JP2014017220A

JP2014017220A - 樹脂モールド真空バルブ

Info

Publication number: JP2014017220A
Application number: JP2012155993A
Authority: JP
Inventors: Naoki Asari; 直紀浅利; Satoru Shioiri; 哲塩入; Hiromichi Somei; 宏通染井; Yoshihiro Takei; 義博竹井; Shiro Otake; 史郎大竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: JP6159060B2

Abstract

【課題】真空絶縁容器の帯電を抑制し、部分放電特性および沿面電圧特性を向上させる。
【解決手段】セラミックスよりなる真空絶縁容器１と、この両端開口部に封着された固定側封着金具２、可動側封着金具３と、固定側封着金具２に貫通固定された固定側通電軸４と、固定側通電軸４に固着された固定側接点５と、固定側接点５に接離自在の可動側接点６と、可動側接点６を固着した可動側通電軸７と、固定側接点５と可動側接点６とを包囲するアークシールド９と、真空絶縁容器１の外周に設けられた絶縁層１４とを備え、固定側封着金具２とアークシールド９の固定側端部間、および可動側封着金具３とアークシールド９の可動側端部間の真空絶縁容器１内面の中間部に、内側に突出した凸部１０、１２を設けるとともに、凸部１０、１２の両側面にセラミックスよりも低抵抗の抵抗層１１、１３を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、真空中の沿面絶縁特性を向上し得る樹脂モールド真空バルブに関する。

従来、真空バルブに用いられるセラミックスからなる真空絶縁容器は、絶縁抵抗が１０^１５Ω・ｃｍ以上の高抵抗であり、封着金具や接点などから放出される電子がトラップされ易く、帯電を起こすことがある。帯電を起こすと、部分放電を発生する。このため、真空絶縁容器の真空中の沿面に炭化水素あるいは炭素の同素体からなる非晶質の抵抗層を設けて低抵抗とし、帯電を防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、抵抗層を真空中の沿面全域に設けると、全体として抵抗が低下し、沿面破壊電圧が低下する傾向がある。このため、帯電を抑制するとともに、沿面破壊電圧の向上を図れるものが望まれていた。真空バルブをエポキシ樹脂でモールドするものでは、高ストレス化を図ることができるので、帯電現象を抑制する沿面構造が必要となる。

特開２０１０−１５９１９号公報

本発明が解決しようとする課題は、電子放出による真空絶縁容器の帯電を抑制し、部分放電特性および沿面電圧特性を向上させることのできる樹脂モールド真空バルブを提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の樹脂モールド真空バルブは、セラミックスよりなる真空絶縁容器と、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、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、前記固定側通電軸に固着された固定側接点と、前記固定側接点に接離自在の可動側接点と、前記可動側接点を固着し、前記可動側封着金具を気密を保って移動自在に貫通する可動側通電軸と、前記固定側接点と前記可動側接点とを包囲するアークシールドと、前記真空絶縁容器の外周に設けられた絶縁層とを備え、前記固定側封着金具と前記アークシールドの固定側端部間、および前記可動側封着金具と前記アークシールドの可動側端部間の前記真空絶縁容器内面の中間部に、内側に突出した凸部を設けるとともに、前記凸部の両側面に前記セラミックスよりも低抵抗の抵抗層を設けたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る樹脂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１に係る真空中の沿面絶縁特性を説明する特性図。本発明の実施例２に係る樹脂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に係る樹脂モールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図。

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に係る樹脂モールド真空バルブを図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂モールド真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空中の沿面絶縁特性を説明する特性図である。

図１に示すように、セラミックスよりなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２、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、真空絶縁容器１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、接離自在の可動側接点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、伸縮自在の筒状のベローズ８の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３に封着されている。接点５、６の周りには、筒状のアークシールド９が設けられ、真空絶縁容器１の内面中間部に固定されている。

真空絶縁容器１内面の固定側には、固定側封着金具２端部とアークシールド９の固定側端部間の中間部に、内側に突出した環状の固定側凸部１０が設けられている。固定側凸部１０には、軸方向と直交する方向となる両側面に、セラミックスよりも低抵抗の固定側抵抗層１１が設けられている。固定側凸部１０は、高さと幅がそれぞれ数ｍｍである。固定側抵抗層１１は、二次電子放出係数の小さい窒化チタン、酸化チタン、酸化クロムなどからなる薄い金属膜を蒸着させ設けている。厚さは、後述する。真空絶縁容器１内面の可動側にも、固定側と同様に、可動側封着金具３端部とアークシールド９の可動側端部間の中間部に可動側凸部１２が設けられている。可動側凸部１２の両側面には、セラミックスよりも低抵抗の可動側抵抗層１３が設けられている。

真空絶縁容器１の外周には、エポキシ樹脂をモールドした絶縁層１４が設けられており、外部絶縁補強が行われている。絶縁層１４の軸方向両端は界面接続部となっており、他の電気機器と接続される。なお、界面接続部を除く絶縁層１４の外周に接地層を設けることができる。

次に、抵抗層１１、１３について、図２を参照して説明する。

図２には、セラミックス板の全域に窒化チタンを蒸着させ、膜厚を変化させたときの真空中での電圧特性を示す。部分放電開始電圧は、膜厚に比例して上昇する傾向にある。沿面破壊電圧は、膜厚１〜２ｎｍで一旦上昇し、膜厚が厚くなると、低下していく傾向にある。

これより、セラミックス全域に抵抗層１１、１３を設ける場合では、膜厚１〜２ｎｍがよいことになる。膜厚を厚くしていくと、抵抗値が下がり、沿面破壊電圧が低下する。しかしながら、抵抗層１１、１３を凸部１０、１２の側面に設けることで、電極に接しない帯状の抵抗層１１、１３となり、両電圧特性を更に向上させることができる。抵抗層１１、１３の膜厚は、数ｎｍ（５〜８ｎｍ）とする。部分放電開始電圧では、厚い膜厚により帯電を抑制し易く、二次電子放出を抑制する。また、沿面破壊電圧では、沿面全域での抵抗値の低下が防止され、凸部１０、１２によるバリア効果を得ることができる。即ち、電界放出電子が衝突する位置に帯状の抵抗層１１、１３を設けて局所帯電を防止し、凸部１０、１２で封着金具２、３やアークシールド９からの放電の進展を阻止するものとなる。

なお、抵抗層１１、１３を設けた凸部１０、１２は、所定の間隔を保って複数設けることができる。また、真空バルブに絶縁層１４を設けて高ストレス化するものでは、これらの効果が顕著に現れる。

上記実施例１の樹脂モールド真空バルブによれば、真空絶縁容器１の内面にセラミックスよりも抵抗値の低い抵抗層１１、１３を設けた環状の凸部１０、１２を設けているので、電界放出された電子をトラップして帯電現象を抑制し、部分放電特性を向上させることができる。また、帯状の抵抗層１１、１３による抵抗値の低下防止と凸部１０、１２によるバリア効果で沿面電圧特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る樹脂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２に係る樹脂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、凸部の形状である。図３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。凸部を固定側を用いて説明する。

図３に示すように、固定側凸部１５は、断面Ｔ字状であり、Ｔ字状の柄部側が真空絶縁容器１に固定され、頭部側が固定側通電軸４と対向している。柄部には、実施例１と同様の固定側抵抗層１６が設けられている。

上記実施例２の樹脂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、Ｔ字状の凸部１５により、バリア効果が大きくなり沿面電圧特性を更に向上させることができる。

次に、本発明の実施例３に係る樹脂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３に係る樹脂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１と異なる点は、凸部の形状である。図４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。凸部を固定側を用いて説明する。

図４に示すように、固定側凸部１７は、両側面が窪んだ半球状に形成されている。窪んだ半球状の面には、実施例１と同様の固定側抵抗層１８が設けられている。

上記実施例３の樹脂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、半球状の凸部１７により、固定側抵抗層１８の電界緩和を図ることができる。

以上述べたような実施形態によれば、真空絶縁容器の内面に環状の凸部を設け、この凸部にセラミックスよりも抵抗が低く、二次電子放出係数の小さい抵抗層を設けているので、部分放電特性と沿面放電特性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

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、１５、１７固定側凸部
１１、１６、１８固定側抵抗層
１２可動側凸部
１３可動側抵抗層
１４絶縁層

Claims

セラミックスよりなる真空絶縁容器と、
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、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、
前記固定側通電軸に固着された固定側接点と、
前記固定側接点に接離自在の可動側接点と、
前記可動側接点を固着し、前記可動側封着金具を気密を保って移動自在に貫通する可動側通電軸と、
前記固定側接点と前記可動側接点とを包囲するアークシールドと、
前記真空絶縁容器の外周に設けられた絶縁層とを備え、
前記固定側封着金具と前記アークシールドの固定側端部間、および前記可動側封着金具と前記アークシールドの可動側端部間の前記真空絶縁容器内面の中間部に、内側に突出した凸部を設けるとともに、前記凸部の両側面に前記セラミックスよりも低抵抗の抵抗層を設けたことを特徴とする樹脂モールド真空バルブ。
前記抵抗層は、前記セラミックスよりも二次電子放出係数の小さい金属膜であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールド真空バルブ。
前記凸部を複数としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂モールド真空バルブ。
前記凸部を断面Ｔ字状とし、このＴ字状の柄部側を前記真空絶縁容器に固定し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項に記載の樹脂モールド真空バルブ。
前記凸部の両側面を窪んだ半円状とし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項に記載の樹脂モールド真空バルブ。