(57)【要約】【課題】従来の真空バルブは、補強板とスパイラル型接点の裏側全面が接触しており、電流遮断時の電流が補強板へ分流され、接点に流れる電流によって発生する消弧のための磁界が弱まり、遮断性能が低下するという問題があった。【解決手段】電極棒５の端部に補強板４を介して装着されるスパイラル型の接点３を備えた真空バルブにおいて、前記接点３は個別の接触面ＣＦを形成する複数の羽根ＷＧからなる個別接点を有するとともに、補強板４は接点３の羽根ＷＧからなる各個別接点を支持するための複数のピン１３を有するものとした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁容器の内部において端部を互いに対向する対をなす電極棒と、前記電極棒の端部に補強部材を介して装着されるスパイラル型の接点を備えた真空バルブにおいて、前記接点は個別の接触面を形成する複数の個別接点を有するとともに、前記補強部材は前記接点における各個別接点を支持するための複数の突出部分を有することを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
両端に固定側端板と可動側端板が固着された絶縁容器と、この絶縁容器の内沿面中央部に固着されたシールドと、固定側端板に固着された固定側電極棒と、可動側端板にベロ−ズを介して進退自在に設けられた可動側電極棒と、各電極棒の対向端にそれぞれ設けられた板状の補強部材と、その各補強部材の対向端に設けられたスパイラル型で中央部が凹み、外周部が接触する構造を持つ接点を有する真空バルブにおいて、前記接点は接触面を形成する個別接点を有するものであって、前記補強部材に前記接点の各個別接点を支持するための突出部分を形成するとともに、前記補強部材を前記接点背面に配置したことを特徴とする真空バルブ。
【請求項３】
前記補強部材はカップ状で、その開口周縁部には前記接点の各個別接点を支持するための突出部分が前記各個別接点に対向して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記補強部材の開口周縁部には、前記突出部分の側部に連接するスリットが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記補強部材の形状を平板形にし、前記接点の各個別接点を支持するための突出部分が各個別接点に対向して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記個別接点は前記接点の中心部分と一体に形成された根元部分を有するものであって、前記補強部材の突出部分を前記個別接点の根元部分に対応して設けたことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記接点は銅とクロムの複合材料で構成され、前記補強部材の材質がステンレスであることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の真空バルブ。
【請求項８】
前記接点の材質がクロムを２０〜６０重量％含むＣｕ−Ｃｒ系材料にて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は真空バルブ。特に、構成部品の一つである補強部材の形状を工夫した真空バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空遮断器および真空開閉器等に搭載され、かつスパイラル型接点を持つ真空バルブは、一般的に固定側接点、補強部材としての補強板、固定側電極棒、固定側端板、可動側接点、可動側電極棒、ベローズカバー、ベローズ、可動側端板、ガイド、絶縁容器、シールドで構成されている。
スパイラル型接点は、中心部から外縁部にわたり渦巻状に滑らかに変化する複数の溝が形成され、羽根を持つ風車のような形状をしている。スパイラル型接点は、事故電流遮断時に接点を開離すると、羽根に沿って流れる電流により、半径方向の磁界が生じ、集中アークを周方向へ駆動させる。アークの周方向への駆動は、アークが接点の一定の場所に留まることを防ぎ、遮断性能を向上させることができる。
また、スパイラル型接点は羽根の中央部より、先端の方がアークを周方向へ回転させるローレンツ力が強いことから、接点の中央部を凹ませ、外周部が接触する構造とすることで、接点開離直後からアークが駆動開始するまでのアーク停滞時間を短縮でき、かつアークの加速度も上がることから、より高い遮断性能を得ることができる。
【０００３】
前記の補強板は、そのスパイラル型接点の背面に設けられており、電流遮断時に接点間で発生した金属蒸気等がスパイラル型接点の溝を通って接点背面へ飛散し、絶縁容器等に付着して耐電圧性能を低下させることを防いでいる。また、接点が閉じた状態では、通常、接点間には接圧力がかかっており、さらに電流遮断後に接点を閉じる際は、接点間の衝突によってその接圧力よりも大きな力が加わる。これらの力が繰返し負荷されることで接点が変形、破損に至る可能性があり、補強板は接点が変形することを防ぐ補強の役割も担っている。補強板の材料は、ステンレスなど接点よりも強度が高く、電気抵抗が高いものが通常使用されるが、接点と補強板の電気抵抗の比率分は補強板に電流が分流される。補強板には、スパイラル型接点のような渦巻状の溝は形成されていないため、補強板を介して流れる電流から磁界は発生せず、その補強板を流れる電流分だけアークの駆動力が下がり、遮断性能を低下させる要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５２５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の真空バルブは、補強板とスパイラル型接点裏側全面が接触しており、電流遮断時の電流がスパイラル型接点だけでなく、補強板へも分流される。アークを駆動させる磁界が、その分流によって弱まり、結果として遮断性能が低下する問題があった。
この出願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、補強板の役割である接点背面への金属蒸気の飛散防止及び接点の変形・破損を防ぐための補強の機能を維持しつつ、電流遮断時の補強板への分流を抑えることでより高い遮断性能を持つ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】
【０００６】
この出願に開示される真空バルブは、絶縁容器の内部において端部を互いに対向する対をなす電極棒と、前記電極棒の端部に補強部材を介して装着されるスパイラル型の接点を備えた真空バルブにおいて、前記接点は個別の接触面を形成する複数の個別接点を有するとともに、前記補強部材は前記接点における各個別接点を支持するための複数の突出部分を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この出願に開示される真空バルブによれば、個別接点を支持する突出部分を設けた補強部材を備えることで、接点と補強部材の接触面積を減らし、結果として電流遮断時の補強板への分流が抑えられ、遮断性能を向上させることができるものであって、接点背面への金属蒸気の飛散を補強部材により防ぎ、かつ接点の各個別接点は補強部材に設けた突出部分によって支持されて補強されものであり、本来の補強部材の機能を維持しつつ、遮断性能を向上させた真空バルブが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における真空バルブの縦断面図である。
【図２】実施の形態１における補強板の斜視図である。
【図３】実施の形態１における電極部の構成部品を示す分解図である。
【図４】実施の形態１における電極部の組立状態を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１における電極部の縦断面図である。
【図６】実施の形態２における補強板の斜視図である。
【図７】実施の形態２における電極部の構成部品を示す分解図である。
【図８】実施の形態２における電極部の組立状態を示す斜視図である。
【図９】実施の形態２における電極部の縦断面図である。
【図１０】実施の形態３における補強板の斜視図である。
【図１１】実施の形態３における電極部の構成部品を示す分解図である。
【図１２】実施の形態３における電極部の組立状態を示す斜視図である。
【図１３】実施の形態３における電極部の縦断面図である。
【図１４】実施の形態３および実施の形態１における補強板のピン高さを表す平面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１を図１から図５までに基づいて説明する。図１は実施の形態１における真空バルブの縦断面図、図２は実施の形態１における補強板の斜視図、図３は実施の形態１における電極部の構成部品を示す分解図、図４は実施の形態１における電極部の組立状態を示す斜視図、図５は実施の形態１における電極部の縦断面図である。なお。図２から図４では、固定側電極について図示しており、図１とは上下関係が逆に表示している。
図１のように実施の形態１の真空バルブは、固定側接点３、補強板４、固定側電極棒５、固定側端板６、可動側接点７、可動側電極棒８、ベロ−ズカバ−９、ベロ−ズ１０、可動側端板１１、ガイド１２、絶縁容器１、シールド２で構成されている。真空バルブの各構成部品は、例えば凹凸と穴などが形成されており、それらを同軸上に嵌め合せて組み立てられ、さらに各部品間に配置したロウ材を非酸化雰囲気中で溶融し凝固させることでロウ付け接合されている。
接点３，７はスパイラル型で中央部が凹み、羽根ＷＧからなる個別接点を有する、外形が円盤状の構成を持つものであり、いわゆる風車形電極となっている。羽根ＷＧからなる個別接点は、各個別接点が羽根ＷＧとして溝部１４を介して分離形成されているものであり、円盤状接点３，７の中心部ＣＰと一体に形成された根元部分ＲＰから径方向および周方向へ渦巻を形成する渦流状に湾曲して延在し、径方向の外周部分に接点３，７の対向面において接触面ＣＦを形成する構造を持つものである（図３参照）。
【００１０】
図２、図３、図４および図５に示すように、補強板４からなる補強部材はカップ状で、接点３の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３からなる突出部分が形成されている。接点３の各羽根ＷＧは個別の接触面ＣＦを形成する接点３の個別接点を構成するものである。この補強板４のピン１３と接点３の各羽根ＷＧの外周部背面が接合されるよう嵌め合せ組み立てられている。また、このピン１３はなるべく接点の各羽根ＷＧの付け根に近い根元部分ＲＰの外周部背面に接合すると良い。接点３は例えば銅とクロムの複合材料で構成され、補強板４は接点３よりも電気抵抗の低いステンレスから成る。
ここでは、スパイラル型接点の材質は、Ｃｒを２０〜６０重量％含むＣｕ−Ｃｒ系材料にて形成されている。
【００１１】
上記のように、本実施の形態１にかかわる真空バルブは、カップ状で接点３の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３が形成された補強板４を接点３の背面に配置することで、補強板４と接点３の接触面積がピン１３の表面積のみとなる。補強板４と接点３の接触面積が減ったことにより、電流遮断時の補強板への分流が抑制され、接点３の各羽根ＷＧに沿って流れる電流が大きくなる。また、補強板４のピン１３を接点３の各羽根ＷＧの付け根に近い根元部分ＲＰの外周部背面に接合することにより、補強板４を経由して流れた電流もなるべく接点３の羽根ＷＧに沿わせることができる。接点閉極状態で接点間にかかる接圧力や、接点を閉じたときの接点間の衝撃力は、補強板４に設けたピン１３で受けることができる。また、接点３の溝部１４背面は補強板４によって覆われている。
【００１２】
補強板４を上記のような形状とすることで、電流遮断時の補強板４へ分流される電流が抑制され、接点３に流れる電流が増えたことにより、接点半径方向に発生する磁界が強くなる。磁界が強くなるとア−クを周方向へ駆動させるローレンツ力も強くなり、電流遮断直後からア−クが駆動開始するまでの停滞時間が短縮され、かつア−クの加速度も大きくなり、結果として遮断性能が向上する。また補強板４のピン１３を接点３の各羽根ＷＧの付け根に近い根元部分ＲＰの外周部背面に接合することにより、補強板４を介して流れる電流を接点３の羽根ＷＧになるべく沿わせることができ、さらにその効果を高めることができる。
【００１３】
また、補強板４のピン１３が接点３の各羽根ＷＧを支持しているため、閉極状態での接点間にかかる接圧力や接点を閉じたときの衝撃力をその補強板４のピン１３で受けることができるため、接点３の変形と破損を防ぐことができる。電流遮断時に接点の溝１４をすり抜けた金属蒸気は、接点３に設けられた溝部１４の背面を覆う補強板４で受けることができ、接点背面の絶縁容器１等への付着を防ぐことができ、耐電圧性能の低下を抑制することができる。この補強板４はあらかじめピン部などの型をとった板をカップ状にプレス加工することで安価に製作することができる。
【００１４】
なお、図２から図５の説明では、固定側電極について図示説明しているが、可動側電極についても同様の構成を採ることができる。
【００１５】
実施の形態１における真空バルブは、図１から図６までに示す通り、次の構成が適用されている。
絶縁容器１の内部において端部を互いに対向する対をなす電極棒５，８と、前記電極棒５，８の端部に補強板４からなる補強部材を介して装着されるスパイラル型の接点３，７を備えた真空バルブにおいて、前記接点３，７は湾曲して接点３，７の対向面と平行方向において前記接点３，７の径方向および周方向に延在し接触面ＣＦを形成する羽根ＷＧからなる複数の個別接点を有するとともに、補強板４からなる前記補強部材は前記接点５，８の羽根ＷＧからなる各個別接点を支持するためのピン１３からなる複数の突出部分を有することを特徴とする。
すなわち、両端に固定側端板６と可動側端板１１が固着された絶縁容器１と、この絶縁容器１の内沿面中央部に固着されたシールド２と、固定側端板６に固着された固定側電極棒５と、可動側端板１にベロ−ズ１０を介して進退自在に設けられた可動側電極棒８と、各電極棒５，８の対向端にそれぞれ設けられた補強板４，４と、その各補強板４，４の対向端に設けられたスパイラル型で中央部が凹み、外周部が接触する構造を持つ接点３，７を有する真空バルブにおいて、前記補強板４に前記スパイラル型接点３，７の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３を形成するとともに、前記補強板４を前記接点３，７の背面に配置したことを特徴とする。
この構成により、羽根ＷＧからなる個別接点を支持するピン１３からなる突出部分を設けた補強部材を備えることで、接点と補強部材の接触面積を減らし、結果として電流遮断時の補強板への分流が抑えられ、遮断性能を向上させることができるものであって、接点背面への金属蒸気の飛散を補強部材により防ぎ、かつ接点の各個別接点は補強部材に設けた突出部分によって支持されて補強されものであり、本来の補強部材の機能を維持しつつ、遮断性能を向上させた真空バルブが得られる。
【００１６】
また、実施の形態１における真空バルブは、図１から図６までに示す通り、前項の構成において、次の構成が適用されている。
羽根ＷＧからなる前記個別接点は前記接点３，７の中心部分ＣＰと一体に形成された根元部分ＲＰを有するものであって、前記補強部材のピン１３からなる突出部分を羽根ＷＧからなる前記個別接点の根元部分ＲＰに対応して設け、羽根ＷＧからなる前記個別接点の根元部分ＲＰと前記補強部材のピン１３からなる突出部分とを同一の周方向位置に設けたことを特徴とする。円盤状接点３，７の中心部から見て前記個別接点の根元部分ＲＰを通る延長部分に前記補強部材のピン１３からなる突出部分が配設されているものである。
すなわち、前記補強部材のピン１３からなる突出部分を前記接点の各羽根ＷＧの付け根に近い外周部背面に接合したことを特徴とする。
この構成により、前記補強部材のピン１３からなる突出部分を介して通流し羽根ＷＧからなる前記個別接点を流通する電流を、羽根ＷＧからなる前記個別接点において一部だけでなく根元部分ＲＰから先端部分にわたり羽根ＷＧの全体に流通させることができ、アークに対する電磁駆動力を強化し遮断性能を向上することができる。
【００１７】
実施の形態２．
実施の形態２を図６から図９までに基づいて説明する。図６は実施の形態２の補強板４の斜視図、図７は実施の形態２の電極部構成部品図、図８は実施の形態２の電極部組立図、図９は実施の形態２の電極部断面図である。
実施の形態２の真空バルブは、実施の形態１の真空バルブと同様に固定側接点３、補強板４、固定側電極棒５、固定側端板６、可動側接点７ａ、可動側電極棒８、ベロ−ズカバ−９、ベロ−ズ１０、可動側端板１１、ガイド１２、絶縁容器１、シールド２で構成されている。真空バルブの各構成部品は、例えば凹凸や穴などが形成されており、それらを同軸上に嵌め合せて組み立てられ、さらに各部品間に配置したロウ材を非酸化雰囲気中で溶融・凝固させることでロウ付け接合されている。
【００１８】
図６、図７、図８および図９に示すように、補強板４はカップ状で、その開口周縁部ＰＥに接点３の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３が突出して形成されており、ピン１３の両サイドにスリット１５が切られている。ピン１３の両側面からその延在方向に切り込まれピン１３の側部ＳＰと連接するスリット１５がカップ状の補強板４の開口周縁部ＰＥに形成されているものである。
そして、この補強板４のピン１３と接点３の各羽根ＷＧの外周部背面が接合されるよう嵌め合せ組み立てている。また、このピン１３はなるべく接点３の各羽根ＷＧの付け根に近い外周部背面に接合すると良い。接点３は例えば銅とクロムの複合材料で構成され、補強板４は接点３よりも電気抵抗の低いステンレスから成る。
【００１９】
上記のように、本実施の形態２に係る真空バルブは、カップ状で接点３の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３が形成され、ピン１３の両サイドにスリット１５を設けた補強板４を接点背面に配置することで、補強板４と接点３の接触面積がピン１３の表面積のみとなる。補強板４と接点３の接触面積が減ったことにより、電流遮断時の補強板４への分流が抑制され、接点３の各羽根ＷＧに沿って流れる電流が大きくなる。実施の形態１の補強板４と比較して、ピン１３の両サイドにスリット１５を設けたことにより、ピン１３の周囲から流れる電流が抑制され、補強板４への分流をさらに抑えることができる。また、補強板４のピン１３を接点３の各羽根の付け根に近い外周部背面に接合することにより、補強板４を経由して流れた電流もなるべく接点３の羽根ＷＧに沿わせることができる。接点閉極状態で接点間にかかる接圧力や、接点を閉じたときの接点間の衝撃力は、補強板４に設けたピン１３で受けることができる。接点３の溝部１４背面は補強板４によって覆われている。
【００２０】
補強板４を上記のような形状とすることで、電流遮断時の補強板４へ分流される電流が抑制され、接点３に流れる電流が増えたことにより、接点半径方向に発生する磁界が強くなる。磁界が強くなるとア−クを周方向へ駆動させるローレンツ力も強くなり、電流遮断直後からア−クが駆動開始するまでの停滞時間が短縮され、かつア−クの加速度も大きくなり、結果として遮断性能が向上する。また、補強板４のピン１３の両端に設けたスリット１５により、実施の形態１よりも補強板４への分流が抑制されることで、接点の各羽根ＷＧに沿って流れる電流が増え、遮断性能をより高めることができる。また補強板４のピン１３を接点３の各羽根ＷＧの付け根に近い外周部背面に接合することにより、補強板４を介して流れる電流を接点３の羽根ＷＧになるべく沿わせることができ、さらにその効果を高めることができる。
【００２１】
また、補強板４のピン１３が接点３の各羽根ＷＧを支持しているため、閉極状態での接点間にかかる接圧力や接点を閉じたときの衝撃力をその補強板４のピン１３で受けることができるため、接点３の変形と破損を防ぐことができる。電流遮断時に接点３の溝１４をすり抜けた金属蒸気は、接点３における溝部１４の背面を覆う補強板４で受けることができ、接点背面の絶縁容器１等への付着を防ぐことができ、耐電圧性能の低下を抑制することができる。この補強板４はあらかじめピン部やスリットなどの型をとった板をカップ状にプレス加工することで安価に製作することができる。
【００２２】
実施の形態３．
実施の形態３を図１０から図１３までに基づいて説明する。図１０は実施の形態３の補強板の斜視図、図１１は実施の形態３の電極部構成部品図、図１２は実施の形態３の電極部組立図、図１３は実施の形態３の電極部断面図である。
実施の形態１と同様に、実施の形態３の真空バルブは、固定側接点３、補強板４、固定側電極棒５、固定側端板６、可動側接点７ｂ、可動側電極棒８、ベロ−ズカバ−９、ベロ−ズ１０、可動側端板１１、ガイド１２、絶縁容器１、シールド２で構成されている。真空バルブの各構成部品は、例えば凹凸と穴などが形成されており、それらを同軸上に嵌め合せて組み立てられ、さらに各部品間に配置したロウ材を非酸化雰囲気中で溶融し凝固させることでロウ付け接合されている。
【００２３】
図１０、図１１、図１２および図１３に示すように、補強板４は平板状で、接点３の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３が形成されている。この補強板４のピン１３と接点３の各羽根ＷＧの外周部背面が接合されるよう嵌め合せ組み立てられている。このピン１３はなるべく接点の各羽根ＷＧの付け根に近い外周部背面に接合すると良い。
なお、ピン１３の高さについては、図１４（ｂ）に示す実施の形態３のピン高さＢは、図１４（ａ）に示す実施の形態１のピン高さＡと同等であると良い。接点３は例えば銅とクロムの複合材料で構成され、補強板４は接点よりも電気抵抗の低いステンレスから成る。また、この補強板４はあらかじめピン部の型をとった板をプレス加工し、ピンを起こすことで安価に製作することができる。
【００２４】
上記のように、本実施の形態３に係る真空バルブは、平板状で接点３の各羽根ＷＧを支持するためのピン１３が形成された補強板４を接点背面に配置することで、補強板４と接点３の接触面積がピン１３の表面積のみとなる。補強板４と接点３の接触面積が減ったことにより、電流遮断時の補強板４への分流が抑制され、接点３の各羽根ＷＧに沿って流れる電流が大きくなる。また、補強板４のピン１３を接点３の各羽根ＷＧの付け根に近い外周部背面に接合することにより、補強板４を経由して流れた電流もなるべく接点３の羽根ＷＧに沿わせることができる。接点閉極状態で接点間にかかる接圧力や、接点３を閉じたときの接点間の衝撃力は、補強板４に設けたピン１３で受けることができる。接点３の溝部１４背面は補強板４によって覆われている。
【００２５】
補強板４を上記のような形状とすることで、電流遮断時の補強板４へ分流される電流が抑制され、接点３に流れる電流が増えたことにより、接点半径方向に発生する磁界が強くなる。磁界が強くなるとア−クを周方向へ駆動させるローレンツ力も強くなり、電流遮断直後からア−クが駆動開始するまでの停滞時間が短縮され、かつア−クの加速度も大きくなり、結果として遮断性能が向上する。また補強板４のピン１３を接点３の各羽根ＷＧの付け根に近い外周部背面に接合することにより、補強板４を介して流れる電流を接点３の羽根ＷＧになるべく沿わせることができ、さらにその効果を高めることができる。また補強板４のピン１３が接点３の各羽根ＷＧを支持しているため、閉極状態での接点間にかかる接圧力や接点を閉じたときの衝撃力をその補強板４のピン１３で受けることができるため、接点３の変形と破損を防ぐことができる。電流遮断時に接点３の溝１４をすり抜けた金属蒸気は、接点３の溝背面を覆う補強板４で受けることができ、接点背面の絶縁容器１等への付着を防ぐことができ、耐電圧性能の低下を抑制することができる。
【００２６】
なお、この出願における技術思想としての開示事項は、その技術範囲内において、実施の形態を自由に組合せたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  絶縁容器、２  シールド、３  固定側接点、４  補強板、５  固定側電極棒、６  固定側端板、７  可動側接点、８  可動側電極棒、９  ベロ−ズカバ−、１０  ベロ−ズ、１１  可動側端板、１２  ガイド、１３  ピン、１４  溝部、１５  スリット。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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