JPS5812345Y2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空じゃ断器に係り、特に真空容器内のガスを
排気する際に用いられる排気孔に関するものである。

一般に真空しゃ断器の内部はその特性中高い真空度ｆ１
えば１０−５〜１Ｏ−６ＴＯｒｒ以下に成されて封止さ
れている必要がある。

このためガス排気は真空しゃ断器を所要の温度に加熱し
ながら長時間に渡って行ない内部のガスを充分排気した
後気密封じ切りされている。

従来はこのガス排気を端板に設けた排気管や固定電極棒
の軸内に穿設して設けた排気孔を介して行なぺそしてこ
の部分を気密封じ切るようにしていもこのため従来のも
のに釦いては、特別な排気管の設置又は排気孔の穿設が
面倒であり、その上気密封じ切り工程も面倒であり、こ
のため高価となり、又内部真空度が悪いという点がある
。

昔た、真空しゃ断器を例えば変圧器、モータｈどの誘導
負荷にふ−いて比較的小電流のしゃ断に使用すると、伊
１えば交流の場合電流が通常の零点をまたずして早く切
れる為、回路のインダクタンスに蓄えられた電磁エネル
ギーが静電エネルギーに変り、電気回路に過電圧を発生
させ、変圧器、モータなどの電気機器の絶縁破壊による
焼損事故を起すことがある。

このためこの種電気機器のしゃ断を行なう真空しゃ断器
にあっては、アークを通常の交流零点１で引きのばし、
この零点で切れるようにして途中で電流の裁断が起こら
ないように特性に応じて電極に比較的低融点の金属を含
有せしめている。

しかして、真空し剣断器を組立る場合にかける真空炉中
でのろう付けを一度のろう付けで行ない得るか、又は一
度以上のろう付は工程で行なわなければならないかは、
ろう付は温度即ち被ろう付は部材である真空しゃ断器の
各構成品とろう材との材質に係る関係によって決定され
るものである。

これらの関係について第１図に示す一般的な真空しゃ断
器を参照しながら説明する。

１・は両端部に気密ろう付げに適する金属をメタライズ
したメタライズ部１１を有するセラミック絶縁筒で、真
空ろう付は可能な温度範囲は６００″Ｃ〜１０００’Ｃ
以上である（以下括孤内は真空ろう付は可能な温度範囲
を示す）。

２及び３はそれぞれセラミックス絶縁筒１とほぼ同等の
熱膨張保有するＦｅ−Ｎｉ合金或はＦｅ −Ｎｉ−Ｃｏ
合金より成る固定側端板及び可動側板（６００℃〜１２
００℃以上）で、その他の部品材質を一応次のように設
定する。

４及び５は固定電極棒及び可動電極棒で各々材質は無酸
索銅（６００℃〜１２００℃以上）とする。

６はベローズで、材質はＦｅ−Ｃｒ合金（例えばステン
レス）（９００℃〜１２００℃以上）とする。

７はシールドで、材質ばＦｅ 、Ｎｉ ｔＦｅ−Ｎｉ
合金（６００℃〜１２００℃以上）或はＦｅ −Ｃｒ合
金（例えばステンレス）（９００℃〜１２００℃以上）
或はＣｕ（６００℃〜１０００℃以上）とする。

４１及び５１は固定電極及び可動電極で材質はＣｕ合金
（６００℃〜１ＯＯＯ℃以上）或はＡＣ合金（６００″
Ｃ〜９００℃以上）とする。

９は各ろう付は部分を示し、この各ろう付は部分９を真
空気密ろう付けして真空しゃ断器を得るわけである。

このように絶縁筒１にセラミックを、又各端板２及び３
にＦｅ−Ｎｉ合金或はＦｅ−Ｎｊ−Ｃ。

合金を使用した真空しゃ断器に督ける他の部品の材質の
選定理由を述べると、各電極棒４及び５は通電性、真空
ろう付は性、機械的強度などから無酸索銅が最上である
。

ベローズ６はＦｅ−Ｃｒ合金の他にリン青銅も考えられ
るが、真空ろう付は性と機械的強度の点に釦いてＦｅ−
Ｃｒ合金の方が優れている。

シールド７は列記したものを適宜使えば良い。

電極４１及び５１の材料は用途及び性能に応じて各種あ
るが一般的に言ってもＣｕ合金とＡｇ合金に大別でき、
いずれの場合も融点に近づくと組成或は混合の状態に変
動を生ずるのでろう付は上限温度をその都度設定する必
要がある。

また、上記各部品のろう付は温度範囲の下限温度が６０
０℃となっているのは真空ろう付は用ろう材による制限
と母材の活性化最低温度によるためで、ろう材による制
、限とは一般にろう付は温度が６００℃未満のろう材に
訃いては低融点で高蒸気圧成分の材料を混合或は合金化
されであるため真空中では著しくなり、ろう材として適
用し難いということである。

又上限温度が何度以上となっているのはこの温度以上で
もろう付は不可能ではないが、実用上はこの温度を上限
温度としているためである。

次に使用するろう材は、ろう付は温度範囲の設定に応じ
て選択が可能であるが、代表的なろう材で（６００℃〜
１０００’Ｃの温こ度範囲のもので市販されているもの
）、そのろう材の各金属に対するろう付は性の可否を調
べた結果、ろう付は可能な温度範囲の高いＦｅ −Ｃｒ
合金（ベローズに使用している）には、低融点のろう材
（Ａｇを含むろう材）は使用できず、又ろう付は温度の
低いＡｇ合金（例えば電極材）には、高融点のろう材（
Ａｇを含１ないＣｕ又はＡｕろう材）が使えないことが
解った。

これらのことから、ろう付は温度は、Ｆｅ −Ｃｒ合
金より成るベローズ６とＣｕ合金或ばＡｇ合金より成る
電極４１及び５１によって大きく左右されることになる
。

（シールド７もＦｅ−Ｃｒ合金により形成すればこれに
よっても大きく左右される。

）ここで真空中のろう付は作業の温度を考えると、真空
中では熱源から加熱部への熱は輻射のみによつて伝わる
ので加熱部があたた１りにクク、シかも加熱部を均等に
加熱する必要性から液相線温度プラス数１０℃をろう付
は作業温度としなければならない。

こ０結果、電極４１及び５１はＡｇ合金或は６００℃〜
９００℃の温度範囲で真空ろう付けを必要とするＣｕ合
金より形成した場合、ベローズ６と電極４１及び５１と
を一諸にろう付けしようとすると、ベローズ６のろう付
けが可能な温度１で可熱すると電極４１及び５１が溶け
てし１うことか生じたり、融点に近づいて組成或は混合
の状態に変動を生じたシする。

このためベローズ６と電極４１及び５１とを一緒にろう
付けすることはできないのでろう付けを２度に分けて行
なわなければならない。

次にＡｇをＮむろう材（以下Ａｇろう材と称する）を用
いた場合のＦｅ 、Ｎｉ 、Ｆｅ −Ｎｉ 合金
、Ｆｅ −Ｎｉ −Ｃｏ合金の材料から戒る端板２及
び３に与える影響を調べると、これら材料の表面に溶融
状態のＡｇろう材が存在すると母材へのＡｇろう材の浸
入が高い割合で発生し、浸入拡散時にクサビ状に粒界に
入り込み、母材とろう材の親和性と敏感性がこれを促進
し、特に母材に引張力（外部からの力又はろう付けによ
り熱膨張係数の異なる金属を接続した場合に生ずる熱応
力の内部からの力）加わっている場合にはこの現象は特
に著しく、場合によっては亀□裂を生じる恐れがある。

これに対してＡｇを含１ないＣｕろう材又はＡｕろう材
を用いた場合には、これらろう材は、微細に分散して母
材の結晶粒内に均等に拡散し、良好なろう付けの拡散層
を形成し、Ａｇろう材におけるような粒界への選択的な
浸入は無く、引張力を加えてもこの状況に変化は無く、
亀裂の発生はない。

従ってセラミック絶縁筒１と各端板２及び３とのろう付
けに用いるろう材はＣｕろう材又はＡｕろう材が適し、
これによって高い真空気密の信頼性を得ることができる
。

本考案は以上の点に鑑みてなされたものであり、真空し
ゃ断器各構成部品の材質及び適用ろう材を選定すると共
に、固定側端板と固定電極棒との係合部に歯状の排気子
りを設け、該排気孔の外周に位してリン４の座板を設け
、且つ前記歯状の排気孔を覆う如く前記固定電極棒に段
部を設けて構成せしめて、真空しゃ断器の各構成部品間
に各々所要のろう材を配し、これを真空炉中に納めて真
空しゃ断器内部のガスを前記歯、状の排気孔の部分を通
して排気せしめると共に２回の真空ろう付けによって、
構成した信頼性のある真空しゃ断器を提供することを目
的とする。

次に以上の点を考慮して構成した本考案に係る真空しゃ
断器の一実施例を第２図及び第３図によって説明する。

１は両端部に気密ろう付げに適する金属をメタライズし
たメタライズ部１１を具有するセラミック絶縁筒。

２及び３は各々セラミック絶縁筒１とほぼ同等の熱膨張
係数を有するＦｅ−Ｎｉ合金或はＦｅ −Ｎｉ −Ｃｏ
合金よりなる固定側端板及び可動側端板。

４及び５は無酸素銅から成る固定電極棒及び可動電極棒
。

６ばＦｅ −Ｃｒ合金から成るベローズ。

７ｕＦ’ｅ ｔＮｉ ｓＦｅ −Ｎｉ 、Ｆｅ−
Ｃｒ合金又はＣｕから戒るシールド。

８はＣｕ材から成る補助端板である。また固定側端板２
の固定電極棒４が貫通する部分には、第２図及び第３図
に示す如く歯状の排気孔２１が固定側端板２の板面より
第２図中で下側に没入した状態に設けである。

２２はＣｕ材から成るリング状の座板であり、排気孔２
１の外周に位し且つ固定側端板２の板面上に設けである
。

前記補助端板８は軸部８１とフランジ部８２とから成っ
ており、軸部８１は前記歯状の排気孔２１の内径寸法よ
りわずか小さい外径寸法である。

又フランジ部８２は、前記歯状の排気孔２１を覆い且つ
固定側端板２の板面上に設けた座板２２に係シ合う大き
さである。

９１，９２．９３は各構成部品のろう付は接続部に各々
配置したろう材であり、９２はＡｇ成分を含會ないＣｕ
合金又はＡｕ合金より成る第１のろう材で、この第１の
ろう材としては例えば重量多でイ８０Ａｕ−２０Ｃｕ、
口５３Ｃｕ−３８Ｍａ−９Ｎｉ 、ハ８２Ａｕ−１８Ｎ
ｉの如き各ろう材が適用できる。

９１及び９３ば、前記第１のろう材９２より低融点の例
えばＡｇ成分を含む第２のろう材で、この第２のろう材
としてＶへ例えば重量多でイ６１Ａｇ−２４Ｃｎ−１５
Ｉｎ 、ｏ６０Ａｇ−２７Ｃｕ−１３Ｉ’ｎ、二２０Ａ
ｇ−６０’Ａｎ−２０Ｃｕの如き各ろう材が適用できる
。

筐た前記補助端板８のフランジ部８２と固定側端板２の
板面上に設けた座板２２との間に配置するろう材９１は
波状に成されて、排気孔２１を通って排気されるガスの
通路が十分確保され、且つろう付けした際にフランジ部
８２と固定側端板２とが気密に十分ろう付けされ得るよ
うに考慮されて配置されている。

そしてこれらろう材９１．９２，９３を真空気密ろう付
けして真空しゃ断器を得るわけである。

次に以上説明した様に構成されている本考案の真空しゃ
断器の製造作業の一例を述べる。

両端部に気密ろう付げに適する金属をメタライズしたセ
ラミック絶縁筒１の両端に固定側及び可動側端板２及び
３を、それぞれＡｇ成分を含１ないＣｕ合金或はＡｕ合
金より成る第１のろう材９２を介して配置し、固定側端
板２の歯状の排気孔２１の周囲に位してＣｕ材より成る
座板２２を、前記第１のろう材９２を介して配置し、可
動側端板３の内側中央部には前記第１のろう材９２を介
してＦｅ−Ｃｒ合金より成るベローズ６及び前述した材
質のいずれから成るシールド７を載置し、ベローズ６の
上端にも前記第１のろう材９２を介してＣｕ材より成る
可動電極棒５を設けて仮組立を行ない、真空炉中で排気
を行ないつつ加熱して前記第１のろう材９２を各々溶融
して１回目の真空気密ろう付けを行なう。

このようにベローズ６及びその他の部品のろう付けを１
回目に行なうのは２回目のろう付けにおいてＡｇ合金か
ら成る電極或は６００℃〜９００℃の温度範囲で真空ろ
う付けを必要とするＣｕ合金から成る電極４１及び５１
のろう付けを行ない、前述のようにベローズ６と電極４
１及び５１とではろう付は温度が違い一諸にろう付けす
ることはできないのでろう付は温度の高いベローズ６の
ろう付けを先に行なうのである。

又Ｆｅ−Ｎｉ合金或はＦｅ −ＮｉＣｏ合金より成る各
端板２，３と他の部品とのろう付けを１回目に行なうの
は、２回目のろう付けにおいては１回目よりも低融点の
ろう材を使用する必要があるからであり、即ち低融点の
ろう材は一般にＡｇ成分を含み前述のように各端板２，
３とセラミック絶縁筒１とのろう付けにＡｇ成分を含む
ろう材を使用すると前述のように各端板２゜３に亀裂を
生ずる問題があるからである。

次に固定側端板２の排気孔２１の部分からＡｇ合金或は
６００℃〜９００℃の温度範囲で真空ろう付けを必要と
するＣｕ合金より成る可動及び固定電極４１及び５１を
挿入し、可動電極５１を可動電極棒５の上端に低融点の
第２のろう材９３を介して載置し、前記固定側端板２上
の座板２２に第２のろう材である波状のろう材９１を介
して補助端板８を載置し、該補助端板８には第２のろう
材９３を介してＣｕ材より成る固定電極棒４を挿入し、
固定電極棒４の下端に固定電極４１を第２のろう材９３
を介して保持せしめて仮組立を行ない、真空炉中で排気
を行ないつつ加熱して第２のろう材を溶融して２回目の
真空気密ろう付けを行なって真空しゃ断器の真空気密ろ
う付けをすべて完了する。

２回目のろう付けにおける加熱温度は１回目のろう付け
の際よシ低くすることはもちろんである。

本考案の真空しゃ断器は以上説明したように、真空しゃ
断器の各溝成部品の材質を選定すると共に部品間のろう
付けをするろう材も選定し、Ｆｅ−Ｎｉ合金或はＦｅ
−Ｎｉ −Ｃｏ合金より成る各端板と、該端板に固着さ
れるその他の構成品とのろう付けはＡｇ成分を含まない
Ｃｕ合金或はＡｕ合金より成る第１のろう材によって１
回目のろう付けをし、また融点の低いＡｇ合金或は６０
０℃〜９００℃の温度範囲での真空ろう付けを必要とす
るＣｕ合金から成る電極のろう付けは、前記第１のろう
材より低融点の第２のろう材によって２回目のろう付け
をして、真空しゃ断器を構成するようにしているので、
真空しゃ断器の用達及び性能に係って電極が比較的低融
点の金属を含有するものであっても、亀裂を生じる恐れ
がなく、真空気密性に対して高信頼性のある真空しゃ断
器を得ることができる。

また固定側端板２の固定電極棒４が貫通する部分の孔を
歯状に或１〜て排気孔２１を形成せしめ、且つ、この排
気孔２１を覆い気密封止する部材即ち補助端板８を固定
電極棒４に設けているので、従来の如く特別に排気管を
設けたり、又は排気孔を穿設する必要はなく、真空しゃ
断器を真空炉中で組立る際に同時に排気でき、安価で簡
単な気密に対する高信頼性な真空しゃ断器を得ることが
できる。

普た、排気孔２１は歯状になっているので、真空しゃ断
器ろう付は組立中において、当初は波状のろう材９１に
よって固定側端板２より浮き上がっている固定電極棒４
及び補助端板８が下降する際においては、排気孔２１と
固定電極棒４側即ち補助端板８とは適当に接触して摺動
下降するので芯ずれはなく、また固定側端板２との接触
面積は小さいので抵抗は小さく、固定電極棒４の下降に
悪影響を与えることはなく、−ｍｕスムーズに行ない得
る。

更にまた、固定側端板２には第１のろう材９２によって
Ｃｕ材から成る座板２２がろう付けされ、この座板２２
に第２のろう材である波状のろう材９１を介してＣｕ材
から成る補助端板８がろう付けされるようにしているの
で、固定側端板２と補助端板８とのろう付けの真空気密
に対する信頼は充分である。

なお、以上説明した本考案の真空しゃ断器では、歯状の
排気孔２１を固定側端板２に設けた場合、及び固定側端
板２と固定電極棒４との間に補助端板８を設け、該補助
端板８によって前記排気孔２１を封止するようにした場
合について述べたが、本考案はこれに限らず、歯状の排
気孔２１を補助端板８の軸部８１又は固定電極棒４の軸
部に例えば軸方向に凹溝を掘って設けても良い。

また補助端板８に代えて固定電極棒４の軸径を太くして
段部を形成し、これによって排気孔２１を封止するよう
にしても同様の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な真空しゃ断器の縦断正面図、第２図は
本考案の真空しゃ断器の縦断正面図、第３図は第１図の
Ａ−Ａ線横断拡大図。 １はセラミック絶縁筒、１１はメタライズ部、２は画定
側端板、２１は排気孔、２２は座板、３は可動側端板、
４は固定電極棒、４１は固定電極、５は可動電極棒、５
１は可動電極、６はベローズ、７はシールド、８は補助
端板、８１は軸部、８２はフランジ部、９ばろう付は部
分、９１は波状のろう材、９２は第１のろう材、９３は
第２のろう材。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）両端部に気密ろう付けに適する金属をメタライズ
   したセラミック絶縁筒の両端に該セラミック絶縁筒とほ
   ぼ同等の熱膨張係数を有するＦｅ−Ｎｉ合戒或はＦｅ
   −Ｎｉ −Ｃｏ合金より成る固定側端板及び可動側端板
   を、それぞれＡｇ成分を含１ないＣｕ合成或はＡｕ合金
   より戒る第１のろう材で気密ろう付けして真空容器を形
   成すると共に、該真空容器内で相対接離し得る一対のＡ
   ｇ合金或は６００℃〜９００℃の温度範囲での真空ろう
   付けを必要とするＣ ｕ合金より成る固定電極及び可動
   電極を、前記第１のろう材より低融点の東２のろう材を
   介して固着する固定及び可動電極棒を各々前記固定及び
   可動側端板に気密に貫通して設け、更にその他の構成部
   品相互間に第１又は第２のろう材と同じ材質のろう材を
   適宜に配置し、且つ前記真空容器内のガスを真空炉中で
   排気せしめると共に少なくとも２回のろう付は作業によ
   って形成する真空しゃ断器において、前記固定電極と該
   電極棒が貫通する固定側端板との係合部に歯状の排気孔
   を設け、該排気孔の外周に位してリング伏の座板を前記
   第１のろう材と同じろう付は温度範囲のろう材を介して
   設け、前記排気孔を覆う如く前記固定電極棒に段部を設
   けると共に該段部と前記座板との間に前記第２のろう材
   と同じろう付は温度範囲の波状のろう材を設け、前記歯
   状の排気孔を介して真空容器内のガスを排気せしめると
   共に前記固定電極棒の段部と座板及び固定側端板とを気
   密にろう付けしたことを特徴とする真空しゃ断器。
2. （２）歯状の排気孔を、端板部側に設けた実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の真空しゃ断器。
3. （３）歯状の排気孔を、固定電極棒部側に設けた実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の真空しゃ断器。
4. （４）固定電極棒に設けた段部を、固定電極棒に金具を
   気密に固着して形成した実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の真空しゃ断器。
5. （５）固定電極棒に設けた段部を、固定電極棒の径を変
   えて形成した実用新案登録請求の範囲第１項記載の真空
   しゃ断器。