JP2010267592A

JP2010267592A - 真空インタラプタ

Info

Publication number: JP2010267592A
Application number: JP2009120201A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Matsui; 芳彦松井; Hideki Komatsu; 秀樹小松
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】簡単な構成でベローズの座屈を抑制することができるようにした真空インタラプタを提供する。
【解決手段】真空容器内の真空度を保持しながら可動電極６および可動導電軸７の開極動作を許すベローズ８の反真空側の面、つまり同方向に伸縮するように配置したベローズ８と可動導電軸７間にばね機能を有する座屈抑制用ばね部材１２を配置し、開極動作時にベローズ８の座屈が発生した場合、ベローズ８の座屈しようとした部分が座屈抑制用ばね部材１２に接触し、剛性を有する座屈抑制用ばね部材１２によってベローズ８がそれ以上に座屈しないようにしている
【選択図】図１

Description

本発明は、ベローズを使用して真空容器内の真空度を保持しながら電極間を開離して電流遮断を行う真空インタラプタに関する。

真空インタラプタは、真空状態の真空容器内に一対の電極を開離可能に配置し、これら電極のうちの可動電極を支持した可動側導電軸を真空容器外に導出し、この可動側導電軸に一端を耐気密接続すると共に真空容器の端蓋に他端を耐気密接続してベローズを設け、このベローズによって真空容器内の真空度を保持しながら可動電極および可動側導電軸を開離駆動するようにしている。このような構成の真空インタラプタは、高電圧化によって電極間の開離距離が大きくなると、これに対応してベローズの軸長も大きくする必要がある。また、絶縁性ガス又は空気を充填した密閉容器内に真空インタラプタを配置した使用形態では、ベローズの真空容器側に位置する面には負圧が作用するのに対して、ベローズの反真空側の面には絶縁性ガス又は空気の充填圧力が作用することになる。

このような真空インタラプタでは、ベローズがその軸方向に対して直交する方向成分の力を受けて座屈または蛇行する座屈現象を発生することがあり、これによってベローズの機械的な寿命を低下させてしまう。そこで、従来の真空インタラプタでは、上述したベローズの反真空側の空間部に潤滑剤のような液体を注入してベローズが全体として大きな質量を有するようにし、座屈現象が発生した場合、この大きな質量でベローズを元の状態に維持しようとする剛性を与えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平２−４６６１５号公報

しかしながら、従来の真空インタラプタでは、ベローズによって形成した反真空側の空間部に潤滑剤のような液体を注入して座屈現象に対処しようとしていたため、液体を保持するために新たな気密室を形成しなければならず、また液体の管理や漏れに対する対策を行わなければならず望ましい解決策ではなかった。

本発明の目的は、簡単な構成でベローズの座屈を抑制することができるようにした真空インタラプタを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、真空容器内に、固定側導電軸によって支持した固定電極と、可動側導電軸によって支持した可動電極と、前記真空容器内の真空度を保持しながら前記可動電極の開極動作を許すベローズとを備え、前記ベローズを前記可動側導電軸を包囲するように配置した真空インタラプタにおいて、前記可動側導電軸と前記ベローズとの間に、前記ベローズと同方向に撓むばね機能を有すると共に、座屈したときの前記ベローズに接触する座屈抑制用ばね部材を配置したことを特徴とする。

本発明の真空インタラプタによれば、開極動作時にベローズの座屈が発生した場合、ベローズの座屈した部分が座屈抑制用ばね部材に接触することになり、座屈抑制用ばね部材によってベローズがそれ以上に座屈しないようになり、従来のように新たな気密構造の液体注入室を構成することなく、簡単な構成でベローズの座屈を防止することができる。しかも、ばね機能を有する座屈抑制用ばね部材の使用により、閉極状態におけるベローズの軸方向長のほぼ全体に対応するように座屈抑制用ばね部材を配置することが可能になり、ベローズの保護範囲を拡大し、信頼性の高い真空インタラプタを提供することができる。

図１は本発明の一実施の形態による真空インタラプタの閉極状態を示す断面図である。図２は図１に示した真空インタラプタの開極状態を示す断面図である。図３は比較のために示した真空インタラプタの開極状態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による真空インタラプタの閉極状態を示す断面図である。
絶縁筒１の両端を端蓋２，３によって気密に封じて真空容器を構成し、端蓋２に固定した固定側導電軸４に固定電極５を取り付け、この固定電極５に対向して可動電極６を配置している。可動電極６は真空容器外にまで導出した可動側導電軸７に取り付け、この可動側導電軸７に一端を耐気密接続したベローズ８は、その他端を端蓋３に耐気密接続している。固定電極５および可動電極６と絶縁筒１間には、両電極５，６を包囲するように配置して電極溶融物などから絶縁筒１の内面を保護する中間シールド筒９を設けており、またベローズ８の電極側外周には、電極溶融物などからベローズ８を保護するシールド筒１０を配置している。

端蓋３には、ベローズ８の内面側に位置する部分に可動側導電軸７の外周面と可摺動的な関係でガイド部材１１を固定しており、この固定部材１１によって可動側導電軸７がその軸線に沿って開閉動作するように案内している。またベローズ８の内面側には、ベローズ８と同方向に撓むばね機能を有した座屈抑制用ばね部材１２を配置している。

この座屈抑制用ばね部材１２は、図示の閉極状態でベローズ８における可動側導電軸７へ固定した側の内面側端と、ガイド部材１１との対向部間に存在する距離と同程度の軸長を有している。従って、ここではベローズ８と座屈抑制用ばね部材１２とはほぼ同軸的に配置され、ベローズ８の軸方向長と座屈抑制用ばね部材１２の軸方向長とがほぼ等しくなっている。このため、開極動作によってベローズ８と同様に撓み、開極位置に達したときには撓んだベローズ８の軸長と同程度の軸長まで撓むことになる。しかし、後述する説明から分かるように閉極状態における座屈抑制用ばね部材１２の軸長は、閉極状態におけるベローズ８の軸長と必ずしも同じである必要はなく、ベローズ８よりも多少短くても良い。また、座屈抑制用ばね部材１２は、開極動作時にベローズ８の座屈が発生して、ベローズ８の内面の一部が座屈抑制用ばね部材１２の外面に接触した場合、それ以上に異常変形するのを防止する剛性を有している。このような座屈抑制用ばね部材１２としては、例えば、サンゴバン社商品名「テフロン（登録商標）チェックバルブ」で使用しているテフロンスプリングを使用することができるが、これに限定するものではなく金属製ばねや、金属製ばねの表面をフッ素樹脂でコーティングしたものを使用しても良い。

今、図１に示した真空インタラプタは閉極状態であり、固定電極５と可動電極６とは接触し、ベローズ８および座屈抑制用ばね部材１２は定常状態を保っている。この閉極状態から可動側導電軸７を下方に駆動すると、可動側導電軸７はガイド部材１１との接触面を摺動しながら移動する。このとき、ベローズ８および座屈抑制用ばね部材１２は共に同じ方向に圧縮される。万一、ベローズ８に座屈が生じたとしても、ベローズ８の座屈した内面が座屈抑制用ばね部材１２の外面に接触し、それ以上、ベローズ８が座屈するのを座屈抑制用ばね部材１２が阻止することになる。やがて、可動電極６は固定電極５から所定の距離を隔てた開極位置に達して、図２に示した開極状態となる。

図３は、上述の座屈抑制用ばね部材１２に代えて座屈防止用の筒状部材１３を使用した構成を示しており、この構成と比較しながら更に説明する。同図において、図１との同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略する
ベローズ８の一端は可動導電軸７に耐気密接続され、ベローズ８の他端は真空容器の端蓋３に耐気密接続され、これらによって形成したベローズ８内の空間部に座屈防止用の筒状部材１３を配置している。この筒状部材１３は、フッ素樹脂によって製作しその内面を可動側導電軸７の外周面に可摺動的に接触し、また、その外面をベローズ８の内面に可摺動的に配置しており、その軸方向長はベローズ８よりも短い。つまり、図示の閉極状態で、ベローズ８における可動側導電軸７に固定した側の内面側端と、筒状部材１３の対向側先端部との間には、可動電極６の開極ストロークよりも大きな距離Ｌを形成している。

図示の閉極状態から可動側導電軸７を下方に駆動すると、可動側導電軸７はガイド部材１１との接触面を摺動しながら案内され、ベローズ８における可動側導電軸７に固定した側の内面側端が距離Ｌを移動して開極状態となる。この開極動作中にベローズ８の座屈現象が発生した場合、筒状部材１３と対向している部分でベローズ８が座屈したときには、ベローズ８の座屈した部分が筒状部材１３に接触してそれ以上の座屈が筒状部材１３によって制限される。しかし、筒状部材１３がない距離Ｌを形成している部分でベローズ８が座屈したときには、同部分には筒状部材１３が存在しないため同部分の座屈を制限することができない。

このように図３の構成と、図１に示した構成との比較から分かるように、後者の座屈抑制用ばね部材１２を使用した方がベローズ８の座屈を効果的に、かつ確実に抑制することができる。つまり、図１に示した座屈抑制用ばね部材１２は、ばねとして撓む機能を有しているため、閉極状態にあるときの座屈抑制用ばね部材１２の軸長を十分大きくしてベローズ８の軸長に対応するようにしても、可動電極６の開極動作に応じて撓んで軸長を縮小するので開極動作を妨げることはない。こうしてベローズ８の軸長全体にわたって座屈抑制用ばね部材１２で保護することができる。しかし、図３に示した筒状部材１３にはそのようなばね機能がないため、上述したように開極ストロークに相当する距離Ｌの分だけ短くしなければならず、ベローズ８の座屈を保護できない領域が生じてしまう。

また図１に示した構成では、ベローズ８と座屈抑制用ばね部材１２の軸長をほぼ同等にすることができるので、座屈現象が生じてベローズ８の座屈した内面と座屈抑制用ばね部材１２の外面が接触しても、両者は開極動作時に同方向にほぼ同様に圧縮されるため、両者間に金属のかじり等の異常な損傷が生じることはない。しかも、座屈抑制用ばね部材１２としてフッ素樹脂を使用することによって、両者が接触しても滑らかな接触を保持することができるので、異常な損傷が生じることはない。

以上説明したように本発明による真空インタラプタは、真空容器内の真空度を保持しながら可動電極６および可動導電軸７の開極動作を許すベローズ８の反真空側の面、つまり同方向に伸縮するように配置したベローズ８と可動導電軸７間にばね機能を有する座屈抑制用ばね部材１２を配置し、開極動作時にベローズ８の座屈が発生した場合、ベローズ８の座屈した部分が座屈抑制用ばね部材１２に接触し、剛性を有する座屈抑制用ばね部材１２によってベローズ８がそれ以上に座屈しないようにしているため、従来のように新たな気密構造の液体注入室を構成することなく、簡単な構成でベローズ８の座屈を防止することができる。しかも、ばね機能を有する座屈抑制用ばね部材１２の使用により、閉極状態におけるベローズ８の軸方向長のほぼ全体に対応するように座屈抑制用ばね部材１２を配置することが可能になり、ベローズ８の保護範囲を拡大し、信頼性の高い真空インタラプタを提供することができる。

本発明の実施に際して、図１に示したように真空容器を形成した端蓋３にガイド部材１１を固定し、ベローズ８の可動電極６側に位置する端部とガイド部材１１とが対向した部分のベローズ８の内部に、座屈抑制用ばね部材１２を配置すると、ベローズ８の伸縮方向の軸長と、座屈抑制用ばね部材１２の伸縮方向の軸長とをほぼ同じにすることができ、座屈によって座屈したベローズ８の一部が座屈抑制用ばね部材１２に接触しても、両者はほぼ同じ割合で撓んでゆくため、金属のかじり等の異常な損傷を生じることなく、それ以上のベローズ８の座屈を防止することができる。

上述した実施の形態では、図１に示したように真空容器を形成した端蓋３にガイド部材１１を固定して設け、ベローズ８の可動電極６側に位置する端部とガイド部材１１とが対向した部分のベローズ８の内部に、座屈抑制用ばね部材１２を配置したため、ベローズ８と座屈抑制用ばね部材１２の軸長をほぼ同じにすることができる。しかし、このガイド部材１１は端蓋３の近傍に位置する他の構成部材に固定し、このときのガイド部材１１とベローズ８の可動電極６側こ位置する端部との対向部であるベローズ８の内部に、座屈抑制用ばね部材１２を配置しても良く、この場合、ベローズ８と座屈抑制用ばね部材１２の軸長が多少異なることになるが、ほぼ同様の効果を期待することができる。

本発明による真空インタラプタは、図１に示した構成以外の他の構成のものにも適用することができる。

１絶縁筒
２，３端蓋
４固定側導電軸
５固定電極
６可動電極
７可動側導電軸
８ベローズ
９中間シールド筒
１０シールド筒
１１ガイド部材
１２座屈抑制用ばね部材

Claims

真空容器内に、固定側導電軸によって支持した固定電極と、可動側導電軸によって支持した可動電極と、前記真空容器内の真空度を保持しながら前記可動電極の開極動作を許すベローズとを備え、前記ベローズを前記可動側導電軸を包囲するように配置した真空インタラプタにおいて、前記可動側導電軸と前記ベローズとの間に、前記ベローズと同方向に撓むばね機能を有すると共に、座屈したときの前記ベローズと接触する座屈抑制用ばね部材を配置したことを特徴とする真空インタラプタ。