JP2016048636A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 通電軸の断面積を減少させることなく永久磁石を設け、永久磁石による磁界が接点の外周部まで届くようにする。【解決手段】 真空絶縁容器１と、真空絶縁容器１に封着された固定側封着金具２と、固定側開口部４の一方端に封着された固定側真空金属容器６と、固定側真空金属容器６の他方端に封着された固定側接点７と、固定側接点７に固着された固定側通電軸８と、固定側通電軸８の外周に設けられた固定側永久磁石９と、真空絶縁容器１に封着された可動側封着金具３と、可動側開口部５を貫通する可動側真空金属容器１０と、可動側真空金属容器１０の一方端に封着された可動側接点１１と、可動側接点１１に固着された可動側通電軸１２と、可動側通電軸１２の外周に設けられた可動側永久磁石１３と、可動側真空金属容器１０と可動側開口部５に封着されたベローズ１４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、接点間に磁界を発生させ、遮断特性を向上させることのできる真空バルブに関する。

従来、通電軸内に永久磁石を設け、接点間に磁界を発生させてアークを接点の全体に広げ、遮断特性の向上を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、永久磁石を接点の近くに設け、磁界を増大させたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

このような真空バルブは、いずれも永久磁石を通電軸内に設けているので、永久磁石を設けた部分で断面積が減少し、通電容量の増大化には限界があった。また、永久磁石の外径が接点よりも小さく、接点の外周部まで永久磁石による磁界が充分に届かず、アークの広がりにも限界があった。

特開平６−２７５１７５号公報 特開平５−１１４３３８号公報

本発明が解決しようとする課題は、通電軸の通電容量を減少させることなく永久磁石を設けることができるとともに、磁界が接点の外周部まで届き、遮断特性を向上させることのできる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に封着された固定側開口部を有する固定側封着金具と、前記固定側開口部に一方端が封着された筒状の固定側真空金属容器と、前記固定側真空金属容器の他方端に外周部が封着された固定側接点と、前記固定側接点に固着された固定側通電軸と、前記固定側通電軸の外周に設けられた固定側永久磁石と、前記真空絶縁容器の他方端に封着された可動側開口部を有する可動側封着金具と、前記可動側開口部を移動自在に貫通する筒状の可動側真空金属容器と、前記可動側真空金属容器の一方端に外周部が封着されるとともに、前記固定側接点と接離する可動側接点と、前記可動側接点に固着された可動側通電軸と、前記可動側通電軸の外周に設けられた可動側永久磁石と、前記可動側真空金属容器の外周に一方端が封着されるとともに、他方端が前記可動側開口部に封着された伸縮自在のベローズと、を備えたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例４に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例５に係る真空バルブの構成を示す断面図。

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に係る真空バルブの構成を示す断面図である。

図１に示すように、アルミナ磁器よりなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、鉄合金よりなる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と可動側封着金具３には、中央部に円形状の固定側開口部４、可動側開口部５が設けられている。

固定側開口部４には、ステンレスなどの耐電圧特性の高い材料よりなる筒状の固定側真空金属容器６の一方端開口部が封着されている。他方端開口部には、固定側接点７の外周部が封着されている。固定側真空金属容器６内には、同軸上に電気銅よりなる固定側通電軸８が貫通し、端部が固定側接点７の中央部に固着されている。固定側通電軸８の外周と固定側真空金属容器６の内周間には、リング状の固定側永久磁石９が接着剤などで固定されている。固定側永久磁石９の外径は、固定側接点７の外径と同様であり、また、一方面が固定側接点７に接するように固定されている。

可動側開口部５には、固定側真空金属容器６と同様の材料よりなる筒状の可動側真空金属容器１０が移動自在に貫通している。可動側真空金属容器１０の真空絶縁容器１内の一方端開口部には、固定側接点７と接離自在の可動側接点１１の外周部が封着されている。他方端開口部は、開放されている。可動側真空金属容器１０内には、同軸上に電気銅よりなる可動側通電軸１２が貫通し、端部が可動側接点１１の中央部に固着されている。可動側通電軸１２の外周と可動側真空金属容器１０の内周間には、リング状の可動側永久磁石１３が接着剤などで固定されている。可動側永久磁石１３の外径は、可動側接点１１の外径と同様であり、また、一方面が可動側接点１１に接するように固定されている。対向する固定側永久磁石９とは逆極性であり、縦磁界を発生させる。

可動側真空金属容器１０の外周中間部には、伸縮自在の筒状のベローズ１４の一方端が封着され、他方端が可動側開口部５に封着されている。これにより、真空絶縁容器１の真空を保って可動側通電軸１２を軸方向に移動させることができる。固定側接点７と可動側接点１１間の外周には、固定側、可動側真空金属容器６、１０と同様の材料からなる筒状のアークシールド１５が設けられ、外周面の中間部が真空絶縁容器１の内面に固定されている。

これらの構成により、固定側、可動側通電軸８、１２は、固定側、可動側永久磁石９、１３を設けることにより従来のように断面積を減少させる必要がなく、全てを通電に用いることができるので、通電容量の増大を図ることができる。また、固定側、可動側永久磁石９、１３が固定側、可動側接点７、１１の外径と同様（同等）であるとともに、固定側、可動側接点７、１１の反接触面に接するように配置されているので、固定側、可動側永久磁石９、１３が固定側、可動側接点７、１１に最も近接し、外周部まで強い磁界が届くようになり、中心に集まろうとするアークを接触面全体に広げることができる。ここで、図から読み取れるように、固定側、可動側永久磁石９、１３の外径は、固定側、可動側接点７、１１の外径よりも固定側、可動側真空金属容器６、１０の板厚分だけ小さくなるが、磁界の広がりを考慮すると、外径が同様（同等）と言うことができる。

また、固定側、可動側真空金属容器６、１０では、耐電圧特性の高い材料を用いているので、従来のような固定側、可動側通電軸８、１２の電気銅と対向するものと比べ、アークシールド１５との距離の縮小化を図ることができる。なお、固定側、可動側真空金属容器６、１０が固定側、可動側通電軸８、１２よりも太径となり、アークシールド１５との距離が短くなるものの、曲率半径が大きくなる電界緩和の効果の方が大きくでるものとなる。

上記実施例１の真空バルブによれば、固定側、可動側通電軸８、１２の外周に所定の外径を持つ固定側、可動側真空金属容器６、１０を設け、円周方向に形成される所定幅の隙間に、固定側、可動側接点７、１１の外径と同様（同等）の大きさの固定側、可動側永久磁石９、１３を設けているので、固定側、可動側通電軸８、１２の断面積の全てを通電に用いることができ、通電容量の増大を図ることができる。また、固定側、可動側接点７、１１の外周部までの接触面全体に強い磁界を発生させることができ、遮断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に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、永久磁石に断熱材を設けたことである。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、固定側永久磁石９が接する固定側通電軸８間、固定側接点７間、固定側真空金属容器６間には、例えば、ガラス繊維を成形した固定側断熱材１６を設けている。可動側永久磁石１３が接する可動側通電軸１２間、可動側接点１１間、可動側真空金属容器１３間にも同様に、可動側断熱材１７を設けている。固定側断熱材１６、可動側断熱材１７をポーラスに成形すれば、緩衝材にもすることができる。なお、固定側永久磁石９、可動側永久磁石１３の内外周、上下面の全体を固定側断熱材１６、可動側断熱材１７で囲んでもよい。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、固定側永久磁石９、可動側永久磁石１３の耐熱性や耐衝撃性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、通電軸に固定フィンを設けたことである。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、固定側通電軸８には、円周方向の複数個所に板状の固定側固定フィン１８を設け、端面で固定側永久磁石９を固定側接点７間で挟むようにしている。可動側通電軸１２にも同様に、円周方向の複数個所に板状の可動側固定フィン１９を設け、端面で可動側永久磁石１３を可動側接点１１間で挟むようにしている。

上記実施例３の真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、固定側、可動側永久磁石９、１３を確実に固定できるとともに、固定側、可動側通電軸８、１２の放熱を促進させることができる。

次に、本発明の実施例４に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例４に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例４が実施例３と異なる点は、永久磁石の磁界の強度を変えたことである。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、固定側通電軸８の外周には、リング状の第１の固定側永久磁石２０を設け、第１の固定側永久磁石２０の外周に、これよりも強い磁界を発生させるリング状の第２の固定側永久磁石２１を設けている。可動側通電軸１２の外周にも同様に、リング状の第１の可動側永久磁石２２を設け、第１の可動側永久磁石２２の外周に、これよりも強い磁界を発生させるリング状の第２の可動側永久磁石２３を設けている。例えば、第１の固定側永久磁石２０、第１の可動側永久磁石２２にフェライト磁石を用いれば、第２の固定側永久磁石２１、第２の可動側永久磁石２３にはアルニコ磁石を用いるものとする。

上記実施例４の真空バルブによれば、実施例３による効果のほかに、固定側、可動側接点７、１１の外周部に行くほど磁界が強くなるので、アークをより確実に接触面全体に広げることができる

次に、本発明の実施例５に係る真空バルブを図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例５に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例５が実施例４と異なる点は、ベローズカバーを設けたことである。図５において、実施例４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５に示すように、可動側真空金属容器１０の軸方向の長さを可動側固定フィン１９と対向する部分まで短くし、その外周にベローズ１４を囲むような碗状のベローズカバー２４を設けている。なお、実施例４のような可動側開口部５を貫通するものでは、真空絶縁容器１外の可動側真空金属容器１０と可動側開口部５間にベローズ１４を封着するものとする。

上記実施例５の真空バルブによれば、実施例４による効果のほかに、可動側真空金属容器１０の形状の自由度を増すことができる。

以上述べたような実施形態によれば、接点の外径と同様の大きさの永久磁石を通電軸の周りに設けているので、通電軸の通電容量を増大させることができ、また、接点の外周部までの接触面全体に強い磁界を発生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
４ 固定側開口部
５ 可動側開口部
６ 固定側真空金属容器
９ 固定側永久磁石
１０ 可動側真空金属容器
１３ 可動側永久磁石
１６ 固定側断熱材
１７ 可動側断熱材
１８ 固定側固定フィン
１９ 可動側固定フィン
２０ 第１の固定側永久磁石
２１ 第２の固定側永久磁石
２２ 第１の可動側永久磁石
２３ 第２の可動側永久磁石
２４ ベローズカバー

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に封着された固定側開口部を有する固定側封着金具と、
   前記固定側開口部に一方端が封着された筒状の固定側真空金属容器と、
   前記固定側真空金属容器の他方端に外周部が封着された固定側接点と、
   前記固定側接点に固着された固定側通電軸と、
   前記固定側通電軸の外周に設けられた固定側永久磁石と、
   前記真空絶縁容器の他方端に封着された可動側開口部を有する可動側封着金具と、
   前記可動側開口部を移動自在に貫通する筒状の可動側真空金属容器と、
   前記可動側真空金属容器の一方端に外周部が封着されるとともに、前記固定側接点と接離する可動側接点と、
   前記可動側接点に固着された可動側通電軸と、
   前記可動側通電軸の外周に設けられた可動側永久磁石と、
   前記可動側真空金属容器の外周に一方端が封着されるとともに、他方端が前記可動側開口部に封着された伸縮自在のベローズと、
   を備えたことを特徴とする真空バルブ。
2. 前記固定側永久磁石を固定側断熱材で囲み、前記可動側永久磁石を可動側断熱材で囲んだことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記固定側通電軸に固定側固定フィンを設け、前記固定側永久磁石を前記固定側接点とで挟み、
   前記可動側通電軸に可動側固定フィンを設け、前記可動側永久磁石を前記可動側接点とで挟んだことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記固定側接点と前記固定側永久磁石の外径、前記可動側接点と前記可動側永久磁石の外径を同等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項に記載の真空バルブ。
5. 前記固定側永久磁石、前記可動側永久磁石を、外周に行くほど磁界が強くなるように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項に記載の真空バルブ。
6. 前記可動側真空金属容器に前記ベローズを囲むようなベローズカバーを設け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項に記載の真空バルブ。