JPS60100323A - 真空バルブ - Google Patents
真空バルブInfo
- Publication number
- JPS60100323A JPS60100323A JP20687483A JP20687483A JPS60100323A JP S60100323 A JPS60100323 A JP S60100323A JP 20687483 A JP20687483 A JP 20687483A JP 20687483 A JP20687483 A JP 20687483A JP S60100323 A JPS60100323 A JP S60100323A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shield
- fixed
- vacuum
- insulating
- end plate
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/662—Housings or protective screens
- H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
- H01H2033/66269—Details relating to the materials used for screens in vacuum switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/662—Housings or protective screens
- H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
- H01H2033/66284—Details relating to the electrical field properties of screens in vacuum switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/662—Housings or protective screens
- H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
- H01H2033/66292—Details relating to the use of multiple screens in vacuum switches
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は真空バルブに関する。
従来の真空バルブは、第１図（；示すよう（二絶縁筒１
ａを軸方向に２個並設してなる絶縁容器１の両端Ｃ二夫
々端板２，３を゛設けて内部を真空にした真空容器を形
成している。そして固定電極４は端ｆ２を気密に貫通す
る通電４４ ａに接触子４ｂを有する電極４Ｃを設けて
いる。また、可動電極５は端板３（ニベローズ６を介し
て可動に密封された通電軸５ａｌ−接触子５ｂを有する
電極５ｃを設けている。そして、固定電極側に固定シー
ルド７を、真空容器の中間に中間シールド８を、可動Ｉ
’ｌｌ二は固定シールド７を設けている。
ａを軸方向に２個並設してなる絶縁容器１の両端Ｃ二夫
々端板２，３を゛設けて内部を真空にした真空容器を形
成している。そして固定電極４は端ｆ２を気密に貫通す
る通電４４ ａに接触子４ｂを有する電極４Ｃを設けて
いる。また、可動電極５は端板３（ニベローズ６を介し
て可動に密封された通電軸５ａｌ−接触子５ｂを有する
電極５ｃを設けている。そして、固定電極側に固定シー
ルド７を、真空容器の中間に中間シールド８を、可動Ｉ
’ｌｌ二は固定シールド７を設けている。
このようなシールド７．８は電流しゃ断時（二電極４，
５間で発生する金属蒸気が絶縁容器１の内壁（二付着す
るのを防止するために大きな役割を果している。し力）
しながら、この固定シールド７と中間シールド８との近
くに絶縁筒ｌａがあるため破壊電圧が低下する。これは
、第２図（二示すよう（二可動側について考えると、中
間シールド８（−電界が加わると可動側の固定シールド
７が陰極となって放出された電子ｅは、絶縁筒１ａ（二
衝突して２次電子を放出する。この時の衝突エネルギー
と２次電子放出効率δ（Ｅ）との関係は第３図（二示す
特性曲線δ（均となる。第３図において縦軸は２次電子
放出効率δ（均、横軸は電子の衝突エネルギーＥ（ｅＶ
）を示している。この曲線δ（Ｅ）−二従って絶縁筒１
ａｉ−は正の電荷が蓄積される。この絶縁筒１ａから放
出された電子は２次電子なだれによって電子増殖し、つ
いには絶縁破壊にいたる。したがって、比較的低電圧で
電子なだれによる前駆破壊電流が流れこの結果、破壊電
圧は低くなってしよう。
５間で発生する金属蒸気が絶縁容器１の内壁（二付着す
るのを防止するために大きな役割を果している。し力）
しながら、この固定シールド７と中間シールド８との近
くに絶縁筒ｌａがあるため破壊電圧が低下する。これは
、第２図（二示すよう（二可動側について考えると、中
間シールド８（−電界が加わると可動側の固定シールド
７が陰極となって放出された電子ｅは、絶縁筒１ａ（二
衝突して２次電子を放出する。この時の衝突エネルギー
と２次電子放出効率δ（Ｅ）との関係は第３図（二示す
特性曲線δ（均となる。第３図において縦軸は２次電子
放出効率δ（均、横軸は電子の衝突エネルギーＥ（ｅＶ
）を示している。この曲線δ（Ｅ）−二従って絶縁筒１
ａｉ−は正の電荷が蓄積される。この絶縁筒１ａから放
出された電子は２次電子なだれによって電子増殖し、つ
いには絶縁破壊にいたる。したがって、比較的低電圧で
電子なだれによる前駆破壊電流が流れこの結果、破壊電
圧は低くなってしよう。
一方、近年真空バルブを用いる回路の高電圧化が著るし
く進み、高電圧で安定（二用い得る真壁バルブの出現が
望まれている。
く進み、高電圧で安定（二用い得る真壁バルブの出現が
望まれている。
しかして、上述の欠点を除去するための方法として、ア
ルミナ及びエポキシ樹脂などの絶縁部材で中間シールド
８、固定シールド７の表面を被覆することが考えられて
いる。これは、陰極となるどちらかのシールドからの電
界放射電子の放出を押えることができるため、絶縁筒Ｃ
二入射する１次電子を抑制することができる。したがっ
て、絶縁筒表面の２次電子なだれの進展を制限する事が
でき、耐電圧性能を向上する事が期待できる。しかしな
がら、このようなものでは次のような欠点がある。
ルミナ及びエポキシ樹脂などの絶縁部材で中間シールド
８、固定シールド７の表面を被覆することが考えられて
いる。これは、陰極となるどちらかのシールドからの電
界放射電子の放出を押えることができるため、絶縁筒Ｃ
二入射する１次電子を抑制することができる。したがっ
て、絶縁筒表面の２次電子なだれの進展を制限する事が
でき、耐電圧性能を向上する事が期待できる。しかしな
がら、このようなものでは次のような欠点がある。
すなわち、真空バルブでは電流しゃ断時（二発生するア
ークによる電極表面の急激な温度上昇及びヒートラン試
験等【二よる温度上昇のために真空容器内の部品は、々
るべく熱伝導率の高゛い部品を使用しなければならない
。しかしながら、アルミナあるいはエポキシ樹脂等の絶
縁何科は熱伝導率が低いため、放熱特性が著るしく低下
する。
ークによる電極表面の急激な温度上昇及びヒートラン試
験等【二よる温度上昇のために真空容器内の部品は、々
るべく熱伝導率の高゛い部品を使用しなければならない
。しかしながら、アルミナあるいはエポキシ樹脂等の絶
縁何科は熱伝導率が低いため、放熱特性が著るしく低下
する。
萩た、アルミナあるいはエポキシ樹脂は絶縁伺料自体の
絶縁耐力が低いため、期待する程耐′喧圧性能が向上し
ない。
絶縁耐力が低いため、期待する程耐′喧圧性能が向上し
ない。
さらに、この種の真空バルブは脱ガス処理を行なうため
（二数１００°Ｃに真空加熱を行う必要がある。
（二数１００°Ｃに真空加熱を行う必要がある。
そのため、真空バルブ内の部品の融点を加熱温度より高
くしなけれはならない。一方、エポキシ樹脂は融点が低
いため、エポキシ樹力旨を真空容器内で使用するため（
＝は加熱温度を低くする必要があり脱ガス処理を充分Ｃ
二行なうことができない。
くしなけれはならない。一方、エポキシ樹脂は融点が低
いため、エポキシ樹力旨を真空容器内で使用するため（
＝は加熱温度を低くする必要があり脱ガス処理を充分Ｃ
二行なうことができない。
又、アルミナ等で被覆した場合（二は融点が高いので脱
ガス処理は充分（二行なうことが出来るが。
ガス処理は充分（二行なうことが出来るが。
金属製シールドとの熱膨張の相異（二より加熱処理時や
、しゃ断時のアーク（二より、熱膨張応力を生じ破損や
ひび割れを生じる。
、しゃ断時のアーク（二より、熱膨張応力を生じ破損や
ひび割れを生じる。
破損は勿論、僅かのひび割れが生じると、電子がそこを
通って放出されるから、電子放射を抑制する効果が失わ
れ耐電圧低下を招来する。
通って放出されるから、電子放射を抑制する効果が失わ
れ耐電圧低下を招来する。
したがって、真空バルブのシールドをアルミナあるいは
エポキシ樹脂等の絶縁材料でコーティングすることは困
難であり、耐電圧性能の良好な高電圧化に適した真空バ
ルブを実用化することは困難であった。
エポキシ樹脂等の絶縁材料でコーティングすることは困
難であり、耐電圧性能の良好な高電圧化に適した真空バ
ルブを実用化することは困難であった。
本発明は、上記の事情に鑑みて表されたもので。
放熱特性が良好でかつ耐電圧性能の優れた真空バルブを
提供することを目的とするものである。
提供することを目的とするものである。
本発明は上記の目的を達成するため、真空バルブのシー
ルドの外側に絶縁物製のパーリヤを配置し、これにより
電界放射（二よりシールド面より放出された電子が絶縁
筒内面に衝突することを防止することにより沿面耐圧向
上を狙うものである。
ルドの外側に絶縁物製のパーリヤを配置し、これにより
電界放射（二よりシールド面より放出された電子が絶縁
筒内面に衝突することを防止することにより沿面耐圧向
上を狙うものである。
以下、本発明の一実施例を第４図および第５図を参照し
て詳細（二説明する。
て詳細（二説明する。
なお、第１図と同一部分は同一符号を付してその説明を
省略する。第４図に示すようＣ二絶縁筒１ａ；を軸方向
に２個並設した絶縁容器ｌの両端（−それぞれ端板２，
３を封着して真空容器を形成し、固定電極４は端板２を
貫通して封着された通電軸４ａの先端（二接触子４ｂを
備えた電極４Ｃを設けている。また可動電極５は端板３
にカバー６ａを有するベローズ６を介して可動（−封着
された通電軸５ａの先端（二接触子５ｂを備えた電極５
Ｃが設けられている。固定電極側端板２及び可動電極側
端板３（−はそれぞれ固定シールド７．７を設け、この
両固定シールド７．７の中間の絶縁筒ｌの接続部の内壁
（二支持金物８ａを設けて中間シールド８を保持するよ
うにしている。
省略する。第４図に示すようＣ二絶縁筒１ａ；を軸方向
に２個並設した絶縁容器ｌの両端（−それぞれ端板２，
３を封着して真空容器を形成し、固定電極４は端板２を
貫通して封着された通電軸４ａの先端（二接触子４ｂを
備えた電極４Ｃを設けている。また可動電極５は端板３
にカバー６ａを有するベローズ６を介して可動（−封着
された通電軸５ａの先端（二接触子５ｂを備えた電極５
Ｃが設けられている。固定電極側端板２及び可動電極側
端板３（−はそれぞれ固定シールド７．７を設け、この
両固定シールド７．７の中間の絶縁筒ｌの接続部の内壁
（二支持金物８ａを設けて中間シールド８を保持するよ
うにしている。
この固定シールド７及び中間シールド８の各軸方向の端
部には円弧部７ａ 、８ｂが設けられており、固定シー
ルド７の端部の円弧部７ａはその断面の曲率半径ｒｌを
有し、中間シールド８の先端の円弧部８ｂは、その断面
の曲率半径ｒ２を有している。これらの曲率は電界強度
の最も強い、これら端部（二於ける電界強度を絶縁物の
許容値以下（二緩和することがある。
部には円弧部７ａ 、８ｂが設けられており、固定シー
ルド７の端部の円弧部７ａはその断面の曲率半径ｒｌを
有し、中間シールド８の先端の円弧部８ｂは、その断面
の曲率半径ｒ２を有している。これらの曲率は電界強度
の最も強い、これら端部（二於ける電界強度を絶縁物の
許容値以下（二緩和することがある。
第４図で９．ｌＯは本発明のバーリヤであってシールド
の先端部７ａ、８ｂより放出される電界放射電子が絶縁
筒１ａの内壁面（二衝突するととを防止すること（二よ
り沿面耐圧向上を狙ったものである。
の先端部７ａ、８ｂより放出される電界放射電子が絶縁
筒１ａの内壁面（二衝突するととを防止すること（二よ
り沿面耐圧向上を狙ったものである。
ところでバーリヤ及び前記シールド表面被覆の材料であ
る絶縁物であるが、これらはアルミナ。
る絶縁物であるが、これらはアルミナ。
窒化ホウ素そしてガラス類であるが、エポキシ樹脂も含
めて物理的ガ性質を示すと第１表である。
めて物理的ガ性質を示すと第１表である。
（以下余白）
第１表より金属と絶縁物との膨張率は数倍も違うので、
前記シールド表面被覆の場合Ｃ二は加熱による歪の増加
と絶縁物の破壊の生ずる理由がうなづける。しかるに本
発明のようにシールドとは別に外側にバーリヤを配置し
たものでは材質の相異による熱歪みは皆無であるから、
製造工程上に於ける熱処理に対し何ら問題はなく良好な
絶縁特性が得られる。
前記シールド表面被覆の場合Ｃ二は加熱による歪の増加
と絶縁物の破壊の生ずる理由がうなづける。しかるに本
発明のようにシールドとは別に外側にバーリヤを配置し
たものでは材質の相異による熱歪みは皆無であるから、
製造工程上に於ける熱処理に対し何ら問題はなく良好な
絶縁特性が得られる。
又、絶縁耐力の面からは窒化ホウ素、ホウケイ酸ガラス
をして石英ガラスなどが優れており、これらを応用した
バーリヤは格段Ｃ１優れたものとなることが判る。
をして石英ガラスなどが優れており、これらを応用した
バーリヤは格段Ｃ１優れたものとなることが判る。
さらＣ１窒化ホウ素は熱伝導率が金属なみであるからア
ークシールド（二最適である０又、ガラスは加熱（二よ
って加工が容易となるので効果的なバーリヤを製作する
（二便利である。
ークシールド（二最適である０又、ガラスは加熱（二よ
って加工が容易となるので効果的なバーリヤを製作する
（二便利である。
このように窒化ホウ素、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス
をしてアルミナ等で真空バルブのバーリヤ９，１０を製
作すること（二より絶縁筒１ａに対向している部分であ
る固定シールド７及び中間シールド８から放射された前
１駆破壊電流を抑制し、絶縁筒１ａの表面の２次電子な
だれを抑制できるので、この部分の電界強度を高くでき
、コンパクトな構造とすることができる。
をしてアルミナ等で真空バルブのバーリヤ９，１０を製
作すること（二より絶縁筒１ａに対向している部分であ
る固定シールド７及び中間シールド８から放射された前
１駆破壊電流を抑制し、絶縁筒１ａの表面の２次電子な
だれを抑制できるので、この部分の電界強度を高くでき
、コンパクトな構造とすることができる。
この前駆破壊電流と印加電圧との関係を第５図に示す。
同図（−おいて、縦軸は前駆破壊電流を示し、横軸は印
加電圧を示している。曲線１ａは、金属シールドのみを
用いた場合であり、曲線１ｂは絶縁物製のバーリヤを用
いた場合である。この前駆破壊電流が所定の限界ＩＣに
達したとき絶縁破壊となる。この前駆破Ｍ電流が抑制さ
れるため絶縁破壊電圧が向上する。
加電圧を示している。曲線１ａは、金属シールドのみを
用いた場合であり、曲線１ｂは絶縁物製のバーリヤを用
いた場合である。この前駆破壊電流が所定の限界ＩＣに
達したとき絶縁破壊となる。この前駆破Ｍ電流が抑制さ
れるため絶縁破壊電圧が向上する。
したがって、第４図で中間シールド８と固定シールド７
間の破壊電圧が高くなるため、中間シールド８の円弧部
８ｂの先端と固定シールド７の円弧部７ａの先端との間
のギャップ長を短かくすることができ、また絶縁筒１ａ
の内面と中間シールド８及び固定シールド７間の距離も
短くすることができ、バルブの容積を大幅に小さくでき
る。
間の破壊電圧が高くなるため、中間シールド８の円弧部
８ｂの先端と固定シールド７の円弧部７ａの先端との間
のギャップ長を短かくすることができ、また絶縁筒１ａ
の内面と中間シールド８及び固定シールド７間の距離も
短くすることができ、バルブの容積を大幅に小さくでき
る。
また窒化ホウ素、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスとして
アルミナは融点が非常に高くその値は真空バルブの脱ガ
ス処理時の加熱処理温度よりも元方に高いため、解離ガ
スの放出も少なくバルブ内の圧力もあまり高くはならな
い。
アルミナは融点が非常に高くその値は真空バルブの脱ガ
ス処理時の加熱処理温度よりも元方に高いため、解離ガ
スの放出も少なくバルブ内の圧力もあまり高くはならな
い。
さらに第１表力）ら明らがなよう（二窒化ポウ素は。
他のアルミナ、エポキシ樹脂等の絶縁材料に比して熱伝
導率が高く放熱特性が良好であるため、これをパーリヤ
の材料として用いることにより電流しゃ断による急激な
温度上昇が生じても、速力）（二熱を外部（二放熱する
ことが出来、バルブ内を低温度に維持できる。
導率が高く放熱特性が良好であるため、これをパーリヤ
の材料として用いることにより電流しゃ断による急激な
温度上昇が生じても、速力）（二熱を外部（二放熱する
ことが出来、バルブ内を低温度に維持できる。
したがって、真空容器の容積を小さくできるため、太幅
カコストダウンを図ることができる。
カコストダウンを図ることができる。
また、中間シールド８及び固定シールド７の円弧部８ｂ
、７ａのギャップ長を短かくできるため、箪流しゃ断時
ｆ二電板４，５間から発生する金属蒸気が絶縁間の内面
に付着することな防止できそれＣ二よって、大電流しゃ
断時に金ＡＩＡ蒸気がＭ！３縁谷器１ａの内面に付着す
ることによる耐圧低下を防止することができる。
、７ａのギャップ長を短かくできるため、箪流しゃ断時
ｆ二電板４，５間から発生する金属蒸気が絶縁間の内面
に付着することな防止できそれＣ二よって、大電流しゃ
断時に金ＡＩＡ蒸気がＭ！３縁谷器１ａの内面に付着す
ることによる耐圧低下を防止することができる。
本発明（二よれば固尼シールド及び中間シールドのそれ
ぞれＣ：窒化ホウ素系の磁器や、ガラス類そしてアルミ
ナ磁器等を材料として用いたパーリヤー を適用するこ
と（二より両シールド間の沿面耐圧を向上し、全体の形
状を小型化して大幅なコストダウンを図ることができる
。特に窒化ホ′つ累を用いる場合には放熱特性が良好な
ため高電圧、大容量（二適する真空バルブを提供する事
ができる。
ぞれＣ：窒化ホウ素系の磁器や、ガラス類そしてアルミ
ナ磁器等を材料として用いたパーリヤー を適用するこ
と（二より両シールド間の沿面耐圧を向上し、全体の形
状を小型化して大幅なコストダウンを図ることができる
。特に窒化ホ′つ累を用いる場合には放熱特性が良好な
ため高電圧、大容量（二適する真空バルブを提供する事
ができる。
第１図は、従来の真空バルブを示す縦断面図、第２図は
従来の真空バルブの中間シールドと固定シールドの要部
を示す断面図、第３図は、２次電子放出特性を示す特性
線図、第４図は不発明の真空バルブを示す縦断面図、第
５図は印加電圧と前駆破壊電流との関係を示す特性線図
である。 １ａ・・・絶縁筒、 ｌ・・・絶縁容器、２．３・・・
端板、 ４・・・固定電極５５・・・可動電極、 ６・
・・ベローズ、７・・・固定シールド、 ８・・・中間
シールド。 ７ａ１８ｂ・・・円弧部、 ９，１０・・・パー２ツヤ
。 （７３１７）代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名坑 １
１気 第２図 電子のイ軒交、エネルギーε（ｅＶＪ 第４図 第５図
従来の真空バルブの中間シールドと固定シールドの要部
を示す断面図、第３図は、２次電子放出特性を示す特性
線図、第４図は不発明の真空バルブを示す縦断面図、第
５図は印加電圧と前駆破壊電流との関係を示す特性線図
である。 １ａ・・・絶縁筒、 ｌ・・・絶縁容器、２．３・・・
端板、 ４・・・固定電極５５・・・可動電極、 ６・
・・ベローズ、７・・・固定シールド、 ８・・・中間
シールド。 ７ａ１８ｂ・・・円弧部、 ９，１０・・・パー２ツヤ
。 （７３１７）代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名坑 １
１気 第２図 電子のイ軒交、エネルギーε（ｅＶＪ 第４図 第５図
Claims (1)
- 絶縁筒の開口端を気密（二閉塞する端板を有する真空容
器とこの真空容器内に極面を対向して設けられた固定お
よび可動の１対の電極とミこの１対の電極を被うように
して前記真空容器内（二設けられた筒状の中間シールド
と前記端板イニ取付けられた固定シールドと、前記１対
の電極の一方が、ベローズをベローズを介して前記端板
に可動になる着された真空バルブ（−於いて、前記中間
シールドと前記固定シールドの外側に配置した絶縁材料
からなるバーリヤを設けたことを特徴とする真空バルブ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20687483A JPS60100323A (ja) | 1983-11-05 | 1983-11-05 | 真空バルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20687483A JPS60100323A (ja) | 1983-11-05 | 1983-11-05 | 真空バルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100323A true JPS60100323A (ja) | 1985-06-04 |
Family
ID=16530470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20687483A Pending JPS60100323A (ja) | 1983-11-05 | 1983-11-05 | 真空バルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100323A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020042906A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | 株式会社東芝 | 真空バルブ |
-
1983
- 1983-11-05 JP JP20687483A patent/JPS60100323A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020042906A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | 株式会社東芝 | 真空バルブ |
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