(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブルの導体接続部の外周を覆う円筒状の内部電極層と、
前記内部電極層の外周全体を覆うように設けられた補強絶縁層と、
前記補強絶縁層の外周に設けられた外導層とを備えるゴム絶縁体において、
前記内部電極層の中心孔の断面形状を多角形状としたことを特徴とするゴム絶縁体。
【請求項２】
前記補強絶縁層の両端部に、ストレスコーン部を設けたことを特徴とする請求項１記載のゴム絶縁体。
【請求項３】
電力ケーブルの導体接続部の外周を覆い、中心孔の断面形状が多角形状である円筒状の内部電極層と、前記内部電極層の外周全体を覆うように設けられた補強絶縁層と、前記補強絶縁層の外周に設けられた外導層とを備えるゴム絶縁体の製造方法において、
前記ゴム絶縁体の金型の内部で、予め形成された前記内部電極層の前記中心孔に中空丸棒状の芯金を挿入して支持し、
前記芯金は、前記内部電極層の前記中心孔の内面に通じる吸気孔を備え、
前記芯金の吸気孔から前記金型内部の減圧を行いつつ前記補強絶縁層の絶縁ゴム材料を前記金型に充填することを特徴とするゴム絶縁体の製造方法。
【請求項４】
前記補強絶縁層の両端部に、ストレスコーン部を形成することを特徴とする請求項３記載のゴム絶縁体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム絶縁体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電力ケーブルの端部同士を接続する中間接続部には、絶縁を施すために、該中間接続部の外周に絶縁材料からなるゴム絶縁体を装備することが行われている。
ゴム絶縁体（ワンピース型直線接続部品）１００は、電力ケーブルの導体接続部の外周を覆うように設けられた円筒状の内部電極層１２０と内部電極層１２０の外周全体を覆うように設けられた補強絶縁層１３０と、補強絶縁層１３０の外周に設けられた外導層１４０とを一体的に成型した円筒状のゴム絶縁ユニットを有している（図７参照）。
内部電極層１２０には、図６に示すように、電力ケーブルの外周及び電力ケーブルの導体を接続する導体接続部の外周に合わせて断面形状が円形となる中心孔１２１が形成されている。
【０００３】
上記従来のゴム絶縁体１００の形成方法を図７に基づいて説明する。
図示のように、ゴム絶縁体１００の外形を象った金型に、予め成形した内部電極層１２０及び外導層１４０をセットし、金型１５０内に補強絶縁層１３０の材料となる絶縁ゴム材料を充填する。この時、内部電極層１２０は、中心孔１２１に挿入された丸棒状の芯金１５１により金型１５０の内部で所定位置に支持される。
また、補強絶縁層１３０中のボイドを抑制するために、真空ポンプ１５２により金型１５０の内部を真空引きし、真空計１５３で所定の低圧状態を監視しつつ金型１５０に設けられた注入口（図示略）から絶縁ゴム材料を金型１５０内に充填することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−９１２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内部電極層１２０の近傍は電界が高いため、ボイドや剥離等の欠陥を生じると、電気絶縁破壊に至る可能性が高くなる。この電気絶縁破壊を防ぐためには、内部電極近傍への樹脂充填時に、十分に真空を引くことが必要となる。
上述したように、金型１５０の外側から真空を引きながら、樹脂を金型１５０内に充填しているが、金型１５０内への絶縁ゴムの充填状態により、内部電極層１２０の端部に絶縁ゴム材料が充填されるのは充填完了の間際になる傾向がある。金型内に充填する樹脂中には、わずかにガス成分が溶解している場合があり、これらの影響により、内部電極層１２０の近傍に樹脂が充填されるときに、十分にガス圧を低下させることができないおそれがあった。
【０００６】
本発明は、電気絶縁破壊の発生を抑制するゴム絶縁体及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ゴム絶縁体において、
電力ケーブルの導体接続部の外周を覆う円筒状の内部電極層と、
前記内部電極層の外周全体を覆うように設けられた補強絶縁層と、
前記補強絶縁層の外周に設けられた外導層とを備えるゴム絶縁体において、
前記内部電極層の中心孔の断面形状を多角形状としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のゴム絶縁体において、
前記補強絶縁層の両端部に、ストレスコーン部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、
電力ケーブルの導体接続部の外周を覆い、中心孔の断面形状が多角形状である円筒状の内部電極層と、前記内部電極層の外周全体を覆うように設けられた補強絶縁層と、前記補強絶縁層の外周に設けられた外導層とを備えるゴム絶縁体の製造方法において、
前記ゴム絶縁体の金型の内部で、予め形成された前記内部電極層の前記中心孔に中空丸棒状の芯金を挿入して支持し、
前記芯金は、前記内部電極層の前記中心孔の内面に通じる吸気孔を備え、
前記芯金の吸気孔から前記金型内部の減圧を行いつつ前記補強絶縁層の絶縁ゴム材料を前記金型に充填することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のゴム絶縁体の製造方法において、
前記補強絶縁層の両端部に、ストレスコーン部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ゴム絶縁体の内部電極層の中心孔の断面形状を多角形状としたので、芯金を内部電極層の中心孔に挿入したときに、芯金の外周面と中心孔の内面との間で多角形の角部に相当する部分に隙間を形成することができる。従って、ゴム絶縁体の金型内に補強絶縁層の絶縁ゴム材料を充填するときに、芯金を通じて内部電極層の中心孔内の隙間からその両端部で真空引きを行うことができ、絶縁ゴム材料からガスが生じた場合や残留空気が残っているような場合でも、これを除去できる。このため、内部電極層の両端部及びその周囲において、ボイドや隙間等の発生を抑制することができ、電気絶縁破壊の発生を抑制し、絶縁性能の優れるゴム絶縁体を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電力ケーブルの中間接続部にゴム絶縁体を配置した状態を示すケーブルの中心線に沿った断面による断面図である。
【図２】ゴム絶縁体の内部電極層の中心線に垂直な断面による断面図である。
【図３】中心孔の内面と芯金の外周面との間の隙間が好適な寸法範囲内となる中心孔の外接円の内径と多角形の角の数との組み合わせの例を示す説明図である。
【図４】金型とゴム絶縁体の中心線に沿った断面による断面図である。
【図５】金型に補強絶縁層の絶縁ゴム材料を充填する構成を示す構成図である。
【図６】従来のゴム絶縁体の内部電極層の中心線に垂直な断面による断面図である。
【図７】金型に補強絶縁層の絶縁ゴム材料を充填する従来の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発明の実施形態の概要］
本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
本実施形態は、電力ケーブル９０，９０の中間接続部９４を絶縁するために被覆装着されるゴム絶縁体１０に関するものである。
【００１４】
［電力ケーブル］
図１は、電力ケーブル９０，９０の中間接続部にゴム絶縁体１０を配置した状態を示す断面図である。
上記電力ケーブル９０，９０は、中心に導体部９１を備え、当該導体部９１を内側から順番に内部半導電層、絶縁層、外部半導電層が被覆している。
そして、電力ケーブル９０，９０の端部同士を接続する場合には、内部半導電層、絶縁層及び外部半導電層を端部から所定の長さではぎ取り、これによって露出したそれぞれの電力ケーブル９０，９０の導体部９１，９１を筒状の導体からなる導体接続管９２の両端部から挿入し、締め付け又は半田付け等により接続する。そして、導体接続管９２の外周に半導電テープを巻き付けて半導電テープ層９３を形成することで中間接続部９４を形成する。
【００１５】
［ゴム絶縁体］
ゴム絶縁体１０は、図１に示すように、電力ケーブル９０，９０の導体接続部９４の外周を覆う円筒状の内部電極層２０と、内部電極層２０の外周全体を覆うように設けられた補強絶縁層３０と、補強絶縁層３０の外周に設けられた外導層４０と、補強絶縁層３０の中心線方向の両端部に形成されたストレスコーン部５０，５０とを備えている。
【００１６】
上記補強絶縁層３０は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレン等の絶縁性材料から形成されている。
また、内部電極層２０、外導層４０及びストレスコーン部５０は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレン等の絶縁性材料にカーボンを添加した半導電性ゴムから形成されている。
【００１７】
補強絶縁層３０は、その外周面は中心線方向に沿って外径が一定であり、外周面における外径が一定な部分が外導層４０に被覆される。
また、補強絶縁層３０の中心線方向の両端部は、ストレスコーン部５０側に向かってその外径が徐々に縮径する円錐形状に形成されている。
さらに、補強絶縁層３０の中心には内部電極層２０が配置され、中心線方向における内部電極層２０の両側には後述する内部電極層２０の中心孔２１と同心となる中心孔３１，３１が形成されている。これらの中心孔３１，３１には、電力ケーブル９０，９０が挿入され、中心孔３１，３１の内径は電力ケーブル９０，９０の外径よりも幾分小さく設定されている。これにより、補強絶縁層３０は電力ケーブル９０，９０を締め付けた状態で保持し、補強絶縁層３０の中心孔３１，３１の内周面と電力ケーブル９０，９０の外周面との間の隙間の発生を抑制している。
【００１８】
ストレスコーン部５０は、補強絶縁層３０側が凹状であって、当該補強絶縁層３０の一端部の円錐形状に対応して補強絶縁層３０側に向かってその内径が徐々に拡径する形状となっている。そして、ストレスコーン部５０の内周面と補強絶縁層３０の外周面とは隙間なく密着している。
また、ストレスコーン部５０の内周面は、内径が徐々に拡径することで傾斜しているため、補強絶縁層３０の先端部に生じる電界集中を緩和することができる。
また、ストレスコーン部５０は、補強絶縁層３０と同様に、その中心部に内部電極層２０の中心孔２１と同心となる中心孔５１が形成されている。この中心孔５１も、電力ケーブル９０が挿入され、その内径が電力ケーブル９０の外径よりも幾分小さく、締め付け圧により電力ケーブル９０の外周面との間の隙間の発生を抑制している。
【００１９】
外導層４０は、前述したように、補強絶縁層３０の外周面の外径が一定な部分を被覆している。そして、補強絶縁層３０の両端部に位置するストレスコーン部５０，５０と外導層４０とにより補強絶縁層３０の外周面全体を被覆し、電界の外部の漏れを防止している。
【００２０】
内部電極層２０は、中心線方向に沿ってその外径が一定の円筒状に形成され、補強絶縁層３０，外導層４０及びストレスコーン部５０，５０と同心となるように配置されている。
そして、内部電極層２０の中心孔２１は、図２に示すように、中心線方向に対して垂直な面に沿った断面形状が多角形状となっている。なお、図２では正十二角形を例示しているが、正多角形であることが望ましいが、単なる多角形でも良い。また、角の数は増減可能であるが多い方がより望ましい。
【００２１】
内部電極層２０の中心孔２１の断面形状を多角形状とするのは、補強絶縁層３０の形成のために絶縁ゴム材料を後述する金型６０（図４，図５参照）に充填する際に、図２に示すように、中心孔２１に挿入する芯金６１の吸引孔６１２から金型６０の内部の真空引きを行うことができるようにするためである。
内部電極層２０の中心孔２１の断面形状を多角形状とし、丸棒状の芯金６１を中心孔２１に挿入すると、中心孔２１の内面の多角形の角部に相当する部分と芯金６１の外周面との間には隙間が発生する。そして、芯金６１の内部が減圧されると、芯金６１の内部からその外周面まで貫通した吸引孔６１２から中心孔２１の多角形の角部によって生じる隙間を通じて内部電極層２０の両端部において空気の吸引が行われ、金型６０の内部の真空引きを行うことができる。
【００２２】
従って、中心孔２１の内面の多角形の角部に相当する部分と芯金６１の外周面との間には、気体が通過することが可能なある程度の隙間が必要となる。例えば、およそ50μm程度の隙間があれば気体が通過して、良好な真空引きを行うことができる。なお、隙間は、中心孔２１の外接円の半径と芯金６１の外周の半径との差から求められる。
また、その一方で、内部電極層２０は、電力ケーブル９０，９０の導体部９１，９１と電気的接続が維持できる程度に導体接続管９２の外周の半導電テープ巻き層９３と接触することが要求される。従って、中心孔２１の内面の多角形の角部に相当する部分と芯金６１の外周面との間の隙間はある程度の範囲内に抑える必要がある。例えば、およそ100μm以下の隙間であれば電気的接続を維持することができる。
【００２３】
つまり、吸引と電気的接続の観点から、中心孔２１の内面の多角形の角部に相当する部分と芯金６１の外周面との間の隙間は、50μm以上100μm以下とすることが望ましい。
この隙間の寸法は、中心孔２１の外接円の内径と多角形の角の数に応じて増減可能である。図３は、上記好適な寸法範囲内となる中心孔２１の外接円の内径と多角形の角の数との組み合わせの例を示している。図３における「製品内径」は中心孔２１の外接円の内径を示し、その数値の単位はmmである。
例えば、中心孔２１の外接円の内径を49mmとし、正４５角形とした場合、隙間はおよそ60μmとなり、中心孔２１の外接円の内径を64mmとし、正５２角形とした場合、隙間はおよそ58μmとなり、中心孔２１の外接円の内径を78mmとし、正６０角形とした場合、隙間はおよそ53μmとなる。このように、中心孔２１の外接円の内径を大きくしても、多角形の角の数を増やせば隙間は小さくできる。
【００２４】
［ゴム絶縁体の形成用の金型］
次に、上記ゴム絶縁体１０を形成するための金型６０について図４及び図５に基づいて説明する。
この金型６０は、別工程で予め形成された内部電極層２０及び外導層４０を金型６０の内部の所定位置に配置して、ゴム絶縁体１０の絶縁ゴム材料を金型６０の内側に充填することにより、ストレスコーン部５０を形成する前の状態のゴム絶縁体１０（ゴム絶縁体１０Ａとする）を形成するためのものである。
【００２５】
上記金型６０は、図４に示すように、内部電極層２０を支持する中空丸棒状の芯金６１を両側から挟み込んで保持する一対の型枠６２，６３からなり、それぞれの型枠６２，６３には、ゴム絶縁体１０Ａをその中心線を含む平面で二分割した分割体に応じた凹部６２１，６３１と、芯金６１を保持する断面半円形の溝部６２２，６３２とが形成されている。
なお、金型６０には内部の真空引きを行うための吸気孔と内部にゴム絶縁体１０の絶縁ゴム材料を充填する充填孔とが形成されているが図４では図示を省略する。
【００２６】
図５に示すように、金型６０の各吸気孔６４には真空ポンプ６５が接続され、金型６０の内部の真空引きが行われる。
複数の吸気孔６４は、金型６０内部のゴム絶縁体１０Ａの中心線方向における一端部、他端部及び中央部に相当する部位の各所に設けられており、中心線方向の全体に渡って真空引きを行うことができる。
なお、ゴム絶縁体１０Ａの中心線方向における中央部に形成された吸気孔６４は、外導層４０によって塞がれないように、当該外導層４０の対応箇所に貫通穴が形成されている。
【００２７】
また、真空ポンプ６５から吸気経路６１１に至る経路の途中には真空計６６が設置されており、真空引きの際の圧力を検出し、適正な圧力となるように真空ポンプ６５の駆動が制御される。
【００２８】
また、芯金６１には、その中心に位置し、芯金６１の一端部側のみが開口している吸気経路６１１と吸気経路６１１から外周面に通じる複数の吸気孔６１２とが形成され、吸気経路６１１の一端部が真空ポンプ６５に接続されている。
芯金６１の外径は、内部電極層２０の中心孔２１の多角形の内接円と等径又は幾分大きくすることが望ましいが、中心孔２１の多角形の角部の隙間を確保できるサイズとすることが望ましい。
芯金６１の複数の吸気孔６１２は、いずれも芯金６１の長手方向の中央部に配置されている。そして、芯金６１に対して内部電極層２０は長手方向の中央部に配置された状態で当該芯金６１が金型６０に保持される。従って、芯金６１の複数の吸気孔６１２は、いずれも内部電極層２０の中心孔２１の内面に通じる配置となっている。これにより、真空ポンプ６５が駆動すると、芯金６１の吸気経路６１１及び複数の吸気孔６１２から内部電極層２０の中心孔２１の内面の多角形の角部に相当する部分と芯金６１の外周面との間の隙間を介して内部電極層２０の両端部で吸引が行われ、当該内部電極層２０の両端部におけるゴム絶縁体１０の絶縁ゴム材料のボイドや隙間の発生を低減することが可能となっている。
なお、芯金６１の複数の吸気孔６１２は、芯金６１の長手方向と芯金６１を中心とする円周方向とに沿ってより多く設けても良い。
【００２９】
［金型を用いたゴム絶縁体の製造方法］
まず、金型６０の型枠６２，６３の凹部６２１，６３１の内側には離型剤が塗布され、凹部６２１，６３１内の所定の設置箇所に予め形成された外導層４０を配置する。この時、金型６０は二つの型枠６２，６３からなるので、外導層４０も予め二分割されたものを個別に各型枠６２，６３内に配置してもよい。
また、芯金６１の外周面にも離型剤を塗布し、予め形成された内部電極層２０の中心孔２１に芯金６１を挿入し、当該芯金６１の長手方向中央部に内部電極層２０を配置した状態で各型枠６２，６３の溝部６２２，６３２に芯金６１を設置し、各型枠６２，６３同士を向かい合わせに配置する。この時、内部電極層２０が金型６０の内部で当該金型６０の中心線方向における中心に位置するように芯金６１の位置を調節する。
【００３０】
そして、真空ポンプ６５を金型６０の各吸気孔６４と芯金６１の吸気経路６１１の開口した一端部とに接続し、真空引きを開始すると、金型６０の内部は減圧される。
そして、真空引きを行いながら金型６０の内部にゴム絶縁体１０の絶縁ゴム材料の充填を行う。金型６０の内部は真空ポンプ６５により減圧されているので、絶縁ゴム材料は速やかに金型６０の内部に行き渡る。また、内部電極層２０の両端部は絶縁ゴム材料の到達遅れる場合があり、従来の形成方法及び従来の内部電極層の構造では、このように絶縁ゴム材料の到達が遅れた部分が当該絶縁ゴム材料から発生したガスのたまり場となって絶縁ゴム材料の充填が妨げられる可能性があった。しかし、内部電極層２０の中心孔２１は断面形状が多角形状であり、断面円形の芯金６１を挿入すると、中心孔２１の多角形の角部に隙間を生じるので、芯金６１の吸気経路６１１、各吸気孔６１２及び上記隙間を介して内部電極層２０の両端部から吸気が行われ、絶縁ゴム材料から発生したガスが除去されて、隅々まで絶縁ゴム材料を導くことができる。
【００３１】
その後、絶縁ゴム材料が固化すると、ゴム絶縁体１０Ａが形成される。そして、各型枠６２，６３からゴム絶縁体１０Ａを取り外す。この時、芯金６１はゴム絶縁体１０Ａに挿入したままである。
次に、ゴム絶縁体１０の外形を象った別の金型にゴム絶縁体１０Ａを配置し、ストレスコーン部５０の材料を充填してゴム絶縁体１０Ａの両端部にストレスコーン部５０，５０を形成し、固まってからゴム絶縁体１０を金型から取り出し、芯金６１を抜いてゴム絶縁体１０の製造を終了する。
【００３２】
［技術的効果］
以上のように、ゴム絶縁体１０の内部電極層２０の中心孔２１の断面形状を多角形状としたので、芯金６１を内部電極層２０の中心孔２１に挿入したときに、芯金６１の外周面と中心孔２１の内面との間で多角形の角部に相当する部分に隙間を形成することができる。従って、ゴム絶縁体１０Ａの金型６０内に補強絶縁層３０の絶縁ゴム材料を充填するときに、芯金６１を通じて内部電極層２０の中心孔２１内の隙間からその両端部で真空引きを行うことができ、絶縁ゴム材料からガスが生じた場合や残留空気が残っているような場合でも、これを除去できる。このため、内部電極層２０の両端部及びその周囲において、ボイドや隙間等の発生を抑制することができ、電気絶縁破壊の発生を抑制し、絶縁性能の優れるゴム絶縁体１０Ａを形成することが可能となる。
【００３３】
また、ゴム絶縁体１０Ａの両端部に、さらに、ストレスコーン部５０，５０を形成した場合には、各ストレスコーン部５０，５０により、電力ケーブル９０の中間接続部９４における電界集中を抑制することができ、より絶縁性能の高いゴム絶縁体１０を得ることが可能となる。
【００３４】
［その他］
金型６０は、その中心線を含む平面により二分割することができる構造を例示したがこれに限定されない。例えば、金型６０を中心線に垂直な面で二分割する構造としても良い。
また、ストレスコーン部５０も予め別に形成しておき、ゴム絶縁体１０の全体を象った金型の内部に、内部電極層２０、外導層４０及び各ストレスコーン部５０，５０を予め配置してからゴム絶縁体１０の絶縁ゴム材料の充填を行い、ゴム絶縁体１０を形成しても良い。
内部電極層２０，外導層４０，ストレスコーン部５０の形状及び配置は、それぞれの機能を確保できる範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ゴム絶縁体
１０Ａ  ゴム絶縁体
２０  内部電極層
２１  中心孔
３０  補強絶縁層
４０  外導層
５０  ストレスコーン部
６０  金型
６１  芯金
９０  電力ケーブル
９１  導体部
９２  導体接続管
９４  導体接続部
６１１  吸気経路
６１２  吸気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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