(57)【要約】【課題】ポリマー避雷器は、長期の使用により避雷器の内部要素とポリマー樹脂でできた絶縁容器との接合面の気密性が低下し、その部分からから湿気が侵入し、避雷器の絶縁性能を低下させる懸念がある。【解決手段】型に避雷器の内部要素を置き、型の中にシリコーン樹脂を注入し、シリコーン樹脂を硬化温度まで加熱する時に型内を加圧してモールド被覆する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体を一枚又は複数枚積層し、その両端に電極端子を配置し、絶縁支持体で非直線抵抗体と電極端子とを固定して内部要素を構成し、この内部要素を型の中に置いてシリコーン樹脂でモールド被覆した避雷器において、シリコーン樹脂の硬化温度下で圧縮成形したシリコーン樹脂により内部要素をモールド被覆したことを特徴とする避雷器。
【請求項２】
酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体を一枚又は複数枚積層し、その両端に電極端子を配置し、絶縁支持体で非直線抵抗体と電極端子とを固定して内部要素を構成し、この内部要素を型の中に置いてシリコーン樹脂でモールド被覆した避雷器の製造方法において、シリコーン樹脂の硬化温度下でシリコーン樹脂を圧縮成形し、モールド被覆したことを特徴とする避雷器の製造方法。
【請求項３】
内部要素を型の中に入れ、液状のシリコーン樹脂を型内に注入し、型内を密封した後、型内を加圧高温としてモールド被覆することを特徴とする請求項２に記載の避雷器の製造方法。
【請求項４】
シリコーン樹脂の注入時に、型を予熱しておくことを特徴とする請求項２又は３に記載の避雷器の製造方法。
【請求項５】
シリコーン樹脂の注入時に、内部要素を予熱しておくことを特徴とする請求項２又は３に記載の避雷器の製造方法。
【請求項６】
予熱温度をシリコーン樹脂の硬化温度より低い温度としたことを特徴とする請求項４又は５に記載の避雷器製造方法。
【請求項７】
シリコーン樹脂をゲル化させた後型より取出し、シリコーン樹脂の硬化温度より高い温度で熱処理することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の避雷器の製造方法。
【請求項８】
予熱温度を７０℃〜１３０℃の範囲内であることを特徴とする請求項４又は５に記載の避雷器の製造方法。
【請求項９】
シリコーン樹脂をゲル化させる温度を８０℃〜１５０℃の範囲で行い、その後の熱処理温度を１３０℃〜１８０℃の範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の避雷器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗体を用いた避雷器およびその製造方法に関するもので、特に絶縁容器として樹脂材料（ポリマー樹脂）を用いた避雷器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、送電線や送変電機器などの電力系統に落雷などが生じた場合には系統に異常電圧（雷サージ）が発生し電力機器や設備を損傷破壊する恐れがある。このような異常電圧から電力系統を保護するために、従来より避雷器が用いられている。この避雷器には、正常な電圧下においては絶縁性能を示し、異常電圧が印加された時には低抵抗特性を示す非直線抵抗体が用いられ、電力系統と大地との間に接続される。電力系統に異常電圧が発生した場合は避雷器を通して放電電流が大地に流れ異常電圧を制限する。そして、電圧が正常状態に復帰すると直ちに放電が停止し、避雷器は元の絶縁状態に復帰する。
【０００３】
このような避雷器の構成としては従来、酸化亜鉛を主成分とする円板状の非直線抵抗素子を１枚または複数枚積層し、その上下端部に電極を配置して非直線抵抗積層体を構成し、それらの径方向のずれを防ぐために複数本の絶縁ロッドを非直線抵抗積層体周囲に均等配置し、その上下を絶縁ナットで電極に固定し、避雷器の内部要素を構成している。さらにこの内部要素を絶縁容器の中に収納し、内部要素の上端部にバネを介して蓋をすることにより電極を含む非直線抵抗積層体に軸力を付与し、固定している。
【０００４】
避雷器の絶縁容器としては、セラミック製のもの、あるいはポリマー樹脂を用いたものがあり、ポリマー樹脂を用いたものは、特にポリマー避雷器と呼ばれている。ポリマー避雷器では非直線抵抗積層体の固定方法としては、絶縁ロッドで押さえる方法のほかに、たとえば、特開平１−２５５４３７のように絶縁性のテープで固定する方法や特開平１０−５５９０４のように絶縁性の網で固定する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポリマー避雷器は、非直線抵抗体を積層し、絶縁ロッドで固定して構成された避雷器の内部要素をシリコーン樹脂などのポリマー樹脂でモールド被覆してできた絶縁容器の中に収納していた。
【０００６】
このような従来のポリマー避雷器では、長期の使用で内部要素と絶縁容器であるポリマー樹脂との接合面の気密性が低下し、この部分から湿気が侵入し、避雷器内に空間があった場合には水分が滞留し、絶縁強度を弱め、避雷器の絶縁性能を低下させる懸念があった。特に、絶縁性のテープ、網形状のもので非直線抵抗体を固定した場合、テープ、網目の重なり部に気泡が形成されやすく絶縁的に問題であった。
【０００７】
また、避雷器が大形になるとシリコーン樹脂の量が増え、硬化に時間がかかり、
生産性が低下するいう問題もあった。
本発明は上記の課題を解決して、長期使用によっても気密性が低下することなく、絶縁性能を向上させた避雷器およびその製造方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の避雷器の発明は、酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体を一枚又は複数枚積層し、その両端に電極端子を配置し、絶縁支持体で非直線抵抗体と電極端子とを固定して内部要素を構成し、この内部要素を型の中に置いてシリコーン樹脂でモールド被覆した避雷器において、シリコーン樹脂の硬化温度下で圧縮成形したシリコーン樹脂により内部要素をモールド被覆したことを特徴とする。
この発明によれば、シリコーン樹脂の流動性を保持した状態で内部要素の隙間までシリコーン樹脂を埋め、隙間や気泡の発生を防ぐ。
【０００９】
請求項２に記載の避雷器の製造方法の発明は、酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体を一枚又は複数枚積層し、その両端に電極端子を配置し、絶縁支持体で非直線抵抗体と電極端子とを固定して内部要素を構成し、この内部要素を型の中に置いてシリコーン樹脂でモールド被覆した避雷器の製造方法において、シリコーン樹脂の硬化温度下でシリコーン樹脂を圧縮成形し、モールド被覆したことを特徴とする。
この発明の方法によれば、シリコーン樹脂の流動性を保持した状態で内部要素の隙間までシリコーン樹脂を埋め、隙間や気泡の発生を防ぐ。
【００１０】
請求項３に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項２に記載の避雷器の製造方法の発明において、内部要素を型の中に入れ、液状のシリコーン樹脂を型内に注入し、型内を密封した後、型内を加圧高温としてモールド被覆することを特徴とする。
この発明によれば、シリコーン樹脂の流動性を保持した状態で、密封された型内で内部要素の隙間までシリコーン樹脂を埋め、隙間や気泡の発生を防ぐ。
【００１１】
請求項４に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項２又は３に記載の避雷器の製造方法の発明において、シリコーン樹脂の注入時に、型を予熱しておくことを特徴とする。
この発明によれば、あらかじめ型が予熱されているので短時間でシリコーン樹脂を硬化させる。
【００１２】
請求項５に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項２又は３に記載の避雷器の製造方法の発明において、シリコーン樹脂の注入時に、内部要素を予熱しておくことを特徴とする。
この発明によれば、あらかじめ型が予熱されているので短時間でシリコーン樹脂を硬化させる。
【００１３】
請求項６に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項４又は５に記載の避雷器製造方法の発明において、予熱温度をシリコーン樹脂の硬化温度より低い温度としたことを特徴とする。
この発明によれば、あらかじめ型、又は内部要素が予熱されているので短時間でシリコーン樹脂を硬化させる。
【００１４】
請求項７に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項２乃至６のいずれかに記載の避雷器の製造方法の発明において、シリコーン樹脂をゲル化させた後型より取出し、シリコーン樹脂の硬化温度より高い温度熱処理することを特徴とする。
この発明によれば、シリコーン樹脂のゴム特性を発現する反応と、接着性を向上する反応とを分けて硬化処理を行う。
【００１５】
請求項８に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項４又は５に記載の避雷器の製造方法の発明において、予熱温度を７０℃〜１３０℃の範囲内であることを特徴とする。
この発明によれば、あらかじめ型、又は内部要素が７０℃〜１３０℃の範囲内で予熱されているので短時間でシリコーン樹脂を硬化させる。
【００１６】
請求項９に記載の避雷器の製造方法の発明は、請求項７に記載の避雷器の製造方法の発明において、シリコーン樹脂をゲル化させる温度を８０℃〜１５０℃の範囲で行い、その後の熱処理温度を１３０℃〜１８０℃の範囲内であることを特徴とする。
この発明によれば、シリコーン樹脂のゴム特性を発現する反応と、接着性を向上する反応とを分けて硬化処理を行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１において、１は酸化亜鉛を主成分とする材料からなる円板状の非直線抵抗体で、この非直線抵抗体１を１枚又は複数枚積層し、その両端部に当板２ａ、２ｂを介して電極３ａ、３ｂを配置する。それらの電極３ａ、３ｂ間を非直線抵抗体１の積層方向に沿ってその周囲に配置された４本のＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスティク）製の板状の絶縁支持体４でボルト５により連結する。そして図１に示すように少なくとも一方の電極３ｂにネジ穴６を設け、そこにトメネジ７を螺合し、当板２ｂをトメネジ７で押すことにより、非直線抵抗体１の積層体を締付け、固定し、避雷器の内部要素８を構成している。
【００１８】
このようにして構成された避雷器の内部要素８の周りを流動性の優れたシリコーン樹脂で笠付き形状にモールド被覆を行い絶縁容器９を構成する。９ａは絶縁容器９の笠部である。
【００１９】
次に上記のように構成された避雷器のシリコーン樹脂にモールド被覆を行う製造方法について説明する。図２に示すように笠付き形状となるような型１０内に内部要素８をセットし、液状のシリコーン樹脂１１を型１０内に注入し、図示しない加熱、加圧装置により型１０内の温度をシリコーン樹脂の硬化温度まで上げ、このシリコーン樹脂の硬化温度下で加圧することによりシリコーン樹脂１１を硬化させ、笠形状を形成する。
【００２０】
以上のような方法で製造した避雷器について、長期信頼性の検証試験として、塩水煮沸試験を行った。試験は、０．１％沸騰塩水中に避雷器本体を４２時間以上浸漬し、試験前後の電気的特性の変化を動作開始電圧（ＤＣ１ｍＡの電流を流したときの発生電圧）、制限電圧（１０ｋＡの雷電流を流したときの発生電圧）の測定で評価した。その結果、試験前後の電気的特性の低下はそれぞれ１％以下であり、良好な結果が得られた。
【００２１】
本実施の形態において、耐煮沸特性が良好であった理由は、概略以下のように考えられる。本実施の形態で製造した避雷器では、シリコーン樹脂１１を硬化する時に高温下で加圧している。その結果、シリコーン樹脂１１が加硫する前の流動性を保持している状態で圧縮成形され、内部要素８の隙間まで、シリコーン樹脂１１で埋めることができる。そのため、ポリマー材料に、隙間や気泡などの侵入した水分が滞留する場所がなくなる。さらに、絶縁支持体４を形成するＦＲＰとシリコーン樹脂１１との接着性は良くなり、そのため、煮沸水に浸漬しても、電気的特性が低下しなかったと考えられる。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２に示すように、第１の実施の形態と同様に内部要素８を作製し、型１０の中に置いた後、液状のシリコーン樹脂１１を注入する。型１０には、シリコーン樹脂１１を注入する注入口１２と、型１０の中の空気を抜く排出口１３とが形成されている。シリコーン樹脂１１の注入が完了した後、排出口１３を閉じ、やや遅れて注入口１２も閉じて型１０内を密封する。こうすることにより、型１０の内圧を上げることができる。その後、型１０内の温度をシリコーン樹脂の硬化温度まで上げ、シリコーン樹脂１１を硬化させてモールド被覆し、避雷器を製造する。
【００２３】
以上のような方法で製造した避雷器について、第１の実施の形態と同様の塩水煮沸試験を行った。その結果、試験前後の電気的特性の低下は、それぞれ１％以下であり、良好な結果が得られた。
【００２４】
本実施の形態で、耐煮沸特性が良好であった理由は、概略以下のように考えられる。本実施の形態で製造した避雷器では、構造が単純であり、シリコーン樹脂１１を高圧で型内に密封し、加熱成形しているため、ポリマー材料に、隙間や気泡など侵入した水分が滞留する場所がなくなる。さらに、ＦＲＰとシリコーン樹脂との接着性は良くなり、そのため、煮沸水に浸漬しても、電気的特性が低下しなかったと考えられる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図２に示すように、第１の実施の形態と同様に作製した内部要素８を、あらかじめシリコーン樹脂の硬化温度と同じ温度に予熱した型１０の中に置く。その後は、第２の実施の形態と同様に、液状のシリコーン樹脂１１を注入し、シリコーン樹脂の硬化温度下で加圧してモールド被覆し、避雷器を製造する。
【００２６】
以上のような方法で製造した避雷器について、第１の実施の形態と同様の塩水煮沸試験を行った。その結果、試験前後の電気的特性の低下は、それぞれ１％以下であり、良好な結果が得られた。
【００２７】
本実施の形態で、耐煮沸特性が良好であった理由は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様と考えられる。また、従来は、シリコーン樹脂１１の硬化のためには、型１０の温度が所定の温度まで上がる必要があるが、本実施の形態では型１０を予熱しているため、硬化時間を短縮することができる。型１０の予熱温度は、シリコーン樹脂１１の硬化温度と同じとしても良いが、硬化温度より、低く設定することも可能である。特に、内部要素８が大型になった場合には硬化温度より低めに設定したほうが望ましい。工業的に硬化時間を短縮するためには型１０の予熱温度は、７０℃以上にすることが望ましい。また、予熱温度が１３０℃を越えると、シリコーン樹脂１１が型１０に接した部分から先に硬化を始めるため、予熱温度は７０〜１３０℃の範囲であることが望ましい。
【００２８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図２に示すように、第１の実施の形態と同様に作製した内部要素８を、あらかじめシリコーン樹脂の硬化温度と同じ温度に予熱し、型１０の中に置く。その後は、第２の実施の形態と同様に、液状のシリコーン樹脂１１を注入し、シリコーン樹脂の硬化温度下で加圧してモールド被覆し、避雷器を製造する。
【００２９】
以上のような方法で製造した避雷器について、第１の実施の形態と同様の塩水煮沸試験を行った。その結果、試験前後の電気的特性の低下は、それぞれ１％以下であり、良好な結果が得られた。
【００３０】
本実施の形態で、耐煮沸特性が良好であった理由は、概略第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様と考えられる。また、内部要素８を予熱しなかった場合、ＦＲＰとの接着面での反応の前にシリコーン樹脂自体が硬化を始めてしまうが、内部要素８の予熱を行った場合は、接着面でも硬化反応が開始するためＦＲＰとの接着性が向上する。さらに、従来は、シリコーン樹脂の硬化のためには、型の温度が所定の温度まで上がる必要があるが、内部要素８を予熱しているため、硬化時間を短縮することができる。内部要素８の予熱温度は、シリコーン樹脂の硬化温度と同じとしても良いが、硬化温度より、高く設定することも可能である。その場合、より硬化時間を短縮できる。
【００３１】
また逆に、内部要素８の予熱温度は、シリコーン樹脂の硬化温度よりも低く設定することも可能である。特に、内部要素が大型になった場合には硬化温度より低めに設定したほうが、予熱時間が必要以上に長くなることを避けることができ望ましい。工業的に硬化時間を短縮するためには型１０の予熱温度は、７０℃以上にすることが望ましい。また、予熱温度が１３０℃を越えると、シリコーン樹脂１１が内部要素８に接した部分から先に硬化を始めるため、予熱温度は７０℃〜１３０℃の範囲であることが望ましい。
【００３２】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図２に示すように、第１の実施の形態と同様に作製した内部要素８を、型１０の中に置く。その後は、第２の実施の形態と同様に、液状のシリコーン樹脂１１を注入し、型１０内の温度をシリコーン樹脂の硬化温度に近い温度まで加熱し、シリコーン樹脂１１を加圧する。シリコーン樹脂がゲル化した後さらに、硬化温度より高い温度に型１０内の温度を上げ、熱処理を行い、モールド被覆して避雷器を製造する。
【００３３】
以上のような方法で製造した避雷器について、第１の実施の形態と同様の塩水煮沸試験を行った。その結果、試験前後の電気的特性の低下は、それぞれ１％以下であり、良好な結果が得られた。
【００３４】
本実施の形態で、耐煮沸特性が良好であった理由は、概略以下のように考えられる。シリコーン樹脂１１の硬化のためには、高い温度で処理することが望ましいが、反面、型１０に触れたシリコーン樹脂１１から硬化が始まり、成形時の反応進行にバラツキが生じ、好ましくない。シリコーン樹脂１１の硬化反応は、シリコーン樹脂１１自体がゲル化してゴム特性を発現する反応と、接着性が向上する反応とからなる。これらの反応を分け、最初は硬化反応の温度を低くすることにより、成形時の反応進行のバラツキを低減し、ゲル化の後、硬化反応の温度を上げ、接着性を向上させることにより、反応のバラツキ、すなわち空洞などの欠陥がなく、接着性も良好な絶縁容器９を得ることができる。
【００３５】
本実施の形態では、内部要素８を型１０の中に入れたまま、熱処理を行ったが、シリコーン樹脂１１のゲル化が終了すれば、形として形成しているため、型１０から取出してその後の熱処理をすることもできる。これにより、型１０を効率的に利用することができる。
【００３６】
シリコーン樹脂１１自体がゲル化してゴム特性を発現する反応温度については、８０℃未満では、ゲル化が進まず、反応温度が１５０℃を越えると反応が急速に起こり、成形が悪くなるため、８０℃〜１５０℃の範囲であることが望ましい。その後の熱処理温度については、１３０℃未満では、反応に長時間かかり、熱処理温度が１８０℃を越えるとＦＲＰの機械的強度の低下につながるため、１３０℃〜１８０℃の範囲であることがが望ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体を一枚又は複数枚積層し、その両端に電極端子を配置し、絶縁支持体で非直線抵抗体と電極端子とを固定して内部要素を構成し、この内部要素を型の中に置いてシリコーン樹脂でモールド被覆した避雷器およびその製造方法において、シリコーン樹脂の硬化温度下でシリコーン樹脂を圧縮成形し、このシリコーン樹脂でモールド被覆するようにしたので、長期の使用によっても気密性が低下することなく、絶縁性能を向上させた避雷器およびその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により製造される避雷器の構造を示す概略断面図。
【図２】本発明の避雷器の製造方法を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
１…非直線抵抗体、２ａ、２ｂ…当板、３ａ、３ｂ…電極、４…絶縁支持体、５…ボルト、６…ネジ穴、７…トメボルト、８…内部要素、９…絶縁容器、１０…型、１１…シリコーン樹脂、１２…注入口、１３…排出口。
【図１】
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【図２】
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