(57)【要約】【課題】真空バルブの通電部分の銀を含む導電膜を、容易にかつ良好に形成することができ、接触抵抗の低い良好な真空バルブを製造することのできる製造方法を提供する。【解決手段】通電軸の通電部分の表面に銀を含有する銀含有層を形成する銀含有層形成工程と、通電軸の通電部分を含む部位を容器状部材により覆い、真空中にて加熱し、通電軸と封着金具とを接続して部分組立部品を製造する部分ろう付け工程と、通電軸の通電部分を含む部位を容器状部材により覆い、真空中にて加熱し、部分組立部品と真空容器本体とをろう付けする真空封着ろう付け工程と、を具備し、真空封着ろう付け工程では、冷却過程において、容器状部材の温度を銀の蒸着が生じる蒸着温度以下に降温する前に、通電部分の温度が蒸着温度より低温となるよう温度制御して、部分ろう付け工程で容器状部材の内側表面に付着した銀を通電部分の表面に移行させる真空バルブの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の真空容器本体と、当該真空容器本体の両側端部の開口を閉塞する封着金具とを有する真空容器と、
前記真空容器内に収納される接離可能な一対の電極と、
前記電極に接続されるとともに、前記封着金具を介して前記真空容器外に導出された通電部分を有する通電軸と、
を有する真空バルブの製造方法であって、
前記通電軸の前記通電部分の表面に銀を含有する銀含有層を形成する銀含有層形成工程と、
前記通電軸の前記通電部分を含む部位を容器状部材により覆い、真空中にて加熱し、前記通電軸と前記封着金具とを接続して部分組立部品を製造する部分ろう付け工程と、
前記通電軸の前記通電部分を含む部位を前記容器状部材により覆い、真空中にて加熱し、前記部分組立部品と前記真空容器本体とをろう付けする真空封着ろう付け工程と、
を具備し、
前記真空封着ろう付け工程では、冷却過程において、前記容器状部材の温度を銀の蒸着が生じる蒸着温度以下に降温する前に、前記通電部分の温度が前記蒸着温度より低温となるよう温度制御して、前記部分ろう付け工程で前記容器状部材の内側表面に付着した銀を前記通電部分の表面に移行させる
ことを特徴とする真空バルブの製造方法。
【請求項２】
円筒状の真空容器本体と、当該真空容器本体の両側端部の開口を閉塞する封着金具とを有する真空容器と、
前記真空容器内に収納される接離可能な一対の電極と、
前記電極に接続されるとともに、前記封着金具を介して前記真空容器外に導出された通電部分を有する通電軸と、
を有する真空バルブの製造方法であって、
前記通電軸の前記通電部分を含む部位を、内側表面に銀を含有する第１の銀含有層を形成した容器状部材により覆い、真空中にて加熱する加熱工程を有し、
当該加熱工程では、冷却過程において、前記容器状部材の温度を銀の蒸着が生じる蒸着温度以下に降温する前に、前記通電部分の温度が前記蒸着温度より低温となるよう温度制御して、前記第１の銀含有層の銀を前記通電部分の表面に移行させて第２の銀含有層を形成する
ことを特徴とする真空バルブの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の真空バルブの造方法であって、
前記真空容器本体と前記封着金具とをろう付けする真空封着ろう付け工程と同時に、前記第２の銀含有層を形成することを特徴とする真空バルブの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか１項記載の真空バルブの造方法であって、
前記蒸着温度が、７５０℃乃至８３０℃であることを特徴とする真空バルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、真空バルブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１を参照して、真空バルブの一般的な構成を説明する。図１１は真空バルブの構成例を示す断面図である。同図において、アルミナ磁器などからなる円筒状の真空容器本体１の両端開口端面が固定側封着金具２ａと可動側封着金具２ｂとで気密に封止されて内部圧力１×１０−２Ｐａ以下とした真空容器３が形成されている。
【０００３】
真空容器３の内部には、一方の電路となる固定通電軸４ａ及びその端部に固着した固定側電極５ａが設けられている。また、真空容器３の内部には、固定側電極５ａと対向するように、可動側電極５ｂが配設されており、可動側電極５ｂには、可動通電軸４ｂが接続されている。固定側電極５ａと可動側電極５ｂとは接離自在の構成となっている。
【０００４】
可動通電軸４ｂは、一方の端部が可動側封着金具２ｂに固着されたベローズ６の他方の端部に固着され、真空容器３の真空度を維持しながら軸方向の移動が可能になっている。
【０００５】
固定側封着金具２ａの中心に形成された貫通孔には、固定通電軸４ａが上端を僅かに突き出して貫設されている。同じく、可動側封着金具２ｂの中心に形成された貫通孔に、可動通電軸４ｂが貫設されている。
【０００６】
また、真空容器３の内部には、ベローズ６の可動側電極５ｂ側の端部に位置するようにベローズカバー７が配設されている。ベローズカバー７は、固定側電極５ａと可動側電極５ｂの開閉時に両電極から発生する金属蒸気や溶融金属がベローズ６に付着することを防止するためのものである。
【０００７】
さらに、真空容器３の内部には、固定側電極５ａ及び可動側電極５ｂを囲むようにシールド８が設けられている。シールド８は、固定側電極５ａと可動側電極５ｂの開閉時に両電極から発生する金属蒸気や溶融金属が真空容器本体１の内壁に付着して絶縁抵抗が低下するのを防止するためのものである。
【０００８】
上記のような構造の真空バルブを製造するにあたっては、一例として、次のような製造方法が知られている。この方法では、固定側については、固定側電極５ａと固定通電軸４ａと固定側封着金具２ａをろう付けなどにより固着する部分ろう付けを行い、固定側の部分組立部品とする。また、可動側については、可動側電極５ｂと可動通電軸４ｂとベローズカバー７とベローズ６と可動側封着金具２ｂをろう付けなどにより固着する部分ろう付けを行い、可動側の部分組立部品とする。さらに、真空容器本体１にシールド８を取り付け、真空容器組立部品を製作する。これら３者を真空雰囲気中にてろう付けなどにより固着する真空封着ろう付けを行い、真空容器３を製作し、真空バルブの形状を作り上げる。
【０００９】
上記構成の真空バルブが真空遮断器に接続される際、真空容器３の外部に突出している固定通電軸４ａの部分の固定側通電軸端面、及び、真空容器外部に突出している可動通電軸４ｂの外周面が、通電部分９ａ，９ｂとなり、導体を介して真空遮断器に接続される。このため、通電部分９ａ，９ｂには、真空遮断器導体との接続時の接触抵抗を減らすために銀（Ａｇ）めっきが施され、銀含有層が形成さている。また、通電部分９ｂには、一般的にネジ部が設けられている。
【００１０】
通電部分９ａ，９ｂに銀めっきを行う一つの方法は、真空容器を製造した後に化学的に銀めっき層を形成する方法である。しかし、めっき工程中に他の金属部分が腐食する恐れがあり、これを防ぐために金属の表面をマスキングする必要がある。このマスキング工程に手間がかかるという課題がある。
【００１１】
また、固定通電軸４ａの通電部分９ａに、ろう材円板を載置し、この上に重りを載せた状態で高温真空加熱炉に入れて、真空バルブの真空封着ろう付けと同時に銀めっきを行う方法が考えられている。しかし、この方法では、銀めっき層の表面状態が重りの平坦度に依存するために、銀めっき層表面に凹凸が発生するという課題がある。また、この方法は、可動通電軸４ｂの外周面である通電部分９ｂに対する銀めっきには適用することができない。
【００１２】
また、可動通電軸４ｂの外周面である通電部分９ｂに対する銀めっきについては、部品の状態で銀メッキを施す方法がある。しかしこの場合、真空バルブの製造プロセスにおいて、高温かつ高真空中にさらされるために銀が蒸発し、銀メッキ層が薄くなることで導体接続部の接触抵抗が高くなり、通電容量の大きな製品においては温度上昇性能へ影響するという問題がある。
【００１３】
さらに、導体軸近傍に銀を含む材料を配置し、真空加熱により蒸発した銀を導体に蒸着させる方法がある。しかし、この方法では、治具が複雑になることや、十分かつ安定したメッキ厚を得るためには銀材を増やす必要がありコストが高くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４１５９６８１号公報
【特許文献２】特許第５３６１６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したとおり、従来の真空バルブの製造方法では、真空バルブの通電部分の銀を含む導電膜を良好に形成することが困難であり、接触抵抗の低い良好な真空バルブを製造することのできる方法の開発が望まれていた。
【００１６】
本発明の目的は、真空バルブの通電部分の銀を含む導電膜を、容易にかつ良好に形成することができ、接触抵抗の低い良好な真空バルブを製造することのできる真空バルブの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
実施形態の真空バルブの製造方法は、円筒状の真空容器本体と、当該真空容器本体の両側端部の開口を閉塞する封着金具とを有する真空容器と、前記真空容器内に収納される接離可能な一対の電極と、前記電極に接続されるとともに、前記封着金具を介して前記真空容器外に導出された通電部分を有する通電軸と、を有する真空バルブの製造方法である。  前記通電軸の前記通電部分の表面に銀を含有する銀含有層を形成する銀含有層形成工程と、  前記通電軸の前記通電部分を含む部位を容器状部材により覆い、真空中にて加熱し、前記通電軸と前記封着金具とを接続して部分組立部品を製造する部分ろう付け工程と、前記通電軸の前記通電部分を含む部位を前記容器状部材により覆い、真空中にて加熱し、前記部分組立部品と前記真空容器本体とをろう付けする真空封着ろう付け工程と、を具備する。前記真空封着ろう付け工程では、冷却過程において、前記容器状部材の温度を銀の蒸着が生じる蒸着温度以下に降温する前に、前記通電部分の温度が前記蒸着温度より低温となるよう温度制御して、前記部分ろう付け工程で前記容器状部材の内側表面に付着した銀を前記通電部分の表面に移行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態における部分ろう付け工程を示す図。
【図２】部分ろう付け工程における温度チャートを示すグラフ。
【図３】部分ろう付け工程における銀蒸気の挙動を説明するための図。
【図４】部分ろう付け工程における銀蒸気の挙動を説明するための図。
【図５】第１実施形態における真空封着ろう付け工程を示す図。
【図６】真空封着ろう付け工程における温度チャートを示すグラフ。
【図７】真空封着ろう付け工程における銀蒸気の挙動を説明するための図。
【図８】真空封着ろう付け工程における銀蒸気の挙動を説明するための図。
【図９】第２実施形態における真空封着ろう付け工程を示す図。
【図１０】第３実施形態における真空封着ろう付け工程の温度チャートを示すグラフ。
【図１１】真空バルブの構成を説明するための縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施形態の真空バルブの製造方法を、図面を参照して説明する。
【００２０】
まず、図１を参照して第１実施形態について説明する。なお、図１において、真空バルブの全体の構成は、図１１に示した真空バルブと同様とされているので、対応する部分には同一符号を付してある。なお、以下の説明では、可動通電軸４ｂに銀を含有する銀含有層（銀を含む導電膜）を形成する場合について説明する。しかし、固定通電軸４ａについても同様にして銀含有層を形成することができることは勿論である。
【００２１】
第１実施形態では、図１に示すように、可動通電軸４ｂ（直径例えば５０ｍｍ）に対して、その通電部分（円周面）９ｂに、部品の段階で銀めっきを施し、銀を含有する銀含有層１０１ｂを形成する。
【００２２】
次に、可動通電軸４ｂ側について、部分ろう付け工程を行う。この部分ろう付け工程では、前述したとおり、図１１に示した可動側電極５ｂと可動通電軸４ｂとベローズカバー７とベローズ６と可動側封着金具２ｂをろう付けにより固着して、可動側の部分組立部品とする。
【００２３】
この部分ろう付け工程において、図１に示すように、銀含有層１０１ｂを形成した可動通電軸４ｂの円周面である通電部分９ｂの周囲を、容器状部材１０２で覆い、通電部分９ｂの周囲を略密閉状態とする。容器状部材１０２は、有底円筒状とされており、例えばステンレス鋼等から構成されている。この状態で、例えば、７５０℃〜８６０℃程度の温度範囲、５×１０−３Ｐａ程度の真空度で、例えば３時間程度部分ろう付けを行う。
【００２４】
この部分ろう付け工程の温度チャートを、図２のグラフに示す。図２のグラフにおいて、縦軸は温度、横軸は時間を示しており、実線１０５は容器状部材１０２の物体温度、破線１０４は可動通電軸４ｂの物体温度を示している。なお、容器状部材１０２の熱容量は小さいので、実線１０５は加熱炉内の雰囲気温度と略同一となっている。
【００２５】
なお、図２のグラフでは、容器状部材１０２の円周面の内面側に形成された銀含有層１０１ｂは、上記の真空雰囲気下において、約８００℃以上で銀が蒸発し、銀の蒸着が生じる場合について示している。すなわち、蒸着温度が約８００℃である場合について示したものである。この蒸着温度は、例えば、上記した７５０℃〜８３０℃の範囲である。
【００２６】
上記加熱工程において、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂ表面に形成された銀含有層１０１ｂは、約８００℃以上で銀が蒸発し、図３に示すように、略密閉状態にされた容器状部材１０２の内部は銀蒸気１０３が浮遊した雰囲気となる。
【００２７】
銀蒸気１０３は、冷却過程において周囲の物体の表面に吸着する。この際、図２のグラフに示すように、容器状部材１０２の物体温度（実線１０５で示す。）が可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度（破線１０４で示す。）よりも早く８００℃（蒸着温度）以下となる温度条件である。このため、蒸発して浮遊している銀蒸気１０３は、図４に示すように、容器状部材１０２の内面側（可動通電軸４ｂの通電部分９ｂと対向する面）に積極的に蒸着して、ここに銀含有層１０１ａが形成される。
【００２８】
実際に、上記の部分ろう付けを行ったところ、目視確認の結果、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂ表面に形成された銀含有層１０１ｂは蒸発し薄くなっていた。一方、図４に示すように、容器状部材１０２の内面側（通電部分９ｂと対向する面）に、銀含有層１０１ａが形成されていることが確認できた。
【００２９】
次に、上記の部分ろう付け工程で得られた銀含有層１０１ａを有した容器状部材１０２を使用し、真空封着ろう付け工程を行う。この真空封着ろう付け工程は、前述したとおり、部分ろう付けによって製造した固定側の部分組立部品と、可動側の部分組立部品と、真空容器組立部品の３つの組立部品を、真空雰囲気中にてろう付けにより固着して、真空バルブの形状を作り上げる。
【００３０】
この真空封着ろう付け工程では、図５に示すように、通電部分９ｂを含む可動通電軸４ｂの周囲を、上記の容器状部材１０２で覆い、通電部分９ｂの周囲を略密閉状態とする。そして、この状態で、例えば、７５０℃〜８３０℃の温度範囲、５×１０−３Ｐａ程度の真空度で３時間程度真空封着ろう付けを行う。
【００３１】
上記の真空封着ろう付け工程の温度チャートを図６のグラフに示す。図６のグラフにおいて、縦軸は温度、横軸は時間を示しており、実線１０５は容器状部材１０２の物体温度、破線１０４は可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度を示している。なお、容器状部材１０２の熱容量は小さいので、実線１０５は加熱炉内の雰囲気温度と略同一となっている。
【００３２】
なお、図６のグラフでは、容器状部材１０２の円周面の内面側に形成された銀含有層１０１ａ等は、上記の真空雰囲気下において、約８００℃以上で銀が蒸発し、銀の蒸着が生じる場合について示している。すなわち、蒸着温度が約８００℃である場合について示したものである。この蒸着温度は、例えば、上記した７５０℃〜８３０℃の範囲である。
【００３３】
上記加熱工程において、容器状部材１０２内の銀含有層１０１ａは、約８００℃以上で銀が蒸発し、図７に示すように、略密閉状態にされた容器状部材１０２の内部は銀蒸気１０３が浮遊した雰囲気となる。このため、図６のグラフに実線１０５で示すように、容器状部材１０２の物体温度が８００℃以上となるよう温度制御される。また、この場合、図６のグラフに破線１０４で示すように、可動通電軸４ｂの物体温度も８００℃以上となる。
【００３４】
銀蒸気１０３は、冷却過程において、周囲の物体の表面に吸着するが、図６のグラフに示すように、容器状部材１０２の物体温度（実線１０５）が８００℃（蒸着温度）以下に降温する前に、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度（破線１０４）が、８００℃（蒸着温度）より低温となるように温度制御することで、図８に示すように、蒸発し浮遊している銀蒸気１０３を、通電部分９ｂに積極的に蒸着させることが可能となる。
【００３５】
上記のように温度制御するためには、例えば、容器状部材１０２の体積を小さくする（厚さを薄くする）などして、熱容量をできるだけ小さくすることで周囲温度に追従させることができる。一方、真空バルブの可動通電軸４ｂは熱容量が大きいため、周囲温度に追従しない。例えば、このような熱容量の差と、加熱温度、加熱時間などの諸条件を最適化することで、例えば、図６のグラフに示すように、冷却工程において、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度（破線１０４）が、容器状部材１０２の物体温度（実線１０５）よりも早く８００℃（蒸着温度）以下となるように温度制御することができる。これによって、通電部分９ｂに対して良好なメッキ状態を得ることが可能となる。
【００３６】
実際に、上記の条件にて真空封着ろう付け工程を行い、目視確認を行った。この結果、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂに、銀含有層１０１ｂが良好な状態で形成されていることが確認できた。
【００３７】
次に、第２実施形態について説明する。図９は、前述した真空封着ろう付け工程における可動通電軸４ｂ側の部分を示す図である。第２実施形態では、この真空封着ろう付けを行う際に、同時に可動通電軸４ｂの通電部分（円周面）９ｂに銀を含有する銀含有層１０１ｂ形成する場合について説明する。
【００３８】
図９に示すように、可動通電軸４ｂ（直径例えば５０ｍｍ）の通電部分（円周面）９ｂを有する真空バルブにおいて、通電部分９ｂを含む可動通電軸４ｂの周囲を容器状部材１０２で覆い、通電部分９ｂの周囲を略密閉状態とする。容器状部材１０２は、有底円筒状とされており、例えばステンレス鋼等から構成されている。容器状部材１０２は、予め円周面の内面側（可動通電軸円周面と対向する面）に銀メッキを施すことによって、銀含有層１０１ａを有している。
【００３９】
この状態で、例えば、７５０℃〜８３０℃の温度範囲、５×１０−３Ｐａ程度の真空度で３時間程度真空封着ろう付けを行う。
【００４０】
上記の真空封着ろう付け工程の温度チャートは、図６のグラフに示した温度チャートと同様である。図６のグラフに示した温度チャートにおける、加熱工程において、容器状部材１０２内の銀含有層１０１ａは、約８００℃以上で銀が蒸発し、図７に示した場合と同様に、略密閉状態にされた容器状部材１０２の内部は銀蒸気１０３が浮遊した雰囲気となる。このため、図６のグラフに実線１０５で示すように、容器状部材１０２の物体温度が８００℃以上となるよう温度制御される。また、この場合、図６のグラフに破線１０４で示すように、可動通電軸４ｂの物体温度も８００℃以上となる。
【００４１】
銀蒸気１０３は、冷却過程において、周囲の物体の表面に吸着するが、図６のグラフに示すように、容器状部材１０２の物体温度（実線１０５）が８００℃（蒸着温度）以下に降温する前に、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度（破線１０４）が、８００℃（蒸着温度）より低温となるように温度制御することで、図８に示すように、蒸発し浮遊している銀蒸気１０３を、通電部分９ｂに積極的に蒸着させることが可能となる。
【００４２】
実際に、上記の条件にて真空封着ろう付け工程を行い、目視確認を行った。この結果、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂに、銀含有層１０１ｂが良好な状態で形成されていることが確認できた。
【００４３】
次に、縦軸を温度、横軸を時間とした図１０のグラフを参照して第３実施形態について説明する。第３実施形態では、全体封着時の可動通電軸４ｂの通電部分９ｂへの銀の蒸着の際、容器状部材１０２の物体温度を実線１０５で示すように、最高温度が８００℃以上となるように制御する。一方、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度を、破線１０４で示すように、最高温度が８００℃以下となるように温度制御する。これによって、実質的に冷却過程においても、容器状部材１０２の物体温度（実線１０５）が８００℃（蒸着温度）以下に降温する前に、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂの物体温度（破線１０４）が、８００℃（蒸着温度）より低温となるように温度制御することになる。したがって、可動通電軸４ｂの通電部分９ｂに銀含有層１０１ｂを良好な状態で形成することができる。
【００４４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１……真空容器本体、２ａ……固定側封着金具、２ｂ……可動側封着金具、３……真空容器、４ａ……固定側通電軸、４ｂ……可動側通電軸、５ａ……固定側電極、５ｂ……可動側電極、６……ベローズ、７……ベローズカバー、８……シールド、９ａ……通電部分、９ｂ……通電部分、１０１ａ……容器状部材の銀含有層、１０１ｂ……可動側電極の銀含有層、１０２……容器状部材、１０３……銀蒸気、１０４……可動通電軸の物体温度、１０５……容器状部材の物体温度。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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