JP6454511B2 - 避雷器 - Google Patents

Description

本発明は、避雷器に関する。

従来、避雷器において、積層された複数の非直線抵抗素子と、非直線抵抗素子の積層方向の両側に配置された一対の端子電極と、非直線抵抗素子の外周を覆う絶縁性を備えた樹脂製の被覆部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような避雷器では、樹脂材料で構成される被覆部をモールドする際に、積層された非直線抵抗素子の間の隙間に樹脂材料が侵入してしまうことがあるという課題がある。これに対し、特許文献１では、積層された非直線抵抗素子を熱収縮チューブ（第１被覆部）で覆うため、熱収縮チューブの外側に設けられる被覆部は、非直線抵抗素子の間の隙間に侵入し難い。また、特許文献２では、積層された非直線抵抗素子の表面に常圧下で樹脂製の第１被覆部を被覆し、第１被覆部に樹脂製の第２被覆部を真空状態の金型内で被覆するため、樹脂が非直線抵抗素子の間の隙間に侵入することを抑制できる。

特開平０７−２９６６５７号公報 特開２０１２−９９６１５号公報

しかし、上記特許文献１及び特許文献２の構成では、第１被覆部の外側に第２被覆部を設けるため、製造工程や部品点数が増加するという課題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、被覆部の非直線抵抗素子の間の隙間への侵入を簡単な構造で防止可能な避雷器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、積層された複数の非直線抵抗素子と、当該非直線抵抗素子の積層方向の両端に配置される一対の端子電極と、前記非直線抵抗素子の周囲を絶縁性材料で被覆して形成される被覆部と、隣接する前記非直線抵抗素子の間に挟まれる導電材製の箔とを備えることを特徴とする避雷器を提供する。
本発明によれば、避雷器は、隣接する非直線抵抗素子の間に挟まれる導電材製の箔を備えるため、箔によって非直線抵抗素子の間の導電性を確保しながら非直線抵抗素子の間の隙間を箔で埋めることができる。このため、被覆部が非直線抵抗素子の間の隙間へ侵入することを簡単な構造で防止できる。

また、本発明は、前記非直線抵抗素子に重ねて配置される長さ調整用のスペーサを備え、当該スペーサと前記非直線抵抗素子との間に前記箔が設けられることを特徴とする。
本発明によれば、非直線抵抗素子に重ねて配置される長さ調整用のスペーサを備え、スペーサと非直線抵抗素子との間に箔が設けられるため、非直線抵抗素子とスペーサとの間の隙間を箔で埋めることができる。このため、被覆部が非直線抵抗素子とスペーサとの間の隙間へ侵入することを簡単な構造で防止できる。
また、本発明は、前記スペーサは複数重ねて設けられ、当該スペーサ同士の間に前記箔が設けられることを特徴とする。
本発明によれば、スペーサは複数重ねて設けられ、スペーサ同士の間に箔が設けられるため、スペーサ同士の間の隙間を箔で埋めることができる。このため、被覆部がスペーサ同士の間の隙間へ侵入することを簡単な構造で防止できる。

さらに、本発明は、一対の前記端子電極の間で前記非直線抵抗素子を積層方向に圧縮する弾性部材を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、避雷器は、非直線抵抗素子を積層方向に圧縮する弾性部材を備えるため、弾性部材の圧縮力によって箔を潰すようにして面に密着させることができる。このため、隙間を効果的に箔で埋めることができる。
また、本発明は、前記非直線抵抗素子は、前記積層方向の端面に導電性の蒸着層を備え、前記箔は、前記非直線抵抗素子の蒸着層形成面の間に挟んで設けられ、前記箔の厚さ寸法は、前記蒸着層の厚さ寸法よりも大きいことを特徴とする。
本発明によれば、箔は、非直線抵抗素子の導電性の蒸着層形成面の間に挟んで設けられ、箔の厚さ寸法は、蒸着層の厚さ寸法よりも大きいため、箔の変形量を大きく確保でき、箔を蒸着層に密着させることができる。このため、隙間を効果的に箔で埋めることができる。

また、本発明は、前記箔は、前記非直線抵抗素子の間から外側にはみ出すはみ出し部を有し、当該はみ出し部のはみ出し長さは、１つの前記非直線抵抗素子の積層方向の長さの２０％以下であることを特徴とする。
本発明によれば、箔のはみ出し部のはみ出し長さは、１つの非直線抵抗素子の積層方向の長さの２０％以下であるため、はみ出し部が存在している場合であっても避雷器の適正な絶縁特性を得ることができる。

本発明によれば、被覆部の非直線抵抗素子の間の隙間への侵入を簡単な構造で防止可能な避雷器を提供できる。

本発明の実施の形態に係る避雷器を示す図である。 素子部の構成を示す図である。 箔の一部が外側にはみ出した状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る避雷器を示す図である。
避雷器１０は、例えば、鉄塔間に架設される電線を鉄塔に絶縁状態で支持するがいし装置に設けられる。避雷器１０は、落雷時には、アークホーンとの間で放電して雷の電流のみ通過させ、続流を遮断することで停電を防止する。

図１に示すように、避雷器１０は、円柱状の素子部１１と、素子部１１の軸方向の両端にそれぞれ配置される一対の端子電極１２，１３と、素子部１１を周囲から囲うように配置されて一対の端子電極１２，１３を軸方向に結合する複数の絶縁ロッド１４とを備える。また、避雷器１０は、素子部１１と一方の端子電極１２との間に介装されるバネ部１５（弾性部材）と、素子部１１、絶縁ロッド１４及び一対の端子電極１２，１３を外側から覆う被覆部１６とを備える。なお、図１では、避雷器１０の内部構造が実線で示されており、被覆部１６は２点鎖線で示されている。

端子電極１２，１３は、素子部１１よりも大径に形成され素子部１１の端を受ける円柱状の受け部１７と、受け部１７から軸方向に延びる取付部１８とをそれぞれ備える。例えば、取付部１８の一方には、がいし側に取り付けられる取付金具（不図示）が接続され、取付部１８の他方には、アークホーンとの間で放電する放電部（不図示）が接続される。
各絶縁ロッド１４は、電気的な絶縁性を有する材料で構成される。絶縁ロッド１４は、素子部１１に対して略平行に、且つ、互いに周方向に略等間隔をあけて環状の並びで配置され、複数の絶縁ロッド１４の内側の空間に素子部１１が収容される。

バネ部１５は、素子部１１と一方の端子電極１２との間に圧縮された状態で設けられる金属製のバネを備える。
被覆部１６は、電気的な絶縁性を備えた樹脂材料で構成される。被覆部１６は、例えば、シリコーンゴムにより構成される。被覆部１６は、素子部１１の外周面を軸方向の全体に亘って覆うとともに、被覆部１６の両端部は、端子電極１２，１３の受け部１７の外周面を覆う。
被覆部１６は、絶縁ロッド１４及び素子部１１等を覆う筒状部１９と、筒状部１９の外周面から径方向に突出する円板状のひだ部２０とを備える。ひだ部２０は、筒状部１９の軸方向に略等間隔をあけて複数設けられる。被覆部１６は、素子部１１の外周面に樹脂材料を直接モールドして形成される。

図２は、素子部１１の構成を示す図である。
素子部１１は、軸方向に積層される複数の非直線抵抗素子２５と、非直線抵抗素子２５に重ねて積層される長さ調整用のスペーサ２６とを備える。スペーサ２６は、素子部１１の長さの調整用に設けられるため、必要に応じて０枚、１枚または複数枚で設けられる。
非直線抵抗素子２５は、電圧の上昇に伴って電気抵抗が大きく低下する特性を備えた素子である。すなわち、非直線抵抗素子２５は、取付け対象に接続された状態において、電圧が小さい通常時は微小電流しか流れず漏れ電流が小さいが、サージにより高電圧が印加された場合には、電気抵抗が大きく低下して大電流を流す。

非直線抵抗素子２５は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分としたセラミックスの焼結体である。各非直線抵抗素子２５は円柱状に形成されており、非直線抵抗素子２５の軸方向の両端面には、導電性を付与するためにアルミニウムの蒸着層２７が形成される。すなわち、非直線抵抗素子２５は積層方向の両端面に蒸着層形成面を備える。各非直線抵抗素子２５の外径及び軸方向の長さは同一に設定される。非直線抵抗素子２５は、焼結によって均一な組織を得られるようにサイズの制約を受けるため、軸方向に複数個が積層される。
スペーサ２６は、非直線抵抗素子２５の外径と略同一径に形成された円板状の薄板である。スペーサ２６は、蒸着層２７と同じ材質で構成され、アルミニウムで構成される。

また、素子部１１は、隣接する非直線抵抗素子２５，２５の間の隙間に設けられる箔２８と、非直線抵抗素子２５とスペーサ２６との間の隙間に設けられる箔２９と、隣接するスペーサ２６，２６の間の隙間に設けられる箔３０と、素子部１１とバネ部１５との間の隙間に設けられる箔３１とを備える。箔２８，２９，３０，３１は、導電性を有する金属材料で構成され、蒸着層２７と同じ材質で構成される。すなわち、箔２８，２９，３０，３１はアルミニウムの箔であり、同一部品である。
箔２８，２９，３０，３１の厚さは、蒸着層２７の厚さよりも大きく、例えば、０．０２ｍｍである。箔２８，２９，３０，３１は、非直線抵抗素子２５の外径と略同一径に形成される平面視で略円形の箔である。箔２８は、非直線抵抗素子２５を積層する際に非直線抵抗素子２５，２５の蒸着層形成面の間に挟まれる。すなわち、箔２８は、隣接する非直線抵抗素子２５，２５の蒸着層２７，２７の間に設けられる。

箔２８は、非直線抵抗素子２５，２５の間に挟まれることで、蒸着層２７の表面に沿って変形し、非直線抵抗素子２５，２５の間の隙間を塞ぐ。アルミニウムの蒸着層２７の厚さは完全に均一にはならず、蒸着層２７の表面には微細な凹凸が存在しているが、本実施の形態のように蒸着層２７，２７の間に箔２８を設けることで、蒸着層２７，２７の間の隙間を効果的に埋めることができ、隙間に被覆部１６が侵入することを防止できる。さらに、圧縮された状態で配置されるバネ部１５のプリセット荷重によって、蒸着層２７，２７の間で箔２８が圧縮されるため、箔２８を蒸着層２７，２７に効果的に密着させて隙間を塞ぐことができる。
また、同様に、箔２９，３０，３１は、非直線抵抗素子２５とスペーサ２６との間、スペーサ２６，２６の間、及び、素子部１１とバネ部１５との間にそれぞれ挟まれることで、非直線抵抗素子２５の表面、スペーサ２６の表面、及び、接続部材２１の表面に沿って変形し、隙間を埋める。このため、隙間に被覆部１６が侵入することが防止される。

図３は、箔２８の一部が外側にはみ出した状態を示す図である。
組立及び製造時の誤差等によって、図３に示すように、箔２８は、非直線抵抗素子２５，２５の間から外側にはみ出すはみ出し部３２を有することがある。
本発明者らは、はみ出し部３２が漏れ電流及び動作開始電圧に与える影響を実験により検討した。ここで、動作開始電圧とは、電圧の上昇に伴って非直線抵抗素子２５の電気抵抗が大きく低下して非直線抵抗素子２５が大電流を流し始める電圧である。この実験は、単一の非直線抵抗素子２５の一端側にはみ出し部３２が存在するとともに、他端側にははみ出し部３２が存在しない状態のものに被覆部１６をモールドして試験用の避雷器１０を形成して行った。この試験用の避雷器１０では、はみ出し部３２は、被覆部１６と非直線抵抗素子２５の外周面との間に挟まれた状態で存在している。

その結果、はみ出し部３２の軸方向のはみ出し長さＬ１が、単一の非直線抵抗素子２５の積層方向の長さＬの２０％以下であれば、漏れ電流は避雷器１０の性能に影響があるほど増加せず、また、動作開始電圧は避雷器１０の性能に影響があるほど低下しないことが明らかとなった。すなわち、はみ出し部３２が単一の非直線抵抗素子２５の両端に存在している状態も含み、はみ出し部３２が存在していても、隣接する箔２８，２８の間の距離が単一の非直線抵抗素子２５の軸方向の全長の８０％以上あれば、避雷器１０の性能は満足される。

ここで、避雷器１０の製造工程を説明する。
まず、非直線抵抗素子２５、スペーサ２６及び箔２８，２９，３０，３１が積層されて素子部１１が形成されるとともに、素子部１１が、端子電極１３に組み付けられた絶縁ロッド１４の内側の空間に設けられる。次いで、素子部１１と端子電極１２との間に、接続部材２１、バネ部１５が配置され、端子電極１２が絶縁ロッド１４に結合され、これにより小組体が形成される。この小組体の状態では、バネ部１５は圧縮された状態で設けられることで、プリセット荷重が付与されている。

次に、上記小組体は、被覆部１６の成形用の形状を備えた金型内にセットされ、金型内に液体の樹脂が注入された後、樹脂が固化することで、小組体の外周面に被覆部１６が一体的に形成される。上記金型は樹脂の注入時には予熱されているとともに、内部は真空状態とされている。
本実施の形態では、隣接する非直線抵抗素子２５，２５の間の隙間、非直線抵抗素子２５とスペーサ２６との間の隙間、隣接するスペーサ２６，２６の間の隙間、及び、素子部１１と接続部材２１との間に、箔２８，２９，３０，３１が設けられ、隙間が塞がれているため、樹脂をモールドする際に上記隙間に樹脂が侵入することを効果的に防止できる。これにより、隙間に絶縁性の樹脂が侵入することによる導通部の面積の減少を防止できるため、良好な特性を備えた避雷器を得られる。

以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、避雷器１０は、積層された複数の非直線抵抗素子２５と、非直線抵抗素子２５の積層方向の両端に配置される一対の端子電極１２，１３と、非直線抵抗素子２５の周囲を絶縁性材料で被覆して形成される被覆部１６と、隣接する非直線抵抗素子２５，２５の間に挟まれる導電材製の箔２８とを備えるため、箔２８によって非直線抵抗素子２５，２５の間の導電性を確保しながら非直線抵抗素子２５，２５の間の隙間を箔２８で埋めることができる。このため、箔２８が非直線抵抗素子２５，２５の間の隙間へ侵入することを簡単な構造で防止できる。

また、非直線抵抗素子２５に重ねて配置される長さ調整用のスペーサ２６を備え、スペーサ２６と非直線抵抗素子２５との間に箔２９が設けられるため、非直線抵抗素子２５とスペーサ２６との間の隙間を箔２９で埋めることができる。このため、被覆部１６が非直線抵抗素子２５とスペーサ２６との間の隙間へ侵入することを簡単な構造で防止できる。
また、スペーサ２６は複数重ねて設けられ、スペーサ２６，２６同士の間に箔３０が設けられるため、スペーサ２６，２６同士の間の隙間を箔３０で埋めることができる。このため、被覆部１６がスペーサ２６，２６同士の間の隙間へ侵入することを簡単な構造で防止できる。

さらに、避雷器１０は、一対の端子電極１２，１３の間で非直線抵抗素子２５を積層方向に圧縮するバネ部１５を備えるため、バネ部１５の圧縮力によって箔２８，２９，３０を潰すようにして面に密着させることができる。このため、隙間を効果的に箔２８，２９，３０で埋めることができる。
また、非直線抵抗素子２５は、積層方向の端面に導電性の蒸着層２７を備え、箔２８は、非直線抵抗素子２５の蒸着層形成面の間に挟んで設けられ、箔２８の厚さ寸法は、蒸着層２７の厚さ寸法よりも大きいため、箔２８の変形量を大きく確保でき、箔２８を蒸着層２７に密着させることができる。このため、隙間を効果的に箔２８で埋めることができる。

また、箔２８は、非直線抵抗素子２５，２５の間から外側にはみ出すはみ出し部３２を有し、はみ出し部３２のはみ出し長さＬ１は、１つの非直線抵抗素子２５の積層方向の長さＬの２０％以下であるため、はみ出し部３２が存在している場合であっても避雷器１０の適正な絶縁特性を得ることができる。このため、箔２８の寸法精度や上記小組体の組み立て精度の管理が容易である。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、箔２８，２９，３０，３１はアルミニウムの箔であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。箔２８，２９，３０，３１は、導電性を有する材料で構成されていれば良く、蒸着層２７と同一の材料で構成されることが望ましい。また、箔２８，２９，３０，３１を構成するアルミニウムとしては、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることができる。

１０ 避雷器
１２，１３ 端子電極
１５ バネ部（弾性部材）
１６ 被覆部
２５ 非直線抵抗素子
２６ スペーサ
２７ 蒸着層
２８，２９，３０ 箔
３２ はみ出し部
Ｌ１ はみ出し長さ

Claims (5)

1. 積層された複数の非直線抵抗素子と、当該非直線抵抗素子の積層方向の両端に配置される一対の端子電極と、前記非直線抵抗素子の周囲を絶縁性材料で被覆して形成される被覆部と、隣接する前記非直線抵抗素子の間に挟まれる導電材製の箔とを備え、
   前記箔は、前記非直線抵抗素子の間から外側にはみ出すはみ出し部を有し、
   当該はみ出し部のはみ出し長さは、当該箔と、１つの前記非直線抵抗素子を隔ててこの箔に隣接する箔との距離が、当該非直線抵抗素子の積層方向の長さの８０％以上となるように定められることを特徴とする避雷器。
2. 前記非直線抵抗素子に重ねて配置される長さ調整用のスペーサを備え、当該スペーサと前記非直線抵抗素子との間に前記箔が設けられることを特徴とする請求項１記載の避雷器。
3. 前記スペーサは複数重ねて設けられ、当該スペーサ同士の間に前記箔が設けられることを特徴とする請求項２記載の避雷器。
4. 一対の前記端子電極の間で前記非直線抵抗素子を積層方向に圧縮する弾性部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の避雷器。
5. 前記非直線抵抗素子は、前記積層方向の端面に導電性の蒸着層を備え、前記箔は、前記非直線抵抗素子の蒸着層形成面の間に挟んで設けられ、前記箔の厚さ寸法は、前記蒸着層の厚さ寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の避雷器。

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