JP6245972B2 - Vacuum valve and switch using the same - Google Patents

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この発明は、真空バルブおよびその真空バルブを用いた開閉器に関し、特に、真空バルブの放熱効果の改善に関するものである。   The present invention relates to a vacuum valve and a switch using the vacuum valve, and more particularly to improvement of the heat dissipation effect of the vacuum valve.

真空遮断器等の開閉器に用いる真空バルブは、約10−4Pa以下の高真空内で接点を引き離し、真空の持つ優れた絶縁性、消弧性を利用して電流の遮断を行うものである。ガス遮断器と異なり、地球温暖化係数の高いSFガスを使用しておらず環境低負荷であるため、真空バルブの高電圧への適用が進んでいる。
一方、真空バルブに定格電流を通電すると、接点と可動側電極棒および固定側電極棒が、導体抵抗および接触抵抗によって発熱する。定格電流が増大するに従い発熱量も増大するが、真空バルブの内部は真空断熱されているので、内部の発熱は電極棒を通って外部に熱伝導して放熱されるため、真空バルブの大電流仕様への適用は、放熱対策が重要となっている。
A vacuum valve used in a switch such as a vacuum circuit breaker is a device that separates contacts in a high vacuum of about 10 -4 Pa or less and cuts off the current using the excellent insulation and arc extinguishing properties of the vacuum. is there. Unlike gas circuit breakers, SF 6 gas, which has a high global warming potential, is not used and the environment is lightly loaded. Therefore, vacuum valves are increasingly applied to high voltages.
On the other hand, when a rated current is passed through the vacuum valve, the contact, the movable electrode bar, and the fixed electrode bar generate heat due to the conductor resistance and the contact resistance. As the rated current increases, the amount of heat generation also increases. However, since the inside of the vacuum valve is insulated from the vacuum, the internal heat generation is dissipated by heat conduction to the outside through the electrode rod. For application to specifications, heat dissipation measures are important.

放熱効果の向上を図った従来の真空バルブとして、例えば、図5に示すような真空バルブが知られている。図5に示すように、真空容器21の内部に、固定接点22と可動接点23が接離可能に収容されている。固定接点22は固定側電極棒24を介して固定側端子25に固定され、更に絶縁フレーム26に固定されている。一方、可動接点23に連結された可動側電極棒27は真空容器21の外部に引き出され、その軸端部に、放熱用フィンを有する放熱器28が取り付けられている。これにより、可動側電極棒27から放熱器28へ至る伝熱経路を形成して放熱効果を高めるようにしたものである。また、図5では、可動側電極棒27と電気的に接続される可動側端子29にも放熱器30を設けて放熱効果を高めている(例えば、特許文献1参照)。   For example, a vacuum valve as shown in FIG. 5 is known as a conventional vacuum valve that improves the heat dissipation effect. As shown in FIG. 5, a stationary contact 22 and a movable contact 23 are accommodated inside the vacuum vessel 21 so as to be able to contact and separate. The fixed contact 22 is fixed to the fixed terminal 25 via the fixed electrode rod 24 and further fixed to the insulating frame 26. On the other hand, the movable electrode rod 27 connected to the movable contact 23 is pulled out to the outside of the vacuum vessel 21, and a radiator 28 having a heat radiation fin is attached to the end of the shaft. As a result, a heat transfer path from the movable electrode rod 27 to the radiator 28 is formed to enhance the heat dissipation effect. In FIG. 5, the radiator 30 is also provided on the movable terminal 29 electrically connected to the movable electrode rod 27 to enhance the heat radiation effect (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−9849号公報(第4頁、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2009-9849 (page 4, FIG. 1)

真空バルブに定格電流を通電した場合、上述のように真空バルブの内部で発熱が生じるが、このうち固定側の発熱は、固定側電極棒から熱伝導により固定側端板へ、更に固定側端子へと伝達されて外部へ放熱される。
一方、可動側の発熱は、可動側電極棒が一般的に絶縁ガイドで案内されているので、絶縁ガイドの熱伝導率が悪いため、可動側電極棒から絶縁ガイド側へは効果的に熱伝導しない。すなわち、固定側は表面積の大きい固定側端板およびその接続部材で放熱するのに対し、可動側は表面積の小さい可動側電極棒の真空容器の外部露出部で放熱させることになり、放熱効果が低い。
そこで、上記特許文献1では、可動側電極棒27にフィン付きの放熱器28を設け、可動側の放熱効果を高める対策がとられているが、可動側電極棒27に放熱器28を直接取り付けているため、定格電流が大きくなり放熱器が大形化すると、可動部を駆動する駆動特性に影響がおよび、駆動特性が低下するという問題点があった。
When the rated current is supplied to the vacuum valve, heat is generated inside the vacuum valve as described above. Of this, the heat on the fixed side is transferred from the fixed electrode rod to the fixed end plate by heat conduction, and further to the fixed side terminal. It is transmitted to and dissipated to the outside.
On the other hand, the heat generated on the movable side is effectively conducted from the movable electrode rod to the insulation guide side because the movable electrode rod is generally guided by the insulation guide and the thermal conductivity of the insulation guide is poor. do not do. In other words, the fixed side radiates heat with the fixed side end plate and its connecting member having a large surface area, whereas the movable side radiates heat at the externally exposed portion of the vacuum vessel of the movable side electrode rod with a small surface area. Low.
Therefore, in Patent Document 1, a heat sink 28 with fins is provided on the movable electrode rod 27 to take measures to enhance the heat radiation effect on the movable side, but the radiator 28 is directly attached to the movable electrode rod 27. Therefore, when the rated current is increased and the radiator is increased in size, the drive characteristics for driving the movable part are affected, and the drive characteristics are deteriorated.

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、簡単な構成で放熱能力の優れた真空バルブおよび開閉器を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a vacuum valve and a switch having an excellent heat dissipation capability with a simple configuration.

この発明に係る真空バルブは、円筒状の絶縁容器と、絶縁容器の一方の開口を封止する固定側フランジと、他方の開口を封止する可動側フランジと、絶縁容器の内部に接離可能に配置された固定接点および可動接点と、一端側が固定接点に固着され、他端側が固定側フランジに設けられた固定側端板に接合された固定側電極棒と、一端側が可動接点に固着され、他端側が可動側フランジに設けられたベローズを介して外部に導出されて軸方向に移動可能な可動側電極棒とを有する真空バルブであって、可動側電極棒の外部に導出された部位は、金属からなる金属ガイドで摺動自在に保持され、金属ガイドは、可動側フランジに固定されており、ベローズと可動側フランジとは、事故時の大電流が可動側電極棒からベローズを経由して可動側フランジ,金属ガイド,可動側電極棒の経路に流れるのを阻止するための絶縁リングを介して気密に接合されているものである。
The vacuum valve according to the present invention can be brought into contact with or separated from the inside of a cylindrical insulating container, a fixed-side flange that seals one opening of the insulating container, a movable-side flange that seals the other opening, and the inside of the insulating container A fixed contact and a movable contact, one end is fixed to the fixed contact, the other end is fixed to the fixed end plate provided on the fixed flange, and one end is fixed to the movable contact. A vacuum valve having a movable side electrode rod, the other end side of which is led to the outside via a bellows provided on the movable side flange and is movable in the axial direction, and is a portion led out of the movable side electrode rod The metal guide is slidably held by a metal guide made of metal, and the metal guide is fixed to the movable flange. The bellows and the movable flange have a large current from the movable electrode rod through the bellows during an accident. The movable side Nji, metal guide, those which are airtightly joined via an insulating ring for preventing the flow in the path of the movable side electrode rod.

また、この発明に係る開閉器は、本願発明のいずれかの真空バルブを搭載したものである。   A switch according to the present invention is equipped with any vacuum valve of the present invention.

この発明の真空バルブによれば、可動側電極棒の外部に導出された部位は、金属からなる金属ガイドで摺動自在に保持され、金属ガイドは、可動側フランジに固定されており、ベローズと可動側フランジとは、絶縁リングを介して気密に接合されているので、通電により発生した熱は、金属ガイドおよび可動側フランジに効果的に熱伝導して放熱される。このため、真空バルブの大電流仕様への適用が容易となる。
また、ベローズと可動側フランジとを絶縁リングを介して接合したので、短絡電流等がベローズへ流れるのを防止して、大電流によってベローズが破損するのを防止することができる。
また、可動部分に放熱のための部材を付加しないため、可動部の駆動特性に影響を与えずに放熱性の向上を図ることができる。
According to the vacuum valve of the present invention, the portion led out of the movable side electrode rod is slidably held by the metal guide made of metal, and the metal guide is fixed to the movable side flange. Since the movable side flange is airtightly joined via the insulating ring, the heat generated by energization is effectively conducted to the metal guide and the movable side flange to be dissipated. For this reason, application to the large current specification of a vacuum valve becomes easy.
Further, since the bellows and the movable flange are joined via the insulating ring, it is possible to prevent a short circuit current from flowing to the bellows and prevent the bellows from being damaged by a large current.
Further, since a member for heat dissipation is not added to the movable part, it is possible to improve heat dissipation without affecting the drive characteristics of the movable part.

また、この発明の開閉器によれば、放熱特性に優れた真空バルブを搭載することにより、放熱特性に優れた開閉器を提供でき、開閉器の大電流化を図ることが容易となる。   Also, according to the switch of the present invention, by mounting a vacuum valve with excellent heat dissipation characteristics, it is possible to provide a switch with excellent heat dissipation characteristics, and to easily increase the current of the switch.

この発明の実施の形態1による真空バルブの断面図である。It is sectional drawing of the vacuum valve by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による真空バルブの断面図である。It is sectional drawing of the vacuum valve by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による真空バルブの断面図である。It is sectional drawing of the vacuum valve by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による真空バルブの断面図である。It is sectional drawing of the vacuum valve by Embodiment 4 of this invention. 従来の真空バルブを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional vacuum valve.

実施の形態1.
以下、図に基づいて説明する。図1は実施の形態1による真空バルブの断面図である。図1において、真空バルブ1は、円筒形の絶縁容器2の内部の軸線上に、固定接点3と可動接点4が接離自在に対向配置されて収容されている。絶縁容器2の一方の開口部である固定側端部2aには、その開口部を封止する固定側フランジ5が気密に接合され、その固定側フランジ5に、円板状の導電金属からなる固定側端板6が気密に設けられている。
また、絶縁容器2の他方の開口部である可動側端部2bには、その開口部を封止する可動側フランジ7が気密に接合されている。固定側フランジ5および可動側フランジ7の材料は、例えばステンレス等の金属板である。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a description will be given based on the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a vacuum valve according to the first embodiment. In FIG. 1, a vacuum valve 1 is housed on a shaft line inside a cylindrical insulating container 2 so that a fixed contact 3 and a movable contact 4 are disposed so as to face and separate from each other. A fixed-side flange 5 that seals the opening is airtightly joined to the fixed-side end 2a that is one opening of the insulating container 2, and the fixed-side flange 5 is made of a disc-shaped conductive metal. The fixed side end plate 6 is provided in an airtight manner.
A movable flange 7 that seals the opening is airtightly joined to the movable end 2b that is the other opening of the insulating container 2. The material of the fixed side flange 5 and the movable side flange 7 is a metal plate such as stainless steel, for example.

固定接点3には、固定側電極棒8の一端側が固着され、固定側電極棒8の他端側が固定側端板6に接合されている。
一方の可動接点4には、可動側電極棒9の一端側が固着され、可動側電極棒9の他端側が絶縁容器2の外部へ導出されている。
そして、伸縮自在のベローズ10の一方端が可動側電極棒9の中間部に封着され、他方端が可動側フランジ7の開口部に絶縁リング11を介して封着されている。絶縁リング11の材料は、例えば絶縁容器2の材料と同様のセラミックが用いられる。ベローズ10と絶縁リング11と可動側フランジ7の接合部の詳細は後述する。
更に、本願発明の特徴として、可動側電極棒9のベローズ10から外部に導出された部位が、可動側フランジ7の外部側端面に固着された金属ガイド12に、摺動自在に保持されている。金属ガイド12の詳細形状についても後述する。
One end side of the fixed side electrode rod 8 is fixed to the fixed contact 3, and the other end side of the fixed side electrode rod 8 is joined to the fixed side end plate 6.
One end of the movable electrode rod 9 is fixed to one movable contact 4, and the other end of the movable electrode rod 9 is led out of the insulating container 2.
One end of the expandable bellows 10 is sealed to the middle portion of the movable electrode rod 9, and the other end is sealed to the opening of the movable flange 7 via an insulating ring 11. As the material of the insulating ring 11, for example, the same ceramic as the material of the insulating container 2 is used. Details of the joint between the bellows 10, the insulating ring 11, and the movable flange 7 will be described later.
Further, as a feature of the present invention, a portion of the movable electrode rod 9 led out from the bellows 10 is slidably held by a metal guide 12 fixed to the outer end face of the movable flange 7. . The detailed shape of the metal guide 12 will also be described later.

上記の構成により、絶縁容器2の一方の開口部が固定側フランジ5と固定側端板6とにより気密に塞がれ、他方の開口部が可動側フランジ7,絶縁リング11,ベローズ10,可動側電極棒9によって気密に塞がれて真空容器が形成され、内部が高真空に保たれるようになっている。
また、可動側電極棒9が金属ガイド12で案内されて真空容器の中心軸の軸線方向に移動すると、ベローズ10が伸縮し、気密を保った状態で可動接点4が固定接点3に接離するようになっている。
With the above configuration, one opening of the insulating container 2 is hermetically closed by the fixed side flange 5 and the fixed side end plate 6, and the other opening is movable side flange 7, insulating ring 11, bellows 10, movable. The side electrode rod 9 is hermetically sealed to form a vacuum vessel, and the inside is kept at a high vacuum.
Further, when the movable electrode rod 9 is guided by the metal guide 12 and moves in the axial direction of the central axis of the vacuum vessel, the bellows 10 expands and contracts, and the movable contact 4 contacts and separates from the fixed contact 3 while maintaining airtightness. It is like that.

次に、可動側フランジ7と絶縁リング11、および絶縁リング11とベローズ10の接合部について詳しく説明する。
絶縁リング11は、内径が金属ガイド12の円筒部12aの外径より大きく、外径が可動側フランジ7およびベローズ10の絶縁リング11との接続端の外径より大きい。すなわち、絶縁リング11は、可動側フランジ7の接続端とベローズ10の接続端に対して、ろう付け等で接続可能な大きさとなっている。以下の説明において、絶縁リング11を軸方向に見た平面を、単に絶縁リング11の面と呼ぶことにする。
可動側フランジ7の中心側の開口部は、その内周端部が軸線方向の内側(接点側)に向けて屈曲しており、この端部が絶縁リング11の面に垂直に当接されて気密に接合されている。
一方、ベローズ10の可動側電極棒9との接合側とは反対側の端部は、軸方向の外側(金属ガイド12側)に向けて開かれており、この端部が絶縁リング11の面に垂直に当接されて気密に接合されている。すなわち、可動側フランジ7とベローズ10のいずれもが、その板厚端面を絶縁リング11の面に接合させた状態になっている。
Next, the movable flange 7 and the insulating ring 11 and the joint between the insulating ring 11 and the bellows 10 will be described in detail.
The inner diameter of the insulating ring 11 is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 12 a of the metal guide 12, and the outer diameter is larger than the outer diameter of the connecting end of the movable flange 7 and the bellows 10 with the insulating ring 11. That is, the insulating ring 11 has a size that can be connected to the connecting end of the movable flange 7 and the connecting end of the bellows 10 by brazing or the like. In the following description, a plane in which the insulating ring 11 is viewed in the axial direction is simply referred to as a surface of the insulating ring 11.
The inner peripheral end of the opening on the center side of the movable flange 7 is bent toward the inner side (contact side) in the axial direction, and this end is in contact with the surface of the insulating ring 11 perpendicularly. Airtightly joined.
On the other hand, the end of the bellows 10 opposite to the side where the movable electrode rod 9 is joined is opened toward the outside in the axial direction (the metal guide 12 side), and this end is the surface of the insulating ring 11. It is contacted perpendicularly to the airtightly joined. That is, both the movable flange 7 and the bellows 10 are in a state where their plate thickness end surfaces are joined to the surface of the insulating ring 11.

次に、金属ガイド12の形状の詳細について説明する。金属ガイド12は、中央側にあって可動側電極棒9が摺動自在に接触可能な貫通穴を有する円筒部12aと、その円筒部12aの一端側に一体に設けられた円板状の鍔部12bとで構成されている。円筒部12aをベローズ10の内側に突出するように向け、中心を可動側電極棒9の軸心にあわせて配置し、鍔部12bを可動側フランジ7の外側端面にロウ付け等により固定している。これにより、可動側電極棒9が軸線方向に摺動自在に保持されている。金属ガイド12の材料は、絶縁物に比べて熱伝導率の高い、銅およびその合金(黄銅など)、アルミニウムおよびその合金、ステンレスなどの鉄系合金、などの金属を使用する。   Next, details of the shape of the metal guide 12 will be described. The metal guide 12 has a cylindrical portion 12a on the center side and having a through-hole through which the movable electrode rod 9 can slidably contact, and a disc-shaped bowl integrally provided at one end of the cylindrical portion 12a. Part 12b. The cylindrical portion 12a is directed so as to protrude inside the bellows 10, the center is arranged in accordance with the axis of the movable electrode rod 9, and the flange portion 12b is fixed to the outer end surface of the movable flange 7 by brazing or the like. Yes. As a result, the movable electrode rod 9 is slidably held in the axial direction. As the material of the metal guide 12, a metal such as copper and its alloys (such as brass), aluminum and its alloys, and iron-based alloys such as stainless steel, which has a higher thermal conductivity than that of an insulator, is used.

上記のように構成された真空バルブ1を、例えば、真空遮断器のような開閉器に適用する場合の概略構成を簡単に説明する。
真空バルブ1は、例えば、背景技術で説明した特許文献1の図5のように、絶縁フレームに取り付けられ、固定側は固定側端子に接続されて絶縁フレーム側に固定され、可動側は、一般的には可撓導体を介して可動側端子に接続され、更に可動側電極棒の先端側は、絶縁ロッドやリンク機構を介して操作機構に連結されている。外部からに指令により操作機構が操作され、可動電極棒をその軸線方向に移動させることにより可動接点が固定接点に接離して、真空バルブが開極または閉極されて開閉器の開閉操作が行われる。
A schematic configuration when the vacuum valve 1 configured as described above is applied to a switch such as a vacuum circuit breaker will be briefly described.
For example, as shown in FIG. 5 of Patent Document 1 described in the background art, the vacuum valve 1 is attached to an insulating frame, the fixed side is connected to the fixed side terminal and fixed to the insulating frame side, and the movable side is generally Specifically, it is connected to the movable terminal via a flexible conductor, and the distal end side of the movable electrode rod is connected to an operating mechanism via an insulating rod or a link mechanism. The operating mechanism is operated by a command from the outside, and the movable electrode is moved in the axial direction to move the movable contact to and away from the fixed contact, and the vacuum valve is opened or closed to open or close the switch. Is called.

次に、図1のように構成した本願発明の真空バルブ1の作用について説明する。
真空バルブ1に定格電流が通電された場合、固定接点3と可動接点4の導体抵抗および接触抵抗と、固定側電極棒8,可動側電極棒9の導体抵抗によって発熱が生じる。
固定側は、固定側電極棒8からの熱が、熱伝導により固定側端板6および固定側フランジ5に伝わり、熱伝達および輻射により放熱する。
一方、可動側は、可動側電極棒9からの熱が、熱伝導により可動側電極棒9と金属ガイド12との接触部,熱伝導率の高い金属ガイド12の円筒部12a,鍔部12b,更に可動側フランジ7へと伝達されて、広い面積から効率よく外気に放熱される。
Next, the operation of the vacuum valve 1 of the present invention configured as shown in FIG. 1 will be described.
When a rated current is applied to the vacuum valve 1, heat is generated by the conductor resistance and contact resistance of the fixed contact 3 and the movable contact 4 and the conductor resistance of the fixed electrode rod 8 and the movable electrode rod 9.
On the fixed side, heat from the fixed side electrode rod 8 is transmitted to the fixed side end plate 6 and the fixed side flange 5 by heat conduction, and is radiated by heat transfer and radiation.
On the other hand, on the movable side, the heat from the movable side electrode rod 9 is a contact portion between the movable side electrode rod 9 and the metal guide 12 due to heat conduction, the cylindrical portion 12a, the flange portion 12b of the metal guide 12 having a high thermal conductivity, Furthermore, it is transmitted to the movable flange 7 and efficiently radiated to the outside air from a wide area.

これを、例えば、可動側電極棒が「絶縁ガイド」で摺動保持されているものと比較すれば、絶縁ガイドの場合には、可動側電極棒の発熱は可動側フランジへは効果的に熱伝導しない。そこで、可動側電極棒から伝達される熱の放熱効果を上げる工夫として、例えば、図5のように可動側電極棒に放熱器を取り付けている。この場合、定格電流の増大に伴い当然放熱器も大形化してくる。ところが、可動側電極棒は駆動部分なので、大形の放熱器を取り付けると荷重が増えて駆動特性に影響を与えることになる。また、放熱器を取り付けるためには可動側電極棒の軸長も長くなる。   If this is compared with, for example, a movable electrode rod that is slidably held by an “insulation guide”, in the case of an insulation guide, the heat of the movable electrode rod is effectively heated to the movable flange. Does not conduct. Therefore, as a device for improving the heat dissipation effect of heat transmitted from the movable electrode rod, for example, a radiator is attached to the movable electrode rod as shown in FIG. In this case, naturally, the radiator also becomes larger as the rated current increases. However, since the movable electrode rod is a driving part, if a large heat sink is attached, the load increases and the driving characteristics are affected. Moreover, in order to attach a heat radiator, the axial length of a movable electrode rod also becomes long.

一方、本願発明では、駆動部分には特に放熱のための部材を附加せず軸長も変えないので、可動部の質量は変わらず、駆動特性に影響を与えることはない。定格電流の増大で可動側の放熱効果を更に上げる場合は、金属ガイド12の外気接触部分を大形化したり、フィンを設けたりして表面積を増やすことで、容易に放熱性を向上させることができる。   On the other hand, in the present invention, a member for radiating heat is not particularly added to the driving portion and the shaft length is not changed, so that the mass of the movable portion is not changed and the driving characteristics are not affected. When further increasing the heat dissipation effect on the movable side by increasing the rated current, it is possible to easily improve heat dissipation by increasing the surface area by increasing the surface contact area of the metal guide 12 or by providing fins. it can.

また、本願発明の特徴として、ベローズ10と可動側フランジ7を直接ロウ付け等で接合せずに、絶縁リング11を介して接続しているが、この作用について説明する。
例えば、絶縁リング11がない場合、短絡電流のような大電流が、両接点3,4を通過し、一部が可動側電極棒9,ベローズ10,可動側フランジ7,金属ガイド12,可動側電極棒9の経路で流れると、ベローズ10と可動側フランジ7との接合部が、例えばスポット溶接のような状態になって穴が開いたり破損したりする可能性がある。
これに対し、絶縁リング11を間に挟んだ図1のような構成では、ベローズ10へは通電しないため破損を防止することができる。
また、絶縁リング11の面に対し、可動側フランジ7およびベローズ10の端部を垂直に当接して接合したことで、接合部の面積が少なくなり、絶縁物と金属の線膨張率の違いから発生する熱応力によって接合部にクラックが発生するのを防止できる。
Further, as a feature of the present invention, the bellows 10 and the movable flange 7 are connected via the insulating ring 11 without being directly joined by brazing or the like, and this operation will be described.
For example, when the insulating ring 11 is not provided, a large current such as a short circuit current passes through both the contacts 3 and 4, and a part thereof is the movable electrode rod 9, bellows 10, movable flange 7, metal guide 12, movable side. If it flows along the path of the electrode rod 9, the joint between the bellows 10 and the movable flange 7 may be in a state such as spot welding, and a hole may be opened or damaged.
On the other hand, in the configuration as shown in FIG. 1 with the insulating ring 11 sandwiched therebetween, the bellows 10 is not energized, so that damage can be prevented.
Further, the end of the movable flange 7 and the bellows 10 are brought into contact with the surface of the insulating ring 11 in a vertical contact, thereby reducing the area of the joint and from the difference in the linear expansion coefficient between the insulator and the metal. It is possible to prevent the occurrence of cracks at the joint due to the generated thermal stress.

以上のように、実施の形態1の真空バルブによれば、円筒状の絶縁容器と、絶縁容器の一方の開口を封止する固定側フランジと、他方の開口を封止する可動側フランジと、絶縁容器の内部に接離可能に配置された固定接点および可動接点と、一端側が固定接点に固着され、他端側が固定側フランジに設けられた固定側端板に接合された固定側電極棒と、一端側が可動接点に固着され、他端側が可動側フランジに設けられたベローズを介して外部に導出されて軸方向に移動可能な可動側電極棒とを有する真空バルブであって、可動側電極棒の外部に導出された部位は、金属からなる金属ガイドで摺動自在に保持され、金属ガイドは、可動側フランジに固定されており、ベローズと可動側フランジとは、絶縁リングを介して気密に接合されているので、通電により発生した熱は、金属ガイドおよび可動側フランジに効果的に熱伝導して放熱される。このため、真空バルブの大電流仕様への適用が容易となる。
また、ベローズと可動側フランジとを絶縁リングを介して接合したので、短絡電流等がベローズへ流れるのを防止して、大電流によってベローズが破損するのを防止することができる。
また、可動部分に放熱のための部材を付加しないため、可動部分の駆動特性に影響を与えずに放熱性の向上を図ることができる。
As described above, according to the vacuum valve of the first embodiment, the cylindrical insulating container, the fixed flange that seals one opening of the insulating container, the movable flange that seals the other opening, A fixed contact and a movable contact disposed inside and outside of the insulating container; a fixed electrode rod having one end fixed to the fixed contact and the other end bonded to a fixed end plate provided on the fixed flange; A vacuum valve having one end side fixed to a movable contact and the other end side being guided to the outside through a bellows provided on a movable flange and movable in the axial direction, The portion led out of the rod is slidably held by a metal guide made of metal, and the metal guide is fixed to the movable flange. The bellows and the movable flange are hermetically sealed through an insulating ring. Is joined to In, the heat generated by energization is radiated effectively thermally conducted to the metal guide and the movable flange. For this reason, application to the large current specification of a vacuum valve becomes easy.
Further, since the bellows and the movable flange are joined via the insulating ring, it is possible to prevent a short circuit current from flowing to the bellows and prevent the bellows from being damaged by a large current.
Further, since a member for heat dissipation is not added to the movable part, the heat dissipation can be improved without affecting the drive characteristics of the movable part.

また、ベローズと絶縁リングの接合部、および可動側フランジと絶縁リングの接合部は、絶縁リングの面に対して可動側フランジおよびベローズの各端部が垂直に当接されて接合されているので、上記効果に加え、接合部の面積が少なくなり、絶縁物と金属の線膨張率の違いから発生する熱応力によって接合部にクラックが発生するのを防止できる。   Also, the joint between the bellows and the insulating ring, and the joint between the movable flange and the insulating ring are joined with each end of the movable flange and the bellows being brought into perpendicular contact with the surface of the insulating ring. In addition to the above effects, the area of the joint is reduced, and it is possible to prevent the joint from cracking due to the thermal stress generated from the difference in the coefficient of linear expansion between the insulator and the metal.

実施の形態2.
図2は実施の形態2による真空バルブの断面図である。実施の形態1の図1と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、以下では相違点を中心に説明する。
本実施の形態の真空バルブ1は、金属ガイドの形状が実施の形態1とは異なっている。
図2に示すように、実施の形態2の金属ガイド13は、中心側に可動側電極棒9が摺動自在に貫通する貫通穴を有する円筒部13aと、その一端に形成されて可動側フランジ7へ取り付けられる鍔部13bと、更に、鍔部13bに続き可動側フランジ7の外面を覆って絶縁容器2の可動側端部2bまで延設される周縁部13cとからなっている。周縁部13cの角部は丸みを帯びた形状にしている。金属ガイド13の材料は、実施の形態1と同様に熱伝導率の高い金属とする。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a sectional view of a vacuum valve according to the second embodiment. The same parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, differences will be mainly described.
The vacuum valve 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in the shape of the metal guide.
As shown in FIG. 2, the metal guide 13 according to the second embodiment includes a cylindrical portion 13a having a through-hole through which the movable-side electrode rod 9 is slidably penetrated on the center side, and a movable-side flange formed at one end thereof. 7 and a peripheral portion 13c that covers the outer surface of the movable flange 7 and extends to the movable side end 2b of the insulating container 2 following the flange 13b. The corners of the peripheral edge 13c are rounded. The material of the metal guide 13 is a metal having high thermal conductivity as in the first embodiment.

図2のように構成した金属ガイド13の作用について説明する。
真空バルブ1に定格電流が通電された場合、実施の形態1と同様に、両接点3,4の導体抵抗と接触抵抗、および固定側電極棒8,可動側電極棒9の導体抵抗によって発熱が生じる。固定側は、固定側電極棒8からの熱が熱伝導により固定側端板6および固定側フランジ5に伝達され、そこから外部へ放熱される。
一方可動側は、可動側電極棒9からの熱が熱伝導により金属ガイド13の円筒部13aに伝わる。そこから鍔部13bへ伝熱され、更に周縁部13cへと伝熱される。このため、発熱は金属ガイド13の広い外気接触表面に熱伝達されてそこから効果的に放熱することができる。
The operation of the metal guide 13 configured as shown in FIG. 2 will be described.
When the rated current is supplied to the vacuum valve 1, as in the first embodiment, heat is generated by the conductor resistance and contact resistance of both contacts 3 and 4 and the conductor resistance of the fixed electrode rod 8 and the movable electrode rod 9. Arise. On the fixed side, heat from the fixed side electrode rod 8 is transmitted to the fixed side end plate 6 and the fixed side flange 5 by heat conduction, and is radiated to the outside from there.
On the other hand, on the movable side, heat from the movable side electrode rod 9 is transmitted to the cylindrical portion 13a of the metal guide 13 by heat conduction. From there, heat is transferred to the flange 13b and further transferred to the peripheral portion 13c. For this reason, heat is transmitted to the wide outside air contact surface of the metal guide 13 and can be effectively dissipated therefrom.

なお、金属ガイド13の外面側に放熱フィンを設ければ、更に放熱効果を上げることが可能である。
また、金属ガイド13の周縁部13cの角部を、丸みを帯びた形状にすることで、金属ガイド13の角部の電界が緩和されて、電界緩和シールドの役目も兼ねられる。
In addition, if a heat radiating fin is provided on the outer surface side of the metal guide 13, it is possible to further increase the heat radiating effect.
Further, by making the corners of the peripheral portion 13c of the metal guide 13 rounded, the electric field at the corners of the metal guide 13 is relaxed, and also serves as an electric field relaxation shield.

以上のように、実施の形態2の真空バルブによれば、金属ガイドは、可動側電極棒が摺動自在に貫通する円筒部と、可動側フランジへ取り付けられる鍔部とを有し、鍔部は、可動側フランジの外面を覆って絶縁容器の可動側端部まで延設されているので、通電時に発生する熱を、真空容器外部の広い外気接触表面から放熱できるため、実施の形態1と比較して、より効果的に放熱させることが可能となる。
また、金属ガイドの外面角部を、丸みを帯びた形状にすることで、金属ガイドに電界緩和シールドの役目を持たせることができる。
As described above, according to the vacuum valve of the second embodiment, the metal guide has the cylindrical portion through which the movable electrode rod penetrates slidably and the flange portion attached to the movable flange, Covers the outer surface of the movable-side flange and extends to the movable-side end of the insulating container, so that the heat generated during energization can be dissipated from the wide outside air contact surface outside the vacuum container. In comparison, it is possible to dissipate heat more effectively.
In addition, by making the outer surface corner of the metal guide round, the metal guide can serve as an electric field relaxation shield.

実施の形態3.
図3は実施の形態3による真空バルブの断面図である。実施の形態1の図1と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、以下では相違点を中心に説明する。
図3に示すように、実施の形態3の真空バルブの構成は基本的には実施の形態1の図1と同等である。相違点は、本実施の形態の金属ガイド14には、鍔部14bに通気口14dを設けた点である。
通気口14dは、可動側電極棒9−ベローズ10の内面−絶縁リング11−可動側フランジ7−金属ガイド14で囲まれてベローズ10の内部に形成された内部空間15から真空容器外の外部空間へ通じるものであり、少なくとも一つ以上設けられている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a vacuum valve according to the third embodiment. The same parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, differences will be mainly described.
As shown in FIG. 3, the configuration of the vacuum valve of the third embodiment is basically the same as that of FIG. 1 of the first embodiment. The difference is that the metal guide 14 of the present embodiment is provided with a vent 14d in the flange 14b.
The vent hole 14d is surrounded by the movable side electrode rod 9-the inner surface of the bellows 10, the insulating ring 11, the movable side flange 7, and the metal guide 14, and from the inner space 15 formed inside the bellows 10 to the outer space outside the vacuum vessel. There are at least one or more.

次に、作用について説明する。
真空バルブ1に定格電流を通電した場合の、金属ガイド14による放熱作用と絶縁リング11の作用は実施の形態1と同様なので説明は省略する。
真空バルブ1に定格電流を通電した場合の可動側の発熱は、可動側電極棒9のベローズ10で囲まれた内部空間15にも放熱される。そこで、金属ガイド14の鍔部14bに図3のように通気口14dを設けたことで、可動側電極棒9から内部空間15に熱伝達によって発生した熱を外部空間へ効率よく放熱させることができるため、放熱効果を向上させることができる。
Next, the operation will be described.
Since the heat radiation action by the metal guide 14 and the action of the insulating ring 11 when the rated current is supplied to the vacuum valve 1 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
Heat generated on the movable side when the rated current is applied to the vacuum valve 1 is also radiated to the internal space 15 surrounded by the bellows 10 of the movable electrode rod 9. Therefore, by providing the vent 14d in the flange 14b of the metal guide 14 as shown in FIG. 3, heat generated by heat transfer from the movable electrode rod 9 to the internal space 15 can be efficiently radiated to the external space. Therefore, the heat dissipation effect can be improved.

以上のように、実施の形態3の真空バルブによれば、可動側電極棒,ベローズ,絶縁リング,可動側フランジおよび金属ガイドに囲まれた内部空間から外部空間へ通じる通気口が、金属ガイドに設けられているので、可動側電極棒からベローズの内側の内部空間へ伝達された熱を外部空間へ効果的に放熱でき、通気口のないものと比較して、より放熱効果を向上させることができる。   As described above, according to the vacuum valve of the third embodiment, the vent hole leading from the inner space surrounded by the movable electrode rod, the bellows, the insulating ring, the movable flange, and the metal guide to the outer space is provided in the metal guide. Because it is provided, the heat transferred from the movable electrode rod to the inner space inside the bellows can be effectively dissipated to the external space, which can improve the heat dissipation effect compared with those without vents it can.

実施の形態4.
図4は実施の形態4による真空バルブの断面図である。実施の形態1の図1と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、以下では相違点を中心に説明する。
図4に示すように、本実施の形態の真空バルブ1は、金属ガイド16の円筒部16aの、可動側電極棒9が摺動自在に貫通する貫通穴に、ベアリング17を設けている。
ベアリング17は、一般に知られた摺動ベアリングを用いればよい。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a sectional view of a vacuum valve according to the fourth embodiment. The same parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, differences will be mainly described.
As shown in FIG. 4, the vacuum valve 1 of the present embodiment is provided with a bearing 17 in a through hole of the cylindrical portion 16 a of the metal guide 16 through which the movable electrode rod 9 penetrates slidably.
The bearing 17 may be a generally known sliding bearing.

真空バルブ1に定格電流を通電した場合の、金属ガイド16による放熱作用と絶縁リング11の作用は実施の形態1と同様なので説明は省略する。
本実施の形態では、金属ガイド16の円筒部16aの貫通穴の可動側電極棒9との接触部にベアリング17を設けたことで、金属ガイド16と可動側電極棒9との嵌め合いが良好になるため、可動側電極棒9と金属ガイド16の摺動性が向上すると共に熱伝導性を更に向上させることができる。
Since the heat radiation action by the metal guide 16 and the action of the insulating ring 11 when the rated current is supplied to the vacuum valve 1 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
In the present embodiment, since the bearing 17 is provided in the contact portion of the through hole of the cylindrical portion 16a of the metal guide 16 with the movable electrode rod 9, the fitting between the metal guide 16 and the movable electrode rod 9 is good. Therefore, the slidability between the movable electrode rod 9 and the metal guide 16 can be improved and the thermal conductivity can be further improved.

なお、実施の形態1から実施の形態4で説明した真空バルブを、例えば真空遮断器のような開閉器に搭載することで、容易に放熱性能の優れた開閉器を得ることができる。   In addition, by mounting the vacuum valve described in the first to fourth embodiments on a switch such as a vacuum circuit breaker, a switch having excellent heat dissipation performance can be easily obtained.

以上のように、実施の形態4による真空バルブによれば、可動側電極棒と金属ガイドとの摺動部に、ベアリングが設けられているので、可動側電極棒と金属ガイドの摺動性に優れ、通電により発生した熱を金属ガイドおよび可動側フランジに効果的に熱伝導させて、放熱効果の優れた真空バルブを得ることができる。   As described above, according to the vacuum valve according to the fourth embodiment, since the bearing is provided in the sliding portion between the movable electrode rod and the metal guide, the sliding property between the movable electrode rod and the metal guide is improved. It is possible to obtain a vacuum valve with excellent heat dissipation effect by effectively conducting heat generated by energization to the metal guide and the movable flange.

また、実施の形態1から実施の形態4で説明したいずれかの真空バルブを搭載した開閉器では、放熱特性に優れた真空バルブにより、放熱特性に優れた開閉器を提供でき、開閉器の大電流化を図ることが容易となる。   In addition, a switch equipped with any one of the vacuum valves described in the first to fourth embodiments can provide a switch with excellent heat dissipation characteristics by a vacuum valve with excellent heat dissipation characteristics. It becomes easy to achieve current.

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。   In the present invention, it is possible to freely combine the respective embodiments within the scope of the invention, and to appropriately change or omit the respective embodiments.

1 真空バルブ、2 絶縁容器、2a 固定側端部、2b 可動側端部、3 固定接点、4 可動接点、5 固定側フランジ、6 固定側端板、7 可動側フランジ、8 固定側電極棒、9 可動側電極棒、10 ベローズ、11 絶縁リング、12,13,14,16 金属ガイド、12a,13a,16a 円筒部、12b,13b,14b 鍔部、13c 周縁部、14d 通気口、15 内部空間、17 ベアリング。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum valve, 2 Insulation container, 2a Fixed side end part, 2b Movable side end part, 3 Fixed contact point, 4 Movable contact point, 5 Fixed side flange, 6 Fixed side end plate, 7 Movable side flange, 8 Fixed side electrode rod, 9 Movable side electrode rod, 10 bellows, 11 insulating ring, 12, 13, 14, 16 metal guide, 12a, 13a, 16a cylindrical portion, 12b, 13b, 14b collar portion, 13c peripheral portion, 14d vent, 15 internal space 17 Bearing.

Claims (6)

円筒状の絶縁容器と、前記絶縁容器の一方の開口を封止する固定側フランジと、他方の開口を封止する可動側フランジと、前記絶縁容器の内部に接離可能に配置された固定接点および可動接点と、一端側が前記固定接点に固着され、他端側が前記固定側フランジに設けられた固定側端板に接合された固定側電極棒と、一端側が前記可動接点に固着され、他端側が前記可動側フランジに設けられたベローズを介して外部に導出されて軸方向に移動可能な可動側電極棒とを有する真空バルブであって、
前記可動側電極棒の外部に導出された部位は、金属からなる金属ガイドで摺動自在に保持され、前記金属ガイドは、前記可動側フランジに固定されており、
前記ベローズと前記可動側フランジとは、事故時の大電流が前記可動側電極棒から前記ベローズを経由して前記可動側フランジ,前記金属ガイド,前記可動側電極棒の経路に流れるのを阻止するための絶縁リングを介して気密に接合されていることを特徴とする真空バルブ。
A cylindrical insulating container, a fixed-side flange that seals one opening of the insulating container, a movable-side flange that seals the other opening, and a fixed contact that is detachably disposed inside the insulating container And the movable contact, one end side fixed to the fixed contact, the other end side fixed to the fixed side end plate provided on the fixed flange, one end side fixed to the movable contact, the other end A vacuum valve having a movable side electrode rod whose side is led to the outside via a bellows provided on the movable side flange and is movable in the axial direction;
The part led out of the movable electrode rod is slidably held by a metal guide made of metal, and the metal guide is fixed to the movable flange,
The bellows and the movable flange prevent a large current during an accident from flowing from the movable electrode rod through the bellows to the path of the movable flange, the metal guide, and the movable electrode rod. A vacuum valve characterized in that it is airtightly joined through an insulating ring.
請求項1に記載の真空バルブにおいて、
前記ベローズと前記絶縁リングの接合部、および前記可動側フランジと前記絶縁リングの接合部は、前記絶縁リングの面に対して前記可動側フランジおよび前記ベローズの各端部が垂直に当接されて接合されていることを特徴とする真空バルブ。
The vacuum valve according to claim 1,
The joint between the bellows and the insulating ring, and the joint between the movable side flange and the insulating ring are such that each end of the movable side flange and the bellows is brought into perpendicular contact with the surface of the insulating ring. A vacuum valve characterized by being joined.
請求項1または請求項2に記載の真空バルブにおいて、
前記金属ガイドは、前記可動側電極棒が摺動自在に貫通する円筒部と、前記可動側フランジへ取り付けられる鍔部とを有し、前記鍔部は、前記可動側フランジの外面を覆って前記絶縁容器の可動側端部まで延設されていることを特徴とする真空バルブ。
The vacuum valve according to claim 1 or 2,
The metal guide has a cylindrical portion through which the movable electrode rod slidably passes, and a flange portion attached to the movable flange, and the flange portion covers the outer surface of the movable flange and A vacuum valve characterized by extending to the movable side end of the insulating container.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の真空バルブにおいて、
前記可動側電極棒,前記ベローズ,前記絶縁リング,前記可動側フランジおよび前記金属ガイドで囲まれた内部空間から外部空間へ通じる通気口が、前記金属ガイドに設けられていることを特徴とする真空バルブ。
The vacuum valve according to any one of claims 1 to 3,
The metal guide is provided with a vent hole that leads from the inner space surrounded by the movable electrode rod, the bellows, the insulating ring, the movable flange, and the metal guide to the outer space. valve.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の真空バルブにおいて、
前記可動側電極棒と前記金属ガイドとの摺動部に、ベアリングが設けられていることを特徴とする真空バルブ。
The vacuum valve according to any one of claims 1 to 4,
A vacuum valve, wherein a bearing is provided at a sliding portion between the movable electrode rod and the metal guide.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の真空バルブが搭載されていることを特徴とする開閉器。   A switch equipped with the vacuum valve according to any one of claims 1 to 5.
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