JPH02119022A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は真空バルブに係わり、特に真空バルブの極間耐
電圧性能を向上させた真空バルブに関する。

（従来の技術） 一般に真空バルブは、絶縁容器とその両端を端板で閉塞
した内部圧力ｌＸｌ０−”Ｐａ以下とした真空容器内に
一対の接離自在とした接点を配設して構成している。

真空バルブ用接点には、高耐圧であり、且つ電流遮断特
性が良いこと、電流裁断値が低く低サージであること、
モして耐溶着特性が良好であることが、重要な特性とし
て要求される。

このような要求に応えるべく、真空バルブ用接点材料と
しては従来から高導電性成分としてのＡｇ又はＣｕと、
耐アーク性成分としてのＷ、Ｍｏ。

Ｃｒ、Ｔｉ及びこれらの炭化物の少なくとも１種からな
るものと、耐溶着性成分としてのＢｉ、Ｔｅ。

Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂの少なくとも１種からなるものと、こ
れら成分が少なくとも２種類からなる合金を使用して接
点材料が構成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、真空バルブに要求される特性は前述の接
点材料の固有特性によるところが大きいが、真空バルブ
の製造プロセスによっても特性が大きく変化する場合が
ある。

例えば耐溶着成分としてのＢｉは高温下での蒸気圧が高
いので、真空バルブの製造プロセスとして、銀ろう付は
等で高真空中で過度に高温長時間処理を行うと、接点材
料中のＢｉが飛散消失してしまうことになり、その結果
耐溶着性を損ない真空バルブの必要特性が得られなくな
るという問題が生じる。

このようなことは真空バルブの極間耐電圧特性について
も同様であり、特に真空中での放電現象は接点の表面状
態に依存することが大きく、極間耐電圧特性を向上させ
る上で下記の様な問題点があった。

Ｑ）　　ＣｕやＡｇを主成分にしＢｉ、　Ｐｂ、　Ｔｅ
、　Ｓｂを添加した溶解法による接点材料では、Ｂｉ、
　Ｐｂ。

Ｔｅ、Ｓｂは高温下での蒸気圧が高いので、真空バルブ
の製造プロセスとして、銀ろう付は等高真空中で過度に
高温長時間処理を行うと、接点材料中のＢｉが飛散消失
し耐溶着性を損なうだけでなく。

選択蒸発現象によって接点表面層はＢｉ、　Ｐｂ、　Ｔ
ｅ。

ｓｂが欠乏した状態になり、　その結果機械的にもろい
欠陥部が存在しやすいという問題がある。

■　一方、ＷやＭｏを主成分としてＣｕやＡｇを溶浸さ
せた焼結法による接点材料でも前記したＢｉ、Ｐｂ、Ｔ
ｅ、Ｓｂ程には敏感でないが、それでもＷやＭｏに比べ
融点が低く蒸気圧が高い為、高温高真空中で接点を金属
ろう付けする場合等では。

選択蒸発現象によって接点表面層はＣｕやＡｇが欠乏し
た状態になり、機械的にもろい欠陥部が存在しやすい問
題がある。

■　このようにして生成された接点表面層の機械的にも
ろい欠陥部は、真空バルブを開閉動作させた時にその開
閉衝撃力で接点表面層が部分的に欠けたり、傷が付いた
りする等の現象が生じ、その結果開閉動作後の真空バル
ブの耐電圧特性を低下させ易くしてしまうという問題点
があった。

真空バルブの耐電圧特性が低下するという現象は、接点
表面層が部分的に欠けたり、傷が付いたりした部分の電
界強化係数が高められ電界が集中することに原因してい
る。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、真空
バルブの開閉動作後の耐電圧特性が低下しにくい高性能
の真空バルブを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、真空
容器の内部に接離自在とした一対の焼結合金からなる接
点を配設した真空バルブに於て、真空バルブの極間に高
電圧を印加した状態で真空バルブを複数回の開閉を行わ
せることを特徴にしており、開閉時の電流値は１重Ａ以
上で１０Ａ以下にしており、接点表面の微細な欠陥部分
を開閉による機械的な摘出と、高電圧小電流開閉による
電気的な表面コンデイツショニング処理とが。

効果的に同時に行う方法であり、開閉動作後の耐電圧特
性が低下しにくく高性能な真空バルブの提供を可能にし
ている。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を引用しながら具体的に説明
する。第１図は本発明の真空バルブの一構成例を示す断
面図である。

第１図に於て、セラミックス等の絶縁材料から円筒状に
形成された絶縁容器１の両端開口部を。

固定側端板２ａ及び可動側端板２ｂで閉止して真空容器
３を形成し、この真空容器３の内部に電路となる固定通
電軸４の端部に固着した固定側接点５と、電路となる可
動通電軸６の端部に固着した可動側接点７を接離自在に
配設した構成としている。しかして、可動通電軸６は、
一方の端部を可動側端板２ｂに固着したベローズ８の他
方の端部に固着され、真空容器３の真空度を維持しなが
ら軸方向の移動を可能にしている。また、真空容器３の
内部には、固定側接点５と可動側接点７の開閉時に画電
極から発生する金属蒸気が絶縁容器１の内壁に付着して
絶縁抵抗が低下するのを防止する為、固定側接点５と可
動側接点７を囲むようにした金属シールド９が設けられ
ている。

この発明が適用される接点５，７の合金組成は。

高導電性成分としてＡｇ又はＣｕ、耐アーク性成分とし
てＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ及びこれらの炭化物の少なくと
も１種からなるもの、耐溶着性成分としてＢｉ、Ｔｅ、
Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂの少なくとも１種からなる成分のもの
があり、これら成分が少なくとも２種類を使用して構成
されている。

これらの構成部品のそれぞれの接合は、金属ろう付けで
行う方法にしており、接点５，７とその他の部品を予め
可動側部分と固定側部分とに分は非酸化雰囲気中でろう
付は温度８３０℃〜９５０℃で金属ろう付しておき、し
かる後にこの接点のろう付は温度より低い温度で他部品
との接合を真空中ろう付は等の手段で全体組立を行う方
法で、内部圧力１０−”　（Ｐ　ａ）以下の真空バルブ
が製作される。

本発明では真空バルブの極間に高電圧を印加した状態で
真空バルブを複数回の開閉を行わせることを特徴にして
おり、上記した製造プロセスを経た後に、図示しない開
閉駆動装置に取り付けられ。

真空バルブの固定側通電軸４と可動側通電軸６が図示し
ない外部高電圧電源に接続される。しかる後に１０ｋＶ
以上の高電圧を印加した状態で１ｍＡ以上で１０Ａ以下
の電流を複数回開閉させ、接点表面の微細な欠陥部分を
開閉による機械的な摘出と、高電圧小電流開閉による電
気的な表面コンデイッショニング処理とが、効果的に同
時に行う方法で、開閉動作後の耐電圧特性が低下しにく
い高性能な真空バルブを完成させている。

第２図は、真空バルブの無負荷開閉後の耐電圧特性につ
いての実験例を示している。第２図に於て縦軸は、無負
荷開閉後の耐電圧値を、無負荷開閉前の雷インパルス耐
電圧値を１００％とした場合で示している。横軸は本発
明の接点表面コンディッショニング処理に関係する開閉
電流値である。

本発明は接点表面の微細な欠陥部分を開閉による機械的
な摘出と、高電圧小電流開閉による電気的な表面コンデ
ィッショニングを同時に行う方法であるが、このグラフ
は開閉回数３０〜５０回の場合で示している。

本図から判る通り高電圧小電流開閉を実施していない従
来の真空バルブは、この高電圧小電流開閉を実施した本
発明のものに比べ、無負荷開閉後の耐電圧値が低く、無
負荷開閉前の耐電圧値を大幅に下廻っている。

それに対して高電圧小電流開閉を実施した本発明の方法
によれば、開閉電流値に依存するが、１ｍＡ以上で１０
Ａ以下の電流値の場合が最適値を示し、真空バルブの無
負荷開閉後の耐電圧値は無負荷開閉前の耐電圧値に比べ
ほとんど下廻らない特性が得られ、従来の真空バルブの
特性に比べ大幅に改善されている。

これは、接点表面の微細な欠陥部分を開閉による機械的
な摘出と、高電圧小電流開閉による電気的な表面コンデ
ィッショニング処理とが、効果的に同時に行われたこと
によるものと考えられる。

本図に於て、開閉電流が１＋＊Ａより小さい値のところ
と１０Ａより大きいところで、開閉電流１ｍＡ以上で１
０Ａ以下のところより無負荷開閉後の耐電圧値が低下し
最適値から外れた特性を示しているが。

これは開閉電流が少なすぎると前述の表面コンディッシ
ョニング処理が不充分になり１反対に大きすぎると接点
表面が過度に損傷を受ける為によるものと推定される。

〔発明の効果〕

真空バルブの無負荷開閉後の耐電圧特性が低下するとい
う現象は、接点表面層が部分的に欠けたり、傷が付いた
りした部分の電界強化係数が高められ電界が集中するこ
とに原因していたが、これは、前述した通り真空バルブ
製造プロセス中の銀ろう付は等の真空中高温加熱工程で
生成された接点表面層の機械的にもろい欠陥部が生じて
いるためと考えられる。

本発明によれば極間に高電圧を印加した状態で複数回の
開閉を行わせる方法であり、製造プロセスで生じた接点
表面層の機械的にもろい欠陥部は、開閉による機械的な
摘出と高電圧小電流開閉による電気的な表面コンディッ
ショニング処理で効果的に行われ、その結果高空バルブ
の開閉動作後の耐電圧特性の低下を防止が少ない高性能
の真空バルブを提供している。

以上述べた通り、又、上記した実施例による評価から具
体的に確認されたように本発明は、真空容器の内部に接
離自在とした一対の焼結合金からなる接点を配設した真
空バルブに於て、真空バルブの極間に高電圧を印加した
状態で真空バルブを複数回の開閉を行わせることを特徴
にしており、開閉時の電流値は１■Ａ以上で１０Ａ以下
が開閉動作後の耐電圧特性が低下しにくい最適特性を有
しており、開閉動作後の耐電圧特性が低下しにくい高性
能な真空バルブの提供を可能にするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空バルブの断面図、第２図は本発明の一実施
例の作用を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁容器の両端を端板で閉止した真空容器の内部に一対
   の接離可能な接点を収納し、この一対の接点は高導電性
   成分と耐アーク性成分からなる合金組成を特徴にし、耐
   アーク性成分の物質を金属粉末にし、これを高温焼結し
   た後、高導電性成分を溶浸させたもので、前記高導電性
   成分としてＡｇ又はＣｕ、前記耐アーク性成分としてＷ
   、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ及びこれらの炭化物の少なくとも一
   種を用いて構成した真空バルブに於て、予め使用に先立
   ち真空バルブの極間に１０ｋＶ以上の高電圧を印加した
   状態で１ｍＡ以上で１０Ａ以下の電流を開閉させたこと
   を特徴とする真空バルブ。