JP5710072B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

この発明は、真空遮断器等に使用される真空バルブに関するものである。

従来の真空バルブは、アルミナセラミック等からなる絶縁筒の両端部に固定側端板及び可動側端板がそれぞれろう付により接合されて真空容器が形成され、固定側端板には固定側電極棒が、可動側端板には可動側電極棒がそれぞれ取り付けられ、固定側電極棒及び可動側電極棒には、対向配置された固定側電極と可動側電極とがそれぞれ設けられている。そして、可動側電極棒と可動側端板の間にはベローズがろう付により接合されており、これにより気密を保ちながら開閉を可能にしている。また、可動側電極棒の軸方向の動作を案内するガイドを有しており、このガイドは、可動側端板にろう付により接合されたガイド取付板に、ねじ止めによって固定されている。ガイドは合成樹脂等からなり、円筒状に形成され、可動側電極棒の傾きを防止すると共に、ベローズのねじれを防止している（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−５９３０号公報（第１−２頁、第１図）

真空バルブが真空遮断器に組み込まれたとき、真空バルブの振動防止のために、真空バルブのガイドの外周部を真空遮断器本体に設けられた支持部材に嵌め合わせて支持する場合がある。このとき、真空遮断器本体や真空バルブ自身の構成部品の寸法公差等の影響で、支持部材に対してガイドの軸方向の位置が変動する場合がある。変動量が大きいと、ガイドの外周部の厚みを厚くしておかなければ、支持部材とガイドの外周部を嵌め合わせることが困難となる。
ガイドの材料としては一般的に合成樹脂が使用されるが、肉厚の厚いガイドを機械加工で製作すると高価になり、また安価な成形加工で製作する場合は、厚みが一定以上厚くなるとヒケが生じ、必要な形状に加工するのが難しいという問題点があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ガイド部の外周部を支持部材で支持可能なように、取付部の厚さを厚くしたガイドを有する真空バルブを安価に提供することを目的とする。

この発明に係る真空バルブは、絶縁筒の両端面に固定側端板と可動側端板とが気密に接合されて真空容器が構成され、真空容器の内部に固定側電極と可動側電極とが対向配置され、固定側電極は固定側端板に固定された固定側電極棒の一端に固着され、可動側電極はベローズを介して可動側端板に移動自在に設けられた可動側電極棒の一端に固着され、可動側電極棒を案内するガイドが可動側端板に取り付けられた真空バルブにおいて、ガイドは、真空容器の外部側で第１のガイドと第２のガイドに２分割され、両ガイドが可動側電極棒の軸方向に重ねられて取り付けられ、第１のガイドは、軸方向に伸びて可動側電極棒を摺動案内するガイド穴が形成された筒部と、可動側端板に設けられたガイド取付板に取り付けられる鍔部とを有し、第２のガイドは、第１のガイドの鍔部が嵌合される凹部と、可動側電極棒が貫通する貫通穴とを有し、第２のガイドの外周部が、真空バルブが搭載される真空遮断器本体の支持部材に嵌合されて支持されるものである。

この発明の真空バルブによれば、可動側電極棒を案内するガイドは、真空容器の外部側で第１のガイドと第２のガイドに２分割されて、両ガイドが可動側電極棒の軸方向に重ねられて取り付けられて、第１のガイドは、軸方向に伸びて可動側電極棒を摺動案内するガイド穴が形成された筒部と、可動側端板に設けられたガイド取付板に取り付けられる鍔部とを有し、第２のガイドは、第１のガイドの鍔部が嵌合される凹部と、可動側電極棒が貫通する貫通穴とを有し、第２のガイドの外周部が、真空バルブが搭載される真空遮断器本体の支持部材に嵌合されて支持されるので、真空容器の外部側に露出するガイドの軸方向の長さを長くしたガイドを成形加工で容易に製作することが可能となり、第２のガイドの外周部を支持する場合、部材の寸法公差等によりガイドの軸方向の位置が変動してもその変動に容易に対応できる真空バルブを安価に提供することができる。
また、ガイドの外周部を真空遮断器本体側から確実に支持でき、開閉動作時や電流遮断時に真空バルブが振動することによる機械的・電気的性能の低下を抑制することができる。

この発明の実施の形態１による真空バルブを示す側面断面図である。 この発明の実施の形態２による真空バルブを示す側面断面図である。 この発明の実施の形態３による真空バルブを示す側面断面図である。

実施の形態１．
以下、図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による真空バルブを示す図であり、（ａ）は真空バルブ全体の側面断面図、（ｂ）はその要部の側面断面図である。
図１において、真空バルブの真空容器は、円筒状のアルミナセラミック等からなる絶縁筒１と、その軸方向両側に設けられた固定側端板２及び可動側端板３で構成されている。固定側端板２及び可動側端板３は、それぞれ絶縁筒１の両端にろう付けにより取り付けられている。ろう付けは、主に銀系のろう材が使用される。固定側端板２を貫通して固定側電極棒４がろう付けにより固着され、可動側端板３を貫通しベローズ６を介して可動側電極棒５がろう付により接合されて電極棒の軸方向に移動自在に取り付けられている。

固定側電極棒４の真空容器内側の端部には固定側電極７がろう付け接合され、可動側電極棒５の端部には可動側電極８がろう付け接合されて、両電極７，８は互いに対向配置されている。そして、両電極７，８の外周側を囲むようにシールド９が配置されて絶縁筒１に固定されている。シールド９は、電流遮断時に絶縁筒１の内面が固定側電極７及び可動側電極８から発生する金属蒸気によって汚損されるのを防止するものである。
また、ベローズ６の可動側電極８側の端部には、電流遮断時、固定側電極７及び可動側電極８から発生する金属蒸気によって、ベローズ６の表面が汚損されることを防止するため、ベローズカバー１０が可動側電極棒５にろう付け接合されている。

可動側電極棒５が可動側端板３を貫通する部分に、可動側電極棒５を軸方向に摺動案内するために、中心部にガイド穴１１ｂが形成された第１のガイド１１が設けられている。可動側電極棒５とガイド穴１１ｂとは、摺動可能なように微小隙間が設けられている。また、この第１のガイド１１の取付部となる鍔部１１ａの外周を覆うように、第２のガイド１２が設けられている。
第１のガイド１１と第２のガイド１２を真空容器に固定するために、可動側端板３の外部側に、ガイド取付板１３が固着されている。第１のガイド１１と第２のガイド１２とは、真空バルブの各部品がろう付されて組立が完了したのち、ねじ（図示せず）によってガイド取付板１３に取り付けられる。

両ガイド１１，１２の形状を更に詳しく説明する。図１（ｂ）は、ガイド部の各部位が分かりやすいように、図１（ａ）から両ガイド１１，１２のみを取り出して示した側面断面図である。
第１のガイド１１は、ガイド取付板１３にねじ止めされる鍔部１１ａと、可動側電極棒５の軸方向に伸びて可動側電極棒５の移動をガイドするガイド穴１１ｂが形成された筒部１１ｃとからなっている。
一方、第２のガイド１２は、円板状の部材からなり、第１のガイド１１の鍔部１１ａに嵌合して鍔部１１ａのほぼ全体を覆う大きさの凹部１２ａと、可動側電極棒５が貫通する貫通穴１２ｂとを有している。凹部１２ａの底面及び内周面１２ｄは、第１のガイド１１の鍔部１１ａの端面及び外周面１１ｄと接するように構成され、両ガイド１１，１２は、鍔部１１ａに凹部１２ａを嵌合させて軸方向に重ね、一体でガイド取付板１３にねじ止めされる。

真空バルブは、真空バルブが搭載される真空遮断器本体(図示せず)に組み込まれるとき、固定側電極棒４側が真空遮断器本体のフレーム等（図示せず）に固定されて支持されており、可動側電極棒５側が真空遮断器の操作機構に連結されている。図１の真空バルブにおいて、図示しない操作機構の操作により可動側電極棒５が駆動され、可動側電極８を固定側電極７に接離させることで開閉動作させる。
このとき、使用時の真空バルブの振動を抑えて機械的・電気的な性能を向上させる目的で、更に、真空バルブの可動側電極棒５側、すなわち、ガイド部においても真空遮断器本体側から支持する場合がある。
本願発明の真空バルブは、このような真空バルブに対応するものであり、真空遮断器本体に取り付けられた支持部材１４の支持穴を、第２のガイド１２の外周部１２ｃに嵌合させることで、真空バルブの一端側が真空遮断器本体から支持されるようになっている。

このような構成において、真空遮断器本体側の部品や真空バルブ自身の寸法公差等の影響で、支持部材１４に対して、ガイド部の軸方向の位置が変動する場合があるため、ガイド部の軸方向の長さ、すなわち、支持部材１４と嵌合するガイド部の外周部の厚さを厚くする必要がある。
本実施の形態のガイド部は、真空容器の外部側において二つの部材に分け、主として可動側電極棒５を案内する第１のガイド１１と、主として真空遮断器本体側の支持部材１４によって支持される第２のガイド１２とで構成し、真空容器の外部側で第１のガイド１１の鍔部１１ａを第２のガイド１２の凹部１２ａに嵌合させて、共にガイド取付板１３に取り付けるようにしたものであり、第２のガイド１２の軸方向の長さ、すなわち厚さを厚くしても、安価な成形加工で容易に製作できる点に特徴を有している。もし、両ガイドに分割せずに単一の樹脂部材で成形加工しようとすれば、厚みが一定以上厚くなるとヒケが生じるので、軸方向，径方向の厚みが制限されるが、本願の構成を採用すれば、支持部材１４と嵌合する第２のガイド１２の厚さを十分に確保することが可能となり、また、第１のガイド１１も一体成形の場合より小形になるので製作が容易となる。

次にガイド部の作用について説明する。
ガイド部には次の機能が要求される。すなわち、（Ａ）固定側電極７と可動側電極８の軸心を合わす。（Ｂ）操作機構による開閉操作時に発生する衝撃力に耐える。（Ｃ）大電流通電時に可動側電極棒５に発生する電磁力に耐える。（Ｄ）可動側電極棒５を滑らかに摺動させる。という機能である。このような機能を満足させるため、材質として一般に合成樹脂が使用される。

第１のガイド１１は、筒部１１ｃにより、可動側電極棒５と滑らかに摺動し、固定側電極７と可動側電極８の軸心を合わすことができる。
第２のガイド１２は、真空遮断器本体側から支持されて、真空バルブを真空遮断器に取り付ける際のぶれや、開閉動作時や電流遮断時に真空バルブが振動することによる機械的・電気的性能の低下を抑制する。
そして、第２のガイド１２の凹部１２ａは、第１のガイド１１の鍔部１１ａの端面及び外周部１１ｄと接するように構成され、両ガイド１１，１２が一体となって支持固定されることにより、操作機構による開閉操作時に発生する衝撃力に耐え、大電流通電時に可動側電極棒５に発生する電磁力にも耐えるようになっている。

なお、図１では可動側電極棒５，第１のガイド１１のガイド穴１１ｂ，及び第２のガイド１２の貫通穴１２ｂの形状を円形としたが、これに限定せず、六角形状や凹凸形状であっても同様の効果を得ることができる。この点は、以下の実施の形態でも同様である。

以上のように、実施の形態１による真空バルブによれば、絶縁筒の両端面に固定側端板と可動側端板とが気密に接合されて真空容器が構成され、真空容器の内部に固定側電極と可動側電極とが対向配置され、固定側電極は固定側端板に固定された固定側電極棒の一端に固着され、可動側電極はベローズを介して可動側端板に移動自在に設けられた可動側電極棒の一端に固着され、可動側電極棒を案内するガイドが可動側端板に取り付けられた真空バルブにおいて、ガイドは、真空容器の外部側で第１のガイドと第２のガイドに２分割され、両ガイドが可動側電極棒の軸方向に重ねられて取り付けられているので、
真空容器の外部側に露出するガイドの軸方向の長さを長くしたガイドを成形加工で容易に製作することが可能となり、第２のガイドの外周部を支持する場合、部材の寸法公差等によりガイドの軸方向の位置が変動してもその変動に容易に対応できる真空バルブを安価に提供することができる。

また、第１のガイドは、軸方向に伸びて可動側電極棒を摺動案内するガイド穴が形成された筒部と、可動側端板に設けられたガイド取付板に取り付けられる鍔部とを有し、第２のガイドは、第１のガイドの鍔部が嵌合される凹部と、可動側電極棒が貫通する貫通穴とを有し、第２のガイドの外周部が、真空バルブが搭載される真空遮断器本体の支持部材に嵌合されて支持されるようにしたので、上記の効果に加えて、真空バルブのガイドの外周部を真空遮断器本体側から確実に支持でき、開閉動作時や電流遮断時に真空バルブが振動することによる機械的・電気的性能の低下を抑制することができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による真空バルブを示す側面断面図である。真空バルブの基本的な構成は実施の形態１と同等なので、図１と同等部分は同一符号で示し説明は省略し、相違点を中心に説明する。相違点は、第１のガイドと第２のガイドの内周側の関係である。
なお、以下の説明で、第２のガイド１５の各部位の符号の添え字は、実施の形態１の図１（ｂ）と合わせており、煩雑になるため図２中には一部符号を省略している。

図２に示すように、本実施の形態の第２のガイド１５は、貫通穴１５ｂの大きさが、第１のガイド１１のガイド穴１１ｂと同じ大きさになっている。
また、第２のガイド１５の凹部１５ａの内周部１５ｄが第１のガイド１１の鍔部１１ａの外周部１１ｄで位置決めされている。
このように第２のガイド１５の貫通穴１５ｂと第１のガイド１１のガイド穴１１ｂとを同寸法，同形状にすることによって、実施の形態１の図１の真空バルブと比較して、可動側電極棒５との摺動部の長さが長くなるため、可動側電極棒５の傾きや、固定側電極７と可動側電極８の軸ずれをさらに抑制することができる。
また、第１のガイド１１の筒部１１ｃの長さは、ベローズ６が伸縮した場合でもベローズカバー１０と干渉しない長さにする必要があり、また、成形加工上の制約からも、筒部１１ｃの長さが制約される場合があるが、その場合でも本構成によれば、第２のガイド１５の貫通穴１５ｂの厚さ分だけ長くなるので、上記の効果を発揮できる。

以上のように、実施の形態２の真空バルブによれば、第２のガイドの貫通穴は、第１のガイドの筒部のガイド穴と同じ大きさに形成され、第２のガイドの凹部の内周部が第１のガイドの鍔部の外周部で位置決めされているので、実施の形態１の真空バルブと比較して、可動側電極棒の傾きや、固定側電極と可動側電極の軸ずれをさらに抑制することができる。
また、筒部の長さが成形加工上の制約等から長くできない場合でも、摺動部が第２のガイドの貫通穴の厚さ分だけ長くなるので、上記の効果を発揮できる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による真空バルブを示す側面断面図である。真空バルブの基本的な構成は実施の形態１と同等なので、図１と同等部分は同一符号で示し説明は省略し、相違点を中心に説明する。相違点は、第１のガイドと第２のガイドの取付関係である。
本実施の形態では、真空遮断器本体の支持部材１４は真空バルブが組み込まれる前に本体側のフレーム等に取り付けられて位置が固定されている場合である。
なお、以下の説明で、第２のガイド１６の各部位の符号の添え字は、実施の形態１の図１（ｂ）と合わせており、煩雑になるため図３中には一部符号を省略している。

実施の形態１の真空バルブでは、第２のガイド１２の凹部１２ａの内周部１２ｄと第１のガイド１１の鍔部１１ａの外周部１１ｄとが嵌め合わされていたが、本実施の形態では、第１のガイド１１は真空バルブのガイド取付板１３に合わせて取り付け、第２のガイド１６は、外周部１６ｃを、位置決めされている支持部材１４の支持穴に嵌め合わせて、両ガイド１１，１６をガイド取付板１３にねじによって固定するように構成されている。

真空バルブの取付時に、支持部材１４の位置が決まっているので、第１のガイド１１の軸心と第２のガイド１６の軸心がずれる場合が発生するが、そのずれを吸収できるように、第２のガイド１６の貫通穴１６ｂは、第１のガイド１１の筒部１１ｃのガイド穴１１ｂより大きくし、かつ、凹部１６ａの内周部１６ｄの径方向の大きさは鍔部１１ａの外周部１１ｄより大きく形成している。更に、第２のガイド１６のねじ用の取付穴（図示せず）は、ずれ分を見込んだ大きさにしている。
なお、組立の作業性を考慮して、第１のガイド１１と第２のガイド１６のガイド取付板１３へのねじ止めによる取付は、個別に行えるようにしても良い。

以上のように、実施の形態３の真空バルブによれば、第２のガイドの貫通穴は、第１のガイドの筒部のガイド穴より大きく、かつ、第２のガイドの凹部の内周部は第１のガイドの鍔部の外周部より大きく形成されており、第２のガイドの外周部が、真空遮断器本体の支持部材に位置決めされて支持されるとき、第１のガイドの中心に対して第２のガイドの中心がずれた場合でも、両ガイドをガイド取付板に取付可能に構成されているので、支持部材が予め真空遮断器本体側に位置決めされている場合でも、第２のガイドを支持部材で容易に支持することができ、実施の形態１と同様に真空バルブの振動を抑制することができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

１ 絶縁筒、２ 固定側端板、３ 可動側端板、４ 固定側電極棒、
５ 可動側電極棒、６ ベローズ、７ 固定側電極、８ 可動側電極、
９ シールド、１０ ベローズカバー、１１ 第１のガイド、
１１ａ 鍔部、１１ｂ ガイド穴、１１ｃ 筒部、１１ｄ 外周部、
１２，１５，１６ 第２のガイド、１２ａ，１５ａ，１６ａ 凹部、
１２ｂ，１５ｂ，１６ｂ 貫通穴、１２ｃ，１５ｃ，１６ｃ 外周部、
１２ｄ，１５ｄ，１６ｄ 内周部、１３ ガイド取付板、１４ 支持部材。

Claims (3)

1. 絶縁筒の両端面に固定側端板と可動側端板とが気密に接合されて真空容器が構成され、前記真空容器の内部に固定側電極と可動側電極とが対向配置され、前記固定側電極は前記固定側端板に固定された固定側電極棒の一端に固着され、前記可動側電極はベローズを介して前記可動側端板に移動自在に設けられた可動側電極棒の一端に固着され、前記可動側電極棒を案内するガイドが前記可動側端板に取り付けられた真空バルブにおいて、
   前記ガイドは、前記真空容器の外部側で第１のガイドと第２のガイドに２分割され、前記第１のガイドと前記第２のガイドの両ガイドが前記可動側電極棒の軸方向に重ねられて取り付けられ、
   前記第１のガイドは、前記軸方向に伸びて前記可動側電極棒を摺動案内するガイド穴が形成された筒部と、前記可動側端板に設けられたガイド取付板に取り付けられる鍔部とを有し、
   前記第２のガイドは、前記第１のガイドの前記鍔部が嵌合される凹部と、前記可動側電極棒が貫通する貫通穴とを有し、
   前記第２のガイドの外周部が、前記真空バルブが搭載される真空遮断器本体の支持部材に嵌合されて支持されることを特徴とする真空バルブ。
2. 請求項１記載の真空バルブにおいて、
   前記第２のガイドの前記貫通穴は、前記第１のガイドの前記筒部の前記ガイド穴とほぼ同じ大きさに形成され、前記第２のガイドの前記凹部の内周部が前記第１のガイドの前記鍔部の外周部で位置決めされていることを特徴とする真空バルブ。
3. 請求項１記載の真空バルブにおいて、
   前記第２のガイドの前記貫通穴は、前記第１のガイドの前記筒部の前記ガイド穴より大きく、かつ、前記第２のガイドの前記凹部の内周部は前記第１のガイドの前記鍔部の外周部より大きく形成されており、
   前記第２のガイドの前記外周部が、前記真空遮断器本体の前記支持部材に位置決めされて支持されるとき、前記第１のガイドの中心に対して前記第２のガイドの中心がずれた場合でも、前記両ガイドを前記ガイド取付板に取付可能に構成されていることを特徴とする真
   空バルブ。

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