JP2014182876A - 樹脂モールド真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】電界緩和シールドの電界強度を抑制し、絶縁層の絶縁厚さを薄くする。
【解決手段】真空絶縁容器１と、真空絶縁容器１の一方端開口部に封着された固定側封着金具２と、他方端開口部に封着された可動側封着金具３と、固定側封着金具２の周り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の周りに設けられた可動側電界緩和シールド２２と、真空絶縁容器１、固定側電界緩和シールド２０、可動側電界緩和シールド２２の周りに設けられた絶縁層１３と、絶縁層１３の周りに設けられた接地層１４とを備えた樹脂モールド真空バルブであって、固定側電界緩和シールド２０と可動側電界緩和シールド２２とを断面楕円状のパイプ状とするとともに、長円側を真空絶縁容器１の軸方向と平行させたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、真空バルブを絶縁材料でモールドした樹脂モールド真空バルブに関する。

従来、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でモールドし、外部絶縁補強をしたものが知られている。この場合、真空バルブを構成する封着金具の周りには、電界緩和シールドを設け、絶縁層に加わる電界強度の低減が図られている（例えば、特許文献１参照。）。

この種の樹脂モールド真空バルブを図４に示すが、アルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、円板状の固定側封着金具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、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、他方端が可動側封着金具３の開口部に封着されている。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、金属蒸気の拡散を防止している。

一方、固定側封着金具２の周りには、断面Ｌ字状でリング状の固定側電界緩和シールド１０が設けられている。可動側封着金具３の周りにも、断面Ｌ字状でリング状の可動側電界緩和シールド１１が設けられている。可動側電界緩和シールド１１には、樹脂浸入防止筒１２が連接され、可動側通電軸７に樹脂が流れ込まないようになっている。真空絶縁容器１、電界緩和シールド１０、１１の周りには、エポキシ樹脂をモールドした絶縁層１３が設けられている。絶縁層１３の外周には、接地層１４が設けられている。なお、絶縁層１３の軸方向の両端には、テーパ状の界面接続部が設けられ、他の電気機器との接続が行われる。

これにより、エポキシ樹脂の優れた絶縁耐力により、真空絶縁容器１の外部沿面絶縁特性を大幅に向上させることができる。しかしながら、電界緩和シールド１０、１１の外周の曲率半径Ｒは、数ｍｍ程度であり、電界緩和には限界があった。このため、絶縁層１３の絶縁厚さを、定格電圧２０〜６０ｋＶクラスで１０数〜数１０ｍｍと厚くしなければならなかった。充填材を充填したエポキシ樹脂では、比重が約２であり、絶縁厚さが厚くなると、絶縁層１３自体が重量化する。なお、電界緩和シールド１０、１１の曲率半径Ｒを大きくして電界緩和を図ろうとすると、板状金属材を加工したものでは電界緩和シールド１０、１１では、それ自体が重量物となる。これらのことより、効率的な電界緩和を図って、絶縁層１３の絶縁厚さを薄くでき、軽量化を図れるものが望まれていた。

特開２０１２−１９０５６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、絶縁層１３の絶縁厚さを薄くでき、軽量化を図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、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の一方端開口部に封着された固定側封着金具と、前記真空絶縁容器の他方端開口部に封着された可動側封着金具と、前記固定側封着金具の周り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周り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、前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドの周りに設けられた絶縁層と、前記絶縁層の周りに設けられた接地層とを備えた樹脂モールド真空バルブであって、前記固定側電界緩和シールドと前記可動側電界緩和シールドとを断面楕円状のパイプ状とするとともに、長円側を前記真空絶縁容器の軸方向と平行させ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半断面図。 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半断面図。 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半断面図。 従来の樹脂モールド真空バルブの構成を示す半断面図。

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半断面図である。なお、従来と同様の構成部分は、同一符号を付した。

図１に示すように、アルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、円板状の固定側封着金具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、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、他方端が可動側封着金具３の開口部に封着されている。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、金属蒸気の拡散を防止している。これらは、従来と同様である。

一方、固定側封着金具２の周りには、断面楕円状でパイプ状の固定側電界緩和シールド２０が設けられ、固定側固定板２１で固定されている。可動側封着金具３の周りにも、固定側と同様の断面楕円状でパイプ状の可動側電界緩和シールド２２が設けられ、可動側固定板２３で固定されている。電界緩和シールド２０、２２の長円側は、真空絶縁容器１の軸方向と平行する。可動側通電軸７の外周には、樹脂が流れ込まないように、樹脂浸入防止筒１２が設けられている。真空絶縁容器１、電界緩和シールド２０、２２の周りには、エポキシ樹脂をモールドした絶縁層１３が設けられている。絶縁層１３の外周には、接地層１４が設けられている。なお、絶縁層１３の軸方向の両端には、テーパ状の界面接続部が設けられ、他の電気機器との接続が行われる。

ここで、電界緩和シールド２０、２２は離間しているが、見かけ上の外周は、長円側が連続した配置で真空絶縁容器１と同軸上の配置となる。電界緩和シールド２０、２２の外径φ１の最大は、真空絶縁容器１の外径φ２の自然対数のｅ倍（約２．７倍）としている。このため、電界緩和効果を最大限に引出すことができ、電界強度を大きく低下させることができる。これにより、絶縁層１３の絶縁厚さを従来よりも薄くすることができる。断面楕円状は、断面Ｌ字状の曲面や断面円状のものと比べても長円側の曲率半径が大きく、電界緩和効果が大きい。なお、封着金具２、３の電界緩和を目的としているので、短円側の曲率半径は封着金具２、３の板厚以上とする。

また、電界緩和シールド２０、２２がパイプ状のため、それ自体が軽量である。更に、中空部を真空にすれば、真空絶縁容器１内と同様の雰囲気となり、モールド時の温度分布が改善され、絶縁層１３の残留応力を抑制することができる。

上記実施例１の樹脂モールド真空バルブによれば、封着金具２、３の外周に、断面楕円状の電界緩和シールド２０、２２を設けるとともに、長円側を軸方向と平行に配置しているので、大きな電界緩和効果を得ることができる。このため、絶縁層１３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。

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２を参照して説明する。図２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半断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、真空バルブに中間電位があることである。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。

図２に示すように、真空絶縁容器１ａ、１ｂを二本連結している。連結部分には、リング状の封着管２４を設け、その外周に断面楕円状の中間電界緩和シールド２５を設けている。長円側は、軸方向と平行している。封着管２４の内側には、アークシールド９が固定されている。

ここで、中間電界緩和シールド２５は、電位が約５０％となるため、固定側、可動側電界緩和シールド２０、２２の約半分の曲率半径としている。即ち、中間電界緩和シールド２５の長円側と短円側の曲率半径を電位に比例して小さくしている。電界強度は、固定側、可動側電界緩和シールド２０、２２と同様となり、軸方向で電界強度を同様とする電界平準化を図ることができる。

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、中間電位を持つ中間電界緩和シールド２５部分においても、絶縁層１３の絶縁厚さを薄くすることができる。

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３を参照して説明する。図３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半断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、電界緩和シールドをレーストラック状としたことである。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。

図３に示すように、固定側電界緩和シールド２０、可動側電界緩和シールド２２を断面レーストラック状とし、長円側を軸方向と平行させている。なお、実施例２のように中間電位がある場合も同様に、断面レーストラック状の中間電界緩和リングを設けるものとする。

上記実施例３の樹脂モールド真空バルブによれば、固定側、可動側電界緩和シールド２０、２２がより効率よく真空絶縁容器１の同軸上に配置されるため、大きな電界緩和効果を得ることができる。

以上述べたような実施形態によれば、絶縁層に埋め込まれる電界緩和シールドの電界強度を大幅に低下させることができ、絶縁層の絶縁厚さを薄くすることができる。

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、１ａ、１ｂ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
１０、２０ 固定側電界緩和シールド
１１、２２ 可動側電界緩和シールド
１３ 絶縁層
１４ 接地層
２４ 封着管
２５ 中間電界緩和シールド

Claims (6)

1. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の一方端開口部に封着された固定側封着金具と、
   前記真空絶縁容器の他方端開口部に封着された可動側封着金具と、
   前記固定側封着金具の周り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周り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、前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドの周りに設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層の周りに設けられた接地層とを備えた樹脂モールド真空バルブであって、
   前記固定側電界緩和シールドと前記可動側電界緩和シールドとを断面楕円状のパイプ状とするとともに、長円側を前記真空絶縁容器の軸方向と平行させたことを特徴とする樹脂モールド真空バルブ。
2. 前記真空絶縁容器を二本連結し、その連結部の外周に断面楕円状でパイプ状の中間電界緩和シールドを設けるとともに、長円側を前記真空絶縁容器の軸方向と平行させ、且つ曲率半径を電位に比例させて前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドよりも小さくした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。
3. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の一方端開口部に封着された固定側封着金具と、
   前記真空絶縁容器の他方端開口部に封着された可動側封着金具と、
   前記固定側封着金具の周り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周り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、前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドの周りに設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層の周りに設けられた接地層とを備えた樹脂モールド真空バルブであって、
   前記固定側電界緩和シールドと前記可動側電界緩和シールドとを断面レーストラック状のパイプ状とするとともに、長円側を前記真空絶縁容器の軸方向と平行させたことを特徴とする樹脂モールド真空バルブ。
4. 前記真空絶縁容器を二本連結し、その連結部の外周に断面レーストラック状でパイプ状の中間電界緩和シールドを設けるとともに、長円側を前記真空絶縁容器の軸方向と平行させ、且つ曲率半径を電位に比例させて前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドよりも小さくしたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂モールド真空バルブ。
5. 前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドの中空部を真空としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の樹脂モールド真空バルブ。
6. 前記固定側電界緩和シールド、前記可動側電界緩和シールドの外径の最大を、前記真空絶縁容器の外径のｅ倍としたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の樹脂モールド真空バルブ。