水トリー発生試験方法並びに水トリー発生試験用試験片およびその製造方法
【課題】水中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーを試験的に再現する。
【解決手段】水トリー発生試験方法の試験片製作工程は、突部４１ｂが形成された第１型部材４１を設置する工程と、第１型部材４１と共にＸＬＰＥが流入可能な流入空間４５を形成する第２型部材４２を設置する工程と、加熱されたＸＬＰＥを流入空間４５内に流入させる工程と、流入空間内にあるＸＬＰＥを所定温度で所定時間放置して硬化させて第１樹脂層を形成する工程と、第１樹脂層から第１型部材４１等を取り外す工程と、電極側表面上に、突部４１ｂの先端と所定の間隙を保つように電極部を形成する工程と、第１樹脂層および第２樹脂層で電極部を挟み込む工程と、を有する。
【解決手段】水トリー発生試験方法の試験片製作工程は、突部４１ｂが形成された第１型部材４１を設置する工程と、第１型部材４１と共にＸＬＰＥが流入可能な流入空間４５を形成する第２型部材４２を設置する工程と、加熱されたＸＬＰＥを流入空間４５内に流入させる工程と、流入空間内にあるＸＬＰＥを所定温度で所定時間放置して硬化させて第１樹脂層を形成する工程と、第１樹脂層から第１型部材４１等を取り外す工程と、電極側表面上に、突部４１ｂの先端と所定の間隙を保つように電極部を形成する工程と、第１樹脂層および第２樹脂層で電極部を挟み込む工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高分子材料に水トリーを発生させる水トリー発生試験方法と、水トリー発生試験方法、並びにその試験用の試験片製造方法およびその製造方法で製造された試験片に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に配置可能なケーブルは、伝導体である銅線を高分子材料等からなる絶縁部で覆われているものがある。ここで、高分子材料には、例えば架橋ポリエチレン（Cross -Linked Polyethylene、以下、ＸＬＰＥと称す。）等の熱硬化性樹脂が用いられることが多い。
【０００３】
水中に配置される絶縁ケーブルは、インバータ電圧（交流電圧）等を伝播するために用いられているものがある。このような絶縁ケーブルは、インバータサージを含む交流電圧を作用させた状態で数年間使用すると、ＸＬＰＥ等の絶縁部に水トリーが発生する可能性がある。水トリーとは、絶縁材料が長時間にわたって水が共存する状態で電界が作用したときに、絶縁体中に生じる絶縁劣化現象で最終的に絶縁破壊を誘発する現象である。
【０００４】
水トリーの診断方法は、電力系統を停電させて避雷器および電力ケーブルの絶縁診断を行うための絶縁診断システム等が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、水中に配置する絶縁ケーブルに用いる絶縁部に用いる材料やその構造を設計するには、予め水トリーの発生状況等を把握する必要がある。このために、水トリーを短時間に試験的に発生させる、すなわち再現させるための試験を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５１５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水トリーを発生させるためには、水電極法等が用いられる。この水電極法は、試験片となるＸＬＰＥの平板に複数の電極穴を形成して、この試験片を液中に浸漬させて、各電極穴の付近に比較的高い電界を発生させる。これにより、各電極穴の周辺のＸＬＰＥに水トリーを再現させることができる。
【０００８】
各電極穴は、通常、複数の突部を有する型部材をＸＬＰＥの板材に押し込んで形成させている。このように形成された各電極穴は、形状にばらつきが生じることが多い。各電極穴それぞれの周辺に発生させた水トリーを評価するときに、形状ばらつきの要因を取り除く必要がある。このため、この形状ばらつきが、水トリーの評価を複雑にしている。
【０００９】
また、突部を押し込む動作は、各電極穴周辺のＸＬＰＥの分子構造を破壊する。このため、各電極穴周辺のＸＬＰＥの分子構造は、ＸＬＰＥにかかるその他の部位の分子構造と異なるものになる。このような方法で電極穴が製作された試験片では、ＸＬＰＥを用いた絶縁ケーブルに発生する水トリーを忠実には再現していない可能性が高い。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーにより近い状態の水トリーを再現できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る水トリー発生試験方法は、高分子材料に電極部が埋設された平板状の試験片が浸漬可能な水槽部と、前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いて、前記試験片に水トリーを発生させる水トリー発生試験方法において、前記試験片は、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、当該水トリー発生試験方法は、前記試験片を製作する試験片製作工程と、前記試験片製作工程の後に、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、を有し、前記試験片製作工程は、金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る試験片製造方法は、水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験に用いる試験片を製造する方法において、前記試験片は、高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、前記水トリー発生試験の試験方法は、試験片が浸漬可能な水槽部と、この水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いる試験であって、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、を有し、前記試験片の製造方法は、金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る水トリー発生試験用試験片は、水トリー発生試験装置を用いて水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験方法に用いる水トリー発生試験用試験片において、前記水トリー発生試験装置は、高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成された試験片を、浸漬可能な水槽部と、前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有し、前記水トリー発生試験方法は、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、を有し、前記試験片は、金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、を有する製造方法によって製造されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーにより近い状態の水トリーを再現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の水トリー発生試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の試験片を示す概略正面図である。
【図３】図２のIII−III矢視側面図である。
【図４】図２のIV部の部分拡大正面図である。
【図５】図１の第１樹脂層を製作するための第１〜第３型部材を組み立てた状態を示す概略正面図である。
【図６】図５の調整板を示す概略斜視図である。
【図７】図５の流入空間にＸＬＰＥを充填して得た第１樹脂層の電極側表面に電極部を形成した状態を示す概略正面図である。
【図８】本発明に係る第２の実施形態の水トリー発生試験装置の構成の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る水トリー発生試験方法の実施形態について説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、本実施形態の水トリー発生試験装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１の試験片１０を示す概略正面図である。図３は、図２のIII−III矢視側面図である。図４は、図２のIV部の部分拡大正面図である。
【００１８】
図５は、図１の第１樹脂層２１を製作するための第１〜第３型部材４１〜４３等を組み立てた状態を示す概略正面図である。図６は、図５の調整板４９を示す概略斜視図である。図７は、図５の流入空間４５にＸＬＰＥを充填して得た第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに電極部３０を形成した状態を示す概略正面図である。
【００１９】
先ず、本実施形態の水トリー発生試験方法で用いる水トリー試験装置の構成について説明する。この水トリー発生試験装置は、架台９ａの上に固定された水槽部６と、水温調整部７と、電界発生装置１と、を有する。この装置は、水槽部６内に試験片１０を浸漬させて、この試験片１０に水トリーを発生させるためのものである。
【００２０】
水槽部６は、内部に、例えばＮａＣｌ水溶液が注入された略直方体状の容器で、上部が開口している。また、底部に接地部９を有している。
【００２１】
水温調整部７は、水槽部６の底部に配置されて、水槽部６内のＮａＣｌ水溶液を加温または冷却可能である。
【００２２】
電界発生装置１は、水槽部６の外に配置されて、試験片１０の内部の電極部３０と第１樹脂層２１に形成された電極側表面２１ｃ（後述）との間に電界を発生させるもので、ファンクションジェネレータ３およびアンプ２を有する。この電界発生装置１と、試験片１０との電気的な接続等については、後で説明する。
【００２３】
試験片１０は、樹脂部２０および電極部３０を有し、高圧側リード線５ａが取り付けられている。樹脂部２０は、２つの樹脂層、すなわち、第１樹脂層２１および第２樹脂層２２からなる。これらの第１および第２樹脂層２１、２２は、それぞれ熱硬化性高分子材料、この例では架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）で形成される。
【００２４】
第１および第２樹脂層２１、２２それぞれは、外寸が１５０ｍｍ×１００ｍｍ程度の長方形の板状で、所定の厚みを有する（図１、図２）。この例では、第１および第２樹脂層２１、２２は、互いにほぼ同じ形状である。
【００２５】
第１樹脂層２１の一方の表面（開口側表面２１ａ）には、５個の電極穴２１ｂが形成されている。これらの電極穴２１ｂそれぞれは、第１樹脂層２１の開口側表面２１ａに開口し、この開口している部位から内部に、開口側表面２１ａに垂直に延びるように形成される。これらの電極穴２１ｂは、図３に示すように、開口側表面２１ａにかかる５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の正方形の領域内に、所定の電極穴２１ｂを中心に１個、更にその前後左右の四箇所にそれぞれ１個ずつ、合計５個形成されている。この例では、隣接する電極穴２１ｂ同士の距離は、９ｍｍ程度としている。
【００２６】
これらの電極穴２１ｂそれぞれの内面は、開口側表面２１ａに近い方は円筒状で、電極穴２１ｂ底に近い方は電極穴２１ｂ底がほぼ尖った略円錐状である（図４）。この例では、先端は半球状で、その曲率半径が約２０μｍ程度に形成される。
【００２７】
電極側表面２１ｃおよび電極穴２１ｂ底の電極穴２１ｂ深さ方向の（図１および図２における左右方向）距離は、所定の値になるように調整されている。当該調整方法については、後で説明する。
【００２８】
電極部３０は、第１樹脂層２１の一方の表面（電極側表面２１ｃ）に例えばＡｇ等を含む導電性塗料が塗布されて形成される。この電極部３０は、詳細な図示は省略するがアルミテープ等によって覆われて保護される。
【００２９】
高圧側リード線５ａは、電極部３０およびアルミテープによって挟まれた状態で取り付けられて、電極部３０に導通可能である。この高圧側リード線５ａは、アンプ２の高電圧部に電気的および機械的に接続されている。また、低圧側リード線５ｂは、接地部９とアンプ２を電気的に接続している。
【００３０】
第２樹脂層２２は、電極部３０、高圧側リード線５ａおよびアルミテープを第１樹脂層２１と共に挟み込むように、第１樹脂層２１に接着される。
【００３１】
ここで、試験片１０を製作する手順を説明する。先ず、試験片１０を製作する装置の一部について説明する。
【００３２】
試験片１０を製作するための装置は、３個の型部材、すなわち、第１型部材４１、第２型部材４２および第３型部材４３を有する。
【００３３】
第１型部材４１は、例えばステンレス鋼等の金属製の略長方形の平板部４１ａと、この平板部４１ａの一方の表面に取り付けられた５個の突部４１ｂと、を有する。各突部４１ｂは、ステンレス鋼等の金属製で、当該表面に垂直に延びる。これらの突部４１ｂは、電極穴２１ｂに相当する。すなわち、５個の突部４１ｂの配列は、５個の電極穴２１ｂと同様である。
【００３４】
これらの突部４１ｂそれぞれの外周面は、表面に近い側は円筒状で、この円筒状よりも先端側は先端がほぼ尖った略円錐状である。各先端は、曲率半径が約２０μｍ程度の半球状である。第１型部材４１は、各突部４１ｂが鉛直になるように第２型部材４２の内部に設置される。
【００３５】
第２型部材４２は、略直方体状の箱型で、上面が開口している。この開口部の縁は、平坦に形成されている。この第２型部材４２の内部は、樹脂が流入可能な流入空間４５となる。
【００３６】
第３型部材４３は、ステンレス鋼等の金属製の略長方形の板状で、少なくとも１箇所に貫通穴４３ａが開いている。この貫通穴４３ａは、加熱されて溶融したＸＬＰＥが、流通可能である。また、この貫通穴４３ａは、内部のＸＬＰＥが内圧上昇によって流れ出ることが可能である。
【００３７】
この第３型部材４３は、第３型部材４３内の流入空間４５の一部（大部分）を、上方から塞ぐように、第２型部材４２の開口部の縁上に、後述する調整板４９を介して、固定される。貫通穴４３ａにＸＬＰＥが流通する状態は、後で説明する。この第３型部材４３は、第１型部材４１の平板部４１ａと互いに平行な状態で固定される。
【００３８】
第１型部材４１の開口部の縁には、複数の調整板４９が上下に積層されている。この調整板４９は、図６に示すように、長方形状の板の中央に、長方形状の長方形穴４９ａが形成されている。この長方形穴４９ａの形状は、第２型部材４２の開口部の形状と同じである。
【００３９】
第３型部材４３は、第２型部材４２の開口部の縁上に積層された調整板４９の上に固定される。このとき、各調整板４９の長方形穴４９ａそれぞれと、第２型部材４２の開口部とが、貫通する状態で固定される。これらの調整板４９の枚数の増減によって、第３型部材４３にかかる第１型部材４１に対向する面（下面）と、各突部４１ｂの先端と、の距離の調整が可能である。
【００４０】
この距離を調整することで、上述した電極側表面２１ｃと、電極穴２１ｂ底と、の電極穴２１ｂ深さ方向距離を、調整することができる。
【００４１】
以下に、これらの第１〜第３型部材４１〜４３等を用いて試験片１０を作製する手順を説明する。
【００４２】
先ず、第１型部材４１を、第２型部材４２の内部に収容する。このとき、第１型部材４１の各突部４１ｂが鉛直に延びるように、第１および第２型部材４１、４２を設置する。次に、調整板４９を第２型部材４２の開口部の縁上に、複数積層させる。これにより、第３型部材４３の下面と、各突部４１ｂの先端と、の距離を調整する。
【００４３】
その後、第３型部材４３を、調整板４９の上に取り付ける。このとき、第１型部材４１の各突部４１ｂの先端と、第３型部材４３の第１型部材４１に対向する面との距離が所定距離になる。以上により、第１〜第３型部材４１〜４３の組み立てが完了する（図５）。
【００４４】
次に、第３型部材４３の貫通穴４３ａに、図示しない配管等を取り付けて、流入空間４５の内部に、図５に示す破線矢印Ａのように、ＸＬＰＥを流し込む。このとき、ＸＬＰＥは、所定の温度、例えば１５０℃程度に加熱されて所定の粘性を有する流体で、架橋されていない状態である。
【００４５】
このＸＬＰＥは、架橋されていない状態で流入空間４５に充填される。流入空間４５内に充填されたＸＬＰＥは、大気圧よりも大きい圧力で保圧される。この状態で、第１〜第３型部材４１〜４３は、ＸＬＰＥが流入された状態で、所定時間、例えば数時間程度保持される。このとき、ＸＬＰＥは、架橋反応が促進されて、固化される。固化されたＸＬＰＥは、上述の第１樹脂層２１となる。
【００４６】
その後、第１樹脂層２１から、第１〜第３型部材４１〜４３を取り外す、すなわち、離型する。第１〜第３型部材４１〜４３を離型させた後に、離型された第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに、導電性塗料を塗布する。その後に、塗布された導電性塗料に高圧側リード線５ａを接触させる。この状態で、導電性塗料が塗布された領域の全てと、導電性塗料に接触している部分の係る高圧側リード線５ａと、を覆うように、電極側表面２１ｃに図示しないアルミテープを貼付する。これにより、電極部３０が形成される（図７）。
【００４７】
その後、第２樹脂層２２を、第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに貼り付ける。その結果、導電性塗料が塗布された部位および高圧側リード線５ａの一部を含む電極部３０が、第１および第２樹脂層２１、２２によって挟まれる状態になる。以上の手順により、図２に示す試験片１０の製作が完了する。
【００４８】
続いて、上記手順で製作した試験片１０を用いて、この試験片１０に水トリーを発生させる手順について説明する。
【００４９】
先ず、上述した手順により製作された試験片１０の高圧側リード線５ａを、アンプ２に電気的および機械的に接続する（図１）。
【００５０】
次に、ＮａＣｌ水溶液が入った水槽部６に、試験片１０を浸漬させる。この状態で、ファンクションジェネレータ３によって、所定の周波数の電圧を、電極部３０に印加する。この電圧は、アンプ２により調整される。これにより、電極部３０には、所定の電圧が印加される。
【００５１】
また、絶縁ケーブルが実際に配置される水中温度になるように、水温調整部７等で水槽部６内の温度を調整する。このとき、温度計８等でＮａＣｌ水溶液の温度を計測する。
【００５２】
電極部３０に数日間電圧を印加することによって、試験片１０の電極穴２１ｂの穴底と、電極部３０との間に、水トリーが発生する。
【００５３】
本実施形態の試験片１０は、ＸＬＰＥの板材の表面に第１型部材４１の突部４１ｂを所定の力で押し込んで電極穴２１ｂを形成したものに比べて、電極穴２１ｂの内面形状が、突部４１ｂの外周形状をより正確に転写される。これは、ＸＬＰＥが加熱されて溶融したような状態で、突部４１ｂの周辺に流れ込んだ後に、内部の架橋反応が進んで固化することで成形しているためである。
【００５４】
また、上述したように、第１型部材４１の突部４１ｂを板材に押し込んで電極穴２１ｂを形成した場合、電極穴２１ｂの周辺のＸＬＰＥの分子構造と、それ以外の部位の分子構造とでは、異なるものになる。これは、第１型部材４１の突部４１ｂを板材に押し込んで電極穴２１ｂを成形するときに、ＸＬＰＥの分子構造を破壊しながら形成しているからである。
【００５５】
これに対して、本実施形態の試験片１０は、上述のように形成しているため、電極穴２１ｂ周辺およびそれ以外の部位それぞれの分子構造が、互いに同じになるように形成される。このため、水トリーを発生させる部位、すなわち、電極穴２１ｂ周辺のＸＬＰＥの状態は、例えば水中で用いられる絶縁ケーブルのＸＬＰＥとほぼ同じ状態に保たれている。
【００５６】
その結果、当該試験で発生させる水トリーは、実際に水中に配置されるＸＬＰＥケーブル等に発生する水トリーに、より近似したものになる。
【００５７】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーに近い状態の水トリーを、再現することが可能になる。このため、より高精度に水トリーの評価を行うことができる。
【００５８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の水トリー発生試験装置の構成の一部を示すブロック図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図７）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の水トリー発生試験方法に用いる試験装置は、第１樹脂層２１の開口側表面２１ａの一部で且つ５個の電極穴２１ｂの全てを覆うように、側面水槽部５１が取り付けられている。この側面水槽部５１は、第１樹脂層２１に対向する面が開口している。また、上面に液体、この例では、ＮａＣｌ水溶液を注ぐために注口５１ａが形成されている。側面水槽部５１の開口部の縁と開口側表面２１ａとの間は、シール材によって液漏れを抑制している。
【００６０】
また、この試験装置は、第２樹脂層２２側にも、側面水槽部５１が取り付けられている。すなわち、当該試験装置は、試験片１０が２個の側面水槽部５１によって挟み込まれるように構成されている。
【００６１】
図１の例で説明したように、試験片１０全体を水槽部６内のＮａＣｌ水溶液中に浸漬させると、第１および第２樹脂層２１、２２の間のシール性が保たれない、すなわち所定の接着力が保たれない場合、または、試験期間が長期間に渡る場合に、第１および第２樹脂層２１、２２の間の界面から液体が入り込む可能性がある。その界面から液体が流入すると、水トリー発生試験を行うことができなくなる。
【００６２】
これに対して本実施形態の試験装置では、第１の実施形態と同様の効果を得ると共に、第１および第２樹脂層２１、２２の間の界面から液体が流入することを抑制できる。
【００６３】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００６４】
上記実施形態では、試験片１０に電極穴２１ｂを５個形成しているが、これに限らない。少なくとも１個形成してあればよい。
【００６５】
また、試験片１０の電極部３０は、第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに導電性塗料を塗布することによって形成されているが、これに限らない。導電性塗料が塗布された薄板を電極側表面２１ｃに貼付してもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、高分子材料に熱硬化性樹脂の１つであるＸＬＰＥを用いているが、これに限らない。他の熱硬化性の高分子材料を用いてもよい。また、熱可塑性高分子材料を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１…電界発生装置、２…アンプ、３…ファンクションジェネレータ、５ａ…高圧側リード線、５ｂ…低圧側リード線、６…水槽部、７…水温調整部、８…温度計、９…接地部、９ａ…架台、１０…試験片、２０…樹脂部、２１…第１樹脂層、２１ａ…開口側表面、２１ｂ…電極穴、２１ｃ…電極側表面、２２…第２樹脂層、３０…電極部、４１…第１型部材、４１ａ…平板部、４１ｂ…突部、４２…第２型部材、４３…第３型部材、４３ａ…貫通穴、４５…流入空間、４９…調整板、４９ａ…長方形穴、５１…側面水槽部、５１ａ…注口
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高分子材料に水トリーを発生させる水トリー発生試験方法と、水トリー発生試験方法、並びにその試験用の試験片製造方法およびその製造方法で製造された試験片に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に配置可能なケーブルは、伝導体である銅線を高分子材料等からなる絶縁部で覆われているものがある。ここで、高分子材料には、例えば架橋ポリエチレン（Cross -Linked Polyethylene、以下、ＸＬＰＥと称す。）等の熱硬化性樹脂が用いられることが多い。
【０００３】
水中に配置される絶縁ケーブルは、インバータ電圧（交流電圧）等を伝播するために用いられているものがある。このような絶縁ケーブルは、インバータサージを含む交流電圧を作用させた状態で数年間使用すると、ＸＬＰＥ等の絶縁部に水トリーが発生する可能性がある。水トリーとは、絶縁材料が長時間にわたって水が共存する状態で電界が作用したときに、絶縁体中に生じる絶縁劣化現象で最終的に絶縁破壊を誘発する現象である。
【０００４】
水トリーの診断方法は、電力系統を停電させて避雷器および電力ケーブルの絶縁診断を行うための絶縁診断システム等が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、水中に配置する絶縁ケーブルに用いる絶縁部に用いる材料やその構造を設計するには、予め水トリーの発生状況等を把握する必要がある。このために、水トリーを短時間に試験的に発生させる、すなわち再現させるための試験を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５１５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水トリーを発生させるためには、水電極法等が用いられる。この水電極法は、試験片となるＸＬＰＥの平板に複数の電極穴を形成して、この試験片を液中に浸漬させて、各電極穴の付近に比較的高い電界を発生させる。これにより、各電極穴の周辺のＸＬＰＥに水トリーを再現させることができる。
【０００８】
各電極穴は、通常、複数の突部を有する型部材をＸＬＰＥの板材に押し込んで形成させている。このように形成された各電極穴は、形状にばらつきが生じることが多い。各電極穴それぞれの周辺に発生させた水トリーを評価するときに、形状ばらつきの要因を取り除く必要がある。このため、この形状ばらつきが、水トリーの評価を複雑にしている。
【０００９】
また、突部を押し込む動作は、各電極穴周辺のＸＬＰＥの分子構造を破壊する。このため、各電極穴周辺のＸＬＰＥの分子構造は、ＸＬＰＥにかかるその他の部位の分子構造と異なるものになる。このような方法で電極穴が製作された試験片では、ＸＬＰＥを用いた絶縁ケーブルに発生する水トリーを忠実には再現していない可能性が高い。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーにより近い状態の水トリーを再現できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る水トリー発生試験方法は、高分子材料に電極部が埋設された平板状の試験片が浸漬可能な水槽部と、前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いて、前記試験片に水トリーを発生させる水トリー発生試験方法において、前記試験片は、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、当該水トリー発生試験方法は、前記試験片を製作する試験片製作工程と、前記試験片製作工程の後に、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、を有し、前記試験片製作工程は、金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る試験片製造方法は、水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験に用いる試験片を製造する方法において、前記試験片は、高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、前記水トリー発生試験の試験方法は、試験片が浸漬可能な水槽部と、この水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いる試験であって、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、を有し、前記試験片の製造方法は、金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る水トリー発生試験用試験片は、水トリー発生試験装置を用いて水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験方法に用いる水トリー発生試験用試験片において、前記水トリー発生試験装置は、高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成された試験片を、浸漬可能な水槽部と、前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有し、前記水トリー発生試験方法は、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、を有し、前記試験片は、金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、を有する製造方法によって製造されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーにより近い状態の水トリーを再現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の水トリー発生試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の試験片を示す概略正面図である。
【図３】図２のIII−III矢視側面図である。
【図４】図２のIV部の部分拡大正面図である。
【図５】図１の第１樹脂層を製作するための第１〜第３型部材を組み立てた状態を示す概略正面図である。
【図６】図５の調整板を示す概略斜視図である。
【図７】図５の流入空間にＸＬＰＥを充填して得た第１樹脂層の電極側表面に電極部を形成した状態を示す概略正面図である。
【図８】本発明に係る第２の実施形態の水トリー発生試験装置の構成の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る水トリー発生試験方法の実施形態について説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、本実施形態の水トリー発生試験装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１の試験片１０を示す概略正面図である。図３は、図２のIII−III矢視側面図である。図４は、図２のIV部の部分拡大正面図である。
【００１８】
図５は、図１の第１樹脂層２１を製作するための第１〜第３型部材４１〜４３等を組み立てた状態を示す概略正面図である。図６は、図５の調整板４９を示す概略斜視図である。図７は、図５の流入空間４５にＸＬＰＥを充填して得た第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに電極部３０を形成した状態を示す概略正面図である。
【００１９】
先ず、本実施形態の水トリー発生試験方法で用いる水トリー試験装置の構成について説明する。この水トリー発生試験装置は、架台９ａの上に固定された水槽部６と、水温調整部７と、電界発生装置１と、を有する。この装置は、水槽部６内に試験片１０を浸漬させて、この試験片１０に水トリーを発生させるためのものである。
【００２０】
水槽部６は、内部に、例えばＮａＣｌ水溶液が注入された略直方体状の容器で、上部が開口している。また、底部に接地部９を有している。
【００２１】
水温調整部７は、水槽部６の底部に配置されて、水槽部６内のＮａＣｌ水溶液を加温または冷却可能である。
【００２２】
電界発生装置１は、水槽部６の外に配置されて、試験片１０の内部の電極部３０と第１樹脂層２１に形成された電極側表面２１ｃ（後述）との間に電界を発生させるもので、ファンクションジェネレータ３およびアンプ２を有する。この電界発生装置１と、試験片１０との電気的な接続等については、後で説明する。
【００２３】
試験片１０は、樹脂部２０および電極部３０を有し、高圧側リード線５ａが取り付けられている。樹脂部２０は、２つの樹脂層、すなわち、第１樹脂層２１および第２樹脂層２２からなる。これらの第１および第２樹脂層２１、２２は、それぞれ熱硬化性高分子材料、この例では架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）で形成される。
【００２４】
第１および第２樹脂層２１、２２それぞれは、外寸が１５０ｍｍ×１００ｍｍ程度の長方形の板状で、所定の厚みを有する（図１、図２）。この例では、第１および第２樹脂層２１、２２は、互いにほぼ同じ形状である。
【００２５】
第１樹脂層２１の一方の表面（開口側表面２１ａ）には、５個の電極穴２１ｂが形成されている。これらの電極穴２１ｂそれぞれは、第１樹脂層２１の開口側表面２１ａに開口し、この開口している部位から内部に、開口側表面２１ａに垂直に延びるように形成される。これらの電極穴２１ｂは、図３に示すように、開口側表面２１ａにかかる５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の正方形の領域内に、所定の電極穴２１ｂを中心に１個、更にその前後左右の四箇所にそれぞれ１個ずつ、合計５個形成されている。この例では、隣接する電極穴２１ｂ同士の距離は、９ｍｍ程度としている。
【００２６】
これらの電極穴２１ｂそれぞれの内面は、開口側表面２１ａに近い方は円筒状で、電極穴２１ｂ底に近い方は電極穴２１ｂ底がほぼ尖った略円錐状である（図４）。この例では、先端は半球状で、その曲率半径が約２０μｍ程度に形成される。
【００２７】
電極側表面２１ｃおよび電極穴２１ｂ底の電極穴２１ｂ深さ方向の（図１および図２における左右方向）距離は、所定の値になるように調整されている。当該調整方法については、後で説明する。
【００２８】
電極部３０は、第１樹脂層２１の一方の表面（電極側表面２１ｃ）に例えばＡｇ等を含む導電性塗料が塗布されて形成される。この電極部３０は、詳細な図示は省略するがアルミテープ等によって覆われて保護される。
【００２９】
高圧側リード線５ａは、電極部３０およびアルミテープによって挟まれた状態で取り付けられて、電極部３０に導通可能である。この高圧側リード線５ａは、アンプ２の高電圧部に電気的および機械的に接続されている。また、低圧側リード線５ｂは、接地部９とアンプ２を電気的に接続している。
【００３０】
第２樹脂層２２は、電極部３０、高圧側リード線５ａおよびアルミテープを第１樹脂層２１と共に挟み込むように、第１樹脂層２１に接着される。
【００３１】
ここで、試験片１０を製作する手順を説明する。先ず、試験片１０を製作する装置の一部について説明する。
【００３２】
試験片１０を製作するための装置は、３個の型部材、すなわち、第１型部材４１、第２型部材４２および第３型部材４３を有する。
【００３３】
第１型部材４１は、例えばステンレス鋼等の金属製の略長方形の平板部４１ａと、この平板部４１ａの一方の表面に取り付けられた５個の突部４１ｂと、を有する。各突部４１ｂは、ステンレス鋼等の金属製で、当該表面に垂直に延びる。これらの突部４１ｂは、電極穴２１ｂに相当する。すなわち、５個の突部４１ｂの配列は、５個の電極穴２１ｂと同様である。
【００３４】
これらの突部４１ｂそれぞれの外周面は、表面に近い側は円筒状で、この円筒状よりも先端側は先端がほぼ尖った略円錐状である。各先端は、曲率半径が約２０μｍ程度の半球状である。第１型部材４１は、各突部４１ｂが鉛直になるように第２型部材４２の内部に設置される。
【００３５】
第２型部材４２は、略直方体状の箱型で、上面が開口している。この開口部の縁は、平坦に形成されている。この第２型部材４２の内部は、樹脂が流入可能な流入空間４５となる。
【００３６】
第３型部材４３は、ステンレス鋼等の金属製の略長方形の板状で、少なくとも１箇所に貫通穴４３ａが開いている。この貫通穴４３ａは、加熱されて溶融したＸＬＰＥが、流通可能である。また、この貫通穴４３ａは、内部のＸＬＰＥが内圧上昇によって流れ出ることが可能である。
【００３７】
この第３型部材４３は、第３型部材４３内の流入空間４５の一部（大部分）を、上方から塞ぐように、第２型部材４２の開口部の縁上に、後述する調整板４９を介して、固定される。貫通穴４３ａにＸＬＰＥが流通する状態は、後で説明する。この第３型部材４３は、第１型部材４１の平板部４１ａと互いに平行な状態で固定される。
【００３８】
第１型部材４１の開口部の縁には、複数の調整板４９が上下に積層されている。この調整板４９は、図６に示すように、長方形状の板の中央に、長方形状の長方形穴４９ａが形成されている。この長方形穴４９ａの形状は、第２型部材４２の開口部の形状と同じである。
【００３９】
第３型部材４３は、第２型部材４２の開口部の縁上に積層された調整板４９の上に固定される。このとき、各調整板４９の長方形穴４９ａそれぞれと、第２型部材４２の開口部とが、貫通する状態で固定される。これらの調整板４９の枚数の増減によって、第３型部材４３にかかる第１型部材４１に対向する面（下面）と、各突部４１ｂの先端と、の距離の調整が可能である。
【００４０】
この距離を調整することで、上述した電極側表面２１ｃと、電極穴２１ｂ底と、の電極穴２１ｂ深さ方向距離を、調整することができる。
【００４１】
以下に、これらの第１〜第３型部材４１〜４３等を用いて試験片１０を作製する手順を説明する。
【００４２】
先ず、第１型部材４１を、第２型部材４２の内部に収容する。このとき、第１型部材４１の各突部４１ｂが鉛直に延びるように、第１および第２型部材４１、４２を設置する。次に、調整板４９を第２型部材４２の開口部の縁上に、複数積層させる。これにより、第３型部材４３の下面と、各突部４１ｂの先端と、の距離を調整する。
【００４３】
その後、第３型部材４３を、調整板４９の上に取り付ける。このとき、第１型部材４１の各突部４１ｂの先端と、第３型部材４３の第１型部材４１に対向する面との距離が所定距離になる。以上により、第１〜第３型部材４１〜４３の組み立てが完了する（図５）。
【００４４】
次に、第３型部材４３の貫通穴４３ａに、図示しない配管等を取り付けて、流入空間４５の内部に、図５に示す破線矢印Ａのように、ＸＬＰＥを流し込む。このとき、ＸＬＰＥは、所定の温度、例えば１５０℃程度に加熱されて所定の粘性を有する流体で、架橋されていない状態である。
【００４５】
このＸＬＰＥは、架橋されていない状態で流入空間４５に充填される。流入空間４５内に充填されたＸＬＰＥは、大気圧よりも大きい圧力で保圧される。この状態で、第１〜第３型部材４１〜４３は、ＸＬＰＥが流入された状態で、所定時間、例えば数時間程度保持される。このとき、ＸＬＰＥは、架橋反応が促進されて、固化される。固化されたＸＬＰＥは、上述の第１樹脂層２１となる。
【００４６】
その後、第１樹脂層２１から、第１〜第３型部材４１〜４３を取り外す、すなわち、離型する。第１〜第３型部材４１〜４３を離型させた後に、離型された第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに、導電性塗料を塗布する。その後に、塗布された導電性塗料に高圧側リード線５ａを接触させる。この状態で、導電性塗料が塗布された領域の全てと、導電性塗料に接触している部分の係る高圧側リード線５ａと、を覆うように、電極側表面２１ｃに図示しないアルミテープを貼付する。これにより、電極部３０が形成される（図７）。
【００４７】
その後、第２樹脂層２２を、第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに貼り付ける。その結果、導電性塗料が塗布された部位および高圧側リード線５ａの一部を含む電極部３０が、第１および第２樹脂層２１、２２によって挟まれる状態になる。以上の手順により、図２に示す試験片１０の製作が完了する。
【００４８】
続いて、上記手順で製作した試験片１０を用いて、この試験片１０に水トリーを発生させる手順について説明する。
【００４９】
先ず、上述した手順により製作された試験片１０の高圧側リード線５ａを、アンプ２に電気的および機械的に接続する（図１）。
【００５０】
次に、ＮａＣｌ水溶液が入った水槽部６に、試験片１０を浸漬させる。この状態で、ファンクションジェネレータ３によって、所定の周波数の電圧を、電極部３０に印加する。この電圧は、アンプ２により調整される。これにより、電極部３０には、所定の電圧が印加される。
【００５１】
また、絶縁ケーブルが実際に配置される水中温度になるように、水温調整部７等で水槽部６内の温度を調整する。このとき、温度計８等でＮａＣｌ水溶液の温度を計測する。
【００５２】
電極部３０に数日間電圧を印加することによって、試験片１０の電極穴２１ｂの穴底と、電極部３０との間に、水トリーが発生する。
【００５３】
本実施形態の試験片１０は、ＸＬＰＥの板材の表面に第１型部材４１の突部４１ｂを所定の力で押し込んで電極穴２１ｂを形成したものに比べて、電極穴２１ｂの内面形状が、突部４１ｂの外周形状をより正確に転写される。これは、ＸＬＰＥが加熱されて溶融したような状態で、突部４１ｂの周辺に流れ込んだ後に、内部の架橋反応が進んで固化することで成形しているためである。
【００５４】
また、上述したように、第１型部材４１の突部４１ｂを板材に押し込んで電極穴２１ｂを形成した場合、電極穴２１ｂの周辺のＸＬＰＥの分子構造と、それ以外の部位の分子構造とでは、異なるものになる。これは、第１型部材４１の突部４１ｂを板材に押し込んで電極穴２１ｂを成形するときに、ＸＬＰＥの分子構造を破壊しながら形成しているからである。
【００５５】
これに対して、本実施形態の試験片１０は、上述のように形成しているため、電極穴２１ｂ周辺およびそれ以外の部位それぞれの分子構造が、互いに同じになるように形成される。このため、水トリーを発生させる部位、すなわち、電極穴２１ｂ周辺のＸＬＰＥの状態は、例えば水中で用いられる絶縁ケーブルのＸＬＰＥとほぼ同じ状態に保たれている。
【００５６】
その結果、当該試験で発生させる水トリーは、実際に水中に配置されるＸＬＰＥケーブル等に発生する水トリーに、より近似したものになる。
【００５７】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーに近い状態の水トリーを、再現することが可能になる。このため、より高精度に水トリーの評価を行うことができる。
【００５８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の水トリー発生試験装置の構成の一部を示すブロック図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図７）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の水トリー発生試験方法に用いる試験装置は、第１樹脂層２１の開口側表面２１ａの一部で且つ５個の電極穴２１ｂの全てを覆うように、側面水槽部５１が取り付けられている。この側面水槽部５１は、第１樹脂層２１に対向する面が開口している。また、上面に液体、この例では、ＮａＣｌ水溶液を注ぐために注口５１ａが形成されている。側面水槽部５１の開口部の縁と開口側表面２１ａとの間は、シール材によって液漏れを抑制している。
【００６０】
また、この試験装置は、第２樹脂層２２側にも、側面水槽部５１が取り付けられている。すなわち、当該試験装置は、試験片１０が２個の側面水槽部５１によって挟み込まれるように構成されている。
【００６１】
図１の例で説明したように、試験片１０全体を水槽部６内のＮａＣｌ水溶液中に浸漬させると、第１および第２樹脂層２１、２２の間のシール性が保たれない、すなわち所定の接着力が保たれない場合、または、試験期間が長期間に渡る場合に、第１および第２樹脂層２１、２２の間の界面から液体が入り込む可能性がある。その界面から液体が流入すると、水トリー発生試験を行うことができなくなる。
【００６２】
これに対して本実施形態の試験装置では、第１の実施形態と同様の効果を得ると共に、第１および第２樹脂層２１、２２の間の界面から液体が流入することを抑制できる。
【００６３】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００６４】
上記実施形態では、試験片１０に電極穴２１ｂを５個形成しているが、これに限らない。少なくとも１個形成してあればよい。
【００６５】
また、試験片１０の電極部３０は、第１樹脂層２１の電極側表面２１ｃに導電性塗料を塗布することによって形成されているが、これに限らない。導電性塗料が塗布された薄板を電極側表面２１ｃに貼付してもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、高分子材料に熱硬化性樹脂の１つであるＸＬＰＥを用いているが、これに限らない。他の熱硬化性の高分子材料を用いてもよい。また、熱可塑性高分子材料を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１…電界発生装置、２…アンプ、３…ファンクションジェネレータ、５ａ…高圧側リード線、５ｂ…低圧側リード線、６…水槽部、７…水温調整部、８…温度計、９…接地部、９ａ…架台、１０…試験片、２０…樹脂部、２１…第１樹脂層、２１ａ…開口側表面、２１ｂ…電極穴、２１ｃ…電極側表面、２２…第２樹脂層、３０…電極部、４１…第１型部材、４１ａ…平板部、４１ｂ…突部、４２…第２型部材、４３…第３型部材、４３ａ…貫通穴、４５…流入空間、４９…調整板、４９ａ…長方形穴、５１…側面水槽部、５１ａ…注口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料に電極部が埋設された平板状の試験片が浸漬可能な水槽部と、前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いて、前記試験片に水トリーを発生させる水トリー発生試験方法において、
前記試験片は、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、
当該水トリー発生試験方法は、
前記試験片を製作する試験片製作工程と、
前記試験片製作工程の後に、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、
を有し、
前記試験片製作工程は、
金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、
前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、
前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、
前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、
前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、
前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、
を有することを特徴とする水トリー発生試験方法。
【請求項２】
前記高分子材料流入工程の前に、少なくとも１箇所に貫通穴が形成された板状の第３型部材を、前記第２型部材に取り付けて、前記流入空間を塞ぐ第３型部材設置工程を有し、
前記高分子材料流入工程は、前記貫通穴から前記高分子材料を流入する工程を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項３】
前記第３型部材設置工程は、前記突部の先端と、前記電極部との距離を、所定の範囲に調整する調整工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項４】
前記電極形成工程は、前記第１高分子材料層の表面に、導電性塗料を塗布する工程を含むこと、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項５】
前記高分子材料は、熱硬化性高分子材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項６】
前記高分子材料は、架橋ポリエチレンであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項７】
水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験に用いる試験片を製造する方法において、
前記試験片は、
高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、
前記水トリー発生試験の試験方法は、
試験片が浸漬可能な水槽部と、この水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いる試験であって、
前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、
を有し、
前記試験片の製造方法は、
金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、
前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、
前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、
前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、
前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、
前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、
を有することを特徴とする試験片製造方法。
【請求項８】
水トリー発生試験装置を用いて水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験方法に用いる水トリー発生試験用試験片において、
前記水トリー発生試験装置は、
高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成された試験片を、浸漬可能な水槽部と、
前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、
を有し、
前記水トリー発生試験方法は、
前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、
を有し、
前記試験片は、
金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、
前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、
前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、
前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、
前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、
前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、
を有する製造方法によって製造されていること、を特徴とする水トリー発生試験用試験片。
【請求項１】
高分子材料に電極部が埋設された平板状の試験片が浸漬可能な水槽部と、前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いて、前記試験片に水トリーを発生させる水トリー発生試験方法において、
前記試験片は、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、
当該水トリー発生試験方法は、
前記試験片を製作する試験片製作工程と、
前記試験片製作工程の後に、前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、
を有し、
前記試験片製作工程は、
金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、
前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、
前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、
前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、
前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、
前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、
を有することを特徴とする水トリー発生試験方法。
【請求項２】
前記高分子材料流入工程の前に、少なくとも１箇所に貫通穴が形成された板状の第３型部材を、前記第２型部材に取り付けて、前記流入空間を塞ぐ第３型部材設置工程を有し、
前記高分子材料流入工程は、前記貫通穴から前記高分子材料を流入する工程を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項３】
前記第３型部材設置工程は、前記突部の先端と、前記電極部との距離を、所定の範囲に調整する調整工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項４】
前記電極形成工程は、前記第１高分子材料層の表面に、導電性塗料を塗布する工程を含むこと、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項５】
前記高分子材料は、熱硬化性高分子材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項６】
前記高分子材料は、架橋ポリエチレンであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の水トリー発生試験方法。
【請求項７】
水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験に用いる試験片を製造する方法において、
前記試験片は、
高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成されて、
前記水トリー発生試験の試験方法は、
試験片が浸漬可能な水槽部と、この水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、を有する水トリー発生装置を用いる試験であって、
前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、
を有し、
前記試験片の製造方法は、
金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、
前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、
前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、
前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、
前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、
前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、
を有することを特徴とする試験片製造方法。
【請求項８】
水トリー発生試験装置を用いて水トリーを試験的に発生させる水トリー発生試験方法に用いる水トリー発生試験用試験片において、
前記水トリー発生試験装置は、
高分子材料に電極部が埋設された平板状で、一方の平坦な表面からその表面に垂直に且つ底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された穴が複数形成されて、且つ前記電極部が前記各穴それぞれの穴底と所定の穴深さ方向距離を保つように形成された試験片を、浸漬可能な水槽部と、
前記水槽部の外に配置されて前記電極部に電界を作用可能な電界発生装置と、
を有し、
前記水トリー発生試験方法は、
前記試験片を前記水槽部に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後に、前記電極部に電界を作用させて、前記電極部と前記穴底との間に水トリーを発生させる電界作用工程と、
を有し、
前記試験片は、
金属製の平板で、一方の面に垂直に且つ先端に向かうにしたがって横断面が小さくなるように形成された突部が複数形成された第１型部材を、内部に流入空間が形成された箱状の第２型部材の内部に設置する型部材設置工程と、
前記型部材設置工程の後に、所定温度に加熱された前記高分子材料を、前記流入空間内に流入させる高分子材料流入工程と、
前記高分子材料流入工程の後に、前記流入空間内にある前記高分子材料を、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させて、第１高分子材料層を形成する第１高分子材料層形成工程と、
前記第１高分子材料層形成工程の後に、前記第１高分子材料層から、前記第１型部材および第２型部材を取り外す離型工程と、
前記離型工程の後に、前記第１高分子材料層の第１型部材から遠い方の面上に、前記突部の先端と所定の間隙を保つように、前記電極部を形成する電極部形成工程と、
前記電極部形成工程の後に、高分子材料からなる第２高分子材料層で、前記第１高分子材料層と共に前記電極部を挟み込む電極被覆工程と、
を有する製造方法によって製造されていること、を特徴とする水トリー発生試験用試験片。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０３１５８（Ｐ２０１２−１０３１５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２８３６（Ｐ２０１０−２５２８３６）
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
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