(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の酸化亜鉛素子が積層された酸化亜鉛素子ブロックと、該酸化亜鉛素子ブロックを内径部に収容する絶縁筒と、該絶縁筒内に収容された上記酸化亜鉛素子ブロックの両端面の一端側に配置され、上記絶縁筒の一端側内周部に係止した第１の電極および上記絶縁筒の他端側内周部に係止した第２の電極と、上記第１の電極と上記酸化亜鉛素子ブロックの一端面との間に配置され、上記酸化亜鉛素子に所定の押圧力を与える加圧部材とで酸化亜鉛素子モジュールを構成し、該酸化亜鉛素子モジュールの上記絶縁筒外周部に耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状に外被を被せた避雷器において、
上記絶縁筒の両端部それぞれに直角方向に貫通する長円形の係止穴を設け、上記第１の電極は、円板部と該円板部外周の対向する位置で周方向に突出する一対の係止部と、上記円板部の一面側の軸方向に突出する接続部とを有し、該接続部中心の軸方向に貫通するねじ穴を設けた形状に形成し、上記第２の電極は、円板部と該円板部の一面側の軸方向に突出する接続部とを有し、上記接続部の軸方向に対し直角方向に貫通する係止穴を設けた形状に形成し、上記加圧部材は、円板状に形成し、厚さ方向に変位させることにより押圧力が発生する円板状ばね部材とし、上記絶縁筒の一端部に第１の電極を挿入し、係止部を上記絶縁筒の一端側の係止穴に挿入して配置し、該第１の電極の酸化亜鉛素子ブロック側に上記加圧部材を配置し、上記酸化亜鉛素子ブロックを上記絶縁筒内に挿入し、上記第２の電極を上記絶縁筒の他端内径部に配置し、上記絶縁筒の他端側係止穴と上記第２の電極の係止穴に第２の電極を係止する係止棒を挿入し、上記第１の電極のねじ穴に押圧ねじを螺合し、締め付けることにより上記加圧部材を介して上記酸化亜鉛素子ブロックに適正圧力を与えることを特徴とする避雷器。
【請求項２】
上記絶縁筒の両端部に設けられた係止穴の上記第１の電極および第２の電極の係止部が当接する係止面は、円弧状に形成され、上記第１の電極の係止部の係止面および上記第２の電極側に挿入する係止棒の係止面の形状は、上記絶縁筒の係止穴の係止面の内面に沿う円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の避雷器。
【請求項３】
複数の酸化亜鉛素子が積層された酸化亜鉛素子ブロックと、該酸化亜鉛素子ブロックを内径部に収容する絶縁筒と、該絶縁筒内に収容された上記酸化亜鉛素子ブロックの両端面の一端側に配置され、上記絶縁筒の一端側内周部に係止した第１の電極および上記絶縁筒の他端側内周部に係止した第２の電極と、上記第１の電極と上記酸化亜鉛素子ブロックの一端面との間に配置され、上記酸化亜鉛素子に所定の押圧力を与える加圧部材とで酸化亜鉛素子モジュールを構成し、該酸化亜鉛素子モジュールの上記絶縁筒外周部に耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状に外被を被せた避雷器において、
上記絶縁筒は、両端側内径部の上記第１の電極および第２に電極が配置される位置に係止溝を設け、上記第１の電極は、円板部と該円板部の一面側の軸方向に突出する接続部を有し、上記円板部外周の上記接続部側の角部を円錐状に形成し、上記接続部中心に軸方向に貫通する螺合するねじ穴を設け、上記第２の電極は、円板部と該円板部の一面側に突出する接続部を有し、上記円板部の外周の上記接続部側の角部を円錐状に形成し、上記接続部中心位置に接続用ねじ穴を設け、上記第１の電極は、上記絶縁筒の係止溝の位置に挿入し、オープンリング状の止め輪を上記絶縁筒の係止溝に装着し、該第１の電極側に上記加圧部材を配置し、酸化亜鉛素子ブロックを上記絶縁筒内に配置し、上記第２の電極を上記絶縁筒の他端側内径部に配置し、上記第１の電極部と同一のオープンリング状の止め輪を上記絶縁筒の係止溝に装着し、上記第１の電極のねじ穴に押圧ねじを螺合し、締め付けることにより上記加圧部材を介して上記酸化亜鉛素子ブロックに適正圧力を与えることを特徴とする避雷器。
【請求項４】
上記絶縁筒の両端の内周に係止溝が設けられた外周に補強リングを配設したことを特徴とする請求項３記載の避雷器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統に接続された電気機器を回路に発生する開閉サージ、雷サージ等の異常電圧から保護する複数の酸化亜鉛素子を積層し、外周部にシリコンゴムまたはポリマー等の絶縁材料の外被を被せた避雷器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の酸化亜鉛素子を積層し、外周部にシリコンゴムまたはポリマー等の絶縁材料の外被を被せた避雷器としては、例えば特開平６−３１０３０７号公報に開示されたものがある。その構成を図６に示す。図６（ａ）は全体構成図、図６（ｂ）は酸化亜鉛素子モジュールの構成図、図６（ｃ）は上部電極部の平面図である。図において、１は複数の酸化亜鉛素子１ａが積層された酸化亜鉛素子ブロック、２は周囲にフランジ２ａを備え、フランジ２ａ部には複数のボルト穴が設けられた上部電極、３は周囲にフランジ３ａを備え、フランジ３ａ部には複数のボルト穴が設けられた下部電極、４は酸化亜鉛素子ブロック１の両端部に配置された上部電極２と下部電極３の間を締め付ける絶縁ロッド、５は絶縁ロッド４の両端部のナット、８は１〜５で構成された酸化亜鉛素子モジュールである。９は酸化亜鉛素子モジュール８の外周を覆うシリコンゴムまたは他のポリマー等の絶縁材料によりひだを有する形状に形成された外被である。
【０００３】
このように構成したことにより、積層された酸化亜鉛素子ブロック１が絶縁ロッド４により強固に締め付けられて機械的強度が確保され、外被９を耐候性、耐トラッキング性に優れた絶縁材料にて形成することにより、耐候性に優れた小形軽量の屋外用避雷器が得られるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された避雷器は、外周に配置された絶縁ロッド４により酸化亜鉛素子ブロック１に押圧力を加えて酸化亜鉛素子１ａの接触部に接触圧力を与え、機械的強度が確保される構成であり、酸化亜鉛素子ブロック１の積層高さを高くすると、使用時に加わる曲げ荷重に耐えず、積層状態が崩れてしまうので、積層高さが高くなる高電圧用には適用できない問題点があった。
【０００５】
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、酸化亜鉛素子の積層高さを高くしても、積層状態が崩れない構成とし、高電圧用が１つの酸化亜鉛素子モジュールで構成できる避雷器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る避雷器は、複数の酸化亜鉛素子が積層された酸化亜鉛素子ブロックを絶縁筒内に収容し、両端部に第１の電極および第２の電極を配置し、絶縁筒外周部に耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状に外被を被せた避雷器において、絶縁筒の両端部それぞれに直角方向に貫通する長円形の係止穴を設け、第１の電極は、円板部とこの円板部外周の対向する位置で周方向に突出する一対の係止部と、円板部の一面側の軸方向に突出する接続部とを有し、接続部中心の軸方向に貫通するねじ穴を設け、第２の電極は、円板部とこの円板部の一面側の軸方向に突出する接続部とを有し、接続部の軸方向に対し直角方向に貫通する係止穴を設けた形状に形成し、第１の電極と酸化亜鉛素子ブロックの間に、円板状に形成し、厚さ方向に変位させることにより押圧力が発生する円板状ばね部材の加圧部材を配置し、酸化亜鉛素子ブロックを絶縁筒内に挿入し、第２の電極を絶縁筒の他端内径部に配置し、絶縁筒の他端側係止穴と第２の電極の係止穴に第２の電極を係止する係止棒を挿入し、第１の電極のねじ穴に押圧ねじを螺合して締め付けることにより、加圧部材を介して酸化亜鉛素子ブロックに適正圧力を与える構成としたものである。
【０００７】
この発明の請求項２に係る避雷器は、請求項１の構成の絶縁筒の両端部に設けた係止穴の第１の電極および第２の電極の係止部が当接する係止面は、円弧状に形成し、第１の電極の係止部の係止面および第２の電極側に挿入する係止棒の係止面の形状は、絶縁筒の係止穴の係止面の内面に沿う円弧状に形成したものである。
【０００８】
この発明の請求項３に係る避雷器は、複数の酸化亜鉛素子が積層された酸化亜鉛素子ブロックを絶縁筒内に収容し、両端部に第１の電極および第２の電極を配置し、絶縁筒外周部に耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状に外被を被せた避雷器において、
絶縁筒は両端側内径部の上記第１の電極および第２に電極が配置される位置に係止溝を設け、第１の電極は、円板部とこの円板部の一面側の軸方向に突出する接続部を有し、円板部の外周の接続部側の角部を円錐状に形成し、接続部の軸方向に貫通するねじ穴を設け、第２の電極は、円板部とこの円板部の一面側の軸方向に突出する接続部を有し、円板部の外周の接続部側の角部を円錐状に形成し、接続部中心位置に接続用ねじ穴を設け、第１の電極は、絶縁筒の係止溝の位置に挿入し、オープンリング状の止め輪を絶縁筒の係止溝に装着し、第１の電極側に加圧部材を配置し、酸化亜鉛素子ブロックを絶縁筒内に配置し、第２の電極を絶縁筒の他端側内径部に配置し、第１の電極部と同一のオープンリング状の止め輪を絶縁筒の係止溝に装着し、第1の電極のねじ穴に押圧ねじを螺合して締め付けることにより加圧部材を介して酸化亜鉛素子ブロックに適正圧力を与える構成としたものである。
【０００９】
この発明の請求項４に係る避雷器は、請求項３の構成の絶縁筒の両端の内周に係止溝を設けた外周に補強リングを配設したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１の避雷器の構成を図１に示す。図２は図１の酸化亜鉛素子モジュール部分の構成であり、図２（ａ）は酸化亜鉛素子ブロックの積層する各部材の配列状態を示す斜視図、図２（ｂ）は絶縁筒の斜視図である。図において、１１は複数の酸化亜鉛素子１１ａが積層された酸化亜鉛素子ブロック、１２は酸化亜鉛素子ブロック１１の端面の全面に接触させる円板、２０は酸化亜鉛素子ブロック１１が収容される絶縁筒であり、両端部に一対の電極を係止する係止穴２０ａが設けられている。１２ａは酸化亜鉛素子ブロック１１の積層高さを所定の高さに調整するスペーサである。１３は酸化亜鉛素子ブロックの両側に配置された一対の電極の一方の第１の電極であり、円板部１３ａの一面の中心部に接続部１３ｃ、外周部の対向する両側に係止部１３ｂが設けられ、中心部を貫通するねじ穴１３ｄが設けられている。１４は酸化亜鉛素子ブロック１１に押圧力を与える皿ばねで構成された加圧部材である。１５は加圧部材１４を押圧する押え板、１６は押え板１５を押圧する押圧ねじであり、頭なし六角穴付止めねじが適当である。
【００１１】
１７は一対の電極の他方の第２の電極であり、円板部１７ａの一面の中心部に接続部１７ｂが設けられ、中心部に接続用のねじ穴１７ｃが設けられている。１８は第２の電極１７を絶縁筒２０に係止する係止棒である。第１の電極１３の係止部１３ｂ、および係止棒１８の絶縁筒２０の係止穴２０ａに接する部分の形状は円弧状に形成されている。１０は酸化亜鉛素子ブロック１１、円板１２、第１の電極１３、加圧部材１４、押え板１５、押圧ねじ１６、第２の電極１７が絶縁筒２０に収容された構成の酸化亜鉛素子モジュールである。２２は酸化亜鉛素子モジュール１０の外周部に被せられた外被であり、耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状に形成されている。
【００１２】
図１の組立手順は、まず、第１の電極１３の係止部１３ｂを絶縁筒２０の係止穴２０ａの部分に装着し、酸化亜鉛素子ブロック１１を積層高さが所定の高さになるようにスペーサ１２により調整して積層し、絶縁筒２０の内径部に収容する。次に酸化亜鉛素子ブロック１１の積層された端部に第２の電極１７を配置し、絶縁筒２０の係止穴２０ａに係止棒１８を差し込み、第１の電極１３のねじ穴１３ｄに押圧ねじ１６を螺合して押え板１５に押圧力を加えることで酸化亜鉛素子モジュール１０が組み立てられる。
【００１３】
組み立てられた酸化亜鉛素子モジュール１０の外周に絶縁材料によりひだを有する形状に外被２２を加圧成型により被せて組立が完了する。外被２２は加圧成型時に絶縁材料が酸化亜鉛素子ブロック１０の外周と絶縁筒２０の内面との間に浸入し、空隙のない状態に仕上がり、酸化亜鉛素子ブロック１０の外周沿面の絶縁耐力が確保される。
【００１４】
このように酸化亜鉛素子ブロック１１を絶縁筒２０内に収容したことにより、避雷器の使用中に加わる曲げ荷重に対して、酸化亜鉛素子ブロック１１の積層状態が絶縁筒２０により保持されるので、積層高さを高くしても、使用中の積層状態が崩れることがなくなり、高電圧用の例えば１１０ｋＶ級の避雷器でも一体で構成できる。
また、第１の電極１３および第２の電極１７は円板部と接続部を一体に構成し、加圧部材は平板状の皿バネを使用したことにより、電極部の高さを低くできるので、避雷器の高さを低く抑えることができる。
【００１５】
実施の形態２．
実施の形態２の避雷器の構成を図３に示す。実施の形態１では、酸化亜鉛素子ブロックの両端面に配置した一対の電極の第１の電極１３、第２の電極１７は、絶縁筒２０の端部の係止穴２０ａに係止する構成としたので、酸化亜鉛素子ブロック１１を押圧した反力は、絶縁筒２０の係止部２０ａに集中荷重として加わり、この部分が押圧力に対して耐えるように肉厚を厚くしなければならないので絶縁筒２０のコストが高くなる問題がある。この問題を解消するために、実施の形態２では酸化亜鉛素子ブロック１１の両端部に配置した一対の電極と絶縁筒の係止方法を絶縁筒の周囲に均等に分布するように構成したものである。
【００１６】
図において、酸化亜鉛素子ブロック１１、円板１２、加圧部材１４、押え板１５、押圧ねじ１６は実施の形態１の図１、図２と同一部分である。３３、３７は酸化亜鉛素子ブロック１１の両端部に配置された電極であり、３３は加圧部材１４を配置した一端側の第１の電極、３７は酸化亜鉛素子ブロック１１の他端側の第２の電極である。第１の電極３３は円板部３３ａとその一面側に円柱状の接続部３３ｂを一体に形成し、円板部３３ａの接続部３３ｂ側の外周は円錐状に面取りした形状に形成し、中心部には貫通したねじ穴３３ｃが設けられている。第２の電極３７は円板部３７ａとその一面側に円柱状の接続部３７ｂを一体に形成し、円板部３７ａの接続部３７ｂ側の外周は円錐状に面取りした形状に形成し、中心部には外部回路に接続するねじ穴３７ｃが設けられている。
【００１７】
４０は酸化亜鉛素子ブロック１１が挿入される絶縁筒であり、両端部の内周に第１の電極３３および第２の電極３７を係止する係止溝４０ｂがそれぞれ加工され、酸化亜鉛素子ブロック１１が配置された部分には外被を成型するときに絶縁筒４０の内径部と酸化亜鉛素子ブロック１１の外周部にも外被の絶縁材料が浸入するように穴４０ａが設けられている。４１は第１の電極３３、第２の電極３７を絶縁筒４０に係止するための止め輪である。止め輪４１は円形断面の線材を円形に形成し、端部を接続しないオープンリング状に形成している。３０は酸化亜鉛素子ブロック１１、円板１２、第１の電極３３、加圧部材１４、押え板１５、押圧ねじ１６、第２の電極３７で構成された酸化亜鉛素子モジュールである。４２は酸化亜鉛素子モジュール３０の外周部に被せられた外被であり、耐候性を備えた絶縁材料によりひだを有する形状に形成されている。
【００１８】
図３の組立手順は、まず第２の電極３７を絶縁筒４０の端部に配置し、係止溝４０ｂの部分に止め輪４１を装着し、酸化亜鉛素子ブロック１１を積層し、積層高さが所定の高さになるようにスペーサ１２により調整して絶縁筒２０ａの内径部に挿入し、酸化亜鉛素子ブロック１１の端部に第１の電極３３を配置して絶縁筒４０の係止溝４０ｂに止め輪４１を装着し、第１の電極３３のねじ穴３３ｃに押圧ねじ１６を螺合して押え板１５に押圧力を加えることにより、酸化亜鉛素子モジュール３０が組み立てられる。
【００１９】
絶縁筒４０の端部と第１の電極３３の係止状態における荷重の方向は図４に示すようになっている。第１の電極３３の円錐面の軸方向に対する傾斜角をθとすると、加圧部材１４の反力Ｆｙは、絶縁筒４０の係止溝４０ｂの傾斜角θに対応した次式のＦｓが斜め方向に加わる。
Ｆｓ＝Ｆｙ／ｓｉｎθ
絶縁筒４０の外周方向には次式のＦｘが加わる。
Ｆｘ＝Ｆｙ／ｔａｎθ
絶縁筒４０は外方に向かう荷重Ｆｘに対して機械的に耐える肉厚を確保しておく必要がある。
【００２０】
組み立てられた酸化亜鉛素子モジュール３０の外周に絶縁材料によりひだを有する形状に外被４２を加圧成型により被せて組立が完了する。外被４２を加圧成型することにより、絶縁材料が酸化亜鉛素子ブロック１１の外周と絶縁筒４０の内面との間に浸入してこの間の空隙がなくなり、酸化亜鉛素子ブロック１１の外周沿面の絶縁耐力が確保され、使用中の沿面放電が生じることが防止される。
【００２１】
このように酸化亜鉛素子ブロック１１を絶縁筒４０内に収容し、絶縁筒４０の両端部にオープンリング状の止め輪により電極を係止する構成としたことにより、絶縁等40の応力集中がなくなり、絶縁筒の肉厚をあまり厚くしなくても所定の強度の避雷器が構成でき、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２２】
実施の形態３．
実施の形態３の避雷器の構成を図５に示す。実施の形態３は、実施の形態２の構成において、絶縁筒４０の係止部４０ａに加わる、加圧部材１４の反力に対応して加わる外周方向の荷重Ｆｘが働いた状態においても絶縁筒４０が耐えるように肉厚を厚くしておくことが必要であり、肉厚が厚くすることによる絶縁筒４０のコストが高くなる問題を解消する構成としたものである。
【００２３】
図５は実施の形態２の図３の構成の絶縁筒４０の係止溝４０ｂを設けた外周側に補強リング５１をはめ込んだ構成である。このように絶縁筒４０の係止溝４０ａ部分の外周側に補強リング５１をはめ込むと、係止溝４０ｂの部分が補強されて外径方向の機械的強度が増し、絶縁筒４０の肉厚が薄くても所定の強度が得られ構成となり、絶縁筒４０の製作コストが安くなる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る避雷器は、絶縁筒の両端部それぞれに直角方向に貫通する長円形の係止穴を設け、第１の電極は、円板部外周に周方向に突出する一対の係止部を設けて絶縁筒の係止穴に係止し、第２の電極は、円板部を絶縁筒の係止穴に係止棒を挿入して係止する構成とし、第１の電極と酸化亜鉛素子ブロックの間に、円板状に形成し、厚さ方向に変位させることにより押圧力が発生する円板状ばね部材の加圧部材を配置し、絶縁筒内に配置された酸化亜鉛素子ブロックを、第１の電極のねじ穴に押圧ねじを螺合して締め付けることにより、加圧部材を介して酸化亜鉛素子ブロックに適正圧力が与えられる構成としたので、使用中に加わる曲げ荷重に対して、酸化亜鉛素子ブロックの積層高さが高くなってもその積層状態が絶縁筒により保持されて積層状態が崩れることがなくなり、高電圧用の場合でも一体で構成した避雷器が得られる。
【００２５】
この発明の請求項２に係る避雷器は、請求項１の構成の絶縁筒の両端部に設けた係止穴の第１の電極および第２の電極の係止部が当接する係止面は、円弧状に形成し、第１の電極の係止部および第２の電極側に挿入する係止棒の係止面の形状は、絶縁筒の係止穴の係止面の内面に沿う円弧状に形成したので、電極を係止した絶縁筒の係止部の応力集中が緩和されて、絶縁筒の肉厚を厚くしなくても所定の強度が得られる構成となる。
【００２６】
この発明の請求項３に係る避雷器は、絶縁筒の両端側内径部の上記第１の電極および第２に電極が配置される位置に係止溝を設け、第１の電極は、円板部とこの円板部の一面側に突出する接続部を一体に形成し、円板状部分の外周の接続部側の角部は円錐状に形成し、接続部中心位置軸方向にねじ穴を設け、第２の電極は、円板部とこの円板部の一面側に突出する接続部を一体に形成し、円板状部分の外周の接続部側の角部は円錐状に形成し、接続部中心位置に接続用ねじ穴を設けた構成とし、第１の電極および第２の電極は、絶縁筒に円形オープンリング状の止め輪を絶縁筒の係止溝に装着して係止する構成とし、押圧ねじを第１の電極のねじ穴に螺合し、締め付けることにより加圧部材を介して酸化亜鉛素子ブロックに適正圧力を与える構成としたので、絶縁筒両端部の一対の電極を係止する部分の応力が円周に分布して応力集中する部分がない構成となり、絶縁筒の肉厚をあまり厚くしなくても高電圧用の所定の強度の避雷器が構成できる。
【００２７】
この発明の請求項４に係る避雷器は、請求項３の構成の絶縁筒の両端の内周に係止溝を設けた外周に補強リングを配設したので、絶縁筒の電極の係止部が補強されて外径方向の機械的強度が増し、絶縁筒の肉厚を薄くしても所定の強度が得られ構成となり、絶縁筒の製作コストが安くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の避雷器の断面図である。
【図２】  実施の形態１の酸化亜鉛素子モジュール部分の構成を示す斜視図である。
【図３】  実施の形態２の避雷器の断面図である。
【図４】  実施の形態２の電極の係止部の荷重方向の説明図である。
【図５】  実施の形態３の避雷器の断面図である。
【図６】  従来の避雷器の構成図である。
【符号の説明】
１０  酸化亜鉛素子モジュール、１１  酸化亜鉛素子ブロック、１２  円板、
１３  第１の電極、１４  加圧部材、１５  押え板、１６  押圧ねじ、
１７  第２の電極、１８  係止棒、２０  絶縁筒、２２  外被、
３０  酸化亜鉛素子モジュール、３３  第１の電極、３７  第２の電極、
４０  絶縁筒、４１  止め輪、４２  外被、５１  補強リング。
【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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【図６】
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