JP2011048996A - モールド真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】真空絶縁容器と電界緩和シールド間に形成される絶縁層の熱応力を緩和する。
【解決手段】真空絶縁容器１の両端開口部に封着された固定側封着金具２および可動側封着金具３と、真空絶縁容器１内に設けられた接離自在の一対の固定側と可動側の接点５、６と、固定側封着金具２の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールド２０と、可動側封着金具３の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールド２１と、これらの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層１２とを具備し、電界緩和シールド２０、２１は、それぞれ半径方向に広がる固定部２０ａ、２１ａと軸方向に伸びる先端部２０ｂ、２１ｂとで構成され、先端部２０ｂ、２１ｂの内周面を先端に向かうほど半径方向に広げ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をエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドし、外周に絶縁層を形成したモールド真空バルブに関する。

従来、エポキシ樹脂でモールドした真空バルブにおいては、真空バルブを構成する封着金具端が鋭角であり、電界強度が上昇するため、これを覆うような電界緩和シールドを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この種のモールド真空バルブを図５に示すが、筒状のセラミックスからなる真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向して可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。

可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が封着されている。他方端は、可動側封着金具３の開口部に封着されている。なお、接点５、６を包囲するように設けられた筒状のアークシールド９が真空絶縁容器１内面に固定されている。

固定側封着金具２には、その外周端部を覆うような椀状の固定側電界緩和シールド１０が固定されている。固定側電界緩和シールド１０の先端部は、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。また、可動側封着金具３にも、その外周端部を覆うような椀状の可動側電界緩和シールド１１が固定されている。可動側電界緩和シールド１１の先端部も、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。電界緩和シールド１０、１１は、一般的に、加工性のよい銅材が用いられる。

真空絶縁容器１と電界緩和シールド１０、１１の外周には、エポキシ樹脂でモールドして形成した絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の外周には、導電性塗料を塗布して形成した接地層１３が設けられている。絶縁層１２の固定側の軸方向は凹状の界面接続部１４となっており、また、可動側は凸状の界面接続部１５となっており、他の電気機器と接続される。

特開２００５−２７６４７２号公報 （第４ページ、図１）

上記の従来のモールド真空バルブにおいては、次のような問題がある。電界緩和シールド１０、１１により、固定側封着金具２および可動側封着金具３の端部の電界緩和を図ることができる。しかしながら、電界緩和シールド１０、１１は、断面L字状であり、半径方向から軸方向に略９０度曲折された先端部が真空絶縁容器１と同軸配置となる。

このため、真空絶縁容器１と、電界緩和シールド１０、１１の先端部との間の絶縁層１２は、断面矩形状となり、内周と外周とが拘束されることになる。真空絶縁容器１と電界緩和シールド１０、１１および絶縁層１２は、いずれも異なった材料からなり、熱膨張率が異なる。従って、モールド時や使用環境などによって温度変化が生じると、拘束された絶縁層１２内で熱応力が発生し、許容応力以上になると、絶縁層１２が真空絶縁容器１や電界緩和シールド１０、１１から剥離することがある。また、絶縁層１２にクラックが生じることがある。剥離やクラックは、絶縁欠陥であり、絶縁劣化を起こすことになる。

このため、電界緩和シールド１０、１１の先端部と真空絶縁容器１間に形成される絶縁層１２内で発生する熱応力を低減させ、剥離やクラックなどの絶縁欠陥を起こし難くできるものが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、絶縁層内の熱応力を低減させ、絶縁性能の優れたモールド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、本発明のモールド真空バルブは、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の両端開口部に封着された固定側封着金具および可動側封着金具と、前記固定側封着金具に貫通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た固定側接点と、前記固定側接点と接離する可動側接点と、前記可動側接点を固着するとともに、前記可動側封着金具を気密のもとに貫通する可動側通電軸と、前記固定側封着金具の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールドと、前記可動側封着金具の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールドと、前記真空絶縁容器および前記電界緩和シールドの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とを具備し、前記電界緩和シールドは、それぞれ半径方向に広がる固定部と軸方向に伸びる先端部とで構成され、前記先端部の内周面を先端に向かうほど半径方向に広げたことを特徴とする。

本発明によれば、電界緩和シールド先端部の内周面を半径方向に広がるテーパ状としているので、先端部と真空絶縁容器間に形成される絶縁層が熱応力によって拘束され難くなり、絶縁欠陥の起こり難いものにすることができる。

本発明の実施例１に係るモールド真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例２に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図。 本発明の実施例３に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図。 本発明の実施例４に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図。 従来方法によるモールド真空バルブの構成を示す断面図。

電界緩和シールド先端部の内周面を、先端に向かうほど半径方向に広がるテーパ状とし、絶縁層内の熱応力を抑制するものである。以下、図面を参照して本発明による実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係るモールド真空バルブを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係るモールド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、筒状のセラミックスからなる真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向して可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。

可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が封着されている。他方端は、可動側封着金具３の開口部に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保ちながら、可動側通電軸７を軸方向に移動させることができる。なお、接点５、６を包囲するように設けられた筒状のアークシールド９が真空絶縁容器１内面に固定されている。

固定側封着金具２には、その外周端部を覆うような椀状の固定側電界緩和シールド２０が固定されている。固定側電界緩和シールド２０は、半径方向に広がった固定部２０ａと、固定部２０ａに連接され軸方向に曲折した先端部２０ｂとで構成されている。先端部２０ｂは、先端に向ほど半径方向に広がるテーパ状となっており、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。

可動側封着金具３にも、固定側と同様に、外周端部を覆うような椀状の可動側電界緩和シールド２１が固定されている。可動側電界緩和シールド２１も半径方向に広がった固定部２１ａと、固定部２１ａに連接され軸方向に曲折した先端部２１ｂとで構成されている。先端部２１ｂも、先端に向かうほど半径方向に広がるテーパ状となっており、真空絶縁容器１端部とラップするまで伸びている。固定側、可動側の先端部２０ｂ、２１ｂは、所定の絶縁距離を保って離間している。電界緩和シールド２０、２１は、例えば、銅材を絞り加工で製造している。

これらの真空絶縁容器１と電界緩和シールド２０、２１の外周には、エポキシ樹脂でモールドして形成した絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の外周には、導電性塗料を塗布して形成した接地層１３が設けられている。絶縁層１２の固定側の軸方向は凹状の界面接続部１４となっており、また、可動側は凸状の界面接続部１５となっており、他の電気機器と接続される。

これにより、真空絶縁容器１と固定側電界緩和シールド２０の先端部２０ｂ、および可動側電界緩和シールド２１の先端部２１ｂ間に形成される絶縁層１２は、先端部２０ｂ、２１ｂの先端に向かうほど底辺が長い断面台形状となる。このため、モールド時や使用環境によって温度変化が生じで熱応力が発生しても、絶縁層１２が拘束され難くなる。即ち、先端部２０ｂ、２１ｂと真空絶縁容器１との間に形成された絶縁層１２が膨張、収縮を起こしても、先端部２０ｂ、２１ｂの傾斜によってこれを吸収し、剥離、クラックなどの絶縁欠陥を抑制することができる。

先端部２０ｂ、２１ｂをテーパ状とする傾斜角度は、軸方向に対して大きいほどよいが、先端と接地層１３との絶縁距離が短くなるので、先端部２０ｂ、２１ｂ、絶縁層１２、真空絶縁容器１による熱膨張率の差異を吸収でき、加工性を考慮した数度〜１０数度としている。

なお、絶縁層１２の熱応力は、絶縁厚さを大きくすることで吸収できるが、テーパ状の先端部２０ｂ、２１ｂにより絶縁層１２内の熱応力を抑制するので、絶縁層１２全体の絶縁厚さを薄くすることができ、軽量化を図ることができる。

上記実施例１のモールド真空バルブによれば、封着金具２、３に固定される電界緩和シールド２０、２１の先端部２０ｂ、２１ｂを、先端に向かうほど半径方向に広がるテーパ状としているので、真空絶縁容器１と先端部２０ｂ、２１ｂとの間に形成される絶縁層１２が断面台形状となり、熱応力が加わっても拘束され難く、剥離、クラックなどの絶縁欠陥を起こし難いものにすることができる。

次に、本発明の実施例２に係るモールド真空バルブを図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、電界緩和シールドの形状である。図２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。なお、固定側と可動側とは同様形状であるので、固定側を用いて説明する。

図２に示すように、固定側電界緩和シールド２０の先端部２０ｂは、内周面が先端に向かうほど半径方向に広がるテーパ状であり、外周面が軸方向と平行となっている。即ち、先端の曲率を所定値に保ち、先端に向かうほど板厚を薄くしている。これは、例えば、銅材を機械加工などで製造する。

上記実施例２のモールド真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、先端部２０ｂの板厚、特に固定部２０ａと連接する部分が厚くなるので、熱容量が増し、モールド時などの温度変化に対して熱勾配を緩やかにし、熱応力の発生を抑制することができる。

次に、本発明の実施例３に係るモールド真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、電界緩和シールド先端部の形状である。図３において、実施例２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。

図３に示すように、固定側電界緩和シールド２０の先端部２０ｂを、断面クサビ状としている。

上記実施例３のモールド真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、先端部２０ｂの外周面もテーパ状となり、先端部２０ｂと接地層１３間に形成される絶縁層１２の熱応力も抑制することができる。

次に、本発明の実施例４に係るモールド真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例４に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例４が実施例３と異なる点は、電界緩和シールド先端部の形状である。図４において、実施例３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。

図４に示すように、固定側電界緩和シールド２０の先端部２０ｂは、外周面の中間部が半径方向に突出した曲面となっている。この曲率半径は、先端よりも数倍大きいものである。

上記実施例４のモールド真空バルブによれば、実施例３による効果のほかに、最短絶縁距離となる接地層１３間、所謂、対地間の電界緩和を図ることができる。

１ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
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 アークシールド
１０、２０ 固定側電界緩和シールド
１１、２１ 可動側電界緩和シールド
１２ 絶縁層
１３ 接地層
１４、１５ 界面接続部
２０ａ、２１ａ 固定部
２０ｂ、２１ｂ 先端部

Claims (4)

1. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の両端開口部に封着された固定側封着金具および可動側封着金具と、
   前記固定側封着金具に貫通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た固定側接点と、
   前記固定側接点と接離する可動側接点と、
   前記可動側接点を固着するとともに、前記可動側封着金具を気密のもとに貫通する可動側通電軸と、
   前記固定側封着金具の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールドと、
   前記可動側封着金具の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールドと、
   前記真空絶縁容器および前記電界緩和シールドの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とを具備し、
   前記電界緩和シールドは、それぞれ半径方向に広がる固定部と軸方向に伸びる先端部とで構成され、前記先端部の内周面を先端に向かうほど半径方向に広げたことを特徴とするモールド真空バルブ。
2. 前記先端部の板厚を先端に向かうほど薄くしたことを特徴とする請求項１に記載のモールド真空バルブ。
3. 前記先端部が断面クサビ状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド真空バルブ。
4. 前記先端部の外周面に半径方向に突出した曲面を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモールド真空バルブ。

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