JP2014197506A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は加工が容易な構造にてろう付け時の接点落下や傾きを防ぐことができ、信頼性の高い真空バルブを提供することを目的とする。
【解決手段】 少なくとも一方の接点に突出部１ａを有し、コイル２の突出部１ｂの内周側面又は外周側面に形成される溝２ａとを備え、突出部１ａは溝２ａに向かって折曲し、突出部１ａと溝２ａとで係止部１２を構成することを特徴とする真空バルブ。
【選択図】 図１

Description

この発明は、真空バルブの構造に関し、特に接合部の落下防止に関するものである。

従来の技術における一般的な真空バルブは、円筒形の例えばアルミナセラミックスなどからなる絶縁容器、固定側端板、可動側端板を有し、これら固定側端板及び可動側端板はそれぞれ絶縁容器の両端面にろう付等により同軸上に取り付けられている。部品接合は主に銀系のろう材を使用して行なわれ、固定側端板には固定側電極棒が、可動側端板にはベローズ及びベローズシールドを介して可動側電極棒が、ろう付接合されている。コイルは、それぞれ固定側電極棒と可動側電極棒にろう付接合されるとともに、互いに対向して配置された接点にもろう付けされている。短絡電流遮断時にはこのコイルに流れる電流により、対向する接点間に軸方向の磁界を発生させ、接点間に発生する集中アークを接点表面に拡散させることにより局所的な過熱を防ぎ、大電流の遮断を可能にしている。

真空バルブにおいて、部品の接合は非酸化雰囲気中で銀ろうを使用した炉中ろう付けが一般的である。固定側及び可動側の電極組立を実施した後にそれぞれ部分ろう付けにて接合する。その後、固定側及び可動側の電極組立品とセラミックスを最終組立てし、最終ろう付け工程で再度セラミックスとろう付けされ、真空バルブを形成する。接点とコイルの位置決めは、段差をつけることにより同軸になるようにするのが通常である。接点とコイルを固着するにあたりろう材を配置し、部分ろう付けを実施した後にセラミックスと部分ろう付け品を組立てて最終ろう付けを実施する。この最終ろう付け時に、部分ろう付け時と同じ種類のろう材を使用する場合、固定側接点または可動側接点とコイルの間のろう材が再溶融する可能性がある。このとき、例えば真空バルブの固定側電極を上側にして配置した場合は固定側接点とコイル間のろう材の拘束力がなくなり、固定側電極の接点の落下や傾きが発生する場合がある。

従来の真空バルブにおけるろう付け時の接点傾きおよび落下防止については、例えば特許文献１がある。特許文献１では接点とコイルとを接合する際にかしめを行うことにより、接合位置がずれることを防止している。

特開平９−２７４８３６

しかしながら、特許文献１のかしめ方法においては接点の溝の形状の加工が困難であり、特に硬い接点の場合においては非常に困難であるという問題があった。したがって、ろう付け時の接点傾きおよび落下を防止することのできる信頼性の高い電極の接合を簡易に行う必要がある。この発明は上記のような問題点を解決するためのものであり、加工が容易な構造にてろう付け時の接点落下や傾きを防ぐことができ、信頼性の高い真空バルブを提供することを目的とする。

本発明の真空バルブは、円盤形状であり対向面を有する一対の接点と、接点の対向面の裏側にそれぞれろう付けされ、接点間に軸方向の磁界を発生させる一対のコイルと、少なくとも一方の接点は環状または円弧状の突出部を有し、コイルは、突出部の内周側面又は外周側面に対向する溝を備え、突出部は溝に向かって折曲し、突出部と溝とで係止部を構成することを特徴とする。

本発明の真空バルブによれば、加工が容易な構造でろう付け時の接点落下や傾きを防ぐことが出来、信頼性の高い真空バルブを得ることが可能となる。

この発明の実施の形態１による真空バルブの電極の断面図である。 この発明の実施の形態１による真空バルブの電極の要部断面図である。 この発明の実施の形態１による真空バルブの電極の分解斜視図である。 この発明の実施の形態１による真空バルブの全体を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による真空バルブの接点の斜視図である。 この発明の実施の形態２による真空バルブの電極の断面図である。 この発明の実施の形態２による真空バルブの電極の要部断面図である。

実施の形態１.
図１から図４に、この発明の実施の形態１に係る真空バルブの形状を示す。図１はこの発明の実施の形態１による真空バルブの電極の断面図であり、図２は真空バルブの電極の要部断面図であり、図３は真空バルブの電極の分解斜視図であり、図４は真空バルブの全体を示す断面図である。

一対の電極を構成する固定側電極１０と可動側電極１１とは、互いに対向して設けられる。固定側電極１０は、固定側コイル２、固定側電極棒６、固定側接点１を有している。同様に、可動側電極１１は、可動側コイル４、可動側電極棒７、可動側接点３を有している。固定側接点１と可動側接点３とは円盤形状であって、一対の接点を構成し、銅クロム合金からなる。同様に、固定側コイル２と可動側コイル４とは一対のコイルを構成し、一対の接点間に軸方向の磁界を発生させる。

図１に示すように、固定側電極１０は、可動側接点３との対向面に固定側接点１を有する。固定側接点1の対向面の裏側には、固定側コイル２がろう付けされる。また、固定側コイル２の内周側面には溝２ａが形成されている。突出部１ａと溝２ａとで係止部１２を形成する。突出部１ａは、図２のように溝２ａに向かって折曲し、溝２ａと水平、または接点の対向面に対して平行に係合する。ただし、突出部１ａは図２のように９０°折り曲げに限定されるのが最良であるが、鉛直方向から水平方向に傾いて係合している程度でもよく、水平状態から傾斜がついていても良い。可動側電極１１側も同様に、突出部３ａと溝４ａとで係止部１４を形成する。また、突出部３ａは、溝４ａに向かって折曲し、溝４ａと水平方向に係合する。可動側電極１１でも、可動側接点３の対向面の裏側に可動側コイル４がろう付けされる。

固定側接点１、可動側接点３の対向面の裏側には、それぞれ固定側コイル２、可動側コイル４との接合面から高さ２ｍｍ、厚さ１ｍｍの突出部１ａ、３ａが環状に配置されている。なお、突出部１ａ、３ａは環状ではなく円弧状であってもよい。図１の真空バルブでは固定側接点１と可動側接点３とにそれぞれ突出部１ａ、３ａが設けられているが、突出部は組立時に上側となる片方の電極だけに設けても良い。

固定側接点１、可動側接点３の突出部１ａ、３ａの外周と、固定側コイル２、可動側コイル４の内周部２ｂ、４ｂとは、それぞれはめあわせ公差になっており、固定側接点１、可動側接点３と固定側コイル２、可動側コイル４とを同軸上に配置することが可能である。固定側コイル２と可動側コイル４の材料は無酸素銅であり、凹部内周側には固定側コイル２と可動側コイル４端面から１ｍｍの位置（Ａ＝１ｍｍの位置）に深さ２ｍｍ、幅２ｍｍの溝２ａ、４ａが形成されている。突出部１ａ、３ａ及び固定側コイル２、可動側コイル４の溝２ａ、４ａの加工については特殊な加工機を必要とせず、汎用の旋盤で容易に加工することが可能である。

固定側電極１０において、固定側接点１と固定側コイル２との間にはワッシャー状の箔ろう材が挟まれる。固定側接点１と固定側コイル２は、固定側端板５と共に部分ろう付けにより接合される。部分ろう付け後に図５に示した突起１ｃに棒状の治具を当ててハンマー等で叩き、突出部１ａを固定側コイル２の溝２ａに向かって倒すように変形させることで、図２に示すようにかしめを実施する。このかしめを突出部１ａにおいて図５のように複数箇所に円周上に実施することで、係止部１２の信頼性をより向上させることが可能である。また、このかしめは部分ろう付けの工程の前に実施することでも同様の効果が得られる。

真空バルブの接合方法においては、部分ろう付けと最終ろう付けの２段階でろう付けする方法ではなく、すべての部品を１回のろう付けにて接合する方法もある。すべての部品を１回のろう付けにて接合するこの方法においても、ろう付け前にかしめを実施することにより、同様に係止部１２の信頼性を向上させるという効果を得ることが可能である。

続いて、図１に示した固定側接点１と固定側コイル２とをかしめ接合する方法を説明する。例えばペンチのような工具で突出部１ａを倒してかしめる方法がある。その後、部分ろう付け品はセラミックスと組み立てられ、最終ろう付けされて真空バルブが形成される。最終ろう付け時に図４のように、固定側電極１０が上側に配置される場合は、固定側接点１のみかしめればよい。この場合には、可動側接点３は落下する可能性がないため、かしめなくてもよい。また、最終ろう付け時に可動側電極１１が上側に配置される場合には、可動側接点３のみかしめればよい。

図５は、真空バルブの固定側接点１の斜視図である。図５に示すように、突出部１ａにおいては、４箇所に対となっているスリット１ｂを設け、スリット１ｂ間に突起１ｃを形成している。突出部１ａにおいては、スリット１ｂを設け、突起１ｃを形成することにより、固定側接点１のかしめに要する力が軽減され、かしめがより容易になる。

本発明の実施の形態１の真空バルブにおいては、固定側電極１０の固定側接点１に突出部１aを設け、固定側コイル２の内周側面に溝２aを形成する構成としたことで、ろう付け時の接点落下や傾きを防ぐことができ、容易に加工でき、信頼性の高い真空バルブを製作することが可能となる。

また、突出部１aにおいて、鋭利な突起が出来ると構造的に極端な電界集中を招き、耐電圧性能を低下させる懸念がある。しかしながら、実施の形態１の真空バルブでは、比較的電界の低い固定側コイル２の内側に突起１ｃを形成したため、かしめ時にも電界集中を発生させにくく、高電圧においても使用できる。

実施の形態２.
図６、図７はこの発明を実施するための実施の形態２による真空バルブ構造を説明するための図である。図６は、この発明の実施の形態２による真空バルブの電極の断面図であり、図７は、真空バルブの電極の要部断面図である。

図６において、無酸素銅を材料とする固定側コイル２の外周側面には固定側接点１の接合部端面より０．５ｍｍの位置（図７Ａ＝０．５の位置）に深さ２ｍｍ、幅２ｍｍの溝２ａが設けられており、銅クロム合金で形成される固定側接点１の対向面裏側に固定側コイル２との接合面から高さ２ｍｍ、厚み０．８ｍｍの突出部１aが形成されている。突出部１aの内周と、固定側コイル２の外周とは、はめあわせ公差になっている。この突出部１aにより、固定側接点１と固定側コイル２を同軸上に位置決めすることが可能となっている。また、突出部１aを図７のように内側に倒してかしめることにより、落下防止のかしめが可能となっている。接合する際には、部分ろう付け後にかしめる工程を追加してもよく、部分ろう付け前にかしめる工程を追加してもよい。図６に図示するように、可動側電極１１の可動側突出部３aにも同様にかしめを実施しても良い。

実施の形態２の真空バルブは、実施の形態１と同様の組立工程により組み立てることが出来る。実施の形態２の真空バルブは、実施の形態１と同様に、加工が容易な構造でろう付け時の接点落下や傾きを防ぐことが出来、信頼性の高い真空バルブを製作することが可能となる。また、係止部１２が固定側接点１の外周側に配置されることにより、突出部１ａが、治具を用いる場合に曲げやすい位置に配置される。そのため、実施の形態２の係止部１２は、かしめの作業を実施の形態１と比べてより容易に実施することが可能である。さらに、実施の形態１と同様に、固定側接点１の突出部１ａにスリット１ｂを入れ、かしめを実施する部分にのみ突起１ｃを形成することで、かしめの力を軽減させることができる。

１ 固定側接点
１ａ、３ａ 突出部
１ｂ スリット
１ｃ 突起
２ 固定側コイル
２ａ、４a 溝
３ 可動側接点
４ 可動側コイル
１２、１４ 係止部

Claims (3)

1. 円盤形状であり対向面を有する一対の接点と、
   前記接点の前記対向面の裏側にそれぞれろう付けされ、前記接点間に軸方向の磁界を発生させる一対のコイルと、
   少なくとも一方の前記接点は環状または円弧状の突出部を有し、前記コイルは、前記突出部の内周側面又は外周側面に対向する溝を備え、
   前記突出部は前記溝に向かって折曲し、前記突出部と前記溝とで係止部を構成することを特徴とする真空バルブ。
2. 前記突出部は、少なくとも一対のスリットを有し、前記スリット間に突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記係止部は、前記突出部と前記溝とが前記接点の対向面に対して平行に係合することを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。

Images