JP4067927B2 - Vacuum valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空絶縁容器内の電界強度を抑制した真空バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、真空遮断器に用いる真空バルブは、約10−2Pa以下の高真空中で一対の電極を接離することにより、真空の持つ優れた消弧性、絶縁性を利用して電流遮断を行なうものである。
【0003】
図11にその代表的な構造を示す真空バルブは、例えばセラミックスからなる筒状の真空絶縁容器1が中間リング2を介して連結され、前記真空絶縁容器1の両端開口部が金属製で環状の接合部材3を介して固定側端板4および可動側端板5でそれぞれ密封されている。そして、前記固定側端板4には、固定通電軸6が貫通固定され、この固定通電軸6の前記真空絶縁容器1内の端面部に固定電極7が固着されている。
【0004】
また、前記固定電極7と対向して、可動電極8が図示しない操作機構に連結された可動通電軸9の前記真空絶縁容器1内の端面部に固着されている。そして、前記可動通電軸9と前記可動側端板5との中央開口部は、ベローズ10により気密が保持され、これにより真空を保って前記可動通電軸9を動作させることができるようになっている。
【0005】
なお、アークシールド11が取付金具12を介して前記中間リング2に固設され、前記電極7、8から飛散する金属蒸気や金属溶融片が前記絶縁容器1の内面に付着し、沿面の絶縁性能が低下するのを防止している。
【0006】
以上述べたような一般的な真空バルブを、高電圧用として用いる場合には、前記真空絶縁容器1の内面の沿面絶縁特性を向上させる必要がある。そこで、前記真空絶縁容器1の全長を維持しながら沿面距離を増大させる方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。これは、図12に示すように、前記固定通電軸6に例えばセラミックからなる環状の絶縁円板13を貫通させ、この絶縁円板13の沿面距離を加算して真空バルブ全体の沿面距離を増大させるものである。
【0007】
そして、前記絶縁円板13の内径側の側面と前記固定通電軸6の間は、金属製で環状の円板14で接合され、また、外径側の側面と前記真空絶縁容器1の端面の間は、金属製で円弧状の接合部材15で接合されている。これらの接合は、それぞれの前記真空絶縁容器1端面と前記絶縁円板13側面にメタライズ層1a、13a、13bを形成させて行われている。
【0008】
このメタライズ層1a、13a、13bは、セラミックスと金属とを銀ろう付けにより接合するときに、予めセラミックスのろう付け部近傍に金属化処理を施すものである。例えば、アルミナセラミックスの場合には、モリブデンとマンガンの微粉末を塗布しておいて高温加熱し、拡散相を形成させ、その上にニッケルなどの金属層をメッキにより形成するものである。
【0009】
【特許文献1】
特開平11−203996号公報(第5頁、図9)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような構成の真空バルブによれば、金属層の前記メタライズ層1a、13a、13bの真空側の部位は、絶縁物製の前記真空絶縁容器1と前記絶縁円板13と、真空の絶縁媒体の3つの境界となり、金属/絶縁物/絶縁媒体が結合される、いわゆるトリプルジャンクションとなり電界強度が上昇する。特に、前記絶縁円板13では、前記メタライズ層13a、13bの真空側の部位が前記電極7の方向に向かって形成され、更に前記真空絶縁容器1より沿面距離が短いので電界強度の上昇が極めて大きくなる。また、真空中の絶縁破壊は電界依存性を示すため、真空バルブに高電圧が印加されると、前記トリプルジャンクション部から放電が始まり、前記絶縁円板13の真空バルブ内面で絶縁破壊を起こす問題があった。
【0011】
従って、真空バルブを高電圧用として用いるには、前記真空絶縁容器1や前記絶縁円板13の沿面距離を増大させなくてはならなかった。これは、最近の趨勢である縮小化に逆行するものである。
【0012】
本発明の目的は、上記に鑑みなされたもので、絶縁破壊の起点となるトリプルジャンクションによる電界強度の上昇を抑制した真空バルブを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空バルブは、筒状の真空絶縁容器内に設けた互いに接離自在の一対の電極と、この電極の一方が固着された固定通電軸と、前記固定通電軸が貫通され、且つ前記真空絶縁容器の一側の開口部に小径部が前記電極に向かって設けられた環状の固定側絶縁円錐板と、前記固定側絶縁円錐板の外気側表面における小径側と大径側にそれぞれ施された小径側および大径側のメタライズ層と、前記固定側絶縁円錐板の小径側と前記小径側のメタライズ層を介して一端が接合され、他端が前記固定側通電軸に接合された断面円弧状の環状の第4の接合部材と、前記固定側絶縁円錐板の大径側と前記大径側のメタライズ層を介して一端が接合され、他端が前記真空絶縁容器の一側に接合された断面円弧状の環状の第5の接合部材と、前記電極の他方が固着され、且つベローズの一端が固着された可動通電軸と、前記可動通電軸が貫通され、且つ前記真空絶縁容器の他側の開口部に小径部が前記電極に向かって設けられた環状の可動側絶縁円錐板と、前記可動側絶縁円錐板の外気側表面における小径側と大径側にそれぞれ施された小径側および大径側のメタライズ層と、前記可動側絶縁円錐板の大径側と前記大径側のメタライズ層を介して一端が接合され、他端が前記真空絶縁容器の他側に接合された断面円弧状の環状の第6の接合部材とを有し、前記可動側絶縁円錐板の円錐状の内側に前記ベローズを設け、且つ前記可動側絶縁円錐板の小径側と前記小径側のメタライズ層を介して前記ベローズの自由端部とを接合したことを特徴とする。
【0017】
このように本発明の構成によれば、前記真空絶縁容器の両端開口部に設ける前記絶縁円錐板の前記メタライズ層を外気側表面に設け、前記第4の接合部材、前記第5の接合部材、前記第6の接合部材および前記ベローズ自由端部により、前記メタライズ層における真空側に位置する部位の電界緩和を図るため、金属/絶縁物/絶縁媒体の3つの境界が結合されるトリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。
【0018】
従って、真空側で電界強度を充分に抑えられるので、電界依存性を示す破壊電圧特性が向上し、真空バルブの高電圧化を図ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、従来と同様の構成部分については同一符号を付した。
【0020】
(第1の実施の形態)
先ず、本発明の第1の実施の形態に係る真空バルブを図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る真空バルブの縦断面図である。
【0021】
図1に示すように、真空バルブは、例えばセラミックからなる筒状の真空絶縁容器1が中間リング2を介して連結され、前記真空絶縁容器1の両端開口部に例えば前記真空絶縁容器1と同種材料のセラミックからなる環状の固定側絶縁円板16および環状の可動側絶縁円板17がそれぞれ設けられている。
【0022】
そして、真空バルブの固定側では、環状の前記固定側絶縁円板16に固定通電軸6が貫通され、金属製で断面円弧状の環状の第1の接合部材18により、前記固定通電軸6の軸周囲と前記固定側絶縁円板16の内径側で且つ外気側表面間が接合される。また、前記固定側絶縁円板16の外径側で且つ外気側表面と前記真空絶縁容器1端面間は、金属製で断面円弧状の環状の第2の接合部材19で接合される。
【0023】
一方、可動側では、環状の前記可動側絶縁円板17の外径側で且つ外気側表面と前記真空絶縁容器1端面間が、金属製で断面円弧状の環状の第3の接合部材20で接合される。また、可動通電軸9の軸周囲に一端が接合されたベローズ21の自由端部21aは、半径方向の外側に広がった環状に構成され、その自由端部21aが前記可動側絶縁円板17の内径側で且つ外気側表面に接合される。
【0024】
これら前記真空絶縁容器1と、環状の前記固定側絶縁円板16、前記可動側絶縁円板17の接合面となる部位には、それぞれ環状にメタライズ層1a、16a、16b、17a、17bが施される。これらメタライズ層1a、16a、16b、17a、17bに、前記第1の接合部材18、前記第2の接合部材19、前記第3の接合部材20および前記ベローズ21の自由端部21aが銀ろう付けにより接合される。
【0025】
また、前記固定側絶縁円板16、前記可動側絶縁円板17の前記メタライズ層16a、16b、17a、17bにおける真空側に位置する部位は、前記第1の接合部材18、前記第2の接合部材19、前記第3の接合部材20および前記ベローズ21の自由端部21aを円弧状とした曲率部の内側に位置させている。
【0026】
なお、前記固定通電軸6と前記可動通電軸9の前記真空絶縁容器1内には、それぞれ固定電極7と可動電極8が対向して固着され、また、前記可動通電軸9には図示しない操作機構が連結され、前記電極7、8の接離が行われるものである。更に、アークシールド11が取付金具12を介して前記中間リング2に固設され、前記電極7、8から飛散する金属蒸気や金属溶融片が前記絶縁容器1の内面に付着し、沿面の絶縁性能の低下を防止している。
【0027】
上記第1の実施の形態によれば、環状の前記固定側絶縁円板16、前記可動側絶縁円板17における前記夫々メタライズ層16a、16b、17a、17bの真空側に位置する部位を、前記第1の接合部材18、前記第2の接合部材19、前記第3の接合部材20および前記ベローズ21の自由端部21aの夫々円弧状とした曲率部の内側に位置させている。このため、金属層の前記メタライズ層16a、16b、17a、17bの真空側に位置する部位の、絶縁物製の前記固定側絶縁円板16、前記可動側絶縁円板17と、真空の絶縁媒体の3つの境界となるトリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。
【0028】
従って、電界依存性を示す破壊電圧特性が向上し、真空バルブの高電圧化を図ることができる。
【0029】
なお、上記第1の実施の形態では、環状の固定側絶縁円板16を用いたが、図2に示すように、真空側に環状の突出部22cを有した環状の固定側絶縁円板22を用いてもよい。この構成によっても、環状のメタライズ層22a、22bにおける真空側に位置する部位が、第1の接合部材18、第2の接合部材19の曲率部の内側に位置するため、トリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。また、真空側の沿面距離を増加させることができる。
【0030】
なお、可動側絶縁円板においても、真空側に同様の突出部を設ければ、電界強度の上昇を抑えられ、また、真空側の沿面距離を増加させることができる。
【0031】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係る真空バルブを図3を参照して説明する。図3は、本実施の形態に係る真空バルブの縦断面図である。なお、同図において、第1の実施の形態と同一構成部分には、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【0032】
図3に示すように、真空バルブは、例えばセラミックからなる筒状の真空絶縁容器1が中間リング2を介して連結され、前記真空絶縁容器1の両端開口部に、前記真空絶縁容器1と同種材料の例えばセラミックからなる環状の固定側絶縁円錐板23および環状の可動側絶縁円錐板24が設けられる。また、この固定側絶縁円錐板23と可動側絶縁円錐板24の小径部は、それぞれ固定電極7、可動電極8の方向に向かって設けられる。
【0033】
そして、固定側では、環状の前記固定側絶縁円錐板23の小径部に固定通電軸6が貫通され、金属製で断面円弧状に形成された環状の第4の接合部材25により、前記固定通電軸6の軸周囲と前記小径部の外気側表面の間が接合される。また、前記固定側絶縁円錐板23の大径部の外気側表面と前記真空絶縁容器1の端面の間が金属製で断面円弧状に形成された環状の第5の接合部材26で接合される。
【0034】
一方、可動側では、前記可動側絶縁円錐板24の大径部の外気側表面と前記真空絶縁容器1の端面間が金属製で断面円弧状に形成された環状の第6の接合部材27で接合される。また、この可動側絶縁円錐板24の円錐状の内側に設けられ、一方の端部が可動通電軸9に接合されたベローズ28の自由端部28aが、前記小径部の外気側表面に接合される。
【0035】
これら前記真空絶縁容器1、前記固定側絶縁円錐板23、前記可動側絶縁円錐板24の接合面となる部位には、それぞれ環状にメタライズ層1a、23a、23b、24a、24bが施される。これらメタライズ層1a、23a、23b、24a、24bに、前記第4の接合部材25、第5の接合部材26、前記第6の接合部材27および前記ベローズ28の自由端部28aが銀ろう付けにより接合される。
【0036】
そして、前記固定側絶縁円錐板23、前記可動側絶縁円錐板24の前記メタライズ層23a、23b、24bにおける真空側に位置する部位は、いずれも前記第4の接合部材25、前記第5の接合部材26、前記第6の接合部材27の曲率部の内側に位置している。また、前記メタライズ層24aにおける真空側に位置する部位は、前記ベローズ28の自由端部28aが曲率部の内側部分に近接して位置している。
【0037】
上記第2の実施の形態によれば、前記夫々メタライズ層23a、23b、24bの真空側に位置する部位が、前記第4の接合部材25、第5の接合部材26、第6の接合部材27の曲率部の内側に設けられているため、トリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。また、前記メタライズ層24aの真空側に位置する部位は、前記ベローズ28の自由端部28aが曲率部の内側部分に近接しているため、トリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。
【0038】
従って、電界依存性を示す破壊電圧特性が向上し、真空バルブの高電圧化を図ることができる。
【0039】
また、前記固定側絶縁円錐板23や前記可動側絶縁円錐板24は、第1の実施の形態の固定側絶縁円板16や可動側絶縁円板17に比べて沿面距離が増加する。
【0040】
更に、前記固定側絶縁円錐板23が前記固定電極7に向かって設けられており、前記固定通電軸6が真空中で断熱されている部分を短くできるので、放熱特性が向上する。
【0041】
なお、図4のように、上記第2の実施の形態に用いた前記固定側絶縁円錐板23と可動側絶縁円錐板24の前記電極7、8側に、皿状のシールドリング29、30を前記固定通電軸6と前記可動通電軸9に固設してもよい。
【0042】
これにより、前記メタライズ層23a、24aの真空側に位置する部位は、前記シールドリング29、30にそれぞれ覆われるので、トリプルジャンクションによる電界強度の上昇を抑制できる。
【0043】
また、前記シールドリング29、30で、前記電極7、8の間で電流遮断したときに発生する金属蒸気が前記絶縁円錐板23、24の表面に付着することを防止できる。
【0044】
更に、上記第2の実施の形態では、可動側において、前記可動側絶縁円錐板24の円錐状の内側に前記ベローズ28を設けたが、図5のように、前記可動側絶縁円錐板24と前記可動電極8の間にベローズ31を設けてもよい。この場合においても、前記ベローズ31の自由端部31aは、前記可動側絶縁円錐板24の小径部の外気側表面に設けたメタライズ層24aに接合されている。
【0045】
これにより、上記第2の実施の形態の効果の他に、前記可動通電軸9が真空中で断熱されている部分が短くなるため、放熱特性が向上する。また、前記ベローズ31が前記真空絶縁容器1の内側に設けられているので、外力による損傷を防止することができる。
【0046】
(他の実施の形態)
本発明の他の実施の形態に係る真空バルブを図6乃至図10を参照して説明する。図6は、本実施の形態に係る真空バルブの固定側の縦断面図、図7は、本実施の形態に係る真空バルブの固定側の縦断面図、図8は、本実施の形態に係る真空バルブの縦断面図、図9は、本実施の形態に係る真空バルブの固定側の縦断面図、図10は、本実施の形態に係る真空バルブの固定側の縦断面図である。なお、図6乃至図10において、第1の実施の形態と同一構成部分には、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【0047】
先ず、本発明の他の実施の形態で電界緩和を図る構成を説明する。図6に示すように、真空バルブの固定側では、固定通電軸6を貫通させた環状の固定側絶縁円板16の内径側の真空側表面に環状のメタライズ層16cを形成させる。そして、このメタライズ層16cの外径より大きい外周径を有する金属製で断面C字状の環状の第7の接合部材32の一端が、前記メタライズ層16cを介して例えば銀ろう付けで接合され、また、他端が前記固定通電軸6の軸周囲に接合される。
【0048】
前記固定側絶縁円板16の外径側の側面と真空絶縁容器1の端面には、それぞれメタライズ層16d、1aが設けられ、両者間に金属製で断面円弧状の環状の第8の接合部材33が例えば銀ろう付けで接合される。そして、前記第8の接合部材33の前記固定側絶縁円板16のメタライズ層16d側近傍には、先端が前記固定通電軸6の方向に向かって湾曲した環状のシールドリング34が固設される。
【0049】
このように、前記固定側絶縁円板16の内径側の前記メタライズ層16cが真空側に位置する部位は、前記第7の接合部材32が曲率している外周の曲面に近接することになる。また、外径側の前記メタライズ層16dの真空側に位置する部位は、前記シールドリング34の湾曲した曲率部の内側に覆われている。
【0050】
上記の実施の形態によれば、前記メタライズ層16cの真空側に位置する部位は、前記第7の接合部材32に近接しているため、トリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。また、前記メタライズ層16dの真空側に位置する部位は、前記シールドリング34の曲率部の内側に覆われるため、トリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。
【0051】
なお、上記の実施の形態で用いた前記固定通電軸6において、この固定通電軸6が前記固定側絶縁円板16を貫通した外気側の軸周囲に、図7のように、突出した環状のシールドリング35を設けてもよい。このシールドリング35は、真空バルブ組立て後に前記固定通電軸6に装着する。これにより、前記メタライズ層16cの全体が真空側の前記第7の接合部材32と外気側の前記シールドリング35に挟装され、トリプルジャンクションでの電界強度の上昇が抑えられる。
【0052】
なお、上記の他の実施の形態では、固定側について述べたが、可動側においても上記と同様の前記シールドリング34を設けることにより、トリプルジャンクションによる電界強度の上昇を抑制することができる。
【0053】
次に、本発明の更に他の実施の形態で沿面距離の増加を図る構成を説明する。図8に示すように、真空バルブは、例えばセラミックからなる筒状の真空絶縁容器1が中間リング2を介して連結され、前記真空絶縁容器1の両端開口部内に、例えばセラミックからなる固定側絶縁円筒36と可動側絶縁円筒37を前記真空絶縁容器1と同軸に設ける。
【0054】
そして、金属製で断面U字状の環状の第9の接合部材38の一端が、前記真空絶縁容器1の一側に接合され、また、他端が前記固定側絶縁円筒36の一側に接合される。更に、金属製で断面U字状の環状の第10の接合部材39の一端が、前記固定側絶縁円筒36の他側に接合され、また、他端が前記固定通電軸6の軸周囲に接合される。
【0055】
一方、可動側においては、金属製で断面U字状の環状の第11の接合部材41の一端が前記真空絶縁容器1の他側に接合され、また、他端が前記可動側絶縁円筒37の一側に接合される。更に、一端を前記可動通電軸9に接合されたベローズ40の自由端部40aは、半径方向の外側に広がって、前記可動側絶縁円筒37の他側の端部に接合され、前記真空絶縁容器1内が高真空に保たれている。
【0056】
上記の実施の形態によれば、前記固定側絶縁円筒36と前記可動側絶縁円筒37により真空バルブの沿面距離が増加する。
【0057】
なお、図9のように、前記固定通電軸6が前記第9の接合部材38を貫通する部分に絶縁層42を設ければ、前記固定通電軸6と前記第9の接合部材38の間の絶縁耐力を向上させることができる。
【0058】
更に、図10のように、前記固定通電軸6に設けた絶縁層42のほかに、前記第9の接合部材38の表面に絶縁層43を設ければ、前記固定通電軸6と前記第9の接合部材38の間の絶縁耐力が更に向上する。なお、可動側でも同様に、前記第11の接合部材41に絶縁層を設ければ、前記ベローズ40との絶縁耐力を向上させることができる。
【0059】
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。例えば、第1および第2の実施の形態では、真空絶縁容器1、固定側絶縁円板16、22、可動側絶縁円板17、固定側絶縁円錐板23、可動側絶縁円錐板24の全てを同種材料としている。これらを比誘電率の異なる異種材料として、前記真空絶縁容器1より、前記固定側絶縁円板16、前記可動側絶縁円板17、前記固定側絶縁円錐板23、前記可動側絶縁円錐板24の方の比誘電率を小さくしてもよい。
【0060】
これにより、真空バルブを真空遮断器に組込んだとき、真空遮断器の取付け板などの対地間との静電容量結合による電位分担を改善できる。即ち、前記第2の接合部材19、前記第3の接合部材20、前記第5の接合部材26、前記第6の接合部材27および前記第8の接合部材33の電位は、対地側の固有容量が大きく接地電位側へ変位するが、この変位の程度を抑制することができる。
【0061】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、真空絶縁容器の両端開口部に設けられる絶縁板の外気側表面にメタライズ層を施し、このメタライズ層を介して接合部材を接合することにより、真空側に位置する部位の金属層のメタライズ層と、絶縁物製の絶縁板と、真空の絶縁媒体の3つの境界が結合されるトリプルジャンクションでの電界強度の上昇を抑制できるので、電界依存性を示す破壊電圧特性が向上し、真空バルブの高電圧化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る真空バルブを示す縦断面図。
【図2】 本発明の第1の実施の形態の変形例に係る真空バルブを示す固定側の要部縦断面図。
【図3】 本発明の第2の実施の形態に係る真空バルブを示す縦断面図。
【図4】 本発明の第2の実施の形態の変形例に係る真空バルブを示す縦断面図。
【図5】 本発明の第2の実施の形態の変形例に係る真空バルブを示す縦断面図。
【図6】 本発明のその他の実施の形態に係る真空バルブを示す固定側の要部縦断面図。
【図7】 本発明のその他の実施の形態に係る真空バルブを示す固定側の要部縦断面図。
【図8】 本発明のその他の実施の形態に係る真空バルブを示す縦断面図。
【図9】 本発明のその他の実施の形態に係る真空バルブを示す固定側の要部縦断面図。
【図10】 本発明のその他の実施の形態に係る真空バルブを示す固定側の要部縦断面図。
【図11】 従来の真空バルブを示す縦断面図。
【図12】 従来の真空バルブを示す固定側の要部縦断面図。
【符号の説明】
1 真空絶縁容器
1a、13a、13b、16a、16b、16c、16d、17a、17b、22a、22b、23a、23b、24a、24b メタライズ層
2 中間リング
3、14、15 接合部材
4 固定側端板
5 可動側端板
6 固定通電軸
7 固定電極
8 可動電極
9 可動通電軸
10、21、28、31、40 ベローズ
11 アークシールド
12 取付金具
13 絶縁円板
16、22 固定側絶縁円板
17 可動側絶縁円板
18 第1の接合部材
19 第2の接合部材
20 第3の接合部材
21a、28a、31a、40a ベローズ自由端部
22c 固定側絶縁円板の突出部
23 固定側絶縁円錐板
24 可動側絶縁円錐板
25 第4の接合部材
26 第5の接合部材
27 第6の接合部材
29、30、34、35 シールドリング
32 第7の接合部材
33 第8の接合部材
36 固定側絶縁円筒
37 可動側絶縁円筒
38 第9の接合部材
39 第10の接合部材
41 第11の接合部材
42、43 絶縁層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum valve that suppresses electric field strength in a vacuum insulating container.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a vacuum valve used in a vacuum circuit breaker utilizes the excellent arc extinguishing and insulating properties of a vacuum by contacting and separating a pair of electrodes in a high vacuum of about 10 −2 Pa or less. Current interruption is performed.
[0003]
A vacuum valve whose typical structure is shown in FIG. 11 is such that a cylindrical
[0004]
Opposite to the
[0005]
In addition, the
[0006]
When a general vacuum valve as described above is used for a high voltage, it is necessary to improve the creeping insulation characteristics of the inner surface of the
[0007]
Further, the side surface on the inner diameter side of the
[0008]
The
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-203996 (5th page, FIG. 9)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
According to the vacuum valve having the above-described configuration, the
[0011]
Therefore, in order to use the vacuum valve for high voltage, the creeping distance of the
[0012]
An object of the present invention is to provide a vacuum valve that suppresses an increase in electric field strength due to a triple junction that is a starting point of dielectric breakdown.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The vacuum valve according to the present invention includes a pair of electrodes that are provided in a cylindrical vacuum insulating container and are detachable from each other, a fixed energizing shaft to which one of the electrodes is fixed, the fixed energizing shaft is penetrated, and An annular fixed-side insulating conical plate having a small-diameter portion provided in the opening on one side of the vacuum insulating container toward the electrode, and a small-diameter side and a large-diameter side on the outside air surface of the fixed-side insulating conical plate, respectively. A cross-section in which one end is joined through the small-diameter side and large-diameter side metallized layers, the small-diameter side of the fixed-side insulating conical plate and the metallized layer on the small-diameter side, and the other end is joined to the fixed-side conductive shaft One end is joined via the arcuate annular fourth joining member, the large-diameter side of the fixed-side insulating conical plate, and the metallized layer on the large-diameter side, and the other end is joined to one side of the vacuum insulating container An annular fifth joining member having an arcuate cross section, and the electrode And a movable energizing shaft to which one end of a bellows is secured, and an annular portion in which the movable energizing shaft is penetrated and a small-diameter portion is provided in the opening on the other side of the vacuum insulating container toward the electrode. A movable-side insulating conical plate, a small-diameter side and a large-diameter side metallization layer respectively applied to a small- diameter side and a large-diameter side on the outside air surface of the movable-side insulating conical plate, and a large-diameter side of the movable-side insulating conical plate And a sixth joining member having an arcuate cross section in which one end is joined via the metallization layer on the large diameter side and the other end is joined to the other side of the vacuum insulating container, and the movable side insulation the conical the bellows inside the conical plates provided, and is characterized in that via said small diameter side metallized layer between the small-diameter side of the movable side insulation conical plate bonding the free end portion of the bellows.
[0017]
As described above, according to the configuration of the present invention, the metallized layer of the insulating conical plate provided in the opening portions at both ends of the vacuum insulating container is provided on the outside air surface, the fourth joining member, the fifth joining member, In the triple junction where the three boundaries of metal / insulator / insulating medium are coupled to reduce the electric field of the portion located on the vacuum side in the metallized layer by the sixth joining member and the bellows free end. An increase in electric field strength can be suppressed.
[0018]
Therefore, since the electric field strength can be sufficiently suppressed on the vacuum side, the breakdown voltage characteristic showing the electric field dependency is improved, and the voltage of the vacuum valve can be increased.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol was attached | subjected about the component similar to the past.
[0020]
(First embodiment)
First, a vacuum valve according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vacuum valve according to the present embodiment.
[0021]
As shown in FIG. 1, the vacuum valve has a cylindrical
[0022]
On the fixed side of the vacuum valve, the fixed energizing
[0023]
On the other hand, on the movable side, an annular third joining
[0024]
[0025]
Further, the portions of the metallized
[0026]
Note that a fixed
[0027]
According to the first embodiment, the portions located on the vacuum side of the metallized
[0028]
Therefore, the breakdown voltage characteristic showing the electric field dependency is improved, and the voltage of the vacuum valve can be increased.
[0029]
In the first embodiment, the annular fixed-
[0030]
In the movable-side insulating disc, if a similar protrusion is provided on the vacuum side, an increase in electric field strength can be suppressed and the creeping distance on the vacuum side can be increased.
[0031]
(Second Embodiment)
Next, a vacuum valve according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the vacuum valve according to the present embodiment. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0032]
As shown in FIG. 3, the vacuum valve is formed by connecting a cylindrical
[0033]
On the fixed side, the fixed
[0034]
On the other hand, on the movable side, an annular sixth joining
[0035]
[0036]
And the part located in the vacuum side in the metallized
[0037]
According to the second embodiment, the portions located on the vacuum side of the metallized
[0038]
Therefore, the breakdown voltage characteristic showing the electric field dependency is improved, and the voltage of the vacuum valve can be increased.
[0039]
Further, the creeping distance of the fixed-side insulating
[0040]
Furthermore, since the fixed insulating
[0041]
As shown in FIG. 4, dish-shaped shield rings 29 and 30 are provided on the
[0042]
Thereby, since the site | part located in the vacuum side of the said metallization layers 23a and 24a is each covered with the said shield rings 29 and 30, the raise of the electric field strength by a triple junction can be suppressed.
[0043]
Further, the shield rings 29 and 30 can prevent the metal vapor generated when the current is interrupted between the
[0044]
Furthermore, in the second embodiment, on the movable side, the
[0045]
Thereby, in addition to the effect of the second embodiment, the portion where the movable energizing
[0046]
(Other embodiments)
A vacuum valve according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is a longitudinal sectional view of the fixed side of the vacuum valve according to the present embodiment, FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the fixed side of the vacuum valve according to the present embodiment, and FIG. 8 is according to the present embodiment. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the vacuum valve according to the present embodiment, FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the vacuum valve according to the present embodiment, and FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of the vacuum valve according to the present embodiment. 6 to 10, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0047]
First, a configuration for reducing electric field in another embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, on the fixed side of the vacuum valve, an
[0048]
[0049]
As described above, the portion where the metallized
[0050]
According to the above embodiment, since the portion located on the vacuum side of the metallized
[0051]
In the fixed energizing
[0052]
In the other embodiments described above, the fixed side has been described. However, by providing the
[0053]
Next, a configuration for increasing the creepage distance according to still another embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, the vacuum valve has a cylindrical
[0054]
One end of an annular ninth joining
[0055]
On the other hand, on the movable side, one end of an annular eleventh joining
[0056]
According to the above embodiment, the creeping distance of the vacuum valve is increased by the fixed insulating
[0057]
As shown in FIG. 9, if an insulating
[0058]
Further, as shown in FIG. 10, if an insulating
[0059]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the first and second embodiments, all of the
[0060]
As a result, when the vacuum valve is incorporated in the vacuum circuit breaker, the potential sharing due to capacitive coupling with the ground such as the mounting plate of the vacuum circuit breaker can be improved. That is, the potentials of the second joining
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the metallization layer is applied to the outside air side surface of the insulating plate provided at the both end openings of the vacuum insulation container, and the joining member is joined via the metallization layer, whereby the vacuum side Since the increase in electric field strength at the triple junction where the three boundaries of the metal layer, the insulating insulating plate, and the vacuum insulating medium are combined can be suppressed, electric field dependency is exhibited. The breakdown voltage characteristics are improved, and the voltage of the vacuum valve can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a vacuum valve according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an essential part on a fixed side showing a vacuum valve according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a vacuum valve according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a vacuum valve according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a vacuum valve according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an essential part on the fixed side showing a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an essential part on the fixed side showing a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an essential part on the fixed side showing a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an essential part on the fixed side showing a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a conventional vacuum valve.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a main part on the fixed side showing a conventional vacuum valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
この電極の一方が固着された固定通電軸と、
前記固定通電軸が貫通され、且つ前記真空絶縁容器の一側の開口部に小径部が前記電極に向かって設けられた環状の固定側絶縁円錐板と、
前記固定側絶縁円錐板の外気側表面における小径側と大径側にそれぞれ施された小径側および大径側のメタライズ層と、
前記固定側絶縁円錐板の小径側と前記小径側のメタライズ層を介して一端が接合され、他端が前記固定側通電軸に接合された断面円弧状の環状の第4の接合部材と、
前記固定側絶縁円錐板の大径側と前記大径側のメタライズ層を介して一端が接合され、他端が前記真空絶縁容器の一側に接合された断面円弧状の環状の第5の接合部材と、
前記電極の他方が固着され、且つベローズの一端が固着された可動通電軸と、
前記可動通電軸が貫通され、且つ前記真空絶縁容器の他側の開口部に小径部が前記電極に向かって設けられた環状の可動側絶縁円錐板と、
前記可動側絶縁円錐板の外気側表面における小径側と大径側にそれぞれ施された小径側および大径側のメタライズ層と、
前記可動側絶縁円錐板の大径側と前記大径側のメタライズ層を介して一端が接合され、他端が前記真空絶縁容器の他側に接合された断面円弧状の環状の第6の接合部材とを有し、
前記可動側絶縁円錐板の円錐状の内側に前記ベローズを設け、且つ前記可動側絶縁円錐板の小径側と前記小径側のメタライズ層を介して前記ベローズの自由端部とを接合したことを特徴とする真空バルブ。A pair of electrodes which are provided in a cylindrical vacuum insulating container and can be separated from each other;
A fixed energizing shaft to which one of the electrodes is fixed;
An annular fixed-side insulating conical plate in which the fixed energizing shaft is penetrated and a small-diameter portion is provided toward the electrode at an opening on one side of the vacuum insulating container;
A metallized layer on the small diameter side and the large diameter side respectively applied to the small diameter side and the large diameter side on the outside air surface of the fixed-side insulating conical plate;
A fourth joint member having an arcuate cross section in which one end is joined via the metallization layer on the small diameter side and the small diameter side of the fixed-side insulating conical plate, and the other end is joined to the fixed-side conductive shaft;
A fifth joint having an annular cross-section in which one end is joined via the large-diameter side of the fixed-side insulating conical plate and the metallized layer on the large-diameter side, and the other end is joined to one side of the vacuum insulating container. A member,
A movable energizing shaft to which the other of the electrodes is fixed and one end of a bellows is fixed;
An annular movable-side insulating conical plate that is penetrated by the movable energizing shaft and has a small-diameter portion provided at the opening on the other side of the vacuum insulating container toward the electrode;
A small-diameter side and a large-diameter side metallization layer each applied to a small-diameter side and a large-diameter side on the outside-air-side surface of the movable insulating conical plate;
A sixth joint having an arcuate cross section in which one end is joined via the metallized layer on the large diameter side and the large diameter side of the movable insulating conical plate, and the other end is joined to the other side of the vacuum insulating container. And having a member
Wherein the conical the bellows inside the movable side insulation conical plate provided was joined to the free end of the bellows and through the small-diameter side diameter side metallized layer of said movable insulating conical plate A vacuum valve.
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