JP2004014240A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】任意の通電コイルを容易に製造すること。
【解決手段】絶縁容器１の両端開口端面を封止手段２により気密に封止して形成される真空容器３と、真空容器３の内部に、それぞれ電路となる通電軸４を介して接離自在に配設された少なくとも１対以上の電極５とを備えて構成される電流開閉器用の真空バルブにおいて、各電極５と通電軸４との間に、電流制御用の通電コイル６をそれぞれ設け、各通電コイル６は、複数のコイルセグメント１０を組み合わせて構成する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器と、通電軸を介して接離自在に取り付けられた少なくとも１対以上の電極とを備えて構成される真空バルブに係り、特に各電極と通電軸との間に存在する任意の通電コイルを容易に製造できるようにした真空バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、真空バルブは、高真空が良好な絶縁体であることを利用した中圧領域のスイッチ素子である。
【０００３】
従来から、その用途としては、大電流を遮断する真空遮断器にも利用されている。
【０００４】
この真空バルブでは、限られた真空容器内で大電流を遮断するための真空アークの制御方法として、アークを均一分散させる縦磁界方式と、アークを駆動させる磁気駆動型電極方式とが利用されており、各方式に対して、最適な電極構造が研究され、適用されてきている。
【０００５】
しかしながら、これらの電極構造は、複雑な形状を呈する傾向にある。
【０００６】
そこで、このような点を解決するための方法として、例えば、“特開平１１−２６０２０６号公報”では、接点と軸とを一体化して製造する方法、“特公平７−７７１００号公報”では、接点と電極との一体化構造、“登録特許２８７４５２２号”では、電極とコイルと電極支持部とを一体化する方法が、それぞれ提案されてきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの製造方法においては、部品点数を低減し、ロウ付け部分を減らすことはできるが、そのために切削加工による複雑な機械加工による部分が多くなり、容易に製造することができないという問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、切削加工による複雑な機械加工による部分を最小限として、任意の通電コイルを容易に製造することが可能な真空バルブを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明では、絶縁容器の両端開口端面を封止手段により気密に封止して形成される真空容器と、真空容器の内部に、それぞれ電路となる通電軸を介して接離自在に配設された少なくとも１対以上の電極とを備えて構成される真空バルブにおいて、各電極と通電軸との間に、電流制御用の通電コイルをそれぞれ設け、各通電コイルは、複数のコイルセグメントを組み合わせて構成するようにしている。
【００１０】
また、第２の発明では、各コイルセグメントは、電極には直接接触しない状態で通電軸からほぼ電極外径部分まで半径方向に伸びる部分と、コイルの終点部を除いて、電極には直接接触しない状態で電極のほぼ外周に沿ってコイルを形成し、当該コイルの終点部で電極と電気的に接続するようにしている。
【００１１】
従って、第１および第２の発明の真空バルブにおいては、通電コイル部分をセグメント化することにより、部品点数は多くなるものの、同一部品を多量に使用するという観点から、量産性に向いた通電コイルとすることができ、プレス加工等も可能となり、プレス加工後の切削加工も最小限で済むという利点を得て、通電コイルを容易に製造することができる。
さらに、従来のコイル形状をそのままとし、部品点数を多くしたものであるため、従来通りの電気性能を得ることができる。
【００１２】
一方、第３の発明では、コイルセグメントと電極との直接接触しない部分に、高抵抗部材を挿入するようにしている。
【００１３】
また、第４の発明では、各コイルセグメントは、通電軸から電極に向かってらせん状に形成された部分を含むようにしている。
【００１４】
さらに、第５の発明では、各コイルセグメントから構成される通電コイルの円周方向の内側に、高抵抗部材を挿入するようにしている。
【００１５】
さらにまた、第６の発明では、高抵抗部材としては、オーステナイトステンレスを用いるようにしている。
【００１６】
従って、第３乃至第６の発明の真空バルブにおいては、通電コイルの形状を任意に決定することができ、円周状のコイルのみならず、らせん状のコイルを製造することもできる。
また、通電コイルと軸との間にステンレス材等の高抵抗部材を挿入することにより、セグメント化によって強度が低下しそうな場合には、電極性能を低下させることなく強度の補強を行なうことができる。
【００１７】
一方、第７の発明では、各コイルセグメントの通電軸との接続部形状としては、各コイルセグメントを組み合わせた状態で、ほぼ円筒状または多角形状に形成するようにしている。
【００１８】
また、第８の発明では、各コイルセグメントの通電軸との接続部形状としては、コイルセグメントの通電軸側集合体を通電軸に形成された凹部に挿入するようにしている。
【００１９】
従って、第７および第８の発明の真空バルブにおいては、各コイルセグメントと通電軸との繋ぎに当たっては、各コイルセグメントと通電軸とをロウ付け等によって接合しても良好な通電コイルを製作することができるが、各コイルセグメントを集合させた状態で通電軸との繋ぎ目が円筒状あるいは多角形状（矩形状）となるようなコイルセグメント形状とすることにより、容易に製作上好ましく、さらにはあらかじめ形成しておいた通電軸に凹部を形成して、この円筒状あるいは多角形状部分を挿入することにより、容易に通電コイルの組み立てを行なうことができる。
【００２０】
一方、第９の発明では、通電コイルとしては、対を形成するコイルの方向が同一方向であり、電極間に縦磁界を発生させるコイルとするようにしている。
【００２１】
また、第１０の発明では、通電コイルとしては、対を形成するコイルの方向が反対方向であり、電極間に横磁界を発生させるコイルとするようにしている。
【００２２】
従って、第９および第１０の発明の真空バルブにおいては、対を形成するコイルの向きを任意に決定することにより、磁界の発生方向を縦あるいは横に自由に設定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態による真空バルブの構成例を示す断面図である。
【００２５】
図１において、アルミナ磁器からなる円筒形の絶縁容器１の両端開口端面を、封止手段である固定側封着金具２ａおよび可動側封着金具２ｂにより気密に封止して、内部圧力を１×１０^−２Ｐａ以下とした真空容器３を形成している。
【００２６】
この真空容器３の内部には、一方の電路となる固定通電軸４ａと、その端部に固着した固定側電極５ａと、これらの中間に固定側通電コイル６ａとをそれぞれ配設している。
【００２７】
また、真空容器３の内部には、これら固定通電軸４ａ、固定側電極５ａ、固定側通電コイル６ａとそれぞれ対向する位置に、他方の電路となる可動通電軸４ｂと、その端部に固着した可動側電極５ｂと、これらの中間に可動側通電コイル６ｂとをそれぞれ配設し、固定側電極５ａと可動側電極５ｂとを接離自在の構成としている。
【００２８】
可動通電軸４ｂは、一方の端部を、可動側封着金具２ｂに固着されたベローズ７の他方の端部に固着して、真空容器３の真空度を維持しながら軸方向の移動を可能としている。
【００２９】
また、真空容器３の内部には、固定側電極５ａと可動側電極５ｂの開閉時に、これら両電極から発生する金属蒸気や溶融金属がベローズ７に付着しないようにベローズカバー８を設け、さらに絶縁容器１の内壁に付着して絶縁抵抗が低下するのを防止するように、固定側電極５ａと可動側電極５ｂを囲むようにシールド９を設けている。
【００３０】
ここで、固定側通電コイル６ａ、および可動側通電コイル６ｂは、図２あるいは図３にそれぞれ分解斜視図を示すように、複数（図２では３つ、図３では４つ）のコイルセグメント１０を組み合わせて構成している。
【００３１】
また、各コイルセグメント１０は、電極５には直接接触しない状態で通電軸４からほぼ電極５外径部分まで半径方向に伸びる部分と、コイルの終点部を除いて、電極５には直接接触しない状態で電極５のほぼ外周に沿ってコイルを形成し、当該コイルの終点部で電極５と電気的に接続している。
【００３２】
さらに、各コイルセグメント１０は、通電軸４から電極５に向かってらせん状に形成された部分を含むようにしている。
【００３３】
さらにまた、各コイルセグメント１０の通電軸４との接続部形状としては、各コイルセグメント１０を組み合わせた状態で、ほぼ円筒状または多角形状（矩形状）に形成している。
【００３４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による真空バルブにおいては、通電コイル６ａ，６ｂ部分をセグメント化していることにより、部品点数は従来に比べて多くなるものの、同一部品１０を多量に使用するという観点から、量産性に向いた通電コイル６ａ，６ｂとすることができ、プレス加工等も可能となり、プレス加工後の切削加工も最小限で済むという利点が得られ、従来に比べて通電コイル６ａ，６ｂを容易に製造することができる。
【００３５】
図４は従来のコイルの一構成例を示す斜視図、図５は従来のコイルの他の構成例を示す斜視図である。
【００３６】
図４および図５において、４は通電軸、６はコイルを夫々示している。
【００３７】
すなわち、図４および図５に示すように、従来のコイル６は、いずれのコイル６も、１つの部品で１つのコイル６が構成されていることから、前述したように、切削加工による複雑な機械加工による部分が多くなり、容易に製造することができないのに対して、本実施の形態では、プレス加工等も可能となり、プレス加工後の切削加工も最小限で済むため、通電コイル６ａ，６ｂを容易に製造することができることになる。
【００３８】
また、従来のコイル形状をそのままとし、部品点数を多くしたものであるため、従来通りの電気性能を得ることができる。
【００３９】
さらに、通電コイル６ａ，６ｂの形状を任意に決定することができ、円周状のコイルのみならず、らせん状のコイルを製造することもできる。
【００４０】
さらにまた、各コイルセグメント１０と通電軸４ａ，４ｂとの繋ぎに当たっては、各コイルセグメント１０と通電軸４ａ，４ｂとをロウ付け等によって接合しても良好な通電コイル６ａ，６ｂを製作することができるが、各コイルセグメント１０を集合させた状態で通電軸４ａ，４ｂとの繋ぎ目が円筒状あるいは多角形状（矩形状）となるようなコイルセグメント形状としていることにより、容易に製作上好ましいものとすることができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態による真空バルブでは、切削加工による複雑な機械加工による部分を最小限として、任意の通電コイル６ａ，６ｂを容易に製造することが可能となる。
【００４２】
（変形例１）
前記実施の形態の真空バルブにおいて、用途に応じて、通電コイル６ａ，６ｂ内に、図示しない高抵抗部材を挿入するようにしてもよい。
【００４３】
すなわち、例えばコイルセグメント１０と電極５ａ，５ｂとの直接接触しない部分に、高抵抗部材を挿入するようにしてもよいし、あるいは、各コイルセグメント１０から構成される通電コイル６ａ，６ｂの円周方向の内側に、高抵抗部材を挿入するようにしてもよい。
【００４４】
ここで、高抵抗部材としては、例えばオーステナイトステンレスを用いることが好ましい。
【００４５】
以上のように構成した本実施の形態による真空バルブにおいては、通電コイル６ａ，６ｂと軸４との間にステンレス材等の高抵抗部材を挿入していることにより、セグメント化によって強度が低下しそうな場合には、電極性能を低下させることなく強度の補強を行なうことが可能となる。
【００４６】
（変形例２）
前記実施の形態の真空バルブにおいて、各コイルセグメント１０の通電軸４ａ，４ｂとの接続部形状としては、コイルセグメント１０の通電軸側集合体を通電軸４ａ，４ｂに形成された図示しない凹部に挿入するようにしてもよい。
【００４７】
以上のように構成した本実施の形態による真空バルブにおいては、あらかじめ形成しておいた通電軸４ａ，４ｂに凹部を形成して、前記円筒状あるいは多角形状部分を挿入していることにより、容易に通電コイル６ａ，６ｂの組み立てを行なうことが可能となる。
【００４８】
（変形例３）
前記実施の形態の真空バルブにおいて、通電コイル６ａ，６ｂとしては、対を形成するコイルの方向が同一方向であり、電極５ａ，５ｂ間に縦磁界を発生させるコイルとするようにしてもよいし、あるいは、対を形成するコイルの方向が反対方向であり、電極５ａ，５ｂ間に横磁界を発生させるコイルとするようにしてもよい。
【００４９】
以上のように構成した本実施の形態による真空バルブにおいては、対を形成するコイルの向きを任意に決定していることにより、磁界の発生方向を、縦あるいは横に自由に設定することが可能となる。
【００５０】
すなわち、複数のコイルセグメント１０で形成された通電コイル６ａ，６ｂを使用して、任意の縦磁界コイル・磁気駆動型コイルを容易に製造することが可能となる。
【００５１】
【実施例】
次に、本発明による真空バルブの具体的な実施例について図面を参照して説明する。
【００５２】
（実施例１）
図２は、本実施例によるコイルセグメントおよび近傍の組立構成例を示す分解斜視図である。
【００５３】
無酸素銅の棒材から、プレス加工によって、図２に近似した成形体に加工した後、通電軸４との接合部と電極５との接合部を切削加工し、コイルセグメント１０とした。
【００５４】
そして、このコイルセグメント１０を３つ使用して、１つの通電コイル６とした。
【００５５】
通電コイル６の通電軸４との結合部は、３つのコイルセグメント１０の集合体によってほぼ円筒状に形成し、通電軸４の凹部に挿入し、ロウ付けによって接合した。
【００５６】
これにより、従来と同等の磁界を発生できる通電コイル６を製作することができた。
【００５７】
（実施例２）
図３は、本実施例によるらせん状コイルセグメントおよび近傍の組立構成例を示す分解斜視図である。
【００５８】
無酸素銅の棒材から、プレス加工によって、図３に近似した成形体に加工した後、通電軸４との接合部と電極５との接合部を切削加工し、コイルセグメント１０とした。
【００５９】
そして、このコイルセグメント１０を４つ使用して、１つの通電コイル６とした。
【００６０】
通電コイル６の通電軸４との結合部は、４つのコイルセグメント１０の集合体によってほぼ円筒状に形成し、通電軸４の凹部に挿入し、ロウ付けによって接合した。
【００６１】
これにより、従来と同等の磁界を発生できる通電コイル６を製作することができた。
【００６２】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
例えば、本発明は上記実施の形態に示した方法のみではなく、複数の対の電極を有する真空バルブについても、同様に適用して前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００６３】
また、コイルセグメント１０の数は、上記実施の形態に示した数だけに限られるものでないことも明白である。
【００６４】
さらに、用途によっては、いずれか一方の電極のみに通電コイルを使用することもできる。
【００６５】
また、実施の形態は可能な限り各変形例と適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の真空バルブによれば、切削加工による複雑な機械加工による部分を最小限として、任意の通電コイルを容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空バルブの一実施の形態を示す断面図。
【図２】同一実施の形態による真空バルブにおけるコイルセグメントおよび近傍の組立状態の一実施例を示す分解斜視図。
【図３】同一実施の形態による真空バルブにおけるコイルセグメントおよび近傍の組立状態の他の実施例を示す分解斜視図。
【図４】従来のコイルの一構成例を示す斜視図。
【図５】従来のコイルの他の構成例を示す斜視図。
【符号の説明】
１…絶縁容器
２ａ…固定側封着金具
２ｂ…可動側封着金具
３…真空容器
４…通電軸
４ａ…固定通電軸
４ｂ…可動通電軸
５ａ…固定側電極
５ｂ…可動側電極
６…コイル
６ａ…固定側通電コイル
６ｂ…可動側通電コイル
７…ベローズ
８…ベローズカバー
９…シールド
１０…コイルセグメント。

Claims (10)

1. 絶縁容器の両端開口端面を封止手段により気密に封止して形成される真空容器と、
   前記真空容器の内部に、それぞれ電路となる通電軸を介して接離自在に配設された少なくとも１対以上の電極と、
   を備えて構成される真空バルブにおいて、
   前記各電極と通電軸との間に、通電コイルをそれぞれ設け、
   前記各通電コイルは、複数のコイルセグメントを組み合わせて構成するようにしたことを特徴とする真空バルブ。
2. 前記各コイルセグメントは、前記電極には直接接触しない状態で通電軸からほぼ電極外径部分まで半径方向に伸びる部分と、コイルの終点部を除いて、前記電極には直接接触しない状態で電極のほぼ外周に沿ってコイルを形成し、当該コイルの終点部で電極と電気的に接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記コイルセグメントと電極との直接接触しない部分に、高抵抗部材を挿入するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記各コイルセグメントは、通電軸から電極に向かってらせん状に形成された部分を含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
5. 前記各コイルセグメントから構成される通電コイルの円周方向の内側に、高抵抗部材を挿入するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ。
6. 前記高抵抗部材としては、オーステナイトステンレスを用いるようにしたことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の真空バルブ。
7. 前記各コイルセグメントの通電軸との接続部形状としては、各コイルセグメントを組み合わせた状態で、ほぼ円筒状または多角形状に形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
8. 前記各コイルセグメントの通電軸との接続部形状としては、コイルセグメントの通電軸側集合体を通電軸に形成された凹部に挿入するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の真空バルブ。
9. 前記通電コイルとしては、対を形成するコイルの方向が同一方向であり、電極間に縦磁界を発生させるコイルとするようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の真空バルブ。
10. 前記通電コイルとしては、対を形成するコイルの方向が反対方向であり、電極間に横磁界を発生させるコイルとするようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の真空バルブ。

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