(57)【要約】【課題】  信頼性を向上させた真空バルブを提供することを目的とする。【解決手段】  内部が真空の真空容器と、真空容器内に少なくとも一部が配置される導体３Ａ，３Ｂと、接点電極１０Ａ，１０Ｂと、接点電極１０Ａ，１０Ｂ及び導体３Ａ，３Ｂに挟まれて支持される導通部１１Ａ，１１Ｂと、導体３Ａ，３Ｂと接点電極１０Ａ，１０Ｂを接続すると共に導通部１１Ａ，１１Ｂとは異なる支持部１２Ａ，１２Ｂとを備え、導通部１１Ａ，１１Ｂと接点電極１０Ａ，１０Ｂ及び導通部１１Ａ，１１Ｂと導体３Ａ，３Ｂの間はろう付けされており、支持部１２Ａ，１２Ｂの線膨張係数は、導通部１１Ａ，１１Ｂの線膨張係数よりも小さいことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空の真空容器と、前記真空容器内に少なくとも一部が配置される導体と、接点電極と、該接点電極及び前記導体に挟まれて支持される導通部と、前記導体と前記接点電極を接続すると共に前記導通部とは異なる支持部とを備え、
前記導通部と前記接点電極及び前記導通部と前記導体の間はろう付けされており、
前記支持部の線膨張係数は、前記導通部の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の真空バルブであって、
前記導通部よりも前記支持部の電気抵抗が高いことを特徴とする真空バルブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の真空バルブであって、
前記支持部と前記接点電極及び前記支持部と前記導体の間はねじ止めされていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一つに記載の真空バルブであって、
前記導通部はコイル電極であり、該導通部は前記支持部と軸を合わせて配置されると共に、前記支持部の外周側に配置されることを特徴とする真空バルブ。
【請求項５】
請求項５に記載の真空バルブであって、
前記支持部は円板形状のコイル電極固定板を有するか、または前記支持部の周囲には円板形状のコイル電極固定板が備えられ、
該コイル電極固定板は、前記コイル電極と前記接点電極の間に配置され、前記コイル電極は前記コイル電極固定板及び前記導体に挟まれて支持されることを特徴とする真空バルブ。
【請求項６】
請求項６に記載の真空バルブであって、前記コイル電極固定板は、径方向について前記導体よりもコイル電極の腕部に近いことを特徴とする真空バルブ。
【請求項７】
請求項６または７に記載の真空バルブであって、前記コイル電極固定板が前記コイル電極及び前記接点電極に当接することを特徴とする真空バルブ。
【請求項８】
請求項５ないし８のいずれか一つに記載の真空バルブであって、前記支持部のうちで前記導体側に設けられたねじ部にて、コイル電極の導体側に設けられたねじ部と、導体に設けられたねじ部の両方をねじ止めしたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項９】
請求項１ないし９のいずれか一つに記載の真空バルブであって、
前記接点電極、前記導体、前記導通部及び前記支持部は、固定側及び可動側の双方に設けられており、
可動側に設けられる導体と真空容器の間にはベローズが配置されていることを特徴とする真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は開閉装置に適用するのに好適な真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空バルブに関する従来技術として、特開昭５９−１９８６２５号公報（特許文献１）を挙げることができる。この公報には、「導電性のステムを接点に接合し、ステムを受容するための孔部を持つ導体に挿入し、孔部内に低蒸気圧、低融点の導電性材料を装填し、導体及び導電性ステムを真空下で少なくとも導電性材料を液化するに十分な温度まで加熱して導電性材料をステムと導体孔部の間に流入させ、導電性ステムと導体を冷却し、液化した導電性材料を固化させて導体と導電性ステムの間に導電性接合手段を形成することを特徴とする真空バルブ」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１９８６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１には、接点を導体に接合する方法が記載されている。しかしながら、特許文献１の構成では、ステムや導体の線膨張係数は接点に比べ大なため、接点と導体のろう付け不良が発生する可能性もある。つまり、導電性材料を液化する際の加熱時に、接点よりステムが軸方向に対して大きく伸びるため、接点と導体の接触面などに空隙が発生し得る。
【０００５】
本発明は、信頼性を向上させた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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明にかかる真空バルブは、内部が真空の真空容器と、前記真空容器内に少なくとも一部が配置される導体と、接点電極と、該接点電極及び前記導体に挟まれて支持される導通部と、前記導体と前記接点電極を接続すると共に前記導通部とは異なる支持部とを備え、前記導通部と前記接点電極及び前記導通部と前記導体の間はろう付けされており、前記支持部の線膨張係数は、前記導通部の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、信頼性を向上させた真空バルブを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の真空バルブの実施例１であり、真空バルブが開状態の側断面図である。
【図２】本発明の真空バルブの実施例１であり、図１の固定側電極の側面図である。
【図３】本発明の真空バルブの実施例１であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の真空バルブの実施例２であり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図である。
【図５】本発明の真空バルブの実施例３であり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図である。
【図６】本発明の真空バルブの実施例４であり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図である。
【図７】本発明の真空バルブの実施例５であり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の真空バルブについて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１乃至３は、本発明の真空バルブの実施例１を示すものであり、図１は真空バルブの側断面図を、図２は真空バルブに搭載した一方の電極の側面図を、図３は図２のＡ−Ａ線断面図をそれぞれ示している。
【００１１】
図１乃至３における真空バルブは、固定側の円筒絶縁材１Ａの一端に接合された固定側端板２Ａと、固定側端板２Ａを気密に貫通する固定側導体３Ａと、可動側の円筒絶縁材１Ｂの一端に接合された可動側端板２Ｂと、可動側端板２Ｂに一端が接続され、可動部の可動を許容すると共に、内部の真空を維持するための蛇腹形状のベローズ４と、ベローズ４を気密に貫通し、真空を維持しながら軸方向に駆動する可動側導体３Ｂとで真空容器が構成され、内部圧力はおよそ１０-2Ｐａ以下の真空で保たれている。
【００１２】
その真空容器の内部には、固定側導体３Ａの端部に接続された固定側電極５Ａと、可動側導体３Ｂの端部に接続された可動側電極５Ｂと、真空バルブに通電されている電流を遮断する際に発生するアーク、即ち金属蒸気から円筒絶縁材１Ａ、１Ｂの汚染を防ぐためのアークシールド６と、ベローズ４を金属蒸気から保護すると共に、ベローズ端部の電界集中を緩和するためのベローズシールド７と、固定側端板２Ａと円筒絶縁材１Ａ、及び、可動側端板２Ｂと円筒絶縁材１Ｂの接続部の電界集中を緩和するための電界緩和シールド８Ａ、８Ｂが配置されている。
【００１３】
また、可動側導体３Ｂは、可動側導体３Ｂの直動を案内する環状ガイド９の内側を遊嵌し、図示しない操作用絶縁ロッド、及び電極対に接触荷重を加えるワイプ機構と連結された操作器と接続され、軸方向の駆動が可能となっている。これにより、固定側電極５Ａと可動側電極５Ｂの接離、即ち、真空バルブの開状態と閉状態を切り替えている。
【００１４】
次に真空バルブ内に配置された固定側電極５Ａと可動側電極５Ｂの構造を説明する。図１では、固定側電極５Ａと可動側電極５Ｂは、基本的に同様の構造であるため、各実施例中では、可動側電極５Ｂの説明を省略する。
【００１５】
固定側電極５Ａは、真空バルブが閉状態のとき可動側電極５Ｂの接点電極１０Ｂと接触する接点電極１０Ａと、一端が接点電極１０Ａの裏面外周側端部にろう付け等により接合され、他端が固定側導体３Ａの端部にろう付け等により接合されたコイル電極１１Ａと、柱体形状で支持部として用いられる補強材１２Ａとが軸を合わせて配置されており、特に本実施例ではほぼ同軸上に配置された構成を示している。コイル電極は補強材の外周側に配置される部位と、軸方向に伸びる腕部とから形成されており、導体３Ａと接点電極１０Ａに挟まれることで支持される。具体的にはコイル電極のうち、補強材の外周側に配置される部位が、導体３Ａと接点電極１０Ａに挟まれる。両者を挟み込んで支持する力はねじ止めでねじ締めすることによって得られる。
【００１６】
接点電極１０Ａは、材料が銅系合金、もしくは銀系合金等であり、円板形状である。また、コイル電極１１Ａは、銅系材料が用いられ、固定側導体３Ａとの接合部から複数の腕部が半径方向に伸び、その腕部は接点電極１０Ａの外周端から接点電極１０Ａの外周に沿って湾曲し、その端部には接点電極１０Ａと接合するための突出部が設けられた形状になっている。図１乃至３では、コイル電極１１Ａの腕部が４本、等間隔で配置された構造が示されている。また、コイル電極１１Ａの変形を防止するために設けられている補強材１２Ａは、柱体形状であり、コイル電極１１Ａより硬度が高く、また電気抵抗が高い材料、具体的にはステンレス系材料、もしくは鉄系材料等が主に用いられている。補強材は接点電極と導体３Ａ，３Ｂとを機械的に支持するものであり、電流が流れない方が好ましく、電気抵抗が高い材料を用いている。少なくともコイル電極よりも電気抵抗が高い材料であることが好ましい。コイル電極の方に電流が流れるようにすることでアークと平行に強力な磁界を発生させ、遮断性能が向上する。
【００１７】
このような構造の電極は一般的に縦磁界電極と呼称され、例えば、固定側導体３Ａから流れてきた電流は、コイル電極１１Ａに複数設けた腕部にそれぞれ分流し、コイル電極１１Ａに接合されている接点電極１０Ａを介して、可動側電極５Ｂ側に流れる経路を取る。また、補強材１２Ａはステンレス系材料、もしくは鉄系材料であり、銅系材料であるコイル電極１１Ａより電気抵抗が大きいため、補強材には電流が流れにくくなっている。電力系統で発生した短絡事故などの大電流を遮断する場合は、コイル電極１１Ａの腕部に流れる電流で接点電極間に軸方向の磁界を、開動作時に接点電極間に発生するアークに印加することにより、アークを拡散することができる。アークの拡散により接点電極１０Ａ、１０Ｂへの熱入力が均一となるため、接点電極１０Ａ、１０Ｂの温度上昇や損傷を抑制でき、大電流の遮断が可能となる。
【００１８】
そして、本実施例では、補強材１２Ａは、その両端部、即ち接点電極１０Ａ側と固定側導体３Ａ側に雄ねじ部をそれぞれ設けた構造であり、線膨張係数はコイル電極１１Ａの線膨張係数より小さい材料を用いている。具体的には、マルテンサイト系のステンレス鋼、フェライト系のステンレス鋼、鉄などであり、線膨張係数がおよそ１０〜１２×１０-6／Ｋの材料である。また、この線膨張係数と同等以下のとなるセラミックス等の絶縁物でもよい。
【００１９】
この補強材１２Ａの接点電極１０Ａ側に設けた雄ねじ部と接点電極に設けた雌ねじ部をねじ止め１３Ａし、接点電極１０Ａの裏面にコイル電極１１Ａを、軸を合わせて配置し、固定側導体３Ａ側に設けた雄ねじ部と固定側導体３Ａに設けた雌ねじ部をねじ止め１３Ｂする。接点電極１０Ａとコイル電極１１Ａの接触面間、及びコイル電極１１Ａと固定側導体３Ａの接触面間は各々ろう付けされており、本実施例ではろう付けするために薄いろう板を介在させてある。ねじ止め１３Ａ，１３Ｂの径の大きさは導体３Ａ，３Ｂ側のねじ止め１３Ｂの方がねじ止め１３Ａよりも大きくなっている。
【００２０】
つまり、接点電極１０Ａと補強材１２Ａのねじ止め１３Ａにて、接点電極１０Ａを支持固定し、補強材１２Ａと固定側導体３Ａのねじ止め１３Ｂにて、接点電極１０Ａと固定側導体３Ａとで、コイル電極１１Ａと薄いろう板を同時に挟持固定している。
【００２１】
このように構成される本実施例の真空バルブは、ろう付け温度時に、固定側導体３Ａとコイル電極１１Ａの接触面や、コイル電極１１Ａと接点電極１０Ａの接触面に空隙が発生することはない。即ち、銅系材料のコイル電極１１Ａの線膨張係数１４〜１６×１０-6／Ｋは、補強材１２Ａの線膨張係数１０〜１２×１０-6／Ｋより大であるため、補強材１２Ａよりコイル電極１１Ａの方が軸方向に対して大きく伸びる。このため、固定側導体３Ａとコイル電極１１Ａの接触面や、コイル電極１１Ａと接点電極１０Ａの接触面に空隙は発生することはなく、各々の接触面を確実にろう付けすることができる。これは信頼性向上に寄与する。また、確実なろう付けが可能になるので、ろう付けが問題なく実施されたか別途確認する必要がなく、他の部分と同時にろう付けができる。その結果、製造工程を削減でき、製造コストを低減した真空バルブを提供することができる。
【実施例２】
【００２２】
図４は本発明の実施例２を示すものであり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図を示している。実施例１と同様の部分については説明を省略する。本実施例は、実施例１の補強材１２Ａの中央腹部付近に、円板形状のコイル電極固定板１４Ａが補強材１２Ｂと固設、または着設してある。尚、円板形状のコイル電極固定板は、補強材１２Ｂの周囲に設けられても良く、また補強材１２Ｂ自体が当該形状を有していても良い。コイル電極固定板１４Ａは、コイル電極１１Ａと接点電極１０Ａの間に配置され、コイル電極１１Ａはコイル電極固定板１４Ａ及び導体３Ａに挟まれて支持される。
【００２３】
本実施例における真空バルブは、補強材１２Ａの固定側導体側３Ａに設けた雄ねじ部と固定側導体３Ａに設けた雌ねじ部のねじ止め１３Ｂにより、コイル電極固定板１４Ａがコイル電極１１Ａと接触し、コイル電極１１Ａが固定側導体３Ａとコイル電極固定板１４Ａで挟着されることになる。
【００２４】
この結果、固定側導体３Ａとコイル電極１１Ａの接触面を実施例１より確実にろう付けできることになるため、信頼性の高い真空バルブを提供することができる。
【実施例３】
【００２５】
図５は本発明の実施例３を示すものであり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図を示している。実施例１と同様の部分については説明を省略する。本実施例は、実施例２の補強材１２Ａに設けた円板形状のコイル電極固定板１４Ｂは径方向について導体３Ａよりもコイル電極の腕部に近い位置まで伸ばして形成される。即ち円板形状のコイル電極固定板１４Ｂをコイル電極の腕部に程近い距離まで半径方向に延長した構造となっている。
【００２６】
本実施例における真空バルブは、実施例２に記載した効果に加えて、接点電極対がアークにより溶着し、開極時にその溶着が引き剥がされることで生じるコイル電極の変形を防止することができるため、一層信頼性の高い真空バルブを提供することができる。
【実施例４】
【００２７】
図６は本発明の実施例４を示すものであり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図を示している。実施例１と同様の部分については説明を省略する。本実施例は、実施例２の補強材１２Ａに設けた円板形状のコイル電極固定板１４Ｃの厚みを軸方向に増やし、コイル電極に加えて接点電極にも当接させた構造となっている。
【００２８】
このように構成される本実施例の真空バルブは、実施例２に記載した効果の他に、真空バルブを投入する際の投入衝撃力によるコイル電極の変形を防止できることになる。また、実施例２に示した補強材より製作が容易であるため、製造コストをさらに低減できる。
【実施例５】
【００２９】
図７は本発明の実施例５を示すものであり、真空バルブに搭載した一方の電極の側断面図である。実施例１と同様の部分については説明を省略する。本実施例は、実施例１のコイル電極１１Ｃの固定側導体３Ａ側の補強材が遊嵌する部分を雌ねじ部とし、補強材１２Ｃの固定側導体３Ａ側の雄ねじ部を軸方向で接点電極１０Ａ側に延長した構造となっている。補強材１２Ｃのうちで導体３Ａ側に設けられたねじ部１３Ｂにより、コイル電極の導体側に設けられたねじ部と、導体に設けられたねじ部の両方がねじ止めされている。
【００３０】
このように構成される本実施例の真空バルブは、実施例１に記載した効果に加えて、接点電極１０Ａ、コイル電極１１Ｃ、固定側導体３Ａの軸合わせが容易にできることは勿論、補強材１２Ｃの固定側導体３Ａ側に設けた雄ねじ部とコイル電極１１Ｃに設けた雌ねじ部のねじ止め１３Ｃと、補強材１２Ａの接点電極１０Ａ側に設けた雄ねじ部と接点電極１０Ａに設けた雌ねじ部のねじ止め１３Ａにより、コイル電極１１Ｃが挟着されることになるため、接点電極１０Ａとコイル電極１１Ｃの接触面を実施例１より確実にろう付けできることになるため、信頼性の高い真空バルブを提供することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１Ａ、１Ｂ…円筒絶縁材、２Ａ…固定側端板、２Ｂ…可動側端板、３Ａ…固定側導体、３Ｂ…可動側導体、４…ベローズ、５Ａ…固定側電極、５Ｂ…可動側電極、６…アークシールド、７…ベローズシールド、８Ａ、８Ｂ…電界緩和シールド、９…ガイド、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…接点電極、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…コイル電極、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…補強材、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ…ねじ止め部，１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ…コイル電極固定板
【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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