JP3231573B2 - 真空バルブ - Google Patents
真空バルブInfo
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Description
に示された従来の真空バルブの一例を示す縦断面図であ
る。図8において、アルミナ磁器などで円筒状に形成さ
れた絶縁円筒1の上端には、環状に製作された封着金具
2aの下端がろう付けされている。この封着金具2aの
上端面には、ステンレス鋼板から円板状に製作された固
定側端板2Aがろう付されている。
aと同一形状の封着金具2bの上端がろう付され、この
封着金具2bの下端には、外形が固定側端板2Aと同一
の可動側端板2Bが対称的にろう付されている。これら
の絶縁円筒1及び封着金具2a,2bと固定側端板2
A,可動側端板2Bで真空容器3を構成している。
端が外側に湾曲された短い円筒状のアークシールド9A
の上端が絶縁円筒1と同軸にろう付されている。同じ
く、可動側端板2Bの上面にも、アークシールド9Aと
同形でやや大形のアークシールド9Bの下端が対称的に
ろう付されている。
には、略凸字状に形成されたブッシュ10が下側から挿着
されている。アークシールド9Bの内側には、ステンレ
ス鋼板から略U字状に製作されたベローズ8の開口側の
下端がろう付されている。
持環9aの外周がろう付されている。この支持環9aの
内周には、ステンレス鋼板から略円筒状に製作されたア
ークシールド9Cが絶縁円筒1と同軸に溶接されてい
る。
には、固定側通電軸6が上方から貫設され、この固定側
通電軸6の上端に形成された頭部6aの下面は、固定側
端板2Aにろう付されている。固定側通電軸6の下端に
は、詳細を図9の拡大詳細斜視図で後述する固定側電極
41Aの上端の中心部がろう付されている。
ュ10にも、可動側通電軸7が貫設されている。この可動
側軸7は、前述したベローズ8の上端も貫通し、このベ
ローズ8は、可動側通電軸7の中間部に気密にろう付さ
れ、可動側通電軸7の上端には、固定側電極41Aと同一
品で、図9で後述する可動側電極41Bが対称的にろう付
されている。
の最終段階において、固定側端板2A及び封着金具2a
と絶縁円筒1の上端が、真空加熱炉中において図示しな
い治具を介してろう付される。その結果、真空容器3の
内部は、約 0.1Pa以下の真空に近い状態に管理されてい
る。
ない絶縁ロッドが接続され、この絶縁ロッドの下端は、
この真空バルブが収納された真空遮断器や真空開閉器な
どの操作機構の操作ロッドに連結されている。
縁ロッドを介して、可動側通電軸7は矢印で示すように
上下方向に駆動され、この可動側通電軸7の上端の可動
側電極41Bは、固定側電極41Aから開極し或いは投入
される。
するときに両電極間で発生するアークは、電極間の距離
が所定の距離に達すると消滅し、この結果、この真空バ
ルブに接続された回路の負荷電流や事故電流は遮断され
る。
電極41Bを示す拡大詳細斜視図で、いわゆる縦磁界電極
の場合を示す。図9において、固定側電極41Aと可動側
電極41Bは、対称形であり構造は同一である。
定側電極41Aの上端に設けられたコイル電極42Aの上端
の中心部がろう付されている。この中心部の外周には、
腕部42bが90゜間隔に放射状に形成され、これらの腕部
42bの先端には、弧状のコイル部42cが形成されてい
る。
突き出た凸部が形成され、コイル電極42Aの下面の中心
部には、図示しない円板状の接続部が前述した凸部と同
一高さに形成されている。
ク電極43Aが前述した接続部とコイル部42cの凸部を介
してろう付されている。このアーク電極43Aには、後述
する可動側電極42Bに示すように、中央部分を除いて、
8本のスリット43aが等間隔に放射状に形成されてい
る。
く可動側電極41Bの上端に示す、円板状の接点44Bと同
一品の図示しない接点がろう付されている。この接点に
も、前述したスリット43Bと同一位置にスリット43aが
形成されている。
ル電極42Aと同一品のコイル電極42Bの下端の中心部が
ろう付されている。この中心部の外周には、前述した腕
部42bと同様に図示しない腕部が90°間隔に放射状に形
成され、これらの腕部の先端には、弧状のコイル部42c
が固定側と同様に形成されている。
Bがろう付され、このアーク電極43Bには、中心部分を
除いてスリット43aと同一位置にスリットが放射状に形
成されている。アーク電極43Bの上面には、接点44Bが
固定側と同様にろう付されている。
Bが形成された真空バルブにおいては、負荷電流や事故
電流によって、固定側通電軸6から矢印に示すように可
動側通電軸7に流れる電流は、まず、固定側通電軸6か
らコイル電極42Aの腕部42bに放射状に流れる。
42bの先端に形成された各コイル部42cに流入し、この
各コイル部42cの先端の凸部からアーク電極43Aの外周
に流れる。
は、アーク電極43Aの下面にろう付された接点を経て、
可動側電極41Bの接点44Bに流入し、さらに、この接点
44Bの外周からアーク電極42Bのコイル部42cから腕部
を経て、可動側電極軸7に流出する。
流れる電流によって発生する磁束は、これらの各腕部と
各コイル部の近傍では、固定側通電軸6及び可動側通電
軸7と平行な方向の磁束となるので、いわゆる縦磁界と
呼ばれている。
極の対向面の全体に均一に広がり、電極表面の局部的な
過大な熱入力を防ぎ、遮断性能の優れた電極構造とする
ことができる。
と固定側電極41Bを経て固定側通電軸6に流れる電流
は、図9で示した各矢印と逆向きとなるが、各腕部と各
コイル部で発生する磁束は、軸方向の縦磁界であり、可
動側電極41Bが固定側電極41Bと開離して流れるアーク
電流で発生する磁束も、同様に縦磁界となる。
側電極51Aと可動側電極51Aの間で発生したアークと、
このアークによる可動側電極51Bの表面の溶融状態を示
す説明図で、固定側電極51Aから可動側電極51Bに遮断
電流が流れる場合を示す。
極51Bの表面のうち、特にアーク14の起点が集中した部
分では、接点材料が溶融し、この溶融部分15は、可動側
電極51Bの表面から放出される接点材料の蒸気16の圧力
が、電極間の中央部分において高いため、外周方向に流
出している。なお、電流の向きが逆で、固定側電極51A
の表面に溶融部分15が発生した場合も同様となる。
事故電流の繰り返し遮断に伴って、図10で示した溶融部
分15の数と量が生長すると、通常の通電時には、電流は
溶融部分15だけを流れるので、通電断面積の狭い溶融部
分15の発熱で、これらの電極の温度上昇が高くなるおそ
れがある。
発生したアークは、両電極から突き出た溶融部分に集中
し、膠着して、金属蒸気の量も増え、遮断時間が延びる
おそれもある。
る真空バルブの特徴が損われるだけでなく、電極の接点
部分の摩耗が促進されて、寿命が損われるおそれもあ
る。そこで、本発明の目的は、通電容量や遮断特性の低
下を防ぐことのできる真空バルブを得ることである。
は、絶縁円筒の両端から絶縁円筒の内部に突設された通
電軸の先端に接触子が接合された真空バルブにおいて、
通電軸の先端に底部の中央部が接合された筒状の電極
と、前記電極の先端に接合され中心部に開口部を有し表
面側に凹部が形成されるように円錐筒状とした接点で接
触子を構成したことを特徴とする。
は、電極の軸心線に対して斜めに複数条の溝を電極の筒
部に形成したことを特徴とする。
は、一端が電極の端部に連通する複数条の溝を電極の筒
部に形成したことを特徴とする。
は、電極の筒部に開口部を形成したことを特徴とする。
は、接点の開口部の直径を電極の外径の10%以上90%以
下としたことを特徴とする。
ブは、接点の凹部の深さを電極の外径の10%以上50%以
下としたことを特徴とする。
間で発生したアークによって生成された金属蒸気と溶融
物は、アークと金属蒸気が発生せず圧力の低い開口部に
導かれる。
接点間で発生したアークによって生成された金属蒸気と
溶融物は圧力の低い開口部に導かれるとともに、溝部が
形成された電極の筒部に流れる電流で発生する軸方向の
磁束によって、接点間のアークの局部的な集中は阻止さ
れる。
接点間で発生したアークによって生成された金属蒸気と
溶融物は圧力の低い開口部に導かれるとともに、溝部が
形成された電極の筒部に流れる電流で発生する軸方向の
磁束によって、接点間のアークの局部的な集中は阻止さ
れる。
接点間で発生したアークによって生成された金属蒸気と
溶融物は、圧力の低い開口部に導かれるとともに、この
開口部から電極の内部に流入した金属蒸気は、筒部の開
口部から外部に流出する。
接点間で発生したアークによって生成された金属蒸気と
溶融物は、圧力が低く、電極の外径の10%から90%の直
径の開口部に導かれる。
は、接点間で発生したアークによって生成された金属蒸
気と溶融物は、電極の外径の10%から50%の深さの接点
の凹部の表面から、圧力の低い開口部に導かれる。
を参照して説明する。図1は、本発明の真空バルブの第
1の実施例を示す縦断面図で、従来の技術で示した図8
に対応する図である。
異るところは、電極の形状で、他は、図8と同一であ
る。したがって、図8及び図9と同一部分には、同一符
号を付して説明を省略する。
可動側電極5の拡大斜視図を示す図2、及び、拡大縦断
面図を示す図3と同様に、有底筒形の電極部11Aと、こ
の電極部11Aの下端の開口部にろう付された接点12Aで
構成されている。
示すように、固定側の電極部11Aと同一品の電極部11B
と、この電極部11Bの上端にろう付された接点12Bで構
成されている。
作され、接点12A,12Bは、タングステンを含む接点材
料で製作されている。これらの接点12A,12Bは、図2
及び図3に示すように、円錐台状に加工され、中心部分
には、開口部12a2,12b2が形成され、表面側には凹部12
a1,12b1が形成されている。
うに構成された真空バルブにおいて、事故電流を遮断し
た場合の作用を示す説明図で、従来の技術で示した図10
に対応する図である。
4から離れて、両電極の接点間においてアーク14が発生
し、金属蒸気15が生じると、この金属蒸気15は、アーク
14の起点がなくて圧力の低い開口部12a2,12b2の対向部
に向かって流れる。
分16が生成されると、この溶融部分16は、同じく圧力の
低い開口部12b2の方向に流れ、この溶融部分16と金属蒸
気15は、開口部12b2を経て、電極部11Bの内部の空洞部
分13Bに流入する。
矢印とは逆に、可動側通電軸7から固定側通電軸6の方
向に遮断電流が流れ、アーク14の陰極点が固定側の接点
12Aの表面に生成された場合には、この接点12Aの表面
に生成された金属蒸気と溶融部分は、圧力の低い開口部
12a2に向かって流入する。
真空バルブにおいては、事故電流などの遮断時に発生し
たアークによって、接点間に大量の金属蒸気や溶融部分
が生成されても、これらの金属蒸気や溶融部分を、開口
部間の圧力の低い部分に導き、更に開口部から空洞部分
に導くことができるので、金属蒸気の圧力の上昇と溶融
部分に起因する通電時の温度上昇と遮断特性の低下を防
ぐことができ、接点の摩耗による寿命の低下も防ぐこと
ができる。
D1= 100mm,D2=75mm,D3=15mmとし、D=20゜
として製作した電極について、従来と同径で同一接点材
料の電極で組み立てた真空バルブと遮断試験の比較を行
った結果、遮断時間が短く、接点表面の荒れも少ないこ
とを確認することができた。
10%以上は必要で、且つ、D1の90%以下が好ましく、
開口部の深さは、底部の上部でD1の少なくとも10%以
上は必要で、50%以下が好ましいことも分かった。
12Bはすべて接点材料で製作した例で説明したが、これ
らの接点12A,12Bは、外周部分だけが接触し、中央部
分には接触圧力は印加されないので、接点の厚みや要求
される寿命によっては、裏面は銅材の母材とし、この銅
材の表面に接点材料をろう付してもよい。さらに、接点
12A,12Bの表面側の凹部は、通電部分とならないの
で、接触抵抗と溶融温度が高い耐アーク材料の金属で構
成してもよい。
の実施例を示す部分拡大図で、図1,図2,及び図3に
対応する図である。図5において、図1,図2及び図3
と異るところは、各電極部17,18の円筒部に対して、複
数条の溝19が斜めに形成されていることである。また、
各接点12A,12Bは、図1,図2及び図3と同様に円錐
状で開口部12a2,12b2が形成されている。
れる電流は、各溝19の間の円筒部分を流れる電流によっ
て、固定側通電軸6と可動側通電軸7と平行な方向の磁
束が発生し、いわゆる縦磁界となるので、両電極間で発
生するアークは、均一に分布し、アークの脚の集中によ
る金属蒸気や溶融部分の生成を防ぐことができる。
生したアークによって、電極間の中央部分で金属蒸気や
溶融部分が生成されても、中央部に形成された開口部12
a2,12b2に導くことで、その生長を抑えることができる
ので、接点表面の損傷を防ぎ、この損傷に起因する遮断
特性と通電容量の低下を防ぎ、寿命の低下を防ぐことが
できる。
の実施例を示す部分拡大図で、図4及び図5に対応する
図である。図6において、図4及び図5と異るところ
は、固定側電極の電極部11Cと可動側電極の電極11Dの
側面の底部に対して、開口部21が90゜間隔に形成されて
いることである。
おいては、前述したように接点の開口部12a2,12b2を経
て内部に流入した金属蒸気15は、電極の内部の金属蒸気
圧の上昇に伴って、開口部21から電極の外部に流出する
ことができるので、接点間に生成された金属蒸気の開口
部12a2,12b2への流出が促進され、遮断特性が向上し、
寿命を延ばすことができる。
の実施例を示す部分拡大図で、図4,図5及び図6に対
応する図である。図7において、図4,図5及び図6と
異るところは、電極22A,22Bに形成された溝の形状が
図5で示した電極17,18と異なる。すなわち、図7に示
した電極22A,22Bに形成された溝22a,22bは、L字
形で電極22A,22Bの軸方向が短く、軸と直交方向が長
くなっている。
空バルブにおいても、各溝22a,22bの先端側に流れる
電流は、各電極22A,22Bの軸方向と直交方向となっ
て、この電流で発生する磁界は、縦磁界となり、接点12
A,12B間で発生するアークの集中を防ぐことができる
ので、遮断特性を上げることができる。
絶縁円筒の両端から前記絶縁円筒の内部に突設された通
電軸の先端に接触子が接合された真空バルブにおいて、
通電軸の先端に底部の中央部が接合された有底筒状の電
極と、前記電極の先端に接合され中心部に開口部を有し
表面側に凹部が形成されるように円錐筒状とした接点で
接触子を構成することで、接点間で発生したアークによ
って生成された金属蒸気と溶融物を圧力の低い開口部に
導いたので、通電容量や遮断特性の低下を防ぐことので
きる真空バルブを得ることができる。
は、複数条の溝を、電極の軸心線に対して斜めに電極の
筒部に形成することで、接点間で発生したアークによっ
て生成された金属蒸気と溶融物を圧力の低い開口部に導
くとともに、溝部が形成された電極の筒部に流れる電流
で発生する軸方向の磁束によって、接点間のアークの局
部的な集中を阻止したので、通電容量や遮断特性の低下
を防ぐことのできる真空バルブを得ることができる。
端が電極の端部に連通する複数条の溝を電極の筒部に等
間隔に形成することで、接点間で発生したアークによっ
て生成された金属蒸気と溶融物を圧力の低い開口部に導
き溝部が形成された電極の筒部に流れる電流で発生する
軸方向の磁束によって、接点間のアークの局部的な集中
を阻止したので、通電容量や遮断特性の低下を防ぐこと
のできる真空バルブを得ることができる。
極の筒部に開口部を形成することで、接点間で発生した
アークによって生成された金属蒸気と溶融物は、圧力の
低い開口部に導き、この開口部から電極の内部に流入し
た金属蒸気は、筒部の開口部から外部に流出させたの
で、通電容量や遮断特性の低下を防ぐことのできる真空
バルブを得ることができる。
点の開口部の直径を電極の外径の10%以上90%以下とす
ることで、接点間で発生したアークによって生成された
金属蒸気と溶融物は、圧力が低く、電極の外径の10%か
ら90%の直径の開口部に導いたので、通電容量や遮断特
性の低下を防ぐことのできる真空バルブを得ることがで
きる。
接点の凹部の深さを電極の外径の10%以上50%以下とす
ることで、接点間で発生したアークによって生成された
金属蒸気と溶融物は、電極の外径の10%から50%の深さ
の円錐筒状の接点の表面から、圧力の低い開口部に導い
たので、通電容量や遮断特性の低下を防ぐことのできる
真空バルブを得ることができる。
面図。
す部分縦断面図。
拡大詳細図。
拡大詳細図。
拡大詳細図。
示す斜視図。
3…真空容器、4…固定側電極、5…可動側電極、6…
固定側通電軸、7…可動側通電軸、8…ベローズ、9
A,9B,9C…アークシールド、10…ブッシュ、11
A,11B,17,18,22A,22B…電極部、12A,12B…
接点、12a1,12b1…凹部、12a2,12b2…開口部、13A,
13B…空洞部分、14…アーク、15…金属蒸気、16…溶融
部分、19,22a,22b…溝、21…開口部。
Claims (6)
- 【請求項1】 絶縁円筒の両端から前記絶縁円筒の内部
に突設された通電軸の先端に接触子が接合された真空バ
ルブにおいて、前記接触子は、有底筒状をなし前記通電
軸の先端に底部の中央部が接合された電極と、前記電極
の先端に接合され中心部に開口部を有し表面側に凹部が
形成されるように円錐筒状とした接点とを備えたことを
特徴とする真空バルブ。 - 【請求項2】 前記電極の筒部に対して斜めに複数条の
溝を形成したことを特徴とする請求項1に記載の真空バ
ルブ。 - 【請求項3】 一端が前記電極の端部に連通する複数条
の溝を前記電極の筒部に等間隔に形成したことを特徴と
する請求項1に記載の真空バルブ。 - 【請求項4】 前記電極の筒部に開口部を形成したこと
を特徴とする請求項1に記載の真空バルブ。 - 【請求項5】 前記接点の開口部の直径を前記電極の外
径の10%以上90%以下としたことを特徴とする請求項1
乃至請求項4のいずれかに記載の真空バルブ。 - 【請求項6】 前記接点の凹部の深さを前記電極の外径
の10%以上50%以下としたことを特徴とする請求項1乃
至請求項5のいずれかに記載の真空バルブ。
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JP08234295A JP3231573B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 真空バルブ |
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JP08234295A JP3231573B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 真空バルブ |
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JPH08287794A JPH08287794A (ja) | 1996-11-01 |
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- 1995-04-07 JP JP08234295A patent/JP3231573B2/ja not_active Expired - Fee Related
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