KR101011601B1 - 진공 밸브 및 진공 밸브 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 가동부에 벨로우즈의 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브의 저비용화 및 제조 기간의 단축을 실현하는 것이다.

진공 밸브는 절연 실린더(11), 가동측 단판(12), 및 고정측 단판(13)을 구비하며 서로 대향하는 가동 접촉자(14) 및 고정 접촉자(15)를 수용하는 기밀 용기(V)를 포함한다. 가동 접촉자(14)는 벨로우즈(16)를 통하여 지지되고, 가동 접촉자의 변위에 의해, 기밀 용기의 기밀성을 유지하면서 접점의 개폐 동작이 수행된다. 사용되는 벨로우즈는 금속 도금이 없는 심 타입의 벨로우즈(16)이다. 가동측 단판(12)과 커버(17) 상에는, 각각, 니켈 도금층(12a)과 니켈 도금층(17a)이 형성되고, 이들은 벨로우즈에 결합된다. 벨로우즈(16)의 단부는 가동측 단파(12) 및 기판(17)과 함께 은랍을 사용하여 솔더링부(23 및 24)에서 솔더링되어 용기를 봉착(seal off)한다.

진공 밸브, 벨로우즈

Description

진공 밸브 및 진공 밸브 제조 방법{VACUUM VALVE AND A METHOD OF MANUFACTURING A VACUUM VALVE}

도 1은 본 발명의 한 실시의 형태인 진공 밸브의 구성의 한 예를 도시한 단면도.

도 2a는 본 발명의 한 실시의 형태인 진공 밸브에서의 벨로우즈의 접합부를 확대하여 도시한 단면도.

도 2b는 본 발명의 한 실시의 형태인 진공 밸브에서의 벨로우즈의 접합부의 변형예를 확대하여 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 한 실시의 형태인 진공 밸브에 구비되는 벨로우즈의 제조 방법의 예를 도시하는 도면.

도 4a는 진공 밸브에 이용되는 벨로우즈의 접합 방법의 참고예1을 도시하는 도면.

도 4b는 진공 밸브에 이용되는 벨로우즈의 접합 방법의 참고예1의 변형예를 도시하는 도면.

도 5a는 진공 밸브에 이용되는 벨로우즈의 접합 방법의 참고예2를 도시하는 도면.

도 5b는 진공 밸브에 이용되는 벨로우즈의 접합 방법의 참고예2의 변형예를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1을 도시하는 도면.

도 7a는 본 발명의 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1에서의 피착재, 은랍층, 모재로 이루어지는 솔더링부의 단면 관찰도.

도 7b는 본 발명의 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1에서의 피착재와 은랍층의 접합 계면의 단면 관찰도.

도 7c는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1에서의 피착재와 은랍층의 접합 계면의 EPMA에 의한 여러가지 원소의 농도 분포의 측정 결과를 개괄하여 도시하는 도면.

도 7d는 도 7c에서의 개개의 원소마다의 농도 분포의 측정 결과를, 접합 계면의 위치를 일치시켜서 개별적으로 도시하는 도면.

도 8a는 본 발명의 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1에서의 피착재, 은랍층, 모재로 이루어지는 솔더링부의 단면 관찰도.

도 8b는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1에서의 모재와 은랍층의 접합 계면의 단면 관찰도.

도 8c는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예1에서의 모재와 은랍층의 접합 계면의 접합 계면의 EPMA에 의한 여러가지 원소의 농도 분포의 측정 결과를 개괄하여 도시하는 도면.

도 8d는 도 8c에서의 개개의 원소마다의 농도 분포의 측정 결과를, 접합 계 면의 위치를 일치시켜서 개별적으로 도시하는 도면.

도 9는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법을 진공 밸브에 적용한 실시예2를 도시하는 도면.

도 10a는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예2에서의 솔더링부의 단면 관찰도.

도 10b는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예2에서의 벨로우즈와 은랍층의 접합 계면의 단면 관찰도.

도 10c는 본 발명의 한 실시의 형태인 벨로우즈의 접합 방법의 실시예2에서의 벨로우즈와 은랍층의 접합 계면의 접합 계면의 EPMA에 의한 여러가지 원소의 농도 분포의 측정 결과를 개괄하여 도시하는 도면.

도 10d는 도 10c에서의 개개의 원소마다의 농도 분포의 측정 결과를, 접합 계면의 위치를 일치시켜서 개별적으로 도시하는 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10 : 진공 밸브 11 : 실린더

11a : 메탈라이즈층 11b : 메탈라이즈층

12 : 가동측 단판 12a : 니켈 도금층

12b : 관통 구멍 12c : 단차부

13 : 고정측 단판 14 : 가동 접촉자

14a : 가동 접촉편 14b : 가동 통전 로드

15 : 고정 접촉자 15a : 고정 접촉편

15b : 고정 통전 로드 16 : 벨로우즈

16a : 신축 주름부 16b : 개구 단부

16c : 개구 단부 16d : 주름부 외주면

17 : 커버 17a : 니켈 도금층

17b : 관통 구멍 17c : 단차부

17d : 플랜지 18 : 아크 실드

21 : 솔더링부 22 : 솔더링부

23 : 솔더링부 23a : 필릿

23b : 필릿 24 : 솔더링부

24a : 필릿 24b : 필릿

25 : 솔더링부 26 : 솔더링부

30 : 벨로우즈 31 : 박판

32 : 파이프 33 : 이음매

34 : 주름부 40 : 성형 치구

41 : 모형 치구 42 : 가압 치구

101 : 모재 101a : 모재측 Ni 도금

102 : 피착재 102a : 피착재측 Ni 도금

103 : 은랍층 103a : 필릿

103b : 수축공 104 : 접합 계면

104a : 접합 계면 105 : 파선

105a : 고농도 영역 V : 기밀 용기

우선권 정보

본 발명은 2005년 10월 20일자로 일본특허청에 출원된 2005-305317호를 우선권으로 주장한다.

기술 분야

본 발명은, 진공 차단기 등에 사용되는 진공 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진공 밸브를 구성하는 벨로우즈의 접합 기술 등에 적용하는데 유효한 기술에 관한 것이다.

배경 기술

예를 들면, 비교적 대전류의 전류 회로의 차단을 행하는 기술로서, 진공 밸브를 이용하는 진공 스위치가 알려져 있다.

예를 들면, 특허문헌1은, 소정의 진공도의 기밀(氣密)한 절연 용기와, 고정 통전 로드(fixed current conduction rod)의 선단에 지지된 고정 전극과 가동 통전 로드(movable current conduction rod)의 선단에 지지된 가동 전극으로 이루어지는 접점, 및 절연 용기에서 가동 통전 로드가 삽입된 부분에 배치되며, 일단이 절연 용기측에 기밀하게 고정되고, 타단이 가동 통전 로드에 기밀하게 고정된 벨로우즈를 포함하는 구조를 개시한다. 그리고, 벨로우즈의 축방향의 신축 변형은, 절연 용 기의 기밀(진공도)을 유지하면서 가동 전극(가동 통전 로드)의 축방향의 변위를 가능하게 한다. 고정 전극과 가동 전극으로 이루어지는 접점의 접리(接離)에 의해, 고정 통전 로드 및 가동 통전 로드에 접속되는 도통 회로(current conduction circuit)의 개폐가 수행된다.

이와 같은 구성의 진공 밸브에 있어서 진공도가 손상된 경우에는, 접점에 아크 방전이 발생하기 때문에, 회로의 전류 개폐 동작이 불가능하게 된다. 따라서, 신축 변형하는 벨로우즈 자체의 벽면(壁面)이나, 절연 용기와 벨로우즈와의 접합부의 기밀성을 장기간에 걸쳐서 안정하게 확보하는 것은, 동작의 신뢰성이나 수명의 향상 등의 관점에서 중요하다.

이와 같이 벨로우즈는 진공 밸브의 구성 부품중에서도 중요한 부품이고, 재료로서는 일반적으로는 내식성에 우수한 오스테나이트계 스테인레스스틸(Austenitic stainless steel)이 사용된다. 또한, 단판(end plate) 및 가동 통전 로드에 대한 벨로우즈의 접합 단부에 대해 TiG 용접 또는 은랍(납) 솔더링이 사용될 수 있다.

그러나, TiG 용접에 의해 접합하는 경우에는, 부품 상호의 치수를 엄격하게 관리하여야 하며, 작업자의 용접 기능에 의해 용접부의 품질이 좌우되는, 등의 문제점이 있다.

한편, 은랍 솔더링 경우에는, 상술한 TiG 용접과 같은 문제는 없지만, 솔더링의 대상물의 표면 특성을 배려할 필요가 있다. 예를 들면, 벨로우즈의 소재인 오스테나이트계 스테인레스스틸은 재료의 표면에 산화 피막이 형성되어 있기 때문에 내식성에는 우수한 것이지만, 이 산화 피막 때문에 은랍의 습윤성(wettability)은 반드시는 양호하다고 할 수 없다. 그 때문에 은랍의 습윤성을 확보하기 위해 벨로우즈의 표면에 Ni(니켈) 도금을 시행하여 사용하고 있는 것이 일반적이다. 특허문헌2에는, 벨로우즈의 솔더링 부위에 Ni 도금을 시행하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 이와 같이 두께가 얇으며 복잡한 형상의 벨로우즈에 Ni 도금을 행하는 경우에는, 천공(穿孔) 등의 손상 방지 등의 관점에서, 배럴 도금과 같이 다수의 벨로우즈를 일괄하여 동시에 처리할 수 있는 방법은 채용할 수 없다. 따라서, 래크 도금(rack plating)과 같은 수고가 걸리는 개별 도금의 방법을 채택하지 않을 수가 없어서, 솔더링의 전제가 되는 도금 자체도 상당한 고비용이 된다.

또한, 은랍 솔더링의 대상인 벨로우즈로서는, 특허문헌3과 같이, 이른바 심레스(seamless; 용접 이음매 없음) 타입의 벨로우즈가 채용될 수 있다.

이 심레스 타입의 벨로우즈는 일반적으로 다음과 같은 방식을 통해 제조된다. 약 0.5㎜ 정도의 두께를 갖는 판재로부터 원판 형상의 블랭킹을 행하고, 이 원판을 세척→윤활→딥드로잉(deep drawing)→세척→소둔(燒鈍)→윤활→딥드로잉→ …의 반복에 의해, 약 0.1㎜ 두께의 파이프 형상의 측벽과 상대적으로 두꺼운(원래 소재의 두께로 약 0.5㎜) 저판(폐지단(閉止端))을 갖는 원통 형상의 깊은 컵을 제작한다. 이 컵의 내측에 대해서는 수압을 걸어서 요철(주름)을 형성하여 벨로우즈를 제조한다.

그러나, 이 심레스 타입의 벨로우즈의 제법은 상술한 바와 같이 공정이 복잡하기 때문에 고가라는 문제가 있다.

또한, 바닥이 붙은 심레스 타입의 벨로우즈를 진공 밸브에 조립하기 위해서는, 상술한 특허문헌3에 기재되어 있는 바와 같이, 전극이 관통하는 투과구멍을 벨로우즈의 저부에 마련하고, 벨로우즈와, 벨로우즈 차폐부재, 및 체결 링을 적층하고 솔더링에 의해 고정할 필요가 있어서, 고정 구조가 복잡하게 된다.

또한, 이 고정 구조의 복잡화에 의해, 벨로우즈, 벨로우즈 차폐 부재, 체결 링의 각 부재 사이의 간극에의 솔더재의 충전이 불충분하게 될 우려가 있고, 솔더링부에 있어서의 접합 강도 및 기밀성의 저하가 우려된다.

특허문헌1 : 일본 특허 제3369366호 공보

특허문헌2 : 일본 특개2004-79446호 공보

특허문헌3 : 일본 특개2003-6503호 공보

상기의 문제점과 관련하여, 본 발명의 목적은, 벨로우즈의 가동부에 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브에 있어서, 진공 밸브의 저비용화를 실현하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 벨로우즈의 가동부에 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브의 제조 기간을 단축하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 벨로우즈의 가동부에 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브에 있어서, 벨로우즈의 솔더링 구조에 있어서의 접합 강도 및 기밀성의 향상을 실현하는 것에 있다.

본 발명의 제 1의 양태에 따르면, 고정 접촉편과 가동 접촉편을 수용하는 기 밀 용기를 포함하는 진공 밸브가 제공되는데,

상기 기밀 용기는 상부에 금속 도금을 한 제 1의 구성 부재와, 금속 도금이 없는 벨로우즈, 및 상부에 금속 도금을 한 제 2의 구성 부재를 포함하고,

상기 제 1의 구성 부재는 상기 가동 접촉편과 상기 벨로우즈 사이에 삽입되고 상기 벨로우즈의 한 단부와 솔더링되며, 상기 벨로우즈의 나머지 한 단부는 상기 제 2의 구성 부재와 솔더링 된다.

본 발명의 제 2의 양태에 따르면, 상기 제 1의 양태의 진공 밸브에 있어서,

상기 벨로우즈는 스테인레스스틸 시트를 원통 형상으로 감고 측면의 이음매(seam line)를 용접하는 것으로 파이프를 구성하는 용접 단계, 및 상기 파이프에 주름부(ribbed portion)를 형성하는 형성 단계를 통해 제조되고; 상기 벨로우즈는 신축 변형하는 상기 주름부와 상기 주름부 양단에 위치하는 원통 형상의 단부를 구비한다.

본 발명의 제 3의 양태에 따르면, 상기 제 1의 양태의 진공 밸브에 있어서,

상기 제 1 및 제 2의 구성 부재는 연강(mild steel), 구리, 스테인레스스틸, 또는 철-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금의 봉착 합금(sealing alloy)으로 구성된다.

본 발명의 제 4의 양태에 따르면, 상기 제 1의 양태의 진공 밸브에 있어서,

상기 금속 도금은 금 도금 또는 니켈 도금이며, 상기 제 1 및 제 2의 구성 부재는 은랍(silver solder)을 사용하여 상기 벨로우즈와 솔더링된다.

본 발명의 제 5의 양태에 따르면, 상기 제 1의 양태의 진공 밸브에 있어서,

상기 벨로우즈와 상기 제 1의 구성 부재 사이의 솔더링 부분은 상기 제 1의 구성 부재의 금속 도금으로부터 전달된 금속 성분을 포함하며; 상기 벨로우즈와 상기 제 2의 구성 부재 사이의 솔더링 부분은 상기 제 2의 구성 부재의 금속 도금으로부터 전달된 금속 성분을 포함한다.

본 발명의 제 6의 양태에 따르면, 상기 제 1의 양태의 진공 밸브에 있어서,

상기 벨로우즈는 신축 변형하는 주름부와, 상기 주름부의 양단에 위치하는 원통 형상의 개구 단부를 포함하고; 상기 제 1의 구성 부재는 상기 가동 전극이 관통하는 투과 구멍과, 상기 투과구멍을 둘러싸도록 형성된 단차부를 포함하고; 상기 벨로우즈의 일단의 상기 개구 단부의 외주면은 상기 제 1의 구성 부재의 상기 단차부의 내주면과 솔더링된다.

본 발명의 제 7의 양태에 따르면, 고정 접촉편과 가동 접촉편을 수용하며, 상부에 금속 도금을 한 제 1의 구성 부재와, 금속 도금이 없는 벨로우즈, 및 상부에 금속 도금을 한 제 2의 구성 부재를 포함하며, 상기 벨로우즈를 통해 상기 가동 접촉편을 지지하는 기밀 용기를 포함하는 진공 밸브 제조 방법이 제공되는데, 상기 방법은:

상기 제 1의 구성 부재가 상기 가동 접촉편과 상기 벨로우즈 사이에 끼이며 상기 벨로우즈의 한 단부에 근접하여 배치되도록 하고, 상기 벨로우즈의 나머지 한 단부가 상기 제 2의 구성 부재와 근접하여 배치되도록, 상기 제 1의 구성 부재, 상기 벨로우즈 및 상기 제 2의 구성 부재를 마련하는 제 1의 단계; 및

상기 제 1의 구성 부재와 상기 벨로우즈를 솔더링하고, 상기 벨로우즈와 상 기 제 2의 구성 부재를 솔더링하는 제 2의 단계를 포함한다.

본 발명의 제 8의 양태에 따르면, 상기 제 7의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 벨로우즈는, 제 1의 단계에서, 스테인레스스틸 시트를 원통 형상으로 감아 파이프를 형성하고 감긴 시트의 측면의 이음매(seam line)를 용접하는 용접 처리와, 상기 파이프에 주름을 형성하는 형성 처리를 통해 제조된다.

본 발명의 제 9의 양태에 따르면, 상기 제 7의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 제 1 및 제 2의 구성 부재는 연강(mild steel), 구리, 스테인레스스틸, 또는 철-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금의 봉착 합금(sealing alloy)으로 구성된다.

본 발명의 제 10의 양태에 따르면, 상기 제 7의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 금속 도금은 금 도금 또는 니켈 도금이다.

본 발명의 제 11의 양태에 따르면, 상기 제 7의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 솔더링의 제 2의 단계는 은랍(silver solder)을 사용하여 수행된다.

본 발명의 제 12의 양태에 따르면, 상기 제 7의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 제 1의 구성 부재 상의 상기 금속 도금의 금속 성분은 상기 제 2의 단 계에서의 상기 벨로우즈와 상기 제 1의 구성 부재의 솔더링 처리에서 상기 벨로우즈로 전달되고; 상기 제 2의 구성 부재 상의 상기 금속 도금의 금속 성분은 상기 제 2의 단계에서의 상기 벨로우즈와 상기 제 2의 구성 부재의 솔더링 처리에서 상기 벨로우즈로 전달된다.

본 발명의 제 13의 양태에 따르면, 접점을 수용하기 위한 기밀 용기의 구성 부재가 벨로우즈와 솔더링되어 기밀을 유지한 상태에서 접점의 접리를 가능하게 하는 진공 밸브의 제조 방법이 제공되는데, 상기 방법은:

상기 구성 부재 상에 금속 도금을 시행하는 제 1의 단계; 및

상기 구성 부재를 금속 도금이 시행되지 않은 벨로우즈와 솔더링하는 제 2의 단계를 포함한다.

본 발명의 제 14의 양태에 따르면, 상기 제 13의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 벨로우즈는, 제 1의 단계에서, 스테인레스스틸 시트를 원통 형상으로 감아 파이프를 형성하고 감긴 시트의 측면의 이음매(seam line)를 용접하는 용접 처리와, 상기 파이프에 주름을 형성하는 형성 처리를 통해 제조된다.

본 발명의 제 15의 양태에 따르면, 상기 제 13의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 구성 부재는 연강(mild steel), 구리, 스테인레스스틸, 또는 철-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금의 봉착 합금(sealing alloy)으로 구성된다.

본 발명의 제 16의 양태에 따르면, 상기 제 13의 양태의 진공 밸브 제조 방 법에 있어서,

상기 구성 부재의 상기 금속 도금은 금 도금 또는 니켈 도금이며, 상기 솔더링 처리는 은랍(silver solder)을 사용하여 수행된다.

본 발명의 제 17의 양태에 따르면, 상기 제 13의 양태의 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

상기 구성 부재 상의 상기 금속 도금의 금속 성분은 상기 제 2의 단계에서의 상기 벨로우즈와 상기 구성 부재의 솔더링 처리에서 상기 벨로우즈로 전달된다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 관해 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 한 실시의 형태인 진공 밸브(10)의 구성의 한 예를 도시하는 단면도이다.

본 실시의 형태의 진공 밸브(10)는, 실린더(11), 가동측 단판(end plate at movable side; 12), 고정측 단판(end plate at fixed side; 13), 가동 접촉자(movable contact element; 14), 고정 접촉자(fixed contact element; 15), 벨로우즈(16), 커버(17), 아크 실드(arc shield; 18)를 포함한다.

절연 실린더(11)는, 예를 들면 세라믹스 등의 절연물로 구성된다. 절연 실린더(11)의 상하의 양단부의 각각에는, 메탈라이즈층(11a) 및 메탈라이즈층(11b)이 형성되어 있다.

절연 실린더(11)의 양단의 메탈라이즈층(11a) 및 메탈라이즈층(11b)은, 각각, 솔더링부(22) 및 솔더링부(21)를 통하여 고정측 단판(13) 및 가동측 단판(12) 에 기밀하게 고정되고, 내부가 소정의 진공도로 유지된 기밀 용기(V)를 구성한다.

기밀 용기(V)를 구성하는 절연 실린더(11)의 내부에는, 고정측 단판(13)을 관통하는 고정 접촉자(15)와, 가동측 단판(12)을 관통하는 가동 접촉자(14)가 대향하여 배치되어 있다.

가동 접촉자(14)는, 대향 단(端)에 위치하는 가동 접촉편(movable contact piece; 14a)과, 이 가동 접촉편(14a)을 배후로부터 지지하는 가동 통전 로드(movable conduction rod; 14b)로 구성되어 있다.

고정 접촉자(15)는, 대향 단에 위치하는 고정 접촉편(15a)과, 이 고정 접촉편(15a)을 배후로부터 지지하는 고정 통전 로드(fixed conduction rod; 15b)로 구성되어 있다.

고정측 단판(13)을 관통하는 고정 접촉자(15)는, 솔더링부(26)에 의해 해당 고정측 단판(13)에 기밀하게 고정되어 있다.

기밀 용기(V)의 내부에서, 고정 접촉자(15)에는, 고정 접촉편(15a)과 가동 접촉편(14a)의 대향 영역을 수용하는 컵형상의 아크 실드(18)가 부착되어 있다. 이 아크 실드(18)는, 고정 접촉편(15a)과 가동 접촉편(14a)의 접리에 의한 전류의 개폐시 발생되는 아크에 의한 실린더(11)의 내벽의 오염을 방지하기 위해 마련되어 있다.

도 2a는, 가동측 단판(12)에 대한 가동 접촉자(14)의 관통부를 확대한 확대 단면도이다.

가동측 단판(12)에 대한 가동 접촉자(14)의 관통부에는, 벨로우즈(16)가 마 련되어 있고, 이 벨로우즈(16)에 의해, 가동 접촉자(14)의 축방향의 변위를 가능하게 하면서, 가동 접촉자(14)의 가동측 단판(12)에 대한 관통부의 기밀을 유지한다.

즉, 벨로우즈(16)는, 신축 변형하는 신축 주름부(16a) 및 양단부의 주름부 양단의 통형상의 개구 단부(16b 및 16c)로 이루어진다.

이 벨로우즈(16)는, 예를 들면, 스테인레스스틸 등으로 구성되고, 후술하는 바와 같은 제조 방법으로 제조되는 심 타입(seam type)의 벨로우즈이다. 본 실시의 형태의 경우, 벨로우즈(16)의 내주 및 외주의 어느 표면에도 금속 도금 등은 전혀 시행되어 있지 않고, 제조시의 그대로의 소재의 표면이 노출하여 있다.

가동측 단판(12)은, 전체에 니켈(Ni) 도금층(12a)이 도포되어 있다. 이 가동측 단판(12)의 중앙부에는 가동 접촉자(14)가 삽통되는 관통 구멍(12b)이 개구되어 있다. 또한, 이 관통 구멍(12b)과 동심원 형상으로, 기밀 용기(V)의 외측으로 돌출하는 단차부(step part; 12c)가 마련되어 있다.

그리고, 이 단차부(12c)의 내주부와, 벨로우즈(16)의 한쪽의 개구 단부(16c)는, 예를 들면 은랍 등의 솔더링부(23)에서 기밀하게 솔더링되어 있다. 즉, 솔더링부(23)에서, 개구 단부(16c)의 외주면과 단차부(12c)의 내주면 사이의 간극에는 둘레 전체에 걸쳐서 솔더재가 충전되고, 또한, 벨로우즈(16)의 개구 단부(16c)의 외주 및 내주에는, 각각, 필릿(23a) 및 필릿(23b)이 형성되어 있다.

벨로우즈(16)의 다른쪽의 개구 단부(16b)와 가동 접촉자(14)는, 커버(17)를 통하여 기밀하게 결합되어 있다.

즉, 커버(17)는 전체가 니켈(Ni) 도금층(17a)으로 도포되고, 중앙부에는, 가 동 접촉자(14)가 관통하는 관통 구멍(17b)이 개구되어 있고, 이 관통 구멍(17b)의 내주와 가동 접촉자(14)의 외주는 솔더링부(25)에 의해 기밀하게 고정되어 있다.

또한, 커버(17)에는, 이 관통 구멍(17b)과 동심원형상으로, 기밀 용기(V)의 내부측으로 돌출하는 단차부(17c)가 마련되어 있다. 또한, 단차부(17c)의 외주부에는, 플랜지(17d)가 마련되고, 이 플랜지(17d)에 의해, 기밀 용기(V)의 내부측의 가동 접촉편(14a)과 고정 접촉편(15a)의 대향 영역으로부터, 벨로우즈(16)가 은폐되어 있다.

단차부(17c)의 내주면과 벨로우즈(16)의 개구 단부(16b)의 외주면은, 솔더링부(24)에 의해 기밀하게 접합되어 있다. 즉, 솔더링부(24)에 있어서, 개구 단부(16b)의 외주면과 단차부(17c)의 내주면 사이의 간극에는 둘레 전체에 걸쳐서 솔더재가 충전되고, 또한, 개구 단부(16b)의 내주 및 외주에는, 필릿(24a) 및 필릿(24b)이 형성되어 있다.

본 실시의 형태에서 사용된 벨로우즈는 딥드로잉에 의한 심레스 타입이 아니라, 후술하는 바와 같은 제조 방법에 의한 심 타입의 벨로우즈(16)이다. 결과적으로, 벨로우즈(16)의 양단에는, 제조시의 그대로, 축방향으로 같은 지름을 갖는 원통형의 개구 단부(16b 및 16c)가 형성된다.

이로써, 커버(17)(가동 접촉자(14))에 대한 벨로우즈(16)의 결합부에서는, 이 벨로우즈(16)의 개구 단부(16b)를, 커버(17)의 단차부(17c)에 축방향으로 삽입하여 감합(嵌合)시킨 간결한 구조로 되기 때문에, 솔더링부(24)에 있어서, 개구 단부(16b)와 단차부(17c) 사이의 간극에 솔더재가 확실하게 충전되고, 또한, 매끈한 형상의 필릿(24a) 및 필릿(24b)이 형성된다.

마찬가지로, 가동측 단판(12)에 대한 벨로우즈(16)의 결합부에도, 이 벨로우즈(16)의 개구 단부(16c)를 가동측 단판(12)의 단차부(12c)에 축방향으로 감합시킨 간결한 구조로 되기 때문에, 솔더링부(23)에 있어서, 개구 단부(16c)와 단차부(12c) 사이의 간극에 솔더재가 확실하게 충전되고, 또한, 매끈한 형상의 필릿(23a) 및 필릿(23b)이 형성된다.

이로써, 솔더링부(24) 및 솔더링부(23)에 있어서의 결합 강도 및 기밀성을 향상시킬 수 있다. 또한, 벨로우즈(16)의 개구 단부(16b)의 축방향의 접합 길이(L1)를 조정하여, 솔더링부(24)의 축방향의 길이를 조절함으로써, 해당 솔더링부(24)에 있어서의 접합 강도 및 기밀성을 소망하는 값으로 설정할 수 있다. 마찬가지로, 벨로우즈(16)의 개구 단부(16c)의 축방향의 접합 길이(L2)를 조정하여, 솔더링부(23)의 축방향의 길이를 조절함으로써, 해당 솔더링부(23)에 있어서의 접합 강도 및 기밀성을 소망하는 값으로 설정할 수 있다.

도 2b는, 상술한 벨로우즈(16)와 커버(17) 사이의 솔더링부(24)의 변형예를 도시하고 있다. 이 변형예의 경우, 결합면의 일부에 대해, 벨로우즈(16)에 있어서의 개구 단부(16b)의 외주면에 더하여, 개구 단부(16b)에 가장 가까우며 벨로우즈(16)의 축방향에 거의 직교하는 면인 벨로우즈(16)의 신축 주름부(16a)의 외주면(16d)의 일부도 이용한다. 이러한 변형예의 구조는 솔더링부(24)에 있어서의 접합 강도 및 기밀성을 더 향상시킨다.

도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에서의 벨로우즈(16)의 제조 방법의 한 예를 도시하는 개념도이다.

예를 들면, 스테인레스스틸 등으로 이루어지는 직사각형의 박판(31)을 둥글게 말아 파이프(32)를 형성한 후, 해당 파이프(32)의 측면의 축방향의 이음매(33)를 용접한다. 그 후, 예를 들면, 축체(軸體)의 주위에 주름의 모형(母型)이 형성된 모형 치구(base jig; 41) 및 주름의 피치 폭의 돌기를 갖는 가압 치구(press jig; 42)로 이루어지는 성형 치구(forming jig; 40) 등을 이용하여, 파이프(32)의 축방향의 중앙부에 신축 가능한 주름부(34)(신축 주름부(16a))를 형성한다. 성형 공정에 있어서는, 모형 치구(41)가 파이프(32)의 내부에 삽입되고, 가압 치구(42)는 모형 치구(41)와의 사이에 파이프(32)의 지름 방향으로 해당 파이프(32)의 벽면을 끼워 가압하여, 벨로우즈(30)(벨로우즈(16))를 얻는다.

또한, 성형 치구(40)을 이용하는 대신에, 내주면에 주름 형상을 갖는 통형상의 모형의 내부에 파이프(32)를 삽입하고, 파이프(32)의 내부에 수압을 인가하여 모형의 내부 형상을 모방하도록 파이프(32)를 확경(擴徑)함에 의해 벨로우즈(30)를 제조할 수도 있다.

이와 같은 벨로우즈(30)의 제조 방법에 의하면, 파이프(32)의 양단을 원통형인 채로 남기고 주름부(34)를 형성함으로써, 축방향의 중앙부에 신축 주름부(16a)가 형성되고, 양단부가 심플한 원통 형상의 개구 단부(16b) 및 개구 단부(16c)를 갖는 본 실시의 형태의 벨로우즈(16)를 단기간에 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 본 실시의 형태와 같은 심 타입의 벨로우즈(16)는, 종래의 제조 공정이 복잡한 심레스 타입의 벨로우즈에 비교하여, 제조 기간이 짧고, 따라서 벨로우즈(16)을 이용하는 진 밸브(10)의 제조 기간을 단축할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 실시의 형태의 진공 밸브(10)에서는, 가동 접촉자(14) 및 고정 접촉자(15)가 소망하는 전기 회로에 접속되고, 가동 접촉편(14a)과 고정 접촉편(15a)을 접촉시킴으로써, 해당 전기 회로는 통전 상태로 된다. 그리고, 어떠한 트러블로 인해 해당 전기 회로가 차단되는 경우에는, 외부로부터의 신호에 응답하여 벨로우즈(16)에 지지된 가동 접촉자(14)가 고정 접촉자(15)로부터 이간하는 방향으로 변위된다. 그 결과, 가동 접촉편(14a)과 고정 접촉편(15a)이 이간하여 절연 상태가 된다. 이 때, 기밀 용기(V)의 내부는 진공이기 때문에, 아크 방전 등에 의한 절단 오류는 생기지 않는다.

이와 같이, 신축이 자유로운 벨로우즈(16)는 기밀 용기(V)의 진공도를 유지한 채로 가동 접촉편(14a)과 고정 접촉편(15a)의 접리를 통해 전기 회로의 개폐 동작을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태의 경우에는, 벨로우즈(16)에는 전혀 금속 도금을 시행하지 않고, 가동측 단판(12) 및 커버(17)의 측에만 니켈 도금층(12a) 및 니켈 도금층(17a)을 형성하고 있다. 그리고, 벨로우즈(16)의 개구 단부(16c)과 가동측 단판(12)은 예를 들면 솔더링부(23)에서 은랍으로 결합되고; 벨로우즈(16)의 개구 단부(16b)와 커버(17)는 예를 들면 은랍으로 이루어지는 솔더링부(24)에서 은랍으로 결합된다.

벨로우즈(16)의 측에 전혀 금속 도금을 시행하지 않고, 가동측 단판(12) 및 커버(17)의 대향 소자에만 니켈 도금층(12a) 및 니켈 도금층(17a)을 시행함으로써, 충분한 접합 강도 및 기밀성을 확보할 수 있는 것이, 후술하는 실시예에서 확인되어 있고, 본 실시의 형태에서의 상술한 진공 밸브(10)의 구조는, 이 실시예의 식견에 의거한 것이다.

즉, 상술한 바와 같이, 종래의 진공 밸브에서의 벨로우즈의 은 도금 방법은, 오스테나이트계 스테인레스스틸로 이루어지는 판재를 딥드로잉 가공하여 제조된 심레스 타입의 벨로우즈를 이용하고, 이 심레스 타입의 벨로우즈에, 예를 들면 특허문헌2와 같이, 많은 시간과 노동력을 필요로 하는 래크 도금 또는 무전해 도금에 의해 Ni 도금의 피복을 행하고 있다.

또한, 벨로우즈와 전극의 통합 구조는, 특허문헌3에 나타낸 바와 같이, 이 심레스 타입의 벨로우즈의 폐지단(저판)의 두꺼운 부분에, 전극이 관통하는 투과구멍을 천공 마련하고, 전극의 단차부(step part)에 벨로우즈 및 벨로우즈 차폐 부재, 및 체결 링을 적층하여 끼워 넣고, 솔더링에 의해 고정하는 복잡한 구조였다.

이와 같이, 종래 기술의 경우, 고가의 심레스 타입의 벨로우즈를 사용하고, 게다가 Ni 도금을 시행하여야 했다. 따라서, 벨로우즈 자체가 고가인데다가 또한 Ni 도금이 필요하여, 비용이 더욱 상승하였다.

이와 같은 종래의 상황을 감안하여, 본 실시의 형태에서는, 진공 밸브(10)에 있어서의 벨로우즈에 대해 염가의 은랍 솔더링 방법을 이하와 같이 상세히 검토하고, 이 결과 얻어진 식견을 적용한 것이, 상술한 본 실시의 형태의 진공 밸브(10)의 구조이다.

우선, 몇가지 재료를 이용하여 솔더링를 위한 기초 실험을 행하였다. 실험에 이용한 재료는, 무산소 구리판(C1020P; JIS에서 기술된 재료 코드, 이하의 SPCC와 SUS304CP도 마찬가지이다), 냉간압연 강판(SPCC), 냉간압연 스테인리스 강판(SUS304CP)이고 샘플의 크기는 두께 2 내지 3㎜이고, 한 변이 약 30㎜ 정도의 4각형이고, Ni 도금을 행하지 않는 경우에는 용제중에서 탈지만을 행하였다.

[참고예1]

우선, 은랍(72Ag-Cu)의 박(箔)을, Ni 도금을 시행하지 않은 SUS304(임시로 모재(base metal; 101)로 한다)의 판과, C1020P, SPCC, 또는 SUS304CP(임시로 피착재(joined-side metal; 102)로 한다) 사이에 두고, 10^-2Pa 이하의 고진공 분위기에서 800℃로 가열하여, 은랍층(103)을 통하여 모재(101)과 피착재(102)를 접합한 ㄷ다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 모재(101)(SUS304)/피착재(102)(C1020P, SPCC)의 조합에서는, C1020P 또는 SPCC인 피착재(102) 측에는 방추형상의 필릿(103a)이 형성되어 있었지만, 모재(SUS304)측에는 수축공(103b)이 발생하였다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 모재(101)(SUS304)/피착재(102)(SUS304)의 조합에서는, 모재 및 피착재의 양측에 큰 수축공(103b)이 발생하였다.

이것은, C1020P나 SPCC의 표면에 존재하는 약간의 오염이나 산화물이 진공중의 가열에 의한 환원 작용에 의해 분해되기 때문에 발생하는 것으로, 양호한 습윤성을 얻을 수 있다. 재료가 SUS304의 경우에는, 재료의 표면에 강고한 산화 피막을 형성하고 있기 때문에 진공 가열로는 이 산화 피막을 제거할 수 없다. 따라서 Ni 도금 없는 SUS304에서는 은랍의 습윤성이 나빠서, 그대로는 양호한 기밀 접합을 행 하는 것은 불가능하다.

[참고예2]

다음에, 모재(101)으로서 Ni 도금을 시행한 SUS304의 판과 피착재(102)로서 Ni 도금이 없는 C1020P, SPCC 또는 SUS304CP의 조합에 있어서, 상기한 바와 같은 솔더링를 행하였다.

모재(101)(SUS304 : Ni 도금 있음)/피착재(102)(C1020P, SPCC)의 조합에서는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 모재(101)와 피착재(102)의 어느 표면에도 방추형상의 솔더링 필릿(103a)이 형성되었다. 따라서, 은랍의 습윤성이 나쁜 SUS304에서도 Ni 도금(101a)을 시행함에 의해 양호한 솔더링이 가능하다고 할 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 모재(101)(SUS304 : Ni 도금 있음)/피착재(102)(SUS304CP : Ni 도금 없음)의 조합에서 여기서 특징적인 현상이 관측되었다. 본래는 은랍과의 습윤성이 아주 나쁜 니켈 도금이 없는 SUS304의 피착재(102)의 측에서, 도 5b와 마찬가지로 양호한 솔더링 상태를 나타내는, 방추형상의 솔더링 필릿(103a)이 형성되었다.

이것은, 모재(101)(SUS304)상에 시행된 Ni 도금(101a)의 일부가 800℃ 내지 850℃의 처리에서 용융하고, 은랍이 응고할 때에 피착재(102)(Ni 도금 없음)의 SUS304의 표면에 석출하여, 마치 Ni 도금을 시행한 것과 같은 작용을 하고 있는 것이라고 추정된다.

마찬가지로, 모재(101)로서 Ni 도금을 시행한 SUS304의 판과, 피착재(102)로서, Ni 도금이 있는 C1020P, SPCC 또는 SUS304CP의 조합에서, 상기한 바와 같은 솔 더링를 행하였는데, 당연한 일이지만 어느 조합에서도 모재(101)와 피착재(102)의 쌍방에 양호한 필릿(103a)이 형성되었다.

또한, Ni 도금의 표면에도 오염이나 산화 피막이 존재하고 있을 것이지만, 이들은 진공 가열에 의해 간단하게 제거할 수 있기 때문에 양호한 은랍의 습윤성을 나타낸다.

[실시예1]

이상의 참고예의 식견을 기초로, 니켈 도금이 없는 SUS304의 모재(101)와 니켈 도금(피착재측 Ni 도금(102a))을 각각 시행한 C1020P, SPCC 또는 SUS304의 피착재(102)의 3가지의 조합에 관해 샘플을 제작하고, 솔더링 상태를 관찰한 결과, 도 6에 도시된 바와 같이, 어느 조합에서도 Ni 도금이 없는 SUS304의 모재(101) 측에서도, 필릿(103a)이 형성되고, 양호한 솔더링 상태를 나타내었다.

이상의 실험 결과를 정리한 것이 표 1이다. 표 1중의 기호는, 모재측의 솔더링 상태/피착재측의 솔더링 상태를 나타낸 것으로, ○표는 솔더링 필릿이 형성되고 양호한 솔더링 상태인 경우를 나타내고, ×표는 필릿(103a)이 형성되지 않고 불량이 되는 솔더링 상태를 나타낸다. ○×○×

예	모재	피착재
		니켈 도금 없음			니켈 도금 있음
		C1020P	SPCC	SUS304	C1020P	SPCC	SUS304
참고예1	니켈 도금 없는 SUS304	×/○	×/○	×/×	-	-	-
참고예2	니켈 도금 있는 SUS304	○/○	○/○	○/○	○/○	○/○	○/○
실시예1	니켈 도금 없는 SUS304	-	-	-	○/○	○/○	○/○

이상의 실험 결과를 기초로, 각각의 샘플에서의 솔더링부의 단면(斷面)에 관해 상세한 관찰을 수행하였다.

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d는, 니켈 도금이 있는 SUS304의 피착재(102)와의 니켈 도금이 없는 SUS304의 모재(101)의 솔더링부의 단면에 있어서, SUS304의 주된 구성 원소(Fe, Cr, Ni)와 은랍의 구성 원소(Ag, Cu) 및 Ni 도금의 Ni 성분에 관해, RPMA(Electron Probe Micro Analysis)에 의한 원소의 농도 분포를 확인한 결과이다.

즉, 도 7a는, 피착재(102), 은랍층(103), 모재(101)로 이루어지는 솔더링부의 단면 관찰도이고, 도 7b는, 피착재(102)와 은랍층(103)의 접합 계면(104a)의 단면 관찰도이다.

또한, 도 7c는, EPMA에 의한 여러가지 원소의 농도 분포의 측정 결과를 개괄하는 도면이고, 도 7d는, 개개의 원소마다의 농도 분포의 측정 결과를, 접합 계면(104a)의 위치를 일치시켜서 도시한 도면이다.

도 8a는, 모재(101), 은랍층(103), 피착재(102)로 이루어지는 솔더링부의 단면 관찰도이고, 도 8b는, 모재(101)와 은랍층(103)의 접합 계면(104)의 단면 관찰도이다.

또한, 도 8c는, EPMA에 의한 여러가지 원소의 농도 분포의 측정 결과를 개괄하는 도면, 도 8d는, 개개의 원소마다의 농도 분포의 측정 결과를, 접합 계면(104)의 위치를 일치시켜서 도시한 도면이다.

도 7c, 도 7d, 도 8c, 및 도 8d에 있어서, 종축은 EPMA에 의해 수집한 원소의 카운트 수로서, 위쪽으로 갈수록 농도가 높은 것을 나타내고 있고, 횡축은 거리이다. 또한 차트 내에 삽입한 2점 쇄선은 니켈 도금이 없는 SUS304의 모재(101)와 은랍층(103) 사이의 계면(104)과, 니켈 도금이 있는 SUS304의 피착재(102)와 은랍층(103) 사이의 계면(104)의 대략적인 위치를 나타내고 있다. 또한, 각 원소마다의 분석 차트인 도 7c, 도 7d, 도 8c 및 도 8d에 있어서, 이해하기 쉽게 하기 위해 종축의 스케일을 임의로 확대, 축소하고 있다.

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d는, 니켈 도금이 있는 SUS304의 피착재(102)와 은랍층(103) 사이의 접합 계면(104a)에 있어서의 원소 분석의 결과이다. 피착재(102)의 표층(表層) 수㎛의 범위에서 Ni의 농도가 높게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 Ni 도금에 의한 것이다.

한편, 도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d는, 니켈 도금이 없는 SUS304의 모재(101)와 은랍층(103) 사이의 접합 계면(104)에 있어서의 분석 결과이다. SUS304의 모재(101)의 표면에는 Ni 도금이 마련되어 있지 않기 때문에, 니켈은 모재(101)의 내부에서만 존재하고, 도 8d의 파선(105)으로 도시한 바와 같이, SUS304의 조성에 의거한 거의 일정한 농도 분포를 나타낸다. 그러나, Ni 도금을 하지 않음에도 불구하고 모재(101)(SUS304)의 표층에 Ni의 고농도 영역(105a)이 관찰되는 특이한 현상이 발견되었다.

즉, 전술한 바와 같이, SUS304상에 시행된 Ni 도금의 일부가 솔더링 처리시 용융하고, 응고시 상대측의 SUS304의 표면에 석출하여, 마치 Ni 도금을 시행한 것과 같은 작용을 하고 있다는 것이 사실로서 확인되었다.

[실시예2]

이상의 실험에서 얻은 식견을 기초로, 진공 밸브(10)에 있어서의 벨로우즈(16)의 솔더링에 관해서도 실험하였다. 솔더링 실험에 이용한 벨로우즈(16)는 도 3에 도시된 예의 방법에 의해 제조되었다. 오스테나이트계 스테인레스스틸(SUS316)의 박판을 둥글게 말고, TiG 용접에 의해 파이프 형상으로 한 것을 수압에 의해 성형하였다. 이 벨로우즈는 이른바 심 타입(용접 이음매 있음)의 벨로우즈(16)로서, Ni 도금은 행하지 않았다.

벨로우즈(16)와 솔더링되는 피착재는, C1020P 또는 SPCC로 구성되고, 두께 2 내지 3㎛의 니켈 도금층(17a)를 갖는 커버(17), 및 Fe-42Ni로 구성되고, 두께 2 내지 3㎛의 니켈 도금층(12a)이 형성된 가동측 단판(12)이다(도 2a 참조).

이들의 조합에 관해 상술한 바와 같이 솔더링를 행하고 그 외관, 단면에 관해 조사한 결과, 도 9의 예에 도시된 바와 같이, 어느 조합에서도 필릿(24b)과 필릿(23a)이 형성되고, 양호한 솔더링 상태를 나타내었다.

도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d는, 니켈 도금이 없는 벨로우즈(16)와 니켈 도금층(17a)(12a)을 갖는 C1020P의 커버(17)(가동측 단판(12)) 사이의 솔더링부 단면에 있어서, 해당 벨로우즈(16)의 주요 원소인 Fe, Cr, Ni와 은랍의 구성 원소 Ag, Cu 및 니켈 도금층(17a)(12a)의 Ni에 관해 EPMA에 의한 원소 분석 결과를 도시한 것이다.

구체적으로는, 도 10a는, 벨로우즈(16), 은랍층, 및 커버(17)(또는 가동측 단판(12))로 이루어지는 솔더링부(24)(또는 솔더링부(23))의 단면 관찰도이고; 도 10b는, 벨로우즈(16)와 은랍층(솔더링부(24) 또는 솔더링부(23)) 사이의 접합 계면(104)의 단면 관찰도이다.

또한, 도 10c는, EPMA에 의한 여러가지 원소의 농도 분포의 측정 결과를 개괄하여 도시하는 도면이고, 도 10d는, 개개의 원소마다의 농도 분포의 측정 결과를, 접합 계면(104)의 위치를 일치시켜서 도시한 도면이다.

이들의 도 10a 내지 도 10d에 있어서, 도 8d의 105a와 마찬가지로, Ni 도금을 시행하고 있지 않은 벨로우즈(16)의 표면에서도 Ni의 고농도 영역(105a)(도 10d에 도시됨)이 관찰되었다. 이것은, 니켈 도금층(17a)의 Ni 성분이, 솔더링 온도에서 벨로우즈(16)의 측으로 이행함에 의한 것이라고 생각된다.

벨로우즈(16)와 접합되는 커버(17) 및 가동측 단판(12)의 소재로서 C1020을 채용한 경우에 관해 기술하였지만, 그 밖의 소재로서 오스테나이트계 스테인리스스틸, 연강, Fe-Ni와 Fe-Ni-Co의 봉착 합금(sealing alloy)을 채용한 경우에도 같은 결과를 얻고 있다.

본 실시의 형태에 의한 접합 방법을 이용하여 제작된 상술한 진공 밸브(10)의 내부의 압력(진공도)의 추이를 확인한 바, 진공도의 저하는 관측되지 않았는데, 이것은, 벨로우즈(16)와 커버(17) 사이의 솔더링부(24)와 벨로우즈(16)와 가동측 단판(12)의 사이의 솔더링부(23)에서는 양호한 기밀 접합이 행하여져 있다는 것을 의미한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 진공 밸브(10)에 있어서의 벨로우즈(16)의 접합에 있어서, 예를 들면, 스테인레스스틸 등으로 구성되는 벨로우즈(16)에는 Ni 도금을 하지 않고, 해당 벨로우즈(16)와 접합되는 비교적 단순한 형상의 상대 부품인 커버(17) 및 가동측 단판(12)에, 각각, 니켈 도금층(17a) 및 니켈 도금층(12a)을 형성하고, 솔더링한다. 따라서, 벨로우즈(16)에 대한 금속 도금이 불필요한 만큼, 저비용을 실현할 수 있고, 높은 기밀성 및 접합 강도를 갖는 접합을 달성할 수 있다.

또한, 벨로우즈(16)로서, 용접 이음매가 있는 얇은 파이프를 성형한 심 타입의 염가의 벨로우즈(16)의 사용이 가능하기 때문에, 비용을 더 절감할 수 있다. 예를 들면, 심 타입의 벨로우즈(16)는, 심레스 타입의 벨로우즈(16)에 비하여, 거의 1/3의 가격이다. 따라서, 대폭적인 비용 절감이 가능해진다.

또한, 심 타입의 벨로우즈(16)는, 그 자체로서, 양단이 원통 형상의 개구 단부(16b)와 개구 단부(16c)를 구비하고 있기 때문에, 이 개구 단부(16b), 개구 단부(16c)의 내주면 또는 외주면을 솔더링의 접합면으로서 이용함으로써, 간소한 구조의 솔더링부(23)와 솔더링부(22)를 구성할 수 있다.

이 결과, 특허문헌3에 나타낸 바와 같은 복잡한 적층 구조를 이용하는 경우와 비교하여, 솔더링부(23)와 솔더링부(22)의 기밀성의 장기간의 유지 향상을 바랄 수 있다.

상술한 설명에서는, 진공 밸브(10)에 있어서의 벨로우즈(16)의 접합부의 접합 기술에 언급하였다. 도 1에 예시된 진공 밸브(10)에서는, 솔더링부(21), 솔더링부(22), 솔더링부(23), 솔더링부(24), 솔더링부(25), 및 솔더링부(26) 등의 솔더링을, 예를 들면, 진공 가열로 내에서 일괄적으로 행하는 것도 가능하다.

즉, 도 1의 구성의 진공 밸브(10)의 각 부품을, 해당 도 1의과 같이 임시로 조립함과 함께, 솔더링부(21) 내지 솔더링부(26)의 각각에 솔더재를 배치한다. 이 경우, 솔더재의 점성(粘性)을 임시 조립에 있어서의 부품 사이의 위치 결정에 이용하여도 좋다. 그리고, 이들의 부품을 진공 가열로 내에 수용하여, 일괄적으로, 예를 들면 800℃ 내지 850*℃의 솔더링 온도로 가열하고, 솔더링에 의한 조립을 행한다.

본 실시의 형태의 경우, 심 타입의 벨로우즈(16)의 양단이 원통 형상의 개구 단부(16b)와 개구 단부(16c)의 간소한 형상을 나타내고 있기 때문에, 커버(17), 벨로우즈(16), 가동측 단판(12), 가동 접촉자(14)를 축방향으로 나열하여 동축으로 배치하는 것으로 간단하게 가조립을 할 수 있어서, 더 큰 이점이 된다.

이 경우, 상술한 도 2a와 같은 벨로우즈(16)에 관계되는 구성 부품은, 실린더(11)의 내부에 수용된 상태로 되어, 가열로로부터의 복사열을 받기 어려워진다.

그러나, 상술한 바와 같이, 본 실시의 형태의 경우에는, 800℃ 정도의 솔더링 온도로 솔더링이 가능하기 때문에, 예를들면. 가열로의 온도를 850℃ 정도로 설정하고, 실린더(11)의 내부의 벨로우즈(16) 등의 구성 부품을 800℃ 정도로 가열함으로써, 진공 밸브(10)의 일괄 조립을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상술한 실시의 형태에 예시한 구성으로 한하지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 가동측 단판(12), 커버(17)에의 금속 도금으로서는, 니켈 도금에 제한되지 않으며, 금(Au) 도금이라도 좋다.

본 발명에 의하면, 진공 밸브의 벨로우즈의 솔더링 구조에 있어서, 벨로우즈 자체에는 금속 도금을 행하지 않고, 상대측의 구성 부재에 금속 도금을 행하기 때문에, 벨로우즈의 비용을 저감할 수 있다. 즉, 비교적 형상이 단순하고 천공 등의 손상의 우려가 없는 구성 부재에 대해, 예를 들면 배럴 도금 등의 간이하며 대량 처리가 가능한 도금법을 채용하여 금속 도금의 형성을 행함으로써, 금속 도금에 기인하는 비용을 절감할 수 있다.

또한, 벨로우즈로서 염가의 심 타입의 벨로우즈를 채용함으로써, 비용을 더 절감할 수 있다.

또한, 심 타입의 벨로우즈에서는, 제법의 원리상, 양단의 개구부는 원통 형상이 되고, 이 개구부의 외주면과, 상대측의 구성 부재를 솔더링할 때에, 직선 형상의 개구부의 외주면과 구성 부재 사이의 간극의 형상이 단순하기 때문에 해당 간극에 솔더재가 확실하게 충전되고, 솔더링부의 접합 강도 및 기밀성이 향상한다.

본 발명에 의하면, 가동부에 벨로우즈의 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브에 있어서, 진공 밸브의 저비용화를 실현할 수 있다.

또한, 가동부에 벨로우즈의 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브에 있어서, 진공 밸브의 제조 기간의 단축을 실현할 수 있다.

또한, 가동부에 벨로우즈의 솔더링 구조를 포함하는 진공 밸브에 있어서, 벨로우즈의 솔더링 구조에 있어서의 접합 강도 및 기밀성의 향상을 실현할 수 있다.

Claims (17)

1. 고정 접촉편과 가동 접촉편을 수용하는 기밀 용기를 포함하고,

   상기 기밀 용기는 상부에 금속 도금을 한 제 1의 구성 부재와, 금속 도금이 없는 벨로우즈, 및 상부에 금속 도금을 한 제 2의 구성 부재를 포함하고,

   상기 제 1의 구성 부재는 상기 가동 접촉편과 상기 벨로우즈 사이에 삽입되고 상기 벨로우즈의 한 단부와 솔더링되며, 상기 벨로우즈의 나머지 한 단부는 상기 제 2의 구성 부재와 솔더링 되고,

   상기 금속 도금은 금 도금 또는 니켈 도금이며, 상기 제 1 및 제 2의 구성 부재는 은랍(silver solder)을 사용하여 상기 벨로우즈와 솔더링되고,

   상기 벨로우즈는 신축 변형하는 주름부와, 상기 주름부의 양단에 위치하는 원통 형상의 개구 단부를 포함하고,

   상기 제 1의 구성 부재는 상기 가동 전극이 관통하는 투과 구멍과, 상기 투과구멍을 둘러싸도록 형성된 단차부를 포함하고,

   상기 벨로우즈의 일단의 상기 개구 단부의 외주면은 상기 제 1의 구성 부재의 상기 단차부의 내주면과 솔더링되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 벨로우즈는 스테인레스스틸 시트를 원통 형상으로 감고 측면의 이음매(seam line)를 용접하는 것으로 파이프를 구성하는 용접 단계, 및 상기 파이프에 주름부(ribbed portion)를 형성하는 형성 단계를 통해 제조되고,

   상기 벨로우즈는 신축 변형하는 상기 주름부와 상기 주름부 양단에 위치하는 원통 형상의 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2의 구성 부재는 연강(mild steel), 구리, 스테인레스스틸, 또는 철-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금의 봉착 합금(sealing alloy)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 벨로우즈와 상기 제 1의 구성 부재 사이의 솔더링 부분은 상기 제 1의 구성 부재의 금속 도금으로부터 전달된 금속 성분을 포함하며,

   상기 벨로우즈와 상기 제 2의 구성 부재 사이의 솔더링 부분은 상기 제 2의 구성 부재의 금속 도금으로부터 전달된 금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.
6. 삭제
7. 고정 접촉편과 가동 접촉편을 수용하며, 상부에 금속 도금을 한 제 1의 구성 부재와, 금속 도금이 없는 벨로우즈, 및 상부에 금속 도금을 한 제 2의 구성 부재를 포함하며, 상기 벨로우즈를 통해 상기 가동 접촉편을 지지하는 기밀 용기를 포함하는 진공 밸브 제조 방법에 있어서,

   상기 제 1의 구성 부재가 상기 가동 접촉편과 상기 벨로우즈 사이에 끼이며 상기 벨로우즈의 한 단부에 근접하여 배치되도록 하고, 상기 벨로우즈의 나머지 한 단부가 상기 제 2의 구성 부재와 근접하여 배치되도록, 상기 제 1의 구성 부재, 상기 벨로우즈 및 상기 제 2의 구성 부재를 마련하는 제 1의 단계; 및

   상기 제 1의 구성 부재와 상기 벨로우즈를 솔더링하고, 상기 벨로우즈와 상기 제 2의 구성 부재를 솔더링하는 제 2의 단계를 포함하고,

   상기 금속 도금은 금 도금 또는 니켈 도금이고,

   상기 제 1의 구성 부재 상의 상기 금속 도금의 금속 성분은 상기 제 2의 단계에서의 상기 벨로우즈와 상기 제 1의 구성 부재의 솔더링 처리에서 상기 벨로우즈로 전달되고,

   상기 제 2의 구성 부재 상의 상기 금속 도금의 금속 성분은 상기 제 2의 단계에서의 상기 벨로우즈와 상기 제 2의 구성 부재의 솔더링 처리에서 상기 벨로우즈로 전달되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 벨로우즈는, 제 1의 단계에서, 스테인레스스틸 시트를 원통 형상으로 감아 파이프를 형성하고 감긴 시트의 측면의 이음매(seam line)를 용접하는 용접 처리와, 상기 파이프에 주름을 형성하는 형성 처리를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브 제조 방법.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2의 구성 부재는 연강(mild steel), 구리, 스테인레스스틸, 또는 철-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금의 봉착 합금(sealing alloy)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브 제조 방법.
10. 삭제
11. 제 7항에 있어서,

    상기 솔더링의 제 2의 단계는 은랍(silver solder)을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브 제조 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제

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