(57)【要約】【課題】接着層の界面剥離を抑制したポリマー碍管を得ること。【解決手段】筒状のフランジ筒部２１と、フランジ筒部２１の一端部からフランジ筒部２１の内周側及び外周側に張り出すフランジ部２２とを有するフランジ金具２と、フランジ筒部２１の内周側でフランジ部２２に突き当てられた繊維強化プラスチック筒１と、フランジ筒部２１の内周面２３と繊維強化プラスチック筒１の外周面１ｂとを接着する接着層４と、繊維強化プラスチック筒１及びフランジ筒部２１の外周側を覆う外被部５とを有するポリマー碍管２０であって、フランジ筒部２１の内周面２３と繊維強化プラスチック筒１の外周面１ｂとが接着された領域の少なくとも一部分に、フランジ筒部２１の内周面２３に形成されたセラミック層３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフランジ筒部と、前記フランジ筒部の一端部から前記フランジ筒部の内周側及び外周側に張り出すフランジ部とを有するフランジ金具と、
前記フランジ筒部の内周側で前記フランジ部に突き当てられた繊維強化プラスチック筒と、
前記フランジ筒部の内周面と前記繊維強化プラスチック筒の外周面とを接着する接着層と、
前記繊維強化プラスチック筒及び前記フランジ筒部の外周側を覆う外被部とを有するポリマー碍管であって、
前記フランジ筒部の内周面と前記繊維強化プラスチック筒の外周面とが接着された領域の少なくとも一部分に、前記フランジ筒部の内周面に形成されたセラミック層を有することを特徴とするポリマー碍管。
【請求項２】
前記フランジ筒部の内周面に溝が形成されており、
前記セラミック層は、前記溝に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポリマー碍管。
【請求項３】
前記フランジ金具は、前記フランジ部から前記フランジ筒部と平行に延び、前記フランジ筒部との間に前記繊維強化プラスチック筒が配置される内筒部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のポリマー碍管。
【請求項４】
前記繊維強化プラスチック筒の前記フランジ金具に突き当てられる端部の外周面と、前記フランジ金具の前記フランジ部側の端部の内周面とにテーパが設けられており、
前記内筒部の長さは、前記フランジ金具の前記内周面のテーパが形成された部分の長さよりも長いことを特徴とする請求項３に記載のポリマー碍管。
【請求項５】
筒状のフランジ筒部と、前記フランジ筒部の一端部から前記フランジ筒部の内周側及び外周側に張り出すフランジ部とを有するフランジ金具の前記フランジ筒部の内周面に、サンドブラストを行う工程と、
前記フランジ筒部の内周面に、溶射によりセラミック層を形成する工程と、
前記フランジ筒部の内周側の表面に接着剤を塗布する工程と、
前記フランジ筒部に繊維強化プラスチック筒を挿入し前記フランジ部に突き当てる工程と、
前記接着剤を硬化させて前記フランジ筒の内周面と前記繊維強化プラスチック筒の外周面とを接着する工程と、
前記繊維強化プラスチック筒及び前記フランジ筒部の外周側を覆う外被部を形成する工程とを有することを特徴とするポリマー碍管の製造方法。
【請求項６】
前記サンドブラストは、前記セラミック層を形成する工程と同種の粒子を用いて行うことを特徴とする請求項５に記載のポリマー碍管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に沿った貫通穴に通した導体を隔壁から絶縁して支持するポリマー碍管及びポリマー碍管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（Fiber  Reinforced  Plastics，  FRP）製の筒体の外周面をシリコーン製の外被で覆ったポリマー碍管は、軽量であり、耐震性を備えていることから、使用が拡大されている。以下、繊維強化プラスチック製の筒体を繊維強化プラスチック筒という。ポリマー碍管は、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを使用したガス絶縁機器に使用されている。
【０００３】
ポリマー碍管の端部には、フランジ金具が設置される。特許文献１に開示されるポリマー碍管は、フランジ金具の内面に格子状の溝加工を行い、繊維強化プラスチック筒の外周にスパイラル状の溝加工を行い、繊維強化プラスチック筒の外周に接着剤を塗布する。特許文献１に開示されるポリマー碍管は、フランジ金具の内筒部に繊維強化プラスチック筒を圧入し、接着剤を硬化させて接着層を形成し、フランジ金具と繊維強化プラスチック筒を接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２９１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるポリマー碍管は、フランジ金具の内面の脱脂が不十分であったり、金属表面に酸化膜が発生したりすると、接着層とフランジ金具との接着強度が低下してしまう。接着層とフランジ金具との接着強度が低下すると、使用時の熱応力及び機械応力によって、フランジ金具の内面と接着層との界面で接着層の界面剥離が発生しやすく、フランジ金具と繊維強化プラスチック筒との接合部から六フッ化硫黄ガスが漏れるガスリーク発生の原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接着層の界面剥離を抑制したポリマー碍管を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、筒状のフランジ筒部と、フランジ筒部の一端部からフランジ筒部の内周側及び外周側に張り出すフランジ部とを有するフランジ金具と、フランジ筒部の内周側でフランジ部に突き当てられた繊維強化プラスチック筒と、フランジ筒部の内周面と繊維強化プラスチック筒の外周面とを接着する接着層と、繊維強化プラスチック筒及びフランジ筒部の外周側を覆う外被部とを有するポリマー碍管である。本発明は、フランジ筒部の内周面と繊維強化プラスチック筒の外周面とが接着された領域の少なくとも一部分に、フランジ筒部の内周面に形成されたセラミック層を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接着層の界面剥離を抑制したポリマー碍管を得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図
【図２】実施の形態１に係るポリマー碍管の製造手順を示すフローチャート
【図３】実施の形態１に係るポリマー碍管のセラミック層と繊維強化プラスチック筒との接合部の構造を示す図
【図４】本発明の実施の形態２に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図
【図５】本発明の実施の形態３に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るポリマー碍管及びポリマー碍管の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。図１に示すように、ガスブッシング１０は、絶縁ガスが封入されたポリマー碍管２０内に通電部である導体６が配置されて構成されている。ここで、絶縁ガスは、六フッ化硫黄ガス又は六フッ化硫黄ガスを含む絶縁性のガスである。なお、ガスブッシング１０は、ポリマー碍管２０の適用の一例を示したものであり、ポリマー碍管２０は他のガス絶縁機器にも同様に適用することができる。
【００１２】
図１に示すように、ポリマー碍管２０は、繊維強化プラスチックで形成された筒体である繊維強化プラスチック筒１と、繊維強化プラスチック筒１の軸方向両端部の外周側にそれぞれ設けられた金属製のフランジ金具２と、繊維強化プラスチック筒１及びフランジ金具２の外周側を覆うポリマー樹脂から成る外被部５とを備えている。
【００１３】
繊維強化プラスチック筒１は、フランジ金具２に突き当てられる側の端部１ａの外周面１ｂにテーパが設けられている。したがって、繊維強化プラスチック筒１は、端部１ａでは末端ほど外径が小さくなっている。繊維強化プラスチック筒１の内周面には、絶縁ガスに対して遮断効果を有する不図示のバリア層が形成されている。
【００１４】
フランジ金具２は、中空軸状のフランジ筒部２１と、フランジ筒部２１の端部に形成されたフランジ部２２とを備える。フランジ部２２は、フランジ筒部２１の中心軸側に張り出した内フランジ部２２ａとフランジ筒部２１の中心軸から遠ざかる方向に張り出した外フランジ部２２ｂとを備えている。
【００１５】
フランジ筒部２１の内周面２３には、フランジ部２２側の端部に、テーパが設けられている。したがって、フランジ筒部２１は、フランジ部２２側の端部では末端ほど内径が小さくなっている。内周面２３のテーパの傾斜は、繊維強化プラスチック筒１の端部１ａの外周面１ｂのテーパと同じ傾斜である。
【００１６】
内フランジ部２２ａには、繊維強化プラスチック筒１の端部１ａが突き当てられている。フランジ金具２に繊維強化プラスチック筒１を挿入すると、テーパ面同士の突き合わせによって繊維強化プラスチック筒１の位置決めがなされる。
【００１７】
フランジ筒部２１の内周面２３には、セラミック層３が形成されている。実施の形態１において、セラミック層３は、アルミナで構成されている。ただし、セラミック層３を構成するセラミックは、アルミナには限定されない。
【００１８】
セラミック層３と繊維強化プラスチック筒１の外周面１ｂとの間には接着層４が形成されている。したがって、セラミック層３と繊維強化プラスチック筒１とは、接着層４を介して接合されている。実施の形態１において、接着層４は、エポキシ系接着剤で構成されている。ただし、接着層４を構成する接着剤は、エポキシ系接着剤に限定はされない。
【００１９】
外被部５は、ポリマー樹脂で成形されている。外被部５の表面には、複数個のひだ５ａが形成されており、沿面距離が確保されている。実施の形態１において、外被部５を構成するポリマー樹脂は、シリコーン樹脂である。ただし、外被部５を構成するポリマー樹脂は、シリコーン樹脂に限定されることはない。なお、図１は模式図であり、ポリマー碍管１０の縦横比は実際の製品にあわせて設定される。また、外被部５のひだ５ａは先端がとがった形状で図示しているが、エッジのない滑らかな形状であってもよい。
【００２０】
次に、実施の形態１に係るポリマー碍管２０の製造方法について説明する。図２は、実施の形態１に係るポリマー碍管の製造手順を示すフローチャートである。図３は、実施の形態１に係るポリマー碍管のセラミック層と繊維強化プラスチック筒との接合部の構造を示す図である。ステップＳ１において、フランジ筒部２１の内周面２３にサンドブラストを行う。サンドブラストを行うことにより、フランジ筒部２１の内周面２３が粗面化され、サンドブラストを行う前よりも表面積が大きくなる。また、フランジ筒部２１の内周面２３に付着していた油脂及びフランジ筒部２１の内周面２３の酸化皮膜がサンドブラストによって除去され、フランジ筒部２１の内周面２３は清浄な状態となる。
【００２１】
ステップＳ１においては、後述するステップＳ２でセラミック層３を形成する溶射と同種の粒子を用いてサンドブラストを行うことで、サンドブラスト後の洗浄を簡素化できる。一例を挙げると、エアブローによる粒子の除去のみとすることができる。溶射と同種の粒子でサンドブラストを行った場合は、サンドブラストに用いる粒子がフランジ筒部２１の内周面２３に残っていても、セラミック層３に取り込まれるため、欠陥の原因とはならない。
【００２２】
ステップＳ２において、フランジ筒部２１の内周面２３にセラミック溶射を行い、セラミック層３を形成する。サンドブラストによってフランジ金具２の内周面２３が粗面化されているため、溶射したセラミックはフランジ筒部２１の内周面２３の微視的な窪みに入り込む。また、セラミック層３は、溶融状態の粒子を吹き付ける溶射法で形成されるため、下地であるフランジ筒部２１の内周面２３に沿った凹凸が形成された粗面となる。
【００２３】
ステップＳ３において、フランジ筒部２１の内周側の表面となるセラミック層３の内周面３１に接着剤を塗布する。接着剤はセラミック層３の内周面３１の微視的な窪みに入り込む。
【００２４】
ステップＳ４において、セラミック層３が形成され接着剤が塗布されたフランジ筒部２１に繊維強化プラスチック筒１を挿入する。
【００２５】
ステップＳ５において、接着剤を硬化させて接着層４を形成し、フランジ筒部２１の内周面２３にセラミック層３が形成されたフランジ金具２と繊維強化プラスチック筒１とを接着層４を介して接合する。
【００２６】
ステップＳ６において、外被部５を形成する。
【００２７】
セラミック層３の内周面３１に酸化皮膜は形成されないため、実施の形態１に係るポリマー碍管２０は、ステップＳ２とステップＳ３との間に時間間隔が空いても、セラミック層３の内周面３１と接着層４との界面剥離が起きることはない。また、実施の形態１に係るポリマー碍管２０において、セラミック層３の内周面３１は粗面であり、平滑面である場合よりも表面積が大きい。したがって、平滑面であるフランジ筒部２１の内周面２３に接着材を塗布して接着層を形成する場合よりも、接着強度が向上する。また、セラミック層３の内周面３１の微視的な凹凸が接着層４と入り組むため、アンカー効果によって接着強度が向上する。
【００２８】
実施の形態１に係るポリマー碍管２０は、フランジ筒部２１の内周面２３と繊維強化プラスチック筒１とが接着された領域に、フランジ筒部２１の内周面２３に形成されたセラミック層３を有する。したがって、実施の形態１に係るポリマー碍管２０は、セラミック層３と接着層４との接着強度を高めることができ、接着層４の界面剥離を抑制できる。
【００２９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。実施の形態２に係るガスブッシング１０のポリマー碍管２０は、フランジ筒部２１の内周面２３に溝２４が形成されており、セラミック層３が溝２４の上に部分的に形成されている。溝２４は、螺旋状又は格子状に形成されている。また、接着層４は、フランジ筒部２１の内周側の表面となるセラミック層３の内周面３１とフランジ筒部２１に内周面２３とにまたがって形成されている。この他は、実施の形態１に係るポリマー碍管２０と同様である。
【００３０】
実施の形態２に係るポリマー碍管２０では、フランジ筒部２１の内周面２３には、セラミック層３が形成された部分と、形成されていない部分とが存在する。したがって、セラミック層３が形成された部分は凸部となり、セラミック層３が形成されていない部分は凹部となって、フランジ筒部２１の内周側には、巨視的な凹凸が形成される。
【００３１】
セラミック層３が形成された凸部が接着層４に食い込み、かつセラミック層３が形成されていない凹部に接着層４が食い込むことによるスパイク効果により、フランジ筒部２１の内周面２３及びセラミック層３と接着層４との界面剥離が抑制される。
【００３２】
実施の形態２に係るポリマー碍管２０は、フランジ筒部２１の内周面２３と繊維強化プラスチック筒１とが接着された領域の一部分に、フランジ筒部２１の内周面２３に形成されたセラミック層３を有する。したがって、実施の形態２に係るポリマー碍管２０は、セラミック層３と接着層４との接着強度を高めることができ、接着層４の界面剥離を抑制できる。
【００３３】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。実施の形態３に係るガスブッシング１０のポリマー碍管２０は、フランジ金具２が内筒部２５を有している点で実施の形態１に係るポリマー碍管２０と相違する。内筒部２５は、内フランジ部２２ａからフランジ筒部２１と平行に立ち上がっている。内筒部２５の長さｈ２は、内周面２３のテーパが形成された部分の長さｈ１よりも長くなっている。
【００３４】
実施の形態３に係るポリマー碍管２０は、繊維強化プラスチック筒１の内周面１１と内筒部２５の外周面２５ａとが当接することによって、フランジ筒部２１と内筒部２５との間に繊維強化プラスチック筒１が挟み込まれて位置決めされるため、繊維強化プラスチック筒１とフランジ金具２とを精度良くスムーズに接合できる。
【００３５】
実施の形態３に係るポリマー碍管２０の製造時には、フランジ筒部２１と内筒部２５との間に、フランジ筒部２１と内筒部２５との隙間よりも細いノズルを挿入してフランジ筒部２１の内周面２３にセラミック層３を形成する。なお、セラミック層３は、フランジ筒部２１の内周面２３のフランジ部２２寄りの一部分には形成されなくてもよい。
【００３６】
フランジ筒部２１の内周面２３にテーパが形成されている部分では、繊維強化プラスチック筒１に軸方向の力が加わると、接着層４にセラミック層３の内周面３１に垂直な方向の成分の力が働く。したがって、フランジ筒部２１の内周面２３にテーパが形成されている部分は、テーパが形成されていない部分よりも接着層４が剥離しやすい。実施の形態３に係るポリマー碍管２０は、内筒部２５の長さｈ２が、フランジ筒部２１の内周面２３のテーパが形成された部分の長さｈ１よりも長くなっているため、セラミック層３の内周面３１に垂直な方向の成分の力が接着層４に働かない面積が拡大され、ガスリークの発生を抑制できる。
【００３７】
実施の形態３に係るポリマー碍管２０は、セラミック層３の内周面３１でのアンカー効果に加え、内筒部２５によって繊維強化プラスチック筒１の移動が規制されるため、セラミック層３の内周面３１と接着層４との界面剥離を抑制する効果を高めることができる。
【００３８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  繊維強化プラスチック筒、１ａ  端部、１ｂ  外周面、２  フランジ金具、３  セラミック層、４  接着層、５  外被部、５ａ  ひだ、６  導体、１０  ガスブッシング、１１，２３，３１  内周面、２０  ポリマー碍管、２１  フランジ筒部、２２  フランジ部、２２ａ  内フランジ部、２２ｂ  外フランジ部、２４  溝、２５  内筒部、２５ａ  外周面。
【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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