JPS6327405Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空しや断器に関し、さらに詳細に
は、金属円筒の両端を絶縁円板により気密に閉塞
して真空容器を形成し、この真空容器内に１対の
電極を接触離反自在に設けてなる真空しや断器に
関する。

従来、真空しや断器における筒状の真空容器
は、円筒状に形成された硬質ガラスあるいはセラ
ミツクからなる絶縁筒の両端を、熱膨張係数が絶
縁筒を形成するセラミツク等のそれと近似したコ
バール等からなる金属端板により直接に、又はコ
バール等の封着金属を介在させた金属端板により
気密に閉塞して構成されている。しかし、絶縁筒
の価格は、大径化するに従つて急激的に高騰し、
ひいては真空しや断器自体を高価なものとするお
それがある。

また、絶縁筒を形成するセラミツク等と気密に
接合できる金属は、熱膨張係数が近似している
Fe−Ni−Co合金（コバール）やFe−Ni合金とさ
れているが、これらの金属は、価格が非常に高い
欠点を有するとともに、各温度（Ｔ）における熱
膨張係数（α）〔α−Ｔ特性〕がセラミツク等と
必ずしも一致せず、かつ、強磁性材料であるため
に、両者のろう付け後の冷却により発生する熱応
力を緩和するための応力緩和構造を金属端板等に
施さなければならないとともに、渦電流による温
度上昇、交番磁界による磁歪現象によつて生ずる
騒音等の問題がある。

本考案は斯かる問題に鑑みてなされたものでそ
の構成は、金属円筒の両端に絶縁円板を気密に接
合して真空容器を形成するとともに夫々の絶縁円
板の中央に孔を形成し、一方の絶縁円板の孔にリ
ング状の補助部材を介して固定電極棒を挿通して
気密に接合し、固定電極棒の内端部に固定電極を
固着し、真空容器内に収納したベローズの外端部
を他方の絶縁円板における孔の周囲に気密に接合
するとともにベローズ内に挿通した可動電極棒に
ベローズの内端部を気密に接合して可動電極棒の
内端部に可動電極を固着し、 絶縁円板における金属円筒と補助部材又はベロ
ーズとの間の接合部にはメタライズ層を介在させ
て接合するとともに絶縁円板における中心側と外
周側とに形成されるメタライズ層が相互に異なる
面上に位置するようにしたことを特徴とする。

以下、本考案に係る真空しや断器の実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。以下、図面を用い
てこの考案の実施例を詳細に説明する。

第１図は本考案に係る真空しや断器の半截断面
図で、この真空しや断器は、ろう付け後の冷却に
よつて生ずる熱応力により、ろう付け後の徐冷過
程において塑性変形自在な金属材料からなる金属
円筒１の両端を無機絶縁物からなる絶縁円板２，
２により気密に閉塞して真空容器３を構成し、こ
の真空容器３内に各絶縁円板２の中央部から相対
的に接近離反自在に導入した対をなす固定、可動
電極棒４，５を介し１対の固定、可動電極６，７
を接触離反自在に設けて構成されている。

すなわち、真空容器３の一部を構成する金属円
筒１は、非磁性材料にして、かつ絶縁円板２との
ろう付け後の冷却によつて、ろう付け後の徐冷過
程において塑性変形自在な銅からなるもので、円
筒状に形成されており、その両端内周部には、内
径より適宜大径の段付嵌合部８が設けられてい
る。なお、金属円筒１は、真空しや断器の通電容
量が小さい場合には、絶縁円板２とのろう付け後
の冷却によつて生ずる熱応力により、ろう付け後
の徐冷過程において塑性変形自在であるととも
に、磁性材料にして、かつ、銅より安価な鉄から
なるものを用いたり、あるいは絶縁円板２を形成
する無機絶縁物と近似した熱膨張係数のFe−Ni
−Co合金、Fe−Ni合金等からなるものを用いて
もよいものである。そして、金属円筒１の各段付
嵌合部８には、金属円筒１内の両端付近に対向配
置した円筒状の補助シールド９が、それぞれの外
端部に一体成形したフランジ部９ａを介して嵌合
されるとともに、ろう付けにより段部に固着され
ている。各補助シールド９は、オーステナイト系
ステンレス鋼（以下、単に「ステンレス鋼」とい
う。）からなるもので、後述するアークシールド
と相俟つて固定、可動電極６，７の接離により生
ずる金属蒸気が各絶縁円板２の内端面あるいは後
述するベローズに付着するのを防止するととも
に、真空容器３内の電界分布の均一化を図るため
のものである。なお、補助シールド９は、ステン
レス鋼からなるものに限らず、例えば真空しや断
器の通電容量が小さい場合には、ステンレス鋼よ
り安価な鉄からなるものを用いてもよいものであ
る。

前記金属円筒１の各段付嵌合部８には、前記絶
縁円板２がそれぞれ嵌合されるとともに気密に接
合されている。すなわち、各絶縁円板２は、アル
ミナセラミツクあるいは結晶化ガラス等の無機絶
縁物からなるもので、中央部に孔１０を設けた円
板状に形成されており、外周面及び孔１０の周面
には、アルミナセラミツク等と同等の熱膨張係数
のMn−Ti合金あるいはMo−Mn−Ti合金等から
なるメタライズ層１１，１２がそれぞれ形成され
ている。そして、各絶縁円板２は、段付嵌合部８
に嵌合されることによつて径方向（第１図におい
て左右方向）の位置決めをされつつ外端面（大気
側）を金属円筒１の端面から適宜に突出せしめて
補助シールド９のフランジ部９ａに接触されると
ともに、外周面のメタライズ層１１を介しろう付
けにより段付嵌合部８の内周面と気密に接合され
ている。

前記一方（第１図において上方）の絶縁円板２
の孔１０には、リング状にして、かつ軸方向（第
１図において上下方向）の筒部とこの筒部の一端
に径方向外方へ延設して設けたフランジ部とによ
り断面Ｌ字形に形成された補助部材１３が、その
フランジ部１３ｂを一方の絶縁円板２の内端面に
接触されつつ筒部１３ａを介して嵌挿されるとと
もに、ろう付けにより孔１０の周面のメタライズ
層１２と気密に接合されている。補助部材１３
は、熱膨張係数の異なる絶縁円板２と固定電極棒
４との接合を、気密性及び機械的結合力の点にお
いて底下するのを防止するためのもので、銅ある
いは鉄からなり、筒部１３ａの端部は、一方の絶
縁円板２の外端面から突出しないように設けられ
ている。そして、真空容器３内には、銅あるいは
銅合金からなる前記固定電極棒４が、孔１０及び
補助部材１３の筒部１３ａを挿通して導入されて
いる。固定電極棒４は、補助部材１３の筒部１３
ａの内径とほぼ同径に形成されているのもので、
その長手方向の中間部付近の周溝４ａに嵌合した
スナツプリングの如き止め輪１４を、補助部材１
３に当接することによつて一方の絶縁円板２方向
への移動を規制されるとともに、ろう付けにより
補助部材１３と気密に接合されている。

前記固定電極棒４の内端部付近には、前記補助
シールド９より大径にして、かつ、カツプ状に形
成されたアークシールド１５が、その開口端を一
方の絶縁円板２に対向せしめるとともに、底部中
央に設けた孔１６を介して嵌装されている。そし
て、アークシールド１５は、固定電極棒４の内端
部付近の周溝４ｂに嵌合した止め輪１７により他
方の絶縁円板２方向への移動を規制されるととも
にろう付けにより固定電極棒４に固着されてい
る。アークシールド１５は、補助シールド９と同
様の金属材料からなるもので、一方の補助シール
ド９と協働し金属蒸気が一方の絶縁円板２の内端
面（真空側）に付着するのを防止するためのもの
であり、その開口端部付近と一方の補助シールド
１０の内端部付近とは、固定電極棒４を中心とす
る同心状に重畳されている。また、固定電極棒４
の内端部には、ほぼ円板状に形成された前記固定
電極６が、その接触裏面（第１図において上面）
中央部に穿設した凹部６ａを介して嵌合されると
ともにろう付けにより固着されている。

前記他方の絶縁円板２における孔１０の周辺の
メタライズ層１２には、真空容器３内に同心状に
収納されたステンレス鋼からなるベローズ１８
が、その一端の内径側を軸方向へ延伸して形成し
た筒部１８ａを介しろう付けにより気密に接合さ
れている。ベローズ１８の他端には、その内径側
を径方向へ延伸してリング状の載置部１８ｂが形
成されている。そして、真空容器３内には、銅あ
るいは銅合金からなる前記可動電極棒５が、他方
の絶縁円板２の孔１０及びベローズ１８の中心を
挿通するとともに、その内端部をベローズ１８の
載置部１８ｂから適宜に突出せしめて導入されて
おり、その内端部付近に一体成形したフランジ部
５ａをベローズ１８の載置部１８ｂに載置するこ
とによりその他方の絶縁円板２方向への移動を規
制されるとともに、このフランジ部５ａを介しろ
う付けによりベローズ２０の載置部２０ｂと気密
に接合されている。

前記可動電極棒５の内端部付近には、固定電極
棒４に固着したアークシールド１５と同様の金属
材料からなるとともに、他方の補助シールド９よ
り大径にして、かつ、カツプ状に形成されたアー
クシールド１９が、その開口端を他方の絶縁円板
２に対向せしめるとともに、その底部中央に設け
た孔２０を介して嵌装されている。そして、アー
クシールド１９は、可動電極棒５のフランジ部５
ａにより他方の絶縁円板２方向への移動を規制さ
れつつろう付けにより可動電極棒５の内端部付近
に固着されている。なお、このアークシールド１
９の開口端部付近と他方の補助シールド９の内端
部付近とは、第１図に示す如き投入状態におい
て、可動電極棒５を中心とする同心状に重畳され
ているものである。また、可動電極棒５の内端部
には、ほぼ円板状に形成された前記可動電極７
が、その接触裏面（第１図において下面）中央部
に穿設した凹部７ａを介して嵌合されるとともに
ろう付けにより固着されている。そして、可動電
極７の接触面には、その中心を中心として溝７ｂ
が円形に穿設されており、この溝７ｂには、リン
グ状の接触子２１が接触面から適宜に突出して嵌
合されるとともにろう付けにより固着されてい
る。

以上の構成からなる真空しや断器を製造するに
は、まず、他方の絶縁円板２を水平に支持し、こ
の絶縁円板２上に各構成部材をろう材を介装しつ
つ積み重ねるようにして真空しや断器を第１図に
示す如く仮組立する。ついで、仮組立した真空し
や断器を真空炉中に納置し加熱する。この加熱
は、排気と脱ガス及びろう付け部の酸化皮膜の除
去を兼ねるので、ろう材が溶融しない温度以下の
可能な限りの高温であることが望ましく、真空炉
内も10^-4Torr以下の圧力となるようにすること
が望ましい。そして、真空炉中を、ステンレス鋼
の表面の活性化のため900℃以上1050℃未満の温
度に上昇するとともに、10^-5Torr以下の圧力と
なるように排気しながらろう材により各構成部材
間を気密に接合する。最後に、真空炉内を徐冷
（炉冷）によりろう付け温度から所定温度まで下
降させ、この温度で所定時間保持した後再び徐冷
により室温まで低下させた後、あるいは真空炉内
を徐冷によりろう付け温度から室温まで低下させ
た後に真空しや断器を取出すと所望のものが得ら
れる。

なお、上述した製造方法において、ステンレス
鋼からなるベローズ１８、補助シールド９等のろ
う付け部分に、あらかじめニツケルメツキ処理を
施しておくことにより、加熱温度の上限を900℃
以下とすることができる。

ここで、アルミナセラミツク等の無機絶縁物か
らなる絶縁円板２と銅あるいは鉄からなる金属円
筒１等との接合を、両者の熱膨張係数が大きく異
なるにもかかわらず、気密性及び機械的結合力の
良好なものとすることができるのは、以下の理由
によるものと考えられる。

すなわち、温度に対する銅あるいは鉄の抗張力
は、温度の低下に従つて増大し、また温度に対す
る銅あるいは鉄の伸びは、温度の低下に従つてほ
ぼ減少することが知られている。したがつて、
銅、鉄からなる金属円筒１が、900℃以下1050℃
未満の高温でアルミナセラミツク等の無機絶縁物
からなる絶縁円板２とろう付けされると、銅、鉄
からなる金属円筒１は、その抗張力がアルミナセ
ラミツク等の無機絶縁物からなる絶縁円板２の機
械的強度に比して極めて小さいので、ろう付け後
の冷却によつて生ずる熱応力により、ろう付け後
の徐冷過程において塑性変形される。ために、室
温まで冷却した際における両者の接合部の気密性
が損なわれることがなく、かつ残留熱応力が極め
て小さくなるものと考えられる。

なお、鉄は各温度における抗張力が銅のそれよ
り大きく、かつ一定温度条件下における荷重時間
に対するクリープ伸びが銅のそれより小さいにも
かかわらず、銅と同様にアルミナセラミツク等の
無機絶縁物と良好に接合できるのは、その熱膨張
係数が銅のそれより小さいためであると考えられ
る。

また、アルミナセラミツク等の無機絶縁物から
なる絶縁円板２とステンレス鋼からなるベローズ
１８との接合を、気密性及び機械的強度の高いも
のとすることができるのは、ベローズ１８は、通
常その耐久性と機能の点から0.1〜0.2mm程度と極
めて薄く形成されており、両者のろう付け後の冷
却によつて生ずる熱応力が無機絶縁物からなる絶
縁円板２の機械的強度に比して極めて小さいの
で、ベローズ１８自身がろう付け後の徐冷過程に
おいて塑性変形するためと考えられる。

第２図、第３図はそれぞれ本考案に係る真空し
や断器の第２実施例、第３実施例の半截断面図で
ある。なお、第２、第３実施例は、絶縁円板にお
ける補助部材又はベローズとの接合面と金属円筒
との接合面を変更した点が前述した第１実施例の
真空しや断器と相違するものであるから、第１実
施例の真空しや断器の構成部材と同一機能を奏す
る構成部材には同一符号を附すこととしその説明
を省略する。

すなわち、第２実施例の真空しや断器における
真空容器３の一部を構成する各絶縁円板２には、
メタライズ層２２が孔１０の周辺における内端面
に形成されている。なお、メタライズ層２２の形
成に際しては、絶縁円板２にあらかじめ研削加工
が施されるものであり、この研削加工を容易にす
るため、各絶縁円板２の孔１０の周辺には、内端
面から0.1〜0.5mm程度突出した環状突出部２ａが
形成されているものである。そして、一方の絶縁
円板２のメタライズ層２２には、銅あるいは銅合
金からなるリング状の補助部材２３がろう付けに
より気密に接合されており、補助部材２３には、
この補助部材２３を挿通して真空容器３内に導入
された固定電極棒４が止め輪１４を介して一方の
絶縁円板２方向への移動を規制されつつろう付け
により気密に接合されている。また、他方の絶縁
円板２の孔１０の周辺のメタライズ層２２には、
ベローズ１８が筒部１８ａの端面を介しろう付け
により気密に接合されている。

又、第３実施例の真空しや断器における真空容
器３の一部を構成する絶縁円板２には、メタライ
ズ層２４が外周縁部付近の一端面に形成されてい
る。なお、メタライズ層２４は、第２実施例の真
空しや断器における絶縁円板２の孔１０の周辺の
メタライズ層２２と同様に、環状突出部２ｂ上に
形成されているものである。そして、各絶縁円板
２は、外周縁部付近のメタライズ層２４を介し金
属円筒１の両端面にろう付けにより気密に接合さ
れている。なお、各絶縁円板２の内端面は、金属
円筒１の各段付嵌合部８に固着されたそれぞれの
補助シールド９のフランジ部９ａと適宜に離隔し
て設けられているものであり、また仮組立時に下
方となる他方の補助シールド９は、他方の絶縁円
板２の内端面と接触しないように、フランジ部９
ａをカシメることにより段付嵌合部８に固定され
るものである。

第４図は本考案に係る真空しや断器の第４実施
例の半截断面図である。なお、第４実施例の真空
しや断器も絶縁円板における補助部材又はベロー
ズと金属円筒との接合面を、相互に異なる面上と
なるように設定したものであるが、各実施例の真
空しや断器がその真空容器３を構成する金属円筒
１と絶縁円板２との接合を直接的に行なつている
のに対し、この実施例のものは補助部材を介在さ
せて構成した点等が異なるものであるから、第
１、第２、第３実施例の真空しや断器における構
成部材と同一機能を奏する構成部材には同一符号
を附すこととしその説明を省略する。

すなわち、真空容器３の一部を構成する金属円
筒１内の両端付近には、ほぼ円筒状の補助シール
ド２５が、対向配置されるとともに、その外端部
に一体成形した張出し筒部２５ａを介して嵌挿さ
れ、かつろう付けあるいはスポツト溶接等により
固着されている。なお、金属円筒１は、前述した
各実施例のものと同様の金属材料あるいはステン
レス鋼からなるものであり、また各補助シールド
２５の張出し筒部２５ａの端部は、金属円筒１の
両端から適宜内方に位置されているものである。
そして、金属円筒１の両端には、銅からなるリン
グ状の補助部材２６が、この径方向外方へ突設し
た接合部２６ａを介して嵌合されるとともに、ろ
う付けにより気密に接合されている。なお、各補
助部材２６は、銅からなるものに限らず、例えば
真空しや断器の通電容量が小さい場合には、鉄か
らなるものあるいはFe−Ni−Co合金、Fe−Ni合
金からなるものを用いてもよいものであり、また
その内周部には、後述する如く絶縁円板２を嵌合
して接合するための段付嵌合部２６ｂが第４図に
おいて上方に形成されている。

前記各補助部材２６の段付嵌合部２６ｂには、
絶縁円板２がそれぞれ嵌合されるとともに外周縁
部付近のメタライズ層２４を介しろう付けにより
気密に接合されている。そして、一方の絶縁円板
２における孔１０の周辺のメタライズ層２２は、
外端面に形成されており、このメタライズ層２２
には、リング状にして、かつ断面Ｌ字形に形成さ
れた補助部材２７が、その筒部２７ａを孔１０に
嵌挿されつつ、フランジ部２７ｂを介しろう付け
により気密に接合されている。なお、一方の絶縁
円板２における内端面及び外端面には、それぞれ
の沿面距離の増大を図るために、環状突出部２
ｃ，２ｄが孔１０の周辺及び外周縁部付近に一体
成形されている。そして、補助部材２７を挿通し
て導入された固定電極棒４は、その外端部に一体
成形した径大部４ｃの径違い段部を介しろう付け
により補助部材２７のフランジ部２７ｂと気密に
接合されている。固定電極棒４の内端部には、一
方の補助シールド２５と同様の金属材料からなる
とともに、その内径より小径のカツプ状に形成さ
れたアークシールド２８が、開口端を一方の絶縁
円板２と対向せしめられつつその底部中央に一体
成形した筒部２８ａを介して嵌装されるとともに
ろう付けにより固着されており、このアークシー
ルド２８の開口端部付近と一方の補助シールド２
５の内端部付近とは固定電極棒４を中心とする同
心状に重畳されている。

前記他方の絶縁円板２における孔１０の周辺の
メタライズ層２２には、第２実施例の場合と同様
にベローズ１８が筒部１８ａを介しろう付けによ
り気密に接合され、またその載置部１８ｂには、
可動電極棒５がフランジ部５ａを介しろう付けに
より気密に接合されている。そして、可動電極棒
４の内端部には、固定電極棒４に固着したアーク
シールド２８と同様の金属材料からなるととも
に、同様のカツプ状にしてかつ他方の補助シール
ド２５の内径より小径に形成されたアークシール
ド２９が、開口端を他方の絶縁円板２と対向せし
められつつその底部中央に一体形成した筒部２９
ａを介して嵌挿されるとともにろう付けにより固
着されている。なお、このアークシールド２９の
開口端部付近は、第４図に示す如き投入状態にお
いて他方の補助シールド２５の内端部付近と可動
電極棒５を中心とする同心状に重畳されているも
のである。

以上説明したように本考案による真空しや断器
によれば、金属円筒の両端に絶縁円板を接合して
真空容器を形成したので、真空しや断器を安価に
製作でき、従つて大形化も容易である。

そして、絶縁円板に金属円筒と補助部材又はベ
ローズとを接合するためのメタライズ層を相互に
異なる面に形成したので、絶縁円板における大気
側での沿面閃絡値を大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図はそれぞれ
本考案に係る真空しや断器の第１実施例、第２実
施例、第３実施例及び第４実施例の半截断面図で
ある。 １……金属円筒、２……絶縁円板、３……真空
容器、４……固定電極棒、５……可動電極棒、６
……固定電極、７……可動電極、１０……孔、１
１，１２……メタライズ層、１３……補助部材、
１８……ベローズ、２２……メタライズ層、２３
……補助部材、２４……メタライズ層、２７……
補助部材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 金属円筒の両端に絶縁円板を気密に接合して真
   空容器を形成するとともに夫々の絶縁円板の中央
   に孔を形成し、一方の絶縁円板の孔にリング状の
   補助部材を介して固定電極棒を挿通して気密に接
   合し、固定電極棒の内端部に固定電極を固着し、
   真空容器内に収納したベローズの外端部を他方の
   絶縁円板における孔の周囲に気密に接合するとと
   もにベローズ内に挿通した可動電極棒にベローズ
   の内端部を気密に接合して可動電極棒の内端部に
   可動電極を固着し、 絶縁円板における金属円筒と補助部材又はベロ
   ーズとの間の接合部にはメタライズ層を介在させ
   て接合するとともに絶縁円板における中心側と外
   周側とに形成されるメタライズ層が相互に異なる
   面上に位置するようにしたことを特徴とする真空
   しや断器。