JP2000003646A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、真空容器絶縁筒の外表面の沿
面距離を拡長することなく沿面耐電圧を向上させ、容易
な構成で組立作業時間を大幅に短縮することができる経
済的な真空バルブを提供するにある。 【解決手段】気密に接合された接合部分を包囲するよう
に配置され円筒状でなる電界緩和部材と、前記電界緩和
部材を包囲するように熱収縮部材とを設け、前記熱収縮
部材により、前記電界緩和部材を前記端部金具に固定す
るようにしたことを特徴とする真空バルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、真空遮断器の真
空バルブに係り、特に真空容器外表面沿面の耐電圧を向
上することが可能な高電圧の真空バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、遮断器として小型であり、保守点
検が容易であること等の理由から真空遮断器が数多く用
いられてきている。真空遮断器は真空容器内の高真空中
において電極間のアークを拡散消弧するものであり、優
れた絶縁性能と遮断性能を有することから、真空バルブ
を高電圧に対しても小型にすることが可能である。

【０００３】この種の真空遮断器の真空バルブについ
て、図２を参照して説明する。図２において、セラミッ
クやガラス製でなる絶縁筒１の両端に円環上の薄肉封着
用端部金具２，３を取り付け、気密に接合される接合部
Ａ１，Ａ２で真空封止している。金属シールド４は支持
金具５を介して、絶縁筒１の内側に接合固定されてい
る。また、端部金具２，３の他の端部はステンレススチ
ールなどの金属でできている端板６，７に取り付けら
れ、内部を高真空に排気して真空容器８が形成されてい
る。

【０００４】真空容器８内に、良導電性材料からなる固
定導体９，可動導体１０が各々端板６，７を貫通して配
置されている。導体９は固定側端板６から気密に導入さ
れ、他方の可動導体１０は可動側の端板７から金属ベロ
ーズ１３を介して気密に導入されている。

【０００５】固定導体９，可動導体１０の真空容器８内
の先端には、固定電極１１及び可動電極１２が各々固着
され、固定電極１１に対して可動電極１２は金属ベロー
ズ１３を伸縮することにより、接離自在な構造になって
いる。金属シールド４は固定電極１１及び可動電極１２
と固定導体９，可動導体１０の一部を包囲し、両端が端
板６，７の方向に伸びていて、支持金具５で絶縁筒１の
内側に固定されている。

【０００６】前記のように構成された従来の真空バルブ
においては、真空容器の内部は高い絶縁耐電圧により、
電極間開離距離を短くできるので、真空バルブ自体を高
電圧に対しても小型にできる。しかし、真空バルブが小
型にできるということは、真空容器外周部の沿面絶縁距
離が高電圧に対して短いことになり、高電圧印加時の沿
面絶縁性能が問題となる。特に、真空遮断器が大気中で
長期間使用される場合には、真空バルブの外表面の沿面
絶縁性能は汚損や湿度状態の影響を受けるので、この影
響を予測して、沿面絶縁距離を決めることになる。

【０００７】このため、環境の悪い場所においても、安
心して長期間使用することができるようにするには、絶
縁筒外部の沿面絶縁距離は内部に比較して、十分に長く
とる必要があり、真空容器、即ち真空バルブの小型化に
問題となる。

【０００８】これに対処するため、真空遮断器は、環境
の悪い場所においても、安心して長期間使用することが
できるように、耐電圧が高くまた汚損特性のよい小型絶
縁筒を備えることが要請される。耐電圧と汚損特性の向
上の手段として、絶縁筒の沿面距離を長くするために、
その表面にひだをつけることは一つの有効手段であり、
その例として、例えば、封着金具間の間隙長よりも長い
沿面長となるように波形ひだを有する形状に絶縁容器を
セラミックスで構成したもの(特開平1−107429号公報参
照）が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように、絶縁筒の表面にひだをつけて沿面長を長くする
ものにあっては、加工の困難性に加え、さらに外径が一
層大型化する不都合があった。即ち、内部の電極を一定
の大きさとしたとき、絶縁筒の円周方向にひだをつけた
場合、絶縁筒自体の厚みにひだの高さ分が加わり、その
分だけ外径がさらに大きくなる。

【００１０】一方、従来の真空バルブの構成では、絶縁
筒の両端部と端部金具とを真空封止するため気密に接合
している。この接合部の接合部材や接合方法について
は、特開平7−230744 号公報等に記載された方法が知ら
れている。一般に、前記接合部は、この端部金具はろう
付け接合を容易にし、確実にするために円環状で薄肉で
あること、この接合部材であるろう材の先端は微小な凹
凸形状であることにより高電圧印加時において電界が集
中しやすい。この電界集中は真空バルブ絶縁筒外周部の
沿面耐電圧が低下するという問題がある。

【００１１】このため、前記したように汚損や湿度状態
を予測して設定される絶縁筒の外表面の絶縁性能を満足
するために、絶縁筒外部の沿面距離を十分に確保するよ
うにしているにもかかわらず、沿面耐電圧を向上するに
は、さらに沿面距離の拡張が必要となり、真空バルブの
小型化やコストの削減等に問題があった。即ち、沿面耐
電圧を向上するには、絶縁筒外周部の接合部材であるろ
う材の先端部に集中する電界を緩和させることが必要と
なる。

【００１２】本発明の目的は、前記のような問題点をな
くすために、真空バルブ外表面の沿面距離を長くするこ
となく、沿面耐電圧を向上させることが可能であるとと
もに、組立作業時間の短縮が可能である経済的な真空バ
ルブを提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する真空
バルブを得るために本発明は、軸線方向に相対的に移動
可能な電極及び導体を覆うセラミックあるいはガラス系
材料よりなる絶縁筒と、前記絶縁筒の両端を真空封止す
るよう接合された端部金具とを備えた真空バルブにおい
て、接合部を包囲して前記端部金具の外表面に円筒状の
電界緩和部材を設け、前記電界緩和部材の外側を包囲す
るように、シリコーンゴム，フッ素樹脂，架橋ポリエチ
レン等の絶縁材料でなる熱収縮部材を設ける。

【００１４】これにより、前記電界緩和部材は熱収縮部
材をドライヤー等の熱風で加熱するだけで、前記熱収縮
部材自身の収縮力により、前記電界緩和部材を前記絶縁
筒の外表面に一体に固定するものである。

【００１５】また、本発明に係る真空バルブは、端部金
具の外表面あるいは熱収縮部材の内径面に予め接着剤も
しくは粘着剤を塗布した後、真空容器の外表面を包囲す
るように熱収縮部材をかぶせ、この熱収縮部材を加熱収
縮させて真空容器の外表面に密着させ固定被覆するよう
に形成している。

【００１６】また、本発明に係る真空バルブは、電界緩
和部材が絶縁性材料でなり、この絶縁性材料の表面を導
電性塗料もしくは導電性テープで被覆して形成してい
る。

【００１７】この発明の構成によれば、真空容器絶縁筒
の外表面において電界が集中する場所は、真空容器絶縁
筒と端部金具の真空封止するよう気密に接合される接合
部である。この接合部の外表面を包囲するように電界緩
和部材を設けているので、電圧印加時、接合部（接合部
材であるろう材の先端部）に集中する電界を緩和させる
ことが可能となる。これにより、部分放電開始電圧を高
めることができ、絶縁筒の沿面絶縁破壊を防止すること
ができる。

【００１８】また、前記電界緩和部材を包囲して、加熱
すると収縮する熱収縮部材を配設して、前記電界緩和部
材を絶縁筒接合部の外表面に固定するようにしている。
これにより、前記熱収縮部材を熱風などによる簡単な加
熱だけで、前記熱収縮部材自体の収縮力により、真空容
器と一体に固定することができるので、組立作業時間が
大幅に短縮される。

【００１９】熱収縮性の絶縁部材はシリコーンゴムの場
合、温度約１００〜２００℃で加熱すれば約１〜３分程
度の短い時間で収縮し、固定可能であり、経済的であ
る。

【００２０】また、前記真空容器の外表面あるいは前記
熱収縮部材の内径に予め接着剤、粘着剤を塗布して、そ
の後、加熱し収縮させれば、さらに固定強度が増し位置
固定の信頼性が増す。また、密着性が高まり空隙をなく
すことにより、沿面耐電圧の向上が図れる。

【００２１】また、本発明において、絶縁筒外表面を包
囲するように表面に導電性塗料、樹脂を塗布した絶縁性
でなる電界緩和部材を設けるようにしても、同様に目的
を達成できる。この場合には、電界緩和部材が軽量とな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図に基
づいて説明する。図１は本発明の真空バルブの一実施例
の断面図を示したものである。

【００２３】図において、絶縁筒１はセラミック製で円
筒状に形成され、端部金具２，３は絶縁筒１の両端を真
空封止するように配設され、例えば金属ろう（図示しな
い）等の接合部材により接合部Ａ１，Ａ２で各々気密に
接合され、絶縁筒１と共に真空容器８を構成している。

【００２４】固定導体９は一端が端板６にその中心部を
所定の長さ貫通して固着され、可動導体１０は一端が端
板７にその中心部をベローズ１３を介して、伸縮可能に
所定の長さ貫通して固着され、一対の電極１１，１２は
固定導体９および可動導体１０の各対向端部に各々固着
され、円筒状のシールド４は外周の一部が絶縁筒１の内
壁に面に固着され、両電極１１，１２を覆うように配設
されている。そして、これら１〜１３およびＡ１，Ａ２
は図２に示した従来の真空バルブとほぼ同様である。

【００２５】電界緩和部材１４，１５は絶縁筒１の両端
と端部金具６，７との気密接合部Ａ１，Ａ２の外周部、
すなわち、ろう付けされる接合部分を包囲するよう配設
され、アルミニウム等の金属で形成され、熱収縮部材１
６，１７は前記電界緩和部材１４，１５を覆うように、
絶縁筒１の外周部から両端板６，７の外周部を包囲して
形成され、例えばフッ素樹脂，シリコーンゴム，架橋ポ
リエチレン等でなる絶縁性の熱収縮部材で形成されてい
る。

【００２６】次に、このように構成された真空バルブの
組立方法について説明する。まず、電界緩和部材１４，
１５を両接合部分Ａ１，Ａ２の外周部を包囲するように
配置する。次いで、熱収縮部材１６，１７を電界緩和部
材１４，１５を包囲するように絶縁筒１の外周部から両
端部金具２，３の外周部にわたって被覆形成する。この
時、被覆作業の手順は、熱収縮部材は前記絶縁筒１及び
前記電界緩和部材１４，１５の外径より少し大きい内径
のもので、収縮後の内径が絶縁筒の外径よりも少し小さ
くなるようなものを使用すると、作業性が良くなる。

【００２７】次に、熱収縮部材を被せた後、均一に熱風
加熱して収縮させる。熱収縮部材はシリコーンゴムの場
合、約１００〜２００℃の温度で加熱すれば約１〜３分
程度の短い時間で熱収縮部材自体が収縮し、絶縁筒１に
電界緩和部材１４，１５を固定させることができる。

【００２８】このような構成によれば、絶縁筒１の両端
部に形成される接合部分Ａ１，Ａ２の各端部を包囲する
ように、電界緩和部材を配設するとともに、これらの電
界緩和部材１４，１５を覆うように熱収縮部材１６，１
７を被覆させ形成するようにしているので、電界緩和部
材１４，１５により接合部分Ａ１，Ａ２、即ち、ろう材
先端部に集中する電界を緩和させることができる。ま
た、熱収縮部材１６，１７を被覆し、加熱するといった
簡単な方法でも十分に電界緩和部材１４，１５を固定
し、被覆することができる。従って、大型化することな
く高耐電圧性能を向上するとともに、組立作業が非常に
容易となりコストの低減を図ることが可能になり、経済
的である。

【００２９】そして、前記端部金具の外表面、または前
記電界緩和部材の表面、または前記熱収縮部材の内側に
予め粘着剤や接着剤（図示しない）を塗布して、その後
上記したように前記熱収縮部材を加熱し、固定するよう
に構成すれば、さらに、接着強度が高められ、固定の信
頼性を増すことができる。これにより、真空容器の外表
面と一体に空隙をなくして形成させることができるの
で、沿面耐電圧の向上が可能となり、また、絶縁筒１と
熱収縮部材１６，１７との間隙からの水分や汚れの侵入
を防止することができる。

【００３０】また、本発明において、絶縁筒外表面を包
囲するように表面に導電性塗料，樹脂を塗布した絶縁性
でなる電界緩和部材を設けるように構成しても、同様に
電界緩和が図ることができる。この場合には、電界緩和
部材が軽量となる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のように、真空容器絶縁筒
と端部金具とを真空封止する気密に接合された接合部分
を包囲するように配設した電界緩和部材と、前記電界緩
和部材を包囲するように加熱により収縮する熱収縮部材
とを設けている。これにより、接合部の表面の電界が緩
和されるので、軸方向の寸法を大形化することなく、沿
面の耐電圧を向上することが可能となる、また、前記熱
収縮部材を加熱するだけで、前記熱収縮部材自体の収縮
力により前記電界緩和部材を真空容器の外周部に一体に
固定できるので、取り付け作業が非常に容易にでき経済
的な真空バルブを提供することができる。

【００３２】また、本発明は前述のように、真空容器の
外表面と熱収縮部材との間に予め粘着剤もしくは接着剤
を介在させ、熱収縮部材を加熱し真空容器の外表面に密
着固定するようにしている。これにより、さらに固定強
度が増し、位置固定の信頼性を増すことが可能となる。
また、微小な空隙がなくなることにより、界面の空隙部
での部分放電を防止でき、沿面耐電圧の向上した真空バ
ルブを提供することができる。

【００３３】また、本発明において、絶縁筒外表面を包
囲するように表面に導電性塗料，樹脂を塗布した絶縁性
でなる電界緩和部材を設けるように構成しても、導電性
でなる部材と同様に電界緩和が図ることができる。この
場合には、電界緩和部材が軽量となり、経済的な真空バ
ルブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブの一実施例の断面図であ
る。

【図２】従来の真空バルブの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…絶縁筒、２，３…端部金具、４…金属シールド、５
…支持金具、６，７…端板、８…真空バルブ、９…固定
導体、１０…可動導体、１１…固定電極、１２…可動電
極、１３…金属ベローズ、１４，１５…電界緩和部材、
１６，１７…熱収縮部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状に形成された絶縁筒と、前記絶縁筒
   の両端を真空封止するよう気密に接合された端部金具と
   でなる真空容器と、前記真空容器内に、相対的に移動可
   能な電極及び導体とを備えた真空バルブにおいて、前記
   気密に接合された接合部分を包囲するように配置され円
   筒状でなる導電性の電界緩和部材と、前記電界緩和部材
   を包囲するように配置され加熱により収縮する熱収縮部
   材とを設け、前記熱収縮部材の収縮力により、前記電界
   緩和部材を前記端部金具に固定するようにしたことを特
   徴とする真空バルブ。
2. 【請求項２】請求項１において、前記端部金具の外表
   面、または前記電界緩和部材の表面、または前記熱収縮
   部材の内側に、予め接着剤もしくは粘着剤を塗布して、
   その後前記熱収縮部材を加熱し、その収縮力により、前
   記端部金具に電界緩和部材を固定したことを特徴とする
   真空バルブ。
3. 【請求項３】請求項１において、電界緩和部材が絶縁性
   材料でなり、この絶縁性材料の表面を導電性塗料もしく
   は導電性テープで被覆して形成したことを特徴とする真
   空バルブ。