JP4776357B2 - 真空バルブおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブに係り、特に組立作業を容易にし得る真空バルブおよびその製造方法に関する。

接離自在の一対の接点を有する真空バルブには、電流遮断時に発生する金属蒸気が真空絶縁容器の内面に付着することを防止するため、両接点を包囲するような筒状のアークシールドが設けられている。

従来、この種のアークシールドは、外周の中間部に環状の中間金具をろう付けにより固定し、そして、この中間金具を真空絶縁容器にろう付けすることにより固定されている（例えば、特許文献１参照。）。即ち、アークシールドを真空絶縁容器に固定するためには、ろう付け作業が二回必要であった。ろう付け作業は、一般的に数百℃に加熱した真空中の加熱炉内で行われる。
特開２０００−２９４０８９号公報 （第３ページ、図１）

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。
アークシールドの固定において、ろう付け作業が二回必要であり、数百℃に加熱する加熱炉の稼動回数が増え、生産性が低下していた。このため、ろう付け作業を最小限に抑え、生産性を向上し得る組立作業が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、ろう付け作業を最小限に抑え、組立作業を容易にし得る真空バルブおよびその製造方法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、軸方向が第１の真空絶縁容器と第２の真空絶縁容器とに分割された筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の一方端の開口部に封着された固定側封着金具と、前記固定側封着金具に気密に貫通固定された固定側通電軸と、前記固定側通電軸端に固着された固定側接点と、前記真空絶縁容器の他方端の開口部に封着された可動側封着金具と、前記可動側封着金具を気密のもと移動自在に移動する可動側通電軸と、前記可動側通電軸端に固着されるとともに、前記固定側接点と対向して配置された可動側接点と、前記第１の真空絶縁容器と前記第２の真空絶縁容器間にろう付けにより固定された環状の中間金具と、前記中間金具に固定されるとともに、前記固定側接点および前記可動側接点を包囲するように設けられた筒状のアークシールドとを備え、前記アークシールドは、前記中間金具よりも機械的強度が高く、前記中間金具は、軸方向と平行する筒部と半径方向に広がる鍔部とからなり、前記筒部は、前記鍔部と連接する部分の内径よりも先端部の内径が小さいテーパ状であり、前記アークシールドを挿入することにより、前記先端部が広がって塑性変形することを特徴とする。

本発明によれば、中間金具をアークシールドの外周に機械的固定手段で固定し、この中間金具を真空絶縁容器にろう付けにより固定しているので、真空絶縁容器にアークシールドを一回のろう付け作業で固定することができ、真空バルブの組立作業を容易にすることができる。

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乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図、図３は、本発明の実施例１に係る真空バルブの中間金具を真空絶縁容器に固定する方法を示す要部拡大断面図である。

図１に示すように、アルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器１は、軸方向が二分割され、第１の真空絶縁容器１ａと第２の真空絶縁容器１ｂとに分かれて構成されている。そして、これらは、後述する中間金具２を介して銀を有するろう材３ａ、３ｂにより気密に連結されている。中間金具２は、鉄系材料を断面Ｌ字状の環状に加工したものであり、軸方向と平行する筒部２ａと、軸方向と直交して半径方向に広がる鍔部２ｂとに分かれて構成されている。

真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具４と可動側封着金具５とが封着されている。固定側封着金具４には、一方の電路となる固定側通電軸６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６端に固定側接点７が固着されている。固定側接点７と対向して、接離自在の可動側接点８が可動側通電軸９端に固着されている。可動側通電軸９は、可動側封着金具５の中央開口部を移動自在に貫通し、図示しない操作機構に連結され、他方の電路となる。

可動側通電軸９の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が気密に取り付けられ、他方端が可動側封着金具５の中央開口部に気密に取り付けられている。これにより、真空絶縁容器１内の圧力を１０^−２Ｐａ以下に維持しながら、可動側通電軸９を軸方向に移動させることが可能となっている。

一方、中間金具２には、両接点７、８を包囲するような例えばステンレスからなる筒状のアークシールド１１が設けられ、両接点７、８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、沿面の絶縁抵抗が低下することを防止している。中間金具２は、主回路電位と接地電位との中間の電位となる。

このようなアークシールド１１の固定方法を図２および図３を参照して説明する。

図２に示すように、先ず、中間金具２の鍔部２ｂを固定治具１２により挟み固定する。次に、アークシールド１１を鍔部２ｂの方向から筒部２ａに挿入し、鍔部２ｂとアークシールド１１の軸方向とが直角になるように加圧治具１３で加圧しながら所定の位置まで挿入する。

ここで、中間金具２の筒部２ａは、鍔部２ｂと連接する部分の内径がアークシールド１１の外径よりも僅かに大きく、先端部の内径がアークシールド１１の外径よりも小さい図示点線で示すようなテーパ状となっている。そして、テーパ状の筒部２ａにアークシールド１１を挿入していくと、筒部２ａの先端部が広がって実線で示すように塑性変形され、中間金具２をアークシールド１１に固定することができる。なお、筒部２ａは、筒状でもよく、また、塑性変形し易いように軸方向に複数のスリットが設けられていてもよい。また、中間金具２よりもアークシールド１１の機械的強度が高く、挿入時にアークシールド１１が変形しないようになっている。

このように、ろう付け作業を省略し、塑性変形のような機械的な手段により中間金具２をアークシールド１１に固定することを、機械的固定手段と定義する。

次に、図３に示すように、中間金具２の鍔部２ｂを第１の真空絶縁容器１ａと第２の真空絶縁容器１ｂ間に挟む。ここで、鍔部２ｂの一側面と第１の真空絶縁容器１ａ間には、環状のろう材３ａを配置し、また、鍔部２ｂの他側面と第２の真空絶縁容器１ｂ間にも、環状のろう材３ｂを配置している。また、第１の真空絶縁容器１ａと第２の真空絶縁容器１ｂとの開口部には、モリブデン−マンガン系のメタライズ層が施されており、軸方向と直交するように平坦に加工されている。

なお、ろう付け時の濡れ性を向上させるため、メタライズ層の表面にニッケルメッキ処理を施していてもよい。また、筒部２ａの内径は、真空絶縁容器１の内径よりも小さく、真空絶縁容器１とアークシールド１１間に所定の間隙が形成されるようになっている。

このように組立てられ、軸方向を一致させた第１の真空絶縁容器１ａ、第２の真空絶縁容器１ｂ、中間金具２、アークシールド１１を図示しない数百℃に加熱した真空中の加熱炉に搬入する。すると、ろう材３ａ、３ｂが溶解し、第１の真空絶縁容器１ａの端面と鍔部２ｂの一側面、および鍔部２ｂの他側面と第２の真空絶縁容器１ｂの端面とが気密に連結される。即ち、第１の真空絶縁容器１ａと第２の真空絶縁容器１ｂおよびアークシールド１１を固定した中間金具２が一回のろう付け作業で同時に固定される。

なお、中間金具２に銀メッキ処理を施しておくと、加熱により銀が溶解してアークシールド１１の表面に拡散し、アークシールド１１と中間金具２とが銀による拡散結合により、強固に固定される。更には、中間金具２がＬ字状に曲折した外側を図示のように上方向にし、上側のろう材３ａを所定量以上にしておくと、溶解した余分なろう材３ａがアークシールド１１と中間金具２の筒部２ａとの僅かな隙間に流れ込み、アークシールド１１と中間金具２とをより強固に固定することができる。

このように組立てられた真空バルブは、中間金具２が真空絶縁容器１外に露出しているので、中間金具２を介してアークシールド１１と固定側接点７間、およびアークシールド１１と可動側接点８間に電圧を印加することができ、コンディショニング処理を施すことができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、中間金具２の筒部２ａにアークシールド１１を加圧しながら挿入して筒部２ａを塑性変形させ、アークシールド１１を中間金具２に固定し、中間金具２と真空絶縁容器１間をろう付けして固定しているので、真空絶縁容器１にアークシールド１１を一回のろう付け作業で固定することができ、組立作業を容易にすることができる。

なお、上記実施例１では、中間金具２の筒部２ａをテーパ状にして説明したが、筒部２ａをアークシールド１１と同形状の筒状とし、筒部２ａの内径をアークシールド１１の外径よりも僅かに大きくして、金属の熱膨張と収縮のヒステリシスを利用した焼きバメで固定してもよい。これにより、中間金具２をアークシールド１１にろう付け作業を省略して固定することができ、上述した機械的固定手段とすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、中間金具に切り込み溝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に示すように、中間金具２が断面Ｌ字状に曲折する内側には、環状の切り込み溝１４が設けられている。これにより、テーパ状の筒部２ａをアークシールド１１の挿入時に弱い加圧力で塑性変形させることができる。また、焼きバメする筒部２ａにおいては、予め曲折させる機械加工時の作業が容易となる。

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、中間金具２にアークシールド１１を固定する作業が容易になる。

次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図５および図６を参照して説明する。図５および図６は、本発明の実施例３に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、中間金具とアークシールドとをかしめたことである。各図において、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に示すように、中間金具２にアークシールド１１を所定の位置まで挿入した後、アークシールド１１の内側からポンチ治具１５でアークシールド１１に凹部１１ａおよび中間金具２の筒部２ａに凸部２ｃを同一線上に形成させ、互いの複数個所をかしめている。また、図６に示すように、中間金具２の外側からポンチ治具１５で中間金具２の筒部２ａに凹部２ｄおよびアークシールド１１に凸部１１ｂを形成させている。

筒部２ａは、テーパ状を塑性変形させたものでもよく、また、金属の熱膨張と収縮のヒステリシスを利用した焼きバメを行ったものでもよい。更には、塑性変形や焼きバメを行わず、アークシールド１１を筒部２ａに挿入後、ポンチ治具１５で凸部２ｃ、１１ｂ、凹部２ｄ、１１ａを形成させ、これらをかしめて固定してもよい。この固定方法も、上述した機械的固定手段とすることができる。

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、中間金具２とアークシールド１１とをより強固に固定することができる。

本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図。 本発明の実施例１に係る真空バルブの中間金具を真空絶縁容器に固定する方法を示す要部拡大断面図。 本発明の実施例２に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図。 本発明の実施例３に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図。 本発明の実施例３に係る真空バルブのアークシールドを中間金具に固定する方法を示す要部拡大断面図。

符号の説明

１ 真空絶縁容器
１ａ 第１の真空絶縁容器
１ｂ 第２の真空絶縁容器
２ 中間金具
２ａ 筒部
２ｂ 鍔部
２ｃ、１１ｂ 凸部
２ｄ、１１ａ 凹部
３ａ、３ｂ ろう材
４ 固定側封着金具
５ 可動側封着金具
６ 固定側通電軸
７ 固定側接点
８ 可動側接点
９ 可動側通電軸
１０ ベローズ
１１ アークシールド
１２ 固定治具
１３ 加圧治具
１４ 切り込み溝
１５ ポンチ治具

Claims (5)

1. 軸方向が第１の真空絶縁容器と第２の真空絶縁容器とに分割された筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の一方端の開口部に封着された固定側封着金具と、
   前記固定側封着金具に気密に貫通固定された固定側通電軸と、
   前記固定側通電軸端に固着された固定側接点と、
   前記真空絶縁容器の他方端の開口部に封着された可動側封着金具と、
   前記可動側封着金具を気密のもと移動自在に移動する可動側通電軸と、
   前記可動側通電軸端に固着されるとともに、前記固定側接点と対向して配置された可動側接点と、
   前記第１の真空絶縁容器と前記第２の真空絶縁容器間にろう付けにより固定された環状の中間金具と、
   前記中間金具に固定されるとともに、前記固定側接点および前記可動側接点を包囲するように設けられた筒状のアークシールドとを備え、
   前記アークシールドは、前記中間金具よりも機械的強度が高く、
   前記中間金具は、軸方向と平行する筒部と半径方向に広がる鍔部とからなり、前記筒部は、前記鍔部と連接する部分の内径よりも先端部の内径が小さいテーパ状であり、前記アークシールドを挿入することにより、前記先端部が広がって塑性変形することを特徴とする真空バルブ。
2. 前記筒部と前記鍔部とに曲折する部分に切り込み溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記アークシールドと前記中間金具とを凸凹状にかしめたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
4. 軸方向が第１の真空絶縁容器と第２の真空絶縁容器とに分割されるとともに、これらがろう材で連結される筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器内の一対の接点を包囲するように設けられる筒状のアークシールドと、
   前記アークシールドの外周に固定された環状の中間金具とを備え、
   前記アークシールドの機械的強度を前記中間金具よりも高くし、
   前記中間金具を軸方向と平行する筒部と半径方向に広がる鍔部とで構成するとともに、前記筒部を前記鍔部と連接する部分の内径よりも先端部の内径が小さいテーパ状とし、
   先ず、前記筒部に前記アークシールドを挿入して前記先端部を広げて塑性変形させ、
   次に、前記第１の真空絶縁容器と前記第２の真空絶縁容器間に前記中間金具を挟むとともに、前記第１の真空絶縁容器と前記中間金具間、および前記中間金具と前記第２の真空絶縁容器間のそれぞれに前記ろう材を配置し、
   前記ろう材を加熱炉で溶解させたことを特徴とする真空バルブの製造方法。
5. 前記中間金具に銀メッキ処理を施したことを特徴とする請求項４に記載の真空バルブの製造方法。

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