JP5534960B2 - Vacuum valve - Google Patents
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Description
この発明は、真空容器内に接離自在に取り付けた固定側電極と可動側電極を擁する真空バルブに関するものである。 The present invention relates to a vacuum valve having a fixed side electrode and a movable side electrode that are detachably attached to a vacuum vessel.
従来の真空バルブは、アルミナセラミックのような絶縁物を材質とする円筒状の絶縁容器の両端にメタライズ層を形成し、容器内を高真空で気密保持すべく、金属端板がこのメタライズ層にロウ付けによって固着されている。
絶縁容器の両端に固着された金属端板にはそれぞれ固定側電極棒、可動側電極棒が同軸上に対向して取り付けられており、各電極棒の対向面にはそれぞれ固定側電極と可動側電極が固着されている。
In the conventional vacuum valve, a metalized layer is formed on both ends of a cylindrical insulating container made of an insulator such as alumina ceramic, and a metal end plate is formed on the metalized layer in order to keep the container airtight in a high vacuum. It is fixed by brazing.
Fixed end electrode rods and movable side electrode rods are coaxially opposed to the metal end plates fixed to both ends of the insulating container, and the fixed electrode and the movable side are respectively opposed to the opposing surfaces of each electrode rod. The electrode is fixed.
また、可動側電極が気密を保持しながら絶縁容器軸心上を可動できるよう、可動側電極棒と金属端板間にベローズを設けている。そして、電流遮断時に発生したアークによってベローズが汚損されることを防ぐために、傘状のベローズ保護具が可動側電極棒に固着されており、ベローズは一端がベローズ保護具を介して可動側電極棒に、他端が可動側金属端板に取り付けられている。 Further, a bellows is provided between the movable electrode rod and the metal end plate so that the movable electrode can move on the axis of the insulating container while maintaining airtightness. In order to prevent the bellows from being polluted by an arc generated when the current is interrupted, an umbrella-shaped bellows protector is fixed to the movable electrode rod, and one end of the bellows is movable via the bellows protector. The other end is attached to the movable metal end plate.
アークシールドは、絶縁容器の内沿面に沿って、対抗する2つの電極を囲繞するように設けられており、電流遮断時に発生するアークによって絶縁容器の内沿面が汚損されることを防いでいる。 The arc shield is provided so as to surround two opposing electrodes along the inner creepage surface of the insulating container, and prevents the inner creepage surface of the insulating container from being soiled by an arc generated when current is interrupted.
このような真空バルブにおいては、電極を囲繞するアークシールドおよび傘状のベローズ保護具によって電流遮断時に発生するアークによる金属スパッタの拡散を防止しているが、ベローズ全面を囲繞しているわけではないため、ベローズ谷部等に金属スパッタが侵入して付着し、ベローズの汚損や劣化を招くという問題があった。 In such a vacuum valve, the arc shield surrounding the electrode and the umbrella-shaped bellows protector prevent diffusion of metal spatter due to the arc generated when the current is interrupted, but it does not surround the entire bellows. For this reason, there has been a problem that metal spatter enters and adheres to the bellows valley and the like, thereby causing the bellows to become dirty and deteriorate.
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、アークによる金属スパッタなどによるベローズの汚損を防止してベローズの真空劣化を抑制した信頼性の高い真空バルブを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. It is an object of the present invention to obtain a highly reliable vacuum valve that prevents the bellows from being damaged by metal sputtering caused by an arc and suppresses the vacuum deterioration of the bellows. Objective.
この発明に係る真空バルブは、両端部にメタライズ層を有した筒状の絶縁容器と、この絶縁容器の一端部に接合され、第1の穴の開けられた固定側端板と、この固定側端板の第1の穴の縁に接合され、固定側電極を備えた固定側電極棒と、前記絶縁容器の他端部に接合され、第2の穴の開けられた可動側端板と、前記可動側端板の第2の穴を進退可能に貫通し、前記固定側電極に対向する可動側電極を備えた可動側電極棒と、前記可動側端板に一端が接合され、他端が前記可動側電極棒の周囲に接合されることによって、この可動側電極棒の進退に伴って伸縮しつつ前記絶縁容器内部と外部の気密を確保するベローズと、このベローズの前記絶縁容器内部側の外周面を取り囲み、一端を前記可動側端板に同電位に接合される片持ちのベローズシールドとを備えた真空バルブにおいて、前記ベローズシールドの両端の間には、内径を変えるテーパ形状部があり、このテーパ形状部の前記固定電極側に向かう内径が次第に小さくなっている点を特徴とするものである。 The vacuum valve according to the present invention includes a cylindrical insulating container having metallized layers at both ends, a fixed end plate having a first hole bonded to one end of the insulating container, and the fixed side. It is joined to the first hole of the edge of the end plate, a fixed electrode rod having a fixed electrode, engaged against the other end of the dielectric casing, a movable-side end plate drilled with a second bore A movable side electrode rod having a movable side electrode penetrating the second hole of the movable side end plate so as to be able to advance and retreat and facing the fixed side electrode, and one end joined to the movable side end plate by but which is joined to the periphery of the movable side electrode rod, and the bellows to ensure the insulation container inside and the outside of the airtight while stretching with the advance and retreat of the movable side electrode rod, said insulating container interior side of the bellows surrounds the outer peripheral surface of the cantilever of the bellows is joined at one end to the same potential as the movable side end plate In the vacuum valve with a Rudo, between the ends of said bellows shield, there is a tapered portion to vary the inner diameter, and wherein the point at which the inner diameter toward the fixed electrode side of the tapered portion is gradually reduced To do.
この発明に係る真空バルブは、
ベローズシールド部によって、ベローズシールド部によってベローズの外周を取り囲みアークによる金属スパッタなどによるベローズの汚損を防止できるようにしたため、ベローズの真空劣化に対する信頼性を向上できる真空バルブを得ることができる。
The vacuum valve according to the present invention is
The bellows shield part surrounds the outer periphery of the bellows by the bellows shield part so that the bellows can be prevented from being polluted by metal sputtering due to an arc. Therefore, a vacuum valve capable of improving the reliability of the bellows against vacuum deterioration can be obtained.
実施の形態1.
この発明に係る真空バルブの実施の形態1を図を用いて説明する。
図1は、真空バルブ100の概略断面図である。図1において、絶縁容器1は、アルミナセラミック等の絶縁物を材質とする円筒状の容器である。絶縁容器1の両端部には薄いメタライズ層2を設けている。固定側端板3はフランジ形状をしたステンレス鋼等の金属製の蓋であって、絶縁容器1と同軸の側面部3aと、絶縁容器1の端部を外部と封止するための端面部3bで構成されている。そして、この固定側端板3が、絶縁容器1の一端のメタライズ層2に真空ロウ付けによって固着されている。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of a vacuum valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum valve 100. In FIG. 1, an insulating container 1 is a cylindrical container made of an insulating material such as alumina ceramic. Thin metallized layers 2 are provided at both ends of the insulating container 1. The fixed-side end plate 3 is a flange-shaped metal lid such as stainless steel, and has a side surface portion 3a coaxial with the insulating container 1 and an
この固定側端板3の端面部3bの中心には、穴が開けられていて、その穴を貫通して、絶縁容器1の内部に向かって固定側電極棒4が、絶縁容器1と同軸に絶縁容器1の中心に向かって伸びている。また、固定側電極棒4は端面部3bに固定され、固定側電極棒4と端面部3bの接続部分は密閉されている。
絶縁容器1の他端には、先に説明した固定側端板3とほぼ同形状をした可動側端板5が固定されている。この可動側端板5の端面部5bにも中心に穴が開いていて、この穴を貫通して可動側電極棒6が絶縁容器1と同軸に、絶縁容器の中心に向かって挿入されている。可動側電極棒6は、電極の開閉に応じて図1上下方向に動く。したがって、この可動側電極棒6は可動側端板5の端面部5bには固定されていない。
A hole is formed in the center of the
A movable
端面部5bの穴の、絶縁容器1側の縁には、蛇腹状のベローズ7が、可動側電極棒6を取り囲むように取り付けられている。このベローズ7の上端部は可動側電極棒6の周囲に密着固定されている。これによって、可動側電極棒6が図1上下方向に動作しても、絶縁容器1の内部と外部との密閉を確保できる。
固定側電極棒4及び可動側電極棒6の対向する面にはそれぞれ固定側電極8と可動側電極9が固定されている。可動側電極棒6が移動することにより、閉極、開極することができる。
A bellows-
A
可動側端板5の端面部5bには、側面シールド部10aと、端面シールド部10bを備えたベローズシールド部としてのベローズシールド金具10が固着されている。側面シールド部10aは円筒形状をしており、ベローズ7の周囲を取り囲むように設けられている。端面シールド部10bは環状の保護板であって、電極開極時に飛散する金属スパッタが、ベローズ7と側面シールド部10aの間に侵入することを防止する。ベローズシールド金具10は可動側端板5と同電位を保っている。
The
絶縁容器1内沿面にはアークシールド11が対向配置された固定側電極8と可動側電極9を囲繞するように設けられている。アークシールド11は電流遮断時に電極間で発生するアークによる金属スパッタの飛散を防止するためにしぼり部11aを有している。
An
前述のとおり、可動側端板5にはベローズシールド金具10が固着されている。ベローズシールド金具10を可動側端板5に接合させたことで、真空バルブ100の気密性を左右するロウ付け面は、従来同様ベローズ7と可動側端板5との間、可動側端板5と絶縁容器1との間の2ヶ所のみとすることができる。ベローズシールド金具10の取り付けによって真空バルブ100の気密性に対する信頼性が損なわれることはない。
As described above, the bellows
ベローズシールド金具10は、可動側端板5との接合面から、絶縁容器1内面とベローズ7との間を沿うように絶縁容器1のメタライズ層2を越える位置まで伸長されている。ロウ付け接合されている側面シールド部10aとメタライズ層2とが同電位であることから、メタライズ層2の端部への電界集中を緩和することが可能となる。さらに側面シールド部10aは、ベローズ7と可動側電極棒6の固着部分を越える位置まで延長され、可動側電極棒6の方向へ折曲され、端面シールド部10bを形成している。これによりベローズ7全面を囲繞する形となり電流遮断時に発生するアークによる金属スパッタの飛散からベローズ7および絶縁容器1内沿面を保護することが可能となる。
The bellows
図2は、真空バルブ100の要部拡大断面図である。
図2に示すように、可動側電極棒6の外径をr、アークシールドしぼり部11aの内径をR、ベローズシールド金具10の端面シールド部10bの穴の直径をφとすると、φはr<φ<Rである。また、アークシールド11における金属スパッタの跳ね返り、および真空バルブ100製作時における軸ずれを考慮し、φはφ≧r+2mmであることが望ましい。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the vacuum valve 100.
As shown in FIG. 2, when the outer diameter of the
図3は、ベローズシールド金具の変形例を示す図である。
また、図3に示すようにベローズシールド金具10の側面シールド部10aに段部10cを設けることで絶縁容器1内面とベローズシールド金具10との間隔を大きくとることができる。これによって、絶縁容器1内面とベローズシールド金具10間の等電位線の間隔を広げることができ、容器内の可動側の電界をより緩和することが可能となる。
FIG. 3 is a view showing a modification of the bellows shield metal fitting.
Moreover, as shown in FIG. 3, the space | interval of the insulating container 1 inner surface and the bellows
図4に示すように、側面シールド部10aにテーパ形状部10dを設けても容器内の可動側の電界を緩和することができる。
このような構造のベローズシールド金具10を使用すると、テーパ形状部10dに飛散した金属スパッタが、下方、すなわち可動側端板5の方向に落ちていくため真空バルブ100の動作時における金属スパッタの浮上を抑制できる。これにより真空バルブ100の動的耐電圧性能の向上させることができる。
As shown in FIG. 4, even if the
When the bellows shield metal fitting 10 having such a structure is used, the metal spatter scattered on the tapered
このように、実施の形態1に示す真空バルブ100によれば、メタライズ層2近傍の電界緩和と、ベローズ7および絶縁容器1の可動側内沿面の汚損の抑制を同時に実現できる。
特にベローズ7の汚損抑制に関しては、従来のベローズ保護具とは異なり、ベローズシールド金具10の側面シールド部10aおよび端面シールド部10bがベローズ7全面を囲繞しているため、アーク発生時に飛散した金属スパッタがベローズ7に付着する確率を飛躍的に低減でき、ベローズ7の真空劣化に対する信頼性を向上させることができる。また、ベローズ7の谷部に金属スパッタが付着する確率も飛躍的に低減できることから、多頻度開閉用真空バルブへの適用に優れた効果を発揮する。
また、1つの部品にメタライズ層近傍の電界緩和機能とベローズ7の汚損抑制機能を持たせたことで、部品点数を削減することが可能となる。更に、ベローズシールド金具10は、プレス加工によって製作可能であるため部品コストは割安で、真空バルブ100全体のコスト削減に貢献できる。
Thus, according to the vacuum valve 100 shown in the first embodiment, the electric field relaxation in the vicinity of the metallized layer 2 and the suppression of the contamination on the inner side of the movable side of the
In particular, regarding the contamination prevention of the
In addition, the number of parts can be reduced by providing one part with an electric field relaxation function in the vicinity of the metallization layer and a fouling suppression function for the
実施の形態2.
この発明の実施形態2を図を用いて実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図5は、この実施の形態に係る真空バルブ200の概略断面図である。
実施の形態1では可動側端板5自体を絶縁容器1の端部に設けたメタライズ層2とベローズ7の端部に接続することにより絶縁容器1を密閉していた。この実施の形態では、側面部2051、端面部2052、ベローズシールド部2053をフランジ状部材2050として一体成型し、絶縁容器1の密閉は、端面部2052とベローズ7の端部間を密閉する円環状の気密保持板2060を使用している。
この2つの部品を組み合わせることにより、実施の形態1の可動側端板5とベローズシールド金具10の組合せと同様の効果を奏する。
これ以外の構成は実施の形態1と同様なので省略する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a
In the first embodiment, the insulating container 1 is hermetically sealed by connecting the movable
By combining these two parts, the same effects as the combination of the movable
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, a description thereof will be omitted.
フランジ状部材2050をこのような形状とした理由は真空バルブ200の可動側端部の機械的強度を向上させるためである。例えば、実施の形態1の可動側端板5とベローズ7の固着部分の機械的強度を向上させるためには、可動側端板5の板厚を上げれば良い。
しかし、絶縁容器1と端板には熱膨張係数に差があるため、板厚を上げるほど真空ロウ付け時に絶縁容器1に発生する応力が増大し、絶縁容器1に割れが生じる危険があった。 そこで、本実施の形態では、フランジ状部材2050を一体成形してその端部にフランジ形状部を設け、ベローズ7の接合部分を気密保持板2060に変更したことで気密保持板2060の板厚を変更可能としてベローズ7の接合部の機械的強度の向上が図れる構造とした。
The reason why the flange-
However, since there is a difference in thermal expansion coefficient between the insulating container 1 and the end plate, the stress generated in the insulating container 1 at the time of vacuum brazing increases as the plate thickness is increased, and there is a risk that the insulating container 1 is cracked. . Therefore, in the present embodiment, the flange-shaped
実施の形態1と同様、ベローズシールド部2053には側面シールド部2053aおよび端面シールド部2053bが形成されているため、メタライズ層2端部の電界集中の緩和と電流遮断時に発生するアークによる金属スパッタの飛散からベローズ7および絶縁容器1内沿面を保護することが可能となる。
また、実施の形態1と同様に可動側電極棒6の外径をr、アークシールド11のしぼり部11aの内径をR、端面シールド部2053bの穴の直径をφとした場合、φは、r<φ<Rであること、また、φはφ≧r+2mmであることが望ましい。
また、実施の形態1と同様、図6に示すようにベローズシールド部2053の側面シールド部2053aに段部2053cを設けたり、図7に示すように側面シールド部2053aにテーパ形状部2053dを設けて絶縁容器1内面とベローズシールド部2053との間隔を広くし、絶縁容器1の可動側端部の電界緩和が図れる構造としても良い。
As in the first embodiment, since the
Similarly to the first embodiment, when the outer diameter of the
Similarly to the first embodiment, a stepped
このように、実施の形態2に示す真空バルブ200によっても、メタライズ層2近傍の電界緩和と、ベローズおよび絶縁容器可動側内沿面の汚損抑制を同時に実現できる。
また、1つの部品であるフランジ状部材2050にメタライズ層2近傍の電界緩和機能とベローズ7の汚損抑制機能を持たせたことで、部品点数を削減することが可能となる。
また、フランジ状部材2050は、構造上プレス加工によって容易に製作可能であるため、部品コストは割安であり、真空バルブ200全体の製造コストの削減に繋がる。
また、この実施の形態2で示した構造としたことにより、可動側端部の機械的強度をフレキシブルに向上させることが可能となる。
更に、フランジ状部材2050と機密保持板のロウ付け部の状態を外部から視認できるので、組み立て完成後の真空バルブ200の品質を均一に確保できる。
Thus, also by the
Further, by providing the flange-
Moreover, since the flange-
In addition, with the structure shown in the second embodiment, the mechanical strength of the movable side end can be flexibly improved.
Furthermore, since the state of the flange-shaped
100,200 真空バルブ、1 絶縁容器、2 メタライズ層、
3 固定側端板、3a 側面部、3b 端面部、4 固定側電極棒、
5 可動側端板、5a 側面部、5b 端面部、6 可動側電極棒、
7 ベローズ、8 固定側電極、9 可動側電極、
10 ベローズシールド金具、10a 側面シールド部、
10b 端面シールド部、10c,2053c 段部、
10d,2053d テーパ形状部、11 アークシールド、11a しぼり部、
2050 フランジ状部材、2051 側面部、2052 端面部、
2053 ベローズシールド部、2053a 側面シールド部、
2053b 端面シールド部、2060 気密保持板。
100, 200 vacuum valve, 1 insulating container, 2 metallized layer,
3 fixed side end plate, 3a side surface part, 3b end surface part, 4 fixed side electrode rod,
5 movable side end plate, 5a side surface portion, 5b end surface portion, 6 movable side electrode rod,
7 Bellows, 8 Fixed side electrode, 9 Movable side electrode,
10 Bellows shield bracket, 10a Side shield part,
10b End face shield part, 10c, 2053c Step part,
10d, 2053d taper shape part, 11 arc shield, 11a squeezed part,
2050 Flange-shaped member, 2051 Side surface portion, 2052 End surface portion,
2053 Bellows shield part, 2053a Side shield part,
2053b End face shield part, 2060 Airtight holding plate.
Claims (4)
この絶縁容器の一端部に接合され、第1の穴の開けられた固定側端板と、
この固定側端板の第1の穴の縁に接合され、固定側電極を備えた固定側電極棒と、
前記絶縁容器の他端部に接合され、第2の穴の開けられた可動側端板と、
前記可動側端板の第2の穴を進退可能に貫通し、前記固定側電極に対向する可動側電極を備えた可動側電極棒と、
前記可動側端板に一端が接合され、他端が前記可動側電極棒の周囲に接合されることによって、この可動側電極棒の進退に伴って伸縮しつつ前記絶縁容器内部と外部の気密を確保するベローズと、
このベローズの前記絶縁容器内部側の外周面を取り囲み、一端を前記可動側端板に同電位に接合される片持ちのベローズシールドとを備えた真空バルブにおいて、
前記ベローズシールドの両端の間には、内径を変えるテーパ形状部があり、このテーパ形状部の前記固定電極側に向かう内径が次第に小さくなっている真空バルブ。 A cylindrical insulating container having metallized layers at both ends ;
A fixed-side end plate joined to one end of the insulating container and having a first hole ;
A fixed side electrode rod joined to the edge of the first hole of the fixed side end plate and provided with a fixed side electrode;
The engaged against the other end of the insulating container, a movable-side end plate drilled with a second bore,
A movable-side electrode rod provided with a movable-side electrode that penetrates the second hole of the movable-side end plate so as to be able to advance and retract, and faces the fixed-side electrode ;
One end is joined to the movable side end plate, and the other end is joined to the periphery of the movable side electrode rod, so that the inside and outside of the insulating container are hermetically expanded and contracted as the movable side electrode rod advances and retreats. A bellows to secure ,
In a vacuum valve comprising an outer peripheral surface of the bellows on the inner side of the insulating container and having a cantilevered bellows shield having one end joined to the movable side end plate at the same potential ,
Between the both ends of the bellows shield, there is a taper-shaped portion that changes the inner diameter, and the inner diameter of the taper-shaped portion toward the fixed electrode gradually decreases.
この絶縁容器の一端部に接合され、第1の穴の開けられた固定側端板と、A fixed-side end plate joined to one end of the insulating container and having a first hole;
この固定側端板の第1の穴の縁に接合され、固定側電極を備えた固定側電極棒と、A fixed side electrode rod joined to the edge of the first hole of the fixed side end plate and provided with a fixed side electrode;
前記絶縁容器の他端部に接合され、第2の穴の開けられた可動側端板と、A movable side end plate joined to the other end of the insulating container and having a second hole;
前記可動側端板の第2の穴を進退可能に貫通し、前記固定側電極に対向する可動側電極を備えた可動側電極棒と、A movable-side electrode rod provided with a movable-side electrode that penetrates the second hole of the movable-side end plate so as to be able to advance and retract, and faces the fixed-side electrode;
前記可動側端板に一端が接合され、他端が前記可動側電極棒の周囲に接合されることによって、この可動側電極棒の進退に伴って伸縮しつつ前記絶縁容器内部と外部の気密を確保するベローズと、One end is joined to the movable side end plate, and the other end is joined to the periphery of the movable side electrode rod, so that the inside and outside of the insulating container are hermetically expanded and contracted as the movable side electrode rod advances and retreats. A bellows to secure,
このベローズの前記絶縁容器内部側の外周面を取り囲み、一端を前記可動側端板に同電位に接合される片持ちのベローズシールドとを備えた真空バルブにおいて、In a vacuum valve comprising an outer peripheral surface of the bellows on the inner side of the insulating container and having a cantilevered bellows shield having one end joined to the movable side end plate at the same potential,
前記ベローズシールドの両端の間には、内径を変える段部があり、この段部を境に前記固定電極側の内径が小さくなっている真空バルブ。Between the both ends of the bellows shield, there is a step portion for changing the inner diameter, and the inner diameter of the fixed electrode side is reduced with the step portion as a boundary.
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