JP2007087845A

JP2007087845A - 真空バルブ

Info

Publication number: JP2007087845A
Application number: JP2005277229A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Osabe; 清長部; Keisei Seki; 経世関
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】多頻度開閉に耐え得る真空バルブを得る。
【解決手段】真空絶縁容器１と、前記真空絶縁容器１の一方端に封着された機械的強度を有する可動側補強封着金具２、２０と、前記可動側補強封着金具２、２０を移動自在に貫通する可動側通電軸７と、前記可動側通電軸７端に固着された可動側接点６と、前記可動側通電軸７の中間部に一方端が気密に固定され、他方端が前記可動側補強封着金具２、２０に気密に固定された伸縮自在のベローズ８と、前記ベローズ８の大気圧側に充填される液体１２と、前記真空絶縁容器１の他方端に封着された固定側封着金具３と、前記固定側封着金具３に固定された固定側通電軸４と、前記固定側通電軸４端に固着されるとともに、前記可動側接点６と対向して設けられた固定側接点５とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブに係り、特に多頻度開閉に耐え得る真空バルブに関する。

接離自在の一対の接点を有する真空バルブには、伸縮自在のベローズが可動側に設けられ、真空を保持しながら前記接点が開閉されるようになっている。接点を開閉させるとベローズも同様に伸縮するが、ベローズには、バネのような慣性作用による振動が起こり、接点の開閉回数以上の金属疲労が加わる。

このため、従来、ベローズの大気圧側の部分に潤滑油のような粘性を持った液体を充填し、開閉時の振動を吸収するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、ベローズ伸縮時の液体の移動をスムースにし、液体の圧力上昇を抑制するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

この種の真空バルブは、図４に示すように、筒状の真空絶縁容器１の両端開口面に、コバール合金や４２％鉄−ニッケル合金などからなるコップ状の可動側封着金具２と固定側封着金具３とが封着されている。この封着においては、真空絶縁容器１端面にモリブデン−マンガンなどからなる粉末を焼付け、可動側封着金具２と固定側封着金具３のそれぞれがろう付け（図示Ａ部、Ｂ部）されている。

固定側封着金具３には、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、真空絶縁容器１内の固定側通電軸４端に固定側接点５が固着されている。この固定側接点５と対向して、接離自在の可動側接点６が他方の電路となる可動側通電軸７端に固着されている。

可動側通電軸７の真空絶縁容器１内中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が気密に取り付けられている。ベローズ８の他方端は、可動側封着金具２の中央開口部に気密に取り付けられている。これにより、内部圧力１０^−２Ｐａ以下の真空度を維持しながら可動側通電軸７を軸方向に移動させることが可能になっている。

可動側封着金具２の中央開口部には、可動側通電軸７を軸方向と平行に移動させるための軸受けガイド９が、可動側封着金具２に固定されたスタッド１０とナット１１により固定されている。軸受けガイド９の外側でベローズ８の大気圧側には、ベローズ８を伸縮させたときの振動を抑える液体１２が充填されている。また、図５に示すように、軸受けガイド９には、ベローズ８を伸縮させたとき、液体１２の圧力変化を吸収するための孔１３が複数設けられている。

なお、固定側封着金具３には、両接点５、６を包囲するように筒状のアークシールド１４が設けられ、両接点５、６の電流開閉時に発生する金属蒸気が真空絶縁容器１の内面に付着して、沿面の絶縁抵抗が低下するのを防止している。
特開平２−４６６１５号公報（第２〜３ページ、第１図）特開平６−２０３７０４号公報（第３〜４ページ、図１）

上記の従来の真空バルブにおいては、次のような問題がある。

真空バルブの適用拡大により、電気炉などに適用されるものでは、三十万回程度の多頻度開閉が要求される。このような多頻度開閉においては、ベローズ８自身はもとより、液体１２を介して、可動側封着金具２にも繰り返しの金属疲労が加わる。これは、軸受けガイド９に設けられた孔１３で液体１２の圧力変化の全てを吸収することができず、図４に点線で示すように、可動側封着金具２を軸方向や半径方向に変形させるものである。

その結果、可動側封着金具２端部と真空絶縁容器１端面とを封着しているろう付け部（図４Ａ部）が金属疲労により剥離し、この部分から真空不良が生じることがある。このため、ろう付け部の金属疲労を抑制し得る真空バルブが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、多頻度開閉に耐え得る真空バルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の一方端に封着された機械的強度を有する可動側補強封着金具と、前記可動側補強封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、前記真空絶縁容器内の前記可動側通電軸端に固着された可動側接点と、前記可動側通電軸の中間部に一方端が気密に固定され、他方端が前記可動側補強封着金具の中央開口部に気密に固定された伸縮自在のベローズと、前記ベローズの大気圧側に充填される液体と、前記真空絶縁容器の他方端に封着された固定側封着金具と、前記固定側封着金具に固定された固定側通電軸と、前記固定側通電軸端に固着されるとともに、前記可動側接点と対向して設けられた固定側接点とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ベローズの一方端を気密に固定している可動側封着金具の機械的強度を大きくしているので、ベローズの伸縮時に発生する応力により可動側封着金具が変形することを抑制でき、多頻度開閉に耐え得る真空バルブとすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。

図１に示すように、アルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口面に、コバール合金や４２％鉄−ニッケル合金などからなるコップ状の可動側封着金具２と固定側封着金具３とが封着されている。この封着においては、真空絶縁容器１端面にモリブデン−マンガンなどからなる粉末を焼付けた金属化層を設け、この金属化層に可動側封着金具２と固定側封着金具３のそれぞれがろう付けされている。

可動側封着金具２の中央開口部には、可動側通電軸７を軸方向と平行に移動させるための軸受けガイド９が、可動側封着金具２に固定されたスタッド１０とナット１１により固定されている。また、可動側封着金具２の外周には、断面Ｌ字状の環状の補強部材２０がろう付けにより固定され、可動側封着金具２と軸受けガイド９間に挟持されるようになっている。

ここで、補強部材２０は、真空バルブの軸方向と直交する底部２０ａと平行する外周部２０ｂとで構成され、固定側封着金具３や可動側封着金具２よりも機械的強度の大きい例えばステンレスのような金属材料から形成されている。板厚さは、可動側封着金具２が１ｍｍであれば、二倍程度の厚さとなっている。軸受けガイド９が貫通する底部２０ａの開口孔径は、ベローズ８の内径よりも小さく、また、外周部２０ｂは、可動側封着金具２の軸方向と平行する直線部とラップするまで伸びている。

軸受けガイド９の外側でベローズ８の大気圧側の空間部には、潤滑油のような粘度の高い液体１２がベローズ８の圧縮時に溢れ出ないように、図示上部に空隙部を残して充填され、ベローズ８を伸縮させたときの振動を抑えるようになっている。また、軸受けガイド９には、ベローズ８を伸縮させたとき、液体１２の圧力変化を吸収するための孔１３が複数設けられている。

なお、真空バルブの外部絶縁補強などをするため、図示しない例えば絶縁油のような液体を充填した容器内に真空バルブを浸漬して使用する場合には、ベローズ８の大気圧側の空隙部全体にこの液体が充填されていてもよい。

また、固定側封着金具３には、両接点５、６を包囲するように筒状のアークシールド１４が設けられ、両接点５、６の電流開閉時に発生する金属蒸気が真空絶縁容器１の内面に付着して、沿面の絶縁抵抗が低下するのを防止している。

これにより、真空バルブを開閉してベローズ８を伸縮させた場合には、液体１２が流動し、この圧力変化が可動側封着金具２に伝わる。しかしながら、可動側封着金具２には、補強部材２０を固定して機械的強度を向上させているので、可動側封着金具２の変形を抑えることができる。このため、真空絶縁容器１とのろう付け部に加わる応力が抑制され、繰り返し疲労に対してろう付け部を強固に封着するものとなる。なお、ベローズ８自体の振動は、液体１２により吸収される。

ここで、可動側封着金具２に補強部材２０を固定し、機械的強度を向上させたものを可動側補強封着金具と定義する。

更に、真空バルブの耐電圧特性や遮断特性を向上させるために、接点５、６間のギャップ長を長くしたり、開閉速度を速くしたりすることがある。このような場合には、可動側封着金具２に加わる繰り返し疲労強度が大きくなるが、このような大きな強度にも耐え得るものとすることができる。即ち、真空バルブの高耐電圧化、大容量化を図ることができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、ベローズ８の一方端が気密に固定されている可動側封着金具２に機械的強度の大きい補強部材２０を固定しているので、ベローズ８の伸縮時に発生する応力によって可動側封着金具２が変形することを抑制でき、真空絶縁容器１端面と可動側封着金具２とが強固に封着され、多頻度開閉に耐え得るものとすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図２および図３を参照して説明する。図２および図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、ベローズ端を直接補強部材に気密に固定したことである。各図において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

先ず、図２に示すように、ベローズ８の一方端は、直接、例えばステンレスのような機械的強度の大きい金属材料からなる補強部材２０の底部２０ａに気密に固定されている。また、可動側封着金具２１は、断面Ｕ字状の環状に形成され、開口した一方端が補強部材２０の底部２０ａであってベローズ８の外周部（真空バルブの真空側）、他方端が真空絶縁容器１の端面に気密に固定されている。

次に、図３に示すように、ベローズ８の一方端は、図２と同様に、直接、補強部材２０の底部２０ａに気密に固定されている。また、可動側封着金具２２は、筒状に形成され、一方端が補強部材２０の外周部２０ｂ、他方端が真空絶縁容器１端面に気密に固定されている。なお、補強部材２０の外周部２０ｂを真空絶縁容器１の端面に、直接、気密に固定してもよい。

ここで、ベローズ８の一方端を気密に固定する部分には、ベローズ８の伸縮時に発生する応力が直接加わる。このため、少なくともベローズ８の一方端を気密に固定する部分に、補強部材２０を用いて機械的強度を向上させたものを可動側補強封着金具と定義する。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、可動側封着金具２１、２２の材料費を削減することができる。

本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図。本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図。従来の真空バルブの構成を示す断面図。従来の真空バルブの構成を示す上面図。

符号の説明

１真空絶縁容器
２、２１、２２可動側封着金具
３固定側封着金具
４固定側通電軸
５固定側接点
６可動側接点
７可動側通電軸
８ベローズ
９軸受けガイド
１０スタッド
１１ナット
１２液体
１３孔
１４アークシールド
２０補強部材
２０ａ底部
２０ｂ外周部

Claims

筒状の真空絶縁容器と、
前記真空絶縁容器の一方端に封着された機械的強度を有する可動側補強封着金具と、
前記可動側補強封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、
前記真空絶縁容器内の前記可動側通電軸端に固着された可動側接点と、
前記可動側通電軸の中間部に一方端が気密に固定され、他方端が前記可動側補強封着金具の中央開口部に気密に固定された伸縮自在のベローズと、
前記ベローズの大気圧側に充填される液体と、
前記真空絶縁容器の他方端に封着された固定側封着金具と、
前記固定側封着金具に固定された固定側通電軸と、
前記固定側通電軸端に固着されるとともに、前記可動側接点と対向して設けられた固定側接点とを備えたことを特徴とする真空バルブ。
前記可動側補強封着金具は、前記真空絶縁容器の一方端に封着される可動側封着金具に、この可動側封着金具よりも機械的強度の大きい補強部材を固定して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
前記可動側補強封着金具は、前記真空絶縁容器の一方端に封着される可動側封着金具よりも機械的強度の大きい補強部材で形成され、少なくともこの補強部材に前記ベローズの他方端が気密に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
前記補強部材は、ステンレスからなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空バルブ。