(57)【要約】【課題】機械的強度と遮断特性とを向上させた磁界制御電極を有する真空バルブを提供する。【解決手段】接離自在の一対の接点５を有する真空バルブであって、接点５は、通電軸４端に固着される中心部から放射状に伸びた腕部１１ａと、腕部１１ａ端に連接された弧状のコイル部１１ｂと、コイル部１１ｂ端に連接された先端部１１ｃと、先端部１１ｃに固着された接触子１２と、腕部１１ａに接合層１４を介して円柱部２０ｂが固着されるとともに、円柱部２０ｂに連接された鍔部２０ａに酸化被膜２２を設けて接触子１２に接触させた第１の補強部材２０と、円柱部２０ｂを内周部２１ａが貫通するとともに、外周部２１ｂがコイル部１１ｂに係止された第２の補強部材２１とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブであって、
前記接点は、通電軸端に固着される中心部から放射状に伸びた腕部と、
前記腕部端に連接された弧状のコイル部と、
前記コイル部端に連接された先端部と、
前記先端部に固着された接触子と、
前記腕部に接合層を介して円柱部が固着されるとともに、前記円柱部に連接された鍔部に酸化被膜を設けて前記接触子に接触させた第１の補強部材と、
前記円柱部を内周部が貫通するとともに、外周部が前記コイル部に係止された第２の補強部材と
を備えたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記第２の補強部材を円板状とし、
内周部を前記腕部と前記鍔部で挟持し、
外周部を前記コイル部に設けた段差部に配置したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記第２の補強部材を椀状とし、
内周部を前記腕部と前記鍔部で挟持し、
外周部を前記コイル部と前記接触子間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記第１の補強部材および前記第２の補強部材を加熱し、所定部分に前記酸化被膜を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記第１の補強部材および前記第２の補強部材を磁性体で形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的強度と遮断特性とを向上し得る磁界制御電極を有する真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいては、電流遮断時のアークに対し、軸方向と平行な磁界を発生し、遮断特性を向上させるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の真空バルブを図５に示すが、セラミックスからなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３とが封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の固定側通電軸４端に固定側接点５が固着されている。
【０００４】
固定側接点５には、接離自在の可動側接点６が対向配置され、可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７端に固着されている。可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３の開口部に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って、可動側接点６を軸方向に移動させることができる。なお、接点５、６を包囲するようなアークシールド９が中間金具１０に固定され、金属蒸気の捕捉が行われる。
【０００５】
次に、軸方向と平行な磁界を発生させる接点５、（６）を固定側を用いて説明する。図６に示すように、固定側通電軸４端には、有底円筒状のコイル電極１１の底部が固着されている。コイル電極１１は、底部の中心部から放射状に伸びた四本の腕部１１ａと、腕部１１ａ端に連接された弧状の四本のコイル部１１ｂ、コイル部１１ｂ端に連接され軸方向に突出した四個所の先端部１１ｃで構成されている。それぞれの先端部１１ｃには、銅合金からなる円板状の接触子１２が固着されている。
【０００６】
コイル電極１１の腕部１１ａの中心部と接触子１２間の空間部には、ステンレスなど非磁性体からなる円柱状の補強部材１３が設けられ、機械的強度の補強が行われている。補強部材１３の一方端と接触子１２、および補強部材１３の他方端と腕部１１ａの中心部は、それぞれろう付けにより接合層１４が設けられ、強固に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３２４３０８５号公報  （第３〜４ページ、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の真空バルブにおいては、次のような問題がある。接触子１２には開閉時に圧縮方向と引張り方向の力が加わるものの、補強部材１３で機械的強度の補強が行われている。一方、固定側通電軸４から流れる電流は、コイル電極１０とともに、接合層１４を介して補強部材１３にも分流して流れる。このため、磁界制御を行うコイル電極１０に流れる電流が補強部材１３に分流した割合だけ減少し、発生する磁界が弱まり、その結果、遮断特性が低下することが起きる。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、機械的強度を保ちながら遮断特性を向上し得る磁界制御電極を有する真空バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、接離自在の一対の接点を有する真空バルブであって、前記接点は、通電軸端に固着される中心部から放射状に伸びた腕部と、前記腕部端に連接された弧状のコイル部と、前記コイル部端に連接された先端部と、前記先端部に固着された接触子と、前記腕部に接合層を介して円柱部が固着されるとともに、前記円柱部に連接された鍔部に酸化被膜を設けて前記接触子に接触させた第１の補強部材と、前記円柱部を内周部が貫通するとともに、外周部が前記コイル部に係止された第２の補強部材とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接触子とコイル電極の腕部間に第１の補強部材を配置し、コイル電極のコイル部に第２の補強部材を配置し、第１の補強部材と第２の補強部材とを酸化被膜を介して係合させているので、通電電流の大部分がコイル電極に流れて所定の磁界を発生させることができ、機械的強度と遮断特性とを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点の構成を示す上面図。
【図３】本発明の実施例２に係る真空バルブに用いられる接点の構成を示す断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る真空バルブに用いられる接点の構成を示す上面図。
【図５】真空バルブの構成を示す断面図。
【図６】従来の真空バルブに用いられる接点の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明による真空バルブを説明する。
【実施例１】
【００１４】
先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点を示す上面図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。真空バルブは、従来と同様であるので、その説明を省略する。接点は、固定側と可動側が同様であり、固定側を用いて説明する。また、図１は、図２のＡ−Ａ断面となる。
【００１５】
図１、図２に示すように、固定側通電軸４端には、有底円筒状のコイル電極１１の底部が固着されている。コイル電極１１は、底部の中心部から放射状に伸びた四本の腕部１１ａと、腕部１１ａ端に連接された弧状の四本のコイル部１１ｂ、コイル部１１ｂ端に連接され軸方向に突出した四個所の先端部１１ｃで構成されている。それぞれの先端部１１ｃには、銅合金からなる円板状の接触子１２が固着されている。ここで、コイル部１１ｂの内周面には、接触子１２と対向する面に段差部１１ｂ１が設けられ、内径が大きくなっている。
【００１６】
コイル電極１１の腕部１１ａの中心部と接触子１２間の空間部には、ステンレスなど非磁性体からなる鍔部２０ａと円柱部２０ｂから構成された第１の補強部材２０が設けられている。そして、鍔部２０ａは接触子１２側に配置され、円柱部２０ｂの軸面は腕部１１ａの中心部にろう付けされ、接合層１４により固着されている。
【００１７】
円柱部２０ｂの外周には、中心部に開口孔を有する円板状の第２の補強部材２１が貫通し、内周部２１ａが鍔部２０ａと腕部１１ａの中心部とで挟持されている。第２の補強部材２１の外径は、段差部１１ｂ１の内径よりも僅かに小さく、外周部２１ｂの腕部１１ａ側の面が段差部１１ｂ１に配置されている。
【００１８】
ここで、第１の補強部材２０の鍔部２０ａおよび円柱部２０ｂの鍔部２０ａ付近と、第２の補強部材２１の全面は、酸化被膜２２が形成されている。即ち、第１の補強部材２０の鍔部２０ａでは、数μｍの被膜厚さを介して接触子１２と接触している。また、第２の補強部材２１でも、数μｍの被膜厚さを介して段差部１１ｂ１や鍔部２０ａなどと接している。酸化被膜２２は、補強部材２０、２１を数１００℃に加熱して所定部分に設けることができるが、通常の雰囲気中での組立工程中に形成されるものでよい。
【００１９】
次に、接点５を開閉させたときの各部の動きを説明する。
【００２０】
先ず、閉路するときには、接触子１２が腕部１１ａ側に押付けられる力、所謂圧縮方向の力が加わる。しかしながら、接触子１２は、第１の補強部材２０の鍔部２０ａと酸化被膜２２を介して接しており、また、円柱部２０ｂが腕部１１ａに接合層１４で固定されているので、変形することが抑えられる。
【００２１】
次に、開路するときには、接触子１２が溶着して引張り方向の力が加わることがある。しかしながら、接触子１２の外周部は先端部１１ｃを介してコイル部１１ｂに固着されており、引張り方向の力はコイル部１１ｂに加わる。コイル部１１ｂでは、段差部１１ｂ１に第２の補強部材２１の外周部２１ｂが接しており、その内周部２１ａが鍔部２０ａと腕部１１ａとで挟持されている。
【００２２】
このため、コイル部１１ｂへ加わる引張り方向の力は、第２の補強部材２１を介して第１の補強部材２０へ伝搬される。第１の補強部材２０の円柱部２０ｂは腕部１１ａに強固に固定されているので、コイル部１１ｂが変形を起こすことがない。その結果、接触子１２も変形を起こすことがなく、溶着があっても良好に開路させることができる。
【００２３】
ここで、引張り方向の力が加わったとき、第２の補強部材２１の外周部２１ｂによって段差部１１ｂ１が接触子１２側に移動しようとすることを押さえる作用をするので、これを、第２の補強部材２１の外周部２１ｂにコイル部１１ｂが係止されると定義する。
【００２４】
遮断時の電流は、接触子１２と鍔部２０ａの軸面とが酸化被膜２２を介して接し、また、鍔部２０ｂと第２の補強部材２１も酸化被膜２２を介して接しているので、第１の補強部材２０と第２の補強部材２１とに分流する電流は極めて少なくなる。殆どの電流は、コイル部１１ｂを流れ、所定の磁界を発生させることができる。なお、鍔部２０ａの軸面に設けた酸化被膜２２が分流阻止に効果が大きい。
【００２５】
第１の補強部材２０と第２の補強部材２１は、コイル電極１１などの通電部に対して、抵抗率が４０倍以上あれば、更に分流する電流を抑制でき、所定の磁界を発生させることができる。
【００２６】
上記実施例１の真空バルブによれば、接触子１２側に第１の補強部材２０の鍔部２０ａを配置して円柱部２０ｂをコイル電極１１の腕部１１ａに固着し、コイル部２０ｂに第２の補強部材２１を配置し、第１の補強部材２０と第２の補強部材２１とに酸化被膜２２を設けて係合させているので、開閉時の圧縮方向および引張り方向の力に対し、機械的補強をすることができ、通電電流の殆どをコイル電極１１に流し、所定の磁界を発生させることができる。
【００２７】
上記実施例１では、第１の補強部材２０と第２の補強部材２１とを非磁性体を用いて説明したが、ネオジム磁石のような磁性体を用いてもよく、コイル電極１１で発生させる磁界を強化することができる。
【００２８】
また、磁界制御形電極をコイル電極１１で説明したが、有底円筒状の電極の外周部に、軸方向に対して斜めに横切る複数本のスリットを設けた電極においても、第１の補強部材２０と第２の補強部材２１を用いることにより、機械的強度を保持しながら遮断特性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図３、図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブに用いられる接点を示す断面図、図４は、本発明の実施例２に係る真空バルブに用いられる接点を示す上面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、補強部材の形状である。図３、図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
図３、図４に示すように、第１の補強部材２０の円柱部２０ｂに貫通する第３の補強部材２３を、中心部に開口孔を有する椀状としている。椀状の外周部２３ｂを接触子１２とコイル部１１ｂに挟持されるように配置し、内周部２３ａは腕部１１ａと鍔部２０ａに挟持されている。また、コイル電極１１の先端部１１ｃ近傍では、接触しないように、Ｕ字状の溝部２３ｃを設けている。なお、コイル部１１ｂは、実施例１のような段差部１１ｂ１を設けていない。
【００３１】
そして、閉路するときには、実施例１と同様に、第１の補強部材２０により接触子１２の変形を抑えることができる。また、開路するときには、第３の補強部材２３の外周部２３ｂがコイル部１１ｂに接しているので、コイル部１１ｂが変形を起こすことがない。
【００３２】
ここで、引張り方向の力が加わったとき、第３の補強部材２３の外周部２３ｂによってコイル部１１ｂが接触子１２側に移動しようとすることを押さえる作用をするので、これを、第３の補強部材２３の外周部２３ｂにコイル部１１ｂが係止されると定義する。
【００３３】
上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、コイル部１１ｂの断面積を大きくすることができるので、通電特性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  真空絶縁容器
２  固定側封着金具
３  可動側封着金具
４  固定側通電軸
５  固定側接点
６  可動側接点
７  可動側通電軸
８  ベローズ
９  アークシールド
１０  中間金具
１１  コイル電極
１１ａ  腕部
１１ｂ  コイル部
１１ｃ  先端部
１２  接触子
１３  補強部材
１４  接合層
２０  第１の補強部材
２０ａ  鍔部
２０ｂ  円柱部
２１  第２の補強部材
２１ａ、２３ａ  内周部
２１ｂ、２３ｂ  外周部
２２  酸化被膜
２３  第３の補強部材
２３ｃ  溝部
【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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