JP2008091267A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】真空バルブにおけるフランジの肉厚を薄くしたままフランジの強度を確保すること。
【解決手段】薄肉化した上側フランジ３に、補助シールド１８の内フランジ部１９をロウ付けする。
【選択図】図１

Description

本発明は真空バルブに関し、特に、真空バルブに用いられる真空容器におけるフランジ及びシールドの取り付けに関する。

従来から、遮断器や電磁接触器に真空バルブが用いられている。現在用いられている真空バルブは、一般に、絶縁筒の両端部にフランジがロウ付けされることで真空容器が形成され、その真空容器の内部に固定接点及び可動接点が配置される。

固定接点及び可動接点の周囲には、これらの接点を覆うように主アークシールドあるいは補助シールドが真空容器の内部に配置されている。主アークシールドあるいは補助シールドは、電流を遮断した際に固定接点及び可動接点からその周囲に対して飛散する金属粒子を受け止めて真空容器の内面に付着することを防いでいる。補助シールドは、真空容器の端部に設けられることがある。ここに設けられることで、飛散する金属粒子を受けると同時に、補助シールド上では等電位となるので、集中する電界を緩和させて絶縁破壊が起こることを抑えている。補助シールドとしては、例えば、その一端部がフランジの内面に接続されているものが特許文献１に開示されている。この補助シールドは、主アークシールドとは別に配置されており、その形状は略円筒状である。

特開昭６２−２５２０２３号公報

真空バルブにおけるフランジは、通常、真空バルブにある程度の強度を持たせるために、適度な厚さを有している。そのため、従来用いられている真空バルブのフランジにおいては、特に補強の必要性が無い。ところが、フランジを厚くした場合には、その成形性が悪くなる虞がある。また、フランジと絶縁筒とのロウ付けの際に、ロウ材の全体に対して熱が伝わり難くなり、精度良くロウ付けを行うことが困難になる虞がある。

このような理由から、フランジを薄肉の金属から形成することが考えられる。こうすることで、フランジの成形性が良くなり、また、絶縁筒に対するロウ付けの精度も向上する。

しかしながら、フランジを薄肉とすることで、フランジの強度が不足してしまう虞があるという課題が生じる。従って、フランジの強度を確保するために、薄肉のフランジでロウ付けを行い、その後フランジに新たな補強板を取り付けることが考えられる。しかし、この場合には、新たな補強部材が必要となるため、真空バルブの製造におけるコストが上昇してしまう。

そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、真空バルブにおけるフランジの肉厚を薄くすると同時に、特別な補強板を要することなくフランジの強度を確保することにある。

上記課題を解決するために本発明は、絶縁材からなる絶縁筒の端部にフランジが接合された真空容器の内部に固定接点と可動接点とが配置され、前記フランジの内面に筒状のシールドの端部が接合される真空バルブにおいて、前記フランジの内面に接合される前記シールドの端部に、薄肉化された前記フランジを補強するための内フランジ部を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、フランジとシールドの内フランジ部とが接合されるので、真空バルブの内部の空間を狭めることなく、しかも、フランジの補強に新たな補強部材を取り付けることなく、補強部材としてのシールドを用いてフランジとシールドとの接合領域でフランジを補強することができる。従って、真空バルブを小型化、軽量化することと同時に真空バルブにおけるフランジの補強にかかるコストを抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１を用いて、本発明の第一実施形態を説明する。図１は、本発明の真空バルブ１の断面図である。本実施形態の真空バルブ１では、円筒状の絶縁筒２の上側の端部に上側フランジ３が気密に取り付けられ、下側の端部に下側フランジ４が気密に取り付けられて真空容器５が形成される。これらの上側フランジ３、下側フランジ４は、金属によって薄い平板状に形成されている。

下側フランジ４の略中央部には下側貫通口６が設けられており、その下側貫通口６を通って真空容器５の内部に固定接点用ロッド７が延びている。そして、固定接点用ロッド７の先端には固定接点８が取り付けられている。また、上側フランジ３の略中央部には上側貫通口９が設けられており、その上側貫通口９を通って円筒状のガイド１１が配置されている。ガイド１１の上端部には、拡径する外フランジ部１０が形成されている。ガイド１１における円筒部分１１ａは上側貫通口９に通され、ガイド１１の外フランジ部１０の下面と上側フランジ３の上面の一部とが接合されている。ガイド１１の中央部には通路１２が設けられており、その通路１２を通って案内されながら可動接点用ロッド１３が真空容器５の内部に延びている。ガイド１１は、可動接点用ロッド１３の移動を案内するように、通路１２で可動接点用ロッド１３と摺動可能に配置されている。可動接点用ロッド１３の先端には可動接点１４が配置されている。

真空容器５内部の上側フランジ３の下面には、蛇腹状に形成されたベローズ１５が上側フランジ３に対して気密に取り付けられている。ベローズ１５の下端部にはベローズカバー１６が配置されている。ベローズカバー１６は、可動接点用ロッド１３に対して気密に取り付けられている。

図１においては、固定接点８と可動接点１４とが接触した状態となっており、この状態で固定接点８と可動接点１４とが通電している。通電状態にある固定接点８及び可動接点１４の周囲には、これらを囲んで覆うように主アークシールド１７が絶縁筒２の内面に取り付けられている。

上側フランジ３の下面には、ベローズ１５の外側に位置する補助シールド１８が取り付けられている。補助シールド１８は円筒状であり、その上端部には、筒状部分２０から縮径する内フランジ部１９が形成されている。これにより、補助シールド１８は、上端部が縮径するカップ形状となっている。補助シールド１８は、内フランジ部１９が上側フランジ３の下面に対してロウ付けによって気密に取り付けられている。上側フランジ３と内フランジ部１９との接合領域２１においては、上側フランジ３における厚みが増すことと同様の効果が得られるので、上側フランジ３の強度が高められることになる。

このように、補助シールド１８と上側フランジ３との接合を補助シールド１８の筒状部分２０から縮径する内フランジ部１９で行うことで、筒状部分２０の内部空間を十分に確保しつつ、上側フランジ３と内フランジ部１９との接合領域２１の面積を稼ぐことができる。従って、補助シールド１８の内側の空間を確保したまま上側フランジ３を補強することができる。その結果、補助シールド１８の内側の空間を有効に利用して、真空バルブ１を小型化、軽量化することができると共に、真空バルブ１における強度が高められて安全性の高い真空バルブ１とすることができる。

また、上側フランジ３の強度を向上させるために、新たな補強部材を取り付ける必要がなく、補助シールド１８の内フランジ部１９が補強部材を兼ねる構成となる。従って、真空バルブ１の製造におけるコストを抑えることができる。

図２は、真空バルブ１の上部を拡大した断面図であり、上側フランジ３とガイド１１とが接合されている領域をＲ１、上側フランジ３と絶縁筒２とが接合されている領域をＲ２、接合領域Ｒ１と接合領域Ｒ２との間の領域をＲ３として示す。

領域Ｒ３は、絶縁筒２及びガイド１１のいずれに対しても接合されない上側フランジ３の領域である。この領域Ｒ３における上側フランジ３の強度は、補助シールド１８が取り付けられなければ上側フランジ３の厚みに依存する。これに対して、領域Ｒ１及びＲ２における上側フランジ３の強度は、ガイド１１及び絶縁筒２との接合によって結果的に補強されることになる。本例においては、上側フランジ３と内フランジ部１９との接合領域２１が領域Ｒ３の少なくとも一部を含み、且つ領域Ｒ１内にも及んでいるので、強度の低い領域Ｒ３が効果的に補強されることになる。

また、補助シールド１８の内フランジ部１９が、領域Ｒ３と領域Ｒ１との両方の領域にまたがって上側フランジ３と接合されていることにより、領域Ｒ１では、上側フランジ３がガイド１１と補助シールド１８とによって挟まれた状態となる。従って、領域Ｒ３では、領域Ｒ１から延びた補助シールド１８によってさらに効果的に強度が高められる。

このように構成された真空バルブ１においては、真空容器５の内部が予め排気され、高真空に保たれる。そして、通電時には、図１に示されているように固定接点８と可動接点１４とが接触している。このとき、補助シールド１８が真空容器５の上端部に設けられているので、ここでの電界が緩和されて、絶縁筒における絶縁破壊が抑えられる。

そして、通電を遮断するには、可動接点１４をガイド１１に沿って上方に引き上げて、固定接点８と可動接点１４とを解離させる。可動接点用ロッド１３が通路１２内を移動しても、ベローズ１５が蛇腹状に形成され、且つベローズカバー１６が可動接点用ロッド１３に気密に固定されているので、真空容器５内部の気密性は保たれる。

電流を遮断するために固定接点８と可動接点１４とを解離させると、それらの間でアークが発生する。このアークを素早く消弧させるために、真空容器５の内部を高真空に保つのである。真空容器５の内部が高真空に保たれているので、真空容器５内部での拡散作用によりアークが素早く消弧される。

そして、このときのアーク放電により発生する金属粒子が絶縁筒２に付着するのを防ぐために、固定接点８及び可動接点１４の周囲に、これらを覆うように主アークシールド１７が絶縁筒２の内面に取り付けられている。従って、金属粒子が絶縁筒２に付着することにより絶縁性能が低下することを抑えることができる。

また、上側フランジ３下面付近へ飛散する金属粒子に対しては、補助シールド１８が受け止めることになる。これにより、上側フランジ３下面付近へ金属粒子が飛散して絶縁筒２内面に付着することにより絶縁性能が低下することを抑えることができる。

なお、上記実施形態においては、補助シールド１８を、真空容器５における可動接点１４側端部の上側フランジ３下面のみに配置することした。しかし、補助シールド１８は下側フランジ４に設けられていても良く、下側フランジ４における補助シールドの配置に関しても本発明を適用することができる。

本発明における真空バルブの通電の際の全体を示した断面図である。 本発明における真空バルブの上部を拡大した断面図である。

符号の説明

１ 真空バルブ
２ 絶縁筒
３ 上側フランジ
４ 下側フランジ
５ 真空容器
７ 固定接点用ロッド
８ 固定接点
１１ ガイド
１３ 可動接点用ロッド
１４ 可動接点
１７ 主アークシールド
１８ 補助シールド

Claims (4)

1. 絶縁材からなる絶縁筒の端部にフランジが接合された真空容器の内部に固定接点と可動接点とが配置され、前記フランジの内面に筒状のシールドの端部が接合される真空バルブにおいて、
   前記フランジの内面に接合される前記シールドの端部に、薄肉化された前記フランジを補強するための内フランジ部を形成したことを特徴とする真空バルブ。
2. 前記フランジに、前記可動接点に接続された可動接点用ロッドが摺動可能に貫通するガイドが接合されることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記シールドの前記内フランジ部と前記フランジとの接合領域は、前記絶縁筒と前記ガイドとの間における前記フランジの領域と、前記ガイドに接合される前記フランジの領域と、の両方の領域にまたがることを特徴とする請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記シールドは、前記フランジに対してロウ付けによって接合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空バルブ。

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