JP3166523B2

JP3166523B2 - 真空バルブ及びその製造方法並びに真空遮断器

Info

Publication number: JP3166523B2
Application number: JP31976594A
Authority: JP
Inventors: 徹谷水; 好美袴田; 芳友後藤; 将人小林; 勝博小室
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH07230744A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空バルブに係り、特に
真空の密閉性及び生産効率の向上に好適な真空バルブ及
びその製造方法並びに真空遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空バルブは真空遮断器の重要な遮断部
であり、絶縁円筒の両端を金属端板で密閉した真空容器
内に、固定導体と可動導体とよりなる接離自在な一対の
導体を配置している。固定導体は、固定導体側金属端板
を気密に貫通しており、その一端には固定電極が固定さ
れている。可動導体は、可動導体側金属端板にベローズ
を介して気密に接合しており、その一端には可動電極が
固定されている。尚、上記導体には銅材、上記金属端板
には、特開平5−41143号で知られているように、絶縁円
筒との接合部に対して特に熱の影響が大きいリン脱酸銅
の材質を有する部材や、Ｆｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
等の合金が使用されている。

【０００３】真空バルブを構成する上記部材は、接合部
材として金属ろうを用いたろう付け方法により接合され
ている。この接合方法は、接合しようとする部材間、或
いはその近くにろう材を置き、真空炉、或いは水素炉等
の非酸化性雰囲気中でろう材の融点温度以上まで加熱し
てろう材を溶かし部材間を接合させるというものであ
る。尚、真空バルブを構成する部材間を接合する他の方
法としては、ＴＩＧ溶接，プラズマ溶接等がある。

【０００４】真空バルブの内部は、真空炉中で排気作業
とろう付け作業とが同時に行われ真空密閉されている。
この一例として特開昭59−175521号等に記載された方法
が知られている。この方法は、部分的な組立てを行った
後、真空炉中で真空密閉するというものであり、具体的
には、固定電極と固定導体と固定側金属端板とを、また
可動電極と可動導体とベローズと可動側金属端板とを第
一次ろう付けにより接合し、次に絶縁円筒と固定側金属
端板と可動側金属端板とを真空炉中で第二次ろう付けに
より接合するというものである。ろう付け作業が終了す
ると、固定導体及び可動導体と外部導体との接合部には
銀メッキが施される。

【０００５】また、真空バルブは、特公平5−31245号公
報で知られているように接合部材であるろう材を改良し
たり、特開平2−195618 号公報で知られているようにリ
ングろう材の内外周に連続しない複数の突出部を形成し
部材間をガイドしたりし、密閉性を向上させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】真空バルブの内部を真
空密閉する場合、１回のろう付けで部材間を接合しよう
とすると、固定電極と固定導体及び可動電極と可動導体
の接合に充分な熱が伝わらずろう付けが確実に行われな
い。このため、前述したように、固定電極と固定導体と
固定側金属端板とを、また可動電極と可動導体とベロー
ズと可動側金属端板とを第一次ろう付けにより接合し、
次に絶縁円筒と固定側金属端板と可動側金属端板とを真
空炉中で第二次ろう付けにより接合するという方法が採
られているが、この方法では、必要所要時間が長く、生
産効率（作業性）が悪いため、真空バルブにかかるコス
トが高くなるということが判明した。

【０００７】また、部材間のろう付け作業後、固定導体
及び可動導体と外部導体との接合部に銀メッキを施す場
合、その前に前記接合部には酸などの溶剤やメッキ電解
液が塗られる。しかし、これらの物質は腐食性を有する
ため、真空バルブに残留すると真空漏れの原因や他の重
大な問題の原因となる。従って、これらの物質を完全に
排除する必要があり、この作業（時間）分、さらに生産
効率（作業性）が悪くなり、さらに真空バルブにかかる
コストを高くしてしまう。

【０００８】一方、真空バルブを構成する部材を真空炉
中で接合する場合、その接合部材であるろう材を溶かす
ために輻射熱を与え真空バルブを加熱する。しかし、真
空バルブの導体の構成材料である銅材は、熱を反射させ
易く少量の熱しか吸収しない。このため、真空バルブの
加熱に時間がかかり、輻射熱を均等に伝達することがで
きず、接合部材であるろう材が不均等に溶けてしまうこ
とから、真空漏れの原因の一つであることが判明した。

【０００９】また、前述したように、真空バルブは、導
体の構成材料が銅材であるのに対して、金属端板の構成
材料はＦｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等の合金というよ
うに異種の構成材料が用いられ、かつ構成する部材が多
数存在し、気密に接合する箇所も多数存在することか
ら、真空漏れを起こす原因となる。

【００１０】また、従来のように、接合部材であるろう
材を改良したり、複数の突出部により部材間をガイドし
たりして真空バルブの密閉性を向上させているが、いず
れにおいても確実な密閉構造を有する真空バルブは得ら
れていない。従って、従来の真空バルブは、その密閉性
を低下させていた。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、真空バルブの生産効率
及び密閉性の向上が図れる、安価で信頼性の高い真空バ
ルブ及びその製造方法を提供するにある。

【００１２】また、上記真空バルブを用い重量が低減さ
れた真空遮断器を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する真空
バルブを得るために本発明は、絶縁筒と，該絶縁筒の内
部に配置され先端部に電極を有する接離自在な一対の導
体と，前記導体の一方と前記絶縁筒の一端を連絡し絶縁
筒内部の気密を保持しながら前記導体の一方の電極が前
記導体の他方の電極と接離できるように構成された可撓
部材とを有すると共に、前記導体の他方により前記絶縁
筒の他端を密閉している。

【００１４】また、上記目的を達成する真空バルブを得
るために本発明は、絶縁筒の内部に配置され先端部に電
極を有する接離自在な一対の導体を有すると共に、前記
絶縁筒の一端側を前記導体の一方、端板及びベローズに
て密閉している真空バルブにおいて、前記絶縁筒の他端
側を、前記導体の他方により密閉している。

【００１５】また、上記目的を達成する真空バルブを得
るために本発明は、絶縁筒の内部に配置され先端部に電
極を有した固定導体及び可動導体からなる接離自在な一
対の導体を有すると共に、前記絶縁筒の一端側を前記可
動導体，端板及びベローズにて密閉している真空バルブ
において、前記絶縁筒の他端側を、前記固定導体により
密閉している。

【００１６】好ましくは、前記絶縁筒の他端側と前記固
定導体との接合部近傍の材質は、銅をベースに１〜１０
％のクロムが含有されたものとなっている。

【００１７】また、好ましくは、前記絶縁筒の他端側と
前記固定導体との接合部近傍は、その断面積の大きさを
前記接合部近傍の距離に対する曲げモーメントの大きさ
の変化に合わせて変化させている。

【００１８】また、好ましくは、前記固定導体は、その
端部に溝を形成し前記絶縁筒の他端側との接合部を形成
している共に、前記接合部の反対側に前記接合部の位置
よりも高い位置を有する出張り面を形成している。

【００１９】また、上記目的を達成する真空バルブを得
るために本発明は、絶縁筒の内部に配置され先端部に電
極を有した固定導体及び可動導体からなる接離自在な一
対の導体を有すると共に、前記絶縁筒の一端側を前記可
動導体，端板及びベローズにて密閉している真空バルブ
において、前記絶縁筒の他端側は、前記固定導体により
密閉されると共に、前記絶縁筒の一端側と前記可動導体
との間若しくは前記絶縁筒の他端側と固定導体との間の
少なくとも一方を、多重に密閉している。

【００２０】好ましくは、前記絶縁筒の他端側と前記固
定導体との接合部は、少なくとも２ヵ所形成されている
と共に、前記接合部間は真空にされている。

【００２１】また、好ましくは、前記ベローズは複数か
らなり、その一端は前記可動導体に接合され、他端の少
なくとも１つは前記絶縁筒の一端側に接合されていると
共に、前記複数のベローズ間は真空にされている。

【００２２】また、上記目的を達成する真空バルブを得
るために本発明は、絶縁筒の内部に配置され互いに向い
合う先端部に電極を有した固定導体及び可動導体からな
る接離自在な一対の導体を有すると共に、前記絶縁筒の
一端側を前記可動導体，端板及びベローズにて密閉して
いる真空バルブにおいて、前記絶縁筒の他端側は、前記
固定導体により密閉されると共に、前記絶縁筒の他端側
と前記固定導体とは、リング状に形成され、その内周部
が前記固定導体をガイドし、外周部が前記絶縁筒をガイ
ドする曲がり部と、周方向に所定の間隔で配置された突
起部とを有する接合部材により接合されている。

【００２３】好ましくは、前記ベローズは複数からな
り、その一端は前記可動導体に接合され、他端の少なく
とも１つは前記絶縁筒の一端側に接合されていると共
に、前記絶縁筒の一端側と前記複数のベローズの少なく
とも１つの他端とは、リング状に形成され、その内周部
が前記絶縁筒をガイドする曲がり部と、周方向に所定の
間隔で配置された突起部とを有する接合部材により接合
されている。

【００２４】また、好ましくは、前記ベローズは複数か
らなり、その一端は前記可動導体に接合され、他端の少
なくとも１つは前記絶縁筒の一端側に接合されていると
共に、前記金属端板と前記複数のベローズの少なくとも
１つの他端とは、リング状に形成され、その内周部が前
記金属端板をガイドし、外周部が前記絶縁筒をガイドす
る曲がり部と、前記複数のベローズの少なくとも１つの
他端をガイドする段差と、周方向に所定の間隔で配置さ
れた突起部とを有する接合部材により接合されている。

【００２５】上記目的を達成する真空バルブの製造方法
を得るために本発明は、固定導体の端部に接合部材を乗
せ、その上に絶縁筒の下端部を乗せ、次に、前記絶縁筒
の内部に可動導体を挿入し、前記可動導体のベローズ接
合部と前記絶縁筒の上端部とに接合部材を乗せ、次に、
べローズの一端をベローズ接合部に乗せ、金属端板の一
端を前記絶縁筒の上端部に乗せ、次に、金属端板の他端
に接合部材を乗せ、前記べローズの他端を乗せ、次に、
前記ベローズ接合部に外部側より圧力を加えながら真空
炉中において前記接合部材の融点温度以上で加熱し真空
バルブを製造する。

【００２６】好ましくは、前記固定導体にニッケルメッ
キを施し、前記ニッケルメッキ部にヒータを接触させて
伝導加熱し真空バルブを製造する。

【００２７】上記目的を達成する真空遮断器を得るため
に本発明は、絶縁筒の一端を導体により密閉してなる少
なくとも１つの真空バルブと，該の真空バルブの両端よ
り延びた外部導体と，該外部導体に接続され外部と真空
バルブとを電気的に接続する接触端子と，前記真空バル
ブを操作する操作機構部とを有する。

【００２８】

【作用】絶縁筒の内部に配置された接離自在な一対の導
体の一方、即ち固定導体により絶縁筒の一方の端部、即
ち下端部を密閉することにより、固定導体側金属端板が
不要となる。これにより、真空バルブを構成する部材が
減り、気密に接合する箇所が少なくなる。

【００２９】また、絶縁筒の下端部と固定導体との接合
部近傍の断面積を、接合部近傍の距離に対する曲げモー
メントの変化に合わせて変化させる。また、その部分の
材質を銅ベースに１〜１０％のクロムを含有させる。こ
れにより、その部分の強度が強化、具体的には約４０％
強化される。

【００３０】また、固定導体に、絶縁筒の下端部との接
合部よりも高い位置を有する出張り面を形成する。これ
により、電圧印加時、接合部材であるろう材の先端部に
集中する電界を緩和させる。

【００３１】また、絶縁筒の上端部と可動導体との間若
しくは絶縁筒の下端部と固定導体との間の少なくとも一
方を多重に密閉、即ち絶縁筒の他端と固定導体の接合個
所を少なくとも２ヵ所形成する若しくはベローズを複数
設け、その一端を可動導体に接合させ、複数のベローズ
の少なくとも１つの他端を絶縁筒の上端部に接合させ
る。これにより、気密に接続される箇所の密閉が強化さ
れる。

【００３２】また、絶縁筒の下端部と固定導体との接合
部を、リング状に形成され、その内周部が固定導体をガ
イドし、外周部が絶縁筒をガイドする曲がり部と、周方
向に所定の間隔で配置された突起部とを有する接合部材
により接合する。これにより、２重構造部分の排気が可
能であり、２重構造部分を真空にできる。また、曲がり
部により部材間の接合部が強化される。

【００３３】また、この構成によると、部材間の接合部
にろう材が均等配置されるので確実な接合が得られる。

【００３４】また、ベローズを複数とし、その一端を前
記可動導体に接合し、他端の少なくとも１つを絶縁筒の
上端部に接合されていると共に、絶縁筒の上端部と複数
のベローズの少なくとも１つの他端とを、リング状に形
成され、その内周部が絶縁筒をガイドする曲がり部と、
周方向に所定の間隔で配置された突起部とを有する接合
部材により接合し、金属端板と複数のベローズの少なく
とも１つの他端とを、リング状に形成され、その内周部
が金属端板をガイドし、外周部が絶縁筒をガイドする曲
がり部と，複数のベローズの少なくとも１つの他端をガ
イドする段差と，周方向に所定の間隔で配置された突起
部とを有する接合部材により接合する。これにより、複
数のベローズ間の排気が可能であり、複数のベローズ間
を真空にできる。また、曲がり部により部材間の接合部
が強化される。

【００３５】また、この構成によると、部材間の接合部
にろう材が均等配置されるので確実な接合が得られる。

【００３６】真空バルブを、固定導体の端部に接合部材
を乗せ、その上に絶縁筒の下端部を乗せ、次に、絶縁筒
の内部に可動導体を挿入し、可動導体のベローズ接合部
と絶縁筒の上端部とに接合部材を乗せ、次に、べローズ
の一端をベローズ接合部に乗せ、金属端板の一端を絶縁
筒の上端部に乗せ、次に、金属端板の他端に接合部材を
乗せ、べローズの他端を乗せ、次に、ベローズ接合部に
外部側より圧力を加えながら真空炉中において接合部材
の融点温度以上で加熱する。これにより、真空バルブを
その下部に位置する固定導体から順に接合部材を挟んで
全部組立てることができ、１回の接合により製造するこ
とが可能となる。

【００３７】また、固定導体にニッケルメッキを施し、
ニッケルメッキ部にヒータを接触させて伝導加熱する。
これにより、真空バルブはヒータの熱を良く吸収し、真
空バルブの加熱時間を短縮させる。

【００３８】また、銀メッキ作業が不要となるので、真
空バルブの製造時間を短縮させる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００４０】図１は本発明の第１の実施例を示す真空バ
ルブの断面図、図２は図１の固定導体接合部の寸法と曲
げモーメント及び断面積との関係を示したグラフであ
る。

【００４１】絶縁円筒１の内部には、固定導体３と可動
導体５とからなり中心軸方向に接離自在な一対の導体が
配置されている。

【００４２】絶縁円筒１の上端部１Ａには、可動側金属
端板７の一端が接合され、金属端板７の他端側には、一
端（可動側金属端板側６Ｂ）が接合され他端（可動導体
側６Ａ）が可動導体５に接合されている可撓部材、即ち
ベローズ６が接続され、絶縁円筒１の上端部１Ａ側を密
閉している。ベローズ６は、可動導体５が動作しても真
空バルブ１００内の真空を気密に保持できるようになっ
ている。

【００４３】絶縁円筒１の下端部１Ｂには、固定導体３
が接合されており、これにより、絶縁円筒１の下端部１
Ｂ側を密閉している。

【００４４】固定導体３は、その一端（可動導体５側）
に固定電極２が固定され、他端に外部導体（図示せず）
と接合する接合ねじ３Ｆを有し、固定電極２から固定導
体３を通る電流を固定側電接面３Ｅへ通電する棒状の導
体が備えられている。

【００４５】固定側電接面３Ｅは、傘状に広げられて形
成されており、その端部には溝３Ｃが形成されている。
そして、この溝３Ｃによりその端部には、接合基部３Ｂ
と，その先端に絶縁円筒１の下端部１Ｂと接合される接
合端部３Ａとが形成されている。

【００４６】接合端部３Ａ近傍は、接合部の膨張係数の
差をその厚みを薄くすることにより調節している。しか
し、厚みを薄くすることでその部分の強度が失われる。
そこで、本実施例では、接合端部３Ａ近傍に必要な強度
を得るために、その近傍の材質を銅ベースに１〜１０％
のクロムを含有させた強化銅を使用している。また、本
実施例では、図２に示した接合基部３Ｂから接合端部３
Ａまでの距離（ｌ）に対する曲げモーメント（Ｍ）の変
化に合わせ、接合基部３Ｂから接合端部３Ａまでの断面
積（Ｓ）を順次小さくしている。即ち、接合基部３Ｂの
厚みｔ１から接合端部３Ａの厚みｔ２まで順次小さくし
ている。

【００４７】固定導体３の中心部側（溝３Ｃをはさんで
接合基部３Ｂ及び接合端部３Ａの反対側）には、接合端
部３Ａよりも固定電極２側に出張った出張り面３Ｄと、
この出張り面３Ｄから固定導体３の中心部側に膨らませ
た斜部３Ｇとが形成されている。尚、固定導体３にはニ
ッケルメッキが施してある。

【００４８】可動導体５は、その一端（固定導体３側）
に可動電極４が固定され、他端に外部導体（図示せず）
と接合する接合ねじ５Ｆを有し、可動電極２から可動導
体５を通る電流を可動側電接面５Ｅへ通電する棒状の導
体が備えられている。可動導体５の途中には、べローズ
６の外径よりも大きい外径を有し、凸状に突出してなる
ベローズ保護シールド５Ａが形成されており、その根元
には、べローズ６の可動導体側６Ａを接合できるべロー
ズ接合部５Ｂが形成されている。

【００４９】また、可動導体５には、前述した固定導体
３の接合端部３Ａ付近の材質と同じように銅ベースに１
〜１０％のクロムを含有させた強化銅を使用している。
また、可動導体５にもニッケルメッキが施されている。

【００５０】べローズ６は、一方に可動導体側６Ａが形
成され、他方に可動側金属端板側６Ｂが形成されてお
り、可動導体側６Ａはべローズ接合部５Ｂと接合され、
可動側金属端板側６Ｂは可動側金属端板７と接合されて
いる。

【００５１】可動側金属端板７は、内周部でべローズ６
の可動側金属端板側６Ｂと接合され、外周部で絶縁円筒
１の上端部１Ａと接合されている。

【００５２】尚、８は、絶縁円筒１内部に支持され、固
定電極２と可動電極４の周辺を囲んでいるシールドであ
る。

【００５３】次に、前述した真空バルブ１００の製造方
法について図３を用いて説明する。図３において、真空
バルブは以下のステップにより製造される。

【００５４】Ｉ．内部にヒータ３２を組み込んだ下部支
持台３１に、固定導体３の固定側電接面３Ｅを接触させ
はめ込み、次に、固定導体３の上部にろう材１０を乗せ
固定電極２を乗せる。

【００５５】II．接合端部３Ａにリング状のろう材１１
と絶縁円筒１の下端部１Ｂを乗せ、絶縁円筒１を下部支
持台３１にはめ込む。

【００５６】III.可動導体５の下部にろう材１２と可動
電極４をはめ込み、これを、固定電極２の上部に可動電
極４が接触するまで挿入し支持させる。

【００５７】IV．絶縁円筒１の上端部１Ａにろう材１５
を乗せ可動金属端板７を乗せる。

【００５８】Ｖ．可動導体５のべローズ接合部５Ｂにろ
う材１３を乗せローズ６の可動導体側６Ａを乗せ、次
に、可動金属端板７の内径上部にろう材１４を乗せ、べ
ローズ６の可動側金属端板側６Ｂを乗せる。

【００５９】VI．べローズ６の可動導体側６Ａとろう材
１３を加熱しながら押付ける上部中心押し金具３３を挿
入し、次に、可動金属端板７とろう材１４と可動側金属
端板側６Ｂを加熱しながら押付ける上部金具３４を乗せ
る。

【００６０】VII.上記のように組み立てたものを真空炉
中でろう材の融点以上の温度で一回加熱し、真空バルブ
を完成させる。

【００６１】以上本実施例によれば、固定導体３により
絶縁円筒１の下端部１Ｂ側を密閉するようにし、固定導
体３の固定側電接面３Ｅから接合端部３Ａまでの広い面
積にわたってニッケルメッキを施し、ヒータ３２から直
接伝導加熱するようにしたので、固定導体３はヒータ３
２の熱を効率良く吸収し、その熱の一部が接合端部３Ａ
のろう材１１を溶融する。固定導体３より吸収した大部
分の熱は、断面積の大きい斜部３Ｇを介して固定電極２
のろう材１０を溶融させ、固定電極２に接触している可
動電極３のろう材１２を溶解させる。

【００６２】また、可動側電接面５Ｅからべローズ接合
部５Ｂにかけての広い面積にニッケルメッキを施し、べ
ローズ６の可動導体側６Ａを直接上部中心押し金具３３
の自重で押しつけるようにしたので、上部中心押し金具
３３によって吸収した真空炉中の輻射熱を、ニッケルメ
ッキ部分と可動導体側６Ａ部分から可動導体５に伝え、
ろう材１３，可動電極４のろう材１２を溶解させる。

【００６３】このように、上下両方向から熱を加えるこ
とにより、絶縁円筒１内部のろう材１０，１２，１３を
確実に溶融させることができ、確実に部材間を１回で接
合させるとができる。また、各接合部に熱が均等に与え
られるので確実な接合が得られる。従って、加熱時間が
短縮されると共に作業時間が短縮されるので、生産効率
が向上する。また、確実な接合が得られるので真空バル
ブの信頼性が向上する。

【００６４】また、本実施例によれば、固定導体３によ
り絶縁円筒１の下端部１Ｂ側を密閉するようにしたの
で、絶縁円筒１の下端部１Ｂ側の金属端板が不要とな
る。これにより、気密に接合する箇所が少なくなり、真
空漏れの原因となる箇所が減る。従って、真空バルブの
密閉性が向上すると共に、信頼性が向上する。

【００６５】また、絶縁円筒１の下端部が固定導体３に
より密閉されているので、絶縁円筒１の下端部は、絶縁
円筒１の上端部（可動導体５側）よりも厚みが増し、絶
縁円筒１の下端部側の強度が強化される。従って、真空
バルブの信頼性が向上する。また、本実施例によれば、
固定導体３は、図２に示しめしたように接合基部３Ｂか
ら接合端部３Ａまでの距離（ｌ）に対する曲げモーメン
ト（Ｍ）の変化に合わせ、接合基部３Ｂから接合端部３
Ａまでの断面積（Ｓ）を順次小さく、即ち接合基部３Ｂ
の厚みｔ１から接合端部３Ａの厚みｔ２まで順次小さく
し、銅ベースに１〜１０％のクロムが含有されている材
質とするようにしたので、その部分の強度が強化、具体
的には約４０％強化されると共に、接合端部３Ａの厚み
ｔ２を約４０％薄くできる。これにより、固定側電接面
３Ｅを固定面として可動側金属端板７に力が加わり、固
定導体３の接合基部３Ｂの厚みｔ１から接合端部３Ａの
厚みｔ２に曲げモーメントが発生したとしても絶縁円筒
１との熱膨張係数差の影響を低減することができ、絶縁
円筒１の破損を防止できる。尚、固定導体３端部の厚み
は、溝３Ｃにより容易に調整できる。従って、真空バル
ブの信頼性が向上する。

【００６６】また、本実施例によれば、絶縁円筒１の下
端部１Ｂと固定導体３の接合端部３Ａとの接合部の位置
よりも高い位置を有する出張り面３Ｄを形成するように
したので、電圧印加時、ろう材の先端部に集中する電界
を緩和させる。これにより、コロナ発生開始電圧を高め
ることができ、真空バルブの絶縁破壊を防止することが
できる。従って、真空バルブの信頼性が向上する。

【００６７】また、本実施例によれば、可動導体５の材
質を銅ベースに１〜１０％のクロムを含有させた強化銅
としたので、遮断投入時に受ける大きな力による変形量
を低減することができる。従って、真空バルブの信頼性
が向上する。

【００６８】また、本実施例によれば、固定導体３と可
動導体５に対して、真空バルブ組み立て前の段階でニッ
ケルメッキを施すようにしたので、密閉作業後に銀メッ
キを施す必要が無くなる。従って、真空バルブの製造時
間を短縮することができる。従って、真空バルブの生産
効率が向上する。

【００６９】また、ニッケルメッキはろう材の融解温度
では飛散しないので、真空炉中で密閉後も、電気接合機
能を持つことができる。

【００７０】また、ニッケルメッキは、接合部材である
ろう材、特によく使用される銀系ろう材との接合濡れ性
が良いので、気密部や通電部においても信頼性の高い接
合が得られる。

【００７１】また、ニッケルは、真空中の耐電圧に対し
て、銅よりも約２倍の電圧に耐えることができるので、
固定導体３または可動導体５とシールド８との絶縁距離
を短縮することができる。これにより、真空バルブの直
径を小さくすることができ、真空バルブを小型化でき
る。

【００７２】本実施例は、以上のような構成および製造
方法を用いることにより、真空バルブの生産効率及び密
閉性の向上を図っているが、さらに、次のような構成を
採用しても真空バルブの密閉性の向上を図ることができ
る。これについて、図４乃至図９を用いて説明する。

【００７３】図４は真空バルブの断面図、図５は絶縁円
筒１の下端部１Ｂと固定導体３との接合部１６を拡大し
た拡大図、図６は絶縁円筒１の上端部１Ａと可動側金属
端板７との接合部１７を拡大した拡大図、図７乃至図９
は接合部材として用いられるろう材の斜視図である。
尚、前例と同じ部分には同符号を用いているのでその部
分の説明を省略する。

【００７４】まず、絶縁円筒１の上端部１Ａ側について
説明する。真空バルブ１００は、その構成部材の一つで
あるベローズを、可動導体側ベローズ６及び絶縁円筒側
ベローズ６′からなる二重構造としている。このうち、
可動導体側ベローズ６は、その可動側金属端板側６Ｂが
可動側金属端板７の一端（絶縁円筒１の上端部１Ａと接
合されない側）の内周部と接合され、可動導体側６Ａが
可動導体５のべローズ接合部５Ｂと接合されている。

【００７５】絶縁円筒側ベローズ６′は、その可動側金
属端板側６′Ｂが絶縁円筒１の上端部１Ａと接合され、
可動導体側６′Ａが可動導体５のべローズ接合部５Ｂと
接合されている。

【００７６】可動導体５のべローズ接合部５Ｂには、各
ベローズの可動導体側６，６′をろう付したときの厚み
に相当する段差が形成されており、各ベローズの可動導
体側６，６′は、可動導体３のべローズ接合部５Ｂに押
圧Ｐにより夫々ろう付されている。

【００７７】そして、前述した接合部のうち、絶縁円筒
側ベローズ６′の可動側金属端板側６′Ｂと絶縁円筒１
の上端部１Ａは、リング状の可動内側ろう材２６により
接合され、可動側金属端板７の外周部と絶縁円筒側ベロ
ーズ６′の可動側金属端板側６′Ｂは、リング状の可動
外側ろう材２５により接合されている。

【００７８】可動内側ろう材２６は、絶縁円筒１の上端
部１Ａの全内周を強固にガイドする内周曲がり部２０
と，複数のベローズ間を真空排気するための隙間を形成
する複数の突起２３とにより形成されている。突起２３
は、絶縁円筒１の周方向に沿って所定の間隔で凹凸状に
形成されている。

【００７９】可動外側ろう材２５は、絶縁円筒１の上端
部１Ａの全外周を強固にガイドする外周曲がり部２１
と，可動側金属端板７の内側をガイドする内周曲がり部
２０と，可動内側ろう材２６と絶縁円筒側ベローズ６′
の可動側金属端板側６′Ｂの外周をガイドする段差２４
と，複数のベローズ間を真空排気するための隙間を形成
する複数の突起２３とにより形成されている。突起２３
は、絶縁円筒１の周方向に沿って所定の間隔で凹凸状に
形成されている。

【００８０】従って、可動側金属端板７と絶縁円筒１の
上端部１Ａとの接合部１７は、絶縁円筒１の上端部１Ａ
の外周部から可動側金属端板７の内側とし、絶縁円筒側
ベローズ６′の可動側金属端板側６′Ｂの外側を覆うよ
うになっている。

【００８１】尚、本実施例では、ろう付作業後、表面が
連続にコーテングされるようにしている。

【００８２】次に、絶縁円筒１の下端部１Ｂ側について
説明する。固定導体３は、固定側電接面３Ｅを、傘状に
広げて形成されており、その端部に溝３Ｃを形成してい
る。この溝３Ｃによりその端部には、突出部３Ｈが形成
され、絶縁円筒１の下端部１Ｂとリング状の固定側ろう
材２２により接合されている。

【００８３】リング状の固定側ろう材２２は、絶縁円筒
１の下端部１Ｂを全周強固にガイドする外周曲がり部２
１と，突出部３Ｈを全周強固にガイドする内周曲がり部
２０と，突出部３Ｈ間を真空排気するための隙間を形成
する複数の突起２３とにより形成されている。突起２３
は、絶縁円筒１の周方向に沿って所定の間隔で凹凸状に
形成されている。

【００８４】尚、本実施例においても、前例と同様の製
造方法により製造できる。

【００８５】以上本実施例によれば、真空バルブの構成
部材の一つであるベローズを、可動導体側ベローズ６及
び絶縁円筒側ベローズ６′からなる二重ベローズとす
る。また、固定導体３の端部に溝３Ｃを形成して突出部
３Ｈを形成し、絶縁円筒１の下端部１Ｂと２重に接合で
きるようにしているので、気密に接合させる個所が２重
化される。これにより、真空もれの原因となりうる個所
を強化できる。従って、真空バルブの密閉性がさらに向
上する。

【００８６】また、本実施例によれば、絶縁円筒１の下
端部が固定導体３により密閉されているので、絶縁円筒
１の下端部は、絶縁円筒１の上端部（可動導体５側）よ
りも厚みが増し、絶縁円筒１の下端部側の強度が強化さ
れる。従って、真空バルブの信頼性が向上する。

【００８７】また、本実施例によれば、接合部材である
リング状のろう材に、絶縁円筒１の周方向に沿って凹凸
状に形成された突起２３を設けるようにしたので、真空
排気と高温を与えることにより、絶縁円筒１の内部に加
えて、絶縁円筒１の下端部１Ｂと固定導体３との接合部
及び複数のベローズ間を真空にできる。

【００８８】また、可動内側ろう材２６に、絶縁円筒１
の上端部１Ａの全内周を強固にガイドする内周曲がり部
２０を形成し、かつ可動外側ろう材２５に、絶縁円筒１
の上端部１Ａの全外周を強固にガイドする外周曲がり部
２１と，可動側金属端板７の内側をガイドする内周曲が
り部２０と，可動内側ろう材２６と絶縁円筒側ベローズ
６′の可動側金属端板側６′Ｂの外周をガイドする段差
２４を形成したので、絶縁円筒側ベローズ６′の可動側
金属端板側６′Ｂと絶縁円筒１の上端部１Ａと可動側金
属端板７との接合部１７が強化される。これにより、絶
縁円筒１内部の真空を維持することができ、気密に接続
される箇所の密閉性が向上される。従って、真空バルブ
の信頼性が向上する。

【００８９】尚、多重に密閉する真空バルブは、開閉の
頻度が多い所に使用される真空遮断器に大変有効なもの
である。

【００９０】また、本実施例によれば、前例と同様な製
造方法を用いることができるので、１回の作業による確
実な接合をすることができる。これにより、加熱時間が
短縮されると共に作業時間が短縮される。また、各接合
部に熱が均等に与えられるので確実な接合が得られる。
従って、真空バルブの生産効率が向上する。また、真空
バルブの信頼性が向上する。

【００９１】図１０は、前述したいずれかの真空バルブ
を用いて構成された真空遮断器の断面を示す断面図であ
る。

【００９２】真空遮断器１０１は、前面に配置された操
作機構部１０４と，操作機構部104の背面に配置された
３組（図面では１組分のみ図示している）の絶縁筒１０
７とが車輪１０２を備える移動可能な台車１０３に搭載
され構成されている。

【００９３】絶縁筒１０６の内部には、真空バルブ１０
０が内蔵され、真空バルブ１００の各導体、即ち固定導
体３及び可動導体５には、真空バルブ１００の軸方向に
延びた外部導体１０５，１０６がそれぞれ接続されてい
る。

【００９４】固定導体３に接続された外部導体１０５及
び可動導体５に接続された外部導体１０６には、それぞ
れ接触端子１０８，１０９が接続され絶縁筒１０７の上
下端部より背面に水平に引き出されており、台車１０３
を移動させることにより図示していない配電盤の断路部
と接離される。尚、絶縁筒１０７の上下端部より背面に
水平に接触端子１０８，１０９が引き出されているの
で、絶縁筒１０７の背面（上下端部）は開放されてる。

【００９５】また、可動導体５に接続された外部導体１
０６の先端には、操作ロッド１１０が接続されている。
さらに、操作ロッド１１０には操作機構部１０４に一端
が接続された主レバー（図示せず）が接続されており、
操作機構部１０４の動作が主レバー，操作ロッド１１
０，外部導体１０６を介して真空バルブ１００に伝達さ
れる。従って、操作ロッド１１０が下に動作すると、可
動導体５の先端の電極が固定導体の先端の電極から離
れ、操作ロッド１１０が上に動作すると、可動導体５の
先端の電極が固定導体の先端の電極に接触する。

【００９６】本実施例によれば、固定導体３の上面全体
が放熱面として作用するので、真空バルブの放熱性が従
来と比較して向上する。その結果、従来放熱のために外
部導体１０５を大型化する必要があったが、これを小型
化でき、全体としての重量低減が達成された（従来と比
較し、７〜１０％の重量が低減された）。

【００９７】

【発明の効果】本発明では、上記のように真空バルブ構
成したので、真空バルブを構成する部材数が減少し、気
密に接合する個所も減少するので、真空バルブの密閉性
を向上することができる。また、部材の接合部の２重
化、接合部材であるろう材の改良によりさらに真空バル
ブの密閉性を向上することができる。

【００９８】さらに、接合部材であるろう材の溶融に必
要な熱の吸収と伝導の性能を向上，真空バルブの絶縁破
壊や、絶縁円筒の破損を防止，可動導体の遮断投入時の
変形量を低減，真空バルブを小型化ができる。

【００９９】また、上記のように真空バルブを製造した
ので、作業工程の短縮，加熱時間の短縮による作業時間
が短縮（１回による接合）、接合部への均等な熱によ
り、真空バルブの生産効率を向上させることができる。

【０１００】従って、安価で信頼性の高い真空バルブ及
びその製造方法を提供することができる。

【０１０１】また、本発明によれば、上記の真空バルブ
を用い重量が低減された真空遮断器を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である真空バルブの構造の特
徴を表わした縦断面図。

【図２】図１の真空バルブにおける固定導体の接合部の
寸法，曲げモーメント及び断面積の関係を示すグラフ。

【図３】図１の真空バルブにおける製作方法を説明する
ための縦断面図。

【図４】本発明の一実施例である真空バルブの構造の特
徴を表わした縦断面図。

【図５】図４の真空バルブにおける絶縁円筒の下端部の
接合部を拡大した拡大図。

【図６】図４の真空バルブにおける絶縁円筒の上端部の
接合部を拡大した拡大図。

【図７】図６の接合部に使用される接合部材の構造を示
す斜視図。

【図８】図６の接合部に使用される接合部材の構造を示
す斜視図。

【図９】図５の接合部に使用される接合部材の構造を示
す斜視図。

【図１０】図１乃至図４の真空バルブを用いた真空遮断
器を示す断面図。

【符号の説明】

１…絶縁円筒、１Ａ…上端部、１Ｂ…下端部、２…固定
電極、３…固定導体、３Ａ…接合端部、３Ｂ…接合基
部、３Ｃ…溝、３Ｄ…出張り面、３Ｅ…固定側電接面、
３Ｆ…接続ねじ、３Ｇ…斜部、３Ｈ…突出部、４…可動
電極、５…可動導体、５Ａ…べローズ保護シールド、５
Ｂ…べローズ接合部、５Ｅ…可動側電接面、５Ｆ…接続
ねじ、６…べローズ（または可動導体側べローズ）、６
Ａ…可動導体側、６Ｂ，６′Ｂ…可動側金属端板側、
６′…絶縁円筒側べローズ、６′Ａ…可動導体側、７…
可動側金属端板、８…シールド、１０，１１，１２，１
３，１４，１５…ろう材、１６…絶縁円筒の下端部の接
合部、１７…絶縁円筒の上端部の接合部、２０…内周曲
がり部、２１…外周曲がり部、２２…固定側ろう材、２
３…突起、２４…段差、２５…可動外側ろう材、２６…
可動内側ろう材、３１…下部支持台、３２…ヒータ、３
３…上部中心押し金具、３４…上部金具、100…真空バ
ルブ、１０１…真空遮断器、１０２…車輪、１０３…台
車、１０４…操作機構部、１０５，１０６…外部導体、
１０７…絶縁筒、１０８，１０９…接触端子、１１０…
操作ロッド、Ｍ…曲げモーメント、Ｓ…断面積、ｌ…接
合基部から接合端部までの距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林将人茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者小室勝博茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭53−61073（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−124268（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−205926（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−165926（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−230221（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−41940（ＪＰ，Ａ) 特開平２−195618（ＪＰ，Ａ) 特開平３−190027（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−7238（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−152045（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁筒と，該絶縁筒の内部に配置され先端
部に電極を有する接離自在な一対の導体と，前記導体の
一方と前記絶縁筒の一端を連絡し絶縁筒内部の気密を保
持しながら前記導体の一方の電極が前記導体の他方の電
極と接離できるように構成された可撓部材とを有すると
共に、前記導体の他方により前記絶縁筒の他端を密閉し
た真空バルブ。
【請求項２】絶縁筒の内部に配置され先端部に電極を有
する接離自在な一対の導体を有すると共に、前記絶縁筒
の一端側を前記導体の一方、端板及びベローズにて密閉
している真空バルブにおいて、前記絶縁筒の他端側は、
前記導体の他方により密閉されることを特徴とする真空
バルブ。
【請求項３】絶縁筒の内部に配置され先端部に電極を有
した固定導体及び可動導体からなる接離自在な一対の導
体を有すると共に、前記絶縁筒の一端側を前記可動導
体，端板及びベローズにて密閉している真空バルブにお
いて、前記絶縁筒の他端側は、前記固定導体により密閉
されることを特徴とする真空バルブ。
【請求項４】前記絶縁筒の他端側と前記固定導体との接
合部近傍の材質は、銅をベースに１〜１０％のクロムが
含有されていることを特徴とする請求項３記載の真空バ
ルブ。
【請求項５】前記絶縁筒の他端側と前記固定導体との接
合部近傍は、その断面積の大きさを前記接合部近傍の距
離に対する曲げモーメントの大きさの変化に合わせて変
化させることを特徴とする請求項３記載の真空バルブ。
【請求項６】前記固定導体は、その端部に溝を形成し前
記絶縁筒の他端側との接合部を形成している共に、前記
接合部の反対側に前記接合部の位置よりも高い位置を有
する出張り面を形成していることを特徴とする請求項３
記載の真空バルブ。
【請求項７】絶縁筒の内部に配置され先端部に電極を有
した固定導体及び可動導体からなる接離自在な一対の導
体を有すると共に、前記絶縁筒の一端側を前記可動導
体，端板及びベローズにて密閉している真空バルブにお
いて、前記絶縁筒の他端側は、前記固定導体により密閉
されると共に、前記絶縁筒の一端側と前記可動導体との
間若しくは前記絶縁筒の他端側と固定導体との間の少な
くとも一方は、多重に密閉されることを特徴とする真空
バルブ。
【請求項８】前記絶縁筒の他端側と前記固定導体との接
合部は、少なくとも２ヵ所形成されていると共に、前記
接合部間は真空にされていることを特徴とする請求項７
記載の真空バルブ。
【請求項９】前記ベローズは複数からなり、その一端は
前記可動導体に接合され、他端の少なくとも１つは前記
絶縁筒の一端側に接合されていると共に、前記複数のベ
ローズ間は真空にされていることを特徴とする請求項７
記載の真空バルブ。
【請求項１０】絶縁筒の内部に配置され先端部に電極を
有した固定導体及び可動導体からなる接離自在な一対の
導体を有すると共に、前記絶縁筒の一端側を前記可動導
体，端板及びベローズにて密閉している真空バルブにお
いて、前記絶縁筒の他端側は、前記固定導体により密閉
されると共に、前記絶縁筒の他端側と前記固定導体と
は、リング状に形成され、その内周部が前記固定導体を
ガイドし、外周部が前記絶縁筒をガイドする曲がり部
と、周方向に所定の間隔で配置された突起部とを有する
接合部材により接合されていることを特徴とする真空バ
ルブ。
【請求項１１】前記ベローズは複数からなり、その一端
は前記可動導体に接合され、他端の少なくとも１つは前
記絶縁筒の一端側に接合されていると共に、前記絶縁筒
の一端側と前記複数のベローズの少なくとも１つの他端
とは、リング状に形成され、その内周部が前記絶縁筒を
ガイドする曲がり部と、周方向に所定の間隔で配置され
た突起部とを有する接合部材により接合されていること
を特徴とする請求項１０記載の真空バルブ。
【請求項１２】前記ベローズは複数からなり、その一端
は前記可動導体に接合され、他端の少なくとも１つは前
記絶縁筒の一端側に接合されていると共に、前記金属端
板と前記複数のベローズの少なくとも１つの他端とは、
リング状に形成され、その内周部が前記金属端板をガイ
ドし、外周部が前記絶縁筒をガイドする曲がり部と、前
記複数のベローズの少なくとも１つの他端をガイドする
段差と、周方向に所定の間隔で配置された突起部とを有
する接合部材により接合されていることを特徴とする請
求項１０記載の真空バルブ。
【請求項１３】真空バルブを製造する製造方法におい
て、固定導体の端部に接合部材を乗せ、その上に絶縁筒
の下端部を乗せ、次に、前記絶縁筒の内部に可動導体を
挿入し、前記可動導体のベローズ接合部と前記絶縁筒の
上端部とに接合部材を乗せ、次に、べローズの一端をベ
ローズ接合部に乗せ、金属端板の一端を前記絶縁筒の上
端部に乗せ、次に、金属端板の他端に接合部材を乗せ、
前記べローズの他端を乗せ、次に、前記ベローズ接合部
に外部側より圧力を加えながら真空炉中において前記接
合部材の融点温度以上で加熱し真空バルブを製造するこ
とを特徴とする真空バルブの製造方法。
【請求項１４】前記固定導体にニッケルメッキを施し、
前記ニッケルメッキ部にヒータを接触させて伝導加熱し
真空バルブを製造することを特徴とする請求項１３記載
の真空バルブの製造方法。
【請求項１５】絶縁筒の一端を導体により密閉してなる
少なくとも１つの真空バルブと、該真空バルブの両端よ
り延びた外部導体と，該外部導体に接続され外部と真空
バルブとを電気的に接続する接触端子と，前記真空バル
ブを操作する操作機構部とを有してなる真空遮断器。