(57)【要約】【課題】高電圧開閉装置における導体の絶縁部の端部剥離現象を低減する。【解決手段】導体１０を、ガラス素材、金属類またはセラミックス成分を含んでなる被服層１１、さらにゴム素材を含んでなるモールド層１２によってモールドする導体１０のモールド構造であって、被服層１１に設けたモールド層１２の端末部に、端末モールド層１２１を延設する。ここで、端末モールド層１２１は、その層厚をモールド層１２のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形する。また、端末モールド層１２１は、成形にあたり、モールド層の層厚ａに対する延設長さｂ及び端末モールド層ｃの高さの比率が５％を超えるように設ける。【選択図】　図１
2004064946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧開閉装置における導体を、ガラス素材、金属類またはセラミックスからなる被服層、さらにゴム素材からなるモールド層によってモールドする導体のモールド構造であって、
被服層に設けたモールド層の端末部に、端末モールド層を延設し、
端末モールド層は、その層厚をモールド層のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形したこと
を特徴とする導体のモールド構造。
【請求項２】
端末モールド層は、
モールド層の層厚に対する延設長さの比率が、５％を超えるものであること
モールド層の層厚に対する端末モールド層の高さの比率が、５％を超えるものであること
を特徴とする請求項１記載の導体のモールド構造。
【請求項３】
ガラス素材は、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、硼ケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、カリウムナトリウム鉛ガラス、高鉛ガラス、石英ガラスから選択されたもの
金属類は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、メッキ用金属類から選択されたもの
ゴム素材は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴムから選択されたもの
を特徴とする請求項１または２記載のモールド構造。
【請求項４】
導体を、ガラス素材、金属類またはセラミックスからなる被服層、さらにはゴム素材からなるモールド層によってモールドした高電圧開閉装置であって、
導体のモールド構造を、被服層に設けたモールド層の端末部に、端末モールド層を延設し、端末モールド層は、その層厚をモールド層のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形したこと
を特徴とする高電圧開閉装置。
【請求項５】
端末モールド層は、
モールド層の層厚に対する延設長さの比率が、５％を超えるものであること
モールド層の層厚に対する端末モールド層の高さの比率が、５％を超えるものであること
を特徴とする請求項４記載の高電圧開閉装置。
【請求項６】
ガラス素材は、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、硼ケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、カリウムナトリウム鉛ガラス、高鉛ガラス、石英ガラスから選択されたもの
金属類は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、メッキ用金属類から選択されたもの
ゴム素材は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴムから選択されたもの
を特徴とする請求項４または５記載の高電圧開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧開閉装置例えば３ｋＶ〜３００ｋＶの絶縁開閉装置における導体のモールド構造及びこれを用いた高電圧開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日の高電圧開閉装置における導体の絶縁構成としては、エポキシ樹脂等のレジンによる導体のモールドまたは六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス等の絶縁ガスによるアーク消弧が挙げられる。前者は、メンテナンスフリーであり、原理的に高信頼性を持つが、その剛性からモールド導体に対する機械物性（線膨張率、弾性率）を十分配慮しないと、クラックを発生する恐れがあり、防護構成が必要となるクッション材層を設けるなどの大掛かりな工程が必要となる。一方、後者は、絶縁、遮断ともに優れた絶縁媒体であるが、地球温暖化防止の観点から総量規制対象となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記エポキシ樹脂によるモールドの課題であるクラック対策として、低弾性率、高伸び率のゴム素材によるモールド構成を検討したが、ゴム素材はその線膨張率が金属導体の１０倍程度であるため、導体形成及び使用環境温度幅において、モールド層の端部の剥離が懸念される。
【０００４】
モールド層の端部が剥離すると、導体とモールド層と絶縁ガスのトリプルジャンクションとなり、これが電界集中部となって、高電圧機器の場合、放電起点になってしまう。この対策として、導体とモールド層との間に半導電層を設け、モールド層側と一体化させることで、剥離しても導体と同電位となるように構成をとっているが、エポキシモールドにおけるクッション層の形成と同じく、生産工程が大掛かりなものとなる。また、モールド層の接触面に、充電導電部材の代わりに、ガラス素材やセラミック等の絶縁部材を設けても、端部剥離は被覆効果を損なうことになり、好ましくない。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、高電圧開閉装置における導体の絶縁部の端部剥離現象を低減できる導体のモールド構造及びこれを用いた高電圧開閉装置の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明は、高電圧開閉装置における導体を、ガラス素材、金属類またはセラミックスからなる被服層、さらにゴム素材からなるモールド層によってモールドする導体のモールド構造であって、
被服層に設けたモールド層の端末部に、端末モールド層を延設し、
端末モールド層は、その層厚をモールド層のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形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記載の導体のモールド構造において、
モールド層の層厚に対する延設長さの比率が、５％を超えるものであること
モールド層の層厚に対する端末モールド層の高さの比率が、５％を超えるものであることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のモールド構造において、
ガラス素材は、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、硼ケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、カリウムナトリウム鉛ガラス、高鉛ガラス、石英ガラスから選択されたもの
金属類は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、メッキ用金属類から選択されたもの
ゴム素材は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴムから選択されたものを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、導体を、ガラス素材、金属類またはセラミックスからなる被服層、さらにはゴム素材からなるモールド層によってモールドした高電圧開閉装置であって、
導体のモールド構造を、被服層に設けたモールド層の端末部に、端末モールド層を延設し、端末モールド層は、その層厚をモールド層のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の高電圧開閉装置において、
モールド層の層厚に対する延設長さの比率が５％を超えるものであること
モールド層の層厚に対する端末モールド層の高さの比率が５％を超えるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の高電圧開閉装置において、
ガラス素材は、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、硼ケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、カリウムナトリウム鉛ガラス、高鉛ガラス、石英ガラスから選択されたもの
金属類は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、メッキ用金属類から選択されたもの
ゴム素材は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴムから選択されたものを特徴とする。
【００１２】
以上の発明のように、導体において、モールド層の端末部に、端末モールド層を延設することで、従来技術に係るモールド構造よりも、モールド端部の剥離に至る伸びが増加するので、導体の絶縁部における端部剥離現象を低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る導体のモールド構造を示した概略図で、特に、（Ａ）は本発明に係る導体のモールド構造の概観を、（Ｂ）は当該モールド構造のＡ−Ａ断面の概略を示す。
【００１５】
本発明に係る導体のモールド構造は、導体１０を、被服層１１、さらにモールド層１２によってモールドする導体１０のモールド構造であって、被服層１１に設けたモールド層１２の端末部に、端末モールド層１２１を延設している（図１（Ａ））。
【００１６】
端末モールド層１２１は、その層厚をモールド層１２のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形している（図１（Ｂ））。このとき、端末モールド層１２１は、成形にあたり、モールド層の層厚ａに対する延設長さｂの比率を５％以上、モールド層の層厚ａに対する端末モールド層ｃの高さの比率を５％以上となるように設けるとよい。
【００１７】
被服層１１は、ガラス素材、金属類、セラミックス素材からなるものがある。
【００１８】
ガラス素材としては、例えば、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、硼ケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、カリウムナトリウム鉛ガラス、高鉛ガラス、石英ガラスから選択されたものが採用される。
【００１９】
金属類としては、例えば、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、メッキ用金属類から選択されたもの採用される。メッキ用金属は、導体の素材等によって定まる。
【００２０】
セラミックスとしては、高電圧開閉装置の絶縁材料として通常用いられているものであればよい。例えば、アルミナ焼結体（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト焼結体（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、滑石焼結体（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、スピネル焼結体（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３）、ベリリア焼結体（ＢｅＯ）、トリア焼結体（ＴｈＯ２）、ジルコン焼結体（ＺｒＯ２・ＳｉＯ２）等が挙げられる。
【００２１】
端末モールド層１２１は、ゴム素材からなり、モールド層１２と同種のものが望ましい。ゴム素材としては、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴムから選択されたものが採用される。そして、これらゴム素材には、適宜、添加剤や充填剤が配合さらにはポリマーブレンドがなされ、また共重合、化学修飾、ハロゲン置換等により特性が適宜改質される。
【００２２】
モールド層１２及び端末モールド層１２１は、液体状、固体状を問わず、いかなる成型方法（注型、押出、射出、若しくはこれらの組み合わせ等）によって得てもよい。このとき、被服層１１とモールド層１２及び端末モールド層１２１との接着及び接合において、化学的及び物理的な界面処理（例えばプライマー処理、サンドプラスター処理等）が適宜施される。
【００２３】
表１〜表６に、本発明及び従来技術に係る導体のモールド構造の評価試験結果を示した。ここでは、モールド端部構成においてモールド層の層厚に対する延設長さ及び端末モールド層厚の比率を変化させて、従来技術に係るモールド構造の試験結果と対比した結果を開示した。尚、図２に、本試験で検討したモールド構造端部の概略断面構成を示した。（Ａ）に示されたモールド構造は、本発明の構成に基づくもので、被服層の材料からなる試料部材２１にモールド層の材料からなる試料部材２２を設け、この部材の端末に端末モールド層の材料からなる試料部材２２１を延設している。ａは試料部材２２の層厚を、ｂは試料部材２２１の延設長さを、ｃは試料部材２２１の層厚を示す。（Ｂ）は、従来技術の構成に基づくもので、被服層の材料からなる試料部材２１にモールド層の材料からなる試料部材２２を設けている。
【００２４】
図３は、評価試験の概略を説明した図である。
【００２５】
図に示したように、板状（１００ｍｍ×１５０ｍｍ×１０ｍｍ）に成型した被服層の材料からなる試料部材３１同士を、モールド層及び端末モールド層の材料からなる試料部材３２によって接着した。このとき、接着断面が図２（ａ）（ｂ）となるように成形接着した（接着膜厚１０ｍｍ、接着面積１００ｍｍ×１０ｍｍ）。そして、双方の試料部材３１を矢印方向に引っ張って、試料部材３２の端部剥離が発生するまでの伸び（％）を測定した。このとき、従来技術に係るモールド構造に成型した試料部材３２の伸び（％）の値よりも大きい場合を○（良）と、同試料部材の伸び（％）の値以下である場合を×（不良）と評価した。
【００２６】
以下に試料部材３１，３２に用いた材料を示した。また、図４に、これらの材料を用いた従来技術に係るモールド構造の引張試験の結果を示した。
【００２７】
試料部材３１　ガラス素材の代表例としてパイレックス（登録商標）ガラス（石英ガラス）、セラミック素材の代表例としてアルミナ焼結体、金属類の代表例として銅
試料部材３２　ウレタンゴム、シリコーンゴム
表１は、試料部材３１の材料に前記ガラス素材を、試料部材３２の材料にウレタンゴムを用いた導体のモールド構造の評価試験結果を開示したものである。表において、Ｓ１は従来技術に係るモールド構造のものを示す（以下、表２〜表６中のＳ２〜Ｓ６においても同様）。Ｐ１〜Ｐ３０は末端モールド層を延設したモールド構造で、モールド層の層厚ａに対する延設長さｂの比率（ｂ／ａ）及びモールド層の層厚ａに対する端末モールド層ｃの高さの比率（ｃ／ａ）が０．０５〜２．０であるものを示す（以下、表２〜表６中のＰ３１〜Ｐ１８０においても同様）。
【００２８】
【表１】
2004064946.tif 000003
【００２９】
表２は、試料部材３１の材料に前記セラミック素材を、試料部材３２の材料にウレタンゴムを採用した場合の評価試験結果を開示したものである。
【００３０】
【表２】
2004064946.tif 000004
【００３１】
表３は、試料部材３１の材料に前記金属を、試料部材３２の材料にウレタンゴムを採用した場合の評価試験結果を開示したものである。
【００３２】
【表３】
2004064946.tif 000005
【００３３】
表４は、試料部材３１の材料に前記ガラス素材を、試料部材３２にシリコーンゴムを採用した場合の評価試験結果を開示したものである。
【００３４】
【表４】
2004064946.tif 000006
【００３５】
表５は、試料部材３１の材料に前記セラミック素材を、試料部材３２の材料にシリコーンゴムを採用した場合の評価試験結果を開示したものである。
【００３６】
【表５】
2004064946.tif 000007
【００３７】
表６は、試料部材３１の材料に前記金属を、試料材料３２の材料にシリコーンゴムを採用した場合の評価試験結果を開示したものである。
【００３８】
【表６】
2004064946.tif 000008
【００３９】
表１〜表６に示された評価結果から明らかなように、試料部材３１，３２の材料に依っては伸びの絶対値は異なるものの、モールド層の端末部に、端末モールド層を延設し、端末モールド層は、その層厚をモールド層のものよりも小さく設ける共に、その外周面を略凹状となるように成形することで、従来技術に係るモールド構造よりも、モールド端部の剥離に至る伸びが増加することが確認できる。そして、この作用効果は、端末モールド層を、モールド層の層厚に対する延設長さ及び端末モールド層の高さの比率が５％を超えるように、成型することで、より顕著なものとなることがわかる。このように、本発明に係るモールド構造によってモールド層剥離の危険性を低減できることが示された。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、モールド層の端末部に、端末モールド層を延設することで、従来技術に係るモールド構造よりも、モールド端部の剥離に至る伸びが増加するので、導体の絶縁部における端部剥離現象を低減できるモールド構造及び高電圧開閉装置を提供できる。特に、端末モールド層を、モールド層の層厚に対する延設長さ及び端末モールド層の高さの比率が５％を超えるように、成型することで、その効果はより顕著なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導体のモールド構造の概略図で、（Ａ）は本発明に係る導体のモールド構造の概観を、（Ｂ）は当該モールド構造のＡ−Ａ断面の概略を示した図。
【図２】評価試験で検討したモールド構造端部の概略構成図で、（Ａ）は本発明に係るモールド構造端部の概略を、（Ｂ）は従来技術に係るモールド構造端部の概略を示した図。
【図３】評価試験の概略説明図。
【図４】従来技術に係るモールド構造の引張試験の結果を示した特性図。
【符号の説明】
１０…導体
１１…被服層
１２…モールド層、１２１…端末モールド層
３１，３２…試料部材
【図１】
2004064946.tif 000009
【図２】
2004064946.tif 000010
【図３】
2004064946.tif 000011
【図４】
2004064946.tif 000012