JP2002319342A - 真空バルブ - Google Patents

真空バルブ

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JP2002319342A
JP2002319342A JP2001121197A JP2001121197A JP2002319342A JP 2002319342 A JP2002319342 A JP 2002319342A JP 2001121197 A JP2001121197 A JP 2001121197A JP 2001121197 A JP2001121197 A JP 2001121197A JP 2002319342 A JP2002319342 A JP 2002319342A
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JP
Japan
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electrode
shield
vacuum valve
fixed
end plate
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JP2001121197A
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Koichi Inagaki
宏一 稲垣
Shinichi Miki
真一 三木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多回数の電流遮断が可能であり、特に耐電圧
性能が良好な真空バルブを小形で経済的に提供する。 【解決手段】 筒状の絶縁筒1の両端部にそれぞれ設け
られた固定側端板2および可動側端板3により内部が閉
塞された真空容器内に、固定側端板2に固定され端部に
電極7が設けられた固定側の電極棒4と、端部に電極7
に接離可能な電極8が設けられた可動側の電極棒5と、
電極7、8を包囲し電流遮断時に電極7、8から発生す
る金属蒸気により絶縁筒1の内壁面が汚染されるのを防
止するシールド9とを備えた真空バルブにおいて、シー
ルド9の端部9aと対向する電極棒4、5の表面がステ
ンレス材料で構成されたパイプ11で覆われている。

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、電流遮断時に電
極から発生する金属蒸気により絶縁筒の内壁面が汚染さ
れるのを防止するシールドを備えた真空バルブに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3は例えば特開平10−21802号
公報に示された従来の真空バルブを示す断面図である。
図において、1は円筒形のアルミナセラミック等からな
る絶縁筒である。2は固定側端板、3は可動側端板であ
り、これらの固定側端板2及び可動側端板3はそれぞれ
絶縁筒1の両端部にろう付により同軸状に取付けられて
いる。組立は銀と銅の共晶ろう材である銀ろうを使用し
て行われるのが一般的であり、固定側端板2には固定側
の電極棒4が、可動側端板3にはベロ−ズ6を介して可
動側の電極棒5がろう付接合されている。7は固定側の
電極棒4の先端部にろう付接合された固定側の電極、8
は可動側の電極棒5の先端部にろう付接合され固定側の
電極7と対向して配置された可動側の電極である。
【0003】ベロ−ス6は、薄いステンレス鋼で蛇腹状
に製作されており、気密を保ちながら可動側の電極棒5
が動くことを可能にしている。9は絶縁筒1用のシ−ル
ドで、絶縁筒1の内面を覆うように配設され、絶縁筒1
の内面が電極7、8の電流遮断ア−クにより発生する金
属蒸気で汚染され絶縁筒1の内壁面の絶縁耐力が低下す
るのを防止している。20はシールド9の両端部9aを
囲い、シールド9の端部9aの電界緩和を図る補助シー
ルド、10はベローズカバーで、ベローズ6を覆うよう
に配設され、ベローズ6が電極7、8の電流遮断ア−ク
により発生する金属蒸気で汚染されるのを防止してい
る。なお、シールド9およびベローズカバー10の機能
は遮蔽であるため、一般的には耐電圧性能の良好なステ
ンレス材料が使用される。
【0004】ところで、真空バルブに必要な性能として
は、イ.短絡電流の遮断能力が大きく、多回数の遮断が
可能であること、ロ.耐圧性能が良いこと、ハ.負荷電
流の遮断回数寿命が長いこと、等の性能が必要であり、
以上に加え、小形で低コストであることが要求される。
多回数の短絡電流や負荷電流の遮断を実現する上で、遮
断の際に発生する金属蒸気をより効果的に遮蔽するため
に、絶縁筒1用のシールド9の両端部9aはしぼり加工
により、電極7、8に対向する部位と比べより直径が小
さく作られている。そのために、シールド9の両端部は
電極棒4、5との距離が接近する構造になっている。一
方、電極棒4、5は短絡電流や負荷電流を通電するた
め、温度上昇を極力小さくする必要があり、一般的な材
料として電気伝導率が良く、安価な銅が用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の真空バルブは上
記のように構成され、絶縁筒1用のシールド9の両端部
9aは電界強度が高い上、対向する電極棒4、5の材料
である銅は電気伝導率は良いが、反面、耐電圧性能が悪
く、シールド9の両端部9aの背後に補助シールド20
を設け電界緩和を図っており、真空バルブの軸線方向の
寸法を大きくせざるを得ないという問題点があった。ま
た、補助シールドを用いないときには、電極棒とシール
ドの両端部との間の距離を大きくせざるを得ず、真空バ
ルブの径方向の寸法を大きくせざるを得ないという問題
点があった。なお、電極棒の表面をニッケルやクロム等
でメッキすることで電極棒の耐電圧性能を高めることも
可能であるが、メッキ液の中の不純物混入や、メッキの
ボイド部に汚れが付着したりするため、安定的に耐圧を
高くすることができないという問題点があった。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ことを課題とするものであって、多回数の電流遮断が可
能であり、特に耐電圧性能が良好な真空バルブを小形で
経済的に提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る真空バル
ブは、シールドの端部と対向する電極棒の表面がステン
レス材料で構成された覆体で覆われている。
【0008】この発明に係る真空バルブでは、覆体はス
テンレス鋼パイプである。
【0009】この発明に係る真空バルブは、シールドの
端部と対向する電極棒の表面にはプラズマ溶射により耐
火性金属層が形成されている。
【0010】この発明に係る真空バルブでは、耐火性金
属層は、クロムで構成されている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
図に基づいて説明するが、図3に示される従来の真空バ
ルブと同一又は同等部材、部位については、同一符号を
付し、その説明を省略する。 実施の形態1.
【0012】図1はこの発明の実施の形態1に係る真空
バルブを示す断面図であり、図において、11は絶縁筒
1用のシールド9の両端部9aに対向した固定用の電極
棒4および可動用の電極棒5の部位の外周部を覆った覆
体であるステンレス鋼のパイプである。一方のパイプ1
1は、一端部が固定用の電極7にろう付により接合され
ている。他方のパイプ11は、一端部が可動用の電極8
にろう付により接合されている。
【0013】次に、この実施の形態1による真空バルブ
の電気的性能について説明する。真空バルブの固定側の
電極7と可動側の電極8との間に電圧が印加された場
合、シ−ルド9は絶縁筒1のほぼ中央に支持されている
ので、シ−ルド9の電位は、シールド9と、固定側の電
極棒4、固定側の電極7、可動側の電極棒5および可動
側の電極8との間の容量から決まり、固定側の電極7と
可動側の電極8との間の中間電位に近くなる。シールド
9の両端部9aは、遮断の際に発生する電極7、8の金
属蒸気を効果的に遮蔽するために、しぼり加工により半
径が中間部と比較して小さいため、電界集中部となり電
界強度は高い。
【0014】次に、真空バルブの構成部品間の耐圧性能
について述べる。まず、シールド9の両端部9aと固定
側端板2やベローズカバー10との間の耐圧であるが、
距離が長くとれ、また固定側端板2やベローズカバー1
0の材料としてステンレス材料が使用できるため、耐電
圧は良好である。また、シールド9の中間部と電極7、
8との間の耐圧は、やはり両者間の距離が長く、また電
極7、8の周縁部のR加工が大きいので、耐圧は良好で
ある。
【0015】一方、シールド9の両端部9aと電極棒
4、5との間の耐圧であるが、両者間の距離が短く、シ
ールド9の両端部9aの電界強度が高いため耐圧条件が
厳しい。しかしながら、電極棒4、5側の表面は耐電圧
性能が高いステンレス材料で構成されたパイプ11で覆
われているため、耐電圧が良好であり、その分シールド
9と電極棒4、5との間の距離を接近させることがで
き、真空バルブの径方向の寸法を小形化することができ
る。また、シールド9の端部9aと電極棒4、5との間
の距離も短くなり、遮断の際に発生する電極7、8の金
属蒸気をより効果的に閉じ込めることができる。このよ
うに、複雑な構造を用いることなく、電極棒4、5の端
部をステンレス鋼のパイプ11で覆うだけで真空バルブ
の耐電圧性能を向上させることができるため、信頼性の
高い真空バルブを実現することができる。
【0016】なお、遮断器の操作機構の動作により、真
空バルブの開閉動作が行われるが、操作機構の部品の公
差等の原因から、固定側の電極棒4に対して、可動側の
電極棒5の軸心がずれ、可動側の電極8がいくらか傾く
ることが生じる。従って、可動側の電極棒5とシールド
9の端部9aとの距離が不安定であるので、可動側の電
極棒5だけにでもステンレス鋼のパイプ11を設けるこ
とで真空バルブの耐電圧性能を向上させることができ
る。
【0017】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2に係る真空バルブを示す断面図である。図におい
て、12はシールド9の両端部9aと対向する電極棒
4、5の部位の表面にプラズマ溶射により覆われた耐火
性金属層である。この耐火性金属層の被覆は溶射により
行われるので、必要な個所のみに施すことが可能であ
る。従って、シールド9の端部9aと対向することのな
い電極7、8の近傍では耐火性金属層12の被覆がなさ
れていない。
【0018】金属材料の耐圧性能は一般的に融点の低い
銀や銅よりも融点の高いクロム、ニッケル、タングステ
ン、モリブデン等の耐火性金属の耐圧は高い傾向があ
る。この場合においても、シールド9の絞り加工された
端部9aと電極棒4、5との間の耐圧は、両者間の距離
が短く、シールド9の端部9aの電界強度が高いため耐
圧条件が厳しくなるが、電極棒4、5側の表面は耐火性
金属層12で覆われているので、耐電圧性能が良好であ
り、その分、シールド9と電極棒4、5との間の距離を
接近させることができ、真空バルブの径方向の寸法を小
さくすることができる。また、シールド9の端部9aと
電極棒4、5との間の距離を短くすることで、遮断の際
に発生する電極7、8の金属蒸気をより効果的にシール
ド9内に閉じ込めることができる。
【0019】ところで、耐火性金属層12の材料として
は、汎用的に使用される材料でありコストも安価である
ためクロム、ニッケル、タングステン、モリブデンの中
から選ばれるのが望ましい。その中で、特に耐火性金属
層12の材料としてクロムを用いた場合、クロムはろう
材との濡れ性が悪いため、真空バルブのろう付組み立て
の際の銀ろうの流れによる表面汚染を防止することが可
能であり、安定して耐圧の良好な真空バルブを得ること
ができるため、最も望ましい。
【0020】なお、この実施の形態でも、可動側の電極
棒5とシールド9の端部9aとの距離が不安定な可動側
の電極棒5だけにでも耐火性金属層12を設けることで
真空バルブの耐電圧性能を向上させることができる。ま
た、上記実施の形態1および実施の形態2では、シール
ド9の端部9aに絞り加工した真空バルブについて説明
したが、端部に絞り加工が施されていないシールドを有
する真空バルブでも、シールドの端部は電界値は大きい
ので、端部に対向した電極棒の表面に、実施の形態1の
覆体、実施の形態2の耐火性金属層を設けることで、真
空バルブの耐電圧性能を向上させることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の真空バ
ルブによれば、シールドの端部と対向する電極棒の表面
がステンレス材料で構成された覆体で覆われているの
で、真空バルブの耐圧性能が向上でき、真空バルブを小
形化することができる。
【0022】また、この発明の真空バルブによれば、覆
体はステンレス鋼パイプであるので、既製のステンレス
鋼パイプを用いて簡単に耐圧性能が向上でき、真空バル
ブを小形化することができる。
【0023】また、この発明の真空バルブによれば、シ
ールドの端部と対向する電極棒の表面にはプラズマ溶射
により耐火性金属層が形成されているので、メッキによ
り生じる不都合、即ちメッキ液の中の不純物混入や、メ
ッキのボイド部に汚れが付着するような不都合が生じる
ことは無く、真空バルブの耐圧性能が向上できるととも
に、真空バルブを小形化することができる。また、必要
な部位のみを選択して電極棒の表面を耐火性金属で被覆
することができ、耐火性金属の無駄な使用を避けること
もできる。
【0024】また、この発明の真空バルブによれば、耐
火性金属の材料は、クロムであるので、真空バルブの組
み立てにろう材が用いられたときに、クロムはろう材と
の濡れ性が悪いため耐火性金属層の表面のろう材による
汚染が問題になるようなことはなく、安定した耐圧性能
の良好な真空バルブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る真空バルブを
示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係る真空バルブを
示す断面図である。
【図3】 従来の真空バルブを示す断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁筒、2 固定側端板、3 可動側端板、4 固
定側電極棒、5 可動側電極棒、7 固定側電極、8
可動側電極、9 シールド、9a 端部、11パイプ
(覆体)、12 耐火性金属層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁筒の両端部にそれぞれ設けられた固
    定側端板および可動側端板により内部が閉塞された真空
    容器内に、前記固定側端板に固定され端部に電極が設け
    られた固定側の電極棒と、端部に前記電極に接離可能な
    電極が設けられた可動側の電極棒と、前記電極を包囲し
    電流遮断時に電極から発生する金属蒸気により前記絶縁
    筒の内壁面が汚染されるのを防止するシールドとを備え
    た真空バルブにおいて、 前記シールドの端部と対向する前記電極棒の表面がステ
    ンレス材料で構成された覆体で覆われたことを特徴とす
    る真空バルブ。
  2. 【請求項2】 覆体はステンレス鋼パイプである請求項
    第1項に記載の真空バルブ。
  3. 【請求項3】 絶縁筒の両端部にそれぞれ設けられた固
    定側端板および可動側端板により内部が閉塞された真空
    容器内に、前記固定側端板に固定され端部に電極が設け
    られた固定側の電極棒と、端部に前記電極に接離可能な
    電極が設けられた可動側の電極棒と、前記電極を包囲し
    電流遮断時に電極から発生する金属蒸気により前記絶縁
    筒の内壁面が汚染されるのを防止するシールドとを備え
    た真空バルブにおいて、 前記シールドの端部と対向する前記電極棒の表面にはプ
    ラズマ溶射により耐火性金属層が形成されたことを特徴
    とする真空バルブ。
  4. 【請求項4】 耐火性金属層は、クロムで構成されたこ
    とを特徴とする請求項第3項に記載の真空バルブ。
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