TWI707103B

TWI707103B - 真空閥

Info

Publication number: TWI707103B
Application number: TW108115212A
Authority: TW
Inventors: 高井雄一
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-10-11
Also published as: JP6824470B2; JPWO2019220655A1; TW201947147A; WO2019220655A1

Abstract

本發明的目的在於獲得一種能夠一面抑制波紋管的大直徑化一面使載流性提升的真空閥。真空閥(100)係具備：圓筒狀的絕緣容器(11)；接合於絕緣容器(11)之一端的固定側端板(12)；接合於絕緣容器(12)之另一端的可動側端板(13)；接合於固定側端板(12)的固定側電極棒(14)；經由波紋管(16)而接合於可動側端板(13)的可動側電極棒(15)；接合於固定側電極棒(14)之端部的固定側電極(17)；以及接合於可動側電極棒(15)之端部的可動側電極(18)。可動側電極棒(15)係設有小徑部(SR1)及大徑部(LR1)，該小徑部(SR1)係直徑比波紋管(16)的內徑還小且貫穿波紋管(16)，而該大徑部(LR1)係直徑比波紋管(16)的內徑還大且至少一部分配置於絕緣容器(11)內。

Description

真空閥

本發明係有關真空閥。

在一般的真空閥的構造中，由陶瓷等構成的圓筒狀的絕緣容器之端面的一側係接合有固定側端板，而於另一側接合有可動側端板，而形成內部被密閉的真空容器。於該真空容器內，可接合分離的固定側電極及可動側電極係以朝真空容器之軸向相互對向來配置，且分別於固定側電極安裝有可動側電極棒、於可動側電極安裝有可動側電極棒。固定側電極棒係接合於固定側端板，可動側電極棒係藉由不鏽鋼等較薄的金屬形成之蛇腹狀的波紋管(bellows)而接合於可動側端板。亦即，波紋管之一側的端部接合於可動側端板，另一側的端部接合於可動側電極棒。如以上所述，藉由波紋管將可動側電極棒與可動側端板接合，藉此，可達到維持氣密且能夠進行開極動作及閉極動作(參照例如專利文獻1)。此種真空閥係具有藉由具有真空之高介電強度而能夠設計得精簡的優點。

真空閥的載流容量愈大則愈佳，作為用以使真空閥之載流容量提高的手段之一者可舉例有電極棒的大直徑化與縮短化。然而，可動側電極棒的大直徑化比固定側電極棒的大直徑化還難，於可動側電極棒會有電阻損失變大的問題。可動側電極棒的大直徑化較難的原因在於用以使真空閥開極的操作力會因可動側電極棒的大直徑化而增大，由於操作機構大型化而有導致真空斷路器整體的大型化之虞。更具體地說明之，由於可動側電極棒的外周被波紋管包覆，所以配合可動側電極棒的大直徑化而必須使波紋管亦大直徑化，一般而言，波紋管的大直徑化會使真空閥的自閉力增大。當真空閥的自閉力大時，開極動作所需要的操作力亦變大，因此，會導致操作機構及真空閥整體的大型化。因此，已提出有將比可動側電極棒還粗的電極棒朝可動側電極棒的軸向接合於真空容器的外側的技術(參照例如專利獻2)。[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開昭62－249327號公報專利文獻2：日本特開2006－324177號公報

（發明所欲解決之課題）

然而，如專利文獻2的技術，將電極棒接合於真空容器的軸向外側的構成，係將包含有可動側電極棒的電極棒部分往軸向延長，與電極棒的縮短化背馳。本申請案發明係揭示用以解決上述那般的問題的技術，目的在於獲得一種能夠抑制波紋管的大直徑化並且使載流性能提升的真空閥。（解決課題之手段）

本申請案發明所揭示的真空閥，係具備：圓筒狀的絕緣容器、接合於絕緣容器之一端的固定側端板、接合於絕緣容器之另一端的可動側端板、接合於固定側端板的固定側電極棒、經由波紋管而接合於可動側端板的可動側電極棒、接合於固定側電極棒之端部的固定側電極以及接合於可動側電極棒之端部的可動側電極，且固定側電極與可動側電極係於絕緣容器之軸向相互對向配置，其中，可動側端板與波紋管的接合部係被收入絕緣容器的內部，且可動側電極棒係設有小徑部及大徑部，該小徑部係直徑比波紋管的內徑還小且貫穿波紋管，而該大徑部係直徑比波紋管的內徑還大且至少一部分配置於絕緣容器內。 [發明之功效]

依據本申請案發明揭示的真空閥，能夠抑制波紋管的大直徑化並且使載流性能提升。

實施型態1 根據第1圖來說明實施型態1。第1圖係顯示實施型態1之真空閥的縱剖面圖。如第1圖所示，真空閥100係具備：由陶瓷等構成的圓筒狀的絕緣容器11；將絕緣容器11之一端的開口部密封的固定側端板12；將絕緣容器11之另一端的開口部密封的可動側端板13；貫穿固定側端板12且於絕緣容器11側的端部接合有固定側電極17的固定側電極棒14；貫穿可動側端板13及波紋管16且於絕緣容器11側的端部接合有可動側電極18的可動側電極棒15。此外，以下將絕緣容器的一端稱為固定側端部，將另一端稱為可動側端部。

固定側端板12及可動側端板13係例如金屬製的圓形板狀構件，且分別以與絕緣容器11同軸的方式來配置。固定側端板12於周緣設有往絕緣容器11側折彎成L字形狀的折彎部，經由此折彎部而接合於絕緣容器11的固定側端部。此外，固定側端板12的中央部係往絕緣容器11之軸向外側突出，且設有供固定側電極棒14貫穿的開口部12a。可動側端板13於周緣設有折彎成U字形狀的折彎部13b，經由此折彎部13b而接合於絕緣容器11的可動側端部。此外，於可動側端板13的中央部設有供可動側電極棒15貫穿的開口部13a，於開口部13a的周圍，與波紋管16的接合部NP1係設於與可動側電極18相對向的面。U字形狀的折彎部13b之徑向外側的直線部接合於絕緣容器11的可動側端部，並且徑向內側的直線部在絕緣容器11內延伸於軸向內側。因此，可動側端板13的中央部係成為被收入絕緣容器11之軸向內側的構成。

固定側電極棒14係以與絕緣容器11同軸的方式來配置，且貫穿固定側端板12之開口部12a。此外，為了防止外部氣體從固定側端板12與固定側電極棒14之間流入絕緣容器內而損及氣密性，而將固定側電極棒14的外周面與固定側端板12氣密地接合。

可動側電極棒15係以與絕緣容器11同軸的方式配置，且設有直徑比波紋管16的內徑還小的小徑部SR1及直徑比波紋管16的內徑還大的大徑部LR1。小徑部SR1係比大徑部LR1更往絕緣容器11之軸向內側而設置，小徑部SR1的一部分或全部係構成貫穿波紋管16的波紋管貫穿部A1。波紋管16之其一端係接合於小徑部SR1的外周面。此外，波紋管16的另一端係經由接合部NP1而與可動側端板13接合。如以上所述，可動側電極棒15係經由波紋管16而與可動側端板13接合，因此，外部氣體不會從可動側端板13與可動側電極棒15之間流入絕緣容器11內來損及氣密性。

大徑部LR1係比接合部NP1更往軸向外側配置。如以上所述，可動側端板13的中央部係被收入絕緣容器11的軸向內側，且接合部NP1亦被收入絕緣容器11的內部。大徑部LR1係配置在藉由將可動側端板13的中央部收入絕緣容器11內所產生的空間，而使大徑部LR1之一部分或全部配置於絕緣容器11內。此外，大徑部LR1之一部分或全部係作為滑動部B1而抵接於樹脂製的導件(guide)19的內表面。藉此，滑動部B1與導件19會伴隨著可動側電極棒15的移動而滑動。導件19係被安裝於可動側端板13而導引可動側電極棒15的移動，且抑制可動側電極棒15的傾斜。此外，大徑部LR1亦可與小徑部SR1形成為一體，也能夠以不同的構件來形成。

波紋管16係中空圓筒狀且於側面具有蛇腹構造，並配合可動側電極棒15的移動而進行伸縮者，且以其收縮力成為閉極方向的彈推力的方式來安裝。由於波紋管16的內徑愈大則波紋管16的收縮力愈大，所以波紋管16的內徑愈大則真空閥100的自閉力就愈大。此外，如以上所述，大徑部LR1係比接合部NP1更往軸向外側配置，因此，波紋管16係配置於可動側電極18與大徑部LR1之間。再者，實施型態1中係使用波紋管作為封閉構件，惟只要是中心部開口之構造的封閉構件即可，能夠使用例如O型環。

固定側電極17及可動側電極18係於絕緣容器11的軸向相互對向配置，藉由可動側電極棒15往軸向移動而呈接觸(閉極)及非接觸(開極)。

依據實施型態1，能夠抑制波紋管的大直徑化並且提升載電性能。具體而言，於可動側電極棒設置小徑部與大徑部，將小徑部的直徑設成比波紋管的內徑還小，將大徑部的直徑設成比波紋管的內徑還大。使小徑部之一部分或全部貫穿波紋管，相對於此，使大徑部比波紋管更靠軸向外側配置。藉此，大徑部的直徑不會被波紋管的內徑所限制而能夠設得較大，因此能夠抑制波紋管的大直徑化同時實現可動側電極棒的大直徑化，而能夠減小電阻損失。結果，能夠使真空閥的載流容量增大而提升載流性能。此情形下，由於波紋管的內徑不會變大，所以波紋管的收縮力及真空閥的自閉力不會增大，不會造成真空斷路器整體的大型化。此外，大徑部係針對可動側電極棒的一部分來增大直徑的長度者，由於可動側電極棒不會往軸向增長，所以電極棒也不會延長。

再者，藉由將可動側端板的中央部收入絕緣容器內，大徑部的一部分或全部配置於絕緣容器內，因此，能夠抑制真空閥的全長變長，且可謀求真空阻斷器的小型化。

再者，由於抑制可動側電極棒的傾斜，將導引移動的導件安裝於可動側端板，所以可動側電極棒的大徑部的滑動會平順化，能夠更容易地進行閉極動作及開極動作。

此外，實施型態1中係設成使固定側端板的中央部往絕緣容器11之軸向外側突出的構成，惟並不限定於此，亦可設成使固定側端板的中央部與絕緣容器的固定側端部配置在相同平面上的構成，亦可設成與可動側端板相同的方式收入絕緣容器內的構成。

實施型態2 依據第2圖來說明實施型態2。實施型態2與實施型態1的不同點在於，不將樹脂製的導件安裝於可動側端板，而做成可動側端板與可動側電極棒直接滑動的構造。第2圖係顯示實施型態2之真空閥的縱剖面圖。如第2圖所示，真空閥200係具備：由陶瓷等構成的圓筒狀的絕緣容器21；將絕緣容器21之一端的開口部密封的固定側端板22；將絕緣容器21之另一端的開口部密封的可動側端板23；貫穿固定側端板22且於絕緣容器21側的端部接合有固定側電極27的固定側電極棒24；貫穿可動側端板23及波紋管26且於絕緣容器21側的端部接合有可動側電極28的可動側電極棒25。

固定側端板22及可動側端板23係相當於實施型態1的固定側端板12及可動側端板13，且分別以與絕緣容器21同軸的方式來配置。固定側端板22於周緣設有往絕緣容器21側折彎成L字形狀的折彎部，藉由此折彎部而接合於絕緣容器21的固定側端部。此外，固定側端板22的中央部係往絕緣容器21之軸向外側突出，且設有供固定側電極棒24貫穿的開口部22a。可動側端板23於周緣設有折彎成U字形狀的折彎部23b，藉由此折彎部23b而接合於絕緣容器21的可動側端部。此外，於可動側端板23的中央部設有供可動側電極棒25貫穿的開口部23a，於開口部23a的周圍，與波紋管26的接合部NP2係設於與可動側電極28相對向的面。U字形狀的折彎部23b之徑向外側的直線部接合於絕緣容器21的可動側端部，並且徑向內側的直線部在絕緣容器21內延伸於軸向內側。因此，可動側端板23的中央部係成為以預定的長度被收入絕緣容器21的構成。

固定側電極棒24係相當於實施型態1之固定側電極棒14，係以與絕緣容器21同軸的方式來配置，且貫穿固定側端板22之開口部22a。此外，與實施型態1相同，固定側電極棒24的外周面與固定側端板22被氣密地接合。

可動側電極棒25係相當於實施型態1的可動側電極棒15，且係以與絕緣容器21同軸的方式配置，並且設有直徑比波紋管26的內徑還小的小徑部SR2及直徑比波紋管26的內徑還大的大徑部LR2。小徑部SR2係比大徑部LR2更往絕緣容器21之軸向內側而設置，小徑部SR2的一部分或全部係構成貫穿波紋管26的波紋管貫穿部A2。波紋管26與實施型態1同樣，其一端係接合於小徑部SR2的外周面，另一端係藉由接合部NP2而與可動側端板23接合。如以上所述，可動側電極棒25係藉由波紋管26而與可動側端板23接合。

大徑部LR2係與實施型態1同樣，比接合部NP2更往軸向外側配置。如以上所述，可動側端板23的中央部係被收入絕緣容器21的軸向內側，且接合部NP2亦被收入絕緣容器21的內部。大徑部LR2係配置在藉由將可動側端板23的中央部收入絕緣容器21內所產生的空間，而使大徑部LR2之一部分或全部係配置於絕緣容器21內。此外，大徑部LR2之一部分或全部係作為滑動部B2而抵接於可動側端板23的內表面，滑動部B2與可動側端板23會伴隨著可動側電極棒25的移動而滑動。此外，大徑部LR2亦可與小徑部SR2形成為一體，亦可以不同的構件來形成。

針對波紋管26、固定側電極27及可動側電極28，由於係與實施型態1的波紋管16、固定側電極17及可動側電極18相同，所以省略其說明。

依據實施型態2，與實施型態1同樣能夠抑制波紋管的大直徑化並且提升載流性能。此外，能夠抑制真空閥的全長變長，且可謀求真空阻斷器的小型化。

此外，於可動側電極棒的大徑部與可動側端板之間不設置導件，而使大徑部與可動側端板直接滑動，因此能夠將大徑部的直徑設得更大，能夠更提升載流性能。再者，由於不使用導件，所以能夠刪減零件數目。

實施型態3 依據第3圖來說明實施型態3。實施型態3與實施型態1及實施型態2之不同點在於，將可動側電極棒中的大徑部配置於絕緣容器之外。第3圖係顯示實施型態3之真空閥的縱剖面圖。如第3圖所示，真空閥300係具備：由氧化鋁陶瓷等構成的圓筒狀的絕緣容器31；將絕緣容器31之一端的開口部密封的固定側端板32；將絕緣容器31之另一端的開口部密封的可動側端板33；貫穿固定側端板32且於絕緣容器31側的端部接合有固定側電極37的固定側電極棒34；貫穿可動側端板33及波紋管36且於絕緣容器31側的端部接合有可動側電極38的可動側電極棒35。

固定側端板32及可動側端板33係分別以與絕緣容器31同軸的方式來配置。固定側端板3及可動側端板33係於周緣設有往絕緣容器31側折彎成L字形狀的折彎部，藉由此折彎部而接合於絕緣容器31的固定側端部及可動側端板部。此外，固定側端板32及可動側端板33的中央部係往絕緣容器31之軸向外側突出，且分別設有供固定側電極棒34及可動側電極棒35貫穿的開口部32a及開口部33a。此外，於可動側端板33的開口部33a的周圍，與波紋管36的接合部NP3係設於與可動側電極38相對向的面。

固定側電極棒34係相當於實施型態1之固定側電極棒14，係以與絕緣容器31同軸的方式來配置，且貫穿固定側端板32之開口部32a。此外，與實施型態1相同，固定側電極棒34的外周面與固定側端板32氣密地接合。

可動側電極棒35係以與絕緣容器31同軸的方式配置，並且設有直徑比波紋管36的內徑還小的小徑部SR3及直徑比波紋管36的內徑還大的大徑部LR3。小徑部SR3係比大徑部LR3更往絕緣容器31之軸向內側而設置，小徑部SR3的一部分或全部係構成貫穿波紋管36的波紋管貫穿部A3。波紋管36與實施型態1同樣，其一端係接合於小徑部SR3的外周面，另一端係藉由接合部NP3而與可動側端板33接合。如以上所述，可動側電極棒35係藉由波紋管36而與可動側端板33接合。

大徑部LR3係與小徑部SR3形成為一體，且係比接合部NP3更往軸向外側配置。如以上所述，可動側端板33的中央部係往絕緣容器31的軸向外側突出而接合部NP3亦配置於絕緣容器31的軸向外側，因此，大徑部LR3係配置於絕緣容器31之外。

由於接合部NP3配置於絕緣容器31的軸向外側，所以波紋管36也一部分配置於軸向外側。其他要點與實施型態1的波紋管16相同。有關固定側電極37及可動側電極38因與實施型態1的固定側電極17及可動側電極18相同，故省略其說明。

依據實施型態3，與實施型態1同樣能夠抑制波紋管的大直徑化並且提升載流性能。

再者，由於將可動側電極棒的大徑部配置於絕緣容器的軸向外側，所以可動側端板與固定側端板可為相同形狀，能夠減少零件成本。

此外，由於可動側電極棒的小徑部與大徑部形成一體，所以能夠抑制零件數目的增加。

本申請案發明記載有各式各樣之例示性的實施型態及實施例，惟一個或複數個實施型態所記載之各式各樣的特徵、態樣以及機能並非僅限於應用於特定的實施型態，而能夠單獨或以各式各樣的組合來應用於實施型態。因此，未被例示之無數個變化例係被設想為本申請案發明所揭示之技術的範圍內。例如，包含將至少一個構成要素加以變化的情形、追加的情形或省略的情形，甚至是至少抽出一個構成要素與其他的實施型態的構成要素組合的情形者。

11、21、31‧‧‧絕緣容器 12、22、32‧‧‧固定側端板 12a、22a、32a‧‧‧開口部 13、23、33‧‧‧可動側端板 13a、23a、33a‧‧‧開口部 13b、23b‧‧‧折彎部 14、24、34‧‧‧固定側電極棒 15、25、35‧‧‧可動側電極棒 16、26、36‧‧‧波紋管 17、27、37‧‧‧固定側電極 18、28、38‧‧‧可動側電極 19‧‧‧導件 100、200、300‧‧‧真空閥 A1、A2、A3‧‧‧波紋管貫穿部 B1、B2‧‧‧滑動部 SR1、SR2、SR3‧‧‧小徑部 LR1、LR2、LR3‧‧‧大徑部 NP1、NP2、NP3‧‧‧接合部

第1圖係顯示實施型態1之真空閥的縱剖面圖。第2圖係顯示實施型態2之真空閥的縱剖面圖。第3圖係顯示實施型態3之真空閥的縱剖面圖。

11‧‧‧絕緣容器

12‧‧‧固定側端板

12a‧‧‧開口部

13‧‧‧可動側端板

13a‧‧‧開口部

13b‧‧‧折彎部

14‧‧‧固定側電極棒

15‧‧‧可動側電極棒

16‧‧‧波紋管

17‧‧‧固定側電極

18‧‧‧可動側電極

19‧‧‧導件

100‧‧‧真空閥

A1‧‧‧波紋管貫穿部

B1‧‧‧滑動部

SR1‧‧‧小徑部

LR1‧‧‧大徑部

NP1‧‧‧接合部

Claims

一種真空閥，係具備：圓筒狀的絕緣容器；接合於前述絕緣容器之一端的固定側端板；接合於前述絕緣容器之另一端的可動側端板；接合於前述固定側端板的固定側電極棒；經由波紋管而接合於前述可動側端板的可動側電極棒；接合於前述固定側電極棒之端部的固定側電極；以及接合於前述可動側電極棒之端部的可動側電極，且前述固定側電極與前述可動側電極係於前述絕緣容器之軸向相互對向配置；前述真空閥中，前述可動側端板與前述波紋管的接合部係被收入於前述絕緣容器的內部，前述可動側電極棒係設有小徑部及大徑部，該小徑部係直徑比前述波紋管的內徑還小且貫穿前述波紋管，而該大徑部係直徑比前述波紋管的內徑還大且至少一部分配置於前述絕緣容器內。
如申請專利範圍第1項所述之真空閥，其中，前述波紋管係配置於前述大徑部與前述可動側電極之間。
如申請專利範圍第1或2項所述之真空閥，其中，前述可動側端板係安裝有與前述可動側電極棒之前述大徑部滑動的導件。
如申請專利範圍第1或2項所述之真空閥，其中，前述可動側端板係與前述可動側電極棒之前述大徑部直接滑動。
一種真空閥，係具備：圓筒狀的絕緣容器；接合於前述絕緣容器之一端的固定側端板；接合於前述絕緣容器之另一端的可動側端板；接合於前述固定側端板的固定側電極棒；經由波紋管而接合於前述可動側端板的可動側電極棒；接合於前述固定側電極棒之端部的固定側電極；以及接合於前述可動側電極棒之端部的可動側電極，且前述固定側電極與前述可動側電極係於前述絕緣容器之軸向相互對向配置，其中，前述可動側電極棒係設有小徑部及大徑部，該小徑部係直徑比前述波紋管的內徑還小且貫穿前述波紋管，而該大徑部係直徑比前述波紋管的內徑還大且與前述小徑部形成為一體。
如申請專利範圍第5項所述之真空閥，其中，前述可動側端板與前述波紋管的接合部係設置於前述絕緣容器之軸向的外側，前述可動側電極棒之前述大徑部係配置於前述絕緣容器之外。