JP7162840B2 - 絶縁スペーサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置に使用される絶縁スペーサの製造方法並びに絶縁スペーサに関する。

ガス絶縁開閉装置は、金属製の密封容器の中に高圧導体が配置された構造を備えている。このようなガス絶縁開閉装置において、高圧導体を密封容器の所定の位置に固定するための絶縁スペーサと呼ばれる固体絶縁物が用いられている。図５は、従来技術によるコーン型の絶縁スペーサの一例を示す概念的な断面図である。この絶縁スペーサにおいては、中央部に高圧導体１００が設けられ、高圧導体１００を支持するように絶縁スペーサ１２０が設けられる。絶縁スペーサ１２０の周囲には金属フランジ１１０が取り付けられ、金属フランジ１１０により、密封容器３００の連結フランジに挟まれて、密封容器３００にボルト３２０にて固定される。絶縁スペーサ１２は軸Ａに対して対称な形状であり、軸Ａに垂直な断面構造は、中央部に高圧導体１００が、周縁部にフランジ１１０が配置された円形状である。高圧導体１００には図示しない高圧リードが取り付けられ、高圧リードが絶縁スペーサ１２０を電気的に貫通する構成になっている。ガス絶縁開閉装置に用いられる絶縁スペーサにはこの他の種々の形状、構造のものがあり、円盤状のもの、軸対称の凹凸を設けたもの、あるいは３本の高圧導体が貫通するものなども知られている。

近年、より経済性が要求されるようになり、ガス絶縁開閉装置のコンパクト化が望まれている。従来の絶縁スペーサにおいては、ＳＦ_６を主成分とする絶縁ガスと固体絶縁物の誘電率の違いを要因とするガス空間における電界集中や、導電性異物の管理などがコンパクト化の妨げとなっている。そこで、コンパクト化をはかるため、コーン型絶縁スペーサの誘電率を径方向に変化させることにより、その表面の沿面方向成分の電界を低減する検討がされている（例えば、非特許文献１参照）。

また、コーン形絶縁スペーサを、高圧導体の軸方向に対して、充填剤及びエポキシ樹脂の配合比率を変えたて複数の材料で構成し、軸方向上部は誘電率を大きく、かつ凸部を形成し、軸方向下部は誘電率を小さく、かつ凹部を形成するようにすることで絶縁性能の向上させる試みが知られている（例えば、特許文献１）。

さらに、絶縁スペーサを注型により製造する際に、注型金型内への充填剤の比率が異なる樹脂を連続的に注入し、加熱成型することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００４－３３５３９０号公報 特開２０１０－１７６９６９号公報

電気学会電力・エネルギー部門大会「傾斜誘電率材料を用いたＧＩＳスペーサの絶縁性能向上効果の検討」、Ｖｏｌ．Ｂ，Ｎｏ．４０５，ｐｐ１７８－１７９，２０００

しかしながら、特許文献１に開示された絶縁スペーサにおいては、その製造における具体的な注型方法が不明である。配合比率を変えた樹脂を金型内に流し込む際、ゲル化した前層の樹脂が流路に沿って付着して残存するため所望の誘電率が積層された注型物を得られないという問題がある。また、特許文献２に記載の方法では、充填剤の比率が異なる樹脂を連続的に注入させることで、粘度差が小さいために注入途中で樹脂層が混ざり合うという問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み、異なる誘電率の注型材料を用いた絶縁スペーサの製造において、異なる誘電率の注型樹脂を金型内に流し込む際、注入途中で上下の層の間で混ざり合うことなく、かつ所望の誘電率が積層された注型物としての絶縁スペーサを簡易かつ安価に提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討の結果、注型用型の上下方向に可動性のノズルを用いて誘電率の異なる複数の樹脂を型に流し込む工程を含む製造方法に想到し、本発明を完成するに至った。

本発明は、一実施形態によれば、コーン型絶縁スペーサの製造方法であって、
底面中央部に中心導体が配置された、底面が下方に凸状の注型用型内に、可動性注型ノズルを用いて、誘電率が異なる二種以上の樹脂を、間欠的に注入する工程と、
前記型に充填した樹脂を加熱成型する工程と
を含む。

前述のコーン型絶縁スペーサの製造方法の前記注入する工程において、前記可動性注型ノズルが前記注型用型上部から挿入され、前記可動性注型ノズルが、鉛直方向上下の向きに可動であることが好ましい。

前述のコーン型絶縁スペーサの製造方法の前記間欠的に注入する工程が、樹脂注入時における上層部の樹脂粘度ηuと下層部の樹脂粘度ηlの関係が、ηu＜ηlとなる条件にて、間欠的に注入を行う工程であることが好ましい。

前述のコーン型絶縁スペーサの製造方法の前記注入する工程が、
ｉ）前記可動性注型ノズルを前記注型用型内に挿入する工程と、
ｉｉ）前記可動性注型ノズルを鉛直方向上向きに移動しながら、前記可動性注型ノズルから樹脂を吐出する工程と、
ｉｉｉ）前記樹脂の吐出を中止し、前記可動性注型ノズルを前記注型用型外に取り出す工程と、
ｉｖ）前記可動性注型ノズル内に残存する樹脂を、前記可動性注型ノズルから排出する工程と
を含み、誘電率が異なる二種以上の樹脂について、上記ｉ）～ｉｖ）を繰り返すことが好ましい。

前述のコーン型絶縁スペーサの製造方法において、前記工程ｉｉ）を減圧下で行い、前記工程ｉｉ）の完了後に圧力解放することが好ましい。

本発明は、別の実施形態によれば、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられるコーン型絶縁スペーサであって、前記中心導体の軸方向に沿った一方の面が凸面であり、他方の面が凹面であり、前記凸面から前記凹面に向けて、誘電率が段階的に異なる複数の絶縁樹脂層を含んでなり、前記複数の絶縁樹脂層が、第１の絶縁樹脂層と、前記第１の絶縁樹脂層よりも前記凹面側に隣接して設けられる第２の絶縁樹脂層とを少なくとも備え、前記凸面の表面部には、全周にわたり前記第２の絶縁樹脂層で形成された領域を有する、コーン型絶縁スペーサに関する。

本発明は、別の実施形態によれば、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられるコーン型絶縁スペーサであって、前記中心導体の軸方向に沿った一方の面が凸面であり、他方の面が凹面であり、前記凸面から前記凹面に向けて、誘電率が段階的に異なる複数の絶縁樹脂層を含んでなる、前述のいずれかの製造方法により製造されたコーン型絶縁スペーサである。

本発明は、また別の実施形態によればガス絶縁開閉装置であって、円筒状の密封容器の連結フランジに挟まれて固定された、前述のコーン型絶縁スペーサを備える。

本発明は、さらにまた別の実施形態によれば注型装置であって、底面が下方に凸状のキャビティを備え、上部に前記キャビティに連通するノズル導入口を備える、コーン型絶縁スペーサ用注型用型と、樹脂の注入制御装置に接続され、前記注型用型に対し鉛直方向上下の向きに移動可能な可動性注型ノズルと、排出樹脂収容部とを備える。

前述の注型装置において、前記注型用型内を減圧可能な減圧装置をさらに含むことが好ましい。

前述の注型装置において、前記減圧装置が、前記注型用型と、前記可動性注型ノズルと、前記排出樹脂収容部とを収容可能な減圧チャンバであることが好ましい。

本発明に係る絶縁スペーサの製造方法によれば、異なる誘電率材料を用いた絶縁スペーサの製造において、配合比率を変えた樹脂を型内に流し込む際、注入途中で樹脂層が混ざり合うことなく、かつ異なる誘電率が積層された注型物としての絶縁スペーサを簡易かつ安価に得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るコーン型絶縁スペーサの製造方法、並びにこれに用いる注型装置を説明する概念図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態に係るコーン型絶縁スペーサ及びこれを備える密封容器の一部を示す概念的な断面図である。 図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るコーン型絶縁スペーサ及びこれを備える密封容器の一部を示す概念的な平面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るコーン型絶縁スペーサの、脱泡の工程を含む製造方法において、気体の流れを説明する概念図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る、減圧チャンバを備える注型装置を説明する概念的な断面図である。 図５は、従来技術に係るコーン型絶縁スペーサを説明する概念的な断面図である。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

［第１実施形態：コーン型絶縁スペーサの製造方法］
本発明は、第１実施形態によれば、コーン型絶縁スペーサの製造方法に関する。本発明に係る製造方法は、少なくとも以下の工程を含む。
１）底面中央部に中心導体が配置された、底面が下方に凸状の注型用型内に、可動性注型ノズルを用いて、誘電率が異なる二種以上の樹脂を、間欠的に注入する第１工程
２）前記型に充填した樹脂を加熱成型する第２工程

図１を参照して、第１実施形態によるコーン型絶縁スペーサの製造方法、並びにこれに用いる注型装置を説明する。図１（ａ）を参照すると、注型装置は、注型用型２０と、可動性注型ノズル２１と、排出樹脂収容部２２とを備えている。

注型用型２０は、鉛直方向下方に向かって凸状であり、凸状の底面中央部に中心導体１０を設置可能なキャビティ１３を備えている。キャビティ１３の形状は、所望のコーン型絶縁スペーサの形状に適合するように適宜設計することができる。より具体的には、キャビティ１３は、後に詳述する図２Ａに記載の断面形状を備えるコーン型絶縁スペーサを製造可能な形状に設計することができる。注型用型２０は、一般的には注型金型である。以下、本明細書において、注型用型と注型金型を同じ意味で用い、符号も同一とするが、本発明を構成する注型用型は金属製の型に限定されるものではない。注型金型２０は可動性注型ノズル２１を挿入可能な導入口２０ａを注型金型２０の上方に備えている。注型金型２０の上方とは、注型金型２０の上面あるいはキャビティ１３の上部側面であって、可動性注型ノズル２１にて樹脂を注入する際、樹脂が鉛直方向上方から下方の向きに移動することが可能な位置をいうものとする。したがって、図示はしないが、ある実施形態おいては、可動性注型ノズル２１を挿入可能な導入口は、金属フランジ１１に設けられた貫通孔であってもよい。

可動性注型ノズル２１は、絶縁スペーサの材料となる樹脂を注型金型２０に注入することが可能な装置であり、耐熱性かつ可撓性の導管などであってよい。可動性注型ノズル２１としては、例えば、シリコーンゴムチューブ、フッ素ゴムチューブ等が挙げられるが、特には限定されない。可動性注型ノズル２１は、鉛直方向の上向き並びに下向きに移動可能に構成され、図示しない駆動部並びに樹脂調製／貯留部に接続されている。ここで、鉛直方向上向き並びに下向きに移動可能とは、鉛直方向上方、下方への移動を伴っていれば、斜め上向きや斜め下向きへの移動を含むものとする。駆動部は、可動性注型ノズル２１を駆動可能な機構を備えるものであってよく、動力シリンダー、サーボモーター等が挙げられるが、これらには限定されない。駆動部により、可動性注型ノズル２１は、その先端をキャビティ１３内の鉛直方向の上向き並びに下向きに移動可能であり、所望の箇所にノズル先端を配置して樹脂を吐出することができる。この点で、金型の固定された注入口から樹脂が導入される従来の方法とは異なる作用が可能となる。

図示しない樹脂調製／貯留部は、注型金型２０に注入される二種以上の樹脂を貯留し、あるいは必要に応じて所定の組成に調製して、図示しない制御部により、可動性注型ノズル２１に供給する。このような樹脂調製／貯留部としては、充填材および熱硬化性樹脂を異なる割合で含む貯留槽と、これらを混合する混合装置と、組成を制御する制御装置を含むものであってよいが、これらには限定されない。

排出樹脂収容部２２は、注型金型２０のキャビティ１３外に設置される、所定の樹脂を注型後、ノズル内に残存する樹脂を排出する部分である。排出樹脂収容部２２は、可動性注型ノズル２１を挿入可能に構成され、かつ、排出された樹脂を収容することができるように構成され、樹脂を貯留する容器や、樹脂を注型装置外に移送する配管などであってよいが、特定の構成には限定されない。

次に、図１（ａ）～（ｃ）を参照して、本実施形態に係る製造方法を説明する。第１工程である注入工程では、可動性注型ノズルを用いて、誘電率が異なる二種以上の樹脂を、間欠的に注入する。

本工程で用いる樹脂は、加熱硬化されて絶縁スペーサとして機能しうる、誘電率が３～４０であり、注入条件において流体状の絶縁性樹脂であってよい。具体的には、充填材を含有する熱硬化性樹脂であってよく、熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、あるいはそれらの混合物であってよい。

熱硬化性樹脂は、好ましくは、エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂主剤と、硬化剤と、任意選択的に硬化促進剤とを含むことが好ましい。エポキシ樹脂主剤としては、脂肪族エポキシ、または脂環式エポキシ、あるいはこれらの混合物を用いることができる。脂肪族エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ビスフェノールＡＤ型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、３官能以上の多官能型エポキシ等が挙げられるが、これらには限定されない。これらを単独で、または二種類以上混合して使用することができる。脂環式エポキシ樹脂としては、単官能型エポキシ、２官能型エポキシ、３官能以上の多官能型エポキシ等が挙げられるが、これらには限定されない。脂環式エポキシ樹脂も、単独で、または異なる二種以上の脂環式エポキシ樹脂を混合して用いることができる。

熱硬化性樹脂の硬化剤としては、エポキシ樹脂主剤と反応し、硬化しうるものであれば特に限定されないが、酸無水物系硬化剤を用いることが好ましい。酸無水物系硬化剤としては、例えば芳香族酸無水物、具体的には無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸等が挙げられる。あるいは、環状脂肪族酸無水物、具体的にはテトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸等、もしくは脂肪族酸無水物、具体的には無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物等を挙げることができるが、特には限定されない。また、硬化促進剤としては、イミダゾールもしくはその誘導体、三級アミン、ホウ酸エステル、ルイス酸、有機金属化合物、有機酸金属塩等を適宜用いることができるが、特には限定されない。

充填材は、使用する樹脂の誘電率を所望の誘電率とする組成並びに量で樹脂に含まれる。充填材としては、絶縁性の無機充填材を用いることができる。比較的低誘電率の樹脂を調製するための充填材としては、比誘電率が１０未満のアルミナ、シリカ、ドロマイト等を用いることができ、比較的高誘電率の樹脂を調製するための充填材としては、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等を用いることができるが、充填材はこれらには限定されない。

本実施形態において、注入する樹脂の組成は、これらの熱硬化性樹脂主剤、硬化剤、任意選択的に硬化促進剤並びに無機充填材を、目的とする誘電率及び耐熱性などの物性値を達成するように、当業者が適宜決定することができる。目的とする誘電率の値は、最も誘電率が低い樹脂と、最も誘電率が高い樹脂との誘電率の比率が、３～４となるように設計することが好ましい。また、型内で積層され、接触して隣り合う樹脂間の誘電率の差は、例えば１未満となるように設計することが好ましい。隣り合う樹脂間の誘電率の差が大きすぎると、界面のあるスペーサの表面上で電界が集中するといった不都合が生じる場合がある。

本工程では、誘電率が異なる二種以上の樹脂を用いるが、その樹脂の種類は、好ましくは三種以上である。したがって、四種から十種、あるいはそれ以上であってよい。すなわち、注入される樹脂の誘電率は、最低でも二段階に異なり、三段階から十段階、あるいはそれ以上の段階に異なっていてもよい。これらの異なる二種以上の樹脂は、可動性注型ノズル２１に接続される図示しない樹脂調製部にて、所望の組成に調製することができる。そして、図示しない制御部により、所定の組成の樹脂が、所定の量で、可動性注型ノズル２１に送られて、注型金型２０に注入可能に構成される。誘電率が異なる二種以上の樹脂の注入の順序は、一態様によれば、誘電率が大きい順であってよい。あるいは、注入の順序は、誘電率が小さい順や、誘電率が大、小、中と変化する順であってもよく、特には限定されない。以下、誘電率が大きい順に、樹脂を注入する場合を例示して本発明を説明するが、本発明は、誘電率が異なる二種以上の樹脂の注入の順序について、特定の態様には限定されない。

本実施形態において、「間欠的に」注入するとは、組成の異なる樹脂が連続的に可動性注型ノズル２１から吐出することなく、ある組成の樹脂の吐出と、別の組成の樹脂の吐出の間には、これらの樹脂が混じりあわない程度の時間間隔が少なくとも存在することをいうものとする。具体的には後述する。

本実施形態においては、前記注入する工程が、下記の工程ｉ）～ｉｖ）を含み、工程ｉ）～ｉｖ）を１サイクルとして、誘電率が異なる二種以上の樹脂について、順次下記のサイクルを実施する。
ｉ）可動性注型ノズル２１を注型金型２０内に挿入する工程
ｉｉ）可動性注型ノズル２１を鉛直方向上向きに移動しながら、可動性注型ノズル２１から樹脂を吐出する工程
ｉｉｉ）可動性注型ノズル２１からの樹脂の吐出を中止し、可動性注型ノズル２１を注型金型２０外に取り出す工程
ｉｖ）可動性注型ノズル２１内に残存する樹脂を、可動性注型ノズル２１から排出する工程
以下、注入する樹脂が、５種類の場合を例として説明する。本例示においては、各樹脂を、誘電率の高いほうから順に、第１樹脂、第２樹脂、第３樹脂、第４樹脂、第５樹脂と指称し、第１樹脂、第２樹脂、第３樹脂、第４樹脂、第５樹脂の順に注型金型２０に注入する。しかし、本発明において、誘電率が異なる樹脂の種類は五種類に限定されず、また注入順序も特定の順序限定されるものではない。

最初に、誘電率の最も高い第１樹脂を注入する。工程ｉ）では可動性注型ノズル２１を注型金型内に挿入する。第１樹脂の注入開始時、可動性注型ノズル２１の先端は、注型金型２０の底面付近に位置させる。そして、工程ｉｉ）において、可動性注型ノズル２１を上方に移動しながら、可動性注型ノズル２１から第１樹脂１２ａを吐出する。図１（ａ）は、工程ｉｉ）を模式的に示す概念図である。工程ｉｉ）では、第１樹脂１２ａを注入しながら、第１樹脂１２ａの液面の上昇に伴い、可動性注型ノズル２１の先端も上昇させる。例えば、可動性注型ノズル２１の先端が第１樹脂１２ａの液面に触れない範囲で、液面近傍に位置するように上昇させることが好ましい。第１樹脂１２ａの注入速度や、可動性注型ノズル２１の先端の速度は、当業者が適宜決定することができる。

次いで、第１樹脂１２ａを所定の層厚さとなるまで注入した後、工程ｉｉｉ）を実施する。図１（ｂ）は、工程ｉｉｉ）及びｉｖ）を模式的に示す概念図である。工程ｉｉｉ）ではまず、可動性注型ノズル２１からの第１樹脂１２ａの吐出を中止する。吐出中止後、可動性注型ノズル２１は上方へ移動させ、導入口２０ａから注型金型２０外に取り出す。注型金型２０外に取り出された可動性注型ノズル２１は、排出樹脂容器２２に挿入される。次いで、工程ｉｖ）では、可動性注型ノズル２１内に残存する第１樹脂１２ａを吐出し、排出樹脂容器２２内に排出する。これにより、可動性注型ノズル２１内及びこれに接続される樹脂の供給ラインから、第１樹脂１２ａが排出され、次に供給される第２樹脂が、第１樹脂と混じり合うことがないように構成される。

このようにして、第１樹脂について、工程ｉ）からｉｖ）までの１サイクルを行った後、第２樹脂についても同様に工程ｉ）からｉｖ）を実施する。第１樹脂１２ａの吐出を中止した後、第２樹脂の吐出を開始するまでの時間間隔は、上記工程ｉｉｉ）及びｉｖ）を実施する時間、並びに第１樹脂１２ａが第２樹脂よりも粘度が高いゲル化状態に変化し、第１樹脂１２ａからなる樹脂層上に第２樹脂を注入しても、混合のおそれが無い状態になるまでの時間に基づき、適宜決定することができる。第１樹脂１２ａがゲル化状態に変化する時間は、各樹脂の組成によって異なり、当業者が事前の予備実験などにより決定することができる。特には、前記間欠的に注入する工程において、樹脂注入時における上層部の樹脂粘度ηuと下層部の樹脂粘度ηlの関係が、ηu＜ηlとなる条件にて注入を行うことができる。ここでいう上層部、下層部は、図１に示す、下方に凸状の注型金型２１に注入した場合の、上層、下層をいうものとする。したがって、上記工程ｉ）からｉｖ）を、二サイクル目以降に行う時点で、前のサイクルにおいて既に注入した樹脂の樹脂粘度ηlと、後続のサイクルにおいて注入する樹脂の樹脂粘度ηuの関係が、ηu＜ηlとなる条件ということもできる。

図１（ｃ）は、第２樹脂１２ｂを用いて工程ｉｉ）を実施するところを模式的に示す概念図である。続いて、第３樹脂、第４樹脂、第５樹脂についても工程ｉ）からｉｖ）までの１サイクルを行い、キャビティ１３を樹脂で充たして、樹脂の注入工程を完了することができる。なお、最後の樹脂の注入サイクルにおいては、場合により、工程ｉｖ）を省略することもできる。また、樹脂の注入の順序が、誘電率が大きい順でない場合も、異なる種類の樹脂の吐出を所定の時間間隔をもって間欠的に行い、さらに、樹脂注入時における上層部粘度と下層部粘度を上記所定の関係とすることで、上記と同様に注入工程を実施することができる。

第２工程である加熱成型工程では、前記型に充填した樹脂を加熱成型する。第１工程で、樹脂層が積層された後、加熱成型を実施する。加熱の温度及び時間等の条件は、使用する熱硬化性樹脂の硬化条件に適合するように、当業者が適宜決定することができる。例えば、熱硬化性樹脂主剤がエポキシ樹脂の場合、１２０～１４０℃程度で、1～５時間程度とすることができるが、特定の条件には限定されない。場合により、二段階の加熱による硬化を実施することもできる。また、加熱は、大気圧下で実施することもでき、減圧下で実施することもできる。

上記第１、第２工程を経ることにより得られる絶縁スペーサを密閉容器に設置した場合の模式的な断面図を図２Ａに、模式的な平面図を図２Ｂに示す。なお、平面図は、絶縁スペーサを図２Ａの上方からの、中心導体１０の軸に平行な方向に平面視した図である。図２Ａによれば、中心導体１０の周囲にコーン型絶縁スペーサ１２が形成され、中心導体１０の軸方向に沿った一方の面が凸面であり、他方の面が凹面となっている。絶縁スペーサ１２の外周には、金属フランジ１１が設けられ、この金属フランジ１１がボルト３２により密閉容器３０に固定される。コーン型絶縁スペーサ１２においては、軸Ａに沿って、凸面から凹面に向かい、誘電率が段階的に異なる、例えば本例示によれば段階的に減少する、複数の絶縁樹脂層１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅが積層されている。図２Ｂを参照すると、軸Ａ（図示せず）を中心として、径方向の内側から外側へ、中心導体１０、絶縁樹脂層１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅが順に、略同心円状に配置して、これらの絶縁樹脂層１２ａ～ｅが凸面の表面部を形成する。そして、これらの絶縁樹脂層１２ａ～ｅは、上記工程１により、互いに混ざり合うことがないように構成され、誘電率が異なる複数の絶縁樹脂層が、これらの複数の界面が実質的に平行に積層された状態となっている。このような絶縁樹脂積層体からなる絶縁スペーサにおいては、各層の界面に、樹脂の混合に起因する連続的に異なる組成となる部分が存在せず、図２Ａの絶縁樹脂層１２ａから１２ｅの向きに、各層の界面に垂直な方向にライン状に組成分析を行った場合に、階段状に異なる組成が存在する分析結果を得ることができる。

すなわち、本発明は一実施形態によれば、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられるコーン型絶縁スペーサであって、前記中心導体の軸方向に沿った一方の面が凸面であり、他方の面が凹面であり、前記凸面から前記凹面に向けて、誘電率が段階的に異なる複数の絶縁樹脂層を含んでなり、前記複数の絶縁樹脂層が、第１の絶縁樹脂層と、前記第１の絶縁樹脂層よりも前記凹面側に隣接して設けられる第２の絶縁樹脂層とを少なくとも備え、前記凸面の表面部には全周にわたり前記第２の絶縁樹脂層で形成された領域を有する、コーン型絶縁スペーサに関する。全周にわたり前記第２の絶縁樹脂層で形成された領域を有するとは、凸面の表面部において、第２の絶縁樹脂層から構成される帯状部が、連続して環状に存在し、他の樹脂により分断される領域がないことをいうものとする。図２Ｂを例示して説明すると、第２の絶縁樹脂層で形成される環状の１２ｂが、１周にわたって連続して存在し、例えば、１２ａを構成する樹脂成分が混入もしくは付着することにより、環が分断されることがないことをいう。すなわち、本実施形態によるコーン型絶縁スペーサにおいては、注型用型により製造される場合に、第２の絶縁樹脂よりも先に型に注入され、型の内表面に残存しうる第１の絶縁樹脂由来の成分が、第２の絶縁樹脂層の凸面の表面部に混入もしくは表面部を被覆し、凸面の沿面における電界緩和効果を低下させることを防止することができる。また、複数の絶縁樹脂層が、第３、第４の絶縁樹脂層、もしくはそれ以上の絶縁樹脂層を含む場合には、スペーサを凸面方向から中心導体の軸方向に沿って平面視した場合の、凸面中央部（中心導体）に近い樹脂層を形成する樹脂成分が、当該樹脂層に隣接して凸面周縁部に近い樹脂層の表面部に付着することがない。一般化すると、第ｎ層（ｎは、注入順、もしくは凸面方向から平面視した場合に中心から近い順に、１から層の総数までの整数）を構成する樹脂がそれぞれ、凸面の表面部において周方向に連続した領域を有する、と言い換えてもよい。

本実施形態による製造方法においては、各サイクルの工程ｉｉ）において、樹脂の圧力雰囲気を変化させ、樹脂の脱泡を促進する態様とすることが好ましい。樹脂の注型の際に混入しうる気泡は、絶縁破壊の起点となりうるためである。具体的には、工程ｉｉ）を減圧下で行い、工程ｉｉ）の完了後に圧力解放することが好ましい。

例えば、キャビティ１３内を真空ポンプ等の減圧装置により減圧しながら工程ｉｉ）を実施することができ、あるいは、注型金型２０及び可動性注型ノズル２１を含む注型装置を、真空チャンバなどの減圧装置内に装入して工程ｉｉ）を実施することができる。このときのキャビティ１３内の圧力は、１０Ｔｏｒｒ（１．３ＫＰａ）以下程度とすることが好ましい。また、圧力解放後のキャビティ１３内の圧力は、１０Ｔｏｒｒ（１．３ＫＰａ）より大きく、３０Ｔｏｒｒ（３．９ＫＰａ）以下程度とし、この圧力で、１～３分程度保持することが好ましい。このような圧力範囲とすることにより、気泡を消失させるとともに、次のサイクルにおける減圧が行いやすい条件とすることができる。任意選択的に、圧力解放する時点で、注型金型２０に振動を与えてもよい。振動により、樹脂中からの気泡の除去を促進するためである。振動を与える方法としては、超音波の印加や、型のトレイに対し、水平方向への衝撃力を印加することが挙げられるが、これらには限定されない。次に、図３を参照して、気体の流れを説明する。

図３（ａ）は、第１樹脂１２ａの注入工程ｉｉ）を模式的に示す図である。このとき、キャビティ１３内は、通気口２０ｂに接続された図示しない真空ポンプで減圧されている。可動性注型ノズル２１は、第１樹脂１２ａの液面の上昇とともに矢印Ｍで示される向きに移動させながら、第１樹脂１２ａを吐出する。なお、キャビティ１３内の減圧は、通気口２０ｂを設けて行う態様には限定されず、例えば、可動性注型ノズル２１の導入口２０ａから実施することもできる。

図３（ｂ）において、キャビティ１３に注入された第１樹脂１２ａの表面に気泡が発生している。第１樹脂１２ａの吐出完了後に、キャビティ１３内を圧力開放する。図３（ｃ）において、このときの気体の流れを、矢印Ａで示す。先に詳述した条件にて所定の圧力範囲において所定時間、圧力開放することにより、第１樹脂１２ａの表面の気泡を消失させることができる。

図３（ｄ）においては、再度、減圧を開始する。このときの気体の流れを矢印Ａで示す。次いで、減圧を実施しながら、工程ｉｉｉ）及びｉｖ）を実施し、次のサイクルにて第２樹脂について同様のタイミングで、同様に、減圧、圧力解放の工程を実施することができる。

このようにキャビティ１３内の圧力条件を変更して第１工程を行う態様によれば、樹脂の注型に伴う気泡の消失を促進し、気泡のより少ない絶縁スペーサを製造することができる。

［第２実施形態：注型装置］
本発明は、第２実施形態によれば注型装置に関する。注型装置は第１実施形態による製造方法にて説明した装置であって、コーン型絶縁スペーサ用注型金型と、可動性注型ノズルと、排出樹脂収容部とを少なくとも含む。さらに、注型金型内を減圧する減圧装置を備えていてもよい。減圧装置は、注型金型のキャビティに接続可能な減圧ポンプであってもよく、あるいは注型金型を収容する減圧チャンバであってもよい。

図４は、第２実施形態の一態様による注型装置を模式的に示す図である。注型装置は、コーン型絶縁スペーサ用注型金型２０と、可動性注型ノズル２１と、排出樹脂収容部２２とを減圧チャンバ４０内に備えている。コーン型絶縁スペーサ用注型金型２０、可動性注型ノズル２１、並びに排出樹脂収容部２２の構成については、第１実施形態において説明した通りであってよい。可動性注型ノズル２１は、図示するように、一つだけ設けられてもよいが、２つ、３つあるいは４つ以上であってもよい。複数の可動性注型ノズル２１を設ける場合には、これらが注型金型２０に対し、均等に配置されていることが好ましい。可動性注型ノズル２１は、上下方向への駆動部１４として機能するアクチュエーターに接続されている。また、トレイ４２は、型を設置する容器として機能する。

第２実施形態に係る注型装置よれば、誘電率が異なる二以上の絶縁樹脂層が各層の界面にて樹脂の組成がまじりあうことなく積層された絶縁スペーサを簡便に得ることができる。

本発明による絶縁スペーサは、ガス絶縁開閉装置において用いることができる。

１０ 中心導体、 １１ フランジ、
１２ａ 第１樹脂、１２ｂ第２樹脂、 １２ｃ 第３樹脂、１２ｂ 第４樹脂、
１２ｅ 第５樹脂、１３ キャビティ
２０ 注型金型、 ２０ａ 導入口、 ２０ｂ 通気口
２１ 可動性注型ノズル、 ２２ 排出樹脂収容部
３０ 密封容器、 ３２ 金属フランジ
４０ 減圧チャンバ、４１ 駆動部、４２ トレイ

Claims (7)

1. 底面中央部に中心導体が配置された、底面が下方に凸状の注型用型内に、可撓性の導管を備える可動性注型ノズルを用いて、誘電率が異なる二種以上の樹脂を、間欠的に注入する工程と、
   前記型に充填した樹脂を加熱成型する工程と
   を含み、
   前記間欠的に注入する工程が、樹脂注入時における上層部の樹脂粘度ηｕと下層部の樹脂粘度ηｌの関係が、ηｕ＜ηｌとなる条件にて、間欠的に注入を行う工程である、
   誘電率が異なる複数の絶縁樹脂層を含むコーン型絶縁スペーサの製造方法。
2. 前記注入する工程において、前記可動性注型ノズルが前記注型用型上部から挿入され、前記可動性注型ノズルが、鉛直方向上下の向きに可動である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記注入する工程が、
   ｉ）前記可動性注型ノズルを前記注型用型内に挿入する工程と、
   ｉｉ）前記可動性注型ノズルを鉛直方向上向きに移動しながら、前記可動性注型ノズルから樹脂を吐出する工程と、
   ｉｉｉ）前記樹脂の吐出を中止し、前記可動性注型ノズルを前記注型用型外に取り出す工程と、
   ｉｖ）前記可動性注型ノズル内に残存する樹脂を、前記可動性注型ノズルから排出する工程と
   を含み、
   誘電率が異なる二種以上の樹脂について、上記ｉ）～ｉｖ）を繰り返す、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記工程ｉｉ）を減圧下で行い、前記工程ｉｉ）の完了後に圧力解放する、請求項３に記載の製造方法。
5. 底面が下方に凸状のキャビティを備え、上部に前記キャビティに連通するノズル導入口を備える、コーン型絶縁スペーサ用注型用型と、
   樹脂の注入制御装置に接続され、前記注型用型に対し鉛直方向上下の向きに移動可能な可動性注型ノズルであって、可撓性の導管を備える可動性注型ノズルと、
   排出樹脂収容部と
   を備える、誘電率が異なる複数の絶縁樹脂層を含むコーン型絶縁スペーサを製造するための注型装置。
6. 前記注型用型内を減圧可能な減圧装置をさらに含む、請求項５に記載の注型装置。
7. 前記減圧装置が、前記注型用型と、前記可動性注型ノズルと、前記排出樹脂収容部とを収容可能な減圧チャンバである、請求項６に記載の注型装置。

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