５８に実質的に位置合せする。この状態で、コア部材２８を螺旋状に破壊しつつ漸進的に管状要素５４から除去する。その結果、管状要素５４がその弾性収縮による締付力のもとで棒状芯材１２の外面に密着し、同様に両シール部分５８が両連結具１４の固定部周辺領域の外面に密着する。
【００４６】
続いて、コア部材２８により弾性的拡径状態に保持された一対の笠要素５６に、管状要素５４を取付けた棒状芯材１２を挿入する。このとき、管状要素５４の両シール部分５８を、対応の笠要素５６の内笠部分６２と外笠部分６４とが包囲するように実質的に位置合せする。この状態で、各笠要素５６のコア部材２８を螺旋状に破壊しつつ漸進的に笠要素５６から除去する。その結果、各笠要素５６のシール部分６０がその弾性収縮による締付力のもとで管状要素５４の外面に密着する。
【００４７】
このようにして、外被部材５２の管状要素５４が、それ自体の弾性収縮力により、両端に連結具１４を固定した棒状芯材１２に固定的に取付けられるとともに、釣鐘形状を有する一対の笠要素５６が、それら自体の弾性収縮力により、棒状芯材１２に取付けた管状要素５４に固定的に取付けられて、重塩害地区での使用に適したポリマー碍子５０が完成する。
【００４８】
なお、外被部材５２の笠要素５６の弾性収縮力による管状要素５４の外面への密着程度も、前述したシールストレス（％）によって表すことができる。上記実施形態では、管状要素５４の外面に対する笠要素５６のシール部分６０のシールストレスが、例えば５％〜１００％の範囲、好ましくは１０％〜５０％の範囲になるように、各部材寸法が設定される。
【００４９】
このような組立式の外被部材を有するポリマー碍子は、様々な寸法及び形状を有する笠要素を用意して、選択的に管状要素に取付けることにより、屋内、屋外（一般地区、汚損地区、重塩害地区）等の種々の適用に最適な耐電圧性能及び耐汚損性能を獲得することができる。例えば図５に示すように、略円筒状のシール部分７０と、シール部分７０から略半径方向外方へ延びる略円板状の笠部分７２とを一体に備える円板形状の笠要素７４を用意することができる。
【００５０】
この笠要素７４は、例えば図６（ａ）に示すように、棒状芯材１２（図４）に取付けた管状要素５４の外面に、長手方向へ等間隔配置で取付けることにより、図１のポリマー碍子１０と同様の構成を有するポリマー碍子を提供することができる。或いは図６（ｂ）に示すように、釣鐘形状の笠要素５４と併用して、連結具１４の固定部１８の外面に取付けることにより、図４のポリマー碍子５０よりも一層優れた耐電圧性能及び耐汚損性能を有するポリマー碍子を提供することができる。いずれの場合も、ポリマー碍子の製造工程に際しては、笠要素７４のシール部分７０が筒状のコア部材２８により、棒状芯材１２に取付けた管状要素５４又は連結具１４の固定部１８の最大太さよりも大きな内径寸法に、弾性的に拡張して保持される（図５参照）。
【００５１】
【実施例】
図３に示すポリマー碍子４０を、交流２０kV用として以下の部品構成で作製した。
繊維強化プラスチック製の棒状芯材１２′（外径２２mm、長さ３７０mm）の長手方向両端に、鋳鉄製の連結具１４（溶融亜鉛めっき処理）を６軸かしめ（圧縮）接合により固定し、全長５００mmの連結具付き芯材を作製した。また、耐トラッキング性に優れたシリコーンゴムから、管状部分２２（長さ２００mm）及び５個の笠部分２４（外径７５mm）を一体に有する外被部材１６ａ、１６ｂを作製した。
【００５２】
各外被部材１６ａ、１６ｂを、内径５００mmのコア部材２８ａ、２８ｂによって、第２内径寸法に拡張保持し、前述した手順により、両外被部材１６ａ、１６ｂの重なり合う長さが２５mmになるように、棒状芯材１２′に取付けた。これにより、外被部材１６ａ、１６ｂの全長が約３７０mmのポリマー碍子４０を作製した。
【００５３】
上記構成を有するポリマー碍子４０の特性は、以下の通りであった（ＪＩＳＣ３８０１試験法等による評価）。
沿面距離…８７０mm
閃絡距離…４１０mm
乾燥耐電圧…１５０kV
注水耐電圧…１３０kV
乾燥雷インパルスフラッシオーバ電圧…２９５kV
注水雷インパルスフラッシオーバ電圧…２８５kV
このように、交流２０kV用の碍子として、優れた耐電圧性能が得られた。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、外被部材がそれ自体の弾性収縮力により棒状芯材に取付けられる構成としたので、棒状芯材と外被部材と連結具との接続領域をシールするシール材を用いずに、しかも棒状芯材と連結具との接続強度を低下させることなく、高度な耐電圧性能を発揮し得るポリマー碍子を比較的容易に製造することができる。また、組立式の外被部材を採用する場合には、屋内、屋外（一般地区、汚損地区、重塩害地区）等の種々の適用に最適な耐電圧性能及び耐汚損性能を発揮し得るポリマー碍子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるポリマー碍子の部分断面正面図である。
【図２】図１のポリマー碍子の製造方法を説明する図で、各構成要素を製造方法の各段階で示す。
【図３】本発明の第２の実施形態によるポリマー碍子の製造方法を説明する図で、各構成要素を製造方法の各段階で示す。
【図４】本発明の第３の実施形態によるポリマー碍子の製造方法を説明する図で、各構成要素を製造方法の各段階で示す。
【図５】図４のポリマー碍子で使用可能な笠要素の変形例の図である。
【図６】図６の笠要素を用いたポリマー碍子の変形例の図である。
【符号の説明】
１２、１２′…棒状芯材
１４…連結具
１６、１６ａ、１６ｂ、５２…外被部材
１８…固定部
２２…管状部分
２４…笠部分
２６、５８、６０、７０…シール部分
２８…コア部材
５４…管状要素
５６、７４…笠要素

Claims (5)

1. 長手方向両端に連結具を備えた電気絶縁性の棒状芯材と、該棒状芯材の外面を被覆する電気絶縁性の外被部材とを具備するポリマー碍子において、
   前記外被部材は、前記連結具と前記棒状芯材との接続領域に密着する管状のシール部分を有し、
   前記外被部材が、破壊可能なコア部材を用いて拡張した状態から該コア部材を破壊して除去した結果として、該外被部材自体の弾性収縮力により、前記棒状芯材に取付けられていることを特徴とするポリマー碍子。
2. 前記外被部材が、前記棒状芯材の外面を被覆する管状部分と、該管状部分に一体的に成形される少なくとも１つの笠部分とを備える請求項１に記載のポリマー碍子。
3. 前記外被部材が、前記棒状芯材の外面を被覆する管状要素と、該管状要素に取付けられる少なくとも１つの別体の笠要素とを備える請求項１に記載のポリマー碍子。
4. 前記棒状芯材の外面上で軸線方向へ隣接配置される複数の前記外被部材を具備する請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリマー碍子。
5. ポリマー碍子の製造方法であって、
   長手方向両端に連結具を備えた電気絶縁性の棒状芯材を用意し、
   前記棒状芯材と長手方向両端の前記連結具との接続領域の太さよりも小さな第１内径寸法を非変形時に呈する管状のシール部分を有して、前記棒状芯材を被覆収容する電気絶縁性の外被部材を用意し、
   破壊可能なコア部材を用いて、前記外被部材の前記シール部分を対応の前記接続領域の太さよりも大きな第２内径寸法を呈するまで弾性的に拡張して保持し、前記棒状芯材を該外被部材に挿入するとともに該接続領域を対応の該シール部分に位置合せし、
   前記コア部材を破壊して除去することにより、前記外被部材の前記シール部分を弾性的に収縮させて対応の前記接続領域に密着させ、該外被部材をそれ自体の弾性収縮力により前記棒状芯材に取付けること、
   を特徴とするポリマー碍子の製造方法。

Images