(57)【要約】【課題】電界緩和シールドの接着力を向上させ、先端部の電界緩和を図る。【解決手段】真空絶縁容器１の両端開口部に封着された固定側封着金具２および可動側封着金具３と、真空絶縁容器１内に収納された接離自在の固定側接点５および可動側接点６と、固定側封着金具２の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールド２０と、可動側封着金具３の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールド２１と、これらの外周に形成した絶縁層１２とを具備し、電界緩和シールド２０、２１は、それぞれ半径方向に広がる半径方向部２０ａ、２１ａと軸方向に伸びる軸方向部２０ｂ、２１ｂと先端部２０ｃ、２１ｃとで構成され、半径方向部２０ａ、２１ａおよび軸方向部２０ｂ、２１ｂよりも先端部２０ｃ、２１ｃの表面粗さを細かくし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】
筒状の真空絶縁容器と、
前記真空絶縁容器の両端開口部に封着された固定側封着金具および可動側封着金具と、
前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、
前記固定側通電軸端に固着された固定側接点と、
前記固定側接点と接離する可動側接点と、
前記可動側接点を固着するとともに、前記可動側封着金具を気密のもとに貫通する可動側通電軸と、
前記固定側封着金具の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールドと、
前記可動側封着金具の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールドと、
前記真空絶縁容器および前記電界緩和シールドの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とを具備し、
前記電界緩和シールドは、それぞれ半径方向に広がる半径方向部と軸方向に伸びる軸方向部と先端部とで構成され、前記半径方向部および前記軸方向部よりも前記先端部の表面粗さを細かくしたことを特徴とするモールド真空バルブ。
【請求項２】
前記軸方向部に複数の環状の溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載のモールド真空バルブ。
【請求項３】
前記先端部を断面球状とし、その直径を前記軸方向部の厚さよりも大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド真空バルブ。
【請求項４】
前記先端部を断面楕円状とし、長円側を軸方向に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブをエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドし、外周に絶縁層を形成したモールド真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エポキシ樹脂でモールドした真空バルブにおいては、真空バルブを構成する封着金具端が鋭角であり、電界強度が上昇するため、これを覆うような電界緩和シールドを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この種のモールド真空バルブを図５に示すが、筒状のセラミックスからなる真空絶縁容器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、端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向して可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。
【０００４】
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ている。他方端は、可動側封着金具３の開口部に封着されている。なお、接点５、６を包囲するように設けられた筒状のアークシールド９が真空絶縁容器１内面に固定されている。
【０００５】
固定側封着金具２には、その外周端部を覆うような椀状の固定側電界緩和シールド１０が固定されている。固定側電界緩和シールド１０の先端部は、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。また、可動側封着金具３にも、その外周端部を覆うような椀状の可動側電界緩和シールド１１が固定されている。可動側電界緩和シールド１１の先端部も、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。電界緩和シールド１０、１１は、一般的に、加工性のよい銅材が用いられる。
【０００６】
真空絶縁容器１と電界緩和シールド１０、１１の外周には、エポキシ樹脂でモールドして形成した絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の外周には、導電性塗料を塗布して形成した接地層１３が設けられている。絶縁層１２の固定側の軸方向は凹状の界面接続部１４となっており、また、可動側は凸状の界面接続部１５となっており、他の電気機器と接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７６４７２号公報  （第４ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来のモールド真空バルブにおいては、次のような問題がある。固定側電界緩和シールド１０および可動側電界緩和シールド１１により、固定側封着金具２および可動側封着金具３の端部の電界緩和を図ることができる。電界緩和シールド１０、１１は、半径方向に広がった後、軸方向に略９０度曲折され、先端部が真空絶縁容器１とラップするまで伸びている。即ち、電界緩和シールド１０、１１は、断面L字状であり、軸方向に伸びた部分が真空絶縁容器１と同軸状の配置となる。
【０００９】
このため、真空絶縁容器１と、電界緩和シールド１０、１１が軸方向に伸びた部分との間の絶縁層１２は、断面矩形状となり、内周と外周とが拘束されることになる。真空絶縁容器１と電界緩和シールド１０、１１および絶縁層１２は、いずれも異なった材料からなり、熱膨張率が異なる。このため、モールド時や使用環境などによって温度変化が生じると、拘束された絶縁層１２内で応力が発生し、絶縁層１２が真空絶縁容器１や電界緩和シールド１０、１１から剥離することがある。また、絶縁層１２にクラックが生じることがある。更には、電界緩和シールド１０、１１先端部の電界緩和が不充分であると、この部分から絶縁劣化を起こすことになる。
【００１０】
このため、電界緩和シールド１０、１１と絶縁層１２との接着力を向上させ、剥離などを抑制するとともに、先端部の電界緩和を図り、優れた絶縁性能を発揮し得るものが望まれていた。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、電界緩和シールドと絶縁層との接着力を向上させ、先端部の電界緩和を図ることができるモールド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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のモールド真空バルブは、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の両端開口部に封着された固定側封着金具および可動側封着金具と、前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、前記固定側通電軸端に固着された固定側接点と、前記固定側接点と接離する可動側接点と、前記可動側接点を固着するとともに、前記可動側封着金具を気密のもとに貫通する可動側通電軸と、前記固定側封着金具の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールドと、前記可動側封着金具の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールドと、前記真空絶縁容器および前記電界緩和シールドの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とを具備し、前記電界緩和シールドは、それぞれ半径方向に広がる半径方向部と軸方向に伸びる軸方向部と先端部とで構成され、前記半径方向部および前記軸方向部よりも前記先端部の表面粗さを細かくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電界緩和シールドと絶縁層との接着力を向上させることができ、また、電界緩和シールド先端部の電界緩和を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係るモールド真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る電界緩和シールドの構成を示す要部拡大断面図。
【図３】本発明の実施例２に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図。
【図４】本発明の実施例３に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図。
【図５】従来方法によるモールド真空バルブの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
封着金具に設けられる電界緩和シールドを、半径方向部、軸方向部および先端部で構成し、先端部の表面粗さを軸方向部などよりも細かくするものである。以下、図面を参照して本発明による実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
先ず、本発明の実施例１に係るモールド真空バルブを図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係るモールド真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る電界緩和シールドの構成を示す要部拡大断面図である。なお、図１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。
【００１７】
図１に示すように、筒状のセラミックスからなる真空絶縁容器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、端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向して可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。
【００１８】
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ている。他方端は、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内の真空を保ちながら、可動側通電軸７を軸方向に移動させることができる。なお、接点５、６を包囲するように設けられた筒状のアークシールド９が真空絶縁容器１内面に固定されている。
【００１９】
固定側封着金具２には、その外周端部を覆うような椀状の固定側電界緩和シールド２０が固定されている。固定側電界緩和シールド２０は、半径方向に広がった半径方向２０ａと、半径方向部２０ａに連接され軸方向に曲折した軸方向部２０ｂと、軸方向部２０ｂに連接された断面球状の先端部２０ｃとで構成されている。先端部２０ｃは、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。先端部２０ｃの直径は、軸方向部２０ｂの厚さよりも大きい。
【００２０】
可動側封着金具３にも、固定側と同様に、外周端部を覆うような椀状の可動側電界緩和シールド２１が固定されている。可動側電界緩和シールド２１も半径方向に広がった半径方向２１ａと、半径方向部２１ａに連接され軸方向に曲折した軸方向部２１ｂと、軸方向部２１ｂに連接された断面球状の先端部２１ｃとで構成されている。先端部２１ｃも、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びており、固定側の先端部２０ｃと所定の絶縁距離を保って離間している。
【００２１】
これらの真空絶縁容器１と電界緩和シールド２０、２１の外周には、エポキシ樹脂でモールドして形成した絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の外周には、導電性塗料を塗布して形成した接地層１３が設けられている。絶縁層１２の固定側の軸方向は凹状の界面接続部１４となっており、また、可動側は凸状の界面接続部１５となっており、他の電気機器と接続される。
【００２２】
ここで、電界緩和シールド２０、２１は、図２に示すように、半径方向部２０ａ、２１ａおよび軸方向部２０ｂ、２１ｂが、例えばサンドブラスト処理により凸凹状となっている。先端部２０ｃ、２１ｃは、これよりも細かい粗さの鏡面仕上げ相当となっている。半径方向部２０ａ、２１ａなどの表面粗さは、絶縁層１２の熱膨張率を吸収する大きさとしている。
【００２３】
例えば、電界緩和シールド２０、２１を銅材とすると、熱膨張率が１６×１０−６／℃であり、エポキシ樹脂の熱膨張率２０×１０−６／℃よりも小さい。このため、この差に温度変化を乗じたものがエポキシ樹脂に加わる応力となる。従って、半径方向部２０ａ、２１ａなどの表面粗さは、この応力を分散させるため、熱膨張率の差と温度変化と数１０ｍｍの絶縁厚さを乗じた大きさ以上の数１０μｍとしている。
【００２４】
なお、電界緩和シールド２０、２１または絶縁層１２の材質を変え、電界緩和シールド２０、２１の熱膨張率が絶縁層１２よりも大きくなっても、応力の方向が圧縮から引張りに変わるだけであり、応力分散を行うことができる。また、半径方向部２０ａ、２１ａおよび軸方向部２０ｂ、２１ｂは、アンカー効果も加わり、接着力を向上させることができる。
【００２５】
先端部２０ｃ、２１ｃは、電界強度が最も高くなる部分であり、表面粗さを数μｍ以下としている。個々の凸凹状の部分では、ミクロ的に見れば電界強度が上昇するものの、先端部２０ｃ、２１ｃ全体で見ると、コロナ安定化作用が働き、結果的に電界緩和を行うことができる。表面粗さは細かく、単位面積あたりに凸凹状が多いほど、コロナ安定化作用が働き易くなる。先端部２０ｃ、２１ｃは、断面球状でこの形状自体でも電界緩和を図ることができるが、コロナ安定化作用で更なる電界緩和を図ることができる。
【００２６】
なお、真空絶縁容器１表面にも、少なくとも軸方向部２０ｂ、２１ｂから先端部２０ｃ、２１ｃまでの領域と対向する部分に、半径方向部２０ａ、２１ｂなどと同様の表面粗さのサンドブラスト処理を行っても接着力を向上させることができる。
【００２７】
上記実施例１のモールド真空バルブによれば、封着金具２、３に設ける電界緩和シールド２０、２１を半径方向に広がる半径方向部２０ａ、２１ａと、軸方向に伸びる軸方向部２０ｂ、２１ｂと、断面球状の先端部２０ｃ、２１ｃで構成し、半径方向部２０ａ、２１ａおよび軸方向部２０ｂ、２１ｂよりも先端部２０ｃ、２１ｃの表面粗さを細かくしているので、半径方向部２０ａ、２１ａおよび軸方向部２０ｂ、２１ｂでは応力分散が行われて接着力が増し、先端部２０ｃ、２１ｃではコロナ安定化作用が働き電界緩和を図ることができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２に係るモールド真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、電界緩和シールド軸方向部の形状である。図３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。なお、固定側と可動側とは同様形状であるので、固定側を用いて説明する。
【００２９】
図３に示すように、固定側電界緩和シールド２０の軸方向部２０ｂの両側面には、環状の複数の溝２０ｂ１を設けている。溝２０ｂ１の幅および深さは数１００μｍ以上であり、下地の表面粗さよりも大きい。これは、一般的に、モールド真空バルブの軸方向の絶縁厚さが半径方向よりも大きいので、軸方向の応力が大きくなるためである。これにより、特に、軸方向の応力分散を行うことができる。
【００３０】
上記実施例２のモールド真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、軸方向の応力分散を更に図ることができる。
【実施例３】
【００３１】
次に、本発明の実施例３に係るモールド真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、電界緩和シールド先端部の形状である。図４において、実施例２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。
【００３２】
図４に示すように、固定側電界緩和シールド２０の先端部２０ｃを断面楕円状としている。楕円状の長円側を軸方向と並行に配置し、接地層１３と対向する部分の曲率半径を大きくしている。
【００３３】
上記実施例３のモールド真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、最短絶縁距離となる接地層１３間の電界緩和を図ることができる。
【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、２０  固定側電界緩和シールド
１１、２１  可動側電界緩和シールド
１２  絶縁層
１３  接地層
１４、１５  界面接続部
２０ａ、２１ａ  半径方向部
２０ｂ、２１ｂ  軸方向部
２０ｂ１  溝
２０ｃ、２１ｃ  先端部
【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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