(57)【要約】【課題】接触抵抗を減少させ、電極間の電磁反発力を減少させた真空バルブを得る。【解決手段】有底筒状をなす真空容器の一方の端部に固設された固定電極棒５と、他方の端部に移動自在に設けられた可動電極棒２１と、上記各電極棒の対向側に設けられた円板状の接点Ｃと、それぞれの上記電極棒及び上記接点の間に設けられ、上記接点を補強する補強部材１３とを備えるものにおいて、上記補強部材の線膨張係数は上記接点の材料の線膨張係数と異なっており、上記補強部材と上記接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されている。【選択図】図２
2006164912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状をなす真空容器の一方の端部に固設された固定電極棒と、他方の端部に移動自在に設けられた可動電極棒と、上記各電極棒の対向側に設けられた円板状の接点と、それぞれの上記電極棒及び上記接点の間に設けられ、上記接点を補強する補強部材とを備えるものにおいて、
上記補強部材の線膨張係数は上記接点の材料の線膨張係数と異なっており、上記補強部材と上記接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
有底筒状をなす真空容器の一方の端部に固設された固定電極棒と、他方の端部に移動自在に設けられた可動電極棒と、上記各電極棒の対向端に設けられ、通電により上記各電極棒の軸方向磁界を発生する環状のコイル電極と、上記各コイル電極の対向側に設けられた円板状の接点と、それぞれの上記コイル電極及び上記接点の間に設けられる補強部材とを備えるものにおいて、
上記補強部材の線膨張係数は上記接点の材料の線膨張係数と異なっており、上記補強部材と上記接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項３】
上記補強部材の線膨張係数は上記接点の材料の線膨張係数より大であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空バルブ。
【請求項４】
上記補強部材と上記接点とは、上記接点と対向する上記補強部材の外周縁部の複数箇所でろう付接合されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空バルブ。
【請求項５】
上記接点の中央部にはザグリが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空バルブ。
【請求項６】
上記補強部材と上記接点とは、上記補強部材の半径方向に延設し円周方向に等間隔に形成した複数の突出部のそれぞれにおける、上記接点と対向する外周縁部でろう付接合されたことを特徴とする請求項５記載の真空バルブ。
【請求項７】
上記補強部材と上記接点とは、上記補強部材の半径方向に延設し円周方向に等間隔に形成した複数の突出部のそれぞれにおける、上記接点と対向する外周縁部の同一円周上に設けた歯でろう付接合されたことを特徴とする請求項６記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空バルブに関し、特にその電極構造に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
真空バルブは、ガラス材，セラミック材等の絶縁材からなり、内部を高真空に排気された有底円筒状の真空容器と、この真空容器の両端部にそれぞれ設けられた電極棒と、各電極棒の対向する端部に設けられた渦巻環状のコイル電極と、接点を補強する補強部材と、円板状の接点とを備え、一方の電極棒を軸方向へ移動させることにより、両接点（即ち固定接点、可動接点）を接触又は離隔して通電又は遮断を行なうものである。
【０００３】
上述のような真空バルブにおいては、通電によりコイル電極が軸方向の磁界を発生し、遮断時に不可避的に発生する接点間のアークを接点の径内に閉じ込め、このアークにより発生する熱電子及び金属蒸気を接点に収束させるようにしてある。
【０００４】
例えば、特許文献１に示すように、図７は、従来の真空バルブの要部の構成を示す部分側断面図であり、図８は従来の一方の電極を示す分解斜視図である。図において、１，１は、対向配置された２つの電極であり、各電極１は、図示しない真空容器の端部に設けられた電極棒１１と、各電極棒１１の対向端に、そのリング状の基端部１２ａの一部を嵌合された渦巻環状のコイル電極１２と、基端部１２ａに先端部を嵌合されたピン状の補強部材１３と、コイル電極１２及び補強部材１３にその裏面を接して設けられた円板状の接点Ｃとをそれぞれ軸心を一致させて構成されている。
【０００５】
コイル電極１２は、電極棒１１の端部１１ａに嵌合するリング状の基端部１２ａから複数のアーム部１２ｂ，１２ｂ，…が半径方向に一体的に形成され、各アーム部１２ｂ，１２ｂ，…の先端は、同一円周方向に延設されて円弧部１２ｃ，１２ｃ，…をなしている。また、各円弧部１２ｃの先端は、接点Ｃ，Ｃの対向方向に突出して設けられて接合部１２ｄをなし、この接合部１２ｄ，１２ｄ，…にて接点Ｃに当接するようにしてある。
【０００６】
大電流を遮断する真空バルブにおいては、遮断中に接点Ｃ，Ｃにアークが生じ、このアークによる電流が、ステンレス鋼等の高抵抗材からなる補強部材１３，１３を流れず、導体からなるコイル電極１２，１２を介して電極棒１１，１１に流れる。この電流は、接点Ｃ，Ｃを半径方向外方へ流れた後、接合部１２ｄ，１２ｄ，…からコイル電極１２，１２へ流れ、円弧部１２ｃ，１２ｃ，…を通過してアーム部１２ｂ，１２ｂ，…、基端部１２ａ，１２ａ、電極棒１１，１１の順で流れ、右ねじの法則により電極１，１の縦磁界（軸方向磁界）を発生させる。
【０００７】
以上の如く、縦磁界を効果的に発生させることにより、真空容器内で拡散するアークが接点Ｃ，Ｃの径内に収束されるとともに、アークが接点Ｃ，Ｃの一ヶ所に集中されずに接点Ｃ，Ｃの対向面全体に拡散されるので、遮断性能を飛躍的に向上することができるものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１―１６４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
真空バルブの固定接点・可動接点間の接触抵抗は、各接点の接触状態により大きく影響されバラツキが大きい。それは、真空バルブ閉極時の接点間の接触は、接点形状が平面であってもミクロ的には接触部は点接触であり、接触点の位置、面積、接触数によって接触抵抗が変わるからである。特にコイル電極、即ち縦磁界電極構造を持った真空バルブでは、電極棒から流れる電流がコイル電極を介して接点に流れるため、接触抵抗が大きくなる傾向にある。
【００１０】
また、真空バルブに大電流を通電したとき、真空バルブ接点間には電磁反発力が働く。電流通電時に真空バルブに加わる外部加圧力がこの電磁反発力より小さいと発弧することがある。この電磁反発力も、接点間の接触位置、面積、接触数により大きく影響され、真空バルブが発弧すると、接点溶着する可能性が高くなる。発弧させないためには大きな外部加圧力が必要となり遮断器や開閉器などの構成が大きくなる、などの問題点があった。
【００１１】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、真空バルブ閉極時の固定接点・可動接点間の接触を、複数点で接触させて、接触抵抗を減少させ、電極間の電磁反発力を減少させた真空バルブを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係わる真空バルブは、有底筒状をなす真空容器の一方の端部に固設された固定電極棒と、他方の端部に移動自在に設けられた可動電極棒と、上記各電極棒の対向側に設けられた円板状の接点と、それぞれの上記電極棒及び上記接点の間に設けられ、上記接点を補強する補強部材とを備えるものにおいて、上記補強部材の線膨張係数は上記接点の材料の線膨張係数と異なっており、上記補強部材と上記接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されたものである。
【００１３】
また、有底筒状をなす真空容器の一方の端部に固設された固定電極棒と、他方の端部に移動自在に設けられた可動電極棒と、上記各電極棒の対向端に設けられ、通電により上記各電極棒の軸方向磁界を発生する環状のコイル電極と、上記各コイル電極の対向側に設けられた円板状の接点と、それぞれの上記コイル電極及び上記接点の間に設けられる補強部材とを備えるものにおいて、上記補強部材の線膨張係数は上記接点の材料の線膨張係数と異なっており、上記補強部材と上記接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の真空バルブによれば、補強部材の線膨張係数は接点の材料の線膨張係数と異なっており、補強部材と接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されたので、接点がひずみ、接点接触面に凹凸ができる。そのため、真空バルブ閉極時の固定接点・可動接点間の接触を、安定して複数点で接触させることができ、接触抵抗を減少させ、電極間の電磁反発力を減少させた真空バルブを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図４はこの発明の実施の形態１である真空バルブの断面図である。図１，図２は真空バルブの一方の電極を示し、図１は接点を示す正面図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は真空バルブの一方の電極を示し、図２の分解斜視図である。なお、図において、図７，図８と同一符号は同一又は相当部分を示し、その説明を一部省略することがある。
【００１６】
図６において、有底円筒状の真空容器２０は、固定側端板３及び可動側端板４を、円筒形のガラス材，アルミナセラミック材などからなる絶縁容器８の両端面に、それぞれろう付けにより気密に取り付けて構成され、内部が約１０−２Ｐａ以下の真空に保たれている。固定電極棒５は固定側端板３に貫装されて真空容器２０と同軸に配置され、固定側端板３にろう付けにより気密に固着されている。固定電極２が真空容器２０内に延出する固定電極棒５の軸方向の一端に配設されている。固定電極２は、円板状の固定接点Ｃと、縦磁界を発生させる環状の固定コイル電極１２と、接点を補強する補強部材１３とから構成されている。
【００１７】
可動電極棒２１は、可動側端板４を貫装して真空容器２０と同軸に配置され、ベローズ９を介して可動側端板４にろう付けにより気密に取り付けられている。可動電極２２が真空容器２０内に延出する可動電極棒２１の軸方向の一端に固定電極２と対向するように配設されている。可動電極２２は、円板状の可動接点Ｃと、縦磁界を発生させる環状の可動コイル電極１２と、接点を補強する補強部材１３とから構成されている。ベローズ９は薄いステンレスで蛇腹上に作製されており、真空気密を保ちながら、可動電極棒２１が動くことを可能にしており、これにより、可動電極２２が固定電極２に接離可能となっている。
【００１８】
シールド６が絶縁容器８の内壁面を覆うように配設され、ベローズシールド７がベローズ９を覆うように配設されている。それにより、絶縁容器８の内壁面及びベローズ９がアークにより発生する金属蒸気で汚染されるのを防いでいる。また、ガイド取付板２３が可動側端板４に固着されている。真空バルブのろう付けによる組立て完了後、可動電極棒２１の移動を案内する樹脂ガイド２４が、その円筒状のフランジ部２４ａ内に可動電極棒２１の延長部を挿入するようにして装着されて、ガイド取付板２３にねじ等により固着されている。
【００１９】
次に、可動電極棒２１の電極側と可動電極２２の構造を図１〜図３をもとに具体的に説明する。なお、固定電極棒５の電極側と固定電極２は、同様な構造であるので、その説明を省略する。可動電極２２は、可動電極棒２１の固定電極棒５側にリング状の基端部１２ａを嵌合された渦巻環状のコイル電極１２と、可動電極棒２１に先端部を嵌合されたピン状の補強部材１３と、コイル電極１２及び補強部材１３にその裏面を接して設けられた円板状の接点Ｃとを軸心を一致させて構成されている。
【００２０】
可動電極棒２１の固定電極棒５側端には、円筒部１１ａが設けられ、その外周にコイル電極１２のリング状の基端部１２ａが嵌合される。また、円筒部１１ａの内周には、補強部材１３の中央円筒部１３ａが嵌合される。コイル電極１２は、可動電極棒２１の円筒部１１ａに嵌合するリング状の基端部１２ａから複数のアーム部１２ｂ，１２ｂ，…が半径方向に一体的に形成され、各アーム部１２ｂ，１２ｂ，…の先端は、同一円周方向に延設されて円弧部１２ｃ，１２ｃ，…をなしている。また、各円弧部１２ｃの先端は、接点Ｃの対向方向に突出して設けられて接合部１２ｄをなし、この接合部１２ｄ，１２ｄ，…にて接点Ｃに当接するようにしてある。
【００２１】
補強部材１３は、中央の貫通円筒部１３ａから半径方向に延設した円板状接点支持部１３ｂと、それよりさらに半径方向に延設した突出部１３ｃ，１３ｃ，…を有している。突出部１３ｃ，１３ｃ，…は円周方向に等間隔で、この実施の形態では３個設けている。各突出部１３ｃの接点Ｃと対向する外周縁部には同一円周上にろう付接合用歯１３ｄを設けている。補強部材１３はステンレス系材料であり、銅系材料であるコイル電極１２より電気抵抗が大で、補強部材１３に電流が流れにくくしている。
【００２２】
接点Ｃにおける補強部材１３とコイル電極１２に対向する外周縁部には、全週に亘って切り欠き部１４ａが設けられている。その切り欠き部１４ａと補強部材１３の各突出部１３ｃ，１３ｃ，…の歯１３ｄは円周方向に等間隔でろう付接合される。接点Ｃの切り欠き部１４ａとコイル電極１２の接合部１２ｄ，１２ｄ，…とは当接し電気的に接触している。固定電極２の接点Ｃと対向する可動電極２２の接点Ｃの対向面（表面）は、中央にザグリ１４ｂが設けられ、その外周側に環状平面部１４ｃが設けられ、さらに外周縁に面取り部１４ｄが形成されている。
【００２３】
接点Ｃは銅系や銀系の接点材料が用いられ、その線膨張係数は、７〜１４×１０−６／Ｋである。補強部材１３はステンレス系材料等で構成され、例えば、ＳＵＳ３０４ではその線膨張係数は、約１７×１０−６／Ｋで、接点Ｃの材料のそれより大きい。
【００２４】
補強部材１３の各突出部１３ｃ，１３ｃ，…の外周縁部の歯１３ｄは、接点Ｃの切り欠き部１４ａと例えば銀ろうを用いて約８００℃でろう付接合される。補強部材１３の材料を接点Ｃの線膨張係数と異なる材料で形成すると、ろう付後の冷却時に線膨張係数の違いから接点Ｃの表面が歪む。例えば、補強部材１３を接点Ｃの材料より線膨張係数の大きい材料で形成した場合、冷却時に補強部材１３が接点Ｃより多く縮むため、補強部材１３の突出部１３ｃと接点Ｃの背面のろう付接合部分では、補強部材１３により接点Ｃの裏面が引っ張られるため、接点Ｃのろう付接合部の接点表面（接点Ｃ，Ｃ間の接触面）が凹む。
【００２５】
補強部材１３の突出部１３ｃを図３のように円周方向に等間隔に形成し、その突出部１３ｃで接点Ｃと接合すれば、円周方向に等間隔にろう付接合されることになり、接点表面に均等に凹凸部分を出現させることが可能となる。このとき接点表面中央部にザグリ１４ｂを設けておくと、接点環状平面部１４ｃに、より効果的に凹凸を出現させることができる。そのため、真空バルブ閉極時の接点Ｃ，Ｃ間の接触点位置、接触数を容易に制御することが可能になり、安定して接点の接触点を複数発生させ、接触抵抗の低減・安定化、接点間の電磁反発力の低減が可能となる。
このように、補強部材１３と接点Ｃとのろう付け位置を適当に取れば、接点接触面に生じる凹凸の位置を制御できるため、真空バルブ閉極時の固定接点・可動接点間の接触を、安定して複数点で接触させることができ、接触抵抗を減少させ、電極間の電磁反発力を減少させた真空バルブを得ることができる。
【００２６】
大電流を遮断する真空バルブにおいては、遮断中に接点Ｃ，Ｃにアークが生じ、このアークによる電流が、ステンレス鋼等の高抵抗材からなる補強部材１３，１３を流れず、導体からなるコイル電極１２，１２を介して固定電極棒５，可動電極棒２１に流れる。この電流は、接点Ｃ，Ｃを半径方向外方へ流れた後、接合部１２ｄ，１２ｄ，…からコイル電極１２，１２へ流れ、円弧部１２ｃ，１２ｃ，…を通過してアーム部１２ｂ，１２ｂ，…、基端部１２ａ，１２ａ、固定電極棒５，可動電極棒２１の順で流れ、右ねじの法則により固定電極２，可動電極２２の縦磁界（軸方向磁界）を発生させる。
【００２７】
縦磁界を効果的に発生させることにより、真空容器内で拡散するアークが接点Ｃ，Ｃの径内に収束されるとともに、アークが接点Ｃ，Ｃの一ヶ所に集中されずに接点Ｃ，Ｃの対向面全体に拡散されるので、遮断性能を飛躍的に向上することができるものである。
【００２８】
実施の形態２．
なお、補強部材と接点との複数箇所のろう付接合は、両電極のいずれにおいても実施することが、両接点Ｃ，Ｃの表面の凹凸の総数を増やすことにおいて好ましいが、少なくとも一方の補強部材と接点とにおいて、それらの対向部の複数箇所でろう付接合させてもよく、同様な効果を発揮することになる。
【００２９】
実施の形態３．
図５は実施の形態３である真空バルブの接点を示す正面図である。図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。実施の形態１では、コイル電極１２，１２を有する真空バルブについて説明したが、コイル電極１２，１２がなく固定電極棒５，可動電極棒２１が接点Ｃの背面に接合されるような電極でも良い。要は、補強部材の線膨張係数は接点の材料の線膨張係数と異なっており、補強部材と接点とはそれらの対向部の複数箇所でろう付接合されておればよい。そうすれば、接点表面に凹凸部分を出現させることが可能となり、接点の接触点を複数発生させ、接触抵抗の低減・安定化、接点間の電磁反発力の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１である真空バルブの接点を示す正面図である。
【図２】真空バルブの一方の電極を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】真空バルブの一方の電極を示し、図２の分解斜視図である。
【図４】実施の形態１である真空バルブの断面図である。
【図５】実施の形態３である真空バルブの接点を示す正面図である。
【図６】図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】従来の真空バルブの要部の構成を示す部分側断面図である。
【図８】従来の一方の電極を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電極                                ２  固定電極
３  固定側端板                          ４  可動側端板
５  固定電極棒                          ６  シールド
７  ヘ゛ローズシールド                    ８  絶縁容器
９  ヘ゛ローズ                          １１  電極棒
１１ａ  円筒部                          １２  コイル電極
１２ａ  基端部                          １２ｂ  アーム部
１２ｃ  円弧部                          １２ｄ  接合部
１３  補強部材                          １３ａ  中央円筒部
１３ｂ  接点支持部                      １３ｃ  突出部
１３ｄ  ろう付け接合用歯                  Ｃ  接点
１４ａ  切り欠き部                      １４ｂ  サ゛ク゛リ
１４ｃ  環状平面部                      １４ｄ  面取り部
２０  真空容器                          ２１  可動電極棒
２２  可動電極                          ２３  ガイド取付板
２４  樹脂ガイド                        ２４ａ  フランジ部
【図１】
2006164912.tif 000003
【図２】
2006164912.tif 000004
【図３】
2006164912.tif 000005
【図４】
2006164912.tif 000006
【図５】
2006164912.tif 000007
【図６】
2006164912.tif 000008
【図７】
2006164912.tif 000009
【図８】
2006164912.tif 000010