JP4653558B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

本発明は、真空バルブに係り、特に外部導体との通電電流容量を向上し得る改良した真空バルブに関する。

代表的な真空バルブの断面図を示す図６において、筒状の真空絶縁容器１の両端開口面には、固定側封着金具２と可動側封着金具３とが気密に封着されている。

固定側封着金具２には、一方の電路となる固定側通電軸４が気密に貫通固定され、真空絶縁容器１内の固定側通電軸４端に固定側接点５が固着されている。この固定側接点５と対向して、接離自在の可動側接点６が他方の電路となる可動側通電軸７端に固着されている。

可動側通電軸７の真空絶縁容器１内中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が気密に取り付けられている。ベローズ８の他方端は、可動側封着金具３の中央開口部３ａに気密に取り付けられている。これにより、内部圧力１０^−２Ｐａ以下の真空度を維持しながら可動側通電軸７を軸方向に移動させることが可能になっている。

また、真空絶縁容器１内面中間部に設けた突出部１ａには、両接点５、６を包囲するように筒状のアークシールド９が設けられ、両接点５、６の電流開閉時に発生する金属蒸気が真空絶縁容器１の内面に付着して、沿面の絶縁抵抗が低下するのを防止している。

また、可動側通電軸７が軸方向に直線的に移動できるように、従来、可動側封着金具３の中央開口部３ａには、断面Ｌ字状の環状のガイド１０が設けられている。このガイド１０は、筒部１０ａの内径が可動側通電軸７の外径よりも僅かに大きく、また、鍔部１０ｂが可動側封着金具３に固定されている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、真空絶縁容器１外の固定側通電軸４端には、他の電気機器との接続を行う固定側外部導体１１がボルト１２で締付けられる。また、真空絶縁容器１外の可動側通電軸７には、他の電気機器との接続を行う可動側外部導体１３が摺動形接触子１４を介して設けられる。可動側通電軸７が可動側外部導体１３の開口穴を貫通した状態を点線で示す。

そして、真空バルブの通電電流容量を例えば４０００Ａを超える容量にしようとすると、固定側外部導体１１および可動側外部導体１３の通電電流容量も向上させる必要から、それぞれの外部導体１１および１３では、断面積の大きいものが用いられる。更には、可動側外部導体１３と可動側通電軸７間では、摺動形接触子１４が接触する面積を大きくしなければならず、摺動形接触子１４が多段の構成となる。その結果、可動側通電軸７の軸方向が長くなり、更には、摺動形接触子１４などの部品点数が増えてコストアップにつながっていた。

これを解決するものとして、従来、図７に示すように、可動側通電軸７端を雄ネジ加工し、外径が可動側通電軸７よりも太径で、内周に雌ネジを設けたスリーブ１５を取り付けるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。スリーブ１５の外周には、摺動形接触子１４を介して可動側外部導体１３が設けられる。スリーブ１５が可動側外部導体１３の開口穴を貫通した状態を点線で示す。なお、この場合、ガイド１０を可動側封着金具３に固定した後、可動側通電軸７端にスリーブ１５が取り付けられる。

これにより、スリーブ１５が可動側通電軸７よりも太径のため、可動側外部導体１３との接触面積が大きくなり、摺動形接触子１４の段数を図６よりも抑制することができ、可動側通電軸７の軸方向を短くすることができる。

しかしながら、可動側通電軸７とスリーブ１５とは、ネジ通電となるため、強固に締付けなければならず、作業が困難となっていた。即ち、スリーブ１５を取り付けるときには、可動側通電軸７が回転しないように、専用の治具で可動側通電軸７を固定しなければならなかった。可動側通電軸７が回転してしまうと、ベローズ８が損傷して真空度が維持できなくなったり、また、スリーブ１５の締付けが弱いと、ネジ部で発熱を起こしたりすることになる。
特開２００２−３３０３４号公報 （第３ページ、図１） 特開平６−１０３８６３号公報 （第２ページ、図３）

上記の従来の真空バルブにおいては、次のような問題がある。
真空バルブの通電電流容量を増大させると、可動側通電軸７の軸方向が長くなっていた。また、スリーブ１５を取り付ける場合には、取り付け作業が困難であった。
このため、可動側通電軸７を長くせず、また、スリーブ１５の取り付け作業を不要として、通電電流容量を向上し得る真空バルブが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、真空バルブの軸方向を短くし、通電電流容量を向上し得る真空バルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の一方の開口面に封着された固定側封着金具と、前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、前記固定側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された固定側接点と、前記真空絶縁容器の他方の開口面に封着された可動側封着金具と、前記可動側封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、前記固定側接点に対向して前記可動側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された可動側接点と、前記中央開口部に一方端が気密に固定されるとともに、他方端が前記可動側通電軸に気密に固定された伸縮自在のベローズと、前記真空絶縁容器外の前記可動通電軸端に設けられるとともに、前記可動側通電軸よりも太径であって、且つ可動側外部導体と摺動接触する可動側接触導体と、前記可動側通電軸を軸方向に移動させるように前記中央開口部に挿入されるとともに、円周方向が二分割されたガイドとを具備し、前記ガイドは、断面Ｌ字状であって、前記中央開口部に挿入される円弧部と半径方向に広がる取付部から構成され、前記取付部には凹部、前記可動側封着金具には前記凹部に嵌め込まれる凸部が設けられ、前記二分割されたガイドは対向配置され、円周方向に間隙が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、真空絶縁容器外の可動側通電軸端に、可動側外部導体と摺動接触する可動側通電軸よりも太径の可動側接触導体を固定し、可動側通電軸が貫通する可動側封着金具の中央開口部に、この可動側通電軸を軸方向に直線的に移動させるための複数分割されたガイドを挿入しているので、真空バルブの軸方向を短くでき、通電電流容量を向上させることができる。

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および図２を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブの組立てを説明する図である。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。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、例えばアルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口面には、固定側封着金具２と可動側封着金具３とが気密に封着されている。

固定側封着金具２には、一方の電路となる固定側通電軸４が気密に貫通固定され、真空絶縁容器１内の固定側通電軸４端に固定側接点５が固着されている。この固定側接点５に対向して、接離自在の可動側接点６が他方の電路となる真空絶縁容器１内の可動側通電軸７端に固着されている。

また、真空絶縁容器１外の可動側通電軸７端には、後述する可動側外部導体１３と摺動接触する円柱状の可動側接触導体２０が軸方向に例えばロー付けで固定されている。可動側接触導体２０の外径は、可動側通電軸７の外径よりも大きく、可動側外部導体１３との接触面積を大きくとれるようになっている。なお、可動側外部導体１３と可動側通電軸７とは、一体で加工されていてもよい。

可動側通電軸７の真空絶縁容器１内中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が気密に取り付けられている。ベローズ８の他方端は、可動側封着金具３の中央開口部３ａに気密に取り付けられている。これにより、内部圧力１０^−２Ｐａ以下の真空度を維持しながら可動側通電軸７を軸方向に移動させることが可能になっている。可動側通電軸７の移動は、可動側接触導体２０に連結される図示しない操作機構によって行われる。

真空絶縁容器１内面中間部に設けた突出部１ａには、両接点５、６を包囲するように筒状のアークシールド９が例えばロー付けにより設けられ、両接点５、６の電流開閉時に発生する金属蒸気が真空絶縁容器１の内面に付着して、沿面の絶縁抵抗が低下するのを防止している。

また、可動側通電軸７と可動側封着金具３間に形成される中央開口部３ａには、機械的強度を有する絶縁物からなる断面Ｌ字状の円周方向が二分割されたガイド２１が挿入されている。このガイド２１は、可動側通電軸７の外周面に沿った円弧状の円弧部２１ａと半径方向に広がる取付部２１ｂとから構成されており、二分割された円弧部２１ａを組み合わせると、その内径が可動側通電軸７の外径よりも僅かに大きくなるようになっている。

ここで、二分割されたガイド２１の円弧部２１ａを組み合わせても必ずしも間隙のない環状に形成される必要はなく、互いのガイド２１間に間隙が形成されてもよい。図１（ｂ）においては、それぞれのガイド２１が対向配置され、円弧部２１ａを組み合わせると可動側通電軸７の外周がおよそ半分程度覆われるようになっている。この状態が、可動側通電軸７を直線的に移動させることができ、また、ガイド２１を挿入する作業性上、好ましい。なお、取付部２１ｂは、それぞれ例えばエポキシ樹脂のような接着剤で可動側封着金具３に固定されている。

一方、真空絶縁容器１外の固定側通電軸４端には、他の電気機器との接続を行う固定側外部導体１１がボルト１２で締付けられる。また、真空絶縁容器１外の可動側接触導体２０には、他の電気機器との接続を行う可動側外部導体１３が摺動形接触子１４を介して設けられる。可動側接触導体２０が可動側外部導体１３の開口穴を貫通した状態を点線で示す。

次に、ガイド２１を挿入する方法を図２を参照して説明する。

図２に示すように、先ず、可動側通電軸７と可動側接触導体２０とを図示下方向に移動させ、可動側封着金具３と可動側接触導体２０間を広げる。そして、可動側通電軸７と可動側封着金具３間に形成される中央開口部３ａにガイド２１の円弧部２１ａを挿入し、取付部２１ｂを可動側封着金具３に固定する。固定後は、可動側通電軸７を図示上方向の元の位置に戻す。

これにより、可動側接触導体２０が可動側通電軸７よりも太径であっても、ガイド２１を中央開口部３ａに容易に挿入することができる。そして、ガイド２１の円弧部２１ａを組み合わせると、その内径が可動側通電軸７の外径より僅かに大きくなり、可動側通電軸７を軸方向に直線的に移動させることができる。可動側通電軸７が直線的に移動すれば、可動側接点６と固定側接点５との芯ずれがなく、耐電圧などの性能の高い真空バルブとすることができる。

また、可動側接触導体２０が可動側通電軸７よりも太径のため、可動側外部導体１３との接触面積が大きくなり、通電電流容量を増大させても摺動形接触子１４の段数を抑制することができ、可動側通電軸７の軸方向を短くすることができる。

更には、この真空バルブを遮断装置や開閉装置に用いることにより、これらの装置の全体形状を縮小することができる。なお、ガイド２１においては、従来の環状に比べて材料費を安価とすることができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、真空絶縁容器１外の可動側通電軸７端にこの可動側通電軸７よりも太径の可動側接触導体２０を設け、二分割したガイド２１を可動側封着金具３の中央開口部３ａにそれぞれ挿入し、可動側通電軸７が軸方向に直線的に移動できるようにしているので、可動側通電軸７の軸方向の長さを短くできるとともに、可動側外部導体１３との接触面積が大きくなり、通電電流容量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３を参照して説明する。図３（ａ）は、本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す要部縦断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、ガイドに取り付けの位置決めを設けたことである。図３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３（ａ）、（ｂ）に示すように、ガイド２１の取付部２１ｂには、可動側封着金具３と対向する面に凹部２１ｃが設けられている。また、凹部２１ｃに対向する可動側封着金具３には、凸部３ｂが設けられている。

そして、可動側封着金具３の凸部３ｂにガイド２１の凹部２１ｃを嵌め合わせ、ガイド２１の取り付け位置を決めている。なお、取付部２１ｂに凸部、可動側封着金具３に凹部を設けてもよい。これらの凸部、凹部は、円周方向に配置する二分割されたガイド２１の位置を決めるためのものであり、位置決め手段と定義する。

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、二分割したそれぞれのガイド２１を円周方向に取り付けるための位置決めが容易となる。

次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４（ａ）は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す要部縦断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、ガイドに切り欠き部を設けたことである。図４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４（ａ）、（ｂ）に示すように、ガイド２１の取付部２１ｂには、切り欠き部２１ｄが設けられている。また、取付部２１ｂは、切り欠き部２１ｄに嵌め合わされるツメ部２２ａを有する例えばステンレス製の環状のキャップ２２で覆われている。キャップ２２の中央開口部２２ｂの内径は、可動側接触導体２０の外径よりも僅かに大きくなっている。

そして、ガイド２１を可動側封着金具３の中央開口部３ａに挿入後、可動側接触導体２０にキャップ２２の中央開口部２２ｂを貫通させ、切り欠き部２１ｄにツメ部２２ａを嵌め合わせ、ガイド２１の位置を決めている。その後、キャップ２２の外周を可動側封着金具３に例えば溶接で固定している。ここで、ツメ部２２ａは、キャップ２２が可動側封着金具３に固定されているので、可動側封着金具３に設けられたものと同様の解釈をすることができる。

なお、ガイド２１の取付部２１ｂにツメ部を設け、キャップ２２にツメ部が嵌め合わせられる切り欠き部を設けてもよい。これらのツメ部、切り欠き部は、円周方向に配置する二分割されたガイド２１の位置を決めるためのものであり、実施例２と同様に、位置決め手段と定義する。

上記実施例３の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、二分割したそれぞれのガイド２１を円周方向に取り付けるための位置決めが容易となる。

次に、本発明の実施例４に係る真空バルブを図５を参照して説明する。図５（ａ）は、本発明の実施例４に係る真空バルブの構成を示す要部縦断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。なお、この実施例４が実施例１と異なる点は、可動側通電軸に溝部を設けたことである。図５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５（ａ）、（ｂ）に示すように、可動側通電軸７には、可動側封着金具３と対向する部分の軸方向に、それぞれのガイド２１の円弧部２１ａが挿入される溝部７ａが設けられている。

上記実施例４の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、二分割したそれぞれのガイド２１の取り付けが容易となる。また、可動側通電軸７の断面積が溝部７ａを形成する断面積分だけの減少となるため、通電電流容量の低下を抑制できる。

なお、本発明は、上記実施例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。上記実施例では、ガイド２１を二分割して説明したが、三分割以上の複数に分割し、これらを円周上に配置しても可動側通電軸７を軸方向に直線的に移動させることができる。

（ａ）は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図。 本発明の実施例１に係る真空バルブの組立てを説明する図。 （ａ）は、本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す要部縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図。 （ａ）は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す要部縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図。 （ａ）は、本発明の実施例４に係る真空バルブの構成を示す要部縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図。 従来の真空バルブの構成を示す縦断面図。 従来の真空バルブの構成を示す要部縦断面図。

符号の説明

１ 真空絶縁容器
１ａ 突出部
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
３ａ、２２ｂ 中央開口部
３ｂ 凸部
４ 固定側通電軸
５ 固定側接点
６ 可動側接点
７ 可動側通電軸
７ａ 溝部
８ ベローズ
９ アークシールド
１０、２１ ガイド
１０ａ 筒部
１０ｂ 鍔部
１１ 固定側外部導体
１２ ボルト
１３ 可動側外部導体
１４ 摺動形接触子
１５ スリーブ
２０ 可動側接触導体
２１ａ 円弧部
２１ｂ 取付部
２１ｃ 凹部
２１ｄ 切り欠き部
２２ キャップ
２２ａ ツメ部

Claims (1)

1. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の一方の開口面に封着された固定側封着金具と、
   前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、
   前記固定側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された固定側接点と、
   前記真空絶縁容器の他方の開口面に封着された可動側封着金具と、
   前記可動側封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、
   前記固定側接点に対向して前記可動側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された可動側接点と、
   前記中央開口部に一方端が気密に固定されるとともに、他方端が前記可動側通電軸に気密に固定された伸縮自在のベローズと、
   前記真空絶縁容器外の前記可動通電軸端に設けられるとともに、前記可動側通電軸よりも太径であって、且つ可動側外部導体と摺動接触する可動側接触導体と、
   前記可動側通電軸を軸方向に移動させるように前記中央開口部に挿入されるとともに、円周方向が二分割されたガイドとを具備し、
   前記ガイドは、断面Ｌ字状であって、前記中央開口部に挿入される円弧部と半径方向に広がる取付部から構成され、
   前記取付部には凹部、前記可動側封着金具には前記凹部に嵌め込まれる凸部が設けられ、
   前記二分割されたガイドは対向配置され、円周方向に間隙が設けられていることを特徴とする真空バルブ。

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