特許 5798018 ポリマー避雷器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798018

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】ポリマー避雷器

(51)【国際特許分類】

   H01C 7/10 20060101AFI20151001BHJP

   H01T 1/16 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   H01C7/10

   H01T1/16 M

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-263103(P2011-263103)

(22)【出願日】2011年11月30日

(65)【公開番号】特開2013-115389(P2013-115389A)

(43)【公開日】2013年6月10日

【審査請求日】2014年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】395002434

【氏名又は名称】東芝変電機器テクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111121

【弁理士】

【氏名又は名称】原 拓実

(72)【発明者】

【氏名】原田 智史

(72)【発明者】

【氏名】小松 克朗

(72)【発明者】

【氏名】安食 富和

(72)【発明者】

【氏名】津久井 貴通

(72)【発明者】

【氏名】小林 純

(72)【発明者】

【氏名】阿嘉 良昌

【審査官】 田中 晃洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０９２２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８１３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０７−５０８１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１００５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７２９０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｃ ７／１０

Ｈ０１Ｔ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数枚の非直線抵抗体と、
この非直線抵抗体の積層方向の一端に配置された第１の電極と、
前記非直線抵抗体の積層方向の他端に配置された第２の電極と、
前記非直線抵抗体の外周に配置され、前記第１の電極と前記第２の電極に取り付けられ
る絶縁物と、
前記絶縁物の外側かつ前記第１の電極側に配置された第１のスペーサと、
前記絶縁物の外側かつ前記第２の電極側に配置された第２のスペーサと、
前記第１の電極、前記絶縁物、前記第１のスペーサを固定する第１の固定部材と、
前記第２の電極、前記絶縁物、前記第２のスペーサを固定する第２の固定部材と、
前記非直線抵抗体、前記第１の電極、前記第２の電極、前記絶縁物、前記第１のスペー
サ、前記第２のスペーサ、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材を被覆し、外周面に
複数のひだを有する絶縁外皮と
を備え、前記第１のスペーサの前記第２のスペーサ側の端部が、前記第１の電極の前記非
直線抵抗体側の端部と前記第１の固定部材との間に位置し、前記第２のスペーサの前記第
１のスペーサ側の端部が、前記第２の電極の前記非直線抵抗体側の端部と前記第２の固定
部材との間に位置するポリマー避雷器。

【請求項2】

前記第１のスペーサの前記第２のスペーサ側端部のうち、少なくとも前記非直線抵抗体
側にＲ面を有し、前記第２のスペーサの前記第１のスペーサ側端部のうち、少なくとも前
記非直線抵抗体側にＲ面を有する請求項１に記載のポリマー避雷器。

【請求項3】

積層された複数枚の非直線抵抗体と、
この非直線抵抗体の積層方向の一端に配置された第１の電極と、
前記非直線抵抗体の積層方向の他端に配置された第２の電極と、
前記非直線抵抗体の外周に配置され、前記第１の電極と前記第２の電極に取り付けられ
る絶縁物と、
前記第１の電極と前記絶縁物を固定する第１の固定部材と、
前記第２の電極と前記絶縁物を固定する第２の固定部材と、
前記第１の電極の前記第２の電極側の端部と前記第１の固定部材との間に配置され、前記
第１の電極及び前記絶縁物を囲むように取り付けられた第１の補強材と、
前記第２の電極の前記第１の電極側の端部と前記第２の固定部材との間に配置され、前記
第２の電極及び前記絶縁物を囲むように取り付けられた第２の補強材と、
前記非直線抵抗体、前記第１の電極、前記第２の電極、前記絶縁物、前記第１の固定部材
、前記第２の固定部材、前記第１の補強材、前記第２の補強材を被覆し、外周面に複数の
ひだを有する絶縁外皮と
を備えるポリマー避雷器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ポリマー避雷器に関する。

【背景技術】

【0002】

ポリマー避雷器の構成としては一般的に、酸化亜鉛を主成分とする円板状の非直線抵抗
体が１枚または複数枚積層され、その両端部に電極が配置される。そして、この電極及び
非直線抵抗体を支持するために、複数枚の板状絶縁物が非直線抵抗体の外周に配置され、
両端の電極に連結される。これらの構成物を総称して内部要素と呼び、内部要素をポリマ
ー樹脂により注形することで絶縁外皮が形成される。

【0003】

運用中の避雷器への過大な責務によって非直線抵抗体が破損した場合には、板状絶縁物
間の樹脂部分が裂け、内部の圧力を放圧することにより内部要素の外部への飛散を防いで
いる。

【0004】

しかし、非直線抵抗体の破損が激しい場合では、破損した非直線抵抗体が板状絶縁物と
衝突し、板状絶縁物に内部からの荷重が加わる。このことにより、板状絶縁物に配された
穴や切り欠け等の加工部に応力が集中し、板状絶縁物が破断する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−２７２９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、非直線抵抗体の破片の衝突により板状絶縁物に内部
からの荷重が加わった場合にも、板状絶縁物に配された穴や切り欠け等の加工部への応力
集中を回避することができるポリマー避雷器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態のポリマー避雷器は、積層された複数枚の非直線抵抗体の一端に第１の電極、
他端に第２の電極が配置される。前記非直線抵抗体の外周には絶縁物が配置され、前記第
１の電極と前記第２の電極に取り付けられる。そして、前記絶縁物の外側かつ前記第１の
電極側には、第１のスペーサが配置され、前記絶縁物の外側かつ前記第２の電極側には、
第２のスペーサが配置される。前記第１の電極、前記絶縁物、前記第１のスペーサは第１
の固定部材によって固定され、前記第２の電極、前記絶縁物、前記第２のスペーサは第２
の固定部材によって固定される。前記第１のスペーサの前記第２のスペーサ側の端部は、
前記第１の電極の前記非直線抵抗体側の端部と前記第１の固定部材との間に位置する。前
記第２のスペーサの前記第１のスペーサ側の端部は、前記第２の電極の前記非直線抵抗体
側の端部と前記第２の固定部材との間に位置する。そして、外周面に複数のひだを有する
絶縁外皮によって前記非直線抵抗体、前記第１の電極、前記第２の電極、前記絶縁物、前
記第１のスペーサ、前記第２のスペーサ、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材が被
覆される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態のポリマー避雷器を正面から見た断面図。

【図2】図１のＸ−Ｘ断面図。

【図3】第１の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の断面図。

【図4】第１の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の側面図。

【図5】試験方法を示す説明図。

【図6】第２の実施形態のポリマー避雷器を正面から見た断面図。

【図7】第２の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の断面図。

【図8】第３の実施形態のポリマー避雷器を正面から見た断面図。

【図9】図７のＹ−Ｙ断面図。

【図10】第３の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の断面図。

【図11】第３の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の側面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態を図面に基づき説明する。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態のポリマー避雷器を正面から見た断面図、図２は図１のＸ−Ｘ断
面図、図３は第１の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の断面図、図４
は第１の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の側面図である。

【0011】

この第１の実施形態のポリマー避雷器は、非直線抵抗体１、第１の金属電極２ａ，第２
の金属電極２ｂ、板状絶縁物３、第１のスペーサ４ａ，第２のスペーサ４ｂ、第１の固定
部材５ａ，第２の固定部材５ｂ、絶縁外皮６を有する。

【0012】

図１に示すように、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１が一枚
又は複数枚積層され、その積層方向の一端には六角形状の第１の金属電極２ａが配置され
，他端には六角形状の第２の金属電極２ｂが配置される。

【0013】

また、図１、図２に示すように非直線抵抗体１の外周には、固定部材５ａ，５ｂ貫通用
の穴を有する板状絶縁物３が複数枚配置され、金属電極２ａ，２ｂに設けられた溝に取り
付けられる。

【0014】

板状絶縁物３の外側には、第１の金属電極２ａ側に第１のスペーサ４ａが配置され、第２
の金属電極２ｂ側に第２のスペーサ４ｂが配置される。スペーサ４ａ，４ｂの材料として
は、鉄などの金属材料やＦＲＰなどの樹脂材料が挙げられる。

【0015】

そして、第１の金属電極２ａ、板状絶縁物３、第１のスペーサ４ａは第１の固定部材５ａ
によって固定され、第２の金属電極２ｂと板状絶縁物３、第２のスペーサ４ｂは第２の固
定部材５ｂによって固定される。固定部材５ａ，５ｂには、ネジやピンなどを用い、板状
絶縁物３にはガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が用いられる。

【0016】

ここで、第１のスペーサ４ａの第２のスペーサ４ｂ側の端部は、第１の金属電極２ａの非
直線抵抗体１側の端部と第１の固定部材５ａとの間に位置するように取り付けられる。同
様に第２のスペーサ４ｂの第１のスペーサ４ａ側の端部は、第２の金属電極２ｂの非直線
抵抗体１側の端部と第２の固定部材５ｂとの間に位置するように取り付けられる。

【0017】

このようにして構成された内部要素はポリマー樹脂により注形され、外周面に複数のひだ
を有する絶縁外皮６が形成されることで被覆される。

【0018】

ポリマー避雷器の放圧動作時に非直線抵抗体１が破損した場合、板状絶縁物３に非直線
抵抗体１の破片が衝突し、内部からの荷重が加わることがある。

【0019】

この第１の実施形態のポリマー避雷器では、上述したように第１のスペーサ４ａを配置す
ることで、図３、図４に示す第１のスペーサ４ａの第２のスペーサ４ｂ側の端部と板状絶
縁物３との接触部７が変位の起点となり、この接触部７に応力が集中する。そのため板状
絶縁物３が有する第１の固定部材５ａ貫通用の穴への応力集中を回避することができる。
第２のスペーサ４ｂに関しても同様の効果が得られる。

【0020】

以上のように構成された第１の実施形態のポリマー避雷器における板状絶縁物３の固定
部材５ａ，５ｂ貫通用穴への応力集中が回避されたことを確認するために、電極及びＦＲ
Ｐ板で構成された供試品について、スペーサが設けられてない場合と、ＳＳ４００製で厚
さ３．２ｍｍのスペーサを設けた場合で片持ち曲げ試験を行った。

【0021】

試験方法としては供試品を治具に固定し、図５に示すようにネジ１０１によって電極１
０２に取り付けられたＦＲＰ板１０３に対して、電極１０２の内側端部から６０ｍｍの位
置に荷重を掛け、破壊値及び破壊様相の確認を行った。試験結果は表１に示す通りである
。

【表1】

【0022】

スペーサを設けない場合は、ＦＲＰ板１０３のネジ貫通用穴部から破断したのに対して、
スペーサを設けた場合は、ＦＲＰ板１０３のスペーサ端部との接触部から破断したため、
破壊様相に差異があり、スペーサを設けた場合ではネジ貫通用穴部への応力集中を避ける
ことができた。また、スペーサを設けた場合は設けない場合の約１．５倍の破壊値となり
、荷重に対する強度が向上した。

【0023】

このＳＳ４００製スペーサの試験結果から他材料の適用を考えた場合、金属材料では降
伏点の値の比から適用板厚を換算することが可能であり、その結果を表２に示す。

【表2】

【0024】

ＳＳ４００とＳＵＳ３０４は降伏点の比が２４５：２１０であるため、ＳＵＳ３０４製の
スペーサを用いる場合、適用板厚を３．８ｍｍ以上とすれば、板厚３．２ｍｍのＳＳ４０
０製スペーサと同等以上の効果が得られることがわかる。

【0025】

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。なお、図１乃至図４に示し
た第１の実施形態のポリマー避雷器の各部と同一部分は同一符号で示す。図６は第２の実
施形態のポリマー避雷器を正面から見た断面図、図７は第２の実施形態のポリマー避雷器
における板状絶縁物固定部の断面図である。

【0026】

この第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は図６、図７に示すように、スペー
サ４ａ，４ｂに代えて、第１のＲ面付スペーサ８ａ及び第２のＲ面付スペーサ８ｂが板状
絶縁物３の外側に配置されることにある。

【0027】

ここで、第１のＲ面付スペーサ８ａには、第２のＲ面付スペーサ８ｂ側の端部にＲ面が施
される。図６及び図７では、板状絶縁物３側と絶縁外皮６側の両方にＲ面が施されている
が、少なくとも板状絶縁物３側にＲ面が施されていればよい。

【0028】

第２のＲ面付スペーサ８ｂには、第１のＲ面付スペーサ８ａ側の端部にＲ面が施される。
第２のＲ面付スペーサ８ｂに関しても、少なくとも板状絶縁物３側にＲ面が施されていれ
ばよい。

【0029】

また、第１のＲ面付スペーサ８ａの第２のＲ面付スペーサ８ｂ側の端部は、第１の金属
電極２ａの非直線抵抗体１側の端部と第１の固定部材５ａとの間に位置するように取り付
けられ、第２のＲ面付スペーサ８ｂの第１のＲ面付スペーサ８ａ側の端部は、第２の金属
電極２ｂの非直線抵抗体１側の端部と第２の固定部材５ｂとの間に位置するように取り付
けられる。

【0030】

この第２の実施形態のポリマー避雷器では、放圧動作時に非直線抵抗体１が破損し、板
状絶縁物３に衝突した場合にも、このようにスペーサの端部にＲ面を施すことで、端部が
角である場合に比べて板状絶縁物３の変位を許容するため、接触部９での応力集中を緩和
することができる。このことにより、第１の実施形態よりもさらに板状絶縁物３の破損を
抑制することができる。

【0031】

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図８乃至図１１を用いて説明する。図８は第３の実施形態のポ
リマー避雷器を正面から見た断面図、図９は図８のＹ−Ｙ断面図、図１０は第３の実施形
態のポリマー避雷器における板状絶縁物固定部の断面図、図１１は第３の実施形態のポリ
マー避雷器における板状絶縁物固定部の側面図である。

【0032】

この第３の実施形態のポリマー避雷器は、非直線抵抗体１、第１の金属電極２ａ，第２
の金属電極２ｂ、板状絶縁物３、第１の固定部材５ａ，第２の固定部材５ｂ、絶縁外皮６
、第１の補強材１０ａ，第２の補強材１０ｂを有する。

【0033】

図８に示すように、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１が一
枚又は複数枚積層され、その積層方向の一端には六角形状の第２の金属電極２ａが配置さ
れ，他端には六角形状の第２の金属電極２ｂが配置される。

【0034】

非直線抵抗体１の外周には、固定部材５ａ，５ｂ貫通用の穴を有する、ガラス繊維強化
プラスチック（ＦＲＰ）製の板状絶縁物３が複数枚配置され、金属電極２ａ，２ｂに設け
られた溝に取り付けられる。そして、第１の金属電極２ａと板状絶縁物３は第１の固定部
材５ａによって固定され、第２の金属電極２ｂと板状絶縁物３は第２の固定部材５ｂによ
って固定される。固定部材５ａ，５ｂには、ネジやピンなどが用いられる。

【0035】

さらに図８、図９に示すように、第１の補強材１０ａが、第１の金属電極２ａの第２の金
属電極２ｂ側の端部と第１の固定部材５ａとの間に配置され、第１の金属電極２ａ及び板
状絶縁物３を囲むように取り付けられる。同様に第２の補強材１０ｂは、第２の金属電極
２ｂの第１の金属電極２ａ側の端部と第２の固定部材５ｂとの間に配置され、第２の金属
電極２ａ及び板状絶縁物３を囲むように取り付けられる。

【0036】

補強材１０ａ，１０ｂに関しては、プリプレグテープや金属ワイヤといったテープ状やワ
イヤ状のものを巻きつけるように取り付けてもよいし、鉄などの金属材料やＦＲＰなどの
樹脂材料をリング状に加工し、板状絶縁物３と金属電極２ａ，２ｂを囲むように取り付け
てもよい。

【0037】

このようにして構成された内部要素はポリマー樹脂により注形され、外周面に複数のひだ
を有する絶縁外皮６が形成されることで被覆される。

【0038】

次に、ポリマー避雷器の放圧動作時に非直線抵抗体１が破損し、板状絶縁物３に非直線
抵抗体１の破片が衝突することで、内部からの荷重が加わる場合を考える。

【0039】

この第３の実施形態のポリマー避雷器では、上述のように第１の補強材１０ａを配置する
ことで、板状絶縁物３に内部からの荷重が加わった場合、図１０、図１１に示す第１の補
強材１０ａの第２の補強材１０ｂ側の端部と板状絶縁物３との接触部１１が変位の起点と
なり、この接触部１１に応力が集中する。

【0040】

そのため板状絶縁物３が有する第１の固定部材５ａ貫通用の穴への応力集中を回避するこ
とができる。第２の補強材１０ｂに関しても同様の効果が得られる。

【0041】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば非直線抵抗体の破片の衝突により板状絶
縁物に内部からの荷重が加わった場合にも、板状絶縁物に配された穴や切り欠け等の加工
部への応力集中を回避することができるポリマー避雷器を提供することが可能となる。

【0042】

上記の実施形態１乃至実施形態３のポリマー避雷器では、金属電極２ａ，２ｂの形状は六
角形状としたが、これに限られるものではない。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示
したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、そ
の他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲
や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれ
る。

【符号の説明】

【0044】

１…非直線抵抗体
２ａ…第１の金属電極
２ｂ…第２の金属電極
３…板状絶縁物
４ａ…第１のスペーサ
４ｂ…第２のスペーサ
５ａ…第１の固定部材
５ｂ…第２の固定部材
６…絶縁外皮
７，９，１１…接触部
８ａ…第１のＲ面付スペーサ
８ｂ…第２のＲ面付スペーサ
１０ａ…第１の補強材
１０ｂ…第２の補強材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】