(57)【要約】【課題】局所的な電界障害、特に電界強度過上昇及びコロナ放電、を発生する原因をその都度の障害に適合する電界制御膜によって大幅に除去する。【解決手段】碍子の材料は、碍子表面上における電界の不均一な分布によって強い負荷を受ける。その原因の１つは、碍子の構造形態にある。特に、端末金具の部分においては、笠部及び碍子芯材の絶縁材料から金属材料への移行の故に、即ち鉄塔の腕金における接地電位への移行又は架空電線の固定個所における電線電位への移行の故に、電界の強さが変化する。他の原因は、汚損堆積物、全般的に碍子に関係する負荷にある。そこで、本発明によれば、芯材（２）と保護膜（４）との間に、碍子（１；１０）の少なくとも一部（１５；１６）において、碍子の電界に影響を及ぼす粒子を充填剤として含む電界制御膜（３）が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
笠部（５）により包囲され得る芯材（２）と芯材（２）を包囲する保護膜（４）とを備え、場合によっては、この保護膜（４）から笠部（５）も成形されている複合碍子（１；１０）において、
芯材（２）と保護膜（４）との間に、少なくとも碍子（１；１０）の一部（１５；１６）において、碍子の電界に影響を及ぼす粒子を充填剤として含む電界制御膜（３）が配置されていることを特徴とする複合碍子。
【請求項２】
電界制御膜（３）が１つ又は２以上の層（３１，３２）からなり、個々の層が異なる電界制御特性を持つことを特徴とする請求項１記載の複合碍子。
【請求項３】
電界制御膜（３）が１つの層（３１）からなり、抵抗性の粒子のみを充填剤として含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項４】
抵抗性の粒子の比率が、層の長さに亘って、異なっていることを特徴とする請求項３記載の複合碍子。
【請求項５】
電界制御膜（３）が１つの層（３１）からなり、容量性の粒子のみを充填剤として含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項６】
容量性の粒子の比率が、層の長さに亘って、異なっていることを特徴とする請求項５記載の複合碍子。
【請求項７】
１つの層（３１，３２）の厚さが、その層の長さに亘って、異なっていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の複合碍子。
【請求項８】
電界制御膜が少なくとも２つの層からなり、１つの層における抵抗性の粒子の比率が他の層よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項９】
電界制御膜が少なくとも２つの層からなり、１つの層における容量性の粒子の比率が他の層よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項１０】
電界制御膜（３）が少なくとも２つの層からなり、１つの層（３１）が抵抗性の粒子のみを含み、他の層（３２）が容量性の粒子のみを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項１１】
電界制御膜が１つの層からなり、抵抗性の粒子と容量性の粒子との混合物を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項１２】
電界制御膜が少なくとも２つの層からなり、１つの層が抵抗性の粒子と容量性の粒子との混合物を含み、他の層が抵抗性又は容量性の粒子のみを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項１３】
１つの電界制御膜の複数の層が互いに重なり合っている場合に、電界に対する作用に応じて、それらの層の順序及び／又は組成が交互に変化することを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の複合碍子。
【請求項１４】
容量性及び／又は抵抗性の粒子の比率が、電界制御膜の個々の層において、異なっていることを特徴とする請求項１３記載の複合碍子。
【請求項１５】
電界制御膜（３）が、碍子（１）の芯材（２）の全長に亘って、形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の複合碍子。
【請求項１６】
電界制御膜（３）が、碍子（１０）の芯材（２）の或る部分（１６）に亘って、形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の複合碍子。
【請求項１７】
電界制御膜（３）が、碍子（１０）の芯材（２）の長さに亘って、複数の個別の部分（１５）に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の複合碍子。
【請求項１８】
個別の部分に分割され且つ少なくとも２つの層からなる電界制御膜の場合に、膜のない部分との境界領域において、１つの層が他の層よりも長く、その上又はその下にある他の層を越えて更に膜のない部分にまで達していることを特徴とする請求項１７記載の複合碍子。
【請求項１９】
電界制御膜の個々の層が、絶縁材料からなる層によって、互いに分離されていることを特徴とする請求項１乃至１８の１つに記載の複合碍子。
【請求項２０】
電界制御膜（３）の層（３１，３２）の材料がエラストマ材料からなることを特徴とする請求項１乃至１９の１つに記載の複合碍子。
【請求項２１】
電界制御膜（３）の１つの層（３１，３２）の厚さが、１ｍｍ乃至５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ乃至３ｍｍ、であることを特徴とする請求項１乃至２０の１つに記載の複合碍子。
【請求項２２】
碍子の電界に影響を及ぼす粒子が１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍ、の直径を持つことを特徴とする請求項１乃至２１の１つに記載の複合碍子。
【請求項２３】
１つの膜内の粒子の比率が、５０〜９０重量％、好ましくは７０重量％、であることを特徴とする請求項１乃至２２の１つに記載の複合碍子。
【請求項２４】
粒子の比率、即ち充填度、がパーコレーション閾値を上回っていることを特徴とする請求項２３記載の複合碍子。
【請求項２５】
抵抗性の電界制御のために使用される粒子が、５０ｎｍ〜１００μｍの粒径を有するマイクロバリスタであることを特徴とする請求項１乃至２４の１つに記載の複合碍子。
【請求項２６】
抵抗性の電界制御のために使用される粒子がＺｎＯからなることを特徴とする請求項２５記載の複合碍子。
【請求項２７】
保護膜（４）の厚さが５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ〜３ｍｍ、であることを特徴とする請求項１乃至２６の１つに記載の複合碍子。
【請求項２８】
芯材（２）を含み、この芯材（２）が笠部（５）で包囲されていて、芯材（２）が芯材（２）を包囲する保護膜（４）を有する複合碍子（１；１０）、特に請求項１乃至２７の１つに記載の複合碍子（１；１０）、を製造するための方法において、
碍子（１；１０）の芯材（２）の上に、少なくとも一部分（１５；１６）において、碍子の電界に影響を及ぼす粒子を充填剤として添加したエラストマ材料の少なくとも１つの層（３１，３２）を備える電界制御膜（３）を形成すること（２２，２３）、形成した電界制御膜（３）を有する芯材（２）の全体を保護膜（４）で覆い（２４）、その上に笠部（５）を被着又は押出成形すること（２６）、及び、碍子（１；１０）にプラスチックの加硫のための熱処理（２７）を施すことを特徴とする方法。
【請求項２９】
芯材（２）を含み、芯材（２）が笠部（５）で包囲されていて、芯材（２）が芯材（２）を包囲する保護膜（４）を有する複合碍子（１；１０）、特に請求項１乃至２７の１つに記載の複合碍子（１；１０）、を製造するための方法において、
碍子（１；１０）の芯材（２）の上に、少なくとも一部分（１５；１６）において、碍子の電界に影響を及ぼす粒子を充填剤として添加したエラストマ材料の少なくとも１つの層（３１，３２）からなる電界制御膜（３）を形成し（２２，２３）、形成した電界制御膜（３）を有する芯材（２）の全体を保護膜（４）で覆い（２４）、この保護膜（４）からそれの押出成形の際に同時に笠部を成形し（２６）、それから、碍子（１；１０）にプラスチックの加硫のための熱処理（２７）を施すことを特徴とする方法。
【請求項３０】
電界に対して異なる作用を有する少なくとも２つの層（３１，３２）で電界制御膜（３）を形成することを特徴とする請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３１】
碍子（１）の芯材（２）の全体に電界制御膜（３）を形成することを特徴とする請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３２】
碍子（１０）の芯材（２）における端末金具（１３）の部分に電界制御膜（３）を形成することを特徴とする請求項２８乃至３０の１つに記載の方法。
【請求項３３】
碍子（１０）の芯材（２）の複数の部分（１５）に電界制御膜（３）を形成することを特徴とする請求項２８乃至３０の１つに記載の方法。
【請求項３４】
電界制御膜が個別の部分に分割され、かつ少なくとも２つの層からなる場合に、膜のない部分との境界範囲において、１つの層を、その上又はその下にある層を越えて更に膜のない部分に到るまで形成することを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
電界制御膜の少なくとも１つの層を、変化する厚さで、芯材の上に形成することを特徴とする請求項２８乃至３４の１つに記載の方法。
【請求項３６】
電界制御膜の少なくとも１つの層を、碍子の電界に影響を及ぼす粒子の比率が層長に亘って変化するようにして、芯材上に形成することを特徴とする請求項２８乃至３５の１つに記載の方法。
【請求項３７】
碍子の電界に影響を及ぼす粒子の添加が、芯材への電界制御膜の層形成時に、押出成形物に対して異なる量で行なわれることを特徴とする請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック製ロッド又はパイプを碍子芯材として含む電界制御形の複合碍子であって、碍子芯材が笠付外被で覆われ、碍子芯材の端部に端末金具を装備されてなる電界制御形の複合碍子に関する。
【背景技術】
【０００２】
碍子材料には、碍子表面における電界の不均一な分布によって強い負荷がかかる。その原因の１つは、碍子の構造形態にある。特に端末金具の部位においては、笠部及び碍子芯材の絶縁材料から金属材料への移行の故に、鉄塔の腕金における接地電位への移行又は架空電線の固定個所における導体電位への移行の故に、電界強度が変化する。このことに起因する局所的な電界障害、特に電界強度過上昇、を回避するためには、いわゆる幾何学的な電界制御を用いるとよい。角や縁を丸く形成することにより、材料、特に電圧を導く部品、の形状に関する問題が緩和される。
【０００３】
他の原因は、汚損堆積物、即ち、碍子全体に関係する負荷である。屋外設置物として天候に曝されている複合碍子には、時間経過に伴って薄い汚損膜が堆積される。この汚損膜の導電性に基づいて、碍子表面に電荷の流れが生じ得る。この汚損膜が、例えば雨又は露によって湿気を帯びると、導電性がなお一層高くなり、漏れ電流及び放電電流の増大を招き、抵抗損失をもたらす。これは、汚損膜の加熱を生じさせ、その結果、汚損膜の乾燥を生じさせる。乾燥した汚損膜は局所的に高抵抗となるので、ここでは高い電圧降下が発生し得る。これに起因して周囲空気の絶縁破壊強度を超過すると、グロー放電又はフラッシュオーバーが発生し、これが原因となって、碍子表面材料が劣化し最終的には破壊に至る。
【０００４】
電界を均一にして局所的な電界障害、特に電界強度過上昇、を回避するための措置として、絶縁材料、例えばエポキシ樹脂及びポリマーの如きプラスチック、からなる局所的なコーティング又は被膜が、誘電性材料及び／又は強誘電性材料からなる中間層と共に電界制御膜として形成される。
【０００５】
芯材の上に嵌め込まれる胴部を有する多数の笠及び最後の笠と端末金具との間の接触スリーブが半導電性である高電圧複合碍子は、公知である（例えば、特許文献１の図２の実施例参照）。複合碍子のこの構成の場合には、空気中に存在する金属粒子及びその他の汚損粒子が、電気的に半導電性である層の上に直接堆積するという危険が存在し、電気的な相互作用の故に、自然の風化作用によってそこから完全に洗い流すことは、難しい。これらの粒子は、相応の幾何学的形状の場合に、局所的な電界強度上昇を招き、ひいては、碍子の損傷を招く。
【０００６】
笠部及び場合によっては芯材がそれぞれ半導電材料から作られている複合碍子は公知である（例えば、特許文献２参照）。笠付外被及び芯材の半導体としての特性は、複合碍子のあらゆる個所で等しい大きさである。天候影響及び汚損に耐えるべく笠付外被は付加的に保護膜で被覆されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第３２１４１４１号明細書
【特許文献２】独国特許第１９７００３８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、局所的な電界障害、特に電界強度過上昇及びコロナ放電、の発生原因を、それぞれの障害に適合させた電界制御膜によって、大幅に除去する複合碍子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、構造的には請求項１に記載された特徴事項により解決され、請求項２８及び請求項２９に記載された本発明による複合碍子の製造方法により解決される。複合碍子の有利な実施態様及びその製造方法は従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明による複合碍子は、少なくとも導体側の端末金具の部分において、碍子芯材のロッド又はパイプ上に、端末金具によって包囲される電界制御膜を有する。電界制御膜と端末金具との間の導電接触は、例えば、導電性ワニス、金属環又は金属ワイヤ織布によって形成される。端末金具の外側において、電界制御膜は、保護膜によって、又は、継ぎ目なしに芯材上に押出成形された笠部によって直接的に、包囲される。パイプ又はロッドとしての碍子芯材は、通常、ガラス繊維で強化された熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂又はポリエステル樹脂、からなる。
【００１１】
本発明は、あらゆる種類の複合碍子、特に懸垂碍子、支持碍子又は引込碍子に適している。使用範囲は１ｋＶを超える高電圧に始まり、特に７２．５ｋＶを超える電圧において有効である。
【００１２】
電界制御膜は、通常、それを覆う保護膜と同一の材料からなる。しかし、保護膜は、有利には、腐食及び漏れ電流に対して、より耐性が高い材料からなる。保護膜は、いかなる場合にも、良好な絶縁特性を有する材料からなる。これらの特性を有する材料は、エラストマ材料、例えば、ショア硬さクラスＡ６０〜９０のシリコンゴム（ＨＴＶ）又はエチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＭ）の如き、ポリマープラスチックである。電界制御膜及び保護膜によりそのように準備された芯材の上に笠部が嵌め込まれる。この笠部は、保護膜と同一の材料からなっていてよい。保護膜及び笠部は、欧州特許第１１４７５２５号明細書から公知であるように、同一作業工程において同じ材料から芯材の上に押出成形されてもよい。
【００１３】
電界制御は、抵抗又は容量により行なわれるか、又はそれらの組合せで行なうことができる。この目的のために、電界制御膜の材料に、電界を制御する粒子が充填剤として充填される。
【００１４】
電界制御膜には、オーム電界制御とも称する抵抗性の電界制御のために、オーム伝導性（導電性）及び／又は半導電性の充填剤が設けられている。オーム伝導性の充填剤の場合には、電圧と電流との間の線形の材料依存性が利用される。導電性の充填剤には、例えばカーボンブラック、Ｆｅ3Ｏ4及びその他の金属酸化物が含まれる。
【００１５】
電圧と電流との間の非線形の相関性を有する半導電材料が存在する。この特性を持つのがバリスタ、例えばＺｎＯ、であり、これらは所定の電圧又は電界強度を超えると導電性となり、それにより過電圧を制限する能力を持つ。マイクロバリスタは、抵抗性の電界制御に、特に適している。これは、５０ｎｍから１００μｍまでの範囲の粒径を有する粉末状のバリスタである。適切な設計によって、マイクロバリスタが充填された材料、特にシリコン材料、が衝撃電圧負荷時には高い導電性を示し、連続運転時には低い損失電力消費を有する。
【００１６】
容量性の電界制御の場合には、ＴｉＯ2、ＢａＴｉＯ3又はＴｉＯxのような、誘電特性を有する材料が使用される。これらの材料は高い誘電率を有する。
【００１７】
屈折性の電界制御は、容量性の電界制御の特別形態である。局所的な電界障害、特に電界強度過上昇、ができるかぎり除去されるように、異なる大きさの誘電率を有する材料を適切に配置することによって、材料の移行部において電気力線が屈折される。
【００１８】
電界制御膜は、１つの層又は複数の層から構成でき、その場合に、個々の層が異なる電界制御特性を有してもよい。
【００１９】
充填剤として電界制御膜の層に加えられる粒子は、１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍの範囲、の直径を持つ。その大きさは、層の厚さ並びに予想される電界障害の強さ及び広がりに支配される。
【００２０】
これらの粒子の比率は、５０〜９０重量％、好ましくは７０重量％、にある。
【００２１】
粒子の比率、即ち充填率、は、パーコレーション閾値を上回るとよく、即ち、粒子が直接的な電気接触状態にあるとよい。
【００２２】
電界制御膜の１つの層の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍ、通常、２ｍｍ〜３ｍｍである。その厚さは、予想される電界障害の強度及び広がりに支配される。
【００２３】
電界制御膜は、１つの層からなっていてよく、充填剤として抵抗性の粒子のみを含んでいてもよい。このような電界制御膜は、碍子の、抵抗性の電界制御（オーム電界制御）が好ましくは必要とされる個所に、設けられている。
【００２４】
電界制御膜は、１つの層からなっていてよく、充填剤として容量性の粒子のみを含んでいてもよい。このような電界制御膜は、碍子の、容量性の、又は特別には屈折性の、電界制御が好ましくは必要とされる個所に、設けられている。
【００２５】
電界制御膜は、１つの層からなっていてよく、抵抗性又は容量性の粒子の比率が、層の長さに亘って、異なっていてもよい。電界障害への作用の強さは、等しい厚さの場合には、層の中の充填剤比率を変えることによって、局所的に変化させることができる。充填剤比率は、層材料の形成前に層材料に充填剤を既に混合しておくのではなくて、層形成のためのノズル中で又はその手前で始めて混合することによっても、変えることができる。
【００２６】
１つの電界制御膜の１つの層の厚さは、膜の長さに亘って変化してよい。これは、その層を芯材の上に形成する押出成形機の内部における送り速度を変えることによって可能である。充填剤比率が等しい場合には、層の厚さの変化によって、従って層内の粒子個数の変化によって、電界障害への作用の強さを局所的に変化させることができる。
【００２７】
電界制御膜は、充填剤として抵抗性又は容量性の粒子を有する少なくとも２つの層からなっていてもよい。この場合には、１つの層が他の層よりも高い比率の抵抗性又は容量性の粒子を有していてもよい。
【００２８】
電界制御膜は、少なくとも２つの層からなっていて、このとき、１つの層が抵抗性の粒子のみを含んでいて、他の層が容量性の粒子のみを含んでいてもよい。複数の層が重なり合っている場合、層の順序は変えることができる。
【００２９】
電界制御膜が１つの層からなっていてもよく、抵抗性の粒子と容量性の粒子との混合物を含んでいてもよい。
【００３０】
電界制御膜が少なくとも２つの層からなっていて、このとき、１つの層が抵抗性の粒子と容量性の粒子との混合物を含んでいて、他の層が抵抗性又は容量性の粒子のみを含んでいてもよい。
【００３１】
複数の層が重なり合っている場合に、それらの層の電界への作用を考慮して、それらの層の順序及び／又は組成を変化させることができる。更に、容量性及び／又は抵抗性の粒子の比率を電界制御膜の個々の層において異ならせることができる。
【００３２】
電界制御膜が、碍子芯材の全長に亘って形成されていてもよい。しかし、電界制御膜は、部分範囲、例えば端末金具の範囲内、だけに広がっていてもよい。電界制御膜は、個々の部分に分割され、それによって中断されていてもよい。
【００３３】
電界制御膜が個別の部分に分割されていて、しかも少なくとも２つの層からなる場合には、層のない部分との境界範囲においては、１つの層がその上又は下にある他の層を越えて更に層のない部分にまで達していて、この結果、１つの層の電界に影響を及ぼす特性のみが作用するようにしてもよい。
【００３４】
前述したように、電界制御膜の不連続の配置によって、大きな損失電力を回避することができる。
【００３５】
２つの層自体の接触範囲における導電性の相違が望ましくない電界変化を招き得る場合には、電界制御膜の個々の層は、必要に応じて、絶縁中間層によって、互いに分離されてもよい。
【００３６】
上述のような、層の数、電界制御膜内における個々の層の配置並びに容量性及び／又は抵抗性の粒子の充填度を任意に組み合わせることにより、碍子にとって有害な電界不均一が発生し得る個所において、電界不均一を、それに合わせて調整した層によって防止又は抑制することが可能になる。
【００３７】
抵抗性の電界制御のためには、マイクロバリスタ、特にＺｎＯからなるマイクロバリスタ、が好ましい。
【００３８】
電界制御膜の保護のために、電界制御膜を、保護膜、例えば極めて良好な耐漏れ電流性、耐食性及び耐候性を有する絶縁性のＨＴＶシリコン押出成形膜、で覆うことができ、この保護膜の上に笠部が嵌め込まれる。この保護膜は、屋外での耐久性を高めるが、その厚さは５ｍｍまで、好ましくは２ｍｍから３ｍｍの間、にあるとよい。
【００３９】
しかし、欧州特許第１１４７５２５明細書から公知であるように、笠部は、電界制御膜を有する芯材の上に、直接、隙間なく押出成形することもできる。この場合、保護膜及び笠部は同一の材料からなる。
【００４０】
電界制御膜は、芯材が送り込まれる押出成形機によって、芯材の上に形成することができる。複数の層を有する膜を芯材の上に形成しようとする場合には、これは、多段式ノズルによって、又は相前後して配置された複数の押出成形機によって、行なわれる。層の形成は、これらの層が碍子芯材に良好に付着して互いに結合して１つの膜を形成するように行なわれなければならない。場合によっては接着剤の塗布が必要である。
【００４１】
本発明は、電界において危機的な障害、特に電界強度過上昇、が発生し得る個所にのみ電界制御膜を挿入配置し得る可能性を提供する。それによって、碍子における損失電力を最小値に低減することができる。
【００４２】
抵抗性及び／又は容量性の粒子を有する層からなる電界制御膜の組成、又は２つ以上の層、特に異なる粒子及び／又は粒子比率を有する層、からなる電界制御膜の構造、並びに層の被覆長さの変化は、除去すべき電界障害、特に、局所的な汚損によって特別に引き起こされる電界強度過上昇、に合わせて、有利に調整することができる。それによって、碍子に沿った電界分布が均一にされる。それによってグロー放電、コロナ放電及びオーバフラッシュの発生が回避され、それによって予定よりも早い材料劣化が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、１つの層からなる電界制御膜を有する複合碍子の一部を示す縦方向断面図である。
【図２】図２は、２つの層からなる電界制御膜を有し且つ１つの層が芯材の一部分のみを覆う複合碍子の一部を示す縦方向断面図である。
【図３】図３は、電界制御膜が設けられた部分が表示されている長幹碍子を示す図である。
【図４】図４は、ケーブルワイヤロープが固定されている端末金具の部分に電界制御膜が設けられている長幹碍子を示す図である。
【図５】図５は、碍子芯材から端末金具への移行部を示す縦方向断面図である。
【図６】図６は、散水のもとでの交流電圧印加の際の、本発明による碍子と従来の碍子との間の比較試験を示す図である。
【図７】図７は、本発明による碍子の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
【００４５】
図１には本発明による複合碍子１の縦方向断面が示されている。ここでのケースでは、それは１つの長幹碍子の細部を示す。ガラス繊維強化プラスチックからなる芯材２の上に電界制御膜３が形成されている。発生する電界障害に合わせて、電界制御膜３は、容量性又は抵抗性の特性を持つ。例えば、電界制御膜３は、抵抗による電界制御のためにＺｎＯからなるマイクロバリスタを含む。電界制御膜３は、保護膜４によって覆われている。保護膜４は、耐食性及び耐漏れ電流性の材料からなり、電界制御膜３を天候影響及び汚損から保護する。この保護膜４の上に規則正しい間隔で笠部５が配置されている。笠部５は、公知のポリマープラスチック材料の１つから成形されている。
【００４６】
図２に同様に、本発明による複合碍子１の縦方向断面が示されている。図１と一致する特徴部分には同一符号が付されている。この実施例では、碍子１の或る部分において、電界制御膜３は、２つの層３１及び３２からなり、層３２が連続層３１の上に配置されている。両層３１及び３２は、異なる電界制御特性を有していてもよい。例えば、外側の層３２が容量性の特性を有し、連続層３１が抵抗性の特性を有していてもよい。電界制御膜のこのような配置は、構造に起因する電界障害を考慮すると、例えば端末金具の部分において有利である。この実施例では、電界制御膜３は、全体的に一様な厚さである。電界制御膜３が２層である範囲では、押出成形の縮小によって内側の層３１を薄く形成してもよい。それから第２作業ステップにおいて、外側の層３２は、全体として一様な膜厚が達成されるような厚さに形成される。
【００４７】
図３及び図４は、高電圧架空電線において使用されるような長幹碍子１０を示す。これらの碍子の電界制御膜の構造は、例えば図１又は図２に示されている碍子において説明したのと同様の構造に相当するものであってよい。これらの碍子１０は、それぞれ、ここに図示されていない高電圧鉄塔の腕金１１に吊るされている。この取り付けは、既知の方法で、金属製の端末金具１２により行なわれる。下端には他の端末金具１３により架空電線１４が取り付けられている。この実施例では、４ｍの長さを持つ碍子１０が、過大な損失電力を回避するために、図３に示されているように部分的にのみ、又は図４に示されているように端末金具の特定範囲においてのみ、電界制御膜で覆われている。図３の碍子１０は、芯材が電界制御膜で覆われているそれぞれ等しい大きさの５つの部分１５を持つ。これらの部分は、それぞれ電界制御膜のない等しい大きさの部分によって遮断されている。図４の碍子１０は、電界制御膜で覆われている部分１６を持ち、この部分１６は、架空電線１４が固定されている端末金具１３から上方に向かってロッドの３分の１の長さに亘って延在する。
【００４８】
図５は、端末金具から笠付外被領域までの移行部分を断面図で概略的に示す。これは、図３又は図４に示したように、架空電線を固定する端末金具を有する碍子端部の断面である。図２、図３及び図４と一致する特徴部分には同一符号が付されている。
【００４９】
碍子１又は１０において、芯材がガラス繊維強化プラスチック製ロッド２からなり、このロッド２は電界制御膜３で覆われ、そして、電界制御膜３は保護膜４によって被覆されている。この保護膜の上には笠部５が被着されている。電界制御膜３の構造は図２に示した構造に相当する。ロッド２の端部は、端末金具１３によって包囲されている。層３１が、碍子芯材２を、図５で認識可能な長さに亘って、完全に覆っている。これは抵抗作用を有する層であり、マイクロバリスタを含んでいる。更に、外側に向けて容量効果を有する層３２があり、この層３２は、誘電特性を有する充填剤を含んでいる。層３２は、端末金具１３から第１の笠部５の上方にまで達している。容量性電界制御は、特に、構造に起因した電界強度過上昇、例えば端末金具から碍子ロッドへの移行部において生じるようなエッジ又は段付きの移行部に起因した電界強度過上昇、を抑制するのに適している。これらの層と端末金具との間における導電接触を改善するためには、芯材を包囲する端末金具の空洞に導電ワニスを塗布してもよい。ここでは図示されていないが、ワイヤループ又はワイヤネットの挿入も可能である
【００５０】
図６は、図１に従って表面が電界制御膜で覆われた本発明による長幹碍子と、電界制御膜なしにＨＴＶシリコンのみを備えた基準碍子としての従来の長幹碍子との間の比較試験の結果を示す。笠部は、いずれも、ＨＴＶシリコンからなる。
【００５１】
フラッシュオーバー距離は、２７６５ｍｍであった。両供試碍子において、１６ｍｍの直径を有するガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）ロッドの上に３ｍｍの厚さのポリマー膜（横断面積１．８ｃｍ2）を形成した。供試碍子の一方において、電界制御のためのポリマー膜に、マイクロバリスタ、即ちＺｎＯバリスタ、が、１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍの粒径を有する粉末の形で、５０〜９０重量％、好ましくは７０重量％、の比率で、混合された。この実施例では、マイクロバリスタの充填度がパーコレーション閾値を上回っていて、即ち、マイクロバリスタが互いに直接的に電気接触した状態にあった。
【００５２】
図６において、左側に試験中における本発明による碍子を、そして右側には試験中における対照碍子を、認識することができる。７５０ｋＶ（実効値）の交流電圧印加において、両碍子に散水がなされた。電線側における最も下側の５つの笠部のもとで、対照碍子が強い放電活性状態を示しているのに対して、電界制御膜を備えた碍子は全く放電のない状態にある。
【００５３】
図７に本発明による碍子の製造方法を説明するためのフローチャートが示されている。製造すべき碍子の芯材２は、ガラス繊維強化プラスチックからなるロッドである。このロッド２は、送り方向２０に、相前後して配置されているスタンドを通して案内され、それらのスタンドで処理されて、碍子に完成される。第１のスタンド２１において接着剤２１１が塗布される。これは、次に被着すべき電界制御膜３の層が芯材２に密接に結合するようにするために行なわれる。押出成形機２２において、電界制御膜の第１の層３１、例えばバリスタを有する層、即ち抵抗特性を有する層、が形成される。なおも他の層を続けさせる場合には、他の層３２、例えば容量特性を有する層、を形成するための他の押出成形機２３が用意されている。相前後する２つの押出成形機の代わりに、両層をロッド上に重ねて押出成形する２つのノズルを有する押出成形機を使用することもできる。次の押出成形機２４は保護膜４を形成する。
【００５４】
笠付外被の製造方法に応じて、ここで碍子芯材を分離工具２５により分離することができる。次のステップ２６において、笠部が押出成形されるか、又は既に予め製作された笠部５が上に押し込まれる。電界制御膜、保護膜及び笠部を硬化するための熱処理２７でもって、碍子１；１０の製造が終了する。ロッドの端部の調製後に、その上に端末金具が取り付けられる。
【００５５】
保護膜及び笠付外被が、同一の作業過程で１つの共通な膜として、碍子芯材２の上に形成される場合には、スタンド２６における製造が欧州特許第１１４７５２５号明細書に応じて行なわれる。この場合には、個々の完成碍子１；１０への分離は、熱処理２７の後に、分離工具２８により行なわれる。
【符号の説明】
【００５６】
１          複合碍子
２          芯材
３          電界制御膜
３１        内側の層
３２        外側の層
４          保護膜
５          笠部
１０        複合碍子
１１        腕金
１２        端末金具
１３        端末金具
１４        架空電線
１５        部分範囲
１６        部分範囲
２０        送り方向
２１        第１のスタンド
２１１      付着剤
２２        押出成形機
２３        押出成形機
２４        押出成形機
２５        分離工具
２６        ステップ
２７        熱処理
２８        分離工具
【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】
2011514626.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月13日(2010.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材（２）と芯材（２）を包囲する保護膜（４）とを備え、少なくとも碍子（１；１０）の一部（１５；１６）において、
芯材（２）と保護膜（４）との間に、碍子の電界に影響を及ぼす粒子を充填剤として含む電界制御膜（３）が配置されている複合碍子（１；１０）であって、電界制御膜（３）が層（３１，３２）を有し、該層（３１，３２）の長さに亘って、該電界に影響を及ぼす粒子の比率が異なることを特徴とする複合碍子。
【請求項２】
電界制御膜（３）が１つ又は２以上の層（３１，３２）からなり、個々の層（３１，３２）が異なる電界制御特性を持つことを特徴とする請求項１記載の複合碍子。
【請求項３】
電界制御膜（３）が１つの層（３１，３２）からなり、抵抗性又は容量性の粒子のみを充填剤として含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項４】
電界制御膜（３）が少なくとも２つの層（３１，３２）からなり、該層（３１，３２）のうちの１つの層における抵抗性又は容量性の粒子の比率が他の層よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項５】
電界制御膜（３）が少なくとも２つの層（３１，３２）からなり、該層のうちの１つの層（３１）が抵抗性の粒子のみを含み、他の層（３２）が容量性の粒子のみを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項６】
電界制御膜が１つの層（３１，３２）からなり、抵抗性の粒子と容量性の粒子との混合物を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項７】
電界制御膜が少なくとも２つの層（３１，３２）からなり、１つの層が抵抗性の粒子と容量性の粒子との混合物を含み、他の層が抵抗性又は容量性の粒子のみを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の複合碍子。
【請求項８】
１つの電界制御膜の複数の層（３１，３２）が互いに重なり合っている場合に、電界に対する作用に応じて、それらの層（３１，３２）の順序及び／又は組成が交互に変化することを特徴とする請求項１又は７記載の複合碍子。
【請求項９】
容量性及び／又は抵抗性の粒子の比率が、電界制御膜の個々の層（３１，３２）において、異なっていることを特徴とする請求項８記載の複合碍子。
【請求項１０】
電界制御膜（３）が、碍子（１０）の芯材（２）の長さに亘って、複数の個別の部分（１５）に形成されていることを特徴とする請求項１又は９記載の複合碍子。
【請求項１１】
個別の部分に分割され且つ少なくとも２つの層（３１，３２）からなる電界制御膜の場合に、膜のない部分との境界領域において、１つの層（３１，３２）が他の層よりも長く、その上又はその下にある他の層（３１，３２）を越えて更に膜のない部分にまで達していることを特徴とする請求項１０記載の複合碍子。
【請求項１２】
電界制御膜の個々の層（３１，３２）が、絶縁材料からなる層によって、互いに分離されていることを特徴とする請求項１又は１１記載の複合碍子。
【請求項１３】
１つの膜内の粒子の比率が、５０〜９０重量％、好ましくは７０重量％、であることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の複合碍子。
【請求項１４】
粒子の比率、即ち充填度、がパーコレーション閾値を上回っていることを特徴とする請求項１３記載の複合碍子。
【請求項１５】
芯材（２）及び芯材（２）を包囲する保護膜（４）を有する複合碍子（１；１０）、特に請求項１乃至１４の１つに記載の複合碍子（１；１０）、を製造するための方法において、
碍子（１；１０）の芯材（２）の上に、少なくとも一部分（１５；１６）において、碍子の電界に影響を及ぼす粒子の比率が膜の長さに亘って変化するエラストマ材料からなる少なくとも１つの層（３１，３２）を備える電界制御膜（３）を形成すること、形成した電界制御膜（３）を有する芯材（２）の全体を保護膜（４）で覆うこと、及び、碍子（１；１０）にプラスチックの加硫のための熱処理（２７）を施すことを特徴とする方法。
【請求項１６】
電界に対して異なる作用を有する少なくとも２つの層（３１，３２）で電界制御膜（３）を形成することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
碍子の芯材（２）の複数の部分（１５）に電界制御膜（３）を形成することを特徴とする請求項１５又は１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
電界制御膜（３）が個別の部分に分割され、かつ少なくとも２つの層（３１，３２）からなる場合に、膜のない部分との境界範囲において、１つの層（３１，３２）を、その上又はその下にある層（３１，３２）を越えて更に膜のない部分に到るまで形成することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
碍子（１；１０）の電界に影響を及ぼす粒子の添加が、芯材（２）への電界制御膜（３）の層（３１，３２）形成時に、押出成形物に対して異なる量で行なわれることを特徴とする請求項１５乃至１８記載の方法。
【国際調査報告】
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