JP2006318795A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 真空バルブの接点と、該接点を囲むシールドとの間の耐電圧性能を向上させ、真空バルブの径方向の寸法を小さくする。
【解決手段】 真空バルブの内部に、固定側接点８と可動側接点９とが対向して配置されている。これらの一対の接点を囲むように、絶縁筒１の内壁に、シールド１０が設けられている。上記構成の真空バルブにおいて、固定側接点８のシールド１０と対向する部分に溶融層１１ａを設け、可動側接点９のシールド１０と対向する部分に溶融層１１ｂを設けた構造とする。
このような構造とすることにより、固定側接点８、可動側接点９のシールド１０と対向する部分の表面凹凸が平滑化される。これにより、固定側接点８−シールド１０間、可動側接点９−シールド１０間の耐電圧性能が向上する。従って、上記一対の接点とシールド１０との間隔を小さくでき、真空バルブの径方向の寸法を小さくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は真空バルブに係り、より具体的には、電力施設において電流の瞬間的遮断を可能とするための真空バルブに関する。

電力系統において、電流の瞬間的な遮断を可能とするため、円筒型の真空バルブを搭載した真空遮断器が広く使用されている。このような真空遮断器を屋内に設置する際に、設置容積が限られることがある。このため、真空バルブの容積を小型化することが求められている。

例えば、特許文献１には、上記真空バルブの軸方向の寸法を小さくする発明が開示されている。この発明では、真空バルブ内部で、軸方向に一対の接点を対向させて配置し、これらの接点が接触する部分に改質層が設けられている。この改質層は、接点の表面凹凸を平滑化した層である。このような構造とすると、両接点間の耐電圧性能が向上するため、接点間の間隔を小さくすることができる。これによって、真空バルブの軸方向の寸法を小さくすることができる。

特開平８−０３１２７６号公報

上記従来の真空バルブでは、接点の側面に、切削加工による凹凸や微小突起が存在している。また、真空バルブの内壁には、接点を囲むようにシールドが設けられている。
固定側接点と可動側接点の間に電圧が印加されると、接点とシールドの間に電界が生じる。このような場合、上記凹凸や微小突起は局所的に電界が高くなるため、電子放出点となり、接点とシールドの間の絶縁破壊の要因となる。このため、接点−シールド間の破壊電圧が低くなるので、接点とシールドとの間隔を小さくすることができなかった。従って、真空バルブの径方向の寸法を小さくすることは困難であった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、真空バルブの内部に配置された接点と、該接点を囲むように配置されたシールドとの間の耐電圧性能を向上させ、真空バルブの径方向の寸法を小さくすることを目的とする。

本発明に係る真空バルブは、絶縁筒の両端部を封着した真空容器と、前記真空容器の内部で、対向する位置に配置された一対の接点と、前記真空容器の内部で、前記一対の接点を囲むように配置されたシールドとを備えた真空バルブであって、前記一対の接点は、切削加工された後に、前記シールドと対向する部分に面粗度を小さくした層を設けたものであることを特徴とする。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。

本発明によれば、真空バルブの内部に配置された接点と、該接点を囲むように配置されたシールドとの間の耐電圧性能を向上させ、真空バルブの径方向の寸法を小さくすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る真空バルブの断面図である。この真空バルブは、絶縁筒１を有している。絶縁筒１は、アルミナセラミック等により形成されている。絶縁筒１の上端部に、固定側端板２がろう付け接合されている。絶縁筒１の下端部に、可動側端板３が、ろう付け接合されている。絶縁筒１の内部で、固定側端板２に固定側電極棒４がろう付け接合されている。固定側端板２と可動側端板３とは、絶縁筒１の同軸上に取り付けられている。
可動側端板３に、ベローズ５の下端部が、ろう付け接合されている。ベローズカバー６に、ベローズ５の上端部が、ろう付け接合されている。ベローズ５は薄いステンレス鋼を蛇腹状に形成したもので、絶縁筒１の軸方向に沿って伸縮する。また、ベローズカバー６の両端部は、ベローズ５の下端部側に折り曲げられている。可動側電極棒７が、ベローズカバー６を貫通するように取り付けられている。そして、可動側電極棒７の貫通する部分が、ベローズカバー６にろう付け接合されている。
固定側接点８が、固定側電極棒４の下端部にろう付け接合されている。可動側接点９が、可動側電極棒７の上端部にろう付け接合されている。真空バルブの内部で、固定側接点８と、可動側接点９とが、所定の間隔で対向するように配置されている。固定側接点８、可動側接点９を囲むように、絶縁筒１の内面にシールド１０が設けられている。

電流遮断時には、固定側接点８、可動側接点９から金属蒸気が発生する。ベローズカバー６は、この金属蒸気がベローズ５に付着することを防ぐ。これによって、ベローズ５が金属蒸気で汚損されることを防止している。シールド１０は、上記金属蒸気が絶縁筒１の内面に付着することを防ぐ。これによって、絶縁筒１の内壁面の絶縁耐力が低下することを防止している。このように、ベローズカバー６やシールド１０は、金属蒸気を遮蔽するものである。このため、これらの材料には耐電圧性能に優れたステンレス等が使用される。

固定側接点８は、切削加工された後に、シールド１０と対向する部分（以下、「固定側接点８の側面」という）に溶融層１１ａが設けられたものである。また、可動側接点９は、切削加工された後に、シールド１０と対向する部分（以下、「可動側接点９の側面」という）に溶融層１１ｂが設けられたものである。
上記溶融層１１ａ、１１ｂは、それぞれ固定側接点８の側面、可動側接点９の側面に、高エネルギービーム（イオンビーム、電子ビーム、レーザービーム等）を照射することにより形成される。その結果、固定側接点８の側面、可動側接点９の側面は、切削加工時の凹凸や微小突起が平滑化され、面粗度が小さくなっている。
このように溶融層１１ａ、１１ｂが設けられているため、固定側接点８の側面と可動側接点９の側面には、局所的な高電界部となる凹凸や微小突起は存在しない。このため、固定側接点８−シールド１０間、可動側接点９−シールド１０間の破壊電圧は低下しない。これにより、従来技術と比較して、固定側接点８−シールド１０間の耐電圧性能、可動側接点９−シールド１０間の耐電圧性能を向上させることができる。従って、真空バルブの径方向の寸法を小さくすることができる。

次に、本実施の形態の変形例について説明する。
本変形例の構造は、図１に示した溶融層１１ａ、１１ｂを、それぞれ固定側接点８、可動側接点９よりも融点の高い金属層（以下「耐火性金属層」という）に置き換えた構造とする。これらの耐火金属層は、例えば、プラズマ溶射により形成されている。
上記耐火性金属層の材料としては、クロム、ニッケル、タングステン、モリブデン等が好適である。これらの金属は安価であり、かつ、耐電圧性能が優れている。このため、固定側接点８−シールド１０間の耐電圧性能、可動側接点９−シールド１０間の耐電圧性能を低コストで向上させることができる。従って、本変形例によれば、真空バルブの径方向の寸法を、低コストで小さくすることができる。
なお、本変形例の場合、固定側接点８の側面と可動側接点９の側面が平滑化されていなくても、これらの一対の接点と、シールド１０との間の耐電圧性能を向上させることができる。これは、耐火性金属層自身が、耐電圧性能を向上させる性質を有しているためである。
その他の構成については、図１に示した構成と同様であるので、説明を省略する。

なお、図１に示した固定側接点８と可動側接点９は平板接点である。しかし、スパイラル接点とした場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図２は、本実施の形態に係る真空バルブの断面図である。ここでは、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
固定側コイル電極１２が、固定側電極棒４の下端部に、ろう付け接合されている。固定側接点８が、固定側コイル電極１２の下に、ろう付け接合されている。可動側コイル電極１３が、可動側電極棒７の上に、ろう付け接合されている。可動側接点９が、可動側コイル電極１３の上に、ろう付け接合されている。この結果、固定側コイル電極１２、固定側接点８、可動側接点９、および可動側コイル電極１３が、直列に配置されている。
このような電極構造は、一般的に縦磁界電極構造と呼ばれている。このような構造とすることにより、固定側接点８と、可動側接点９との間に発生するアークが均一に広がる。このため、局所的な熱入力を防止し、遮断性能を向上させることができる。

固定側接点８の側面には溶融層１１ａが設けられ、可動側接点９の側面には、溶融層１１ｂが設けられている。固定側コイル電極１２のシールド１０と対向する部分（以下、「固定側コイル１２の側面」という）には、溶融層１１ｃが設けられている。可動側コイル電極１３のシールド１０と対向する部分（以下、「可動側コイル１３の側面」という）には、溶融層１１ｄが設けられている。
その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

このような構造とすることにより、固定側コイル接点８−シールド１０間、可動側接点９−シールド１０間、固定側コイル電極１２−シールド１０間、可動側コイル電極１３−シールド１０間の耐電圧性能を向上させることができる。
従って、本実施の形態に係る真空バルブにおいても、径方向の寸法を小さくすることができる。

次に、本実施の形態の変形例について説明する。
本変形例は、図２に示した溶融層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを、それぞれ耐火性金属層に置き換えた構造とする。これらの材料は、実施の形態１の変形例で示した材料と同様とする。
本変形例によれば、固定側コイル接点８−シールド１０間、可動側接点９−シールド１０間、固定側コイル電極１２−シールド１０間、可動側コイル電極１３−シールド１０間の耐電圧性能を、低コストで向上させることができる。
従って、本変形例に係る真空バルブにおいても、径方向の寸法を、低コストで小さくすることができる。
その他の構成については、実施の形態１の変形例と同様であるので、説明を省略する。

実施の形態１に係る真空バルブの断面図。 実施の形態２に係る真空バルブの断面図。

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 ベローズ、６ ベローズカバー、７ 可動側電極棒、８ 固定側接点、９ 可動側接点、１０ シールド、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 溶融層、１２ 固定側コイル電極、１３ 可動側コイル電極。

Claims (6)

1. 絶縁筒の両端部を封着した真空容器と、
   前記真空容器の内部で、対向する位置に接離可能に配置された一対の接点と、
   前記真空容器の内部で、前記一対の接点を囲むように配置されたシールドとを備えた真空バルブであって、
   前記一対の接点は、切削加工された後に、前記シールドと対向する部分に面粗度を小さくした層を設けたものであることを特徴とする真空バルブ。
2. 前記一対の接点を外側から挟んで前記一対の接点と直列の位置になるように配置された一対のコイル電極を含み、前記一対のコイル電極は、前記シールドと対向する部分に面粗度を小さくした層を設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記面粗度を小さくした層は、それぞれの層が設けられる部分に高エネルギービームを照射して形成された溶融層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空バルブ。
4. 絶縁筒の両端部を封着した真空容器と、
   前記真空容器の内部で、対向する位置に接離可能に配置された一対の接点と、
   前記真空容器の内部で、前記一対の接点を囲むように配置されたシールドとを備えた真空バルブであって、
   前記一対の接点は、切削加工された後に、前記シールドと対向する部分に、前記一対の接点よりも融点の高い金属層を設けたものであることを特徴とする真空バルブ。
5. 前記一対の接点を外側から挟んで前記一対の接点と直列の位置になるように配置された一対のコイル電極を含み、前記一対のコイル電極は、前記シールドと対向する部分に前記金属層を設けたものであることを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ。
6. 前記金属層は、クロム、ニッケル、タングステン、モリブデンのうち、いずれかの金属により形成されたものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の真空バルブ。
   

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