(57)【要約】【課題】軽量、コンパクトで、絶縁性能に優れ、製造も容易で安価なポリマー碍管およびその製造方法を提供すること。【解決手段】ポリマー碍管２は、筒状に形成されたポリエステル不織布層５と、ポリエステル不織布層５の外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して筒状に形成されたアルミナ充填コーティング層６と、アルミナ充填コーティング層６の外周面に形成されたＦＲＰ筒７と、ＦＲＰ筒７の外周面に成形されたポリマー樹脂から成る外被部１０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成されたポリエステル不織布層と、
前記ポリエステル不織布層の外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して筒状に形成されたアルミナ充填コーティング層と、
前記アルミナ充填コーティング層の外周面に形成されたＦＲＰ筒と、
前記ＦＲＰ筒の外周面に成形されたポリマー樹脂から成る外被部と、
を備えることを特徴とするポリマー碍管。
【請求項２】
前記ポリエステル不織布層の厚さは、１００μｍ〜２００μｍであ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】
前記アルミナ充填コーティング層の厚さは、１００μｍ〜３００μｍであることを特徴とする請求項２に記載のポリマー碍管。
【請求項４】
前記ＦＲＰ筒の軸方向の両端面に、前記アルミナ充填コーティングとは別のアルミナ充填コーティング層がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のポリマー碍管。
【請求項５】
前記アルミナ充填コーティング層と前記ＦＲＰ筒との間に、前記ポリエステル不織布層とは別の筒状のポリエステル不織布層が形成され、
前記ＦＲＰ筒は、前記別のポリエステル不織布層を介して前記アルミナ充填コーティング層の外周面に形成され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６】
芯材の周りにポリエステル不織布を巻いて筒状のポリエステル不織布層を形成する工程と、
前記ポリエステル不織布層の外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して筒状のアルミナ充填コーティング層を形成する工程と、
前記アルミナ充填コーティング層の外周面にＦＲＰ筒を形成する工程と、
前記ＦＲＰ筒の外周面にポリマー樹脂から成る外被部を成形する工程と、
を含むことを特徴とする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、ポリマー碍管およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）筒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、耐震性等に優れていることから、その使用が拡大されている。
【０００３】
このようなポリマー碍管は、ＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスを使用したガス絶縁機器（例えばガスブッシング等）に好適に使用される（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、ＳＦ６ガスを使用したガス絶縁機器にポリマー碍管を使用した場合、ＳＦ６ガスの分解ガス（例えばＳＦ４ガス）によりＦＲＰ筒の内周面が侵食され、その表面抵抗の低下により内部閃絡が発生するおそれがある。
【０００５】
このため、分解ガスに対するバリア層としてポリエステル等のシートをＦＲＰ筒の内周面に配置する構成が一般的である。
【０００６】
また、特許文献１では、ＦＲＰ筒の端部の侵食を防止するために、ＦＲＰ筒の端部にポリエステル不織布積層板等の耐酸性の保護板を設ける構成が開示されている。
【０００７】
一方、特許文献２では、ＳＦ６ガスが封入された金属容器内に配置される絶縁ロッドについて記載され、この絶縁ロッドは、ＦＲＰ体の外面をアルミナ（酸化アルミニウム）が充填された層で被覆を形成して構成される。これにより、ＳＦ６ガスに対する十分なバリア効果が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１６１５７７号公報
【特許文献２】特開２００６−３３３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＦＲＰ筒の内周面にＳＦ６ガスの分解ガスに対するバリア層としてポリエステル不織布層を配置する場合には、ポリエステル不織布層の厚さを１．５ｍｍ程度以上とする必要があり、ポリマー碍管のコンパクトが困難になる。また、ポリエステル不織布層の厚さが増す分、ＦＲＰ筒の厚さが制限され、ポリマー碍管の強度低下の要因にもなる。
【００１０】
一方、特許文献２に記載された技術を適用して、ＦＲＰ筒の内周面にアルミナが充填されたコーティング層を形成することで、ＳＦ６ガスの分解ガスに対するバリア層を設けることも考えられるが、アルミナが充填されたコーティング剤は粘性が高く、これをＦＲＰ筒の内周面にバリア効果が得られる１００μｍ以上の厚さで均一に塗布することは容易ではなく、コストもかかると共に、ＦＲＰ筒が長尺の場合には内周面への塗布自体が困難となる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量、コンパクトで、絶縁性能に優れ、製造も容易で安価なポリマー碍管およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポリマー碍管は、筒状に形成されたポリエステル不織布層と、前記ポリエステル不織布層の外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して筒状に形成されたアルミナ充填コーティング層と、前記アルミナ充填コーティング層の外周面に形成されたＦＲＰ筒と、前記ＦＲＰ筒の外周面に成形されたポリマー樹脂から成る外被部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本実施の形態によれば、軽量、コンパクトで、絶縁性能に優れ、製造も容易で安価なポリマー碍管およびその製造方法を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、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２】図２は、実施の形態１に係るポリマー碍管の縦断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るポリマー碍管の製造方法を示したフローチャートである。
【図４】図４は、実施の形態２に係るポリマー碍管の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るポリマー碍管およびその製造方法の実施の形態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。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態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は、本実施の形態に係るポリマー碍管の縦断面図である。
【００１７】
図１に示すように、ガスブッシング１は、絶縁ガス４が封入されたポリマー碍管２内に通電部である導体３が配置されて構成されている。ここで、絶縁ガス４はＳＦ６ガスまたはＳＦ６ガスを含む絶縁ガスである。なお、ガスブッシング１は、ポリマー碍管２の適用の一例を示したものであり、ポリマー碍管２は他のガス絶縁機器にも同様に適用することができる。
【００１８】
図１および図２に示すように、ポリマー碍管２は、筒状に形成されたポリエステル不織布層５と、ポリエステル不織布層５の外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して形成された筒状のアルミナ充填コーティング層６と、アルミナ充填コーティング層６の外周面に形成されたＦＲＰ筒７と、ＦＲＰ筒７の外周面の軸方向両端部にそれぞれ設けられた金属製のフランジ部９と、ＦＲＰ筒７の外周面に成形されたポリマー樹脂から成る外被部１０とを備えている。なお、図１および図２は模式図であり、縦横比等は実際の製品に応じて適宜設定される。また、外被部１０のひだ１０ａは先端がとがった形状で図示しているが、角のない滑らかな形状とすることができる。
【００１９】
ポリエステル不織布層５は、ポリエステルの不織布に接着剤として例えばエポキシ樹脂を含浸させたものを筒状に巻いて層を形成したものである。ポリエステル不織布層５の厚さは、例えば、１００μｍ〜２００μｍである。これは、一般的なポリエステル不織布の一枚の厚さに相当する。すなわち、ポリエステル不織布層５は、ポリエステル不織布を一枚筒状にして形成することができる。ポリエステル不織布層５は、ＳＦ６ガスの分解ガスに対するバリア層であり、この分解ガスに対する遮断効果を有する。詳細には、ＳＦ６ガスが分解して例えばＳＦ４ガスが発生すると、ＳＦ４ガスは水分と反応して、ＳＯ２ガスおよびＨＦガスに加水分解するが、このＨＦはＦＲＰに接触するとＦＲＰを侵食する。ポリエステル不織布層５は、ＳＦ６ガスの分解ガスのＦＲＰ筒７への移動を抑制する。ただし、ポリエステル不織布層５のみで上記分解ガスに対する十分な遮断効果を得るためには、１．５ｍｍ程度の厚さが必要となる。上記したように、ポリエステル不織布層５の厚さは、例えば、１００μｍ〜２００μｍであり、上記分解ガスに対する十分な遮断効果は次に説明するアルミナ充填コーティング層６により得られる。
【００２０】
アルミナ充填コーティング層６は、ポリエステル不織布層５の外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して筒状に形成される。アルミナ充填コーティング層６は、ＳＦ６ガスの分解ガスに対するバリア層であり、この分解ガスに対する遮断効果を有する。ここで、アルミナ充填コーティング層６の厚さは、例えば、１００μｍ〜３００μｍであり、この厚さで上記分解ガスに対する十分な遮断効果が得られる。すなわち、アルミナ充填コーティング層６は、同じ厚さで比較したときにポリエステル不織布層５よりも上記分解ガスに対する遮断効果が約１０倍程度大きく、本実施の形態では、上記分解ガスに対する遮断効果は主にアルミナ充填コーティング層６により確保する。こうすることで、十分な遮断効果を得つつも、バリア層の厚さを薄くすることができる。
【００２１】
なお、アルミナ充填コーティング剤は、塗料を構成する液状のエポキシ樹脂にアルミナ（酸化アルミニウム）を充填して得られる。詳細には、例えば、エポキシ樹脂を主剤、エーテルアセテートを硬化剤として、キシレンとアルコールの混合溶剤で希釈して得られる液状樹脂を製作し、これに酸化アルミニウムを攪拌混合したものを塗布、硬化させることによりアルミナ充填コーティング層６が形成される。
【００２２】
ＦＲＰ筒７は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）で形成された筒体である。ＦＲＰ筒７の内周面に、アルミナ充填コーティング層６が外周面に塗布されたポリエステル不織布層５が配置される。すなわち、ＦＲＰ筒７とポリエステル不織布層５との間にアルミナ充填コーティング層６が配置され、ＦＲＰ筒７の内周面の全面がアルミナ充填コーティング層６およびポリエステル不織布層５で覆われるように構成されている。ＦＲＰ筒７の厚さは、例えば、３ｍｍ〜４ｍｍである。
【００２３】
また、ＦＲＰ筒７の軸方向の両端面には、アルミナ充填コーティング層８が形成されている。アルミナ充填コーティング層８は、アルミナ充填コーティング剤をＦＲＰ筒７の軸方向の両端面に塗布することにより形成され、当該両端面の全面を覆っている。アルミナ充填コーティング層８は、ＳＦ６ガスの分解ガスに対してＦＲＰ筒７の軸方向の両端面の侵食、劣化を抑制する効果を有する。なお、アルミナ充填コーティング層８は、ＦＲＰ筒７の軸方向の両端面に加えてポリエステル不織布層５およびアルミナ充填コーティング層６の軸方向の両端面にも塗布されている。
【００２４】
外被部１０は、ポリマー樹脂で成形され、沿面距離を確保するように複数個のひだ１０ａが形成されている。ここで、ポリマー樹脂は、例えば、シリコーン樹脂である。
【００２５】
次に、ポリマー碍管２の製造方法について説明する。図３は、本実施の形態に係るポリマー碍管の製造方法を示したフローチャートである。
【００２６】
まず、芯材であるボビン（図示せず）に、エポキシ樹脂を含浸させたポリエステル不織布を巻き、筒状のポリエステル不織布層５を形成する（Ｓ１）。ここで、ポリエステル不織布層５の厚さは、例えば２００μｍであり、ポリエステル不織布の一枚または１巻きの厚さとすることができる。
【００２７】
次に、ボビンの周りに筒状に形成されたポリエステル不織布層５の外周面に、アルミナ充填コーティング剤を塗布してアルミナ充填コーティング層６を形成する（Ｓ２）。アルミナ充填コーティング層６の厚さは、例えば１００μｍである。ここで、アルミナ充填コーティング剤の塗布はポリエステル不織布層５の外周面にすればよいので、塗装作業が容易である。また、この際、ボビンを回転させながらアルミナ充填コーティング剤を塗布することで、塗装作業が一層容易となる。
【００２８】
次に、ポリエステル不織布層５を介してボビンの周りに筒状に形成されたアルミナ充填コーティング層６の外周面にＦＲＰ筒７を形成する（Ｓ３）。ここで、ＦＲＰ筒７は、ガラス繊維を編みながらエポキシ樹脂を含浸させて筒状体を形成するようにしてもよいし、あるいは、予め編み込まれたガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたものを巻いて筒状体を形成するようにしてもよい。
【００２９】
このようにして、内側から順にポリエステル不織布層５、アルミナ充填コーティング層６が内周面に形成されたＦＲＰ筒７が作成される。さらに、ＦＲＰ筒７の軸方向の両端面にアルミナ充填コーティング剤を塗布することによりアルミナ充填コーティング層８を形成することができる。なお、アルミナ充填コーティング層８を形成しない構成も可能である。
【００３０】
以後の製造工程は、一般的なポリマー碍管の製造工程と同様である。すなわち、ＦＲＰ筒７からボビンを抜き取り、ＦＲＰ筒７の外周面の軸方向の両端部にそれぞれフランジ部９を取り付け、金型（図示せず）を用いてＦＲＰ筒７の外周面に外被部１０を成形する。
【００３１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態では、ＦＲＰ筒７の最内層にポリエステル不織布層５を配置し、ポリエステル不織布層５とＦＲＰ筒７との間にＳＦ６ガスの分解ガスに対するバリア層としてアルミナ充填コーティング層６を配置するようにしたので、ＦＲＰ筒７の内層が薄膜でありながらも分解ガスに対する遮断効果が高いため、絶縁性能に優れかつコンパクトなポリマー碍管２を得ることができる。
【００３２】
すなわち、ポリエステル不織布層５およびアルミナ充填コーティング層６を設けることにより、ＳＦ６ガスの分解ガスによるＦＲＰ筒７の内周面の侵食、劣化を抑制することができる。このため、ＦＲＰ筒７の内周面の表面抵抗の低下による内部閃絡の発生を防止することができ、ポリマー碍管２の絶縁性能を向上させることができる。
【００３３】
また、ＳＦ６ガスの分解ガスに対する遮断効果は、専らアルミナ充填コーティング層６によって確保されるので、ポリエステル不織布層のみをバリア層とした従来技術と比較してバリア層（ポリエステル不織布層５およびアルミナ充填コーティング層６）の厚さを薄くすることができる。このため、ポリマー碍管２のコンパクト化が可能となる。また、ポリマー碍管２は、磁器碍管と比較して軽量である。
【００３４】
また、本実施の形態では、ＦＲＰ筒７と比較して機械的強度に劣るポリエステル不織布層５を従来よりも薄くしているので、その分ＦＲＰ筒７を従来よりも厚くすることができ、同じサイズで比較すれば従来のポリマー碍管よりもポリマー碍管２の機械的強度が向上する。
【００３５】
また、本実施の形態では、ポリマー碍管２の製造時に、ポリエステル不織布層５の外周面にアルミナが充填された塗料をコーティングすることでアルミナ充填コーティング層６を形成し、さらにその外周面に通常の作業でＦＲＰ筒７を形成することができる。従って、短時間に容易に均一にコーティングすることができるので、作業性が向上し安価に製造することが可能となる。
【００３６】
一方、特許文献２に記載された技術を適用して、ＦＲＰ筒の内周面（外面）に直接アルミナ充填コーティング剤を塗布しようとした場合には、そもそも内周面への塗装自体が容易ではないことに加えて、アルミナ充填コーティング剤はアルミナの充填率が増大するにつれて粘性も増大するので、内周面に均一にアルミナ充填コーティング層を形成することは困難である。
【００３７】
これに対し、本実施の形態では、ＦＲＰ筒７の内側の最内層にポリエステル不織布層５を設け、このポリエステル不織布層５の外周面にアルミナ充填コーティング層６を形成することで、上記従来技術を適用する場合の問題点を解消するようにしている。つまり、本実施の形態では、ポリエステル不織布層５は、ＦＲＰ筒７の内側にアルミナ充填コーティング層６を配置するための不可欠な要素となっている。なお、アルミナ充填コーティング層６が外周面に形成されるこの最内層を、ポリエステル不織布層５以外の任意の層とすることも可能である。ただし、本実施の形態のように、最内層をポリエステル不織布層５とすることにより、ポリエステル不織布層５自体も分解ガスに対するバリア効果を有するので、バリア層の厚さをより小さくしかつ遮断効果をより大きくすることができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、軽量、コンパクトで、絶縁性能に優れ、製造も容易で安価なポリマー碍管およびその製造方法を提供することができる。
【００３９】
実施の形態２．
図４は、本実施の形態に係るポリマー碍管の縦断面図である。図４では、図２と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００４０】
図４に示すように、ＦＲＰ筒７の内層は、内側から順にポリエステル不織布層５ａ、アルミナ充填コーティング層６、ポリエステル不織布層５ｂとなっている。すなわち、アルミナ充填コーティング層６はポリエステル不織布層５ａの外周面にアルミナ充填コーティング剤を塗布して形成され、ポリエステル不織布層５ｂはアルミナ充填コーティング層６の外周面に形成され、ＦＲＰ筒７はポリエステル不織布層５ｂの外周面に形成されている。従って、ＦＲＰ筒７とアルミナ充填コーティング層６との間にポリエステル不織布層５ｂが配置され、ＦＲＰ筒７は、ポリエステル不織布層５ｂを介してアルミナ充填コーティング層６の外周面に形成されている。ポリエステル不織布層５ａ，５ｂの厚さは、実施の形態１のポリエステル不織布層５の厚さと同様である。
【００４１】
本実施の形態の製造方法について説明する。まず、ポリエステル不織布層５ａはポリエステル不織布層５と同様に形成する（図３のＳ１）。次に、ポリエステル不織布層５ａの外周面に実施の形態１と同様にしてアルミナ充填コーティング層６を形成する（図３のＳ２）。次に、アルミナ充填コーティング層６の外周面にエポキシ樹脂を含浸させたポリエステル不織布を巻き、筒状のポリエステル不織布層５ｂを形成する。次に、ポリエステル不織布層５ｂの外周面にＦＲＰ筒７を形成する。その他の工程については、実施の形態１で説明した通りである。
【００４２】
本実施の形態では、ＦＲＰ筒７をアルミナ充填コーティング層６上に直接形成することなく、ポリエステル不織布層５ｂ上に形成する構成ではあるが、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、ポリマー碍管およびその製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ガスブッシング、２  ポリマー碍管、３  導体、４  絶縁ガス、５，５ａ，５ｂ  ポリエステル不織布層、６  アルミナ充填コーティング層、７  ＦＲＰ筒、８  アルミナ充填コーティング層、９  フランジ部、１０  外被部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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