JP2000076965A - 真空バルブの製造方法 - Google Patents

真空バルブの製造方法

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JP2000076965A
JP2000076965A JP10242695A JP24269598A JP2000076965A JP 2000076965 A JP2000076965 A JP 2000076965A JP 10242695 A JP10242695 A JP 10242695A JP 24269598 A JP24269598 A JP 24269598A JP 2000076965 A JP2000076965 A JP 2000076965A
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JP
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vacuum
vacuum valve
heating furnace
temperature
getter
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JP10242695A
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English (en)
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Mikio Okawa
幹夫 大川
Kiyoshi Osabe
清 長部
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Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/668Means for obtaining or monitoring the vacuum
    • H01H33/6683Means for obtaining or monitoring the vacuum by gettering

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】保守・点検の手間を減らし、高真空に効率よく
排気することができ、遮断性能のばらつきのない真空バ
ルブを得ることのできる真空バルブの製造方法を得るこ
と。 【解決手段】真空バルブの内部にあらかじめ非蒸発性ゲ
ッタを取り付け、封着部にろうを挟んで真空加熱炉中で
1〜0.01Pa程度に排気しながら昇温させろうを溶融さ
せる。ろうが凝固しても冷却せず、しばらく温度を保持
して、ゲッタの吸着能力を維持して、真空バルブの内部
の真空度を上げて、従来の高段側真空ポンプを省く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力回路の開閉及
び遮断に用いられる真空遮断器や真空開閉器等に組み込
まれる真空バブルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の真空バルブの製造方法の一例を図
4の縦断面図で説明する。まず、封着部をろう付けして
真空バルブを組み立てるときには、あらかじめ、接触子
1,固定側通電軸2並びに固定側フランジ3をろう付で
一体に接合して固定側組立4とし、接触子5,可動側通
電軸6,ベローズ7、並びに可動側フランジ8もろう付
で一体に接合して可動側組立9とし、碍管10の内側にア
ークシールド11をろう付で取り付けて碍管組立12とす
る。
【0003】次に、これらの固定側組立4、可動側組立
9、並びに碍管組立12を組立治具13を使って積み重
ね、碍管10の両端部とフランジ8,4との間にろう14を
挿入した状態で脚付の真空加熱炉15に入れる。
【0004】直列に接続した低段側真空ポンプ16と高段
側真空ポンプ17で炉中の空気を排気しながら、外周に巻
装したヒータ18で加熱する。炉中の真空バルブの温度の
時間的な変化を図5のグラフに示す。
【0005】図5において、時間t0 でヒータ18の電源
を投入すると、炉中の真空バルブは図5の曲線に示すよ
うに急激に昇温するが、その温度がろう14の融点を超え
た時間t1 の直後の時間t2 で電源を切って炉内を冷却
する。
【0006】この過程の高温高真空中で碍管10と固定側
フランジ3及び可動側フランジ8がろう14で気密に接合
されることで、真空バルブの内部は 0.1Pa以下の高真
空となる。
【0007】なお、真空ポンプによる排気を補足するた
めに、真空バルブの内部にゲッタを取り付けることが多
い。しかし、それはあくまでも補足的なもので、高真空
への排気は真空ポンプにより行われている。
【0008】なお、図4では、図形を簡略化するため
に、1基の真空加熱炉で1個の真空バルブをろう付組立
てする状態を示したが、実際は、大形の真空加熱炉を用
いて同時に多数の真空バルブを製造している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
真空バルブの製造方法においては、真空加熱炉を高真空
に排気するために低段側真空ポンプ16と高段側真空ポン
プ17を用いなければならない。
【0010】このうち、低段側真空ポンプ16には、一般
に油回転真空ポンプが使われる。一方、高段側真空ポン
プとしては、拡散ポンプ,クライオ・ポンプあるいはタ
ーボモレキュラ・ポンプなどが使われる。しかし、高段
側に使われるこれらのポンプは、いずれも運転と保守に
要する手間が大変である。
【0011】さらに、高真空に排気する炉の内容積が大
きい上に、炉壁に吸着している気体も多いので、大容量
のポンプが必要になり、高価な上に、広い据付面積が必
要となるだけでなく、冷却などのための付帯設備も要す
る。
【0012】また、真空バルブの内部からろう14を挟ん
だ隙間を経て真空ポンプに至る排気系路も長いので、排
気抵抗も大きく、そのために真空バルブの内部が高真空
に達するまでに長時間を要し、ポンプの容量も増える。
【0013】そこで、このような高段側真空ポンプを使
うことなく、真空バルブの内部を効率よく高真空に排気
でき、安価で信頼性の高い真空バルブの製造方法が望ま
れていた。
【0014】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、運転保守の手間を減らし、高真空に
効率よく排気でき、遮断性能のばらつきのない真空バル
ブを得ることのできる真空バルブの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
の真空バルブの製造方法は、仮組状態の真空バルブの内
部に非蒸発性ゲッタを取り付け挿着部にろう材を挟んで
真空加熱炉に挿入する工程と、真空加熱炉を1〜0.01P
a程度に排気しながら真空加熱炉を昇温させてろう材を
溶融し非蒸発性ゲッタを活性化させる工程と、昇温させ
た加熱炉を室温に冷却する工程とよりなることを特徴と
する。
【0016】請求項2に対応する発明の真空バルブの製
造方法は、加熱炉を室温に冷却する工程において、ろう
の溶融温度より低く室温より十分高い温度に加熱炉を保
持する工程を備えたことを特徴とする。
【0017】請求項3に対応する発明の真空バルブの製
造方法は、加熱炉の昇温中のろうが溶融しゲッタが活性
化する前に温度を保持して真空バルブの内部の水分又は
気体の除去工程を備えたことを特徴とする。
【0018】このような手段によって、請求項1に対応
する発明では非蒸発性ゲッタの活性化で、高段側の真空
ポンプを使うことなく、効率よく真空バルブの内部を高
真空に排気する。
【0019】請求項2に対応する発明の真空バルブの製
造方法では、ゲッタの吸着能力を高める。
【0020】請求項3に対応する発明の真空バルブの製
造方法では、真空バルブの構成部材の表面に吸着してい
る水分などを取り除いて高真空への排気を容易にすると
ともに、さらに構成部材の温度が均一になるように予熱
してろう付けの信頼性を高める。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳説する。図1において、従来の技術で示し
た図4と異なるところは、真空バルブの内部の複数の箇
所に以下説明する非蒸発型のゲッタ20を取り付けたこと
と、高段側真空ポンプを省いたことで、他は図4と同一
である。
【0022】非蒸発型のゲッタには、ジルコニウム・ア
ルミニウム(Zr・Al)合金が代表的で、その他にチ
タン(Ti),ヴァナジウム(V),鉄(Fe)などを
加えたものがある。
【0023】一般的には、粉砕した金属原料の粉末を焼
結して成型するが、粉末の表面には、非常に薄い窒化膜
が形成されており、製造後にはこの窒化膜が酸化を防い
でいる。
【0024】しかし、この粉末を真空中で数百度に加熱
すると、表面の窒化膜が拡散消滅して基材の面が露出
し、気体の吸着作用を発揮する。これを「活性化」と呼
んでいる。
【0025】ゲッタ20を真空バルブの内部に取り付ける
に当たっては、遮断性能や耐電圧性能など、真空バルブ
本来の性能を損なわないように、なるべく接触子から離
れている場所が望ましく、例えば、固定側フランジ3及
び可動側フランジ8の内面及び固定側通電軸2,可動側
通電軸6の外周やアークシールド11の裏側などが好まし
い。
【0026】また、ゲッタ20の大きさや使用数は、真空
バルブ自体の寸法や内容積、あるいは構成部品の材質、
表面処理、表面積などにより、さらに製造時の排気,加
熱条件にも影響されるので、それらの条件に応じて決め
ればよい。また、真空加熱炉には、図4で示した高段側
真空ポンプ16は設置せず、単に低段側真空ポンプ17だけ
を使用する。
【0027】この低段側真空ポンプ17は、大形の真空炉
を用いて真空バルブを量産する場合には、排気量を上げ
なければならない。さらに、なるべく経済的で、運転や
保守も簡単なことが望まれる。そのためには、油回転真
空ポンプが適している。
【0028】ところで、前述の非蒸発型のゲッタの気体
を吸着する能力は、温度が高いほど上がる。したがっ
て、ろう14が溶融した後凝固してバルブが気密接合する
と、すぐに室温まで下げず、しばらくそのまま保持し
て、ゲッタの気体吸着能力を維持しておくと、短時間の
うちに高真空を得ることができる。
【0029】そこで、図2のグラフに示した時間−温度
特性曲線に示すように、時間t0 で真空加熱炉の運転を
開始し、炉内の真空バルブを加熱して、時間t1 でろう
14の融点T1 を超えると、ろうが溶け始める。
【0030】ろうが完全に溶融した頃を見計らって、時
間t2 でヒータの電流を減らし炉の設定温度を下げる。
すなわち、電源を切らず一気に室温まで下げなくて、ろ
うの凝固点よりやや低い温度T3 となるようにヒータの
電流を設定する。
【0031】時間が経過し、ゲッタが十分に真空バルブ
の内部の気体を吸着した頃の時間t3 で電源を切り冷却
過程に入る。このようにすると、時間t2 から時間t3
までの間の高温下でゲッタは高い気体吸着能力を発揮し
て、真空バルブの内部は高い真空度となる。
【0032】なお、真空バルブの構成部品には、水分や
気体が表面に吸着しているので、事前に十分乾燥し、吸
着している気体をできるだけ除いておくことが望まし
い。
【0033】そこで、ろうの融点まで一挙に上げない
で、図3のグラフに示したように、ろうの融点やゲッタ
の活性化温度よりは幾分低いが室温よりは十分に高い温
度T3でしばらく保持して、内部部品の表面に吸着して
いる水分や気体を十分に除いた後に、ゲッタの活性化温
度並びにろうの融点まで上げるとよい。
【0034】また、真空バルブの内部の容積が大きい
と、多数のゲッタが必要となるが、真空バルブの内部だ
けではすべてを取り付けられない場合には、補足用のゲ
ッタを治具13に取り付けて炉内の真空度を上げてもよ
い。
【0035】ところで、非蒸発ゲッタは、希ガスを吸着
しない。したがって、空気中に微量に含まれているアル
ゴンやヘリウムのような希ガスは残留する。実用上は、
その量はごく微量なので支障はないが、真空炉の昇温開
始前にあらかじめ炉内の空気を窒素に置換しておくこと
で、希ガスの残留を防ぐことができる。
【0036】
【発明の効果】以上、本発明によれば、仮組状態の真空
バルブの内部に非蒸発性ゲッタを取り付け挿着部にろう
材を挟んで真空加熱炉に挿入する工程と、真空加熱炉を
1〜0.01Pa程度に排気しながら真空加熱炉を昇温させ
てろう材を溶融し非蒸発性ゲッタを活性化させる工程
と、昇温させた加熱炉を室温に冷却する工程とを備える
ことで、活性化させた非蒸発性ゲッタによる吸着作用で
真空バルブの真空度を上げたので、保守・点検の手間を
減らし、高真空に効率よく排気でき、遮断性能のばらつ
きを更に減らすことのできる真空バルブの製造方法を得
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製造方法の第1の実施形
態を示す縦断面図。
【図2】本発明の真空バルブの製造方法の第1の実施形
態を示すグラフ。
【図3】本発明の真空バルブの製造方法の第2の実施形
態を示すグラフ。
【図4】従来の真空バルブの製造方法の一例を示す縦断
面図。
【図5】従来の真空バルブの製造方法の一例を示すグラ
フ。
【符号の説明】
1,5…接触子、2…固定側通電軸、3…固定側フラン
ジ、4…固定側組立、6…可動側通電軸、7…ベロー
ズ、8…可動側フランジ、9…可動側組立、10…碍管、
11…アークシールド、12…碍管組立、13…組立治具、14
…ろう、15…真空加熱炉、16…低段側真空ポンプ、17…
高段側真空ポンプ、18…ヒータ、19,20…ゲッタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長部 清 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 Fターム(参考) 5G026 KB01 KB04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 仮組状態の真空バルブの内部に非蒸発性
    ゲッタを取り付け挿着部にろう材を挟んで真空加熱炉に
    挿入する工程と、前記真空加熱炉を1〜0.01Pa程
    度に排気しながら前記真空加熱炉を昇温させて前記ろう
    材を溶融し前記非蒸発性ゲッタを活性化させる工程と、
    前記昇温させた前記加熱炉を室温に冷却する工程とより
    なる真空バルブの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記加熱炉を室温に冷却する工程におい
    て、前記ろうの溶融温度より低く室温より十分高い温度
    に前記加熱炉を保持する工程を備えたことを特徴とする
    請求項1に記載の真空バルブの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記加熱炉の昇温中の前記ろうが溶融し
    前記ゲッタが活性化する前に温度を保持して前記真空バ
    ルブの内部の水分又は気体の除去工程を備えたことを特
    徴とする請求項1又は請求項2に記載の真空バルブの製
    造方法。
JP10242695A 1998-08-28 1998-08-28 真空バルブの製造方法 Withdrawn JP2000076965A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102089845A (zh) * 2008-07-14 2011-06-08 西门子公司 制造真空开关管或真空开关管组件的方法和装置及真空开关管
CN112885626A (zh) * 2021-01-26 2021-06-01 杭州厚域科技有限公司 一种真空开关组件的加工方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102089845A (zh) * 2008-07-14 2011-06-08 西门子公司 制造真空开关管或真空开关管组件的方法和装置及真空开关管
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