JP5139161B2 - 真空バルブ - 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、特に遮断特性に優れ、接点の機械的強度を向上し得る真空バルブに関する。

従来、電極間に発生するアークに対して直交する磁界を印加し、アークを電極の全体に均一に広げ、局部過熱を抑制する技術が知られている。所謂、縦磁界電極と呼ばれるものであり、局部的な熱入力による荷電粒子の発生と金属粒子の発生を抑え、優れた遮断特性を得るものである。また、コイル電極と通電軸端間に補強部材を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この種の真空バルブを図５に示す。筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、端部に固定側接点５を設けた固定側コイル電極６が固着されている。固定側接点５に対向して接離自在の可動側接点７を設けた可動側コイル電極８が、可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸９端部に固着されている。

可動側通電軸９の中間部にはベローズカバー１０が設けられ、ベローズカバー１０と可動側封着金具３間に伸縮自在のベローズ１１が封着されている。これにより、真空を保って可動側接点７を移動させることができる。可動側封着金具３には、可動側通電軸９を軸方向と平行に移動させるためのガイド１２が固定されている。また、接点５、７を包囲するようなアークシールド１３が真空絶縁容器１内の突出部に固定されている。

可動側コイル電極８を図６に示す。可動側接点７の背後に設けられるものであり、可動側通電軸９が固着された中心部から放射状に伸びる四本の腕部８ａ、腕部８ａ端部に連接された円弧状のコイル部８ｂ、コイル部８ｂ端部に連接され可動側接点７に接続される突出した先端部８ｃから構成されている。これにより、腕部８ａで分流した電流がコイル部８ｂで円周方向の向きとなり、アークに対して直交する磁界を発生させることができる。また、可動側通電軸９端部と可動側接点７間には、コイル部８ｂの内径よりも小さい外径のステンレス鋼材からなる補強部材１４が設けられている。なお、固定側コイル電極６も同様の構成である。
特許第３２４３０８５号公報（第４〜５ページ、図２）

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。補強部材１４を設けているものの、通電時の熱応力や開閉時の衝撃力などにより、コイル部８ｂが変形して可動側接点７に接触することがある。接触すると、円周方向の電流が短絡し、所定の縦磁界を発生させることができず、遮断特性が低下してしまう。このため、コイル部８ｂの機械的強度を向上させ、所定の大きさの縦磁界が得られるものが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、コイル電極の機械的強度を向上させ、遮断特性に優れた真空バルブを得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、通電軸端に固定されたコイル電極と、前記コイル電極に接続された接離自在の接点とを有する真空バルブであって、前記コイル電極は、前記通電軸端から放射状に伸びた腕部と、前記腕部の先端から円弧状に形成されたコイル部と、前記コイル部端に設けられるとともに、前記接点との接続を行う先端部と、前記コイル部と前記接点間に設けられた間隙を保持する抵抗部材とを備え、この抵抗部材の前記接点側を細径とし、前記コイル部側を太径とするとともに、この太径部を前記コイル部に設けた凹部の底部に固定したことを特徴とする。

本発明によれば、接点とコイル電極間に間隙保持部材を設けているので、コイル電極の機械的強度が向上し、接点とコイル電極との間隙を所定値に保つことができ、優れた遮断特性を得ることができる。

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、図２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接点の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係るコイル電極の構成を示す上面図である。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。また、可動側と固定側との接点は同様であり、可動側を用いて説明する。また、真空バルブの構成は従来と同様であるので、その説明を省略する。

図１、図２に示すように、可動側通電軸９端には、可動側コイル電極８の略中心部が固着されている。可動側コイル電極８は、中心部から放射状に伸びる複数本（図では四本）の腕部８ａと、腕部８ａ端部に連接され円周方向に設けられるとともに、円弧状に形成されたコイル部８ｂと、コイル部８ｂ端部に連接されるとともに、可動側接点７に接続されるコイル部８ｂ面から突出した先端部８ｃとから構成されている。また、コイル部８ｂには、複数（図では２個）の円柱状の抵抗部材２０が略等間隔で配置され、可動側接点７側およびコイル部８ｂ側のそれぞれの両端が例えばろう付けで固定されている。

抵抗部材２０は、先端部８ｃと同様の高さを有し、コイル部８ｂと可動側接点７とが所定の間隙に保たれるようになっている。また、抵抗部材２０は、銅合金からなるコイル部８ｂに対し、４０倍以上の抵抗率を有する例えばステンレス鋼材のような金属材料からなっている。抵抗率が４０倍未満では、抵抗部材２０に分流する電流が３％以上となり、コイル部８ｂ以上に発熱を起こし遮断特性を低下させる。

ここで、抵抗部材２０は、コイル部８ｂと可動側接点７の間隙を所定値に保つためのものであるので、間隙保持部材と定義する。そして、間隔保持部材は、通電時に可動側コイル電極８よりも温度上昇が小さいものとなる。

これにより、真空バルブを開閉したときの衝撃荷重が可動側コイル電極８に加わっても、抵抗部材２０によりコイル部８ｂの機械的強度が向上しているので、変形などを起こすことがなく、可動側接点７とコイル部８ｂを所定の間隙に保つことができる。また、通電電流が可動側から流れる場合、可動側通電軸９−腕部８ａ−コイル部８ｂ−先端部８ｃ−可動側接点７と流れるが、抵抗部材２０に分流する電流が抑えられ、抵抗部材２０の発熱を抑えることができる。そして、コイル部８ｂに通電される電流によって軸方向と平行となる所定の大きさを有する縦磁界を発生させることができ、遮断特性を安定させることができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、可動側接点７と可動側コイル電極８のコイル部８ｂ間に間隙を所定値に保つ抵抗部材２０を設けているので、コイル部８ｂの機械的強度が向上し、所定の大きさの縦磁界を発生させることができ、優れた遮断特性を得ることができる。

上記実施例１では、抵抗部材２０を金属材料で説明したが、セラミックスのような絶縁材料からなる絶縁部材を用いることができる。この場合、絶縁部材にメタライズ処理を施し、可動側接点７とコイル部８ｂとをろう付けで固定する。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図３、図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブの接点の構成を示す断面図、図４は、本発明の実施例２に係るコイル電極の構成を示す上面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、抵抗部材の形状である。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３、図４に示すように、コイル部８ｂに凹部８ｂ１を設け、凹部８ｂ１の底面に抵抗部材２１を固定している。抵抗部材２１は、コイル部８ｂ側を太径とし、可動側接点７側を細径として、例えばろう付けで固定している。

これにより、抵抗部材２１は、コイル部８ｂに設けた凹部８ｂ１の深さ分だけ軸方向の長さが長くなり、抵抗値を大きくすることができる。更には、可動側接点７側が細径となって断面積が小さくなっているので、細径部で抵抗値が大きくなり、全体としての抵抗値を大きくすることができる。このため、コイル部８ｂからの分流を更に抑制することができ、発熱をより一層抑制することができる。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１と同様の効果を得ることができ、抵抗部材２１の発熱をより一層抑制することができる。

本発明の実施例１に係る真空バルブの接点の構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係るコイル電極の構成を示す上面図。 本発明の実施例２に係る真空バルブの接点の構成を示す断面図。 本発明の実施例２に係るコイル電極の構成を示す上面図。 真空バルブの構成を示す断面図。 従来のコイル電極の構成を示す上面図。

符号の説明

１ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
４ 固定側通電軸
５ 固定側接点
６ 固定側コイル電極
７ 可動側接点
８ 可動側コイル電極
８ａ 腕部
８ｂ コイル部
８ｂ１ 凹部
８ｃ 先端部
９ 可動側通電軸
１０ ベローズカバー
１１ ベローズ
１２ ガイド
１３ アークシールド
１４ 補強部材
２０、２１ 抵抗部材

Claims (1)

1. 通電軸端に固定されたコイル電極と、
   前記コイル電極に接続された接離自在の接点とを有する真空バルブであって、
   前記コイル電極は、前記通電軸端から放射状に伸びた腕部と、
   前記腕部の先端から円弧状に形成されたコイル部と、
   前記コイル部端に設けられるとともに、前記接点との接続を行う先端部と、
   前記コイル部と前記接点間に設けられた間隙を保持する抵抗部材とを備え、
   この抵抗部材の前記接点側を細径とし、
   前記コイル部側を太径とするとともに、この太径部を前記コイル部に設けた凹部の底部に固定したことを特徴とする真空バルブ。

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