がいし
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/03/10 23:25 UTC 版)
特徴
がいしには、電気絶縁性や野外での耐候性、機械的な強度などが求められることから、多くは磁器を素材としている。ガラス製のものもあり、ロシア、モンゴルなどの旧共産圏や東ヨーロッパ、イタリア、日本国内で古くから敷設されている電線路で見ることができる。また、軽量なポリマー製がいしも北アメリカ・中近東などを中心に普及しており、日本国内では鉄道電気工作物で用いられている。
高圧の交流送電は通常、がいしを介して電柱や鉄塔などに支えられる。超高圧交流送電線では、がいしを連ねて絶縁性を確保する。数十個が連なって数メートルの長さに及ぶものも使われる。また、電線の張力を打ち消すために取り付ける支線の絶縁確保には玉がいしを用いる。
がいしに雨や塩分や汚れなどが付着するとがいしの表面に沿った漏れ電流や電気的破壊が起きやすくなる。がいしに波状の形状や円盤やカップを並べたような形状が多いのは、そのような場合に備えて、表面に沿った距離（沿面距離）を稼いで絶縁性を保つためである。カップ状になっているのは、雨などの状況でも片側を濡れにくくするためである。
落雷の際は異常な高電圧がかかり、大電流が流れるため、がいしが破壊される恐れがある。これを防ぐために、がいしの両端にアークホーンまたはアークリングと呼ばれる金属端子を付け、高電圧がかかったときには、その端子間で電流を流すようにしている物がある。
種類
- ピン碍子
- 金属棒（ピン）の上に傘状の絶縁体磁器を装着したもの。絶縁体の上縁部に溝が切ってあり、溝には電線を保持するためのバインド線と呼ばれる紐が巻かれる。この溝、あるいは上端部に切られた別の溝に電線を沿わせて保持し、ピンの下端部で電柱などに固定される。絶縁体が1枚のものは一重ピン碍子、絶縁性能を高めるために2枚以上の絶縁体を重ねてセメントなどで接合したものは多層ピン碍子と呼ばれる。電信用として19世紀後半から使用されており、19世紀末からは電線路用としても広く使用されるようになった[1]。初期にはピンの材質として木材にアスファルトやパラフィンを浸漬させたものが使用されていたが、厳しい使用環境においてピンが燃える問題があり金属ピンが使われるようになった[2]。
- 懸垂がいし
- 傘状の磁器の上下にセメントで連結用金具が接着されている。1個から数十個を連結して使用する。磁器の傘下面部はひだ状になっており、雨水が伝わるのを防止する。
- 長幹がいし
- 中実状の磁器棒の上下に連結用金具が接着されている。こちらも用途によって複数個繋げて使用する。棒の部分には多数のひだがついており、雨水が伝わるのを防止する。また磁器は中実状となっているため劣化しにくい。
- ラインポストがいし（LPがいし）
- 多数のひだがついた円柱状絶縁体の片方に電線支持用の電線クランプ、もう片方に固定用金具（ピン）が取り付けられており、鉄塔や腕金に固定する。ピンがいしと同じ用途で使用される。多層ピン碍子とは異なり絶縁体同士を接着した箇所のない一体型であり高い信頼性を実現する[3]。
- ステーションポスト碍子
- 支持碍子の一種。多数のひだがついた円柱状絶縁体の両端にフランジなどの連結支持用金具が取り付けられており、構造体を固定支持する用途に用いられる。複数を積み重ねて使用することもできる[4]。
- 直流用碍子
- 直流送電ナトリウムイオンが移動し劣化することがあるため、ナトリウム成分を減らし代わりにカリウム成分を増やした材料が用いられる[5]。
- 点火栓碍子
- 点火プラグの電極を絶縁するための部材。絶縁性や機械的強度に加えて高い熱伝導性能が求められることから酸化アルミニウムを主成分とする磁器が用いられる[6]。
- ノップ碍子
- 円柱の一部が細くなっており、そこに電線を巻き付けるかバインド線で固定する。がいし引き工事において使用するが、近年では「レトロ感」を演出する用途に限定される[7]。
- 玉がいし
- 電柱の支線に使用される。
耐張がいし連。両端にあるループ状の金属がアークホーン。
長幹がいし。
玉がいし
モンゴルで使われているガラス製のがいし。
波型がいし。ダイポールアンテナ等の給電点に用いられる。
鉄道の架線支持に使用される懸垂がいし（上のがいし）。
材質
- 磁器
- 絶縁性能、強度とも優れており最も広く使われている。石英やムライトを主成分とする長石質磁器が最も一般的である。日本製のものはクリストバライトを多く含み高い強度を有する。特に高い強度が求められる用途にはコランダムを含むものが用いられる。表面を覆う釉薬は長石質ガラスである[8]。
- ガラス
- 磁器製のものと比較して耐アーク放電性能や耐熱衝撃特性に優れるものの機械的強度が低く大型製品の製造が難しい。一般にはソーダ石灰ガラスが用いられ、高い強度を求められる場合には強化ガラス化させる処理を施す[9][10]。
- 合成樹脂
- 磁器製のものと比較して軽量であり、衝撃に強く小型化が可能である。エポキシ樹脂をガラス繊維で強化した繊維強化プラスチックを芯材とし、これを加硫シリコーンゴムやエチレン酢酸ビニルコポリマー（EVA樹脂）で被覆したものが用いられる[11][12]。
- ^ 『絶縁・誘電セラミックスの応用技術』pp.231
- ^ Chesney, C. C. (1903) "Burning of Wooden Pins on High-Tension Transmission Lines," Transactions of the American Institute of Electrical Engineers XXI pp.253-260
- ^ 『絶縁・誘電セラミックスの応用技術』pp.233
- ^ 『絶縁・誘電セラミックスの応用技術』pp.234
- ^ 日本セラミックス協会編『セラミック工学ハンドブック第2版応用編』pp.753-756、日本セラミックス協会編、技報堂出版、2002年
- ^ 素木洋一『焼結セラミックス詳論4 ファインセラミックス』pp.714-719、技報堂、1976年
- ^ 京町家での採用例 “あかりの再生 その3 碍子引き配線”. 堀 宏道. 作事組コラム. 京町家net. 2010年9月11日閲覧。
- ^ 『絶縁・誘電セラミックスの応用技術』p.228
- ^ 作花済夫ほか編『ガラスハンドブック』p.121、朝倉書店、1975年
- ^ 『絶縁・誘電セラミックスの応用技術』p.229
- ^ a b Hall, J.F. (1993) "History and bibliography of polymeric insulators for outdoor applications," IEEE Transactions on Power Delivery 8 (1) pp.376-385
- ^ a b Izumi, K. and Kadotani, K. (1999) "Applications of polymeric outdoor insulation in Japan," IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 6 (5) pp.595-604
- ^ 高嶋廣夫『実践陶磁器の科学』pp.179-190、内田老鶴圃、1996年
- ^ 『絶縁・誘電セラミックスの応用技術』pp.237-239
- ^ 浜野健也ほか編『窯業の事典』pp.281、朝倉書店、1995年、ISBN 4-254-25237-4
- ^ Semenza, Guido (1904) "European Practice in the Construction and Operation of High-Pressure Transmission Lines and Insulators," Transactions of the American Institute of Electrical Engineers XXIII pp.147-163
- ^ Hawley, K. A. (1931) "Development of the Porcelain Insulator," Transactions of the American Institute of Electrical Engineers 50 (1) pp.47-51
- ^ 新保正樹編『エポキシ樹脂ハンドブック』p.426、日刊工業新聞社、1987年、ISBN 4-526-02279-9
- ^ 安岡孝一・安岡素子 『文字符号の歴史 欧米と日本編』共立出版、2006年、pp. 16ff頁。
- ^ 山崎敏雄・木本忠昭 『新版 電気の技術史』オーム社、1992年、pp. 202f頁。
- ^ 有田町史編纂委員会編『有田町史陶業編2』pp.220-238、有田町、1985年
- ^ a b 宮武勇平編『逓信史要』pp.195、逓信省、1898年
- ^ 日本碍子株式会社社史編纂委員会、1970年、沿8。
- ^ 工部省電信頭 (芳川顕正) 『日本帝国政府電信頭第一報告書』1875年、pp. 39f頁。収載郵政省編 編 『郵政百年史資料』 第19巻、吉川弘文堂、1969年。
- ^ 中山成基 『有田窯業の流れとその足おと: 香蘭社百年の歩み』香蘭社、1980年、pp. 6f, 20頁。
- ^ 藤村、1992年、pp.186f。
- ^ 新田宗雄編 編 『東京電灯株式会社開業五十年史』東京電灯、1936年、pp. 24ff頁。複写収録 『社史で見る日本経済史』 7巻、ゆまに書房、1998年。
- ^ 電気学会通信教育会 『がいし』電気学会、1983年、p. 14頁。
- ^ ノリタケ100年史編纂委員会編『ノリタケ100年史』p.32、ノリタケカンパニーリミテド、2005年
- ^ 橋爪紳也、西村陽、都市と電化研究会『にっぽん電化史』p.134、日本電気協会新聞部、2005年、ISBN 4-902553-17-1
- ^ 『近代日本の陶磁器業』pp.251
- ^ 『近代日本の陶磁器業』p.160,p.278,p.269
- がいしのページへのリンク
