JP4537544B2

JP4537544B2 - 送配電用サージ吸収器の製造方法

Info

Publication number: JP4537544B2
Application number: JP2000206587A
Authority: JP
Inventors: 博中本; 三嘉間宮
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co; Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co; Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: JP2002025808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送配電用サージ吸収器の製造方法に関し、更に詳しくは放電耐量特性に優れる送配電用のサージ吸収器の製造方法に関する。本発明の製造方法により製造された送配電用サージ吸収器は、避雷器等に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電力の送配電系統において発生する異常電圧を抑制し、送配電系統を保護するためにサージ吸収器として避雷器が用いられる。避雷器は正常な電圧では絶縁特性を示し、異常電圧が印可された時には低い抵抗値となるサージ吸収器が用いられる。近年の電力系統は、送電コスト低減のため高電圧化、大容量化が進み、それに伴い、サージ吸収器の要求性能、例えば、放電耐量特性、荷電寿命特性、耐湿特性等も高くなりつつある。
そして、この放電耐量特性を向上させるために、ガラス等からなる無機絶縁層を素子の外周側面に形成させたものが知られている（特開昭５８−１４３５０５号公報）。しかし、このサージ吸収器は、焼き付け温度が高温であるためこの焼き付けによって焼結体の電気特性、例えば放電耐量特性等のばらつきが発生するという問題があった。更に、このサージ吸収器ではインパルス大電流を通電した場合、酸化亜鉛素子の膨張により絶縁層にヒビが入ってしまい、ひいては破壊に到る場合もあるという問題もある。
【０００３】
また、この放電耐量特性を向上させるために、エチレン−プロピレン共重合ゴム、シリコーンゴム等のゴムで素子の外周側面を被覆させたものが知られている（特開平７−１５３３３７号公報）。しかし、このサージ吸収器においても、この素子の外周側面を構成するゴム面と保護筒体との間に隙間があり、大電流を通電した場合、この隙間を介して放電が生じることがあり、放電耐量特性が十分とはいえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、放電耐量特性に優れる送配電用のサージ吸収器の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、放電耐量特性に優れる送配電用のサージ吸収器及びその製造方法について鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
【０００６】
請求項１記載の発明の送配電用サージ吸収器の製造方法は、酸化亜鉛素子と、該酸化亜鉛素子の上下面の各々に配設される上側及び下側電極板と、上記酸化亜鉛素子を中央に位置決めするためのスペーサーと、該スペーサーに設けられた貫通孔又は切欠部に挿通され且つ上記上側電極板に一端部が配設される金属接合材と、該金属接合材の他端部に配設される上側電極金具と、上記下側電極板上に配設され且つゴム又は樹脂の注入孔を備える下側電極金具と、少なくとも上記酸化亜鉛素子、上記上側及び下側電極板及び上記スペーサーを収容する保護筒体とを組み付け、その後、上記注入孔を介して、少なくとも上記酸化亜鉛素子、上記上側及び下側電極板及び上記スペーサーと上記保護筒体との間にゴム又は樹脂を注入して充填し、硬化させる送配電用サージ吸収器の製造方法であって、上記ゴム又は樹脂を上記注入孔を介して注入することにより内部の空気を上記保護筒体と上記上側電極金具との境目から排気しつつ、該ゴム又は樹脂が該境目からしみ出てくるまで該ゴム又は樹脂を注入して充填することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の送配電用サージ吸収器の製造方法は、少なくとも上記酸化亜鉛素子、上記上側及び下側電極板及び上記スペーサーを収容する上記保護筒体とを組み付けた後、該保護筒体と該下側電極金具との境目をシリコーンゴムを用いて目詰めを行い、その後、上記注入孔を介して上記ゴム又は樹脂を注入して充填し、硬化させるものである。
【０００８】
請求項３記載の送配電用サージ吸収器の製造方法は、上記上側及び下側電極金具と上記保護筒体とをそれぞれ組み付けピンを用いて固定した後、該保護筒体と該下側電極金具を固定する組み付けピンとの境目及び該組み付けピンの中央に設けられた溝を更にシリコーンゴムを用いて目詰めを行い、その後、上記ゴム又は樹脂を上記注入孔を介して注入することにより内部の空気を上記保護筒体と上記上側電極金具を固定する組み付けピンとの境目及び該組み付けピンの中央に設けられた溝から更に排気しつつ、該ゴム又は樹脂が該境目及び該溝から更にしみ出てくるまで該ゴム又は樹脂を注入して充填するものである。
【０００９】
請求項４記載の送配電用サージ吸収器の製造方法は、上側電極板は鉛電極板であり、該鉛電極板と上記スペーサーとの間にアルミニウム電極板が配設されるものである。
また、請求項５記載の送配電用サージ吸収器の製造方法は、酸化亜鉛素子の外周側面に無機化合物からなる絶縁層を形成するものである。
更に、請求項６記載の送配電用サージ吸収器の製造方法は、上記ゴムをシリコーンゴムとしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
図１は本発明の製造方法により製造される送配電用サージ吸収器の説明断面図、図２は送配電用サージ吸収器の各部品組み付け途中の説明断面図、図３は下側電極金具の説明図、図４は送配電用サージ吸収器の各部品組み付け完成時の組付け状態を示す説明断面図、図５は保護筒体の説明図、図６は下側電極金具の説明図である。
（１）送配電用サージ吸収器の構成
本実施例における送配電用サージ吸収器は、図１に示すように、酸化亜鉛素子２と、上側電極板３ａ及び３ｂと、下側電極板３ｃと、スペーサー４と、上側電極金具５と、下側電極金具６と、金属接合材７と、保護筒体８と、硬化樹脂部９とを備える。
【００１１】
上記酸化亜鉛素子２は、円柱状（直径：３２ｍｍφ、高さ：３２〜３４ｍｍ）であり、この素子は、酸化亜鉛を主成分とする公知のものが用いられている。そして、この外周側面には無機絶縁層（例えばジルコニアを主成分とし、リン酸アルミニウム及び水酸化アルミニウムをバインダーとして得たもの。厚さ：約５μｍ以上）が形成されている。そして、この上下面の端面全体には、アルミニウムメタリコン又は銀ペーストにより素子電極層（図示せず）が形成されている。
【００１２】
上記上側電極板としては、下方に配設される鉛電極板（直径：３２ｍｍφ、厚さ：０．２〜０．６ｍｍ）３ａ及びこの上に配設されるアルミニウム電極板（直径：３２ｍｍφ、厚さ：０．２〜０．６ｍｍ）３ｂが用いられている。
上記下側電極板３ｃとしては、上記鉛電極板３ａと同じものを用いた。
上記スペーサー４は、酸化亜鉛素子２を保護筒体８内の中央に位置決め配置するためのものであり、樹脂製（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等）からなっている。このスペーサー４は、キャップ状（外径：３３ｍｍ、内径：３２ｍｍ、外周壁部深さ：２〜３ｍｍ）をしており、上記電極板３ａ、３ｂ、及び酸化亜鉛素子２の上部を収容できる内径を備え、酸化亜鉛素子２及び上側電極板３ａ、３ｂ上であって且つ酸化亜鉛素子２の上部にかん合されるように取着されている。このスペーサー４の中心部には約１４ｍｍφの貫通孔４１が設けられており、上側電極板３ａと上側電極金具５とを接続（配設）するための金属接合材（金属製バネ材）７を挿通できるようになっている。この金属接合材７は、スプリング型バネ材と、この中に挿通配置されるとともにこのスプリングの最上のピッチと最下のピッチに各端部が折り曲げ接続されている柔軟性金属板材（銅製）と、からなり、バネ作用をも有する。
【００１３】
上記上側電極金具５は、アルミニウム電極板３ｂに接するように配設される金属接合材７の他端部に配設（接触）され、保護筒体８の上方に配設されるものである。この上側電極金具５には、図１及び図６に示すように、組み付けピン５１で保護筒体８に固定できるようにピン挿通穴（約３〜４ｍｍφ）５２、及び保護筒体８を位置決めするための位置決め用凸部５３を備える。更に、上記金属接合材７を収容するための空間５４を備える。
上記下側電極金具６は、下側電極板３ｃに接するように配設され、保護筒体８の下方に配設されるものである。この下側電極金具６には、図１及び図３に示すように、保護筒体と酸化亜鉛素子等との隙間９に充填されるゴム又は樹脂を注入するための注入孔６１、保護筒体８と組み付けピン５１で固定できるようにピン挿通穴（約３〜４ｍｍφ）６２、及び保護筒体８を位置決めするための位置決め用凸部６３を備える。
【００１４】
上記保護筒体８は、素子の破裂による破片の飛散を防止するものであり、図１及び図５に示すように、筒状（内径：３３〜３４ｍｍφ、長さ：６７〜６８ｍｍ、厚さ：３〜４ｍｍ）をしている。これは繊維強化樹脂（例えばガラス繊維強化ポリエステル樹脂）から構成されている。そして、この保護筒体８は、酸化亜鉛素子２、上側及び下側電極板３ａ、３ｂ、３ｃ及びスペーサー４をすっぽりと収容している。また、この保護筒体８には、上側電極金具５及び下側電極金具６と組み付けピン５１で固定できるようにピン挿通穴（約３〜４ｍｍφ）８１、８１、それらを位置決めするための位置決め用切欠部８２、８２を備える。
【００１５】
上記充填硬化されたゴム部９は、酸化亜鉛素子２、上側及び下側電極板３ａ、３ｂ、３ｃ及びスペーサー４と、上側電極金具５及び下側電極金具６と、保護筒体８との隙間をしっかりと充填硬化されている。即ち、それらを一体的に固着しているとともに、酸化亜鉛素子をすっぽりと覆っている。このゴム部９は、本実施例ではシリコーンゴムから構成されている。
【００１６】
（２）送配電用のサージ吸収器の製造
まず、上記に示す円柱状の酸化亜鉛素子２の上面に上側電極板３ａ、３ｂ、スペーサー４の順に載せて組付体Ａを得た。その後、下側電極金具（図３参照）６の上面に、ゴム素材等を注入するための注入孔６１を備える下側電極板３ｃを載置し、この下側電極板３ｃの上に前記組付体Ａを載置した（図２参照）。
次いで、図２に示す組付体に、図５に示す保護筒体８、図６に示す下側電極金具６及び金属接合材７を組み付ける。この際、保護筒体８の位置決め用切欠部８２、８２に、上側電極金具５及び下側電極金具６の各位置決め用凸部５３、６３を合わせて位置決めして組み付けた。その後、保護筒体８の上下を、組み付けピン５１、５１で固定した（図４参照）。
【００１７】
次いで、保護筒体８と下側電極金具６の境目Ｍ_１、保護筒体８と組み付けピン５１との境目Ｍ_２、及び組み付けピン５１の中央に設けられた溝Ｍ_３を、シリコーンゴム（例えば、信越化学工業社製、商品名「ＫＥ４８９７」）を用いて目詰めを行って、この隙間からゴム素材が漏れないようにした。尚、保護筒体８と上側電極金具５の境目９１ａ、９１ｂ、保護筒体８と組み付けピン５１との境目９２ａ、９２ｂ、及び組み付けピン５１の中央に設けられた溝９３には隙間（通気孔）があり、ここからゴム素材が注入された場合、内部にある空気が外部へ排気されることとなる。
【００１８】
そして、下側電極金具６に設けられた注入孔６１から、シリコーンゴム（例えば信越化学工業社製、商品名「ＫＥ６６」あるいは、積水化学社製、商品名「ＫＥ６６」）を、保護筒体８と酸化亜鉛素子２等との隙間９ａに注入した。その際、上記通気孔（隙間）９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ、９３から内部の空気が排気されるので、上記充填空間９ａが確実に満たされるようにゴム素材が充填される。そして、この通気孔９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ、９３からゴム素材がしみ出てきたことを確認し、充填を完了した。
充填後、常温で約１日（２４時間）静置して、シリコーンゴム素材を硬化させて、図１に示す送配電用サージ吸収器を得た。
【００１９】
上記製造された送配電用サージ吸収器は、保護筒体内の隙間に硬化されたシリコーンゴムが充填形成されており、酸化亜鉛素子と保護筒体との間に隙間が全くないので、インパルス電流が１００ｋＡを越えても、特に１２５ｋＡを与えても放電が起こらず、放電耐量特性に極めて優れることが判る。一方、シリコーンゴムを充填しない構造の送配電用サージ吸収器の場合には、同様に１２５ｋＡの高電流を与えた場合、保護筒体内の隙間において放電が生じた。
また、この製造された送配電用サージ吸収器においては、素子端部が露出することもなく完全にシリコーンゴムで覆われているので、この部分の放電も生じることがない。
更に、保護筒体内に樹脂を充填して製造するため、保護筒体内の部品がすべて固定された一体化した製品とすることができ、しかも、流動性のあるゴム素材を注入するのみで容易に製造することができた。
【００２０】
尚、本発明においては、上記実施例に限定されるものではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
即ち、上記酸化亜鉛素子を構成する成分としては、酸化亜鉛を主成分として含むものであれば特に限定されず、ビスマス、アンチモン、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、ケイ素等の酸化物等を副成分として含むものを使用してもよい。上記実施例においては、酸化亜鉛素子の上下端面の全面に、上側及び下側電極板との導通をとりやすくするためにアルミニウムメタリコン、銀ペースト等を塗布しているが、他の方法により形成させてもよいし、また、縁取りのないような全面ではなく、縁取りがあるように形成させてもよい。
【００２１】
上記酸化亜鉛素子の外周側面に形成される絶縁層を構成する無機化合物は、上記実施例以外の種々のものを選択できる。即ち、オルトリン酸アルミニウム、ピロリン酸アルミニウム、トリポリリン酸アルミニウム、テトラポリリン酸アルミニウム等のアルミニウム塩やオルトリン酸シリコン、ピロリン酸シリコン、トリポリリン酸シリコン、テトラポリリン酸シリコン等のシリコン塩、酸化ジルコニウム等のジルコニウム塩等を使用してもよい。これらは単独で又は二種以上を混合して、通常、バインダーとともに用いられる。また、上記実施例においては無機絶縁層が形成されているが、形成されていなくてもよい。
【００２２】
更に、上記充填素材としては、インパルス電流通電時の酸化亜鉛素子の膨張に対し弾力性及び耐熱性を有するゴム又は樹脂であれば特に限定されないが、このうちゴム（熱可塑性弾性体を含む。）が好ましい。ゴムとしては、上記シリコーンゴム以外に、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム等を使用してもよい。樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等を使用してもよい。また、ゴム又は樹脂の硬化形成方法についても、特に限定されず、常温で硬化させても、加熱によって硬化させてもよく、樹脂の種類、性能に適した硬化形成方法を適用することができる。尚、硬化させる前には常温で流動性に優れたものが好ましい。
【００２３】
また、上記保護筒体を構成する材料も特に限定されないが、上記実施例のガラス繊維強化ポリエステル樹脂以外のＦＲＰ、例えば、ガラス繊維強化のポリプロピレン、ナイロン等とすることができ、また、ガラス繊維以外の炭素繊維等により強化することもできる。更に、繊維強化をしない樹脂自体、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリスルホン等を使用することができる。
上記金属接合体も上側電極板と上側電極金具との導通がとれれば、バネのないものでも構わないし、他の構造、素材を使用することができる。
上記実施例において、スペーサーには貫通孔が形成されているが、金属接合材を挿通できる形状であればよく、この貫通孔の大きさ、形状も特に限定されないし、この代わりに切欠部とすることもできる。
また、内部の空気を排気するための通気孔としては、図４の９４に示すように、上側電極金具には通気孔を設けてもよい。
【００２４】
更に、送配電用サージ吸収器の製造に際しての各部材の組付け順序は、送配電用サージ吸収器を製造できるものであれば特に限定されず、即ち、上記実施例に示す手順に限定されない。
また、本発明の送配電用サージ吸収器としては、更に外套体で被覆した構成としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の製造方法によって製造された送配電用サージ吸収器は、保護筒体内の隙間にシリコーンゴムが充填形成されており、酸化亜鉛素子と保護筒体との間に隙間が全くないので、放電耐量特性に極めて優れる。また、その送配電用サージ吸収器は、保護筒体内の部品がすべて一体的に固定されるので、振動に対しても優れる。
本発明の製造方法によれば、上記放電耐量特性に優れる送配電用サージ吸収器を、流動性のあるゴム素材を注入するのみで容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係わる送配電用サージ吸収器の説明断面図である。
【図２】実施例において送配電用サージ吸収器の各部品の組み付け途中の説明断面図である。
【図３】実施例において用いた下側電極金具の説明図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその底面図である。
【図４】各部品組み付け完成時の組付け状態を示す説明断面図である。
【図５】実施例において用いた保護筒体の説明図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図である。
【図６】実施例において用いた上側電極金具の説明図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその底面図である。
【符号の説明】
１；サージ吸収器、２；酸化亜鉛素子、３ａ；上側電極板（鉛電極板）、３ｂ；上側電極板（アルミニウム電極板）、３ｃ；下側電極板（鉛電極板）、４；スペーサー、５；上側電極金具、５１；組み付けピン、６；下側電極金具、６１；ゴム又は樹脂の注入孔、７；金属接合材、８；保護筒体、９；シリコーンゴム硬化部、９ａ；保護筒体と酸化亜鉛素子等との隙間、９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ、９３、９４；通気孔。

Claims

酸化亜鉛素子と、該酸化亜鉛素子の上下面の各々に配設される上側及び下側電極板と、上記酸化亜鉛素子を中央に位置決めするためのスペーサーと、該スペーサーに設けられた貫通孔又は切欠部に挿通され且つ上記上側電極板に一端部が配設される金属接合材と、該金属接合材の他端部に配設される上側電極金具と、上記下側電極板上に配設され且つゴム又は樹脂の注入孔を備える下側電極金具と、少なくとも上記酸化亜鉛素子、上記上側及び下側電極板及び上記スペーサーを収容する保護筒体とを組み付け、その後、上記注入孔を介して、少なくとも上記酸化亜鉛素子、上記上側及び下側電極板及び上記スペーサーと上記保護筒体との間にゴム又は樹脂を注入して充填し、硬化させる送配電用サージ吸収器の製造方法であって、
上記ゴム又は樹脂を上記注入孔を介して注入することにより内部の空気を上記保護筒体と上記上側電極金具との境目から排気しつつ、該ゴム又は樹脂が該境目からしみ出てくるまで該ゴム又は樹脂を注入して充填することを特徴とする送配電用サージ吸収器の製造方法。
少なくとも上記酸化亜鉛素子、上記上側及び下側電極板及び上記スペーサーを収容する上記保護筒体とを組み付けた後、該保護筒体と該下側電極金具との境目をシリコーンゴムを用いて目詰めを行い、その後、上記注入孔を介して上記ゴム又は樹脂を注入して充填し、硬化させる請求項１記載の送配電用サージ吸収器の製造方法。
上記上側及び下側電極金具と上記保護筒体とをそれぞれ組み付けピンを用いて固定した後、該保護筒体と該下側電極金具を固定する組み付けピンとの境目及び該組み付けピンの中央に設けられた溝を更にシリコーンゴムを用いて目詰めを行い、
その後、上記ゴム又は樹脂を上記注入孔を介して注入することにより内部の空気を上記保護筒体と上記上側電極金具を固定する組み付けピンとの境目及び該組み付けピンの中央に設けられた溝から更に排気しつつ、該ゴム又は樹脂が該境目及び該溝から更にしみ出てくるまで該ゴム又は樹脂を注入して充填する請求項２記載の送配電用サージ吸収器の製造方法。
上記上側電極板は鉛電極板であり、該鉛電極板と上記スペーサーとの間にアルミニウム電極板が配設される請求項１乃至３のいずれかに記載の送配電用サージ吸収器の製造方法。
上記酸化亜鉛素子の外周側面には、無機化合物からなる絶縁層が形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の送配電用サージ吸収器の製造方法。
上記ゴムがシリコーンゴムである請求項１乃至５のいずれかに記載の送配電用サージ吸収器の製造方法。