JP2004362918A

JP2004362918A - 真空バルブ

Info

Publication number: JP2004362918A
Application number: JP2003159347A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Harada; 貴和原田; Tomotaka Yano; 知孝矢野; Satoshi Ochi; 聡越智
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】メタライズ部の電界緩和を容易に行う。
【解決手段】円筒状の絶縁容器および絶縁容器の両端に気密に接合されて内部を真空封止する端板組立体を有する真空容器と、真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブにおいて、端板組立体は、電極に接合された内端部および絶縁容器に向かって延びた外端部を有する端板と、絶縁容器に接合された外端部および端板に連結された連結部を有する端部金具とを備え、端部金具および端板の少なくともいずれか一方が、絶縁容器と端部金具との間の接合部近傍にまで延長され、もって接合部の電界緩和機能を提供するシールド部分を備えた真空バルブ。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は真空バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空バルブにおいては、アルミナセラミックで円筒状に形成された絶縁容器の両端には、端板がメタライズ層を利用してろう付けにより同軸上に取り付けられている。端板にはそれぞれ電極棒としてのそれぞれ電極を持つ固定電極棒、可動電極棒が取り付けられており、可動電極と端板との間にはベローズが取り付けられていて、可動電極が気密を保ちながら可動となるようにしてある。また、絶縁容器内部にはシールドが設けられていて、絶縁容器の内面およびベローズがアークにより発生する蒸気で汚染されるのを防いでいる。
【０００３】
このような真空バルブに於いては、メタライズ層の厚さが薄く、その両端部はシャープなエッジになるため電界集中がおこり、耐電圧性能が低下する。メタライズ部の耐圧低下が特に問題となる従来の真空バルブは、真空側の電界緩和を行うために真空容器内部のメタライズ部近傍に電界緩和シールドを取り付けて電界緩和を行っていた。また、真空容器外部のメタライズ部についても、この電界緩和シールドだけでは解決しないような場合には、さらに電界緩和リングを外部のメタライズ部に設置して絶縁性樹脂部材でなる絶縁テープで覆い、更にこの絶縁テープを覆うように絶縁テープの外表面に絶縁性樹脂被膜を形成していた。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
また、セラミックと端部金具とのろう付接合部分は、ろう付け時にセラミックと端部金具の熱膨張係数の差により応力が発生する。端板部分の機械強度を向上させるためには端板の板厚を上げればよいが、端板でセラミックの真空封じをする場合端板の板厚を厚くするとセラミックに発生する応力が高くなるため限界があった。その場合は端板を端部金具と端板とに分割し、端板のみ板厚を上げることにより端板部分の機械的強度を向上させ信頼性を上げていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２８２９８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の真空バルブに於いては、電界を緩和するために電界緩和シールドや電界緩和リングなどを取り付ける必要があった。機械強度の必要性から端部金具を介して端板をセラミックにろう付けし真空容器を形成するような場合には、部品点数が多くなりコストの増大に繋がっていた。また、電界緩和リングを取り付けるために塗布する絶縁性樹脂被膜として例えば液状で硬化型のシリコーンゴムを用いるが、このシリコーンゴムを塗布した後乾燥させるための時間と場所を要していた。しかも塗布した絶縁性樹脂中にボイドがあると、ボイド部でコロナ放電が発生するためボイドが生じないよう細心の注意を払って塗布する必要があり、この電解緩和部材の取り付け作業は多大な手間と時間を要しコスト増大に繋がっていた。
【０００７】
従って、この発明は上述のような問題点を解消するためになされたもので、メタライズ部の電界緩和をより容易に行い、部品点数を増やさず作業性のよい構造にすることにより、コストの低減による経済性の向上を図ることが可能な真空バルブを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の真空バルブは、円筒状の絶縁容器および上記絶縁容器の両端に気密に接合されて内部を真空封止する端板組立体を有する真空容器と、上記真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブにおいて、上記端板組立体は、上記電極に接合された内端部および上記絶縁容器に向かって延びた外端部を有する端板と、上記絶縁容器に接合された外端部および上記端板に連結された連結部を有する端部金具とを備え、上記端部金具および上記端板の少なくともいずれか一方が、上記絶縁容器と上記端部金具との間の接合部近傍にまで延長され、もって上記接合部の電界緩和機能を提供するシールド部分を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に概略断面図で示すこの発明の真空バルブに於いて、真空バルブは、アルミナセラミックス等でできた円筒状の絶縁容器１および絶縁容器１の両端に気密に接合されて内部を真空封止する端板組立体２および３を有する真空容器４と、真空容器４内に固定および可動電極棒５および６によって接離可能に支持された一対の固定および可動電極７および８とを備えている。
【００１０】
固定電極７側の端板組立体２は、固定電極棒５を介して固定電極７に固定側ブロック９によって接合された端板１０と、絶縁容器１の開口端部１１に接合されて端板１０に連結部１２で連結された端部金具１３とを備えている。端部金具１３は端板１０よりも薄い金属板でできていて、絶縁容器１に不都合に大きな機械的応力が掛からないようにしてある。図示の例では端板１０は固定電極棒５にろう付けされている。
【００１１】
端板１０は、中央に開口を形成する内端部１４を持ち、断面形が図に示すような段部１５を持つ、全体としてほぼ円板状あるいは円環状の部材である。端板１０は固定電極棒５に固着された内端部１４から絶縁容器１に向かって延びていて、端部金具１３に接合されて連結された連結部１６を持っている。図示の例では後に詳述するように連結部１６は段部１５に形成されている。
【００１２】
端部金具１３は、外端部１７で絶縁容器１の開口端部１１上に形成された約２０μｍの厚みのＭｏ−Ｍｎからなるメタライズ層１８にろう付けにより接合されて接合部１９を形成する第１脚部２０と、端板１０に銀ろう材によるろう付けで連結されて連結部２１を構成する折曲部２２と、折曲部２２から絶縁容器１の接合部１９を離間して覆うようにその近傍にまで延長された第２脚部２３とを備えたほぼＵ字型断面の環状部材である。この第２脚部２３は、端部金具１３の一部が連結部２１を越えて、絶縁容器１と端部金具１３との間の接合部１９近傍にまで延長された部分と言うことができ、この構成によりメタライズ層１８と同電位の端部金具１３がメタライズ層１８のすぐ内側に存在することとなり、電界集中を起こしやすい絶縁容器１の接合部１９のメタライズ層１８の周囲の電界緩和機能を持つシールド部分２４が得られる。この例では第２脚部２３（絶縁容器１に接合されていない脚部）は絶縁容器１の内側にある。
【００１３】
可動電極８側の端板組立体３も固定電極７側の端板組立体２とほぼ同様の構成を持ち、可動電極棒６にベローズ２５を介して気密に接合された端板２６と、絶縁容器１の開口端部１１にのメタライズ層１８に接合されて端板２６に連結部２７で連結された端部金具２８とを備えている。ここでは相違する点だけを説明する。即ち、端板２６は、薄いステンレスで蛇腹状に製作されて気密を保ちながら可動側電極棒６が動くことを可能にしているベローズ２５により可動電極棒６に接続されている。また、ベローズ２５には絶縁容器１の内面及びベロ−ズ２５を覆って絶縁容器１の内面及びベロ−ズ２５がア−クにより発生する金属蒸気で汚染されるのを防ぐシールド２９が設けられている。更に、端板２６は可動電極棒６を軸方向摺動ができるように支持する樹脂ガイド３０に取付板３１を介して取り付けられている。
【００１４】
絶縁容器１の内周面には、固定および可動電極７および８を囲んでシールド３２が設けられていて、絶縁容器１の内周面を覆って絶縁容器１の内周面がア−クにより発生する金属蒸気で汚染されるのを防ぐようにしてある。
【００１５】
このような構造を採用することにより、端部金具１３に電界緩和シールドの機能を持たせることができるため電界緩和シールドを別個の部品として設けることが不要となり部品点数を少なくできる。真空容器を形成する端部金具に電界緩和機能を持たせれば、部品点数を増加させることなくメタライズ部の電界緩和機能を有する真空バルブを製作することが可能となり、信頼性が高く低コストの真空バルブを提供することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図２に示す真空バルブに於いては、端部金具３４の第２脚部３５が、絶縁容器１の内側にあって、その先端に、メタライズ層１８を持つ接合部１９近傍で接合部１９近傍から離れる方向即ち内側に向けて、曲率半径の大きな湾曲をもって折り曲げられた折曲部３６を備えている。その他の構成は図１のものと同じである。この構成により、端部金具３４の第２脚部３５の先端部の周囲の電界集中も緩和できる。
【００１７】
実施の形態３．
図３に示す真空バルブに於いては、端部金具３８の第２脚部３９（絶縁容器１に接合されていない脚部）が、絶縁容器１の外側にあって、その先端に、メタライズ層１８を持つ接合部１９近傍で接合部１９近傍から離れる方向即ち外側に向けて、曲率半径の大きな湾曲をもって折り曲げられた折曲部４０を備えている。また、端板１０の内側には、接合部１９の近傍を通って絶縁容器１の内周面に沿って延びたシールド４１が設けられていて、この部分の電界緩和が図られている。その他の構成は図１のものと同じである。絶縁容器１の外側の接合部１９近傍にまで端部金具３８の第２脚部３９を設けることによりこの部分の電界集中も緩和でき、電界緩和リング等を取り付ける必要がなく、そのためのシリコーンゴムの塗布作業が不要となり、部品点数の減少と合わせて大幅なコストの低減ができる。また、折曲部４０を設けることによって端部金具３８の第２脚部３９の先端部の周囲の電界集中も緩和できる。
【００１８】
実施の形態４．
図４に示す真空バルブに於いては、端板４４は、図１乃至図３に示す端板と同様の円板状部材の外周から連続して延びた延長部４５を備えていて、全体として浅いカップ形の部材である。この延長部４５は、絶縁容器１の外側で大きな曲率半径で曲げられて軸方向に延ばされ、接合部１９を覆うようにその近傍にまで延長されてシールド部分の作用を備えている。このようにメタライズ層１８と同電位である端板４４の端部の延長部４５を、接合部１９のメタライズ層１８を離間して覆うようにそのすぐ外側にまで曲げることにより、接合部１９の電界緩和を実現できる。また、端板４４の内側には、接合部１９の近傍を通って絶縁容器１の内周面に沿って延びた図３のものと同様のシールド４１が設けられていて、この部分の電界緩和が図られている。このため、この例に於いては、絶縁容器１に接合部１９で接合された端部金具４６には、シールドの作用をする第２脚部を設ける必要がないか、設ける場合でも短いものでよい。端板４４の延長部４５の先端に図３に示す折曲部４０のような大きな曲率半径を持つ折曲部を設けて、さらに電界緩和の効果を増大させることもできる。
【００１９】
実施の形態５．
図５に示す真空バルブに於いては、図４のものと同様の延長部４５を備えた端板４４が用いられていて、図１に示すものと同様の端部金具１３が設けられており、図４の例で用いられている端板４４内側に設けたシールド４１は設けられていない。即ち端部金具１３の第２脚部２３が接合部１９を離間して覆うようにその近傍にまで延ばされて、電界緩和シールドの機能を持たせてある。この構造によれば、さらに部品点数を削減できコスト低減が可能となる。
【００２０】
以上説明したこの発明の真空バルブの実施の形態によれば、端板強度を上げるために端板と端部金具を分割にしても端板や端部金具に電界緩和機能を持たせることにより、部品点数を増やすことなく信頼性の高い真空バルブを形成できる。また、電界緩和リングを取り付けるための絶縁性樹脂被膜を塗布する作業を省略することが可能となるため、安価な真空バルブを提供できる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、真空バルブは、円筒状の絶縁容器および上記絶縁容器の両端に気密に接合されて内部を真空封止する端板組立体を有する真空容器と、上記真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブにおいて、上記端板組立体は、上記電極に接合された内端部および上記絶縁容器に向かって延びた外端部を有する端板と、上記絶縁容器に接合された外端部および上記端板に連結された連結部を有する端部金具とを備え、上記端部金具および上記端板の少なくともいずれか一方が、上記絶縁容器と上記端部金具との間の接合部近傍にまで延長され、もって上記接合部の電界緩和機能を提供するシールド部分を備えたことを特徴とするものである。従って、メタライズ部の電界緩和を、部品点数を増やさず作業性のよい簡単な構造で実現し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】この発明の真空バルブの実施の形態１を示す概略断面図である。
【図２】この発明の真空バルブの実施の形態２を示す概略部分断面図である。
【図３】この発明の真空バルブの実施の形態３を示す概略部分断面図である。
【図４】この発明の真空バルブの実施の形態４を示す概略部分断面図である。
【図５】この発明の真空バルブの実施の形態５を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１絶縁容器、２、３端板組立体、７、８電極、１０端板、１３端部金具、１４内端部、１６連結部、１７外端部、１９接合部、２０第１脚部、２１連結部、２２折曲部、２３第２脚部、２４シールド部分、４０折曲部、４５延長部。

Claims

円筒状の絶縁容器および上記絶縁容器の両端に気密に接合されて内部を真空封止する端板組立体を有する真空容器と、上記真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブにおいて、
上記端板組立体は、上記電極に接合された内端部および上記絶縁容器に向かって延びた連結部を有する端板と、上記絶縁容器に接合された外端部および上記端板に連結された連結部を有する端部金具とを備え、
上記端部金具および上記端板の少なくともいずれか一方が、上記絶縁容器と上記端部金具との間の接合部近傍にまで延長され、もって上記接合部の電界緩和機能を提供するシールド部分を備えたことを特徴とする真空バルブ。
上記端板は円板状部材であり、上記端部金具は上記端板に連結されて上記連結部を構成する折曲部と、上記絶縁容器に接合されて上記接合部を構成する第１脚部と、上記接合部近傍にまで延長されて上記シールド部分を構成する第２脚部とを備えたほぼＵ字型断面の環状部材であることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
上記端部金具の上記第２脚部が上記絶縁容器の内側に設けられたことを特徴とする請求項２記載の真空バルブ。
上記端部金具の上記第２脚部が、上記接合部近傍に上記接合部近傍から離れる方向に折り曲げられた折曲部を有することを特徴とする請求項２記載の真空バルブ。
上記端部金具の上記第２脚部が上記絶縁容器の外側に設けられたことを特徴とする請求項２記載の真空バルブ。
上記端板は円板状部材であり、上記円板状部材の外周に上記絶縁容器の外側で上記接合部分近傍にまで延長されて上記シールド部分を構成する延長部を備えたことを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
上記端部金具は上記端板に連結されて上記連結部を構成する折曲部と、上記絶縁容器に接合されて上記接合部を構成する第１脚部と、上記絶縁容器の内側で上記接合部近傍にまで延長されて上記シールド部分を構成する第２脚部とを備えたほぼＵ字型断面の環状部材であることを特徴とする請求項６記載の真空バルブ。