(57)【要約】【課題】本発明は、多頻度開閉に適する真空バルブを提供する。【解決手段】本発明の真空バルブは、両端開口部に固定側封着金具および可動側封着金具３を封止した絶縁容器１と、前記固定側封着金具に貫通固定され、固定電極を取付けた固定側通電軸と、前記可動側封着金具３の開口部を貫通して、前記固定電極と対向して可動電極を取付け、前記固定電極と接離させるように移動可能な可動側通電軸７と、前記可動電極と前記可動側封着金具間３に伸縮可能に配置されＮｉ５０％以上の合金材料からなるベローズ８とを具備し、このベローズ８の一方端と前記可動側通電軸７間、および前記ベローズ８の自由端８ｂと前記可動側封着金具３間を気密に固着するロウ付け部のうち、少なくとも前記ベローズの自由端８ｂのロウ付け表面部１３に非酸化性被膜１２を設けたことを特徴としている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端開口部に固定側封着金具および可動側封着金具を封止した絶縁容器と、
前記固定側封着金具に貫通固定され、前記絶縁容器内の先端に固定電極を取付けた固定側通電軸と、
前記可動側封着金具の開口部を貫通して、前記絶縁容器内の先端に前記固定電極と対向して可動電極を取付け、前記固定電極と接離させるように移動可能な可動側通電軸と、
前記可動電極と前記可動側封着金具間に伸縮可能に配置されＮｉ５０％以上の合金材料からなるベローズとを具備し、
このベローズの一方端と前記可動側通電軸間、および前記ベローズの自由端と前記可動側封着金具間を気密に固着するロウ付け部のうち、少なくとも前記ベローズの自由端のロウ付け表面部に非酸化性被膜を設けたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記非酸化性被膜がＮｉメッキであることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記ベローズの自由端は、山部から谷部までの環状部であり、この環状部と前記可動側封着金具の対向面間が、低真空雰囲気中で熱処理後にロウ付けにより気密に固着されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空バルブ。
【請求項４】
両端開口部に固定側封着金具および可動側封着金具を封止した絶縁容器と、
前記固定側封着金具に貫通固定され、前記絶縁容器内の先端に固定電極を取付けた固定側通電軸と、
前記可動側封着金具の開口部を貫通して、前記絶縁容器内の先端に前記固定電極と対向して可動電極を取付け、前記固定電極と接離させるように移動可能な可動側通電軸と、
前記可動電極と前記可動側封着金具間に伸縮可能に配置されＮｉ５０％以上の合金材料からなるベローズとを具備し、
このベローズの一方端は、前記可動側通電軸とロウ付けにより気密に固着され、前記ベローズの自由端は、筒状の直線端部として形成され、前記可動側封着金具の前記絶縁容器内側に設けた環状部の側面と同軸上で直線的に対向配置されてロウ付けにより気密に固着されたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項５】
前記環状部が突出部であることを特徴とする請求項４記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記環状部が切り欠き溝部であることを特徴とする請求項４記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記ベローズの自由端の直線端部表面に非酸化性被膜を設けて、ロウ付けしたことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項８】
前記ベローズの自由端の筒状の直線部と前記可動側封着金具の環状部との対向させる距離が、０．３ｍｍから３ｍｍまでの範囲であることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空バルブに係り、特に多頻度開閉に使用されるような開閉寿命特性を向上しうる改良したベローズを備えた真空バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように真空遮断器や真空コンタクターのような真空開閉器は、小形、軽量、メンテナンスフリーなどの特徴を有するため、その適用範囲が拡大され、多頻度開閉を責務とするようなものに適用されている。この真空開閉器に用いられる真空バルブは、真空中でのアーク拡散性を利用し、真空中で一対の電極を開離させて電流遮断を行うものである。
【０００３】
この真空バルブの縦断面図を示す図４、図５において、アルミナ磁器からなる筒形の絶縁容器１は、その両端開口端面に固定側封着金具２と可動側封着金具３が気密に封止されている。
【０００４】
そして、前記固定側封着金具２には、互いに接離自在の一方の電路となる固定側通電軸４が気密に貫通固定され、この固定側通電軸４の容器内端部に固定電極５が取付けられている。また、この固定電極５と対向して、可動電極６が図示していない操作機構に連結された他方の電路となる可動側通電軸７の端部に取付けられている。
【０００５】
一方、前記可動側封着金具３の中央開口部には、Ｎｉ合金材料からなる筒状のベローズ８の一方端８ａが前記可動側通電軸７にロウ付けされ気密に取付けられている。また、このベローズ８の自由端８ｂは、山部から谷部までの環状部８ｃの外側全面が前記可動側封着金具３にロウ部材９で気密に取付けられている。
【０００６】
前記可動側通電軸７の前記可動封着金具３から突出する外方の外周には、断面Ｌ字状で筒状のガイド１０の鍔部が固定され、筒部は前記ベローズ８内に位置するこの可動側通電軸７の外周を取り囲むように位置している。そして、このガイド１０の筒部の内周面を前記可動側通電軸７が移動可能となっている。
【０００７】
これにより、内部圧力１×１０−２Ｐａ以下に真空バルブ内の真空度を維持しながら、前記可動側通電軸７を軸方向に直線移動させることが可能になっている。
【０００８】
また、前記絶縁容器１の内面には、前記両電極５、６を包囲するように筒状のアークシールド１１が設けられ、前記固定電極５と可動電極６の電流開閉時に発生する金属蒸気が捕捉される。
【０００９】
このような真空バルブにおいて、多頻度開閉に耐えうるようにするためは、前記ベローズ８の自由長に対して、伸縮を抑えることが効果的に作用する。しかしながら、前記ベローズ８の伸縮を抑えることを考慮した場合、開閉距離に寄与する前記ベローズ８の筒長を極度に長くする必要があり、真空バルブ全体が大型になってしまう欠点があった。
【００１０】
これを解決するために、次のようなのもが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、前記ベローズ８にＮｉを５０％以上含有させて、機械的強度が高く、且つ耐熱合金材料としたものを用いたものである。このＮｉ５０％以上の合金材料として、例えば、インコネル６２５（商品名）があり、このインコネル６２５は、Ｎｉ６１％、Ｆｅ２．５％、Ｃｒ２１．５％、Ｍｏ９％、（Ｎｂ＋Ｔａ）３．６５％、その他付随的に混入される金属の組成から成っている。
【００１１】
このＮｉ５０％以上の合金材料の適用により、前記ベローズ８の開閉寿命特性が向上して、多頻度開閉に適した真空開閉器用真空バルブが用いられるようになってきた。なお、この開閉回数は、１０万回以上が要求されている。
【００１２】
【特許文献１】
特公平７−１１１８５８号公報（２−３頁）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の真空バルブにおいて、前記ベローズ８は、Ｎｉの他、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、および付随的な金属などを含有しているため、ロウ付け時の濡れ広がり性の低下などにより、充分なロウ付けの強度を得ることが困難であった。また、ロウ付け時の雰囲気や前記ベローズ８の表面汚れによっても、ロウ付けの強度が低下し、開閉寿命特性に影響を与えていた。
【００１４】
そこで、ロウ付けの面積を広くできるように、前述の如く前記ベローズ８の山部から谷部までの前記環状部８ｃの全面をロウ付けしていた。これにより、若干のロウ付け強度の低下があっても、実用上充分な開閉寿命特性が得られていた。
【００１５】
このＮｉ合金材料の適用とロウ付け方法の適用によって、開閉寿命特性の信頼性は格段に向上したが、更なる改善が望まれるのが現状である。
【００１６】
従って、本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、多頻度開閉に適する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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の真空バルブは、両端開口部に固定側封着金具および可動側封着金具を封止した絶縁容器と、前記固定側封着金具に貫通固定され、前記絶縁容器内の先端に固定電極を取付けた固定側通電軸と、前記可動側封着金具の開口部を貫通して、前記絶縁容器内の先端に前記固定電極と対向して可動電極を取付け、前記固定電極と接離させるように移動可能な可動側通電軸と、前記可動電極と前記可動側封着金具間に伸縮可能に配置されＮｉ５０％以上の合金材料からなるベローズとを具備し、このベローズの一方端と前記可動側通電軸間、および前記ベローズの自由端と前記可動側封着金具間を気密に固着するロウ付け部のうち、少なくとも前記ベローズの自由端のロウ付け表面部に非酸化性被膜を設けたことを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、ベローズの端部表面のロウ付け部分に、非酸化性被膜を設けてロウ付けをしているため、ロウ付けの強度を向上させることができる。
【００１９】
従って、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブとすることができる。
【００２０】
上記目的を達成するために、第２の発明の真空バルブは、両端開口部に固定側封着金具および可動側封着金具を封止した絶縁容器と、前記固定側封着金具に貫通固定され、前記絶縁容器内の先端に固定電極を取付けた固定側通電軸と、前記可動側封着金具の開口部を貫通して、前記絶縁容器内の先端に前記固定電極と対向して可動電極を取付け、前記固定電極と接離させるように移動可能な可動側通電軸と、前記可動電極と前記可動側封着金具間に伸縮可能に配置されＮｉ５０％以上の合金材料からなるベローズとを具備し、このベローズの一方端は、前記可動側通電軸とロウ付けにより気密に固着され、前記ベローズの自由端は、筒状の直線端部として形成され、前記可動側封着金具の前記絶縁容器内側に設けた環状部の側面と同軸上で直線的に対向配置されてロウ付けにより気密に固着されたことを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、ベローズの自由端の筒状の直線端部と、可動側封着金具に設けた環状の突出部とを、同軸上で直線的に対向させてロウ付けをしているため、ロウ付けの強度を向上させることができる。
【００２２】
従って、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブとすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る真空バルブを図面を参照して説明する。なお、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【００２４】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る真空バルブを図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る真空バルブの要部拡大断面図である。なお、真空バルブの全体構成は、従来と同様であり説明を省略する。
【００２５】
図１に示すように、可動側封着金具３の中央開口部には、Ｎｉ５０％以上の合金材料からなる筒状のベローズ８の自由端８ｂが気密に取付けられている。このベローズ８の自由端８ｂの山部から谷部までの環状部８ｃに、例えばこの環状部８ｃをメッキ槽にどぶ漬けしてこの環状部８ｃの両面の全面にＮｉメッキからなる非酸化性被膜１２を設けている。そして、この非酸化性被膜１２の前記可動側封着金具３との対向面間にロウ部材１３を配し、両者間を気密に固着している。
【００２６】
また、可動側通電軸７の外周には、前記可動側封着金具３を貫通している開口部との隙間に断面Ｌ字状で筒状のガイド１０の筒部が貫通し、鍔部が前記可動側封着金具３の大気側に固定されている。そして、このガイド１０の筒部の内周面を前記可動側通電軸７が移動可能となっている。
【００２７】
このように構成された真空バルブを用い、開閉寿命特性を調査した。ここで、前記ベローズ８は、Ｎｉ５０％以上のインコネル６２５（商品名）を用いている。このインコネル６２５は、Ｎｉ６１％、Ｆｅ２．５％、Ｃｒ２１．５％、Ｍｏ９％、（Ｎｂ＋Ｔａ）３．６５％、その他付随的に混入される金属の組成から成っている。また、開閉調査に用いたベローズは、自由長が４３ｍｍであり、可動および固定電極間の開閉ギャップ長が８ｍｍである。
【００２８】
また、前記ロウ部材１３のロウ付けの製造条件は、通常の清浄な雰囲気中で実施したものと、１００Ｐａの低真空窒素雰囲気で７５０℃−２０分間の熱処理を施したものである。
【００２９】
この結果を図２の試験番号１および試験番号２に示す。結果欄の表示は、真空リークするまでの回数を、従来の構成のものと相対比較した値であり、一般的に従来のものでも１０万回の責務に対して、開閉寿命は数倍の裕度を持っている。
【００３０】
結果から明らかなように、前記ベローズ８をロウ付けする部分に、前記非酸化性被膜１２を設けることにより、何れの製造条件においても従来に比べて開閉寿命特性が向上している。これは、前記非酸化性被膜１２および低真空雰囲気中の熱処理により、前記ロウ部材１３の濡れ広がり性などが向上して、ロウ付けの強度が向上したことを意味する。
【００３１】
上記第１の実施の形態の真空バルブによれば、前記ベローズ８の環状部８ｃ表面のロウ付け部分に、前記非酸化性被膜１２を設けてロウ付けをしているため、ロウ付けの強度を向上させることができる。
【００３２】
従って、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブとすることができる。
【００３３】
なお、上記の実施の形態では、前記非酸化被膜１２を前記環状部８ｃの内側と外側に設けたが、内側にマスキングをして外側だけに前記非酸化被膜１２を設けて、ロウ付けを行ってもよい。
【００３４】
また、前記非酸化性被膜１２を前記ベローズ８の一方端である環状部８ｃに設けたが、このベローズ８の他方端表面にも同様に非酸化性被膜１２を設け、前記可動側通電軸７に固着するようにしてもよい。
【００３５】
このように、ベローズ８の端部表面のロウ付け部分に非酸化性被膜１２を設けてロウ付けするようにしたため、ロウ付けの強度を向上させることができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る真空バルブの要部拡大断面図である。なお、真空バルブの全体構成は、従来と同様であり説明を省略する。
【００３７】
図３に示すように、可動側封着金具３の中央開口部には、Ｎｉ５０％以上の合金材料からなる筒状のベローズ８の自由端８ｂが気密に取付けられている。このベローズ８の自由端８ｂは、筒状となるように直線端部８ｄが形成されている。そして、この直線端部８ｄの外周は、前記可動側封着金具３の前記絶縁容器１内側に突出した環状の突出部３ａの内径側の側面部と対向させている。しかる後、この対向部分間にロウ部材１４を配してロウ付けし、気密に固着されている。
【００３８】
また、可動側通電軸７の外周には、前記可動側封着金具３を貫通している開口部との隙間に断面Ｌ字状で筒状のガイド１０の筒部が貫通し、鍔部が前記可動側封着金具３に固定されている。そして、このガイド１０の筒部の内周面を前記可動側通電軸７が移動可能となっている。
【００３９】
このように構成された真空バルブを用い、開閉寿命特性を調査した。ここで、前記ベローズ８は、Ｎｉ５０％以上のインコネル６２５（商品名）を用い、このインコネル６２５は、Ｎｉ６１％、Ｆｅ２．５％、Ｃｒ２１．５％、Ｍｏ９％、（Ｎｂ＋Ｔａ）３．６５％、その他付随的に混入される金属の組成から成っている。また、開閉調査に用いたベローズは、自由長が４３ｍｍであり、可動および固定電極間の開閉ギャップ長が８ｍｍである。
【００４０】
更に、前記可動側封着金具３の突出部３ａとベローズ８の直線端部８ｄの対向する距離は、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、１ｍｍとそれぞれ変化させたものを用いた。
【００４１】
この結果を再び図２の試験番号３乃至試験番号５に示す。結果欄の表示は、第１の実施の形態と同様であり、真空リークするまでの回数を、従来の構成のものと相対比較した値である。
【００４２】
結果から明らかなように、前記可動側封着金具３の突出部３ａと前記ベローズ８の直線端部８ｄを対向させてロウ付けすることにより、何れの対向する距離においても従来に比べて開閉寿命特性が向上している。特に、この対向する距離０．３ｍｍおよび１ｍｍでは、開閉寿命特性が格段に向上している。これは、互いに同軸上で直線的に対向される構成から、前記ロウ部材１４の濡れ広がり性などが向上して、ロウ付けの強度が向上したことを意味する。
【００４３】
なお、対向する距離を１ｍｍ以上に長くすれば、前記ロウ部材１４が増加するばかりではなく、対向する面積が広くなり、ロウ付け時の濡れ広がり性などに斑がでる。このため、対向させる距離は、約３ｍｍまでが好ましい。
【００４４】
上記第２の実施の形態の真空バルブによれば、前記ベローズ８の前記直線端部８ｄと突出部３ａを同軸上で直線的に０．３ｍｍから３ｍｍの範囲で対向させてロウ付けをしているため、ロウ付けの強度を向上させることができる。
【００４５】
従って、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブとすることができる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態では、ロウ付け部分を真空側で説明したが、例えば前記突出部３ａの外径を前記直線端部８ｄの内径より小さくして対向させ、ロウ付けする部分を外気側としてもよい。この場合においても、対向させる距離は、０．３ｍｍから３ｍｍまでの範囲が好ましい。
【００４７】
また、前記可動側封着金具３に環状の切り欠き溝部を設けて、この溝部に前記ベローズ８の直線端部８ｄを挿入して溝部と直線端部８ｄを対向させ、この対向両面をロウ付けしてもよい。この場合においても、対向させる距離は、上記と同様に０．３ｍｍから３ｍｍまでの範囲が好ましい。
【００４８】
更に、前記直線端部８ｄの表面でロウ付けする部分に第１の実施の形態の非酸化性被膜１２を設けてもよい。
【００４９】
これらにより、前記ベローズ８の前記直線端部８ｄと前記可動側封着金具３のロウ付け強度を向上させることができ、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブとすることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ベローズの一方端と可動側通電軸間、およびベローズの自由端と可動側封着金具間のロウ付け部のうち、少なくとも一方のベローズ端部となる前記自由端のロウ付けする表面部に非酸化性被膜を設けることにより、ロウ付けの強度を向上させることができるので、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブを提供することができる。
【００５１】
さらに本発明によれば、ベローズの自由端を筒状の直線端部とし、可動側封着金具にこの直線端部と同軸上で直線的に対向する環状の突出部または溝部を設け、この両者が対向する距離を０．３ｍｍから３ｍｍの範囲でロウ付けすることにより、ロウ付けの強度を向上させることができるので、多頻度開閉に適する信頼性を向上させた真空バルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る真空バルブの要部拡大断面図。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態に係る真空バルブの開閉寿命特性を従来と比較して示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る真空バルブの要部拡大断面図。
【図４】真空バルブの構成を示す縦断面図。
【図５】従来の真空バルブを示す要部拡大断面図。
【符号の説明】
１　絶縁容器
２　固定側封着金具
３　可動側封着金具
３ａ　突出部
４　固定側通電軸
５　固定電極
６　可動電極
７　可動側通電軸
８　ベローズ
８ａ　一方端
８ｂ　自由端
８ｃ　環状部
８ｄ　直線端部
９、１３、１４　ロウ部材
１０　ガイド
１１　アークシールド
１２　非酸化性被膜
【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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