JP2004079446A - 真空バルブ - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
【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
【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
Claims (8)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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JP2008139115A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Nippon Petroleum Refining Co Ltd | 多層体の非破壊検査方法 |
DE102006041782B4 (de) * | 2005-10-20 | 2012-10-31 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co., Ltd. | Vakuumröhre und Verfahren zur Herstellung einer Vakuumröhre |
WO2023051976A1 (de) * | 2021-09-28 | 2023-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltgerät mit einem faltenbalg |
-
2002
- 2002-08-22 JP JP2002241348A patent/JP2004079446A/ja active Pending
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