(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部のガスを放出するための放圧口を有するＦＲＰ筒と、ＦＲＰ筒の外周に設けた胴部と笠とからなる外被と、ＦＲＰ筒の内部に配置した酸化亜鉛素子と、からなる送電用避雷装置において、放圧口を、ＦＲＰ筒を構成するガラス繊維層におけるガラス繊維の巻き方向に沿って配置することを特徴とする送電用避雷装置。
【請求項２】
ＦＲＰ筒が、ＦＲＰ筒の中心軸に対する巻き角度が互いに異なる複数のガラス繊維層から構成され、各ガラス繊維層において、放圧口が、そのガラス繊維層のガラス繊維の巻き方向に沿っている請求項１記載の送電用避雷装置。
【請求項３】
ＦＲＰ筒を、ガラス繊維の巻き角度が、０°に近い角度のガラス繊維層と、５５°よりも小さいある角度のガラス繊維層と、５５°よりも大きいある角度のガラス繊維層と、９０°に近い角度のガラス繊維層との４種のガラス繊維層から構成する請求項２記載の送電用避雷装置。
【請求項４】
放圧口のＦＲＰ筒表面積に対する面積を１０％〜２５％とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の送電用避雷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ筒と、ＦＲＰ筒の外周に設けた胴部と笠とからなる外被と、を備え、ＦＲＰ筒内に酸化亜鉛素子を配置するとともに、ＦＲＰ筒に内部のガスを放出するための放圧口を設けた送電用避雷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、送電用避雷装置として、内部のガスを放出するための放圧口を有する強度保持のためのＦＲＰ筒と、ＦＲＰ筒の外周に設けた胴部と笠とからなる外被と、ＦＲＰ筒の内部に配置した酸化亜鉛素子とからなる、防爆特性を付与させた避雷装置が知られている。
【０００３】
これらの送電用避雷装置に使用されるＦＲＰ筒は、例えば樹脂を含浸させたガラス繊維束（ロービング）を円柱形状のボビンにらせん状に交差させて巻き付ける等の方法で作成されている。その一例として、特開平３−２９２８５号公報において、樹脂を含浸させたガラス繊維状巻き線を素子外表面に密着巻き付けし、未巻き線部が少なくとも１５％であるＦＲＰ筒を利用した複合避雷器が開示されている。また、これらの送電用避雷装置に使用されるＦＲＰ筒では、成形後に発生する内部ガスを放出するための放圧口を設けることも、一般的に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような構成の放電用避雷装置の内部に許容以上の過大な雷電流が流れると、高温高圧の内部ガスが発生する。この内部ガスを放出するために放圧口が存在する。放圧口は、通常ＦＲＰ筒を製造した後にドリル等を使用した機械加工により作製される。そのため、ガラス繊維の多くは、その繊維が部分的に切断された状態になっている。このため、全てのガラス繊維がＦＲＰ筒の機械強度を得るために有効に機能していない問題があった。
【０００５】
また、上述した放圧口の弱点に加えて、避雷装置の故障時には高温高圧のガスがＦＲＰ筒のガラス繊維を熱および圧力により切断する問題もあった。この場合は、送電用避雷装置は機械的強度を失い、外被の胴部が離断する等大きな損害に結びつく可能性も考えられた。そのため、従来ＦＲＰ筒を設計して製造するためには、上述した構造上の強度低下や故障時の強度低下を補っても十分な強度を持つように設計製造せざるを得なかった。そのため、このことがＦＲＰ筒の重量増、コストアップにつながっていた。
【０００６】
本発明の目的は上述した課題を解消して、小型、軽量で防爆特性に優れた高強度のＦＲＰ筒を利用した軽量、安価な送電用避雷装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の送電用避雷装置は、内部のガスを放出するための放圧口を有するＦＲＰ筒と、ＦＲＰ筒の外周に設けた胴部と笠とからなる外被と、ＦＲＰ筒の内部に配置した酸化亜鉛素子と、からなる送電用避雷装置において、放圧口を、ＦＲＰ筒を構成するガラス繊維層におけるガラス繊維の巻き方向に沿って配置することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、ＦＲＰ筒を構成するガラス繊維層におけるガラス繊維の巻き方向に沿って放圧口を配置すること、言い換えると、ＦＲＰ筒を構成するガラス繊維層におけるガラス繊維の切断が最も少なくなる位置に放圧口を設けることで、ＦＲＰ筒を構成するガラス繊維の切断を最小とでき、ＦＲＰ筒の引張強度を強くすることができる。その結果、従来の設計よりもＦＲＰ筒の厚さを薄くでき、それに伴い軽量にすることができる一方、防爆性能が従来と同様に優れ高強度なＦＲＰ筒を得ることができる。そのため、そのＦＲＰ筒を使用した送電用避雷装置は、軽量で安価に製造できる。
【０００９】
好ましい態様として、ＦＲＰ筒が、ＦＲＰ筒の中心軸に対する巻き角度が互いに異なる複数のガラス繊維層から構成され、各ガラス繊維層において、放圧口が、そのガラス繊維層のガラス繊維の巻き方向に沿っている。また、ＦＲＰ筒を、ガラス繊維の巻き角度が、０°に近い角度のガラス繊維層と、５５°よりも小さいある角度のガラス繊維層と、５５°よりも大きいある角度のガラス繊維層と、９０°に近い角度のガラス繊維層との４種のガラス繊維層から構成する。さらに、放圧口のＦＲＰ筒表面積に対する面積を１０％〜２５％とする。いずれの場合も本発明の上記効果を一層達成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の送電用避雷装置の一例の構成を示す断面図である。図１に示す例において、本発明の送電用避雷装置１は、内部のガスを放出するための放圧口２を有するＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics ）筒３と、ＦＲＰ筒３の外周に設けた胴部４と笠５とからなる外被６と、ＦＲＰ筒３の内部に配置した酸化亜鉛素子７とから構成されている。
【００１１】
図１に示す送電用避雷装置１において、ＦＲＰ筒３の放圧口２は、図２（ａ）、（ｂ）にその一例の構成を示すように、ＦＲＰ筒３の外表面において複数の放圧口２が一定の規則に従って設けられている。本発明の特徴は、これらの放圧口２を、ＦＲＰ筒３を構成する、ＦＲＰ筒３の中心軸Ｏに対する巻き角度がθであるガラス繊維層１１のガラス繊維に沿った位置に設けた点である。このように、放圧口２を、ＦＲＰ筒３を構成するガラス繊維層１１のガラス繊維に沿った位置に設けることで、ＦＲＰ筒３を構成するガラス繊維層１１におけるガラス繊維の切断を最も少なくできる。なお、巻き角度θは、従来から知られているようにＦＲＰ筒３を樹脂を含浸したガラス繊維であるロービングをボビン表面にボビンの中心軸に対しある角度を持って巻回して作製する際のその角度のことである。
【００１２】
上述した放圧口２を、ＦＲＰ筒３を構成するガラス繊維層１１のガラス繊維の巻き方向に沿って配置することの効果を、図３（ａ）、（ｂ）および図４を参照して説明する。本例では、図３（ａ）にＦＲＰ筒３を正面から見た図を示すとともに図３（ｂ）にＦＲＰ筒３を裏面から見た図を示すように、巻き角度θのガラス繊維１２は、斜線を付した部分では切断されず、ＦＲＰ筒３の長手方向において一端３−１から他端３−２まで連続し、放圧口２の存在する何も付していない部分では切断される。
【００１３】
この場合、放圧口２を設けることで切断されるガラス繊維１２の数は最小となる。その結果、ガラス繊維層１１のガラス繊維１２の切断を最小にできるため、ＦＲＰ筒３の長手方向での引張強度を高くすることができる。なお、図４に、図３（ａ）、（ｂ）で示した例において、ガラス繊維１２がＦＲＰ筒３の長手方向における一端３−１から他端３−２まで連続する様子を示す。図４において、横方向には各回転毎の表面状体を連続して示し、上面がＦＲＰ筒３の一端３−１の位置となり、下面がＦＲＰ筒３の他端３−２の位置となる。図４から、放圧口２以外の部分でガラス繊維１２が連続する様子が良くわかる。
【００１４】
次に、ＦＲＰ筒３を、ＦＲＰ筒３の中心軸に対する巻き角度が互いに異なる複数のガラス繊維層１１から構成する場合について説明する。この場合も、各ガラス繊維層１１において、放圧口２が、そのガラス繊維層１１のガラス繊維１２の巻き方向に沿うよう構成する。図４と同様に放圧口２の位置を示した図５を例にとって採り得る巻き方向の一例を説明すると、本例では、放圧口２が、そのガラス繊維層１１のガラス繊維１２の巻き方向に沿う位置として、巻き角度が、θ１（０°）と、θ２と、θ３と、θ４（９０°）の場合が考えられる。
【００１５】
通常、ＦＲＰ筒３を形成する装置の都合上、θ１（０°）にガラス繊維１２を巻くことはできず、また、θ４（９０°）でも全体に連続してガラス繊維１２を巻くことができない。さらに、巻き角度５５°は、ＦＲＰ筒３の長手方向への引張強度とＦＲＰ筒３が膨張する方向の強度の保持にガラス繊維１２が及ぼす効果が両方向に中間となり、いずれかの強度が出るようにガラス繊維１２の巻き方向を決定する本発明の場合不都合である。そのため、複数のガラス繊維層１１からＦＲＰ筒３を構成する場合、巻き角度５５°よりも大きいある角度と、巻き角度５５°よりも小さいある角度のガラス繊維層１１を用いることが好ましい。以上のことから、ＦＲＰ筒３を、巻き角度が異なる複数のガラス繊維層１１から構成する場合、０°に近いθ１の層と、５５°より小さいθ２の層と、５５°より大きいθ３の層と、９０°に近いθ４の層との少なくとも４層で構成することが好ましい。また、具体的な一例として、θ１としては５°が、θ４としては８３°がそれぞれ好ましい例として例示できる。
【００１６】
また、ＦＲＰ筒３の表面における放圧口２の総面積については、特に限定するものではないが、放圧口２のＦＲＰ筒３の表面積に対する総面積を１０％〜２５％とすることが好ましい。これは、放圧口２のＦＲＰ筒３の表面積に対する総面積が１０％〜２５％であれば、故障電流が内部に流れＦＲＰ筒３の内部から放圧しても避雷装置全体が爆発飛散することがないためである。
【００１７】
図１に示す送電用避雷装置１を構成するＦＲＰ筒３以外の構成は、従来と同様の構成とすることができる。外被６を構成する胴部４と笠５はシリコーンゴム等からなり、インジェクション成形、圧縮成型、トランスファー成型等の方法で作製する。なお、従来防爆特性を考慮して放圧口２を笠５ではなく胴部４に対応する位置に配置する等の試みがあったが、本発明では、放圧口２と胴部４および笠５との関係は考慮せず、上述したように巻き角度が小さいガラス繊維層のガラス繊維の切断が最も小さくなる位置に設けている。また、酸化亜鉛素子７は電圧非直線性を示す素子として知られており、通常は絶縁体としての挙動を示すが過大な電圧が印加されると導通する特性を有する。図１に示す例では、ＦＲＰ筒３中に複数個の円柱形状の酸化亜鉛素子７を配置している。両端にはバネ８を設け、図示しない両端の把持金具との間に複数個の酸化亜鉛素子７をセットしている。
【００１８】
【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、ＦＲＰ筒を構成するガラス繊維層におけるガラス繊維の巻き方向に沿って放圧口を設けているため、ＦＲＰを構成するガラス繊維層におけるガラス繊維の切断を最小とでき、ＦＲＰ筒の引張強度を強くすることができる。その結果、従来の設計よりもＦＲＰ筒の厚さを小さくでき、それに伴い軽量にすることができる一方、防爆性能が従来と同様に優れ高強度なＦＲＰ筒を得ることができる。そのため、そのＦＲＰ筒を使用した送電用避雷装置は、軽量で安価に製造できるという特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送電用避雷装置の一例の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれＦＲＰ筒の一例の構成を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれＦＲＰ筒におけるガラス繊維と放圧口との関係を示す図である。
【図４】図３（ａ）、（ｂ）とは別の観点でＦＲＰ筒におけるガラス繊維と放圧口との関係を示す図である。
【図５】複数層からなるＦＲＰ筒における各層のガラス繊維巻き角度を説明するための図である。
【符号の説明】
１  送電用避雷装置、２  放圧口、３  ＦＲＰ筒、４  胴部、５  笠、６  外被、７  酸化亜鉛素子、１１  ガラス繊維層、１２  ガラス繊維
【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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