JP7206973B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

本発明は、固定側接点及び可動側接点の軸ずれを抑制する真空バルブに関する。

遮断器や電磁接触器に用いられる真空バルブとして、例えば特許文献１の装置が知られている。
特許文献１の真空バルブは、筒状の真空絶縁容器の一方端に固定側フランジが固定され、他方端に可動側フランジが固定されている。固定側フランジには固定側通電軸が貫通して固定され、真空絶縁容器内の固定側通電軸の端部に固定側接点が設けられている。また、可動側フランジに可動側通電軸が移動自在に貫通し、真空絶縁容器内の可動側通電軸の端部に固定側接点に対向して接離自在とした可動側接点が設けられている。そして、可動側通電軸及び可動側フランジには、真空絶縁容器内部の密閉性を確保するベローズが設けられている。

ところで、真空バルブは、遮断性能や絶縁性能を満足するために、互いに接離する固定側接点及び可動側接点の軸ずれを抑制することが求められている。固定側接点及び可動側接点の軸ずれを抑制する構造として、可動側通電軸の外周を摺動させて案内する筒形状の摺動案内部を備えたガイド部材と、摺動案内部の軸が固定側通電軸の軸に一致するようにガイド部材を可動側フランジに固定するキャップ部材を備えた構造が知られている。

特開２００８－９１２６７号公報

しかし、上述した固定側接点及び可動側接点の軸ずれを抑制する構造は、ガイド部材、キャップ部材などの部品点数が増大し、組立て工数も増大するので製造費用の面で問題がある。
そこで、本発明は、部品点数や組立て工数を減少させて製造費用の削減を図りながら固定側接点及び可動側接点の軸ずれを抑制することができる真空バルブを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る真空バルブは、真空容器と、真空容器に貫通固定した固定側通電軸と、真空容器に固定側通電軸に向けて移動自在に貫通する可動側通電軸と、固定側通電軸の真空容器内の端部に設けられた固定側接点と、可動側通電軸の真空容器内の端部に設けられて固定側接点に接離する可動側接点と、固定側接点及び可動側接点の互いに対向する側に設けた固定側接点面及び可動側接点面と、を備えており、固定側接点面及び可動側接点面は、互いが接触したときに可動側接点が固定側接点に対して同軸に位置するように可動側通電軸が傾きを矯正する面形状で形成されており、固定側接点面及び可動側接点面の一方の面には、少なくとも第１凸状球面と第１凹状球面とが形成され、固定側接点面及び可動側接点面の他方の面には、少なくとも、第１凸状球面と同一曲率で当該第１凸状球面が接触する第２凹状球面と、第１凹状球面と同一曲率で第１凹状球面が接触する第２凸状球面と、が形成されている。

本発明に係る真空バルブによれば、部品点数や組立て工数を減少させて製造費用の削減を図りながら固定側接点及び可動側接点の軸ずれを抑制することができる。

本発明に係る第１実施形態の真空バルブの構成を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の真空バルブの構成を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の真空バルブの構成を示す図である。 図３の丸印で囲った部分を拡大して示した図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１から第３実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１から第３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態の真空バルブ］
図１は、第１実施形態の真空バルブ１を示すものである。
第１実施形態の真空バルブ１は、筒状の真空絶縁容器２の一方端に固定側フランジ３が固定されているとともに、真空絶縁容器２の他方端に可動側フランジ４が固定されている。
固定側フランジ３には、固定側通電軸５が貫通して固定されており、真空絶縁容器２内の固定側通電軸５の端部に固定側接点６が設けられている。
可動側フランジ４には軸穴４ａが形成されており、この軸穴４ａに可動側通電軸７が移動自在に貫通している。また、真空絶縁容器２内の可動側通電軸７の端部には、可動側接点８が設けられている。

真空絶縁容器２内の可動側通電軸７側には筒状のベローズ９が装着されている。ベローズ９は、一方端が可動側通電軸７の外周に固定され、他方端が可動側フランジ４の軸穴４ａの周縁に固定されている。このようにベローズ９が装着されることで、真空絶縁容器２の内部の密閉性が確保されている。
固定側通電軸５の固定側接点６及び可動側通電軸７の可動側接点８には、可動側通電軸７の軸方向移動により接離する固定側接点面１０及び可動側接点面１１が形成されている。
固定側接点６の固定側接点面１０は、可動側接点面１１に向って突出する一つの凸状球面であり（以下、凸状球面１０と称する）、固定側通電軸５の軸線Ｐ１に交差する位置が球面頂部１０ａとされている。

可動側接点８の可動側接点面１１は、固定側接点面１０から離間する方向に凹んでおり、固定側接点面１０と同一曲率の一つの凹状球面であり（以下、凹状球面１１と称する）、可動側通電軸７の軸線Ｐ２に交差する位置が球面底部１１ａとされている。
そして、可動側通電軸７には、真空バルブ１の開閉動作を行うバルブ操作部（不図示）が連結されている。
ここで、本発明に係る真空容器が真空絶縁容器２に対応し、本発明に係る一方の面の面中心位置が、固定側通電軸５の軸線Ｐ１に交差する位置に対応し、本発明に係る他方の面の面中心位置が、可動側通電軸７の軸線Ｐ２に交差する位置に対応している。

［第１実施形態の真空バルブの開閉動作］
次に、バルブ操作部の操作による真空バルブ１の開閉動作について説明する。
図１に示す真空バルブ１は、固定側接点６の凸状球面１０及び可動側接点８の凹状球面１１が離間した状態の開動作とされている。
そして、バルブ操作部の閉操作により可動側通電軸７が固定側通電軸５側に移動すると、凹状球面１１が凸状球面１０に面接触することで閉動作となる。

ここで、固定側通電軸５の軸線Ｐ１の延長線に対して可動側通電軸７の軸線Ｐ２がずれており、固定側接点６及び可動側接点８の軸ずれが発生した状態で凹状球面１１が凸状球面１０に面接触すると、凹状球面１１及び凸状球面１０は同一曲率の球面に形成されているので、球面頂部１０ａに球面底部１１ａが一致するまで凹状球面１１が凸状球面１０上を摺動しながら可動側通電軸７の傾きが矯正される。
そして、凹状球面１１の球面底部１１ａが凸状球面１０の球面頂部１０ａに一致した時点で可動側通電軸７の傾きの矯正が完了する。これにより、真空バルブ１は、固定側通電軸５の軸線Ｐ１の延長線に可動側通電軸７の軸線Ｐ２が一致し、固定側接点６及び可動側接点８の軸ずれが抑制された状態で閉動作となる。

［第１実施形態の効果］
したがって、第１実施形態の真空バルブ１は、固定側接点６及び可動側接点８の軸ずれを抑制した状態で閉動作になるので、遮断性能や絶縁性能を満足することができる。
また、第１実施形態の真空バルブ１は、従来のガイド部材、キャップ部材等を使用した固定側接点及び可動側接点の軸ずれの抑制構造と比較して、可動側通電軸７の軸ずれを抑制するための部品点数や組立て工数が大幅に減少するので、真空バルブ１の製造費用の削減を図ることができる。

また、第１実施形態は、固定側接点６及び可動側接点８の軸ずれを抑制するために、固定側接点６の固定側接点面を凸状球面１０とし、可動側接点８の可動側接点面を凹状球面１１としただけの簡便な構造としているので、真空バルブ１の製造費用をさらに削減することができる。
なお、第１実施形態では、固定側接点６の固定側接点面１０が凸状球面とされ、可動側接点８の可動側接点面１１が凹状球面とされているが、固定側接点６の固定側接点面１０が凹状球面とされ、可動側接点８の可動側接点面１１が凸状球面とされている形状であってもよい。

［第２実施形態の真空バルブ］
次に、図２は、第２実施形態の真空バルブ２０を示すものである。なお、図１に示した構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
第２実施形態の真空バルブ２０は、真空絶縁容器２内の固定側通電軸５の端部に、固定側接点２１が設けられているとともに、真空絶縁容器２内の可動側通電軸７の端部に、可動側接点２２が設けられている。
固定側通電軸５の固定側接点２１及び可動側通電軸７の可動側接点２２には、可動側通電軸７の軸方向移動により接離する固定側接点面２３及び可動側接点面２４が形成されている。
固定側接点２１の固定側接点面２３は、可動側接点面２４に向って突出する固定側凸状球面２５と、可動側接点面２４から離間する方向に凹んでいる固定側凹状球面２６とで構成されている。

また、可動側接点２２の固定側接点面２４は、固定側接点面２３の固定側凸状球面２５に対向し、固定側凸状球面２５と同一曲率の可動側凹状球面２７と、固定側接点面２３の固定側凹状球面２６に対向し、固定側凹状球面２６と同一曲率の可動側凸状球面２８とで構成されている。
ここで、本発明に係る真空容器が真空絶縁容器２に対応し、本発明に係る第１凸状球面が固定側凸状球面２５に対応し、本発明に係る第１凹状球面が固定側凹状球面２６に対応し、本発明に係る第２凹状球面が可動側凹状球面２７に対応し、本発明に係る第２凸状球面が可動側凸状球面２８に対応している。

［第２実施形態の真空バルブの開閉動作］
次に、バルブ操作部の操作による真空バルブ２０の開閉動作について説明する。
図２に示すように、真空バルブ２０は、固定側接点２１の固定側接点面２３（固定側凸状球面２５及び固定側凹状球面２６）と、可動側接点２２の可動側接点面２４（可動側凹状球面２７及び可動側凸状球面２８）とが離間した状態の開動作とされている。
そして、バルブ操作部の閉操作により可動側通電軸７が固定側通電軸５側に移動すると、可動側接点面２４が固定側接点面２３に面接触することで閉動作となる。

ここで、固定側通電軸５の軸線Ｐ１の延長線に対して可動側通電軸７の軸線Ｐ２がずれており、固定側接点２１及び可動側接点２２の軸ずれが発生した状態で可動側接点面２４が固定側接点面２３に面接触すると、固定側凸状球面２５及び可動側凹状球面２７と、固定側凹状球面２６及び可動側凸状球面２８とは同一曲率の球面に形成されているので、固定側凸状球面２５の球面頂部及び可動側凹状球面２７の球面底部が一致し、固定側凹状球面２６の球面底部及び可動側凸状球面２８の球面頂部が一致するまで、可動側接点面２４が固定側接点面２３上を摺動しながら可動側通電軸７の傾きが矯正される。
そして、可動側凹状球面２７の球面底部が固定側凸状球面２５の球面頂部に一致し、可動側凸状球面２８の球面頂部が固定側凹状球面２６の球面底部に一致した時点で可動側通電軸７の傾きの矯正が完了する。これにより、真空バルブ２０は、固定側通電軸５の軸線Ｐ１の延長線に可動側通電軸７の軸線Ｐ２が一致し、固定側接点２１及び可動側接点２２の軸ずれが抑制された状態で閉動作となる。

［第２実施形態の効果］
したがって、第２実施形態の真空バルブ２０は、第１実施形態と同様に、固定側接点２１及び可動側接点２２の軸ずれを抑制した状態で閉動作になるので、遮断性能や絶縁性能を満足することができる。
また、第２実施形態の真空バルブ２０も、可動側通電軸７の軸ずれを防止するために従来構造のガイド部材、キャップ部材等の部品が不要となるので、部品点数や組立て工数が大幅に減少し、真空バルブ２０の製造費用の削減を図ることができる。

また、第２実施形態は、固定側接点２１及び可動側接点２２の軸ずれを抑制するために、固定側接点２１の固定側接点面２３を、固定側凸状球面２５及び固定側凹状球面２６とで構成し、可動側接点２２の可動側接点面２４を可動側凹状球面２７及び可動側凸状球面２８とで構成した簡便な構造なので、真空バルブ２０の製造費用の削減をさらに図ることができる。
なお、第２実施形態は、固定側接点面２３の固定側凸状球面２５と可動側接点面２４の可動側凹状球面２７とを逆の球面形状とし、固定側接点面２３の固定側凹状球面２６と可動側接点面２４の可動側凸状球面２８とを逆の球面形状としても、同様の効果を奏することができる。

［第３実施形態の真空バルブ］
次に、図３及び図４は、第３実施形態の真空バルブ３０を示すものである。
図３に示すように、第３実施形態の真空バルブ３０は、真空絶縁容器２の他方端に可動側フランジ３１が固定されている。
可動側フランジ３１は、円形の底板３１ａと、底板３１ａの周縁から立ち上がり真空絶縁容器２の他方端に固定された円筒部３１ｂと、を備えている。
可動側フランジ３１の底板３１ａには、可動側通電軸７が貫通する軸穴３２が形成されている。
可動側フランジ３１には、軸穴３２の周縁部から真空絶縁容器２の内部に延在する円筒形状のろう付け部３３と、ろう付け部３３から連続して真空絶縁容器２の内部に延在する円筒形状のガイド部３４が形成されている。

ろう付け部３３の外周面には、ベローズ９の他方端９ａがろう付けで固定されている。
円筒形状のガイド部３４は、可動側通電軸７を摺動自在に支持しており、このガイド部３４の軸線は、固定側通電軸５の軸線Ｐ１に一致した状態で延在している。
また、図３に示すように、真空絶縁容器２内の固定側通電軸５の端部に固定側接点３５が設けられ、真空絶縁容器２内の可動側通電軸７の端部に可動側接点３６が設けられており、これら固定側接点３５の固定側接点面及び可動側接点３６の可動側接点面は平坦面に形成されている。

［第３実施形態の真空バルブの開閉動作］
次に、バルブ操作部の操作による真空バルブ３０の開閉動作について説明する。
第３実施形態の真空バルブ３０は、バルブ操作部の閉操作により可動側通電軸７が固定側通電軸５側に移動すると、固定側接点３５の固定側接点面に可動側接点３６の可動側接点面が面接触することで閉動作となる。
ここで、可動側通電軸７は、可動側フランジ３１のガイド部３４に支持されながら固定側通電軸５側に移動するが、ガイド部３４の軸線は固定側通電軸５の軸線Ｐ１に一致した状態で延在しているので、可動側通電軸７の軸線Ｐ２は、固定側通電軸５の軸線Ｐ１に一致する。これにより、真空バルブ３０は、固定側接点３５及び可動側接点３６の軸ずれが抑制された状態で閉動作となる。

［第３実施形態の効果］
したがって、第３実施形態の真空バルブ３０も、固定側接点３５及び可動側接点３６の軸ずれを抑制した状態で閉動作になるので、遮断性能や絶縁性能を満足することができる。
また、第３実施形態の真空バルブ３０も、可動側通電軸７の軸ずれを防止するために従来構造のガイド部材、キャップ部材等の部品が不要となるので、部品点数や組立て工数が大幅に減少し、真空バルブ２０の製造費用の削減を図ることができる。

また、第３実施形態の真空バルブ３０は、固定側接点３５及び可動側接点３６の軸ずれを抑制する構造として、固定側通電軸５の軸線Ｐ１に一致するガイド部３４を可動側フランジ３１に設けた簡便な構造としているので、真空バルブ３０の製造費用の削減をさらに図ることができる。
さらに、ベローズ９の他方端９ａは、可動側フランジ３１に設けたろう付け部３３の外周面に十分なろう付け面積を確保して固定されているので、ベローズ９による真空絶縁容器２の内部の密閉性を十分に確保することが出来る。

１ 真空バルブ
２ 真空絶縁容器
３ 固定側フランジ
４ 可動側フランジ
４ａ 軸穴
５ 固定側通電軸
６ 固定側接点
７ 可動側通電軸
８ 可動側接点
９ ベローズ
９ａ ベローズの他方端
１０ 固定側接点面
１０ａ 球面頂部
１１ 可動側接点面
１１ａ 球面底部
２０ 真空バルブ
２１ 固定側接点
２２ 可動側接点
２３ 固定側接点面
２４ 可動側接点面
２５ 固定側凸状球面
２６ 固定側凹状球面
２７ 可動側凹状球面
２８ 可動側凸状球面
３０ 真空バルブ
３１ 可動側フランジ
３１ａ 底板
３１ｂ 円筒部
３２ 軸穴
３３ ろう付け部
３４ ガイド部
３５ 固定側接点
３６ 可動側接点

Claims (2)

1. 真空容器と、
   前記真空容器に貫通固定した固定側通電軸と、
   前記真空容器に前記固定側通電軸に向けて移動自在に貫通する可動側通電軸と、
   前記固定側通電軸の前記真空容器内の端部に設けられた固定側接点と、
   前記可動側通電軸の前記真空容器内の端部に設けられて前記固定側接点に接離する可動側接点と、
   前記固定側接点及び前記可動側接点の互いに対向する側に設けた固定側接点面及び可動側接点面と、を備えており、
   前記固定側接点面及び前記可動側接点面は、互いが接触したときに前記可動側接点が前記固定側接点に対して同軸に位置するように前記可動側通電軸が傾きを矯正する面形状で形成されており、
   前記固定側接点面及び前記可動側接点面の一方の面には、少なくとも第１凸状球面と第１凹状球面とが形成され、
   前記固定側接点面及び前記可動側接点面の他方の面には、少なくとも、前記第１凸状球面と同一曲率で当該第１凸状球面が接触する第２凹状球面と、前記第１凹状球面と同一曲率で当該第１凹状球面が接触する第２凸状球面と、が形成されていることを特徴とする真空バルブ。
2. 筒体の一方端に固定側フランジが固定され、前記筒体の他方端に可動側フランジが固定されてなる真空容器と、
   前記固定側フランジに貫通固定した固定側通電軸と、
   前記可動側フランジに貫通して前記固定側通電軸に向けて移動自在とした可動側通電軸と、
   前記固定側通電軸の前記真空容器内の端部に設けられた固定側接点と、
   前記可動側通電軸の前記真空容器内の端部に設けられて前記固定側接点に接離する可動側接点と、
   前記可動側通電軸の外周に一端が固定され、前記可動側フランジに他端が固定された伸縮自在のベローズと、を備えており、
   前記可動側フランジは、
   前記可動側通電軸が貫通する軸穴と、
   前記軸穴に連続して前記真空容器内に延在し、前記ベローズの他端をろう付けする筒状のろう付け部と、
   前記ろう付け部から前記固定側通電軸の軸線に一致する方向の前記真空容器内に延在し、前記可動側通電軸を摺動自在に支持する筒状のガイド部と、を備えていることを特徴とする真空バルブ。

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