JP6039266B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、接離自在の一対の接点の接触状態を改善し得る真空バルブに関する。

従来、真空バルブには、円板状の一対の接点が用いられ、電流の開閉が行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、接点の中心部を窪んだ円錐状とし、接触状態を安定させようとするもの知られている（例えば、特許文献２参照。）。

この種の真空バルブを図４に示すが、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内の端部に固定側電極５が固着されている。固定側電極５には、円板状の固定側接触子６が固着されている。固定側接触子６に対向し、接離自在の円板状の可動側接触子７が可動側電極８に固着されている。可動側電極８は、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に固着されている。可動側通電軸９の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が封着されており、他方端が可動側封着金具３に封着されている。固定側、可動側接触子６、７の周りには、筒状のアークシールド１１が設けられ、金属蒸気が真空絶縁容器１内面に付着しないようになっている。

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９を軸方向に移動させることができる。しかしながら、図５に示すように、製作誤差や組立誤差などで固定側通電軸４と可動側通電軸９の中心軸が、角度θ偏芯していると、固定側接触子６と可動側接触子７は接触面全域が当接する面接触から周縁部に偏った点接触となる。このような不均等な接触をすると、接触抵抗が上昇し、通電性能を低下させる。また、電流経路が偏って過熱し、溶着に到れば、遮断性能を低下させることになる。特許文献２のような環状の接触子においても、中心軸が偏芯すると、点接触になることは避けられない。

特開平５−２２５８６６号公報 特開平８−２８７７９４号公報

本発明が解決しようとする課題は、固定側通電軸４と可動側通電軸９の中心軸が偏芯していても、固定側接触子６と可動側接触子７が点接触にはならず、面接触するようにし、通電性能や遮断性能を向上させることのできる真空バルブを提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブは、接離自在の固定側接触子と可動側接触子とを真空絶縁容器に収納した真空バルブであって、前記固定側接触子の接触面を窪んだ球面状とし、前記可動側接触子の接触面を前記固定側接触子と接離する突出した球面状とし、前記固定側接触子の曲率半径を前記可動側接触子よりも大きく、且つ前記真空絶縁容器の半径以上とし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１に係る真空バルブの接触子の接触状態を示す断面図。 本発明の実施例２に係る真空バルブの一方の接触子を示す断面図。 従来の真空バルブの構成を示す断面図。 従来の真空バルブの接触子の接触状態を示す断面図。

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、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接触子の接触状態を示す断面図である。なお、従来と同様の構成部分は、同一符号を付した。

図１に示すように、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内の端部に固定側電極５が固着されている。固定側電極５には、接触面が窪んだ球面状の固定側接触子２０が固着されている。接触面の中心部には、円形状の固定側座繰り穴２１が設けられている。固定側座繰り穴２１は、窪んだ球面の最も底部に設けられる。

固定側接触子２０に対向し、接離自在の接触面が突出した球面状の可動側接触子２２が可動側電極８に固着されている。可動側接触子２２の中心部には、円形状の可動側座繰り穴２３が設けられている。可動側座繰り穴２３は、最も突出した球面の頂部に設けられる。ここで、可動側接触子２２よりも固定側接触子２０の球面を形成する曲率半径を僅かに大きくしている。

可動側電極８には、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の端部が固着されている。可動側通電軸９の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が封着されており、他方端が可動側封着金具３に封着されている。固定側、可動側接触子６、７の周りには、筒状のアークシールド１１が設けられている。

次に、固定側接触子２０と可動側接触子２２の接触について図２を参照して説明する。

図２に示すように、固定側通電軸４と可動側通電軸９の中心軸が角度θずれていても、固定側接触子２０と可動側接触子２２は互いが球面状であり、接触面の全域が当接するような面接触となる。窪んだ球面状の固定側接触子２０の曲率半径が可動側接触子２２よりも僅かに大きく、また、固定側座繰り穴２１を底部に、可動側座繰り穴２３を頂部に設けているので、接触面の全体が接触し易いようになる。曲率半径は、可動側通電軸９の軸ずれを考慮し、真空絶縁容器１の半径以上とする。

固定側、可動側座繰り穴２１、２３は、少なくとも一方に設けることで面接触をし易くすることができる。なお、固定側通電軸４と可動側通電軸９の中心軸がずれていない場合にも、当然のこと、面接触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、固定側接触子２０を窪んだ球面状とし、可動側接触子２２を突出した球面状としているので、固定側通電軸４と可動側通電軸９の中心軸がずれていても、互いの接触子２０、２２を面接触させることができ、接触抵抗の上昇を抑制して通電性能を向上させ、また、局部過熱を抑制して遮断性能を向上させることができる。

上記実施例１では、固定側接触子２０を窪んだ球面状、可動側接触子２２を突出した球面状として説明したが、この逆で、固定側接触子２０を突出した球面状、可動側接触子２２を窪んだ球面状としてもよい。即ち、一方を窪んだ球面状、他方をこれと接離する突出した球面状とする。

次に、本発明の実施例２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２に係る真空バルブの一方の接触子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、電極を磁界が発生する構成にしたことである。図３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に示すように、固定側電極５をカップ状とし、外周面に複数本の螺旋状のスリット２４を設け、所謂、スパイラル電極としている。また、固定側接触子２０の端部外周には、半径方向に突出した環状の電界緩和リング２５を設けている。

これにより、スリット２４で電流経路が螺旋状となり、軸方向の磁界を発生させることができる。なお、縦磁界を発生させる縦磁界電極を用いることもできる。また、電界緩和リング２５により、固定側接触子２０の端部外周の電界緩和を図ることができる。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、アークを拡散させるような磁界発生により遮断性能を向上させることができ、また、電界緩和により耐電圧性能を向上させることができる。

以上述べたような実施形態によれば、接離自在の一対の接触子を球面で接触させているので、互いの中心軸がずれていても面接触させることができ、通電性能と遮断性能を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

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 固定側電極
６、２０ 固定側接触子
７、２２ 可動側接触子
８ 可動側電極
９ 可動側通電軸
１０ ベローズ
１１ アークシールド
２１ 固定側座繰り穴
２３ 可動側座繰り穴
２４ スリット
２５ 電界緩和リング

Claims (2)

1. 接離自在の固定側接触子と可動側接触子とを真空絶縁容器に収納した真空バルブであって、
   前記固定側接触子の接触面を窪んだ球面状とし、
   前記可動側接触子の接触面を前記固定側接触子と接離する突出した球面状とし、
   前記固定側接触子の曲率半径を前記可動側接触子よりも大きく、且つ前記真空絶縁容器の半径以上としたことを特徴とする真空バルブ。
2. 前記固定側接触子の底部と前記可動側接触子の頂部の少なくとも一方に座繰り穴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。

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