KR101254629B1 - 진공 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 진공 절연 용기(1)와, 진공 절연 용기(1) 내에 수납되는 접리 가능한 한 쌍의 접점(6, 7)과, 접점(6, 7)에 고착된 통전축(4, 8)과, 접점(6, 7)을 포위하도록 설치된 아크 실드(11)를 갖는 진공 밸브로서, 통전축(4, 8)의 외면 및 아크 실드(11)의 내면에는, 자신을 구성하고 있는 금속보다도 융점이 높은 금속 재료로 이루어지는 금속 피막( 5, 9, 12)을 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

진공 밸브{VACUUM VALVE}

본 발명의 실시형태는, 내전압 특성을 향상시킬 수 있는 접리(接離) 가능한 한 쌍의 접점을 갖는 진공 밸브에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 진공 밸브는, 진공 중의 내전압 특성을 향상시키기 위해서, 금속 증기의 확산을 방지하는 통 형상의 아크 실드 단부(端部)에 세라믹 확산층을 생성시킨 것이 알려져 있다. 예를 들면, 일본국 공개특허 특개2007-115599호 공보(이하, 특허문헌 1이라 함)가 있다.

한편, 아크 실드 단부 등에서는, 곡률을 작게 하여, 내전압 특성을 향상시키는 것이 알려져 있다. 소위, 진공 중의 면적 효과를 이용한 것이며, 절연 파괴에 기여하는 면적을 작게 하여, 파괴 전계를 상승시키는 것이다. 예를 들면, 일본국 공개특허 특개평10-21802호 공보(이하, 특허문헌 2이라 함)가 있다.

일본국 공개특허 특개2007-115599호 공보 일본국 공개특허 특개평10-21802호 공보

상기한 종래의 진공 밸브에서는, 전계 강도가 높은 부분이 아크 실드 단부에 위치하기 쉬어, 각종의 내전압 향상책이 취해지고 있다. 한편, 접점을 고착하고 있는 통전축에서는, 아크 실드와의 절연 거리가 비교적 확보되어, 전계 강도가 억제되고 있다. 그러나, 막대 형상의 통전축과 통 형상의 아크 실드 사이는, 절연 파괴에 기여하는 면적이 아크 실드 단부와 비교해서 현저하게 넓어, 진공 중의 면적 효과를 고려하면, 파괴 전계가 낮아진다.

특히, 대용량화나 소형화의 요구에 대하여는, 통전축을 굵은 직경으로 하거나, 절연 거리를 짧게 하거나 하므로, 대향하는 면적이 증가해서 파괴 전계가 저하한다. 이 때문에, 통전축과 아크 실드 사이에서, 내전압 특성이 저하하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 통전축과 아크 실드 간의 내전압 특성을 향상시켜, 대용량화나 소형화를 도모할 수 있는 진공 밸브를 제공 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 실시형태의 진공 밸브는, 다음의 구성으로 이루어진다. 즉,

진공 절연 용기와,

상기 진공 절연 용기 내에 수납되는 접리 가능한 한 쌍의 접점과,

상기 접점에 고착된 통전축과,

상기 접점을 포위하도록 설치된 아크 실드

를 갖는 진공 밸브로서,

상기 통전축의 외면 및 상기 아크 실드의 내면에는, 당해 구성 금속보다도 융점이 높은 금속 재료로 이루어지는 금속 피막을 설치한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 밸브의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 진공 밸브의 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 진공 밸브의 구성을 나타내는 단면도.

본 발명에 따른 실시형태는, 융점이 높은 금속 피막을 사용함으로써, 진공 중에서의 파괴 전계를 상승시키는 것에 있다. 이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

우선, 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 밸브를 도 1을 참조해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 알루미나 자기로 이루어지는 통 형상의 진공 절연 용기(1)의 양단 개구부에는, 고정측 밀봉(封着) 금속 소자(2)와 가동측 밀봉 금속 소자(3)가 밀봉되어 있다. 고정측 밀봉 금속 소자(2)에는, 전기동(電氣銅)으로 이루어지는 고정측 통전축(4)이 관통 고정되어 있다. 고정측 통전축(4)의 외면에는, 예를 들면 크롬과 같은 전기동보다도 융점이 높은 고정측 금속 피막(5)이 증착이나 도금에 의해 설치되어 있다. 막 두께는, 수 100㎚이다. 고정측 통전축(4) 끝에는, 동(銅) 합금을 갖는 고정측 접점(6)이 고착되어 있다.

고정측 접점(6)에 대향해서 접리 가능한 동 합금을 갖는 가동측 접점(7)이, 가동측 밀봉 금속 소자(3)를 이동 가능하게 관통하는 전기동으로 이루어지는 가동측 통전축(8) 끝에 고착되어 있다. 가동측 통전축(8)의 외면에는, 고정측과 마찬가지로, 전기동보다도 융점이 높은 가동측 금속 피막(9)이 설치되어 있다.

가동측 통전축(8)의 중간부에는, 신축 가능한 빌로우즈(10)의 한쪽 끝이 밀봉되고, 다른쪽 끝이 가동측 밀봉 금속 소자(3)에 밀봉되어 있다. 이에 따라, 진공 절연 용기(1) 내의 진공을 유지하여, 가동측 통전축(8)을 축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 빌로우즈(10) 내에 둘러싸인 가동측 통전축(8)에는, 상기 가동측 금속 피막(9)을 설치하지 않아도 된다.

또한, 고정측 접점(6)과 가동측 접점(7)을 포위하도록, 스테인레스로 이루어지는 통 형상의 아크 실드(11)가 진공 절연 용기(1) 내면에 고정되어 있다. 아크 실드(11)의 내면에는, 통전축(4, 8)과 마찬가지로, 예를 들면 크롬과 같은 스테인레스보다도 융점이 높은 실드측 금속 피막(12)이 설치되어 있다.

이에 따라, 통전축(4, 8)에서는, 전기동(약 1020℃)보다도 융점이 높은 예를 들면 크롬(약 1900℃)의 금속 피막(5, 9)이 설치되고, 또한 아크 실드(11)에서는, 스테인레스(약 1420℃)보다도 융점이 높은 금속 피막(12)이 설치되어 있어, 내전압 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 통전축(4, 8)과 아크 실드(11) 사이는, 진공 밸브 내에서 대향하는 면적이 가장 크고, 면적 효과로부터 파괴 전계가 저하하는 경향이 있지만, 자신을 구성하고 있는 당해 구성 금속보다도 융점이 높은 금속 재료로 이루어지는 금속 피막(5, 9, 12)을 설치하고 있으므로, 외견상의 파괴 전계를 상승시킬 수 있다. 당해 구성 금속은, 통전축(4, 8)에서는 전기동, 아크 실드(11)에서는 스테인레스로 이루어진다.

이는, 금속 피막(5, 9, 12)에 의해, 기계 가공 시에 형성된 미소한 요철(凹凸)이 매끄럽게 되어, 전계 방사에 의한 전자 방출이 억제된 것이라 생각된다. 또한, 자신으로부터의 전자 방출도 억제된 것이라 생각된다. 또한, 금속 피막(5, 9, 12)에, 융점이 높은 티타늄(약 3170℃)이나 몰리브덴(약 2620℃) 등을 더 채용할 수 있다. 크롬, 티타늄, 몰리브덴은, 적어도 1 종류를 함유하는 것으로 한다.

상기 실시예 1의 진공 밸브에 의하면, 대향하는 면적이 큰 통전축(4, 8)의 외면과 아크 실드(11) 내면에, 당해 구성 금속보다도 융점이 높은 금속 재료를 이용하여 금속 피막(5, 9, 12)을 설치하고 있으므로, 내전압 특성을 향상시킬 수 있고, 전체 형상의 소형화를 도모할 수 있다.

[실시예 2]

다음에, 본 발명의 실시예 2에 따른 진공 밸브를 도 2를 참조해서 설명한다. 도 2는, 본 발명의 실시예 2에 따른 진공 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 이 실시예 2가 실시예 1과 다른 점은, 금속 피막을 설치하는 범위이다. 도 2에서, 실시예 1과 동일한 구성 부분에 있어서는, 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 고정측 접점(6), 가동측 접점(7)의 외주부에도, 금속 피막(5, 9)과 마찬가지의, 고정측 전극 금속 피막(13), 가동측 전극 금속 피막(14)을 설치하고 있다. 고정측 접점(6), 가동측 접점(7)은, 예를 들면 세로 자계를 발생하는 코일 전극과 접촉자 등으로 구성되지만, 코일 전극의 외면은 비교적 전계가 높아진다. 이 코일 전극의 외면에, 금속 피막(13, 14)을 설치하는 것이다. 또한, 아크 실드(11)의 단부에도, 실드측 금속 피막(12)과 마찬가지의, 단부 금속 피막(15)을 설치하고 있다.

즉, 전계가 높아지는 부분에도, 금속 피막(13, 14, 15)을 설치하고 있다. 이들 금속 피막(13, 14, 15)은, 전계 강도가 낮은 면에 설치된 금속 피막(5, 9, 12)보다도 막 두께가 두터운 쪽이 좋으며, 보다 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 이온 도금을 사용함으로써, 수∼수 10㎛의 막 두께로 할 수 있다. 또한, 코일 전극은, 통전성을 고려하여 전기동으로 구성된다.

상기 실시예 2의 진공 밸브에 의하면, 실시예 1에 의한 효과 이외에, 전계 강도가 높아지는 부분에 있어서도, 융점이 높은 금속 재료로 이루어지는 금속 피막(13, 14, 15)을 설치하고 있으므로, 내전압 특성을 향상시킬 수 있다.

[실시예 3]

다음에, 본 발명의 실시예 3에 따른 진공 밸브를 도 3을 참조해서 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시예 3에 따른 진공 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 이 실시예 3이 실시예 2와 다른 점은, 진공 절연 용기의 외주에 절연층을 설치한 것이다. 도 3에서, 실시예 2와 동일한 구성 부분에 있어서는, 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 진공 절연 용기(1)의 외주에는, 에폭시 수지를 몰딩하여 형성한 절연층(16)을 설치하고 있다.

상기 실시예 3의 진공 밸브에 의하면, 실시예 2에 의한 효과 이외에, 절연층(16)에 의해, 진공 절연 용기(1)의 외부 연면(沿面)의 절연 보강을 할 수 있어, 더욱 진공 밸브의 소형화를 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 실시형태는, 통전축에서는 전기동보다도 융점이 높은 금속 재료로 이루어지는 금속 피막을 설치하고, 또한 아크 실드에서는 스테인레스보다도 융점이 높은 금속 재료로 이루어지는 금속 피막을 설치함으로써, 내전압 특성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 몇가지의 실시형태를 기술했지만, 이들 실시형태는 단지 예로서 나타낸 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것을 의도한 것이 아니다. 실제로, 여기에서 기술한 신규의 장치는, 각종의 다른 형태로 구체화되어도 되고, 또한, 본 발명의 주지 또는 사상으로부터 일탈하지 않고, 여기에서 기술한 장치의 형태에서의 각종의 생략, 치환 및 변경을 행하여도 된다. 부수되는 청구항 및 그들의 균등물은, 본 발명의 범위 및 주지 또는 사상에 들어가도록 그러한 형태 또는 변형을 포함하는 것을 의도하고 있다.

1 : 진공 절연 용기
2, 3 : 밀봉 금속 소자
4, 8 : 통전축
5, 9, 12, 13, 14, 15 : 금속 피막
6, 7 : 접점
10 : 빌로우즈
11 : 아크 실드
16 : 절연층

Claims (6)

1. 진공 절연 용기와,
   상기 진공 절연 용기 내에 수납되는 접리(接離) 가능한 한 쌍의 접점과,
   상기 접점에 고착된 통전축과,
   상기 접점을 포위하도록 설치된 아크 실드
   를 갖는 진공 밸브로서,
   상기 통전축의 외면, 상기 아크 실드의 내면, 상기 아크 실드의 단부(端部) 및 상기 접점을 구성하는 자계를 발생하는 코일 전극 외주면에, 당해 구성 금속보다도 융점이 높은 크롬, 티타늄, 몰리브덴의 적어도 1 종류를 함유하는 금속 재료로 이루어지는 금속 피막을 설치하는 진공 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 피막을 이온 도금으로 설치하는 진공 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 진공 절연 용기의 주위에 절연층을 설치하는 진공 밸브.
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