JPH056724A

JPH056724A - 真空バルブ

Info

Publication number: JPH056724A
Application number: JP3156395A
Authority: JP
Inventors: Toru Kamikawaji; 徹上川路
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】製作容易で絶縁性能と信頼性に優れた真空バル
ブを得ること。【構成】真空容器を、軸心に通電軸２Ａ，２Ｂが貫通す
る中心穴４Ａを設け、この中心穴４Ａに封止金具５を挿
着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空バルブに係り、特
に絶縁容器を改良した真空バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように真空バルブは、１０^-2Ｐａ
以下の高真空中で一対の電極を開離することで、真空の
持つ優れた消弧性，絶縁性を利用して電流遮断を行う。
図８の縦断面図にその代表的な構造を示した真空バルブ
は、一般にセラミックスよりなる絶縁円筒２１の両端の
開口部が、固定側端板２５Ａと可動側端板２５Ｂでそれ
ぞれ密封されて、気密容器を構成している。このうち、
固定側端板２５Ａには、固定電極２３Ａを接合した固定
側通電軸２２Ａが支持固定され、可動電極６は、図示し
ない操作機構に連結された可動側通電軸で駆動される可
動側通電軸２２Ｂに取り付けられている。そして、この
可動側通電軸２２Ｂと可動側端板２５Ｂの開口部をベロ
ーズ８で気密に封止することで、真空バルブは内部の真
空を維持した状態で可動側通電軸２２Ｂが動作される。

【０００３】また、この可動側通電軸２２Ｂを円滑に動
作させするために、可動側端板２５Ｂの開口部にガイド
６が挿入されている。更に、電流遮断時に電極から飛散
する金属蒸気や金属溶融片の絶縁円筒２１の内面への付
着による沿面の絶縁性能の低下を防ぐために、シールド
１２が中間部に設けられている。

【０００４】ところでこのような構成の真空バルブにお
いて均一な性能を得るためには、組み立てる際に各部品
の軸心を精密に合わせることが必要である。一般に、絶
縁円筒２１を構成するセラミックスの焼成後の寸法のば
らつきは数％であり、焼成状態では各部品の軸心を合わ
せることがむつかしいため、絶縁円筒２１は、焼成後に
端部の外周面２１ａ，２１ｂを研削して組立後の寸法精
度を上げている。そして、例えば図８の固定側を示す図
９のように、組立治具３１を研削面２１ａと固定側端板
２５Ａの側面２５ａに当接させることで、各部品の軸心
を合わせて組み立てている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された真空バルブにおいては、真空バルブの大きさ
によって異なる治具が要り、この治具の占有空間と熱容
量のために、炉の処理数が減るだけでなく、治具との接
触で端板２５Ａに、もし、微細な傷が生じると、真空バ
ルブ開閉動作時の応力が集中し、端板２５Ａの疲労破壊
の要因となるおそれもある。

【０００６】一方、真空バルブの絶縁性能を上げるため
には、電極相互間、電極−シールド間の図８で示す距離
Ｌｅ，Ｌｓおよび絶縁容器内の真空沿面絶縁距離Ｌｖ
１，Ｌｖ２と、絶縁容器外の大気中沿面絶縁距離Ｌｈ
を、所定の長さに確保する必要がある。すなわち、大気
中の沿面絶縁破壊電圧は絶縁容器の径に反比例するた
め、真空バルブの遮断電流の増大に伴い容器の径が大き
くなると、その全長Ｌｈも長くする必要があり、遮断容
量が大きく開閉回数の多い真空バルブでは、遮断時に電
極から飛散する金属蒸気や金属溶融片による絶縁容器の
汚損で耐電圧性能が低下するのを防ぐため、Ｌｖ１，Ｌ
ｖ２を長くしなければならない。したがって、このよう
な円筒形の絶縁容器で絶縁性能の向上を図るためには、
その全長を長くせざるを得ず、真空バルブが大形にな
り、これが組み込まれた遮断器も大形となる。そこで、
本発明は、位置合わせ用の組立治具が不要で、絶縁性
能，工作性および信頼性に優れた真空バルブを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、真空容器
内で同軸上に対向する一対の電極を有し、この電極が固
定された通電軸の少なくとも一方を、一端が真空容器の
一部、他端が通電軸に接合されたベローズにより真空容
器内の高真空を保ちながら動作せしめ、電極を開閉する
ことによって電路を遮断および閉成する真開バルブにお
いて、真空容器を軸心部に前記通電軸が貫通する中心穴
を有する有底円筒としたことを特徴とする真空バルブで
ある。

【０００８】又、第２の発明は、真空容器内で同軸上に
対向する一対の電極を有し、この電極が固定された通電
軸の少なくとも一方を、一端が前記真空容器の一部、他
端が前記通電軸に接合されたベローズにより前記真空容
器内の高真空を保ちながら動作せしめ、前記電極を開閉
して電路を遮断および閉成する真空バルブルにおいて、
前記真空容器を軸心部に前記通電軸が貫通する中心穴を
有する有底円筒とし、一端を径方向へ折り曲げ鍔部を形
成した封止金具を、有底円筒絶縁容器の中心穴に貫設し
たことを特徴とする真空バルブである。

【０００９】

【作用】このように構成された真空バルブにおいては、
位置合わせ用の治具を用いることなく組み立てができる
ため、端板の損傷による疲労破壊のおそれがなく、信頼
性の高い真空バルブとすることができる。さらに、真空
バルブの外形を大きくすることなく、沿面絶縁距離を延
ばすことができ、絶縁性能遮断性能に優れた真空バルブ
とすることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１の真空バルブは、セラミックスよ
りなる有底円筒状絶縁容器（以下、絶縁容器という）１
Ｂを用い、その底部１ａの中央部には可動側通電軸２Ｂ
が貫通する中心穴４Ａを形成し、且つ、この中心穴４Ａ
の外周底部１ａには環状のメタライズ処理部７が形成さ
れている。ここで、絶縁容器１Ｂの角部１ｂは、セラミ
ックス材料の厚さを均一にし、貫通方向の耐電圧性能を
安定させるために、曲面にしておくことが望ましい。次
に、一端を径方向へ折り曲げ鍔部５ａを形成した封止金
具５が、絶縁容器１Ｂの中心穴４Ａと可動通電軸２Ｂの
間に挿入され、その鍔部５ａの先端は更に軸方向へ折り
返され、メタライズ処理部７に銀ろう付けで接合されい
る。また、上端を可動通電軸２Ｂに接合されたベローズ
８の下端が、封止金具５の鍔５ａと反対側の上端部５ｂ
に接合されている。

【００１１】ここで、封止金具５の材料には、Ｆｅ−Ｎ
ｉ４２のような、絶縁容器１Ｂの熱膨張率に近い材料が
望ましく、また絶縁容器１Ｂの中心穴４Ａと封止金具５
の間には、銀ろう付け時の両者の熱膨張率の差を考慮し
て、常温では僅かの隙間Ｇ１を設けておく。なお、ガイ
ド６は、組み立ての最後の工程において、接着剤で封止
金具５に固定される。

【００１２】次に、図２は、封止金具５の鍔部５ａを絶
縁容器１Ｂの底部１ａの容器内側に向けて挿入したとき
を示す。この場合、図１とは逆に、封止金具５の鍔部５
ａは容器の内側になり、ベローズ８の下端は鍔部５ａに
接合される。真空バルブを銀ろう付けで組み立てると
き、銀ろう付けを行う方向によって、図１か図２の構造
を適宜選択することになる。

【００１３】なお、本発明で使用する絶縁容器１Ｂは、
次のような特徴を有している。すなわち、角を円弧状に
することで、セラミックス素材のプレス成形を容易にす
るとともに、従来のようにセラミックスの外周を研削す
る必要がなく、中心穴４Ａだけの研削ですみ、更にメタ
ライズ処理部７も従来のように円筒端全面に施す必要は
なく、封止金具５をろう付けする部分だけでよいため、
製造が容易である。そしてこの効果は、遮断電流が大き
く絶縁容器径が大きい真空バルブになるほど顕著とな
る。

【００１４】以上のような構成にすることによって、治
具を用いることなく、可動側の各部品の軸心を精度よく
一致させることができ、均一で安定した性能の真空バル
ブを容易且つ効率よく製作できるとともに、治具による
損傷のおそれがないので、品質が安定する。

【００１５】また、図１において、封止金具５の端部か
ら絶縁容器１Ｂの側面までの距離Ｌａ，Ｌｖが、従来の
図８で示した絶縁容器の沿面絶縁距離Ｌｈに加算される
ので、真空バルブの遮断性能と絶縁性能が向上する。す
なわち、真空側の沿面絶縁距離の増分Ｌｖにより、電極
材料の蒸気の沿面の汚損による絶縁性能の低下を補償す
ることができるので、遮断容量の向上と長寿命化が図れ
るとともに、大気側の沿面絶縁距離の増分Ｌａにより、
外部沿面絶縁性能、とりわけ塵埃に対する耐汚損性能が
向上するので、遮断器の保守が容易となる。

【００１６】なお、本実施例は、単一の絶縁容器を用い
る場合の可動側について示したものであり、シールドを
絶縁容器に内接させ装着するときの作業性から、この場
合は、図示しない固定側は図８で示した従来例の構造を
用いることになる。

【００１７】図３は、本発明を真空バルブの固定側に適
用した実施例について示したものである。この実施例で
は、絶縁容器１Ａの底部に固定側通電軸２Ａを貫挿する
中心穴４Ｂが設けられ、この中心穴４Ｂの外周のメタラ
イズ処理部７と固定側通電軸２Ａが封止金具９で連結さ
れている。ただし、固定通電軸２Ａは一般に熱膨張率が
大きい銅材で製作されているため、絶縁容器１Ａの中心
穴４Ｂと固定側通電軸２Ａの常温での隙間Ｇ２は、図
１，図２の絶縁容器１Ｂの中心穴４Ｂと封止金具５との
隙間Ｇ１より若干大きくしておく必要がある。

【００１８】図４は、封止金具９を絶縁容器１Ａの内側
に取り付けたときを示す。なお、真空バルブを銀ろう付
けなどで組み立てるときの銀ろう付けの方向により、図
３と図４の構造のうちいづれかを適宜選択するのは、図
１，図２の実施例と同様である。

【００１９】ところで、定格通電容量が大きくなって固
定側通電軸２Ａの直径が比較的太くなり、その熱膨張寸
法が大きい場合には、絶縁容器１Ａと封止金具９との接
合部にその影響が及ばないようにするために、封止金具
９の外径を大きくする必要があり、その結果、本発明に
よる絶縁性能向上の効果が損なわれることがある。その
対策として、図５の封止金具１０は、円筒の片端を外側
に、他端を内側に折り曲げて略Ｚ状とし、この円筒部分
を絶縁容器１Ａの中心穴４Ｃに貫挿するとともに、外側
の折り曲げ部の先端を絶縁容器１Ａに、内側の折り曲げ
部を固定側通電軸２Ａに接合したものである。このよう
な構成にすることによって、固定側通電軸２Ａの熱膨張
分は封止金具１０の屈曲部で緩和されるので、封止金具
１０の外径を大きくすることなく、絶縁容器１Ａと封止
金具１０との接合部に加わる応力を緩和できるので、信
頼性の高い真空バルブとすることができる。なお、この
場合には、絶縁容器１Ａの中心穴４Ｄと封着金具１０と
の隙間Ｇ３は図１の実施例と同じ条件になる。

【００２０】以上述べたように、真空バルブの固定側を
図３，図４または図５，図６のような構成にすることに
より、図１で示した実施例と同様の作用および効果が得
られる。なお、図３，図４，図５及び図６の実施例は、
単一の絶縁容器を用いるときの固定側に適用したときを
示したものであり、この場合には、シールドを絶縁容器
に内接させ装着する作業性から、真空バルブの図示しな
い可動側は図８で示す従来例の構造を用いることにな
る。

【００２１】図７は、本発明の更に異なる他実施例を示
し、一本の真空バルブの固定側と可動側に本発明を適用
したときを示す。真空バルブの一般的な絶縁容器構成
は、図８の従来例のように、単一の絶縁容器を用いる場
合（定格電圧１２kV以下に多い）と、２個の絶縁容器を
接続している場合（同２４kV以上に多い）とがあり、前
者は、１図から３図の実施例を可動側または固定側に採
用し、反対側はシールドを取り付ける都合で、従来構造
にせざるを得ない。

【００２２】しかしながら、後者は、図７に示すよう
に、２個の有底円筒状絶縁容器の開口端１ｃを向き合わ
せ、その中間に一端がシールド１２の中間部に固定され
たシールド取付け金具１１を挟み接合することにより、
一本の真空バルブの固定側と可動側に同時に本発明を適
用できる。本実施例によれば、図１から図６までの実施
例と同様、各部品の軸心が精度よく一致し、安定した品
質および性能の真空バルブとすることができ、また沿面
絶縁距離の増加で真空バルブそのものの耐電圧性能が向
上するばかりではなく、真空遮断器に組み込まれた真空
バルブの相間および対地間の絶縁距離が長くなるため、
真空遮断器ひいてはスイッチギアの絶縁性能の向上に寄
与することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上、第１の発明によれば、真空容器内
で同軸上に対向する一対の電極を有し、この電極が固定
された通電軸の少なくとも一方を、一端が真空容器の一
部、他端が通電軸に接合されたベローズにより真空容器
内の高真空を保ちながら動作せしめ、電極を開閉するこ
とによって電路を遮断および閉成する真空バルブにおい
て、真空容器を軸心部に前記通電軸が貫通する中心穴を
有する有底円筒とすることで、中心穴を基準にして組立
て可能にしたので、組立治具が不要で絶縁性能、工作性
と信頼性に優れた真空バルブを得ることができる。

【００２４】また、第２の発明によれば、真空容器内で
同軸上に対向する一対の電極を有し、この電極が固定さ
れた通電軸の少なくとも一方を、一端が記前真空容器の
一部、他端が前記通電軸に接合されたベローズにより前
記真空容器内の高真空を保ちながら動作せしめ、前記電
極を開閉して電路を遮断および閉成する真空バルブにお
いて、前記真空容器を軸心部に前記通電軸が貫通する中
心穴を有する有底円筒とし、一端を径方向へ折り曲げ鍔
部を形成した封止金具を、有底円筒絶縁容器の中心穴に
貫設することで組立治具を使うことなく中心穴を封止し
たので、絶縁性能，組立性と信頼性に優れた真空バルブ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の真空バルブの一実施例を示す部分
縦断面図。

【図２】第１及び第２の発明の真空バルブの他の実施例
を示す部分縦断面図。

【図３】第１及び第２の発明の真空バルブの異なる他の
実施例を示す部分縦断面図。

【図４】第１及び第２の発明の真空バルブの更に異なる
他の実施例を示す部分縦断面図。

【図５】第１及び第２の発明の真空バルブの更に異なる
他の実施例を示す部分縦断面図。

【図６】第１及び第２の発明の真空バルブの更に異なる
他の実施例を示す部分縦断面図。

【図７】第１及び第２の発明の真空バルブの更に異なる
他の実施例を示す縦断面図。

【図８】従来の真空バルブの一例を示す縦断面図。

【図９】従来の真空バルブの作用を示す部分縦断面図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…有底円筒状絶縁容器、２Ａ，２２Ａ
…固定側通電軸、２Ｂ，２２Ｂ…可動側通電軸、４Ａ，
４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ…中心穴、６…ガイド、７…メ
タライズ処理部、８…ベローズ、９，１０…封止金具、
１１…シールド取付金具、１２…シールド。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内で同心上に対向する一対の電
極を有し、この電極が固定された通電軸の少なくとも一
方を、一端が前記真空容器の一部、他端が前記通電軸に
接合されたベローズにより前記真空容器内の高真空を保
ちながら動作せしめ、前記電極を開閉して電路を遮断お
よび閉成する真空バルブにおいて、前記真空容器を軸心
部に前記通電軸が貫通する中心穴を有する有底円筒とし
たことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】一端を径方向へ折り曲げ鍔部を形成した
封止金具を、有底筒状絶縁容器の中心穴に貫設したこと
を特徴とする請求項１記載の真空バルブ。