(57)【要約】【課題】金属キャップ部分での残留応力を抑制し得る樹脂モールド真空バルブを提供する。【解決手段】真空絶縁容器１と、真空絶縁容器１の両端開口部を封着する封着金具２、３と、封着金具２、３を覆うように、円板部８ａ、９ａと筒部８ｂ、９ｂとで構成された金属製の金属キャップ８、９と、真空絶縁容器１、金属キャップ８、９の外周に設けられた絶縁層１１と、絶縁層１１の外周に設けられた接地層１２とを備え、金属キャップ８、９は、加熱、徐冷して焼鈍したものであり、弾性率を低減させたものであることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空絶縁容器と、
前記真空絶縁容器の両端開口部を封着する封着金具と、
前記封着金具を覆うように、円板部と筒部とで構成された金属製の金属キャップと、
前記真空絶縁容器、前記金属キャップの外周に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の外周に設けられた接地層とを備え、
前記金属キャップは、焼鈍したものであることを特徴とする樹脂モールド真空バルブ。
【請求項２】
前記金属キャップの筒部の内面に環状の溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールド真空バルブ。
【請求項３】
前記金属キャップの表面にゴム材の被膜を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂モールド真空バルブ。
【請求項４】
所定形状に加工した金属キャップを加熱、徐冷して焼鈍し、
焼鈍した金属キャップを真空バルブの封着金具を覆うように固定した後、
注型金型にセットし、
エポキシ樹脂を注入して加熱硬化させたことを特徴とする樹脂モールド真空バルブの製造方法。
【請求項５】
前記加熱は、素材の溶融温度以下であり、
前記徐冷は、前記注型金型の注型温度までであることを特徴とする請求項４に記載の樹脂モールド真空バルブの製造方法。
【請求項６】
前記金属キャップの弾性率を、焼鈍前の５０％以下にすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の樹脂モールド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、真空バルブをエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂でモールドした樹脂モールド真空バルブ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空バルブをエポキシ樹脂でモールドし、外部絶縁を補強したものが知られている。モールド時には、真空バルブを構成する封着金具の端部がシャープエッジのため、この端部を碗状の金属キャップで覆い、絶縁層内の電界、応力緩和が図られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂は、液状からゲル化して加熱硬化するまでの間に体積を減少させる特性がある。そのため、製造にあたっては、注型金型の温度バランスを制御し、充填したエポキシ樹脂を注入口から最も遠い部分から注入口に向かって順次硬化させるようにし、残留応力の抑制を行っている。しかしながら、温度バランスが崩れると、体積減少時の樹脂補充が充分に行われず、過大な残留応力を発生する。金属キャップは、真空バルブの外周に位置し、絶縁厚さが薄くなる部分であるので、残留応力に対して敏感となり、剥離を起こし易くなる。このため、金属キャップ部分での残留応力の抑制が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、金属キャップ部分での残留応力を抑制し、剥離などを防止し、絶縁信頼性を向上し得る樹脂モールド真空バルブ、およびそ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】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の樹脂モールド真空バルブは、真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の両端開口部を封着する封着金具と、前記封着金具を覆うように、円板部と筒部とで構成された金属製の金属キャップと、前記真空絶縁容器、前記金属キャップの外周に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の外周に設けられた接地層とを備え、前記金属キャップは、焼鈍したものであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂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に係る樹脂モールド真空バルブの製造方法を説明するフロー図。
【図３】本発明の実施例１に係る金属キャップの形状変化を説明する図。
【図４】本発明の実施例１に係る金属キャップの弾性率と内部応力の関係を示す図。
【図５】本発明の実施例２に係る金属キャップの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る樹脂モールド真空バルブを図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂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に係る樹脂モールド真空バルブの製造方法を説明するフロー図、図３は、本発明の実施例１に係る金属キャップの形状変化を説明する図、図４は、本発明の実施例１に係る金属キャップの弾性率と内部応力の関係を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、アルミナ磁器よりなる真空絶縁容器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、真空絶縁容器１内の端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５と対向し、接離自在の可動側接点６が可動側通電軸７端部に固着されている。これらにより、真空中で接点５、６が接離する真空バルブが構成されている。
【００１１】
固定側封着金具２の周りには、銅、鉄、アルミなどの金属製の碗状の固定側金属キャップ８が固定されている。固定側金属キャップ８は、半径方向に広がった円板部８ａと、円板部８ａに連接し、軸方向に真空絶縁容器１端部まで伸びた筒部８ｂとで構成されている。可動側封着金具３の周りにも、固定側金属キャップ８と同様の金属製の碗状の可動側金属キャップ９が固定されている。可動側金属キャップ９は、半径方向に広がった円板部９ａと、円板部９ａに連接し、軸方向に真空絶縁容器１端部まで伸びた筒部９ｂとで構成されている。可動側通電軸７の外周には、樹脂浸入防止筒１０が設けられ、円板部９ａの内周に連接されている。
【００１２】
真空絶縁容器１、金属キャップ８、９などの外周には、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層１１が設けられている。絶縁層１１の両端には、テーパ状の界面接続部が形成されており、他の電気機器が接続される。界面接続部を除く絶縁層１１の外周には、導電性塗料を塗布した接地層１２が設けられている。
【００１３】
次に、モールドについて、図２を参照して説明する。
【００１４】
図２に示すように、電気銅を用いた金属キャップ８、９を所定形状に機械加工する（ｓｔ１）。これを加熱炉で素材の融点以下の温度８００℃まで加熱する（ｓｔ２）。電気銅の融点は、温度１０８０℃である。加熱後、例えば加熱炉をＯＦＦし、一昼夜（６時間以上）をかけて、注型金型の注型温度まで徐冷する。ここでは、注型金型を温度１２０℃としているので、温度１２０℃まで徐冷し、金属キャップ８、９を焼鈍させる。次に、真空バルブに焼鈍した金属キャップ８、９を固定し、注型金型にセットする（ｓｔ４）。金属キャップ８、９には、シラン処理を行ってもよく、また、表面異物は除去するものの焼鈍による酸化膜は強固な接着力を有しているので除去する必要はない。その後、注型金型にエポキシ樹脂を注入し、加熱硬化させ（ｓｔ５）、絶縁層１１を形成する。
【００１５】
ここで、図３に示すように、加熱硬化時には、樹脂が収縮するので、金属キャップ８、９の筒部８ｂ、９ｂには、一点鎖線で示すような半径方向に縮まろうとする応力が加わる。電気銅で製造した金属キャップ８、９の弾性率を図４に示すが、温度８００℃で焼鈍した実施例１では、５．３ＧＰａとなり、焼鈍しない比較例１の５０％以下となった。このような金属キャップ８、９を用いて絶縁層１１内の残留応力を計算すると、筒部８ｂ、９ｂ近傍で、１５％の低減を図ることができた。残留応力の低減には、弾性率を５０％以下にすることが大きく影響し、上述の焼鈍方法によって得られるものである。
【００１６】
なお、残留応力は、歪と弾性率に比例するため、注型温度（二次硬化時１５０℃）に耐え得る導電性のゴム材を用いれば、更に低減を図ることができる。この場合、金属キャップ８、９表面にブチルゴムなどを吹き付け厚さ数１００μｍの被膜を設ければよい。
【００１７】
上記実施例１の樹脂モールド真空バルブによれば、金属キャップ８、９を焼鈍し、低弾性率としているので、モールド時の樹脂収縮を吸収することができ、絶縁層１１の残留応力を低減することができる。
【実施例２】
【００１８】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂モールド真空バルブを図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例２に係る金属キャップの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、筒部の内面に溝を設けたことである。図５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。
【００１９】
図５に示すように、金属キャップの筒部８ｂ、９ｂの内面には、環状で断面半円状の溝部８ｃ、９ｃを設けている。なお、先端の曲率を実施例１と同様にして電界緩和を図るため、筒部８ｂ、９ｂの板厚は同様としている。
【００２０】
上記実施例２の樹脂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、筒部８ｂ、９ｂが溝部８ｃ、９ｃによって内径方向に変形し易くなる。これにより、樹脂収縮を吸収し易くなり、残留応力を更に低減することができる。
【００２１】
以上述べたような実施形態によれば、金属キャップを焼鈍し、低弾性率としているので、モールド時の樹脂収縮に追従し易くなり、絶縁層の残留応力の低減を図ることができる。
【００２２】
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】
【００２３】
１  真空絶縁容器
２  固定側封着金具
３  可動側封着金具
５  固定側接点
６  可動側接点
８  固定側金属キャップ
８ａ、９ａ  円板部
８ｂ、９ｂ  筒部
８ｃ、９ｃ  溝部
９  可動側金属キャップ
１１  絶縁層
１２  接地層
【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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