JP2013048034A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ゲッター取り付けの際、ゲッターを取り付ける部材に合わせてゲッターを変形させて固着すると、ゲッターに無理な変形力が加わり、コーティングされたガス吸着材が破損し易い。また、ゲッターにコーティングされたガス吸着材が割れて剥がれ落ちるおそれがあり、その脱落物は、高電界部まで拡散すると耐電圧性能の低下を招くため、この脱落物を高電界部まで拡散するのを防止する必要がある。
【解決手段】円筒状の絶縁容器の端部を端板組立体により気密に封止した真空容器と、この真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極を備えた真空バルブであって、端板組立体は、電極を固定させた円板状端板と、この円板状端板と共に絶縁容器の端部に接合されシールド機能を有する端部金具とで構成されると共に、円板状端板と端部金具によって真空容器内に空間部を形成し、この空間部にゲッターを配置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気回路を開閉する真空遮断器の消弧室を構成する真空バルブに関するものである。

従来の真空バルブは、例えば特許文献１の図５に開示されているように、絶縁円筒、この絶縁円筒両端の固定フランジと可動フランジ、シールリング等により構成され、真空容器内には、接離可能な固定電極および可動電極が配置され、各電極はそれぞれ固定ロッド、可動ロッドに取り付けられ、可動電極は真空気密を保った状態で軸方向に動作させることができるようになっている。

真空バルブは、本来の遮断絶縁性能を維持するために、真空容器内を長期に渡り高真空に維持する必要がある。そのため部品は、ガス含有量の少ない材料を使用し、熱処理を行って、真空容器内部の放出ガスや吸着ガスの除去を行っている。加えて、真空容器内には、ガス吸着材をベース金属にコーティングしたゲッターが取り付けられている。真空バルブがロウ付けにて真空気密された後、このゲッターにロウ付け時の加熱でガス吸着材の活性化作業を加えることで、わずかのガスの透過やリークおよび容器内部の吸着ガスの放出をゲッターが吸着することで、真空度の低下を防止し容器内部の真空度を良好な状態に維持している。
更に、真空バルブの真空度の信頼性を向上させるため、特許文献１では、図１〜図４に示されたように真空容器内部に凸部を形成し、この凸部にゲッターの一端を固着して他端を浮かせて配設している。この配設により、ゲッターの両面をガス吸着面として有効利用している。

また、真空バルブは、用途拡大のため高圧化が求められているが、特許文献２では、高電界部にゲッターを固着する際、高電界部に凹部（図４）を設けてその凹部にゲッターを固着することで、ゲッターが高電界になることで発生する耐電圧性能の低下を防止している。

特開平８−３１５６９５号公報 特開昭６０−１７５３３１号公報

特許文献１および特許文献２に記載された真空バルブの構造においては、どちらも、ゲッターを取り付ける際に、ゲッターを取り付ける部材に合わせてゲッターを変形させて、例えばスポット溶接で固着する必要があり、ゲッターに無理な変形力が加わり、コーティングされたガス吸着材が破損し易い状況であった。
また、特許文献１のように、一端を固着して他端を浮かせる構造では、他端がフリーのため固定が不安定であった。これらの構造においては、真空バルブとして完成後、操作機構に接続されて接点の開閉動作が行われるとき、その動作による衝撃振動が真空バルブに加わることで、ゲッターにコーティングされたガス吸着材が割れて剥がれ落ちる状況がある。その脱落物は、高電界部まで拡散すると耐電圧性能の低下を招く恐れがあるため、この脱落物を高電界部まで拡散するのを防止する必要がある。

この発明に係わる真空バルブは、円筒状の絶縁容器の端部を端板組立体により気密に封止した真空容器と、この真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極を備えた真空バルブであって、上記端板組立体は、上記電極を固定させた円板状端板と、この円板状端板と共に上記絶縁容器の端部に接合されシールド機能を有する端部金具とで構成されると共に、上記円板状端板と上記端部金具とによって上記真空容器内に環状の空間部を形成し、この空間部にゲッターを配置したものである。

この発明の真空バルブによれば、ゲッターの脱落物を、端部金具と端板との間の空間部に閉じ込めることができるため、ゲッターの脱落物が高電界部まで拡散することはなく、耐電圧性能を安定、向上することができる。
また、ゲッターは、空間部に閉じ込められるので、固定側端部金具に固着させる必要はなく、ゲッター両面のガス吸着機能を活用できるため、真空度の信頼性を向上させることができる。また、ゲッターは、スポット溶接やロウ付けなどの取り付け作業をすることなく空間部内に封入することができるため、真空バルブの組立作業性を良くすることができる。

この発明の実施の形態１における真空バルブの側断面図である。 この発明の実施の形態２における真空バルブの側断面図である。 この発明の実施の形態３における真空バルブの側断面図である。 この発明の実施の形態３における真空バルブの固定側部分のみを示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態４における真空バルブの側断面図である。 この発明の実施の形態４における固定側補強板を示す斜視図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１に示す実施の形態１における真空バルブは、固定側構造において、円筒状の絶縁容器１の端部に気密に接合された端板組立体により内部を真空封止した真空容器と、この真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極を備えた真空バルブであって、端板組立体は、例えば電極棒４に接合され且つ電極を気密に貫通させた内端部と絶縁容器１に向かって延びた外端部を有する円板状端板２と、絶縁容器１に接合された外端部および円板状端板２に連結された連結部を有すると共にシールド機能を有する固定側端部金具１５とで構成されている。
固定側端部金具１５は、例えばその内周縁部を延長し、その延長部を折り曲げ且つその折り返した先端部１５ａを円板状端板２まで延長する加工を行い、円板状端板２と共に真空容器内に小隙間Ｓを有する環状の空間部１７を形成し、この空間部１７にゲッターを配置している。

また、このゲッター１６は、固定側端部金具１５内に配置して、その後、固定側端板２の外端部と固定側端部金具１５の連結部をロウ付けすることで空間部１７に配置される。このゲッター１６は、例えばスポット溶接やロウ付けなどによって、固定側端部金具１５に固着する必要はない。ゲッター１６は、ボタンタイプ、板状タイプどちらでも適用でき、かつ複数個配置してもよい。この端部構造は、固定側のみならず、可動側に適用しても、固定側と固定側の両側に適用してもよい。ゲッター１６は、固定側の空間部にのみ、可動側の空間部にのみ、固定側と可動側の両方の空間部に配置してもよい。

この実施の形態１に示す真空バルブでは、ゲッター１６は固定側端板２と固定側端部金具１５によってできる空間部１７に封入されており、開閉衝撃により脱落し易くなっているガス吸着材がゲッター１６から脱落しても、その固定側端板２と固定側端部金具１５との空間部１７に脱落物の存在が限られて、その空間部１７外の高電界部分であるシールド１３、固定側端部金具１５の電界緩和部外面、絶縁容器１の沿面、固定側接点５、可動側接点６、電極棒４と７にまで脱落物が拡散することはない。また、ゲッター１６は、空間部１７に配置され、ガス吸着材がコーティングされている面が固定側端板２、固定側端部金具１５に接着することはない。固定側端板２と固定側端部金具１５は、ロウ材で気密に固着されないため、真空バルブ内部のガスは空間部１７外から空間部１７内に自由に移動しゲッター１６に吸着される。

以上の、実施の形態１の真空バルブにおいては、脱落物が高電界部に拡散することがないため、耐電圧性能の低下を抑制することができ、耐電圧性能を安定化、向上することができる。また、ゲッター１６は、空間部１７に閉じ込められるので、固定側端部金具１５に固着させる必要はないため、ゲッター１６両面のガス吸着機能を活用できるため、真空度の信頼性を向上させることができる。また、ゲッター１６は、ロウ付けの際に固定側端部金具１５内に配置するだけであるため、スポット溶接やロウ付けなどの取り付け作業をすることなく空間部内に封入することができるため、真空バルブの組立作業性を良くすることができる。

実施の形態２．
図２に示す実施の形態２における真空バルブは、固定側構造において、固定側電極棒４と固定側端板２の間に固定側補強板１８が固着されており、固定側端板２に重ね合わせた固定側補強板１８の外周側先端（周縁部）が、固定側端部金具３の内周縁部と所定の間隔をおいて互いに平行して下向き先端まで延びており、かつその固定側補強板１８の先端延長先を固定側端部金具３の樋状の先端部（固定側端部金具３の先端部を内周方向に向かって曲率半径をもって折り曲げ形成した曲部）に突合させ極小の隙間Ｓを設けて、その固定側補強板１８と固定側端部金具３で形成される環状の空間部１９にゲッター１６を配置している。

このゲッター１６は、実施の形態１と同様、例えばスポット溶接やロウ付けなどによって、固定側端部金具３に固着する必要はない。ゲッター１６はボタンタイプ、板状タイプどちらでも適用でき、かつ複数個配置してもよい。この端部構造は、固定側のみならず、可動側に適用しても、固定側と可動側の両側に適用してもよい。ゲッター１６は、固定側の空間部にのみ、可動側の空間部にのみ、固定側と可動側の両方の空間部に配置してもよい。

この実施の形態２に示す真空バルブでは、固定側端部金具３と固定側補強板１８によってできる空間部１９にゲッター１６は封入されており、開閉衝撃により脱落し易くなっているガス吸着材がゲッター１６から脱落しても、その固定側端部金具３と固定側補強板１８によってできる空間部１９に脱落物の存在が限られて、その空間部１９外の高電界部分であるシールド１３、固定側端部金具１５の電界緩和部外面、絶縁容器１の沿面、固定側接点５、可動側接点６、電極棒４、７にまで脱落物が拡散することはない。

また、ゲッター１６は、空間部１９に配置され、ガス吸着材がコーティングされている面が固定側端板２、固定側端部金具３、固定側補強板１８に接着しない。また、固定側補強板１８が固定側端板２に固着され固定側端板２の板厚が増えて、開閉衝撃力、軸ずれによる開閉衝撃力の拡大、大電流通電時や遮断時の電磁力に対する固定側端板２の機械的強度補強になっている。

以上の実施の形態２の真空バルブにおいては、実施の形態１と同様、脱落物が高電界部に拡散することがないため、耐電圧性能の低下を抑制でき、耐電圧性能を安定化、向上することができる。また、ゲッター１６は空間部１９に閉じ込められるので、固定側端部金具３に固着させる必要はないため、ゲッター１６両面のガス吸着機能を活用できるため、真空度の信頼性を向上させることができる。また、ゲッター１６は、ロウ付けの際に固定側端部金具３内に配置するだけであるため、スポット溶接やロウ付けなどの取り付け作業をすることなく空間部１９に封入することができるため、真空バルブの組立作業性を良くすることができる。また、固定側補強板１８によって、固定側端板２の板厚が増えるため、真空バルブの強度を向上させることができる。

実施の形態３．
図３、図４に示す実施の形態３における真空バルブについて説明する。なお、図４は、真空バルブ固定側部分の拡大断面図で、固定側端部金具３と固定側補強板２０の寸法関係を示す説明図である。
実施の形態３における固定側補強板２０の先端部は、実施の形態２における固定側補強板１８の先端部を外周方向に向かって曲率半径をもって折り曲げられて、最大高さがｈ１で、この最大高さ部からの軸方向寸法（最大高さ部と電極棒軸心間の寸法）がＬ２、固定側補強板２０先端部からの軸方向寸法（その先端部と電極棒軸心間の寸法）がＬ１である曲部（樋状の曲部）を形成している。
また、上記固定側端部金具３は、実施の形態２における固定側端部金具３と同様に、先端部を内周方向に向かって曲率半径をもって折り曲げられて、先端部の高さがｈ２、固定側端部金具３先端部からの軸方向寸法（その先端部と電極棒軸心間の寸法）がＬ３である曲部（樋状の曲部）を有している。

その寸法関係において、固定側補強板２０先端の曲部の最大高さｈ１が固定側端部金具３の先端部の高さｈ２より高く、かつその固定側補強板２０の先端部からの軸方向寸法Ｌ１が固定側端部金具３の先端部からの軸方向寸法Ｌ３より大きく、固定側補強板２０の最大高さ部からの軸方向寸法Ｌ２が固定側端部金具３の先端部からの軸方向寸法Ｌ３より小さくて、固定側補強板２０の先端と固定側端部金具３の先端との隙間Ｓをゲッター１６の厚み以下として、固定側補強板２０と固定側端部金具３で形成された空間部２１にゲッター１６を配置している。

このゲッター１６は、実施の形態１と同様、例えばスポット溶接やロウ付けなどによって、固定側端部金具３に固着する必要はない。ゲッター１６は、ボタンタイプ、板状タイプどちらでも適用でき、かつ複数個配置してもよい。この端部構造は、固定側のみならず、可動側に適用しても、固定側と可動側の両側に適用してもよい。ゲッター１６は、固定側の空間部にのみ、可動側の空間部にのみ、固定側と可動側の両方の空間部に配置してもよい。

この実施の形態３に示す真空バルブでは、固定側端部金具３と固定側補強板２０によってできる空間部２１にゲッター１６は封入されていて、開閉衝撃により脱落し易くなっているガス吸着材がゲッター１６から脱落しても、脱落物の挙動は、まず固定側端部金具３の先端部に溜り、次に重力の変化があって固定側補強板２０の先端部の傾斜をともなった面に載るため、最後には空間部２１内に戻っていき、その空間部２１に脱落物の存在が限られて、その空間部２１外の高電界部分であるシールド１3、固定側端部金具３の電界緩和部外面、絶縁容器１の沿面、固定側接点５、可動側接点６、電極棒４、７にまで脱落物が拡散することはない。

また、ゲッターは空間部２１に配置され、ガス吸着材がコーティングされている面が固定側端板２、固定側端部金具３、固定側補強板２０に接着することはない。固定側補強板２０の先端と固定側端部金具３の間に設けた隙間Ｓからゲッター１６がガスを吸着する。また、固定側補強板２０が固定側端板２に固着され固定側端板２の板厚が増えて、固定側端板２の機械的強度補強になっている。

以上の実施の形態３の真空バルブにおいては、実施の形態１と同様、脱落物が高電界部に拡散することがないため、耐電圧性能の低下を抑制することができ、耐電圧性能を安定化、向上することができる。また、ゲッター１６は、空間部２１に閉じ込められるので、固定側端部金具３に固着させる必要がないため、ゲッター１６両面のガス吸着機能を活用できるため、真空度の信頼性を向上させることができる。

また、ゲッター１６は、ロウ付けの際に固定側端部金具３内に配置するだけであるため、スポット溶接やロウ付けなどの取り付け作業をすることなく空間部２１に封入することができるため、真空バルブの組立作業性を良くすることができる。また、固定側補強板２０によって、固定側端板２の板厚が増えるため、真空バルブの強度を向上させることができる。また、固定側補強板２０の先端と固定側端部金具３の先端に隙間Ｓを設けているため、ガス吸着性能の信頼性が向上する。

実施の形態４．
図５に示す実施の形態４における真空バルブは、固定側構造において、固定側電極棒４と固定側端板２の間に固定側補強板２２が固着されており、図６に示すように、その固定側補強板２２の外周縁部側に段差部２２ａを設けており、真空容器内において固定側補強板２２を固定側端板２に重ね合わせたとき、その段差部２２ａと固定側端板２との間に空間部を形成し、その空間部にゲッター２３を収納している。

このゲッター２３は、ボタンタイプ、板状タイプどちらでも適用でき、かつ固定側補強板２２に複数個の段差部を設けることでゲッター２３を複数個配置してもよい。この端部構造は、固定側のみならず、可動側に適用しても、固定側と可動側の両側に適用してもよい。ゲッター２３は、固定側のみ、可動側のみ、固定側と可動側の両方に収納してもよい。その段差部２２ａと固定側端板２との間にゲッター２３を収納し、その後に固定側端部金具３をロウ付けすることでゲッター２３は、空間部の収納部に格納されている。

この実施の形態４に示す真空バルブでは、ゲッター２３は初期の形状のまま固定側補強板２２と固定側端板２の間の段差２２ａに収納されており、収納の際にゲッター２３に無理な変形力を加えることなく配置される。また、ゲッター２３は段差２２ａ内部に空間の余裕をもって配置され、ガス吸着材がコーティングされている面が固定側端板２、固定側補強板２２に接着することはない。また、固定側補強板２２が固定側端板２に固着され固定側端板２の板厚が増えて、固定側端板２の機械的強度補強になっている。

以上の実施の形態４の真空バルブにおいては、ゲッター２３には、取り付け箇所に合わせるための無理な変形力を加える必要がないため、ゲッター２３のベース板にコーティングされたガス吸着材が剥がれ易い状態になりにくいので脱落物の生成を抑制することができるため、耐電圧性能の低下を抑制することができ、耐電圧性能を安定化、向上することができる。

また、ゲッター２３は、空間部に閉じ込められるので、固定側端部金具３に固着させる必要がないため、ゲッター２３両面のガス吸着機能を活用できるため、真空度の信頼性を向上させることができる。また、ゲッター２３は、ロウ付けの際に固定側端部金具３内に配置するだけであるため、スポット溶接やロウ付けなどの取り付け作業をすることなく封入することができるため、真空バルブの組立作業性を良くすることができる。また、固定側補強板２２によって、固定側端板２の板厚が増えるため、真空バルブの強度を向上させることができる。

１ 絶縁容器 ２ 固定側端板
３、１５ 固定側端部金具 ４ 電極棒（固定側電極棒）
５ 固定側接点 ６ 可動側接点
７ 電極棒（可動側電極棒） ８ ベローズカバー
９ ベローズ １０ 可動側端部金具
１１ 可動側端板 １２ ガイド
１３ シールド １４、１６、２３ ゲッター
１８、２０、２２ 固定側補強板
１７、１９、２１ 空間部。

Claims (6)

1. 円筒状の絶縁容器の端部を端板組立体により気密に封止した真空容器と、この真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極を備えた真空バルブであって、上記端板組立体は、上記電極を固定させた円板状端板と、この円板状端板と共に上記絶縁容器の端部に接合されシールド機能を有する端部金具とで構成されると共に、
   上記円板状端板と上記端部金具とによって上記真空容器内に環状の空間部を形成し、この空間部にゲッターを配置したことを特徴とする真空バルブ。
2. 上記円板状端板に補強板を重ね合わせ、この補強板の周縁部と上記端部金具の周縁部を所定の間隔をおいて互いに平行して延長すると共にその両先端部を接合して上記真空容器内に環状の空間部を形成し、この空間部にゲッターを配置したことを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
3. 上記端部金具は、その内周縁部を延長し、その延長部を曲げ且つその折り返し先端部を上記円板状端板まで延長することにより上記円板状端板と共に上記真空容器内に環状の空間部を形成し、この空間部にゲッターを配置したことを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
4. 上記固定側補強板は、その先端部が外周方向に向かって曲げられた樋状の曲部を有し、上記固定側端部金具は、その先端部が内周方向に向かって曲げられた樋状の曲部を有し、上記固定側補強板の先端部の最大高さｈ１が上記固定側端部金具の先端部の先端高さｈ２より高く、かつ上記固定側補強板の先端部からの軸方向寸法Ｌ１が上記固定側端部金具の先端部からの軸方向寸法Ｌ３より大きく、上記固定側補強板の最大高さからの軸方向寸法Ｌ２が上記固定側端部金具先端部の最高部からの軸方向寸法Ｌ３より小さくて、上記固定側補強板の先端と上記固定側端部金具の先端との隙間Ｓを、上記ゲッターの厚み以下として、上記固定側補強板と上記固定側端部金具で形成された空間部に上記ゲッターを配置したことを特徴とする請求項２記載の真空バルブ。
5. 円筒状の絶縁容器の端部を端板組立体により気密に封止した真空容器と、この真空容器内に接離可能に設けられた一対の電極を備えた真空バルブであって、上記端板組立体は、上記電極を固定させた円板状端板と、この円板状端板と共に上記絶縁容器の端部に接合されシールド機能を有する端部金具とで構成されると共に、上記円板状端板に補強板を重ね合わせ、この補強板の周縁部の一部に段差を設け、この段差により上記真空容器内に空間部を形成し、この空間部にゲッターを配置したことを特徴とする真空バルブ。
6. 上記空間部を形成した部材は、金属部材で形成し電界緩和機能を有するシールド部材であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の真空バルブ。

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