JP2020198278A - 真空バルブ、スイッチギヤおよび真空バルブの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性能が向上した真空バルブ、スイッチギヤおよび真空バルブの製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、真空バルブ１０は、筒１１Ａと、（第２電極）と、第１電界緩和シールド１５と、第２電界緩和シールド１６と、プライマー層１７と、絶縁層１８と、を有している。プライマー層１７は、絶縁性の樹脂１７Ｍと、樹脂１７Ｍに含有される接着付与剤１７Ｎとを有している。樹脂１７Ｍに含有される接着付与剤１７Ｎの割合は、第１電界緩和シールド１５の表面に近接した領域において相対的に高く、第２電界緩和シールド１６の表面に近接した領域において相対的に高い。【選択図】図３

Description

この発明の実施形態は、真空バルブ、スイッチギヤおよび真空バルブの製造方法に関する。

配電用の開閉装置として、スイッチギヤが知られている。スイッチギヤは、外部の電力源から供給された高電圧の電力を受電し、電圧および電流を変換した後、配電する。すなわち、スイッチギヤは、電力の送配電系統における電路の保護、電力の制御および設備の監視などを目的に、工場、病院およびビルなどに設置されている。
スイッチギヤには、電気絶縁性を高めるために真空（減圧）状態において、電力の供給および遮断を行う真空バルブが含まれている。真空バルブには、内部が真空状態に維持された筒状の容器と、容器内に収容された固定側および可動側の電極と、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂で形成され容器の外周を覆った絶縁層と、が備えられている。更に、真空バルブは、容器の両端を覆うように設けられた椀状の電解緩和シールドを備えている。真空バルブにおいて、電界緩和シールドと絶縁層との間の接着力を高めるために、絶縁樹脂に接着付与剤を添加させることが知られている。

特開２００９−１９３７３４号公報 特開２００３−１８７６７８号公報 特開２０１６−３４９０６号公報

上記のように構成された樹脂絶縁真空バルブでは、絶縁樹脂と電界緩和シールドとの接着強さを高めることが可能であるが、絶縁樹脂全体に接着付与剤が分散されるため、絶縁樹脂と電界緩和シールドとの界面の接着強さを効率的に強くすることができない。そのため、界面に剥離などの欠陥が発生し、絶縁破壊の起点となる場合がある。また、絶縁樹脂全体に接着付与剤が含まれることになるため、機械的特性、熱的特性など他の特性を低下させる場合がある。
この発明の実施形態の課題は、絶縁性能が向上した真空バルブ、スイッチギヤおよび真空バルブの製造方法を提供することにある。

実施形態によれば、真空バルブは、絶縁性を有する筒と、筒の一端に取付けられ一端の開口を閉塞した第１封着板と、筒の他端に取付けられ他端の開口を閉塞した第２封着板と、を備える真空容器と、筒内に配置され、一部が第１封着板を貫通して筒の外部に延出している第１電極と、筒内に配置され第１電極に対向し、一部が第２封着板を貫通して筒の外部に延出している第２電極と、筒の一端を覆うように第１封着板に重ねて設けられた金属製の第１電界緩和シールドと、筒の他端を覆うように第２封着板に重ねて設けられた金属製の第２電界緩和シールドと、接着付与剤を含有し、第１電界緩和シールドの表面および第２電界緩和シールドの表面に形成されたプライマー層と、絶縁性樹脂で形成され、真空容器、第１電界緩和シールド、および第２電界緩和シールドを包含した絶縁層と、を有する。

実施形態によれば、スイッチギヤは、電気的に接地される導電性の接地導体と、接地導体に設けられた絶縁性の支持体と、支持体に支持され、上記の真空バルブを含む開閉器と、を有する。

実施形態によれば、真空バルブの製造方法は、真空容器の電界緩和シールドの表面に、絶縁性の樹脂と接着付与剤とが含まれたプライマーを塗布して加熱して乾燥させてなるプライマー層を形成し、プライマー層に重ねて絶縁性樹脂をモールドして真空容器を覆う絶縁層を形成する。

図１は、実施形態に係る真空バルブを備えたスイッチギヤを示す模式図。 図２は、真空バルブを示す断面図。 図３は、図２の領域Ｆ３を拡大して示す断面図。 図４は、真空バルブの製造方法の要部を示すフローチャート。 図５は、真空バルブの電界緩和シールドの粗面化工程を示す模式図。 図６は、電界緩和シールドに対するプライマーの塗布工程を示す模式図。 図７は、図６の領域Ｆ７をプライマー層の形成が完了した状態で拡大して示す模式図。 図８は、プライマー層の常温硬化工程および加熱硬化工程を示す模式図。 図９は、図８の領域Ｆ９をプライマー層の硬化が完了した状態で拡大して示す模式図。 図１０は、電界緩和シールドを真空バルブの他の構成部材に組み付ける組付工程を示す模式図。 図１１は、真空バルブの構成部材を金型に配置する配置工程を示す模式図。 図１２は、真空バルブの絶縁層を構成する樹脂を金型に注入する注入工程を示す模式図。 図１３は、絶縁層（樹脂）の加熱硬化工程を示す模式図。 図１４は、真空バルブを金型から取り出して絶縁層（樹脂）のゲート部を切断するゲートカット工程と絶縁層に接地層を形成する接地層形成工程を示す模式図。 図１５は、実施例の真空バルブの構成部材（固定側電極電界緩和シールドまたは可動電極側電界緩和シールド、プライマー層および絶縁層）を想定した接着強さ評価試験片の模式図。 図１６は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の接着強さ評価試験片の相対的な接着強度と接着付与剤の配合量との関係を示すグラフ。 図１７は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の接着強さ評価試験片の相対的な接着強度を示すグラフ。

以下図面を参照しながら、実施形態に係る真空バルブ、スイッチギヤおよび真空バルブの製造方法について説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。

図１は、実施形態に係るスイッチギヤ１００を示す模式図である。
スイッチギヤ１００は、例えば、固体絶縁スイッチギヤ（ＳＩＳ：Ｓｏｌｉｄ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）に適用される。スイッチギヤ１００は、矩形箱状の筐体１１０を備えている。筐体１１０には、板状の接地導体１２０が配置されている。筐体１１０の内部は、接地導体１２０により、主回路部１１１と操作機構部１１２とに分けられている。
スイッチギヤ１００は、主回路部１１１において、接地導体１２０上に並んで設置された複数、例えば、３つの支持体１３０を有している。各々の支持体１３０は、エポキシ樹脂等の絶縁材料により所定の形状にモールド成形されている。

スイッチギヤ１００は、支持体１３０に支持された複数の開閉器を有している。スイッチギヤ１００は、開閉器として、例えば、真空遮断器１４１（ＶＣＢ：Ｖａｃｕｕｍ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）、真空断路器１４２（ＶＤＳ：Ｖａｃｕｕｍ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｓｗｉｔｃｈ）および真空点検用の接地装置１４３（ＶＥＳ：Ｖａｃｕｕｍ Ｅａｒｔｈｉｎｇ Ｓｗｉｔｃｈ）を有している。真空遮断器１４１、真空断路器１４２および真空点検用の接地装置１４３は、それぞれ真空バルブ１０を備えている。
上下に並んだ３つの支持体１３０のうち、中央に配置された支持体１３０には、真空遮断器１４１および真空断路器１４２が装着されている。同様に、上方に配置された支持体１３０には、真空断路器１４２およびバイパス導体１５１が装着されている。また、下方に配置された支持体１３０には、接地装置１４３およびバイパス導体１５１が装着されている。
各々の開閉器の固定側導体は、接続導体を介して高圧電源あるいは他の開閉器の固定導体に接続されている。一例では、接地装置１４３の固定側導体は、第１接続導体１７２を介して真空断路器１４２の固定側導体に電気的に接続されている。また、第１接続導体１７２は、第２接続導体１７３を介してケーブルヘッド１７４に接続されている。ケーブルヘッド１７４には、図示しない電力ケーブルが連結されている。真空遮断器１４１の固定側導体は、第３接続導体１７５を介して他方の真空断路器１４２の固定側導体に接続されている。さらに、他方のバイパス導体１５１は、第４接続導体１７６を介して固体絶縁母線１７７に接続されている。

スイッチギヤ１００は、操作機構部１１２において、各々の開閉器の可動側導体を開閉操作する複数の操作機構、例えば、電動バネ操作機構１８０を有している。
また、操作機構部１１２には、複数、例えば、２つの接地装置１９０が設けられている。各々の接地装置１９０は、接地導体１２０および筐体１１０に接続されている。

図２は、真空バルブ１０を示す断面図、図３は、図２の領域Ｆ３を拡大して示す断面図である。
図２に示すように、真空バルブ１０は、真空容器１１、第１電極１２、第２電極１３、ベローズ１４、第１電界緩和シールド１５、第２電界緩和シールド１６、プライマー層１７、絶縁層１８および接地層１９を含んでいる。

真空容器１１は、筒１１Ａ、第１封着板１１Ｂ、および第２封着板１１Ｃを含んでいる。
筒１１Ａは、例えば、軸方向の一端１１Ａｐおよび他端１１Ａｑが開口した円筒形状を有し、アルミナ等の絶縁性を備えたセラミックスによって形成されている。第１電極１２、第２電極１３等を収容している。
第１封着板１１Ｂは、例えば、開口を備えた円盤形状からなり、アルミニウムやステンレス鋼等を主成分とする金属によって形成されている。第１封着板１１Ｂは、筒１１Ａの一端１１Ａｐに固定され一端１１Ａｐの開口を塞いでいる。シャフトの他端は、第１封着板１１Ｂを気密に貫通し、筒１１Ａの外側で第１封着板１１Ｂに固定されている。
第２封着板１１Ｃは、例えば、開口を備えた円盤形状からなり、アルミニウムやステンレス鋼等の金属によって形成されている。第２封着板１１Ｃは、筒１１Ａの他端１１Ａｑに固定され他端１１Ａｑの開口を塞いでいる。

第１電極１２（固定側電極）は、筒１１Ａの一端１１Ａｐ側から筒１１Ａに挿入された固定側導体である。第１電極１２は、円柱状のシャフトとシャフトの一端に形成された電極部とを有している。第１電極１２は、スイッチギヤ１００の外部から電力の供給を受ける。第１電極１２は、シャフトが第１封着板１１Ｂに固定された状態で、筒１１Ａの内部に収容されている。

第２電極１３（可動側電極）は、筒１１Ａの他端１１Ａｑ側から筒１１Ａに挿入され、第１電極１２に接近離間する可動側導体である。第２電極１３は、円柱状のシャフトとシャフトの一端に形成された電極部とを有している。第２電極１３の電極部は第１電極１２の電極部に対向して配置されている。第２電極１３のシャフトは、第２封着板１１Ｃを貫通し、筒１１Ａの外側に延出している。第２電極１３はシャフトの軸方向に沿って移動可能に支持されている。図示しない操作機構により第２電極１３を軸方向に移動させることにより、第２電極１３が第１電極１２に当接あるいは離間される。

ベローズ１４は、筒１１Ａの内部において筒１１Ａの軸方向に沿って配置され、一端が第２封着板１１Ｃに取り付けられ、他端が第２電極１３のシャフトに取り付けられている。ベローズ１４は、第２電極１３の移動に伴い、筒１１Ａの軸方向に沿って伸縮可能に構成されている。ベローズ１４は、第２電極１３と第２封着板１１Ｃとの間の隙間を覆うことにより、筒１１Ａ内の空間の気密性を維持している。

第１電界緩和シールド１５は、第１電極１２の基端部を挿通しつつ第１封着板１１Ｂに重ねて設けられ、筒１１Ａの一端１１Ａｐを覆っている。第１電界緩和シールド１５は、導電性を有する金属板で形成され、本体部１５ａ、挿通部１５ｂおよび本体部１５ａの外周縁に立設された環状の側壁部１５ｃを一体に有している。本体部１５ａは、第１封着板１１Ｂよりも大きい円盤形状からなり、第１封着板１１Ｂに重ねて配置され第１封着板１１Ｂに固定されている。挿通部１５ｂは、本体部１５ａの中央に開口した貫通孔であって、第１電極１２の基端部が挿入されて取り付けられている。側壁部１５ｃは、本体部１５ａの外周縁から筒１１Ａの一端１１Ａｐを覆うように突出した円筒形状に形成されている。側壁部１５ｃは、筒１１Ａの外周面に隙間を置いて対向している。第１電界緩和シールド１５は、外部と第１電極１２との間の電界を電気的に遮蔽して電界を緩和する。

第２電界緩和シールド１６は、第２電極１３のシャフトを移動可能に挿通しつつ第２封着板１１Ｃに重ねて設けられ、筒１１Ａの他端１１Ａｑを覆っている。第２電界緩和シールド１６は、導電性を有する金属板で形成され、本体部１６ａ、挿通部１６ｂおよび本体部１６ａの外周縁に立設された環状の側壁部１６ｃ、挿通部１６ｂから側壁部１６ｃと反対方向に立設された環状のボス部１６ｄを一体に有している。本体部１６ａは、第２封着板１１Ｃよりも大きい円盤形状からなり、第２封着板１１Ｃに重ねて配置され第２封着板１１Ｃに固定されている。挿通部１６ｂは、本体部１６ａの中央に開口した貫通孔であって、第２電極１３のシャフトが移動可能に挿入されている。側壁部１６ｃは、本体部１６ａの外周縁から筒１１Ａの他端１１Ａｑを覆うように突出した円筒形状に形成されている。側壁部１６ｃは、筒１１Ａの外周面に隙間を置いて対向している。ボス部１６ｄは、図示せぬリング状の密封パッキンを介して、第２電極１３のシャフトを移動可能に支持している。第２電界緩和シールド１６は、外部と第２電極１３との間の電界を電気的に遮蔽して電界を緩和する。

筒１１Ａの外周には、絶縁性樹脂をモールドした絶縁層１８（絶縁層）が設けられている。絶縁層１８は、筒１１Ａの径方向に十分な厚みを備えた円筒形状に形成されている。絶縁層１８は、例えば、エポキシ樹脂を含んでいる。絶縁層１８は、筒１１Ａ、第１封着板１１Ｂの側端部、第２封着板１１Ｃの側端部、第１電極１２のシャフトの基端部、第１電界緩和シールド１５、第２電界緩和シールド１６を覆っている。絶縁層１８は、筒１１Ａの絶縁性能を高めるものである。絶縁層１８にエポキシ樹脂を用いることによって、一般的であって汎用性が高い、いわゆるエポキシ樹脂絶縁真空バルブを構成することができる。

絶縁層１８の外周面には、導電性塗料を塗布し固着してなる接地層１９が設けられている。接地層１９は、絶縁層１８と比較して十分に薄い。接地層１９は、グラウンドに対して、真空バルブ１０を電気的に接地（アース）するものである。

第１電界緩和シールド１５の表面、および第２電界緩和シールド１６の表面には、それぞれプライマー層１７が設けられている。図３に示すように、プライマー層１７は、絶縁性の樹脂１７Ｍと接着付与剤１７Ｎを含んでいる。樹脂１７Ｍには、例えば、エポキシ樹脂、Ｃ３６ジカルボン酸の二塩基酸、オクチル酸第一錫、有機溶剤（アセトン）を用いることができる。接着付与剤１７Ｎには、例えば、トリアジン（ｔｒｉａｚｉｎｅ，Ｃ_３Ｈ_３Ｎ_３）およびイミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ，Ｃ_３Ｈ_４Ｎ_２）を用いることができる。一例として、接着付与剤１７Ｎには、四国化成工業株式会社製の製品名ＶＤ−３や製品名ＶＤ−５を用いる。プライマー層１７は、例えば、１００重量部の樹脂１７Ｍに対して、１乃至６重量部の接着付与剤１７Ｎを含有して構成されている。プライマー層１７は、例えば、２〜１０μｍ程度の層厚で形成されている。プライマー層１７において、接着付与剤１７Ｎは、樹脂１７Ｍに対し電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６）の表面側に偏って存在（局在）している。すなわち、樹脂１７Ｍに含有される接着付与剤１７Ｎの割合は、第１電界緩和シールド１５の表面に近接した領域において相対的に高い。同様に、樹脂１７Ｍに含有される接着付与剤１７Ｎの割合は、第２電界緩和シールド１６の表面に近接した領域において相対的に高い。

接着付与剤１７Ｎを含有したプライマー層１７を介して、電解緩和シールド１５、１６と、絶縁層１８が接着されている。ここで、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６）と絶縁層１８との間の界面に接着付与剤１７Ｎを局在させて、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６）と絶縁層１８との接着強さを強固なものにすることができる。これにより、絶縁層１８と電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６）との界面に剥離などの欠陥が発生することを抑制し、絶縁性の向上を図ることが可能となる。さらに、第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６の表面は、粗面化されていることが好ましい。これにより、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６）の表面とプライマー層１７との接着強さを高めることができる。一例として、第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６の表面粗さは、筒１１Ａ、第１封着板１１Ｂまたは第２封着板１１Ｃの表面粗さよりも大きい。

次に、上記のように構成された真空バルブ１０の製造方法（製造工程）について説明する。
図４は、真空バルブ１０の製造方法の要部を示すフローチャートである。
図４に示すように、真空バルブ１０の製造工程には、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）の粗面化工程Ｓ０１、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）に対するプライマーＫの塗布工程Ｓ０２、プライマー層１７の常温硬化工程Ｓ０３、プライマー層１７の加熱硬化工程Ｓ０４、真空バルブ１０の構成部材の組付工程Ｓ０５、組み付けられた真空バルブ１０の構成部材の金型への配置工程Ｓ０６、金型への絶縁層１８（樹脂）の注入工程Ｓ０７、絶縁層１８（樹脂）の加熱硬化工程Ｓ０８、絶縁層１８（樹脂）のゲートカット工程Ｓ０９および接地層形成工程Ｓ１０が含まれている。

図５は、真空バルブ１０の電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）の粗面化工程Ｓ０１を示す模式図である。
図５に示すように、粗面化工程Ｓ０１では、サンドブラスト処理により電解緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）の表面を粗面化する。より具体的には、第１電界緩和シールド１５の表面に、ノズル２０１から噴射した研削液Ｗを衝突させる。第１電界緩和シールド１５の表面は、外表面の一部または全部であって、外部から視認可能な面である。研削液Ｗは、例えば、水に砥粒を含有させたものである。研削液Ｗに含有された砥粒が衝突することによって、第１電界緩和シールド１５の表面に凹凸が形成され、その表面が粗面化される。その後、第１電界緩和シールド１５の表面を、例えば有機溶媒によって洗浄する。第１電界緩和シールド１５の粗面化は、上記のようなサンドブラスト処理に限定されず、例えば、砥石を用いた研磨処理や、薬液を用いた浸食処理によって行ってもよい。第２電界緩和シールド１６は、第１電界緩和シールド１５と同様の方法によって粗面化される。
このように、塗布工程Ｓ０２の前に、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）の表面を粗面化する粗面化工程Ｓ０１を実施する。これにより、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）と、絶縁層１８との間の表面積を増加させて、互いの接着強さを向上させることができる。

図６は、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）に対するプライマーＫの塗布工程Ｓ０２を示す模式図である。
図６に示すように、塗布工程Ｓ０２では、第１電界緩和シールド１５の表面に、コータ２０２から供給したプライマーＫを塗布する。プライマーＫは、例えば、液体状の樹脂１７Ｍに接着付与剤１７Ｎを配合したものである。具体的には、例えばエポキシ樹脂、Ｃ３６ジカルボン酸の二塩基酸、オクチル酸第一錫、有機溶剤（アセトン）からなる樹脂（１００重量部）に、例えば四国化成工業株式会社製の製品名ＶＤ−３やＶＤ−５からなる接着付与剤（１乃至６重量部）を配合したものである。第１電界緩和シールド１５に対するプライマーＫの塗布は、上記のような方法に限定されず、例えば、プライマーＫを浸み込ませた布などを第１電界緩和シールド１５の表面に接触させて付着させたり、プライマーＫを第１電界緩和シールド１５の表面に噴霧して付着させたりしてもよい。第２電界緩和シールド１６は、第１電界緩和シールド１５と同様の方法によってプライマーＫが塗布される。

図７は、図６の領域Ｆ７をプライマー層１７の塗布が完了した状態で拡大して示す模式図である。
図７に示すように、第１電界緩和シールド１５の表面には、プライマー層１７が所定の厚さで塗布されている。プライマー層１７を構成する樹脂１７Ｍと接着付与剤１７Ｎは、均等に混じり合っている。すなわち、樹脂１７Ｍに対して接着付与剤１７Ｎが分散して存在している。第２電界緩和シールド１６に塗布されたプライマー層１７の状態は、第１電界緩和シールド１５に塗布されたプライマー層１７の状態と同様である。

図８は、プライマー層１７の常温硬化工程Ｓ０３および加熱硬化工程Ｓ０４を示す模式図である。
図８に示すように、常温硬化工程Ｓ０３および加熱硬化工程Ｓ０４では、プライマー層１７が塗布された第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６を恒温器２０３に配置する。先ず、常温硬化工程Ｓ０３として、恒温器２０３の内部を常温（室温）の状態で、プライマー層１７を所定時間（例えば１０時間）にわたって硬化させる。次に、加熱硬化工程Ｓ０４として、恒温器２０３の内部を所定温度（例えば１００℃）に昇温させた状態で、プライマー層１７を所定時間（例えば１時間）にわたって硬化させる。加熱硬化工程Ｓ０４における所定温度は、例えば、プライマー層１７を構成する樹脂１７Ｍや接着付与剤１７Ｎのガラス転移温度以上の温度である。
このように、加熱硬化工程Ｓ０４では、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）の表面に塗布されたプライマーＫを加熱する。また、加熱硬化工程Ｓ０４では、常温硬化工程Ｓ０３においてプライマーＫを１０時間以上放置した（経過した）後に加熱する。これにより、接着付与剤１７Ｎを樹脂１７Ｍの中で、第１電界緩和シールド１５の表面や第２電界緩和シールド１６の表面に向かって移動させることができる。

図９は、図８の領域Ｆ９をプライマー層１７の硬化が完了した状態で拡大して示す模式図である。
図９に示すように、第１電界緩和シールド１５の表面には、プライマー層１７が乾燥した状態で固着されている。図９に示すプライマー層１７は、硬化する過程で揮発成分が気化していることから、図７に示すプライマー層１７よりも厚みが薄くなっている。ここで、プライマー層１７を構成する樹脂１７Ｍと接着付与剤１７Ｎは、均等に混じり合っていない。すなわち、樹脂１７Ｍに対して接着付与剤１７Ｎが偏って存在（局在）している。接着付与剤１７Ｎは、常温硬化工程Ｓ０３および加熱硬化工程Ｓ０４において、金属からなる第１電界緩和シールド１５に引き寄せられるように移動した結果、樹脂１７Ｍの中で偏って存在している。具体的には、接着付与剤１７Ｎは、樹脂１７Ｍの中において、第１電界緩和シールド１５に近接した領域に存在している。第２電界緩和シールド１６に形成されたプライマー層１７は、接着付与剤１７Ｎによって、第１電界緩和シールド１５に対して強力に化学結合されている。第２電界緩和シールド１６に固着したプライマー層１７の状態は、第１電界緩和シールド１５に固着したプライマー層１７の状態と同様である。

図１０は、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）を真空バルブ１０の他の構成部材に組み付ける組付工程Ｓ０５を示す模式図である。
図１０に示すように、組付工程Ｓ０５では、第１電界緩和シールド１５に第１電極１２のシャフトが挿通された状態で、第１電界緩和シールド１５が筒１１Ａに接合された第１封着板１１Ｂに組み付けられる。また、組付工程Ｓ０５では、第２電界緩和シールド１６に第２電極１３のシャフトが挿通された状態で、第２電界緩和シールド１６が筒１１Ａに接合された第２封着板１１Ｃに組み付けられる。

図１１は、真空バルブ１０の構成部材を金型（固定型２０４および移動型２０５）に配置する配置工程Ｓ０６を示す模式図である。
図１１に示すように、配置工程Ｓ０６では、図１０に示す真空バルブ１０の構成部材を固定型２０４に装着した後、固定型２０４に対して移動型２０５を接近させて接触させる。なお、図１１に示す真空バルブ１０の構成部材は、完成状態の真空バルブ１０から絶縁層１８および接地層１９を除いた構成部材である。固定型２０４の内側と真空バルブ１０の外側との空間、および移動型２０５の内側と真空バルブ１０の外側との空間が、真空バルブ１０の絶縁層１８の形状に相当する。

図１２は、真空バルブ１０の絶縁層１８を構成する樹脂を金型（固定型２０４および移動型２０５）に注入する注入工程Ｓ０７を示す模式図である。
図１２に示すように、固定型２０４の注入口２０４ａから真空バルブ１０の絶縁層１８を構成する樹脂を注入する。絶縁層１８を構成する樹脂は、固定型２０４および移動型２０５の内側と真空バルブ１０の外側との間の空間に、充填される。注入工程Ｓ０７は、例えば、射出成形や鋳造によって行われる。

図１３は、絶縁層１８（樹脂）の加熱硬化工程Ｓ０８を示す模式図である。
図１３に示すように、加熱硬化工程Ｓ０８では、固定型２０４および移動型２０５を恒温器２０６に配置して、所定の温度まで昇温させる。これによって、絶縁層１８を構成する樹脂を加熱して硬化させる。絶縁層１８は、筒１１Ａ、第１封着板１１Ｂ、第２封着板１１Ｃ、第１電極１２、プライマー層１７が固着された第１電界緩和シールド１５、およびプライマー層１７が固着された第２電界緩和シールド１６と一体に接合される。これによって、絶縁層１８が真空バルブ１０の外側に設けられる。ここで、固定型２０４および移動型２０５は、例えば、射出成形装置から取り外して恒温器２０６に配置することなく、射出成形装置に取り付けたままの状態で温調設備によって昇温させてもよい。

図１４は、真空バルブを金型（固定型２０４および移動型２０５）から取り出して絶縁層１８（樹脂）のゲート部１８ｇを切断するゲートカット工程Ｓ０９と絶縁層１８に接地層１９を形成する接地層形成工程Ｓ１０を示す模式図である。
図１４に示すように、ゲートカット工程Ｓ０９では、真空バルブ１０が、固定型２０４と移動型２０５から取り出される。絶縁層１８のゲート部１８ｇの根元に対して、レーザ光源２０７からレーザ光Ｌが照射されて、ゲート部１８ｇが切断される。ゲート部１８ｇの切断は、ブレードを用いた切削や、カッターを用いたせん断によって行ってもよい。
図１４に示すように、接地層形成工程Ｓ１０では、絶縁層１８の表面に、コータ２０８から供給された導電性溶液が塗布される。導電性溶液が乾燥しつつ絶縁層１８に固着して、接地層１９が形成される。接地層１９は、導電性を備えている。

次に、上述した実施形態に則して作製した接着強さ評価試験片と、比較例により作製した接着強さ評価試験片とを比較することにより、本実施形態に係る真空バルブ１０の作用効果を説明する。

図１５および表１を参照して、真空バルブ１０の構成部材（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６、プライマー層１７および絶縁層１８に相当）の接着強度の評価実験に用いた接着強さ評価試験片について説明する。
図１５は、実施例の真空バルブの構成部材（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６、プライマー層１７および絶縁層１８）を想定した接着強さ評価試験片の模式図である。表１に、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２における接着付与剤の仕様を示している。

図１５に示すように、実施例１の接着強さ評価試験片は、円柱形状に形成され、模擬電界緩和シールド１５Ｓと絶縁層１８Ｓを、プライマー層１７Ｓを介して接合して構成されている。模擬電界緩和シールド１５Ｓは、真空バルブ１０の電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６）を想定している。プライマー層１７Ｓは、真空バルブ１０のプライマー層１７を想定している。絶縁層１８Ｓは、真空バルブ１０の絶縁層１８を想定している。

模擬電界緩和シールド１５Ｓは、真鍮からなり、直径１４ｍｍおよび長さ５０ｍｍの円柱形状に形成されている。模擬電界緩和シールド１５Ｓの上面１５Ｓａは、サンドブラスト処理によって粗面化された後、アセトンによって洗浄されて、乾燥（揮発）している。

プライマー層１７Ｓは、模擬電界緩和シールド１５Ｓの上面１５Ｓａにプライマーが一定の厚みで塗布した後、そのプライマーが加熱されて硬化して形成されている。プライマーは、エポキシ樹脂、Ｃ３６ジカルボン酸の二塩基酸、オクチル酸第一錫、有機溶剤（アセトン）からなる液体状の樹脂に、接着付与剤が配合されて調製された。ここで、プライマーの調製において、１００重量部の樹脂に対して、３重量部の接着付与剤が配合されている。次に、プライマー層１７Ｓが形成された模擬電界緩和シールド１５Ｓを、常温（室温）で１０時間保持された後、加熱炉において１００℃に加熱された状態で１時間保持された。プライマー層１７Ｓは、乾燥すると共に硬化して、模擬電界緩和シールド１５Ｓに固着した。

絶縁層１８Ｓは、直径１４ｍｍおよび長さ５０ｍｍの円柱形状に形成されている。絶縁層１８Ｓは、金型を用いた成形によって、プライマー層１７Ｓを介して、模擬電界緩和シールド１５Ｓに接合されている。すなわち、絶縁層１８Ｓは、金型に配置された模擬電界緩和シールド１５Ｓとプライマー層１７Ｓを介して隣り合うように、金型にエポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、シリカフィラーからなるエポキシ注型樹脂が注入されて成形された。具体的には、先ず、模擬電界緩和シールド１５Ｓが、金型に配置された状態で、８０℃に加熱（余熱）された。次に、金型を真空タンクに配置して、絶縁層１８Ｓが脱泡処理された後、恒温器で絶縁層１８Ｓが８０℃に加熱されて１０時間保持された。絶縁層１８Ｓは、脱気され、かつ、乾燥および硬化した状態で、模擬電界緩和シールド１５Ｓとプライマー層１７Ｓを介して接合された。次に、模擬電界緩和シールド１５Ｓとプライマー層１７Ｓおよび絶縁層１８Ｓから構成される接着強さ評価試験片が金型から取り出され、加熱炉に配置されて１５０℃に加熱された状態で１５時間保持された。絶縁層１８Ｓは、プライマー層１７Ｓを介して模擬電界緩和シールド１５Ｓに強固に接合された状態で硬化した。

実施例２の接着強さ評価試験片について、実施例１の接着強さ評価試験片と異なる構成を説明する。実施例２の接着強さ評価試験片は、プライマーの調製において、樹脂に配合する接着付与剤の量を、実施例１の接着強さ評価試験片と比較して２倍にした。すなわち、実施例２の接着強さ評価試験片では、プライマーの調製において、１００重量部の樹脂に対して、６重量部の接着付与剤を配合した。実施例１の接着強さ評価試験片では、プライマーの調製において、１００重量部の樹脂に対して、３重量部の接着付与剤を配合していた。

比較例１の接着強さ評価試験片について、実施例１の接着強さ評価試験片と異なる構成を説明する。比較例１の接着強さ評価試験片は、樹脂部材を構成する硬化前の液体状の樹脂に接着付与剤を配合した。すなわち、比較例１の接着強さ評価試験片では、エポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、シリカフィラーからなるエポキシ注型樹脂に、接着付与剤を配合することで、接着付与剤を配合したエポキシ注型樹脂を調製した。ここで、樹脂部材を構成する硬化前の液体状の樹脂の調製において、１００重量部のエポキシ注型樹脂に対して、３重量部の接着付与剤を配合した。実施例１の接着強さ評価試験片では、プライマーの調製において、１００重量部の樹脂に対して、３重量部の接着付与剤を配合していた。

比較例２の接着強さ評価試験片について、実施例１の接着強さ評価試験片と異なる構成を説明する。比較例２の接着強さ評価試験片は、プライマーの調製において、樹脂に対して、接着付与剤を配合していない。また、比較例２の接着強さ評価試験片は、樹脂部材を構成する硬化前の液体状の樹脂に対しても、接着付与剤を配合していない。

図１６および図１７を参照して、真空バルブ１０の構成部材（第１電界緩和シールド１５または第２電界緩和シールド１６、プライマー層１７および絶縁層１８に相当）の接着強度の評価実験の結果について説明する。
図１６は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の接着強さ評価試験片の相対的な接着強度と接着付与剤の配合量との関係を示すグラフ、図１７は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の接着強さ評価試験片の相対的な接着強度を示すグラフである。

接着強さ評価試験片に対して、模擬電界緩和シールド１５Ｓと絶縁層１８Ｓを引き離す方向に応力Ｐをかけて、模擬電界緩和シールド１５Ｓと絶縁層１８Ｓがプライマー層１７Ｓを介して剥離したときの強度を測定した。接着付与剤を全く配合していない比較例３の接着強さ評価試験片を、相対的な接着強度の基準（１００％）にした。接着付与剤を配合した実施例１、実施例２および比較例１の接着強さ評価試験片は、接着付与剤を配合していない比較例２の接着強さ評価試験片よりも、相対的に接着強度が高い。実施例１の接着強さ評価試験片は、実施例２の接着強さ評価試験片および比較例１の接着強さ評価試験片よりも、相対的に接着強度が高い。実施例１の接着強さ評価試験片は、接着付与剤をプライマー層に設け、かつ、１００重量部の樹脂に対して３重量部で構成している。プライマーに接着付与剤を配合した実施例２の接着強さ評価試験片は、絶縁樹脂部材に接着付与剤を配合した比較例１の接着強さ評価試験片よりも、接着強度が若干高い。
このように、実施形態の真空バルブ１０によれば、プライマー層１７は、１００重量部の樹脂１７Ｍに対して、例えば１乃至６重量部の接着付与剤１７Ｎを含有してなる。このような構成によれば、図１５から図１７および表１を参照して説明した通り、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）とプライマー層１７を強固に接着することができる。この結果、プライマー層１７を用いて、電界緩和シールド（第１電界緩和シールド１５および第２電界緩和シールド１６）と絶縁層１８との間に、放電の原因となる空隙が発生することを抑制できる。すなわち、仮に空隙が発生すると気中絶縁の状態となることから、固体絶縁の状態と比較して高電圧がかかった場合に短絡し易くなるが、本実施形態ではその空隙の発生を十分に抑制できる。ここで、図２に示すように、特に、側壁部１５ｃと真空容器１１の間、および側壁部１６ｃと真空容器１１の間の部分において剥離が生じ易いが、上記のように構成したプライマー層１７と絶縁層１８によって、それらの部分における剥離を十分に抑制できる。
以上述べた通り、絶縁性能が向上した真空バルブ１０、スイッチギヤ１００および真空バルブ１０の製造方法を提供することができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１０…真空バルブ、１１…真空容器、１１Ａ…筒、１１Ａｐ…一端、１１Ａｑ…他端、
１１Ｂ…第１封着板、１１Ｃ…第２封着板、１２…第１電極、１３…第２電極、
１５…第１電界緩和シールド、１６…第２電界緩和シールド、１７…プライマー層、
１７Ｍ…樹脂、１７Ｎ…接着付与剤、１８…絶縁層、１００…スイッチギヤ

Claims (8)

1. 絶縁性を有する筒と、前記筒の一端に取付けられ前記一端の開口を閉塞した第１封着板と、前記筒の他端に取付けられ前記他端の開口を閉塞した第２封着板と、を備える真空容器と、
   前記筒内に配置され、一部が前記第１封着板を貫通して前記筒の外部に延出している第１電極と、
   前記筒内に配置され前記第１電極に対向し、一部が前記第２封着板を貫通して前記筒の外部に延出している第２電極と、
   前記筒の前記一端を覆うように前記第１封着板に重ねて設けられた金属製の第１電界緩和シールドと、
   前記筒の前記他端を覆うように前記第２封着板に重ねて設けられた金属製の第２電界緩和シールドと、
   接着付与剤を含有し、前記第１電界緩和シールドの表面および前記第２電界緩和シールドの表面に形成されたプライマー層と、
   絶縁性樹脂で形成され、前記真空容器、前記第１電界緩和シールド、および前記第２電界緩和シールドを包含した絶縁層と、を有する、真空バルブ。
2. 前記プライマー層は、絶縁性の樹脂と、前記樹脂に含有される前記接着付与剤と、を含み、
   前記樹脂に含有された前記接着付与剤の割合は、前記第１電界緩和シールドの前記表面および前記第２電界緩和シールドの前記表面に近接した領域において相対的に高い、請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記プライマー層は、１００重量部の前記樹脂に対して、１乃至６重量部の前記接着付与剤を含有してなる、請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記絶縁層は、エポキシ樹脂を含んでなる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空バルブ。
5. 電気的に接地される導電性の接地導体と、
   前記接地導体に設けられた絶縁性の支持体と、
   前記支持体に支持され、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空バルブを含む開閉器と、を有する、スイッチギヤ。
6. 真空容器の電界緩和シールドの表面に、絶縁性の樹脂と接着付与剤とが含まれたプライマーを塗布して加熱して乾燥させてなるプライマー層を形成し、
   前記プライマー層に重ねて絶縁性樹脂をモールドして前記真空容器を覆う絶縁層を形成する、真空バルブの製造方法。
7. 前記電界緩和シールドの前記表面を粗面化する、請求項６に記載の真空バルブの製造方法。
8. 前記表面に塗布された前記プライマーを１０時間以上経過した後に加熱する、請求項６または７に記載の真空バルブの製造方法。

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