JP5475601B2

JP5475601B2 - 真空バルブ

Info

Publication number: JP5475601B2
Application number: JP2010207206A
Authority: JP
Inventors: 直紀浅利; 遥佐々木; 浩資捧; 史郎大竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: JP2012064416A

Description

本発明の実施形態は、耐電圧特性を向上し得る接離自在の一対の接点を有する真空バルブに関する。

従来、真空絶縁容器内に接離自在の一対の接点を収納した真空バルブには、接点を包囲するように、例えばステンレスからなる金属製で筒状のアークシールドが設けられている。これにより、電流遮断時に接点間で発生する金属蒸気をアークシールドで捕捉し、金属蒸気が真空絶縁容器内面に付着して絶縁抵抗が低下することを防いでいる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１１３０８９号公報

上記の従来の真空バルブにおいては、アークシールドが板厚１ｍｍ程度の薄い金属筒からなっているため、端部の電界強度が上昇する問題があった。絶縁破壊に寄与する面積を小さくし、破壊電界を上昇させようとする真空中の面積効果を利用しても、電界強度が極端に上昇すれば、耐電圧特性が低下する。このため、太径のアークシールドを用い、接点との間の絶縁距離を確保しなければならず、真空バルブの径方向の縮小化には限界があった。

なお、端部を折り曲げて曲率を持たせ、電界強度を低下させるものがあるが、折り曲げる領域が必要であり、結果的にアークシールドが太径となっていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、金属蒸気を捕捉するアークシールドに相当するシールド部材の電界強度を抑制し、耐電圧特性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、実施形態の真空バルブは、真空絶縁容器と、前記真空絶縁
容器に収納された接離自在の一対の接点と、前記接点を包囲するように設けられたシール
ド部材とを有する真空バルブであって、前記シールド部材は、筒状の絶縁筒と、その絶縁
筒の内面に設けられた電極膜とで構成され、前記絶縁筒の両端部を内側に突出した断面湾
曲状の湾曲部とし、前記湾曲部の内側に前記電極膜を設けたことを特徴とする。

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２に係る真空バルブの構成を示す断面図。本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す断面図。本発明の実施例４に係る真空バルブの構成を示す断面図。

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である。

図１に示すように、アルミナ磁器のようなセラミックスからなる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、真空絶縁容器１内の端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５と対向し、接離自在の可動側接点６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７の端部に固着されている。可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在の筒状のベローズ８の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３の中央開口部に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って可動側通電軸７を移動させることができる。

固定側接点５と可動側接点６を包囲するように、真空絶縁容器１と同様のセラミックスからなる筒状の第１の絶縁筒９が真空絶縁容器１の内面中間部に所定の高さを持って突出した突出部１ａに固定されている。突出部１ａと第１の絶縁筒９には、メタライズ層を設け、ろう付けで固定されている。第１の絶縁筒９の内面には、接点５、６の主成分である銅よりも高融点材料のクロム、鉄、ニッケルなどの金属材料を蒸着して形成した第１の電極膜１０が設けられている。膜厚は、数１０〜数１００μｍであり、端部の曲率が始まる部分までの直線部に設けられている。

これにより、電流遮断時に接点５、６間で発生する金属蒸気を第１の電極膜１０で捕捉し、真空絶縁容器１内面に付着することを防止することができる。即ち、従来のアークシールドに相当するシールド部材となる。第１の電極膜１０は、高融点材料よりなるので、銅を主成分とする金属蒸気によって容易に溶融することはない。なお、部分的に溶融しても第１の電極膜１０は中間電位であり、問題となるものではない。

また、第１の電極膜１０は第１の絶縁筒９内面に位置し、その端部はシャープエッジであるものの、比誘電率６〜９と比較的大きい比誘電率の第１の絶縁筒９上に位置しているので、電界が緩和される。このため、接点５、６や通電軸４、７、および真空絶縁容器１との耐電圧特性を向上させることができる。なお、第１の電極膜１０端部が位置する部分の比誘電率を、チタンなどを混合し大きくすれば、より電界を緩和することができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、内面に第１の電極膜１０を設けた第１の絶縁筒９を、接点５、６を包囲するように設けているので、金属蒸気を第１の電極膜１０で捕捉することができる。また、その端部は、第１の絶縁筒９により電界が緩和されるので、耐電圧特性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２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、第１の絶縁筒の端部形状である。図２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２に示すように、第１の絶縁筒９の両端部には、内側に突出した断面湾曲状の湾曲部９ａが設けられている。湾曲部９ａは、中間部よりも絶縁厚さが厚い。そして、湾曲部９ａの内側に第１の電極部１０が設けられている。

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、第１の電極部１０の端部の電界をより緩和することができる。また、第１の絶縁筒９の端部の絶縁厚さが厚いので、貫通方向の耐電圧特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、絶縁筒を複数としたことである。図３において、実施例２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に示すように、第１の絶縁筒９の内側には、所定の間隔を保って第１の絶縁筒９と同様の材料よりなる筒状の第２の絶縁筒１１が、メタライズ層を介してろう付けで固定されている。第２の絶縁筒１１の内面には、第１の電極膜１０と同様の材料からなる第２の電極膜１２が設けられている。また、第２の絶縁筒１１は、第１の絶縁筒９よりも軸方向の長さが短い。

これにより、第１の電極膜１０と第２の電極膜１２は中間電位となるものの、第２の電極膜１２は真空絶縁容器１側からの静電容量の影響を受け難くなり、中間電位が改善される。即ち、第１の電極膜１０と真空絶縁容器１間で形成される静電容量が直列接続されるので、電位が中間の５０％に近づくことになる。このため、接点５、６との耐電圧特性を向上させることができる。

上記実施例３の真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、第２の電極膜１２の中間電位を改善することができる。

次に、本発明の実施例４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４に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例４が実施例３と異なる点は、真空絶縁容器の外周に絶縁層を設けたことである。図４において、実施例３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、真空絶縁容器１の外周には、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層１３が設けられている。絶縁層１３の外周には、導電性塗料を塗布した接地層１４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３による効果のほかに、真空絶縁容器１の外部絶縁を補強することができる。

以上述べたような実施形態は、内面に電極膜を設けた絶縁筒で接点を包囲するようにしているので、電極膜の端部の電界を緩和することができ、耐電圧特性を向上させることができる。

以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な構成は、種々の他の形態に具体化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた構成における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。

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
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
８ベローズ
９第１の絶縁筒
９ａ湾曲部
１０第１の電極膜
１１第２の絶縁筒
１２第２の電極膜
１３絶縁層
１４接地層

Claims

真空絶縁容器と、
前記真空絶縁容器に収納された接離自在の一対の接点と、
前記接点を包囲するように設けられたシールド部材とを有する真空バルブであって、
前記シールド部材は、筒状の絶縁筒と、
その絶縁筒の内面に設けられた電極膜とで構成され、
前記絶縁筒の両端部を内側に突出した断面湾曲状の湾曲部とし、
前記湾曲部の内側に前記電極膜を設けたことを特徴とする真空バルブ。
前記電極膜を設けた前記絶縁筒を半径方向に複数設け、
内側になるほど軸方向の長さを短くしたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。