JP7260262B2 - 懸垂碍子 - Google Patents

Description

本発明は、懸垂碍子に関する。

従来、鉄塔や電柱などの支持構造物に設けられ、送電線を支持するとともに支持構造物と送電線とを絶縁する送電用碍子が知られている。そのような送電用碍子は、使用電圧や汚損区分などの使用条件に応じた複数の種類があり、例えば、高電圧を送電する場合、懸垂碍子が使用される。懸垂碍子は、笠部と頭部とを一体に有する磁器部を備えており、複数の懸垂碍子が連結されることにより、碍子連として利用される。

このような懸垂碍子は、取付作業性やメンテナンス性向上の観点から、軽量化が望まれている。

そこで、例えば、頭部を磁器にて構成するとともに、笠部を撥水性を有するポリマー材料にて構成し、笠部の下面に同心円状の複数のひだが形成される懸垂碍子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２－２２６８６７号公報

しかし、特許文献１に記載の懸垂碍子では、笠部の下面に形成される複数のひだにより、沿面距離を確保している一方、笠部の形状が複雑となるため、ポリマー材料から笠部を成形することが困難となる場合がある。また、ひだを形成する場合には、笠部を肉厚とする必要があり、笠部の薄肉化には限度があり、ひいては、懸垂碍子の軽量化には限度がある。

本発明は、沿面距離を十分に確保できながら製造効率の向上を図ることができ、かつ、軽量化を図ることができる懸垂碍子を提供する。

本発明［１］は、円筒形状を有し、セラミックスからなる本体部と、前記本体部を囲むように前記本体部に取り付けられ、ポリマー材料からなる外被部と、を備え、前記外被部は、前記本体部の径方向に延びる笠形状を有する第１笠部と、前記径方向に延びる笠形状を有し、前記第１笠部に対して下側に配置される第２笠部とを備える、懸垂碍子を含む。

このような構成によれば、第１笠部および第２笠部を備える外被部が、ポリマー材料からなり、第１笠部および第２笠部のそれぞれが、笠形状という簡易な形状を有するので、外被部の軽量化を図ることができ、ひいては、懸垂碍子の軽量化を図ることができる。

また、第１笠部および第２笠部のそれぞれが笠形状であっても、外被部において２段の笠部が設けられているので、沿面距離を十分に確保できる。さらに、第１笠部および第２笠部のそれぞれが簡易な形状であることから、外被部を安定的に成形でき、懸垂碍子の製造効率の向上を図ることができる。

そのため、このような懸垂碍子によれば、沿面距離を十分に確保できながら製造効率の向上を図ることができ、かつ、軽量化を図ることができる。

本発明［２］は、前記第１笠部および前記第２笠部のそれぞれは、前記径方向において、前記本体部側の基端部と、前記基端部と反対側の遊端部とを有し、前記第１笠部の前記基端部と、前記第２笠部の前記基端部とは、互いに一体となるように連結されており、前記第１笠部の前記遊端部と、前記第２笠部の前記遊端部とは、互いに間隔を空けて配置されている、上記［１］に記載の懸垂碍子を含む。

このような構成によれば、第１笠部の基端部と第２笠部の基端部とが、互いに一体となるように連結されているので、第１笠部と第２笠部との相対的な位置精度の向上を図ることができる。

そのため、第１笠部の遊端部および第２笠部の遊端部の間の間隔を精度よく確保することができ、放電発生時において、第１笠部の遊端部と第２笠部の遊端部との間の短絡を安定して抑制できる。

本発明［３］は、上下方向に投影したときに、前記第２笠部の投影面のすべてが、前記第１笠部の投影面内に含まれる、上記［１］または［２］に記載の懸垂碍子を含む。

しかるに、第１笠部に対して下側に配置される第２笠部を、第１笠部の上下方向の投影面からはみ出すまで延長すると、第２笠部のすべてが第１笠部の投影面内に含まれる場合と比較して、第２笠部の遊端部が、より下側に位置する。

すると、複数の懸垂碍子を連結して碍子連を構成したときに、碍子連において互いに隣り合う懸垂碍子のうち、上側の懸垂碍子の第２笠部と、下側の懸垂碍子との間の間隔が小さくなり、それらの間に短絡が生じるおそれがある。

これに対して、上記の構成によれば、上下方向に投影したときに、第２笠部の投影面のすべてが、第１笠部の投影面内に含まれるので、複数の懸垂碍子が碍子連を構成したときに、碍子連において互いに隣り合う懸垂碍子のうち、上側の懸垂碍子の第２笠部と下側の懸垂碍子との間の間隔を十分に確保することができ、それらの間に短絡が生じることを抑制できる。

本発明の懸垂碍子によれば、沿面距離を十分に確保できながら製造効率の向上を図ることができ、かつ、軽量化を図ることができる。

図１は、本発明の懸垂碍子の一実施形態の概略構成図を示す。 図２は、図１に示す懸垂碍子が複数連結された碍子連を示す。

１．懸垂碍子の構成
本発明の懸垂碍子の一実施形態としての懸垂碍子１を、図１を参照して説明する。

図１に示すように、懸垂碍子１は、本体部２と、キャップ４と、外被部３と、ピン部材５とを備える。このような懸垂碍子１は、キャップ４が上側に位置し、外被部３が下側に位置するように、支持構造物（例えば、鉄塔、電柱など）に設けられる。そこで、以下の説明では、懸垂碍子１が支持構造物に設けられた状態を基準として上下を規定する。

本体部２は、上下方向に延びる円筒形状を有し、セラミックス（磁器）からなる。本体部２の上端部は、閉鎖されており、本体部２の下端部は、開放されている。

本体部２の外径は、例えば、８．５ｃｍ以上９．５ｃｍ以下である。

本体部２の外径が上記下限以上であるので、放電発生時において電界の集中を抑制することができる。本体部２の外径が上記上限以下であるので、懸垂碍子１の軽量化を確実に図ることができる。

キャップ４は、本体部２に装着されている。キャップ４は、金属からなり、カップ部８と、２つの連結部９とを備える。

カップ部８は、下方に向かって開放される椀形状を有する。カップ部８は、本体部２の下端部２Ａがカップ部８から露出するように、本体部２を受け入れている。言い換えれば、本体部２の上側部分は、カップ部８に嵌っており、本体部２の下端部２Ａは、カップ部８から下側に突出している。そして、カップ部８の内面と本体部２の外面との間には、セメント６が充填されている。これにより、カップ部８は、本体部２に固定されている。

２つの連結部９は、カップ部８の上端部に設けられている。２つの連結部９は、カップ部８の上端部から上方に向かって突出している。２つの連結部９は、水平方向に互いに間隔を空けて配置される。２つの連結部９のそれぞれは、第１連結穴９Ａを有する。第１連結穴９Ａは、２つの連結部９が向かい合う方向において、各連結部９を貫通している。

外被部３は、カップ部８から突出する本体部２の下端部２Ａを囲むように、本体部２に取り付けられている。なお、外被部３の詳細については後述する。

ピン部材５は、金属からなり、上下方向に延びる。ピン部材５の上側部分は、本体部２の内部空間に挿入され、ピン部材５の下側部分は、本体部２から露出している。そして、ピン部材５の上側部分と本体部２の内面との間には、セメント６が充填されている。これにより、ピン部材５は、本体部２に固定されている。また、ピン部材５の下側部分は、セメント６から突出しており、第２連結穴５Ａを有する。第２連結穴５Ａは、水平方向にピン部材５を貫通している。

２．外被部の詳細
外被部３は、ポリマー材料からなる。これによって、外被部３は、優れた防汚損性および撥水性を有する。

ポリマー材料として、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴムなどが挙げられ、好ましくは、シリコーンゴムが挙げられる。ポリマー材料は、単独使用または２種以上併用することができる。

外被部３は、第１笠部１０と、第２笠部１１とを備える。

第１笠部１０は、本体部２の径方向に延びる笠形状を有する。詳しくは、第１笠部１０は、上下方向から見て、本体部２と中心を共有する円環形状を有しており、本体部２の下端部２Ａの周方向の全体から、径方向の外側に向かって延びている。

また、第１笠部１０は、本体部２の径方向において、本体部２側の基端部１０Ａと、基端部１０Ａと反対側の遊端部１０Ｂとを有する。第１笠部１０は、基端部１０Ａから遊端部１０Ｂに向かうにつれて、下方に向かうように傾斜している。また、第１笠部１０を本体部２の径方向に沿って切断したときの切断面は、直線状に延びている。

第１笠部１０は、基端部１０Ａから遊端部１０Ｂに向かうにつれて、先細りとなる。また、第１笠部１０の上面および下面のそれぞれは、平坦であり、第１笠部１０は、ひだを有していない。

水平方向に対する第１笠部１０の上面の傾斜角度θ１は、例えば、３°以上１５°以下である。

第１笠部１０の外径は、本体部２の外径に対して、例えば、２倍以上４倍以下である。第１笠部１０の外径は、具体的には、２４ｃｍ以上２７ｃｍ以下である。

第２笠部１１は、第１笠部１０に対して下側に配置される。第２笠部１１は、本体部２の径方向に延びる笠形状を有する。詳しくは、第２笠部１１は、上下方向から見て、本体部２と中心を共有する円環形状を有しており、本体部２の下端部２Ａの周方向の全体から、径方向の外側に向かって延びている。

第２笠部１１は、本体部２の径方向において、本体部２側の基端部１１Ａと、基端部１１Ａと反対側の遊端部１１Ｂとを有する。第２笠部１１は、基端部１１Ａから遊端部１１Ｂに向かうにつれて、下方に向かうように傾斜している。また、第２笠部１１を本体部２の径方向に沿って切断したときの切断面は、直線状に延びている。

第２笠部１１は、基端部１１Ａから遊端部１０Ｂに向かうにつれて、先細りとなる。また、第２笠部１１の上面および下面のそれぞれは、平坦であり、第２笠部１１は、ひだを有していない。

水平方向に対する第２笠部１１の上面の傾斜角度θ２は、例えば、水平方向に対する第１笠部１０の上面の傾斜角θ１の角度よりも大きい。水平方向に対する第２笠部１１の上面の傾斜角θ２は、具体的には、２５°以上４０°以下である。

第２笠部１１の外径は、本体部２の外径に対して、例えば、１．５倍以上３倍以下である。第２笠部１１の外径は、具体的には、１９ｃｍ以上２１ｃｍ以下である。

また、第２笠部１１の外径は、好ましくは、第１笠部１０の外径よりも小さい。本実施形態において、上下方向に投影したときに、第２笠部１１の投影面のすべてが、第１笠部１０の投影面内に含まれる。つまり、第２笠部１１の遊端部１１Ｂは、第１笠部１０の遊端部１０Ｂよりも、本体部２側に位置する。

また、第２笠部１１の延びる方向は、第１笠部１０の延びる方向と交差する。第１笠部１０の延びる方向と第２笠部１１の延びる方向とがなす角θ３は、例えば、１５°以上３０°以下である。

このような第１笠部１０の基端部１０Ａと、第２笠部１１の基端部１１Ａとは、互いに一体となるように連結されている。これによって、基端部１０Ａおよび基端部１１Ａは、リング部分１２を構成する。リング部分１２は、本体部２の下端部２Ａの全体を囲んでいる。また、リング部分１２は、円弧面１２Ａを有している。円弧面１２Ａは、本体部２の径方向外側に向かって開放される円弧形状を有し、第１笠部１０の下面と第２笠部１１の上面との間に位置する。円弧面１２Ａは、第１笠部１０の下面における本体部２側の端部と、第２笠部１１の上面における本体部２側の端部とを連結している。

また、第１笠部１０における基端部１０Ａ以外の部分と、第２笠部１１における基端部１１Ａ以外の部分とは、本体部２から離れるにつれて、それらの間の間隔が徐々に大きくなるように、互いに間隔を開けて配置されている。

そして、第１笠部１０の遊端部１０Ｂと、第２笠部１１の遊端部１１Ｂとは、互いに下記範囲の間隔Ｌを空けて配置されている。

第１笠部１０の遊端部１０Ｂと、第２笠部１１の遊端部１１Ｂとの間の間隔Ｌは、例えば、３ｃｍ以上６ｃｍ以下である。

このような外被部３は、公知の成形方法により成形できる。具体的には、上記したポリマー材料に対応するポリマー原料を準備し、ポリマー原料を所定の金型に充填した後、加熱硬化させる。これにより、ポリマー材料からなる外被部３が調製される。

そして、別途準備した本体部２の下端部２Ａを外被部３のリング部分１２に挿入した後、リング部分１２の上下両側にシール材７を設ける。これにより、外被部３が本体部２の下端部２Ａに固定される。

４．碍子連
このような懸垂碍子１は、図２に示されるように、複数の懸垂碍子１を連結することにより、碍子連２０を構成することができる。なお、図２では、便宜上、２つの懸垂碍子１により、碍子連２０が構成されているが、碍子連２０における懸垂碍子１の個数は、必要に応じて適宜変更でき、特に制限されない。

なお、以下では、碍子連２０において上下方向に互いに隣り合う懸垂碍子１のうち、上側に位置する懸垂碍子１を第１の懸垂碍子１Ａとし、下側に位置する懸垂碍子１を第２の懸垂碍子１Ｂとして区別する。

碍子連２０を構成するには、第１の懸垂碍子１Ａのピン部材５の下側部分を、第２の懸垂碍子１Ｂの２つの連結部９の間に挿入して、２つの連結部９の第１連結穴９Ａと、ピン部材５の第２連結穴５Ａとを連通させる。そして、第１連結穴９Ａおよび第２連結穴５Ａに、締結具１３を挿入する。これによって、複数（２つ）の懸垂碍子１が連結されて、碍子連２０が構成される。

５．作用効果
公知の送電用碍子のうち、比較的軽量な送電用碍子として、ポリマー碍子が知られている。ポリマー碍子は、一般に、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる芯材と、ポリマー材料からなり、芯材を被覆するカバーと、を備える。

しかし、このようなポリマー碍子を、塩分などの付着が多い重汚損地域において使用すると、ポリマー碍子に付着した塩分および水から酸が生じて、ポリマー碍子の芯材が、酸により腐食される場合がある。すると、ポリマー碍子に比較的大きな張力が付与されたときに、ポリマー碍子が破断するおそれがある。

そのため、重汚損地域に配置される送電用碍子のうち、比較的大きな張力が付与される箇所には、一般に、耐食性に優れるセラミックから笠部と頭部とが形成される懸垂碍子が用いられる。しかし、そのような懸垂碍子では、要求される耐汚損性を十分に確保できず、笠部の表面にシリコーンコンパウンドを塗布して耐汚損性の向上を図る必要がある。

一方、シリコーンコンパウンドの塗布作業は、非常に煩雑であり、また、そのような懸垂碍子は、重量化してしまうおそれがある。

これらに対して、図１に示すように、上記した懸垂碍子１は、セラミックスからなる本体部２と、ポリマー材料からなる外被部３とを備えるハイブリッド懸垂碍子である。

このような懸垂碍子１は、優れた耐食性を有するセラミックスが本体部２に利用されているので、懸垂碍子１を重汚損地域において使用しても、懸垂碍子１が破断することを防止できる。

また、第１笠部１０および第２笠部１１を備える外被部３が、優れた防汚損性および撥水性を有し、かつ、軽量であるポリマー材料からなる。そして、第１笠部１０および第２笠部１１のそれぞれが、笠形状という簡易な形状を有する。

そのため、優れた防汚損性および撥水性を確保できながら、外被部３の軽量化を図ることができ、ひいては、懸垂碍子１の軽量化を図ることができる。

また、第１笠部１０および第２笠部１１のそれぞれが笠形状であっても、外被部３において２段の笠部が設けられているので、笠部に複数のひだを設けることなく、沿面距離を十分に確保できる。そのため、外被部３の成形に必要なポリマー材料の量の低減を図ることができ、懸垂碍子１の製造コストの低減を図ることができる。

さらに、第１笠部１０および第２笠部１１のそれぞれが簡易な形状であることから、外被部３を安定的に成形でき、懸垂碍子１の製造効率の向上を図ることができる。

また、第１笠部１０の基端部１０Ａと第２笠部１１の基端部１１Ａとは、互いに一体となるように連結されている。そのため、第１笠部１０と第２笠部１１との相対的な位置精度の向上を図ることができる。

その結果、第１笠部１０の遊端部１０Ｂおよび第２笠部１１の遊端部１１Ｂの間の間隔Ｌを確実に確保することができ、放電発生時において、第１笠部１０の遊端部１０Ｂと第２笠部１１の遊端部１１Ｂとの間の短絡を抑制できる。

また、懸垂碍子１では、上下方向に投影したときに、第２笠部１１の投影面のすべてが、第１笠部１０の投影面内に含まれる。

そのため、図２に示すように、複数の懸垂碍子１が碍子連２０を構成したときに、碍子連において互いに隣り合う懸垂碍子１のうち、上側の懸垂碍子１Ａの第２笠部１１と下側の懸垂碍子１Ｂとの間の間隔を十分に確保することができ、それらの間に短絡が生じることを抑制できる。

また、図１に示すように、互いに一体となるように連結される基端部１０Ａおよび基端部１１Ａは、リング部分１２を構成し、リング部分１２は、第１笠部１０の下面と第２笠部１１の上面とを連結する円弧面１２Ａを有する。

そのため、第１笠部１０の下面と第２笠部１１の上面とが、上下方向に沿って延びる鉛直面により連結される場合と比較して、リング部分１２の上下方向の小型化を図ることができ、ひいては、リング部分１２が取り付けられる本体部２の部分（本実施形態では、本体部２の下端部２Ａ）の上下方向の小型化を図ることができる。

６．変形例
なお、上記の実施形態では、上下方向に投影したときに、第２笠部１１の投影面のすべてが、第１笠部１０の投影面内に含まれるが、本発明はこれに限定されない。

図２において仮想線で示すように、上下方向に投影したときに、第２笠部１１の上下方向の投影面が第１笠部１０の投影面からはみ出してもよい。

しかし、この場合、第２笠部１１の遊端部１１Ｃ（仮想線参照）は、上記の実施形態における第２笠部１１の遊端部１１Ｂよりも下側に位置する。これにより、複数の懸垂碍子１を連結して碍子連を構成したときに、碍子連において互いに隣り合う懸垂碍子１のうち、上側の懸垂碍子１Ａの第２笠部１１と下側の懸垂碍子１Ｂとの間の間隔が比較的狭くなる。

そのため、短絡抑制の観点から、碍子連において上側の懸垂碍子１Ａの第２笠部１１と下側の懸垂碍子１Ｂとの間の間隔を比較的大きく確保できる上記の実施形態が好ましい。

また、上記の実施形態では、外被部３が、２つの笠部（第１笠部１０および第２笠部１１）を備えるが、笠部の個数は、これに限定されない。外被部３は、懸垂碍子１に要求される沿面距離に応じて、３つ以上の笠部を備えてもよい。

しかし、外被部３が３つ以上の笠部を備えると、外被部３の上下方向の寸法を増大することなく、互いに隣り合う笠部の遊端部間の間隔を十分に確保することは困難である。そのため、小型化および短絡抑制の観点から、外被部３が２つの笠部（第１笠部１０および第２笠部１１）のみを備える上記の実施形態が好ましい。

また、上記の実施形態では、第１笠部１０および第２笠部１１が一体に形成されるが、第１笠部１０および第２笠部１１の構成はこれに限定されない。第１笠部１０および第２笠部１１のそれぞれがポリマー材料から形成されれば、第１笠部１０および第２笠部１１は、別体であってもよい。

しかし、第１笠部１０および第２笠部１１の相対的な位置精度の観点から、第１笠部１０および第２笠部１１が一体である上記の実施形態が好ましい。

１ 懸垂碍子
２ 本体部
３ 外被部
１０ 第１笠部
１０Ａ 基端部
１０Ｂ 遊端部
１１ 第２笠部
１１Ａ 基端部
１１Ｂ 遊端部

Claims (3)

1. 円筒形状を有し、セラミックスからなる本体部と、
   前記本体部を囲むように前記本体部に取り付けられ、ポリマー材料からなる外被部と、
   を備え、
   前記外被部は、
   前記本体部の径方向に延びる笠形状を有し、前記基端部から前記遊端部に向かうにつれて、先細りとなる第１笠部と、
   前記径方向に延びる笠形状を有し、前記第１笠部に対して下側に配置される第２笠部であって、前記基端部から前記遊端部に向かうにつれて、先細りとなり、かつ、外径が第１笠部の外径よりも小さい第２笠部と、の２つの笠部のみを備えることを特徴とする、懸垂碍子。
2. 前記第１笠部および前記第２笠部のそれぞれは、前記径方向において、前記本体部側の基端部と、前記基端部と反対側の遊端部とを有し、
   前記第１笠部の前記基端部と、前記第２笠部の前記基端部とは、互いに一体となるように連結されており、
   前記第１笠部の前記遊端部と、前記第２笠部の前記遊端部とは、互いに間隔を空けて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の懸垂碍子。
3. 上下方向に投影したときに、前記第２笠部の投影面のすべてが、前記第１笠部の投影面内に含まれることを特徴とする、請求項１または２に記載の懸垂碍子。
   

Images