JPH09129097A - 真空遮断器用真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】主回路を遮断することなく内部圧力の低下を知
ることのできる真空バルブを提供する。 【解決手段】温度に依存して変色する感温塗料が真空バ
ルブに塗布される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、真空遮断器に使
用される真空バルブ、特に、その真空容器内の圧力低下
を常時監視できるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】真空バルブは、真空容器の内部に開閉接
点を収納し、高圧回路の開閉性能を備えたものである。
図３は、従来の真空遮断器用真空バルブの構成を示す断
面図である。真空容器１が筒状のセラミックス部よりな
り、真空容器１の外表面が釉薬（いわゆる、うわぐす
り）を焼き付けて形成した保護層１０で覆われている。
真空容器１の内壁には金属製のアークシールド５が接合
されている。真空容器１の内部には、接点となる可動接
触子４Ａと固定接触子４Ｂとが接離可能に配されてい
る。可動接触子４Ａは金属製の可動ロッド３Ａに接合さ
れ、一方、固定接触子４Ｂも金属製の固定ロッド３Ｂに
接合されている。さらに、可動ロッド３Ａはベローズ７
を介して金属フランジ２Ａに接合され、固定ロッド３Ｂ
は金属フランジ２Ｂに直接、接合されている。ベローズ
７の可動接触子４Ａ側はベローズカバー６で覆われてい
る。真空容器１の両端にはメタライジング層８が施さ
れ、このメタライジング層８に金属フランジ２Ａ，２Ｂ
がそれぞれ接合されている。金属フランジ２Ａには、真
空封止された排気パイプ１１が取り付けられてあり、真
空容器１の内部は真空に保たれている。

【０００３】図３は、真空バルブが投入の状態にある場
合の構成であり、可動ロッド３Ａと固定ロッド３Ｂとを
主回路に介装することによって主回路を開閉する。可動
ロッド３Ａを上方へ駆動することによって、可動接触子
４Ａと固定接触子４Ｂとが開閉される。ベローズ７は、
可動ロッド３Ａを気密の状態で可動的に真空容器１の外
部に引き出すものである。アークシールド５は、電流開
閉時に生ずるアークで真空容器１の内壁が汚損するのを
防ぐためのもの、ベローズカバー６も同じく電流開閉時
に生ずるアークからベローズ７を保護するためのもので
ある。排気パイプ１１は、封じ切る前は図示されていな
い真空ポンプに接続され、１０^-2Ｐａ（パスカル）以下
に真空容器１の内部が排気された後、排気パイプ１１が
その途中で押しつぶされ封じ切られる。

【０００４】図３において、釉薬を真空容器１に焼き付
けて保護層１０を設ける目的は、真空容器１の表面を平
滑にし汚損を防止することにある。すなわち、一般にセ
ラミックスは、その表面が微小な凸凹状態になってい
る。そのために、釉薬がないと、そこに大気中の塵埃な
どが付着しやすく、一旦塵埃が付着するとメンテナンス
のときの清掃でも落ちにくくなる。これでは、絶縁性能
の低下を招くので、汚れが付着しにくく、かつ簡単に落
ちるように表面を滑らかにしている。

【０００５】図３の真空容器１は、１）絶縁破壊電圧が
高いこと、２）汚損特性に優れていること、３）機械的
強度が高いこと、４）真空の気密性に優れていることな
どの性能が要求される。そのために、真空容器１の材質
としては、ホウ酸ガラスやアルミナセラミックスが用い
られるが、最近は機械的強度がより高いアルミナセラミ
ックスの方を用いることが多くなっている。

【０００６】図３の真空バルブの製造工程としては、ま
ず真空容器１がアルミナセラミックスによって筒状に焼
成される。次に、真空容器１に外表面に釉薬が塗布、焼
成される。この真空容器１において、金属を接合する部
分には予めメタライジングが施される。真空容器１の内
部に収納部品を収めた後、真空容器１端面のメタライジ
ング層８に金属フランジ２Ａ、２Ｂが接合される。

【０００７】真空容器１の成形では、まず材料としてア
ルミナ粉末（Ａ１₂ Ｏ ₃）にシリカ（ＳｉＯ₂ ）、炭酸
カルシウム（ＣａＣＯ ₃）が加えられ、これら粉末は粉
砕、混合され、泥土の混合粉に形成される。この混合粉
は、霧状に噴出させながら乾燥される。乾燥された混合
粉は９．８ｋＮ（１ ton・ｆ／mm² ）の圧力で筒状に加
圧成形され、１，５００℃以上の温度で加熱、焼成され
る。

【０００８】次の釉薬塗布の工程では、滑石や長石の混
合粉に有機溶剤を添加した釉薬が真空容器１の外表面に
スプレーによって塗布され、真空容器１自体の焼成温度
よりも低い温度で加熱、焼成される。次のメタライジン
グ工程では、真空容器１のメタライジングすべき部分
（真空容器１の端面や内壁面など）に金属粉と有機溶剤
を混ぜたメタライズペーストが塗布される。この塗布層
は、水分を含んだ弱還元性の雰囲気で釉薬の塗布工程よ
り低い温度で加熱、焼成され保護層１０を形成する。さ
らに、Ｎｉメッキが施されメタライジング層８が形成さ
れる。

【０００９】次に、この真空容器１の内壁面の図示され
てないメタライジング層にアークシールド５が銀ろう付
けされる。さらに、可動接触子４Ａや固定接触子４Ｂな
どの収納部品が収められ、金属フランジ４Ａ，４Ｂがメ
タライジング層８に銀ろう付けされる。なお、図３にお
いて、金属フランジ４Ａ，４Ｂが錆び易い材料で形成さ
れている場合、真空バルブ製造工程の最後に金属フラン
ジ４Ａ，４Ｂの外表面に防錆塗料が塗布される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、真空容器の内部圧力をチェック
するためには、真空バルブにつながる主回路を遮断しな
ければならないという問題があった。真空バルブは、真
空容器の内部圧力が低下すると、電流を遮断する能力も
低下するので常時高真空を保っておく必要がある。ここ
で、「真空（度）が高い」という表現は、Ｐａ値が小さ
く、真空が良いことを表す。一方、「真空（度）が低
い」という表現は、Ｐａ値が大きく、真空が悪いことを
表す。一般に、真空バルブは、充分は品質管理のもとで
製作されるので長期に渡って高真空を維持し、その開閉
性能を発揮し続ける。しかし、万一のことをを考えて、
真空バルブの圧力チェックは定期的に実施されている。

【００１１】従来、真空バルブの内部圧力低下を調べる
には、遮断状態で可動接触子と固定接触子との間（極
間）に電圧を印加することが行われていた。真空度が低
下すると極間の耐電圧も低下するので、真空バルブの内
部圧力が低下していることを知ることができる。しかし
ながら、真空バルブの耐電圧を調べるためには、真空バ
ルブにつながる主回路を遮断しなければならない上に、
大型の耐電圧試験装置の搬入と真空バルブへの大がかり
な高圧配線作業が必要である。真空バルブの組み込まれ
る真空遮断器は、電流遮断容量が大きくなるほど、ま
た、定格電圧が高くるほど重要な電気設備になるので主
回路を遮断するのが困難になる。この様な観点から、主
回路を遮断することなく真空バルブの内部圧力低下をチ
ェックする手段を用いることが以前から望まれていた。

【００１２】この発明の目的は、主回路を遮断すること
なく内部圧力の低下を知ることのできる真空バルブを提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、筒状のセラミックス部よりなり
外表面が保護層で覆われた真空容器の両端に金属フラン
ジが接合されるとともに、真空容器の内部に互いに接離
可能な固定接触子と可動接触子とが収納され、この固定
接触子および可動接触子がそれぞれ真空容器内で固定ロ
ッドおよび可動ロッドの一方端に接合され、この固定ロ
ッドおよび可動ロッドの他方端がそれぞれ前記金属フラ
ンジから固定的または可動的に外部に引き出されてなる
真空バルブにおいて、温度に依存して変色する感温塗料
が塗布されてなるものとするとよい。真空容器の内部圧
力が低下すると、空気中の酸素による固定接触子や可動
接触子の酸化→固定接触子と可動接触子との接触抵抗の
増加→通電による温度上昇が起きる。所定温度まで上昇
すると変色する感温塗料を真空バルブに塗布しておくこ
とにとり、その感温塗料が変色するので、真空容器の内
部圧力が低下したことを監視員が目視で知ることができ
る。すなわち、主回路を遮断することなく真空バルブ内
部の圧力低下を知ることのできる。感温塗料を真空バル
ブに塗布する箇所は、一般的には監視員が見える所であ
ればどこでのかまわない。感温塗料の変色温度も種々の
温度のが選べるので、所定温度として、圧力が異常に低
下した時に感温塗料の塗布された部分で発生する温度上
昇値にそれぞれ合わすことができる。

【００１４】かかる構成において、可動ロッドの真空容
器から外部に引き出された部分の外表面、または、真空
容器の外表面に感温塗料が塗布されたものとしてもよ
い。それによって、感温塗料が見やすくなり、監視員が
その変色をチェックし易くなる。また、かかる構成にお
いて、保護層が透明な絶縁性の合成樹脂よりなり、この
保護層とセラミックス部との間に感温塗料が介装されて
なるものとしてもよい。それによって、感温塗料が保護
層で覆われるので、感温塗料が傷つき難くなるとともに
汚れなくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかる真空遮
断器用真空バルブの構成を示す断面図である。可動ロッ
ド３Ａの真空容器１の外側部分（図１の上部）に感温塗
料９が塗布されている。その他の構成は、図３の従来の
構成と同じである。従来と同じ部分には同一参照符号を
付け、詳細な説明をここで繰り返すことは省略する。真
空容器１が漏れて空気が浸入すると、固定接触子４Ｂや
可動接触子４Ａが空気の酸素で酸化し始め、それによっ
て、固定接触子４Ｂと可動接触子４Ａとの接触抵抗が増
加する。その状態で通電されると固定接触子４Ｂと可動
接触子４Ａとの温度が上昇し、さらには周囲の真空容器
１や固定ロッド３Ｂ、可動ロッド３Ａも温度が上昇し、
真空バルブ全体が温度上昇する。可動ロッド３Ａに感温
塗料９が塗布されているので、感温塗料９として所定温
度で変色する様なものに選んでおけば、真空容器１内部
の圧力低下を外部から監視員が目視だけでチェックする
ことができる。

【００１６】感温塗料９は、一般に市販されており、所
定温度として変色する温度は種々のものを得ることがで
きる。また、感温塗料９の形態としても、図１のように
検温物体である可動ロッド３Ａに直接塗料するもの、固
着フイルムに感温塗料９が塗料されてあり、この固着フ
イルムを介して検温物体に固着させるものなど種々のも
のがある。さらにまた、圧力低下時に真空バルブ全体が
温度上昇するので、感温塗料９の塗布箇所は一般的には
どこでもかまわない。図１の実施例以外に、例えば、真
空容器１の外周壁、固定ロッド３Ｂの下面、金属フラン
ジ２Ａの上面に感温塗料９を塗布してもよい。可動ロッ
ド３Ａ、真空容器１の外周壁に感温塗料９を塗布するこ
とによって、感温塗料９がよく見えるので監視員が感温
塗料９の変色をチェックし易くなる。

【００１７】図１の構成において、真空容器１内部の圧
力が低下したときに実際にチェックできるか否かを調べ
てみた。図１のような真空容器１の内部圧力が１×１０
⁰ Ｐａになるように調整しながら真空容器１の内部を排
気し、その後、排気パイプ１１を封じ切って内部圧力が
低下した真空バルブを製作した。一方、比較用として、
図１の真空容器１の内部圧力が１×１０^-2Ｐａである正
常な真空バルブも製作した。可動ロッド３Ａに塗布され
る感温塗料９としては、両者の真空バルブとも１１０℃
で変色する仕様のものが用いられた。両者の真空バルブ
に定格電流を流すと、内部圧力が低下した真空バルブに
塗布された感温塗料９は変色したが、正常な真空バルブ
塗布された感温塗料９は全く変色しないことが分かっ
た。すなわち、内部圧力が低下した真空バルブの場合、
固定接触子４Ｂや可動接触子４Ａが残存空気の酸素で酸
化し始め、それによって、固定接触子４Ｂと可動接触子
４Ａとの接触抵抗が増加する。通電されると固定接触子
４Ｂと可動接触子４Ａとの温度が上昇し、その温度が可
動ロッド３Ａまで伝達し感温塗料９が変色する。これに
よって、真空容器の圧力低下を監視員が目視でチェック
することができる。

【００１８】図２は、この発明の異なる実施例にかかる
真空遮断器用真空バルブの構成を示す断面図である。図
１の真空バルブと異なる構成は、感温塗料１３が真空容
器１４と保護層１５との間に感温塗料１３が介装される
とともに、保護層１５が透明な絶縁性の合成樹脂よりな
る点だけである。保護層１５を釉薬の代わりに合成樹脂
としたのは、保護層１５の形成時間を節約するためであ
って合成樹脂製にすることによって保護層１５の形成時
間が大幅に縮小された。保護層１５を合成樹脂によって
形成することは、本発明と同一の出願人によって既に出
願されている。保護層１５は、エポキシ樹脂またはメラ
ミン樹脂などをの合成樹脂を溶剤とともにスプレーによ
って真空容器１４の外表面に噴霧し、約２０〜６０μｍ
厚さの保護層１５を形成する。これによって、真空容器
１のセラミックス表面の微小凸凹を覆うとともに、その
表面を平滑にし、従来から実施されていた釉薬製の保護
層と同じ役目（塵埃の付着防止、絶縁耐力の低下防止）
をする。保護層１５塗布後の乾燥は、常温の風で行って
もよいが、数十度の熱風で行ってもよい。この保護層１
５を形成する工程は、この乾燥時間を含めて３０分程度
で終わる。

【００１９】合成樹脂の保護層１５は、真空容器１４の
焼成温度やメタライジングの加熱温度である数百度ない
し千度以上の高温には耐えないので、合成樹脂の塗布は
真空バルブが完成した後に行われる。すなわち、真空容
器１４の焼成、メタライジング、真空容器１４の内部部
品の収納、金属フランジ２Ａ，２Ｂのメタライジング層
８への銀ろう付けが終わった後に、樹脂塗料が真空容器
１４の外表面にスプレーされる。その際、図２のように
合成樹脂の保護層１５が、メタライジング層８の表面を
覆っても性能上は何の支障もない。この保護層１５のよ
って感温塗料１３が傷つき難くなるとともに汚れなくな
る。なお、図２の構成の真空バルブについて、浸液性、
絶縁抵抗、絶縁破壊電圧、耐熱性、耐アーク性、耐トラ
ッキング性について検証試験が行われたが、いずれも良
好な結果が得られている。

【００２０】図２の構成においても、真空容器１４内部
の圧力が低下したときに実際にチェックできるか否かを
調べてみた。図２のような真空容器１４の内部圧力が１
×１０⁰ Ｐａになるように調整しながら真空容器１４の
内部を排気し、その後、排気パイプ１１を封じ切って内
部圧力が低下した真空バルブを製作した。一方、比較用
として、図２の真空容器１４の内部圧力が１×１０^-2Ｐ
ａである正常な真空バルブも製作した。真空容器１４に
塗布される感温塗料１３としては、両者の真空バルブと
も６０℃で変色する仕様のものが用いられた。両者の真
空バルブに定格電流を流すと、内部圧力が低下した真空
バルブに塗布された感温塗料１５は変色したが、正常な
真空バルブ塗布された感温塗料１５は全く変色しないこ
とが分かった。すなわち、内部圧力が低下した真空バル
ブの場合、固定接触子４Ｂや可動接触子４Ａが残存空気
の酸素で酸化し始め、それによって、固定接触子４Ｂと
可動接触子４Ａとの接触抵抗が増加する。通電されると
固定接触子４Ｂと可動接触子４Ａとの温度が上昇し、そ
の温度が可動ロッド３Ａや固定ロッド３Ｂ、さらには、
金属フランジ２Ａ，２Ｂを介して真空容器１４まで伝達
し感温塗料１５が変色する。これによって、真空容器の
圧力の低下を監視員が目視でチェックできる。

【００２１】

【発明の効果】この発明は前述のように、温度に依存し
て変色する感温塗料が真空バルブに塗布されたことによ
り、主回路を遮断することなく真空容器の圧力低下を知
ることができる。それによって、真空遮断器の運転中に
真空バルブの内部圧力低下をチェックすることができ、
電気設備の停電をなくすることができる。また、大型の
耐電圧試験装置の搬入や真空バルブへの大がかりな高圧
配線作業が不要になり、真空バルブのメンテナンスの大
幅な合理化が実現する。

【００２２】また、かかる構成において、可動ロッドの
真空容器から外部に引き出された部分の外表面、また
は、真空容器の外表面に感温塗料が塗布されたことによ
り、監視員が感温塗料の変色を見るのが楽になり、作業
性が向上し作業時間の短縮、疲労の低減がなされる。ま
た、かかる構成において、保護層が透明な絶縁性の合成
樹脂よりなり、この保護層とセラミックス部との間に感
温塗料が介装されたことにより、感温塗料が傷ついた
り、汚れたりしなくなり、感温塗料の寿命は大幅に長く
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる真空遮断器用真空バ
ルブの構成を示す断面図

【図２】この発明の異なる実施例にかかる真空遮断器用
真空バルブの構成を示す断面図

【図３】従来の真空遮断器用真空バルブの構成を示す断
面図

【符号の説明】

１，１４：真空容器、２Ａ，２Ｂ：金属フランジ、３
Ａ：可動ロッド、３Ｂ：固定ロッド、４Ａ：可動接触
子、４Ｂ：固定接触子、８：メタライジング層、１０，
１５：保護層、９，１３：感温塗料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 久次 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のセラミックス部よりなり外表面が保
   護層で覆われた真空容器の両端に金属フランジが接合さ
   れるとともに、真空容器の内部に互いに接離可能な固定
   接触子と可動接触子とが収納され、この固定接触子およ
   び可動接触子がそれぞれ真空容器内で固定ロッドおよび
   可動ロッドの一方端に接合され、この固定ロッドおよび
   可動ロッドの他方端がそれぞれ前記金属フランジから固
   定的または可動的に外部に引き出されてなる真空バルブ
   において、温度に依存して変色する感温塗料が塗布され
   てなることを特徴とする真空遮断器用真空バルブ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、可動ロッ
   ドの真空容器から外部に引き出された部分の外表面に感
   温塗料が塗布されてなることを特徴とする真空遮断器用
   真空バルブ。
3. 【請求項３】請求項１に記載のものにおいて、真空容器
   の外表面に感温塗料が塗布されてなることを特徴とする
   真空遮断器用真空バルブ。
4. 【請求項４】請求項１に記載のものにおいて、保護層が
   透明な絶縁性の合成樹脂よりなり、この保護層とセラミ
   ックス部との間に感温塗料が介装されてなることを特徴
   とする真空遮断器用真空バルブ。