JP7077187B2

JP7077187B2 - Vacuum valve

Info

Publication number: JP7077187B2
Application number: JP2018166935A
Authority: JP
Inventors: 直紀浅利; 智博竪山; 淳一近藤; 陽介髭右近; 隆水出
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2022-05-30
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: JP2020042906A

Description

本発明の実施形態は、真空バルブに関する。 Embodiments of the present invention relate to vacuum valves.

一般的に、固体絶縁スイッチギヤは、電路の遮断を行う遮断部を有する。この遮断部として、真空バルブが知られている。真空バルブは、セラミック製の絶縁筒と封着金具とを有する真空容器内に固定側通電棒に固定されている固定側電極と可動側通電棒に固定されている可動側電極とが対向に配置される。そして、この一対の固定側電極及び可動側電極を取り囲むように、円筒状のアークシールドが設けられている。 Generally, a solid-state insulated switchgear has a cutoff portion that cuts off an electric circuit. A vacuum valve is known as this cutoff portion. In the vacuum valve, the fixed side electrode fixed to the fixed side energizing rod and the movable side electrode fixed to the movable side energizing rod are arranged opposite to each other in a vacuum container having a ceramic insulating cylinder and a sealing metal fitting. Will be done. A cylindrical arc shield is provided so as to surround the pair of fixed side electrodes and movable side electrodes.

この真空バルブは、外部との絶縁を図るため、真空容器の周囲を絶縁性樹脂でモールドすることがある。絶縁性樹脂内にボイドや剥離等の欠陥が存在すると、その部分で部分放電が発生し、絶縁性樹脂が絶縁破壊を起こし、真空バルブの絶縁性能が劣化するおそれがある。そこで、このような絶縁性樹脂でモールドされた真空バルブは、製品完成後、絶縁性樹脂内にボイドや剥離等の欠陥の有無を調査するため、部分放電試験を行う必要がある。 This vacuum valve may be molded with an insulating resin around the vacuum vessel in order to insulate it from the outside. If a defect such as a void or peeling exists in the insulating resin, a partial discharge may occur in that portion, the insulating resin may break down, and the insulation performance of the vacuum valve may deteriorate. Therefore, for such a vacuum valve molded with an insulating resin, it is necessary to perform a partial discharge test in order to investigate the presence or absence of defects such as voids and peeling in the insulating resin after the product is completed.

特開２０１４－１７２２０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-17220

部分放電試験は、樹脂モールド真空バルブに電圧を印加して行う。真空バルブは、電圧が印加され、一定の電圧を超えるとアークシールドの外周面から電界電子（１次電子とも言う）が放出される。放出された電界電子は、絶縁筒に衝突する。放出された電界電子が絶縁筒に衝突すると、衝突した箇所から２次電子が放出される。この時、電界電子が衝突した部分の絶縁筒は、帯電する。 The partial discharge test is performed by applying a voltage to the resin mold vacuum valve. When a voltage is applied to the vacuum valve and exceeds a certain voltage, electric field electrons (also referred to as primary electrons) are emitted from the outer peripheral surface of the arc shield. The emitted electric field electrons collide with the insulating cylinder. When the emitted electric field electrons collide with the insulating cylinder, secondary electrons are emitted from the collision site. At this time, the insulating cylinder at the portion where the electric field electrons collide is charged.

例えば、１つの電界電子がアークシールド６から放出され、この電界電子が絶縁筒に衝突した際、３つの２次電子を放出したとする。この場合、電界電子が衝突した絶縁筒の箇所は、プラスに帯電する。部分放電試験では、この帯電している状態を部分放電として検出してしまう。そのため、部分放電試験を行っても、絶縁性樹脂内の欠陥なのか否かを正確に判定することは困難であった。 For example, it is assumed that one electric field electron is emitted from the arc shield 6, and when the electric field electron collides with the insulating cylinder, three secondary electrons are emitted. In this case, the portion of the insulating cylinder where the electric field electrons collide is positively charged. In the partial discharge test, this charged state is detected as a partial discharge. Therefore, even if a partial discharge test is performed, it is difficult to accurately determine whether or not the defect is in the insulating resin.

また、アークシールドの外周面から放出される電界電子が繰り返し絶縁筒に衝突することで、絶縁筒の絶縁性能を劣化させるおそれもあった。 In addition, the electric field electrons emitted from the outer peripheral surface of the arc shield repeatedly collide with the insulating cylinder, which may deteriorate the insulating performance of the insulating cylinder.

本実施形態では、上記課題を解決すべく、アークシールドの外周面から電界電子が放出することを抑制する真空バルブを提供することを目的とする。 In the present embodiment, in order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a vacuum valve that suppresses the emission of electric field electrons from the outer peripheral surface of the arc shield.

上記課題を解決するため、本実施形態の真空バルブは、真空容器と、前記真空容器内に、対向に配置された一対の電極と、前記真空容器内に設けられ、前記一対の電極を取り囲むアークシールドと、前記真空容器と対向する前記アークシールドの面を絶縁性部材で覆っている絶縁層と、前記アークシールドの端部に設けられ、前記絶縁層の端部を囲み、前記絶縁層とは接触していない電界緩和シールドと、を備えること、を特徴とする。 In order to solve the above problems, the vacuum valve of the present embodiment is provided with a vacuum vessel, a pair of electrodes arranged opposite to each other in the vacuum vessel, and an arc provided in the vacuum vessel and surrounding the pair of electrodes. The shield, an insulating layer in which the surface of the arc shield facing the vacuum container is covered with an insulating member, and an insulating layer provided at an end portion of the arc shield and surrounding the end portion of the insulating layer, the insulating layer It is characterized by providing a non-contact electric field relaxation shield.

第１の実施形態に係る真空バルブの全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the vacuum valve which concerns on 1st Embodiment. 図１の破線の丸で囲った箇所の拡大図である。It is an enlarged view of the part circled by the broken line of FIG. 電界緩和シールドと絶縁層を接触させた場合の拡大図である。It is an enlarged view when the electric field relaxation shield and the insulating layer are brought into contact with each other. 変形例に係る真空バルブの全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the vacuum valve which concerns on the modification.

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る真空バルブについて図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、第１の実施形態の真空バルブの全体構成について説明する。図１は、開路状態の真空バルブ１の全体構成を示す全体図である。真空バルブ１は、真空の中で電路の導通、遮断を行う。この真空バルブ１は、図１に示すように、真空容器２、固定側通電棒３Ａ、可動側通電棒３Ｂ、固定側電極４Ａ、可動側電極４Ｂ、ベローズ５、アークシールド６、絶縁層７及び電界緩和シールド８を備える。 (First Embodiment)
Hereinafter, the vacuum valve according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. First, the overall configuration of the vacuum valve of the first embodiment will be described. FIG. 1 is an overall view showing the overall configuration of the vacuum valve 1 in the open circuit state. The vacuum valve 1 conducts and cuts off the electric circuit in a vacuum. As shown in FIG. 1, the vacuum valve 1 includes a vacuum vessel 2, a fixed-side energizing rod 3A, a movable-side energizing rod 3B, a fixed-side electrode 4A, a movable-side electrode 4B, a bellows 5, an arc shield 6, and an insulating layer 7. The electric field relaxation shield 8 is provided.

この真空バルブ１は、概略円筒形状の真空容器２内に、一対の固定側電極４Ａと可動側電極４Ｂとが対向に配置され、可動側電極４Ｂを円筒軸Ｘに沿って移動させることで、可動側電極４Ｂと固定側電極４Ａとを接離させる。この可動側電極４Ｂが固定側電極４Ａと接触している場合には、導通となり、電路は閉路状態となる。一方、可動側電極４Ｂが固定側電極４Ａと離間すると、電流は遮断され、電路は開路状態となる。 In this vacuum valve 1, a pair of fixed side electrodes 4A and movable side electrodes 4B are arranged to face each other in a vacuum container 2 having a substantially cylindrical shape, and the movable side electrodes 4B are moved along a cylindrical axis X. The movable side electrode 4B and the fixed side electrode 4A are brought into contact with each other. When the movable side electrode 4B is in contact with the fixed side electrode 4A, it becomes conductive and the electric circuit is closed. On the other hand, when the movable side electrode 4B is separated from the fixed side electrode 4A, the current is cut off and the electric circuit is opened.

真空容器２は、密閉された空間が真空である容器である。真空とは、これに限られないが、例えば、１０^－２Ｐａ以下であることが望ましい。この真空容器２は、絶縁筒２１及び封着金具２２を有する。絶縁筒２１は、両端が開口した円筒形状を有する。本実施形態では、２つの絶縁筒２１を有し、互いの端部をステンレスなどによって接合している。この絶縁筒２１は、絶縁性を有する材質であり、例えば、セラミックスや硝子である。 The vacuum container 2 is a container in which the sealed space is a vacuum. The vacuum is not limited to this, but is preferably ^10-2 Pa or less, for example. The vacuum container 2 has an insulating cylinder 21 and a sealing metal fitting 22. The insulating cylinder 21 has a cylindrical shape with both ends open. In this embodiment, two insulating cylinders 21 are provided, and their ends are joined by stainless steel or the like. The insulating cylinder 21 is a material having an insulating property, and is, for example, ceramics or glass.

封着金具２２は、絶縁筒２１の両端の開口を塞ぐ部材である。封着金具２２は、円盤形状を有する。この封着金具２２が、絶縁筒２１の両端の開口を塞ぎ、銀ろう付けされることで絶縁筒２１と封着金具２２は気密接合し、真空容器２の内部が密閉される。 The sealing metal fitting 22 is a member that closes the openings at both ends of the insulating cylinder 21. The sealing metal fitting 22 has a disk shape. The sealing metal fitting 22 closes the openings at both ends of the insulating cylinder 21 and is brazed with silver so that the insulating cylinder 21 and the sealing metal fitting 22 are airtightly joined and the inside of the vacuum container 2 is sealed.

真空容器２は、その周囲を絶縁性樹脂９で覆われている。絶縁性樹脂９は、真空バルブ１と外部との絶縁を図っている。絶縁性樹脂９として、エポキシ樹脂などを用いることができる。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いている。 The vacuum container 2 is surrounded by an insulating resin 9. The insulating resin 9 is intended to insulate the vacuum valve 1 from the outside. As the insulating resin 9, an epoxy resin or the like can be used. In this embodiment, an epoxy resin is used.

なお、絶縁筒２１と封着金具２２の接合箇所は電界が強くなるため、真空容器２内には内部シールド１１が、真空容器２外には外部シールド１０が設けられている。外部シールド１０は絶縁性樹脂９によって覆われている。 Since the electric field is strong at the joint between the insulating cylinder 21 and the sealing metal fitting 22, an internal shield 11 is provided inside the vacuum container 2 and an external shield 10 is provided outside the vacuum container 2. The outer shield 10 is covered with an insulating resin 9.

固定側通電棒３Ａ及び可動側通電棒３Ｂは、銅などの導電性を有する材質により構成された導体であり、例えば、円柱形状を有する。封着金具２２の中心は、開口しており、固定側通電棒３Ａ及び可動側通電棒３Ｂは、真空容器２外からこの開口を貫通し、固定側通電棒３Ａ及び可動側通電棒３Ｂの一方端部が、真空容器２内に延びている。固定側通電棒３Ａ及び可動側通電棒３Ｂは、絶縁筒２１の円筒軸Ｘと共通軸を有する。また、固定側通電棒３Ａ及び可動側通電棒３Ｂは、対向に配置される。 The fixed-side energizing rod 3A and the movable-side energizing rod 3B are conductors made of a conductive material such as copper, and have, for example, a cylindrical shape. The center of the sealing metal fitting 22 is open, and the fixed-side energizing rod 3A and the movable-side energizing rod 3B penetrate this opening from the outside of the vacuum container 2, and one of the fixed-side energizing rod 3A and the movable-side energizing rod 3B The end extends into the vacuum vessel 2. The fixed-side energizing rod 3A and the movable-side energizing rod 3B have a common shaft with the cylindrical shaft X of the insulating cylinder 21. Further, the fixed side energizing rod 3A and the movable side energizing rod 3B are arranged so as to face each other.

固定側通電棒３Ａの外径は、封着金具２２の開口の内径と概略同一径である。固定側通電棒３Ａは、封着金具２２の開口と銀ろう付けされることにより、封着金具２２に気密に固定されて支持されている。一方、可動側通電棒３Ｂの外径は、封着金具２２の開口の内径よりやや小さい。やや小さいとは、可動側通電棒３Ｂが、封着金具２２の開口を円筒軸Ｘに沿って移動できる程度に小さければよい。即ち、可動側通電棒３Ｂは、封着金具２２の開口に遊貫している。 The outer diameter of the fixed-side energizing rod 3A is substantially the same as the inner diameter of the opening of the sealing metal fitting 22. The fixed-side energizing rod 3A is hermetically fixed and supported by the sealing metal fitting 22 by being silver brazed to the opening of the sealing metal fitting 22. On the other hand, the outer diameter of the movable side energizing rod 3B is slightly smaller than the inner diameter of the opening of the sealing metal fitting 22. The term “slightly small” means that the movable side energizing rod 3B may be small enough to move the opening of the sealing metal fitting 22 along the cylindrical axis X. That is, the movable side energizing rod 3B penetrates through the opening of the sealing metal fitting 22.

ベローズ５は、伸縮可能な蛇腹状の伸縮管であり、金属等の材料からなる。このベローズ５は真空容器２内に設けられている。ベローズ５の内部は、可動側通電棒３Ｂが貫通している。ベローズ５の一方端部は、封着金具２２の開口を覆うように封着金具２２と銀ろう付けにより固定されている。即ち、ベローズ５の外径は、封着金具２２の開口の内径より大きい。一方、ベローズ５の他方端部は、可動側通電棒３Ｂと銀ろう付けにより気密に固定されている。つまり、ベローズ５は、絶縁筒２１と可動側通電棒３Ｂとに固定されることで、封着金具２２の開口から流入してくる大気をベローズ５内部に留める。これにより、真空容器２内に大気が流入することを防止でき、真空容器２内の真空が保持される。 The bellows 5 is a bellows-shaped telescopic tube that can be expanded and contracted, and is made of a material such as metal. The bellows 5 is provided in the vacuum vessel 2. The movable side energizing rod 3B penetrates the inside of the bellows 5. One end of the bellows 5 is fixed to the sealing metal fitting 22 by silver brazing so as to cover the opening of the sealing metal fitting 22. That is, the outer diameter of the bellows 5 is larger than the inner diameter of the opening of the sealing metal fitting 22. On the other hand, the other end of the bellows 5 is airtightly fixed to the movable side energizing rod 3B by silver brazing. That is, the bellows 5 is fixed to the insulating cylinder 21 and the movable side energizing rod 3B, so that the atmosphere flowing in from the opening of the sealing metal fitting 22 is kept inside the bellows 5. As a result, it is possible to prevent the atmosphere from flowing into the vacuum container 2, and the vacuum inside the vacuum container 2 is maintained.

ベローズ５の可動側通電棒３Ｂと接合している端部側に、ベローズカバー１２が設けられている。このベローズカバー１２は、金属粒子がベローズ５に付着することを防止する。具体的には、電流遮断時に発生するアークにより、固定側電極４Ａ及び可動側電極４Ｂの表面は蒸発し、金属粒子が発生する。この金属粒子がベローズ５に付着するとその部分に亀裂が入り、真空容器２内の真空を保つことができなくなるおそれがある。ベローズカバー１２に金属粒子を付着させることで、ベローズ５に金属粒子が付着することを防止している。 A bellows cover 12 is provided on the end side of the bellows 5 which is joined to the movable side energizing rod 3B. The bellows cover 12 prevents metal particles from adhering to the bellows 5. Specifically, the surface of the fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B evaporates due to the arc generated when the current is cut off, and metal particles are generated. If the metal particles adhere to the bellows 5, the portion may be cracked and the vacuum inside the vacuum vessel 2 may not be maintained. By adhering the metal particles to the bellows cover 12, the metal particles are prevented from adhering to the bellows 5.

固定側電極４Ａ及び可動側電極４Ｂは、銅などの導電性を有する材質により構成された、例えばスパイラル電極である。スパイラル電極は、円盤状の電極で外周部から延びた複数のスリットを有することで、スリットにより部分的に区画された複数の腕部を有し、渦巻き状の形状となっている電極である。なお、固定側電極４Ａ及び可動側電極４Ｂはスパイラル電極に限らず、縦磁界電極、平板電極など種々のものが使用できる。 The fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B are, for example, spiral electrodes made of a conductive material such as copper. The spiral electrode is a disk-shaped electrode having a plurality of slits extending from the outer peripheral portion, thereby having a plurality of arms partially partitioned by the slits and having a spiral shape. The fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B are not limited to the spiral electrode, and various electrodes such as a vertical magnetic field electrode and a flat plate electrode can be used.

固定側電極４Ａは、真空容器２内に延びた固定側通電棒３Ａの端面と接し、銀ろう付けによって固着される。一方、可動側電極４Ｂは、可動側通電棒３Ｂの端面と接し、銀ろう付けにより固着される。即ち、固定側電極４Ａと可動側電極４Ｂは、対向に配置される。この固定側電極４Ａと可動側電極４Ｂが接離することで、電流の導通又は遮断を行う。 The fixed-side electrode 4A is in contact with the end face of the fixed-side energizing rod 3A extending into the vacuum vessel 2 and is fixed by silver brazing. On the other hand, the movable side electrode 4B is in contact with the end surface of the movable side energizing rod 3B and is fixed by silver brazing. That is, the fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B are arranged so as to face each other. The fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B are brought into contact with each other to conduct or cut off the current.

アークシールド６は、ステンレス鋼、銅又は銅クロム合金などの材質からなり、両端が開口した円筒形状を有する。アークシールド６は、真空容器２内に、固定側電極４Ａ及び可動側電極４Ｂを取り囲むように円筒軸Ｘ方向に設けられている。アークシールド６の円筒軸Ｘ方向の長さは少なくとも、固定側電極４Ａ及び可動側電極４Ｂの円筒軸Ｘ方向の厚みと固定側電極４Ａ及び可動側電極４Ｂの開路状態の隙間の距離を足した以上の長さを有する。 The arc shield 6 is made of a material such as stainless steel, copper or a copper-chromium alloy, and has a cylindrical shape with both ends open. The arc shield 6 is provided in the vacuum vessel 2 in the direction of the cylindrical axis X so as to surround the fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B. The length of the arc shield 6 in the cylindrical axis X direction is at least the thickness of the fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B in the cylindrical axis X direction and the distance of the gap between the fixed side electrode 4A and the movable side electrode 4B in the open path state. It has the above length.

アークシールド６は、金属粒子が絶縁筒２１に付着し、絶縁性能が低下することを防止する。具体的には、電流遮断時に発生するアークにより発生する金属粒子が絶縁筒２１に付着すると真空容器２の絶縁性能は低下してしまう。アークシールド６は、電極４Ａ、４Ｂを取り囲むように設けられているので、金属粒子をアークシールド６に付着させ、絶縁筒２１に付着することを防止する。 The arc shield 6 prevents metal particles from adhering to the insulating cylinder 21 and deteriorating the insulating performance. Specifically, if the metal particles generated by the arc generated when the current is cut off adhere to the insulating cylinder 21, the insulating performance of the vacuum vessel 2 deteriorates. Since the arc shield 6 is provided so as to surround the electrodes 4A and 4B, it prevents metal particles from adhering to the arc shield 6 and adhering to the insulating cylinder 21.

絶縁層７は、アークシールド６の真空容器２の絶縁筒２１と対向する面に設けられている。換言すれば、絶縁層７は、アークシールド６の外周を覆っている。つまり、絶縁層７は円筒形状を有する。絶縁層７の両端部は、アークシールド６の両端部に達していない。つまり、絶縁層７の円筒軸Ｘ方向の長さは、アークシールド６より短い。 The insulating layer 7 is provided on the surface of the arc shield 6 facing the insulating cylinder 21 of the vacuum container 2. In other words, the insulating layer 7 covers the outer periphery of the arc shield 6. That is, the insulating layer 7 has a cylindrical shape. Both ends of the insulating layer 7 do not reach both ends of the arc shield 6. That is, the length of the insulating layer 7 in the cylindrical axis X direction is shorter than that of the arc shield 6.

絶縁層７は、アークシールドの外周から電界電子が放出されることを抑制する。絶縁層７の材料は、セラミックを用いる。絶縁層７は、アークシールド６の外周に溶射されている。なお、絶縁層７をアークシールド６に覆わせることができれば溶射に限定されず、種々の方法で取り付けることができる。本実施形態では、絶縁層７の厚みは一定にしているが、厚みを変えて設けてもよい。 The insulating layer 7 suppresses the emission of electric field electrons from the outer periphery of the arc shield. Ceramic is used as the material of the insulating layer 7. The insulating layer 7 is sprayed on the outer periphery of the arc shield 6. If the insulating layer 7 can be covered with the arc shield 6, it is not limited to thermal spraying and can be attached by various methods. In the present embodiment, the thickness of the insulating layer 7 is constant, but the thickness may be changed.

電界緩和シールド８は、アークシールド６の両端部に設けられている。電界緩和シールド８は、リング形状を有している。電界緩和シールド８は、アークシールド６の端部と銀ろう付けにより接合している。電界緩和シールド８は、アークシールド６と同様の材質であってもよく、異なる材質にしてもよい。 The electric field relaxation shield 8 is provided at both ends of the arc shield 6. The electric field relaxation shield 8 has a ring shape. The electric field relaxation shield 8 is joined to the end of the arc shield 6 by silver brazing. The electric field relaxation shield 8 may be made of the same material as the arc shield 6, or may be made of a different material.

図２は、図１の破線の丸で囲った部分の拡大図である。図２に示すように、電界緩和シールド８は、リング形状の凹部８１を有する。この凹部８１の中に、アークシールド６の端部及び絶縁層７の端部が挿入されている。凹部８１は、アークシールド６の端部を嵌め込む嵌合部８２を有する。つまり、電界緩和シールド８の外径は、アークシールド６の外径より大きい。 FIG. 2 is an enlarged view of the portion circled by the broken line in FIG. As shown in FIG. 2, the electric field relaxation shield 8 has a ring-shaped recess 81. The end of the arc shield 6 and the end of the insulating layer 7 are inserted into the recess 81. The recess 81 has a fitting portion 82 into which the end portion of the arc shield 6 is fitted. That is, the outer diameter of the electric field relaxation shield 8 is larger than the outer diameter of the arc shield 6.

凹部８１の底面は、アークシールド６と接触しているが、絶縁層７とは接触していない。また、凹部８１の一方側面は、アークシールド６の内周面と接触している。一方、他方側面は、絶縁層７とは接触していない。つまり、凹部８１は、アークシールド６の端部及び絶縁層７の端部を挿入すると、円筒軸Ｘ方向の断面が概略Ｌ字形状の隙間を有する。換言すれば、電界緩和シールド８は、絶縁層７の端部を非接触で囲っている。詳細は後述するが、真空状態でアークシールド６と絶縁層７が接触することで発生する電界電子をこの概略Ｌ字形上の隙間に閉じ込める。 The bottom surface of the recess 81 is in contact with the arc shield 6, but not with the insulating layer 7. Further, one side surface of the recess 81 is in contact with the inner peripheral surface of the arc shield 6. On the other hand, the other side surface is not in contact with the insulating layer 7. That is, when the end portion of the arc shield 6 and the end portion of the insulating layer 7 are inserted, the recess 81 has a gap having a substantially L-shaped cross section in the direction of the cylindrical axis X. In other words, the electric field relaxation shield 8 surrounds the end of the insulating layer 7 in a non-contact manner. Although the details will be described later, the electric field electrons generated by the contact between the arc shield 6 and the insulating layer 7 in a vacuum state are confined in the gap on this substantially L-shape.

（作用）
従来のように、アークシールドの外表面に絶縁層がなく電界緩和シールドもない場合、アークシールドの外表面から電界電子が放出する。具体的には、真空バルブには、電圧が印加され、一定の電圧以上になると、金属であるアークシールドの外周面から電界電子が放出する。この放出された電界電子は、アークシールドの外周面と対向する絶縁筒に向かう。そして、電界電子は、絶縁筒と衝突する。電界電子が絶縁筒に衝突すると、衝突した箇所から２次電子が放出する。この２次電子を放出する際、電界電子が衝突した箇所は、局所的に帯電する。部分放電試験の時に、この帯電を部分放電として検出してしまう。 (Action)
As in the conventional case, when there is no insulating layer on the outer surface of the arc shield and there is no electric field relaxation shield, electric field electrons are emitted from the outer surface of the arc shield. Specifically, a voltage is applied to the vacuum valve, and when the voltage exceeds a certain level, electric field electrons are emitted from the outer peripheral surface of the metal arc shield. The emitted electric field electrons go toward the insulating cylinder facing the outer peripheral surface of the arc shield. Then, the electric field electrons collide with the insulating cylinder. When the electric field electrons collide with the insulating cylinder, secondary electrons are emitted from the collision points. When the secondary electrons are emitted, the portion where the electric field electrons collide is locally charged. During the partial discharge test, this charge is detected as a partial discharge.

しかし、本実施形態では、アークシールド６の外表面に絶縁層７を備えているので、アークシールド６の外表面から電界電子が放出することを抑制する。つまり、電界電子の放出を抑制することで、絶縁筒２１から２次電子が放出することがなくなるため、真空容器２内で部分放電が発生することを抑制できる。 However, in the present embodiment, since the insulating layer 7 is provided on the outer surface of the arc shield 6, the emission of electric field electrons from the outer surface of the arc shield 6 is suppressed. That is, by suppressing the emission of electric field electrons, secondary electrons are not emitted from the insulating cylinder 21, so that it is possible to suppress the generation of partial discharge in the vacuum vessel 2.

ここで、絶縁層７をアークシールド６の外表面に備えたことにより、金属であるアークシールド６、セラミックである絶縁層７、真空の３つの媒体が重なり合う３重合点部分、所謂トリプルジャンクションＴ１（図２の丸で囲った部分）が生じてしまう。このトリプルジャンクションＴ１は、電界が非常に強くなるため、ここから電界電子が放出してしまうおそれがある。 Here, by providing the insulating layer 7 on the outer surface of the arc shield 6, the so-called triple junction T1 (the so-called triple junction T1) where the three media of the metal arc shield 6, the ceramic insulating layer 7, and the vacuum overlap each other. The circled part in FIG. 2) is generated. Since the electric field of this triple junction T1 becomes very strong, electric field electrons may be emitted from the electric field electron.

そこで、本実施形態では、このトリプルジャンクションＴ１となる絶縁層７の端部を電界緩和シールド８が囲っている。即ち、トリプルジャンクションＴ１から発生した電界電子を電界緩和シールド８の凹部８１内に閉じ込める。これにより、真空容器２内に電界電子が放出することを抑制でき、部分放電の発生を抑制できる。 Therefore, in the present embodiment, the electric field relaxation shield 8 surrounds the end of the insulating layer 7 which is the triple junction T1. That is, the electric field electrons generated from the triple junction T1 are confined in the recess 81 of the electric field relaxation shield 8. As a result, it is possible to suppress the emission of electric field electrons into the vacuum vessel 2, and it is possible to suppress the generation of partial discharge.

また、電界緩和シールド８は、絶縁層７と接触していない。仮に、図３に示すように、電界緩和シールド８と絶縁層７を接触させると、アークシールド６と絶縁層７と真空におけるトリプルジャンクションＴ１から放出される電界電子は、真空容器２内への放出を抑制することはできるが、新たに絶縁層７と電界緩和シールド８と真空によるトリプルジャンクションＴ２が生じるため、ここから電界電子が放出してしまう。そこで、本実施形態では、絶縁層７と電界緩和シールド８を接触させないことで、電界電子の放出を抑制している。 Further, the electric field relaxation shield 8 is not in contact with the insulating layer 7. Assuming that, as shown in FIG. 3, when the electric field relaxation shield 8 and the insulating layer 7 are brought into contact with each other, the electric field electrons emitted from the arc shield 6, the insulating layer 7, and the triple junction T1 in vacuum are discharged into the vacuum vessel 2. However, since the insulating layer 7, the electric field relaxation shield 8, and the triple junction T2 due to the vacuum are newly generated, the electric field electrons are emitted from the triple junction T2. Therefore, in the present embodiment, the emission of electric field electrons is suppressed by not contacting the insulating layer 7 with the electric field relaxation shield 8.

（効果）
以上のように、本実施形態の真空バルブ１は、真空容器２と、真空容器２内に、対向に配置された一対の電極４Ａ、４Ｂと、真空容器２内に設けられ、一対の電極４Ａ、４Ｂを取り囲むアークシールド６と、真空容器２と対向するアークシールド６の面を絶縁性部材で覆っている絶縁層７と、アークシールド６の端部に設けられ、絶縁層７の端部を囲み、絶縁層７とは接触していない電界緩和シールド８とを備えている。 (effect)
As described above, the vacuum valve 1 of the present embodiment is provided in the vacuum container 2, the pair of electrodes 4A and 4B arranged opposite to each other in the vacuum container 2, and the pair of electrodes 4A in the vacuum container 2. The arc shield 6 surrounding 4B, the insulating layer 7 in which the surface of the arc shield 6 facing the vacuum vessel 2 is covered with an insulating member, and the end of the insulating layer 7 provided at the end of the arc shield 6 are provided. It is provided with an electric field relaxation shield 8 that surrounds and is not in contact with the insulating layer 7.

これにより、アークシールド６の外周面から電界電子が放出することを抑制することができる。また、電界緩和シールド８の凹部は、絶縁層７とアークシールド６が接触している端部を囲っている。即ち、アークシールド６、絶縁層７、真空が重なるトリプルジャンクションＴ１は、凹部８１に囲われている。よって、トリプルジャンクションＴ１から発生する電界電子は、凹部８１内に閉じ込められ、この電界電子が絶縁筒２１に衝突することを抑制できる。さらに、絶縁層７と電界緩和シールド８は接触させないことで、トリプルジャンクションＴ１以外にトリプルジャンクションが形成されない。したがって、絶縁筒２１に電界電子が衝突することを抑制できるので、絶縁筒２１の絶縁破壊を抑制でき、真空バルブ１の耐久性が向上する。 As a result, it is possible to suppress the emission of electric field electrons from the outer peripheral surface of the arc shield 6. Further, the recess of the electric field relaxation shield 8 surrounds the end portion where the insulating layer 7 and the arc shield 6 are in contact with each other. That is, the triple junction T1 in which the arc shield 6, the insulating layer 7, and the vacuum overlap is surrounded by the recess 81. Therefore, the electric field electrons generated from the triple junction T1 are confined in the recess 81, and it is possible to prevent the electric field electrons from colliding with the insulating cylinder 21. Further, since the insulating layer 7 and the electric field relaxation shield 8 are not brought into contact with each other, no triple junction is formed other than the triple junction T1. Therefore, since it is possible to suppress the collision of field electrons with the insulating cylinder 21, it is possible to suppress the dielectric breakdown of the insulating cylinder 21, and the durability of the vacuum valve 1 is improved.

また、電界緩和シールド８は凹部８１を有し、凹部８１にはアークシールド６の端部を嵌め込む嵌合部８２を有する。嵌合部８２があることで、アークシールド６と電界緩和シールド８の位置決めを容易に行うことができ、真空バルブ１の生産性が向上する。 Further, the electric field relaxation shield 8 has a recess 81, and the recess 81 has a fitting portion 82 into which the end portion of the arc shield 6 is fitted. By having the fitting portion 82, the arc shield 6 and the electric field relaxation shield 8 can be easily positioned, and the productivity of the vacuum valve 1 is improved.

絶縁層７を構成する絶縁性部材は、セラミックである。真空バルブ１は、製造工程において、絶縁筒２１と封着金具２２、固定側通電棒３Ａと封着金具２２などを銀ろう付けする銀ろう付け工程がある。この銀ろう付け工程では、アークシールド６の外表面に絶縁層７を溶射した後、銀ろうを加熱して溶かすため９００度近くまで真空中で加熱される。つまり、絶縁層７の絶縁性部材の融点が、銀ろう付け工程において加熱される温度より低いと絶縁層７は溶け出し、アークシールド６を覆っていない部分ができてしまい、その部分から電界電子が放出されるおそれがある。しかし、本実施形態では、銀ろう付け工程で加熱される温度より融点が高いセラミックを用いている。これにより、銀ろう付け工程を経ても絶縁層７が溶けることがなく、アークシールド６の外周面を覆うことができ、電界電子の放出を抑制することができる。 The insulating member constituting the insulating layer 7 is ceramic. The vacuum valve 1 has a silver brazing step of silver brazing the insulating cylinder 21, the sealing metal fitting 22, the fixed side energizing rod 3A, the sealing metal fitting 22, and the like in the manufacturing process. In this silver brazing step, after the insulating layer 7 is sprayed on the outer surface of the arc shield 6, the silver brazing is heated and melted in a vacuum to about 900 degrees. That is, if the melting point of the insulating member of the insulating layer 7 is lower than the temperature heated in the silver brazing step, the insulating layer 7 melts and a portion not covering the arc shield 6 is formed, and electric field electrons are formed from that portion. May be released. However, in this embodiment, a ceramic having a melting point higher than the temperature heated in the silver brazing step is used. As a result, the insulating layer 7 does not melt even after the silver brazing step, the outer peripheral surface of the arc shield 6 can be covered, and the emission of electric field electrons can be suppressed.

絶縁層７は、アークシールド６に溶射されている。つまり、絶縁層７は、アークシールド６により強固に接合される。これにより、電極４Ａ、４Ｂの接触又は離間による振動などによって剥がれ落ちることを抑制することができ、真空バルブ１の耐久性を向上させることができる。 The insulating layer 7 is sprayed onto the arc shield 6. That is, the insulating layer 7 is firmly joined by the arc shield 6. As a result, it is possible to prevent the electrodes 4A and 4B from peeling off due to vibration due to contact or separation, and it is possible to improve the durability of the vacuum valve 1.

真空容器２は、周囲を絶縁性樹脂９であるエポキシ樹脂で覆われている。このような真空容器２の周囲を絶縁性樹脂９で覆われている真空バルブ１は、絶縁性樹脂９内にボイドや剥離のような欠陥が存在すると、その部分で部分放電が起こり、絶縁性樹脂９の絶縁性能が劣化し、絶縁破壊を起こすおそれがある。そのため、絶縁性樹脂９内にボイドや剥離といった欠陥の有無を調べるため部分放電試験を行う。 The vacuum container 2 is surrounded by an epoxy resin which is an insulating resin 9. In the vacuum valve 1 in which the periphery of the vacuum container 2 is covered with the insulating resin 9, if a defect such as a void or peeling exists in the insulating resin 9, a partial discharge occurs in that portion and the insulating property is improved. The insulation performance of the resin 9 may deteriorate, causing dielectric breakdown. Therefore, a partial discharge test is performed to check for defects such as voids and peeling in the insulating resin 9.

この部分放電試験の際、真空容器２内においても部分放電が起こると、真空容器２内で起こった部分放電も検出してしまう。そして、検出した部分放電が真空容器２内で起きたものか、真空容器２の周囲を覆っている絶縁性樹脂９内で起こったものなのか判断することはできない。そのため、真空容器２内で部分放電が起こると、部分放電試験を適正に行うことができない。 In this partial discharge test, if a partial discharge occurs also in the vacuum vessel 2, the partial discharge that has occurred in the vacuum vessel 2 is also detected. Then, it cannot be determined whether the detected partial discharge has occurred in the vacuum vessel 2 or in the insulating resin 9 covering the periphery of the vacuum vessel 2. Therefore, if a partial discharge occurs in the vacuum vessel 2, the partial discharge test cannot be performed properly.

しかし、本実施形態では、アークシールド６の外周面から電界電子が放出されることを抑制する。換言すれば、真空容器２内で部分放電が発生することを抑制する。これにより、部分放電試験を適正に行うことができるため、絶縁性樹脂９の欠陥を正確に判定することができ、真空バルブ１の耐久性、信頼性を向上させることができる。 However, in this embodiment, it is possible to suppress the emission of electric field electrons from the outer peripheral surface of the arc shield 6. In other words, it suppresses the occurrence of partial discharge in the vacuum vessel 2. As a result, since the partial discharge test can be appropriately performed, the defect of the insulating resin 9 can be accurately determined, and the durability and reliability of the vacuum valve 1 can be improved.

（変形例）
変形例に係る真空バルブ１について、図面を参照しつつ説明する。図４は、変形例に係る真空バルブ１の全体構成を示す図である。変形例に係る真空バルブ１は、第１の実施形態のアークシールド６の形状が異なる。 (Modification example)
The vacuum valve 1 according to the modified example will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of the vacuum valve 1 according to the modified example. The vacuum valve 1 according to the modified example has a different shape of the arc shield 6 of the first embodiment.

具体的には、図４に示すように、円筒形状のアークシールド６の中央部分の外径は、両端部の外径よりも大きい。即ち、アークシールド６は、中央部分から両端部に向けて円筒軸Ｘと平行に延び、端部に到達する前に電極４Ａ、４Ｂが配置されている側に屈曲している。アークシールド６の端部に設けられている電界緩和シールド８の外径は、アークシールド６の中央部分の外径よりも小さい。 Specifically, as shown in FIG. 4, the outer diameter of the central portion of the cylindrical arc shield 6 is larger than the outer diameter of both end portions. That is, the arc shield 6 extends from the central portion toward both ends in parallel with the cylindrical axis X, and bends to the side where the electrodes 4A and 4B are arranged before reaching the end portions. The outer diameter of the electric field relaxation shield 8 provided at the end of the arc shield 6 is smaller than the outer diameter of the central portion of the arc shield 6.

屈曲の大きさは、アークシールド６の端部に設けられているリング状の電界緩和シールド８の外径が、アークシールド６の中央部分の外径より小さくなるように屈曲していればよい。換言すれば、図４に示すように、アークシールド６の中央部分から絶縁筒２１までの距離Ｌ１より電界緩和シールド８から絶縁筒２１までの距離Ｌ２の方が長くなればよい。 The degree of bending may be such that the outer diameter of the ring-shaped electric field relaxation shield 8 provided at the end of the arc shield 6 is smaller than the outer diameter of the central portion of the arc shield 6. In other words, as shown in FIG. 4, the distance L2 from the electric field relaxation shield 8 to the insulating cylinder 21 may be longer than the distance L1 from the central portion of the arc shield 6 to the insulating cylinder 21.

このように、変形例では、電界緩和シールド８と絶縁筒２１までの距離は、アークシールド６の中央部分よりも絶縁筒２１までの距離が長い。電界緩和シールド８と絶縁筒２１の距離が短いと、電界が高くなり、電界緩和シールド８から電界電子が放出するおそれがある。 As described above, in the modified example, the distance between the electric field relaxation shield 8 and the insulating cylinder 21 is longer than the central portion of the arc shield 6. If the distance between the electric field relaxation shield 8 and the insulating cylinder 21 is short, the electric field becomes high, and electric field electrons may be emitted from the electric field relaxation shield 8.

具体的には、上記のとおり、金属、セラミック、真空が重なるトリプルジャンクションＴ１は非常に電界が強くなり、これが離れるほど電界は弱くなる。つまり、電界を弱くすれば、金属から放出される電界電子を抑制することができる。そして、真空容器２内は真空状態なので、これらの距離を離して電界を弱くするためには、金属とセラミックの距離を長くする必要がある。 Specifically, as described above, the triple junction T1 in which metal, ceramic, and vacuum overlap has a very strong electric field, and the farther away the electric field is, the weaker the electric field becomes. That is, if the electric field is weakened, the electric field electrons emitted from the metal can be suppressed. Since the inside of the vacuum vessel 2 is in a vacuum state, it is necessary to increase the distance between the metal and the ceramic in order to separate these distances and weaken the electric field.

本変形例では、アークシールド６の中央部分の外径は、アークシールド６の端部の外径よりも大きく、電界緩和シールド８の外径は、アークシールド６の中央部分の外径より小さい。即ち、電界緩和シールド８と絶縁筒２１の距離は、アークシールド６の中央部分から絶縁筒２１の距離より長くなるようにしている。これにより、電界緩和シールド８が受ける電界を低くすることができるので、電界緩和シールド８から電界電子が放出することを抑制することができる。 In this modification, the outer diameter of the central portion of the arc shield 6 is larger than the outer diameter of the end portion of the arc shield 6, and the outer diameter of the electric field relaxation shield 8 is smaller than the outer diameter of the central portion of the arc shield 6. That is, the distance between the electric field relaxation shield 8 and the insulating cylinder 21 is set to be longer than the distance from the central portion of the arc shield 6 to the insulating cylinder 21. As a result, the electric field received by the electric field relaxation shield 8 can be lowered, so that it is possible to suppress the emission of electric field electrons from the electric field relaxation shield 8.

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。 (Other embodiments)
Although embodiments of the present invention have been described herein, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The above-described embodiment can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

本実施形態では、電界緩和シールド８はアークシールド６と別体として製造し、銀ろう付けによって、電界緩和シールド８とアークシールド６を接合させたが、これに限定されず、電界緩和シールド８とアークシールド６は一体成形であってもよい。 In the present embodiment, the electric field relaxation shield 8 is manufactured separately from the arc shield 6, and the electric field relaxation shield 8 and the arc shield 6 are joined by silver brazing, but the present invention is not limited to this, and the electric field relaxation shield 8 and the electric field relaxation shield 8 are joined. The arc shield 6 may be integrally molded.

電界緩和シールド８の形状は、アークシールド６と絶縁層７と真空による３重合点であるトリプルジャンクションＴ１を囲い、トリプルジャンクションＴ１から発生する電界電子を閉じ込めることができる形状であれば、本実施形態の形状に限定されず、いかなる形状でもよい。 The present embodiment has a shape of the electric field relaxation shield 8 as long as it surrounds the arc shield 6, the insulating layer 7, and the triple junction T1 which is a triple polymerization point by vacuum, and can confine the electric field electrons generated from the triple junction T1. The shape is not limited to, and any shape may be used.

１真空バルブ
２真空容器
２１絶縁筒
２２封着金具
３Ａ固定側通電棒
３Ｂ可動側通電棒
４Ａ固定側電極
４Ｂ可動側電極
５ベローズ
６アークシールド
７絶縁層
８電界緩和シールド
９絶縁性樹脂
１０外部シールド
１１内部シールド
１２ベローズカバー
Ｔ１、Ｔ２トリプルジャンクション
Ｘ円筒軸 1 Vacuum valve 2 Vacuum container 21 Insulation cylinder 22 Sealing metal fittings 3A Fixed side energizing rod 3B Movable side energizing rod 4A Fixed side electrode 4B Movable side electrode 5 Bellows 6 Arc shield 7 Insulation layer 8 Electric field relaxation shield 9 Insulation resin 10 External shield 11 Internal shield 12 Bellows cover T1, T2 Triple junction X Cylindrical shaft

Claims

With a vacuum container,
A pair of electrodes arranged opposite to each other in the vacuum vessel,
An arc shield provided in the vacuum vessel and surrounding the pair of electrodes,
An insulating layer covering the surface of the arc shield facing the vacuum vessel with an insulating member,
An electric field relaxation shield provided at the end of the arc shield, surrounding the end of the insulating layer, and not in contact with the insulating layer.
To prepare for
A vacuum valve featuring.

The outer diameter of the central portion of the arc shield is larger than the outer diameter of the end portion of the arc shield.
The outer diameter of the electric field relaxation shield is smaller than the outer diameter of the central portion of the arc shield.
The vacuum valve according to claim 1.

The insulating member must be ceramic.
The vacuum valve according to claim 1 or 2.

The insulating layer is sprayed on the arc shield.
The vacuum valve according to any one of claims 1 to 3.

The vacuum container is surrounded by an insulating resin.
The vacuum valve according to any one of claims 1 to 4.

The insulating resin is an epoxy resin.
The vacuum valve according to claim 5.