(57)【要約】【課題】絶縁外皮の内部および真空容器内部の電界緩和を達成しながら、同時に絶縁筒の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防げることができ、モールディングし易い構造の真空開閉器を得る。【解決手段】絶縁筒の両端と接合されるシールド板とシールド板と接続される固定電極側板および可動電極側板で構成され、シールド板の両先端は曲率部に形成され、真空容器内部の方に位置する先端は絶縁筒とシールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器外部に位置する先端は絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成され、シールド板と絶縁筒の両端と接合する表面の中で絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を有し、絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状に形成されたインバーなどの金属で封止するように形成され、真空容器の外周には少なくとも所定の厚さで設けられた樹脂などの絶縁外皮とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒を含む真空容器内に固定電極リードと可動電極リードとを対向配置し、前記各電極リードの内端にそれぞれ固定電極と可動電極とを取り付けた真空開閉器において、
前記真空容器は前記絶縁筒の両端を気密封止するため前記絶縁筒の両端と接合されるシールド板と前記シールド板とを接続する前記固定電極の側板および前記可動電極の側板で構成され、前記シールド板の両先端は曲率部に形成され、前記真空容器内部の方に位置する先端は絶縁筒とシールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器外部に位置する先端は絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成されてなり、
前記シールド板と前記絶縁筒の両端面とを接合する表面の中で前記絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を設け、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状に形成された金属で封止し、前記真空容器の外周には少なくとも所定の厚さで設けられた絶縁外皮とを設けたことを特徴とする真空開閉器。
【請求項２】
請求項１記載の真空開閉器において、
前記シールド板の両先端は曲率部を有し、前記真空容器内部に位置する先端は前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、前記真空容器の外部に位置する先端は前記絶縁筒の外周壁より外側に位置、かつ前記シールド板と絶縁筒の両端と接合する表面の中で絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を有し、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝と前記絶縁筒の内周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状の金属で封止することを特徴とする真空開閉器。
【請求項３】
請求項１記載の真空開閉器において、
前記絶縁筒の両端部と接する表面に形成された溝の幅は前記絶縁筒の肉厚の中心以上の位置から前記シールド板の先端以下の位置まで形成され、前記シールド板の溝の高さは前記シールド板の板厚の９０％以下であることを特徴とする真空開閉器。
【請求項４】
請求項１記載の真空開閉器において、
前記シールド板はアルミニウムまたは銅で形成されていることを特徴とする真空開閉器。
【請求項５】
請求項１記載の真空開閉器において、
前記シールド板に形成される溝を封止する金属はインバーで形成されていることを特徴とする真空開閉器。
【請求項６】
請求項１記載の真空開閉器において、
前記固定電極側板および前記可動電極側板のそれぞれは前記シールド板の向きを前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられ、この曲げられた方の前記シールド板の先端を前記真空容器内部の方に位置させ、前記シールドに形成されているリング状の金属で封止されている溝がない側の表面に銀ペーストで接着して接着剤で固定し、前記シールド板に形成されているリング状の金属で封止されている溝がある側の表面は前記シールド板の溝が前記絶縁筒の両端部の内周壁および外周壁に接するように位置させ、前記絶縁筒の両端部に銀ペーストで接着して接着剤で固定されていることを特徴とする真空開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂などの絶縁材料で真空容器をモールドした真空開閉器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な真空開閉器は絶縁筒の両端開口部を固定電極側板，可動電極側板により気密封止して真空容器を形成している。固定電極リードは固定電極側板に真空気密に固定されている。可動電極リードはべローズを介して可動電極側板４に取り付けられ、真空を保持したまま固定電極，可動電極の開閉ができる構成となっている。
【０００３】
この種の真空開閉器の従来技術として例えば特許文献１に示すようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３８５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な真空開閉器においては、絶縁筒の接着部の端部を覆うように金属製の椀状のシールド板を設けることによって電界緩和の効果が期待できる。しかしながら固定電極側板，可動電極側板と絶縁筒の両端面に互いの線膨張係数の相違によりクラックが発生する恐れがあるため、このクラックが製品の信頼性を低下させる可能性がある。
【０００６】
また、真空容器外周の形状が複雑になると樹脂によりモールディングの際に樹脂層内部に隙間ができる恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、絶縁外皮の内部および真空容器内部の電界緩和を達成しながら、同時に絶縁筒の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防げることができ、モールディングし易い真空開閉器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、絶縁筒を含む真空容器内に固定電極リードと可動電極リードとを対向配置し、前記各電極リードの内端にそれぞれ固定電極と可動電極とを取り付けた真空開閉器において、前記真空容器は前記絶縁筒の両端を気密封止するため前記絶縁筒の両端と接合されるシールド板と前記シールド板とを接続する前記固定電極の側板および前記可動電極の側板で構成され、前記シールド板の両先端は曲率部に形成され、前記真空容器内部の方に位置する先端は絶縁筒とシールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器外部に位置する先端は絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成されてなり、前記シールド板と前記絶縁筒の両端面とを接合する表面の中で前記絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を設け、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状に形成された金属で封止し、前記真空容器の外周には少なくとも所定の厚さで設けられた絶縁外皮とを設けたことにより達成される。
【０００９】
また上記目的は、前記シールド板の両先端は曲率部を有し、前記真空容器内部に位置する先端は前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、前記真空容器の外部に位置する先端は前記絶縁筒の外周壁より外側に位置、かつ前記シールド板と絶縁筒の両端と接合する表面の中で絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を有し、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝と前記絶縁筒の内周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状の金属で封止することにより達成される。
【００１０】
また上記目的は、前記絶縁筒の両端部と接する表面に形成された溝の幅は前記絶縁筒の肉厚の中心以上の位置から前記シールド板の先端以下の位置まで形成され、前記シールド板の溝の高さは前記シールド板の板厚の９０％以下であることにより達成される。
【００１１】
また上記目的は、前記シールド板はアルミニウムまたは銅で形成されていることにより達成される。
【００１２】
また上記目的は、前記シールド板に形成される溝を封止する金属はインバーで形成されていることにより達成される。
【００１３】
また上記目的は、前記固定電極側板および前記可動電極側板のそれぞれは前記シールド板の向きを前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられ、この曲げられた方の前記シールド板の先端を前記真空容器内部の方に位置させ、前記シールドに形成されているリング状の金属で封止されている溝がない側の表面に銀ペーストで接着して接着剤で固定し、前記シールド板に形成されているリング状の金属で封止されている溝がある側の表面は前記シールド板の溝が前記絶縁筒の両端部の内周壁および外周壁に接するように位置させ、前記絶縁筒の両端部に銀ペーストで接着して接着剤で固定されていることにより達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁外皮の内部および真空容器内部の電界緩和を達成しながら、同時に絶縁筒２の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防げることができ、モールディングし易い真空開閉器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず一般的な真空開閉器を図６，図７，図８で説明する。  
図６は一般的な真空開閉器の断面図である。  
図７は絶縁外皮で樹脂モールドされた一般的な樹脂モールド真空開閉器の断面図である。  
図８は真空開閉器の外周に固定電極リードを露出させてエポキシ樹脂をモールドした一般的な樹脂モールド真空開閉器の断面図である。  
図６において、真空開閉器１は絶縁筒２の両端開口部を固定電極側板３，可動電極側板４により気密封止して真空容器５を形成している。固定電極リード６は固定電極側板３に真空気密に固定されている。可動電極リード７はべローズ８を介して可動電極側板４に取り付けられ、真空を保持したまま固定電極６ａ，可動電極７ａの開閉ができる構成となっている。
【００１６】
このような構成の真空開閉器１は、絶縁筒２内を高電圧に対して優れた絶縁耐力を有する高真空を利用して高真空中で接点が開閉する際に発生するアークを直ちに消弧させて高電圧回路を遮断する。このように、真空開閉器１は高真空中で固定電極６ａ，可動電極
７ａを開閉するため、遮断に必要な電極間距離を短くして高電圧回路を遮断できる。従って、真空開閉器の電極を収納している絶縁筒２をコンパクトにできるという利点がある。
【００１７】
しかしながら、絶縁筒２がコンパクトにできることは、絶縁筒２の外側の沿面絶縁距離を短くすることになり、大気中の汚損物が絶縁筒２に付着した場合、耐電圧が低下し、外部短絡が生じやすくなる。この対策として、従来、真空容器５の外周にエポキシ樹脂等の絶縁外皮を設けることが提案されている。
【００１８】
図７において、真空容器５の外側には、エポキシ樹脂等の絶縁外皮９が設けられている。
【００１９】
この種の真空開閉器１は絶縁筒２の両端開口部を固定電極側板３，可動電極側板４により気密封止して真空容器５を形成するために、真空容器の固定電極側板３，可動電極側板４と絶縁筒２の固定に、銀ペーストで接着し、さらに接着剤で固定されている。真空容器５内部と絶縁外皮９内の接着部の両端部に電界集中が生じ、問題であった。このような電界集中を防ぐために絶縁外皮９内に金属製シールド板を設ける構造となっている。
【００２０】
図８において、真空開閉器１の外周に、固定電極リード６を露出させてエポキシ樹脂をモールドした絶縁外皮９を設け、この絶縁外皮９内には、固定電極側板３，可動電極側板４と絶縁筒２の固定のために絶縁筒２の接着部の端部を覆うように金属製の椀状のシールド板１０を設ける構造となっている。
【００２１】
しかしながらこの種の真空開閉器は上述したように、固定電極側板，可動電極側板と絶縁筒の両端面に互いの線膨張係数の相違によりクラックが発生する恐れがあるため、このクラックが製品の信頼性を低下させる可能性がある。
【００２２】
そこで本発明はクラックが発生しない構造を種々検討した結果以下のような実施例を得たので説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の一実施例に係る真空開閉器を図１乃至図４を参照して説明する。  
図１は本発明の一実施例を備えた真空開閉器の断面図である。  
図２〜図４は本発明の一実施例を備えたシールド構造を示す図である。  
図１においては、セラミックなどの絶縁材料で作製された概略円筒状の絶縁筒２を含んで構成された真空容器５内に固定電極リード６と可動電極リード７を対向配置し、各電極リードの内端にそれぞれ固定電極６ａと可動電極７ａを取り付けられている。固定電極
６ａと可動電極７ａは銅などの良導電体で作製される。固定電極リード６は、中間部に鍔状部６ｂが形成された概略棒状をなし、固定電極側板３に貫通して鍔状部６ｂの一側主面を固定電極側板３に固定される。
【００２４】
一方、可動電極リード７は概略棒状をなし、可動電極側板４の孔に貫通して配設され、可動電極側板４との間に設けられた伸縮手段としてのベローズ８によって可動電極側板４と接続されている。可動電極７ａは図示しない移動手段によって固定電極６ａと接離可能とされている。
【００２５】
真空容器５は絶縁筒２の両端を気密封止するために、ステンレス銅などで作製されたシールド板１０を有する固定電極側板３および可動電極側板４で構成されている。固定電極側板３および可動電極側板４に中央部に孔が形成され、この孔に固定電極リード６と可動電極リード７を貫通させている。
【００２６】
図２において、シールド板１０の形状は両先端１０ａ，１０ｂに曲率部を設けている。曲率部を設けるために相当の厚さ（本実施例の形態事例では４mm）のシールド板１０を必要とする。真空容器内部の方の先端１０ａは上記絶縁筒２とシールド板１０の接着部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器５外部の方の先端１０ｂは絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成されている。
【００２７】
このようにシールド板１０に曲率部を設けることと接着部を覆うように曲げられた板に形成することによって、真空容器５内外部の電界緩和が期待される。シールド板１０の絶縁筒２の外周壁および内周壁と接する表面は溝１０ｃが設けられている。
【００２８】
また、図３に示すように絶縁筒２の外周壁と接するシールド板の溝１０ｄは金属リング１１（本実施例の形態事例ではインバー）で封止するように形成されている。
【００２９】
また、図４に示すように絶縁筒２の内周壁と接するシールド板の溝１０ｃにも金属リング１１（本実施例の形態事例ではインバー）で封止するように形成される場合もある。
【００３０】
図５にはシールド板の溝１０ｃ，１０ｄを大きく設けて金属リング１１を嵌め込んだ形態を示している。シールド板の絶縁筒の両端部と接する表面に形成される溝の幅１２は、絶縁筒２の肉厚の中心以上の位置からシールド板１０の先端以下の位置で形成され、シールド板１０の溝の高さ１３はシールド板の板厚の９０％以下で形成される。
【００３１】
これによって絶縁筒２の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防ぐことが可能である。ステンレス銅などで作製されるシールド板１０の線膨張係数と１６.０×１０-6(kg／mm3)、このシールド板１０と接着固定されるアルミナなどで作製される絶縁筒２の線膨張係数は７.５×１０-6（kg／mm3）と半分以下の熱物性値となる。熱が加わるモールディング工程ではこのような熱物性値の違いによる膨張もしくは収縮によって接着界面の端部に熱応力が生じる。
【００３２】
そこで上述の本実施例は異なる線膨張係数の材料で作製される部材の接合面積を小さくすることで熱応力の発生を防ぐと共に線膨張係数が１.５０×１０-6（kg／mm3）と小さいインバーをシールド板１０に嵌め込むことによって絶縁筒２とシールド板の線膨張係数の差による熱応力を低減させている。また、このように熱応力の低減が期待できるため、シールド板の先端の曲率を大きく設けられる板厚の形成が可能となる。
【００３３】
また、固定電極側板３および可動電極側板４のそれぞれは、シールド板１０の向きを絶縁筒２とシールド板１０の接合部を覆うように曲げられた方のシールド板の先端１０ａを真空容器５内部の方に位置させ、シールド板１０に形成されているリング状の金属で封止されているシールド板の溝１０ｃ，１０ｄがない側の表面に、銀ペーストで接着されて、さらに接着剤で固定され、シールド板１０に形成されているリング状の金属で封止されているシールド板の溝１０ｃ，１０ｄがある側の表面はシールド板１０の溝１０ｃ，１０ｄが絶縁筒２の両端部の内周壁および外周壁に接するように位置させ、絶縁筒２の両端部に、銀ペーストで接着されて、さらに接着剤で固定されている。
【００３４】
真空容器５の外周には、所定の厚さで設けられた樹脂など作製する絶縁外皮９で形成される。この際、絶縁外皮９内部に隙間ができないように真空容器５の外周形状は大きな凸凹などの複雑な形状を用いることは難しい。しかし、従来技術の図８で示すように絶縁外皮９内部の電界緩和のためには椀状のシールド板１０を用いて電界集中を防げる構造にする必要があり、絶縁外皮９を設ける際に隙間が生じる恐れがあった。
【００３５】
本実施例のシールド板１０はシールド板１０先端１０ｂに大きく曲率部を設け、絶縁筒２の外周壁より絶縁外皮９内部に位置させることによって曲げるなどの複雑な構造を設けずに電界緩和が期待できる。従って、電界緩和のための本実施例のシールド板１０の構造は絶縁外皮９を設ける際に隙間が生じる恐れは少ない。しかし、曲率部を大きくするためには板厚を厚いシールド板になるが、上述で述べたように異なる線膨張係数による熱応力を低減できるようにシールド板に溝１０ｃ，１０ｄを設け、溝１０ｃ，１０ｄはインバーなどの金属リング１１で封止した構造にするなどの工夫をしている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明実施の形態１の真空開閉器を説明するシールド板を取り付けた状態を示す真空開閉器である。
【図２】実施の形態１の真空開閉器に用いるシールド板の形状を説明する図である。
【図３】実施の形態１の真空開閉器に用いるシールド板の真空容器外部の溝に金属リングが嵌め込みされている形状を説明する図である。
【図４】実施の形態１の真空開閉器に用いるシールド板の真空容器外部及び真空容器内部の溝に金属リングが嵌め込みされている形状を説明する図である。
【図５】実施の形態１の真空開閉器に用いるシールド板の真空容器外部及び真空容器内部の溝の大きさを説明する図である。
【図６】従来の典型的な真空開閉器の構造を示す図である。
【図７】絶縁外皮で樹脂モールドされた従来の樹脂モールド真空開閉器の構造を示す図である。
【図８】真空開閉器の外周に固定電極リードを露出させてエポキシ樹脂をモールドした一般的な樹脂モールド真空開閉器の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…真空開閉器、２…絶縁筒、３…固定電極側板、４…可動電極側板、５…真空容器、６…固定電極リード、６ａ…固定電極、７…可動電極リード、７ａ…可動電極、８…ベローズ、９…絶縁外皮、１０…シールド板、１０ａ，１０ｂ…シールド板の先端、１０ｃ，１０ｄ…シールド板の溝、１１…金属リング、１２…溝の幅、１３…溝の高さ。
【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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