JP2009032481A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】電極の外周側面に設けたスリットに機械的強度を持たせ、優れた遮断特性を得る。
【解決手段】接離自在の一対の接点７を有する真空バルブにおいて、接点７が固着されたカップ状の電極８と、カップ状の電極８の外周側面に設けられた軸方向を斜めに横切る複数本のスリット１２と、これらのスリット１２内に設けられた間隙を所定値に保つための間隙保持部材２１とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、遮断特性を向上させるために、外周側面にスリットを設けた電極の機械的強度を向上し得る真空バルブに関する。

代表的な真空バルブの構成を示す図４において、アルミナ磁器のような絶縁材料からなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２および可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、一方の電路となる固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の端部に固定側電極５と固定側接点６とが固着されている。固定側接点６と対向して接離自在の可動側接点７と可動側電極８とが他方の電路となる可動側通電軸９端部に固着されている。

可動側通電軸９の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が気密に取り付けられ、他方端が可動側封着金具３の中央開口部に気密に取り付けられている。また、可動側封着金具３には、可動側通電軸９を軸方向に移動させるためのガイド１１が固定されている。これにより、内部の真空度を維持しながら可動側通電軸９を軸方向に移動させることが可能になっており、接点６、７間で電流の開閉が行われる。

この種の真空バルブにおいて、遮断特性を向上させるためカップ状の電極５、８の外周側面に螺旋状のスリット１２を設ける技術が知られている。スリット１２により、接点６、７間に発生するアークに対して軸方向の磁界が発生し、遮断特性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、電極５、８がカップ状となっているため、中心部の機械的強度が低下する問題があり、電極５、８の底部と接点６、７間の中心部に補強部材を設ける技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特公平３−５９５３１号公報 （第２〜３ページ、第１図） 特公平３−２２００７号公報 （第２〜３ページ、第１図）

上記の従来の真空バルブにおいては、次のような問題がある。真空バルブを閉路させるときにはプレアークを抑制するため、高速で閉路させる必要があり、その衝撃荷重が接点６、７と電極５、８とに加わる。また、閉路後には接触荷重が加えられる。このようなことから、電極５、８に設けられたスリット１２が変形を起こして短絡する可能性がある。スリット１２に部分的にでも短絡が起きると、電流経路が変化し、所定の磁界を発生させられなくなる。磁界が充分に発生しなければ、遮断特性が低下してしまう。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、スリットに充分な機械的強度を持たせ、優れた遮断特性を有する真空バルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいて、前記接点が固着されたカップ状の電極と、前記電極の外周側面に設けられた軸方向を斜めに横切るスリットと、前記スリット内に設けられた間隙を所定値に保つための間隙保持部材とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電極の外周側面に設けたスリットに間隙を所定値に保つ間隙保持部材を設けているので、電極に荷重が加わってもスリットの間隙を所定値に保つことができ、遮断特性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの電極の構成を一部断面して示す図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブの電極の構成を示す上面図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、真空バルブの構成は、従来と同様であるので、その説明を省略する。また、固定側電極と可動側電極は、同様の構成であるので、可動側電極を用いて説明をする。

図１に示すように、可動側通電軸９端部には、カップ状の可動側電極８の底部側が固着され、これと対向する開口部側にピン２０を介して可動側接点７が固着されている。可動側電極８の外周側面には、軸方向を斜めに横切る４本の傾斜した幅０．数ｍｍ〜数ｍｍのスリット１２が設けられている。そして、それぞれのスリット１２の間隙には、複数個所に抵抗部材２１が例えばろう付けで設けられている。２１ａは、ろう付け部である。

ここで、抵抗部材２１は例えばＮｉ−Ｃｒ合金の金属材料からなり、銅合金からなる可動側電極８の抵抗率の４０倍以上としている。Ｎｉ−Ｃｒ合金は、抵抗率を容易に制御することができ、銅合金に対し抵抗率を１〜２桁程度大きくすることができる。抵抗率が４０倍未満であると、抵抗部材２１へ分流する電流が３％以上となり、抵抗部材２１自体が可動側電極８以上に発熱を起こし、遮断特性に影響を与えるので好ましくない。

これにより、真空バルブを閉路したときの衝撃荷重などが可動側電極８に加わっても、スリット１２の機械的強度が向上しているので、間隙が狭まることなく、確実に所定の幅を保持することができる。そして、電流がスリット１２に沿って流れて円弧状成分を持ち、軸方向磁界を発生させることができる。

ここで、抵抗部材２１は、衝撃荷重などが可動側電極８に加わっても、スリット１２の間隙を所定値に保つためのものであるので、間隙保持部材と定義する。

なお、可動側接点７においては、ＡｇおよびＣｕのうち少なくとも１種よりなる導電性成分と、１５００℃以上の溶融温度を有し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗもしくはこれらの化合物のいずれか１種からなる耐弧性成分とを備えた合金を使用する。このような合金により、可動側接点７の消耗を抑えることが可能となる。更に、炭化物、硼化物のような融点の高い化合物を用いることにより、消耗を抑えることができる。また、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓｂの少なくとも１種を含有させることにより、溶着特性を改善できる。これらの材料を用いることにより、真空遮断器の性能を向上させることができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、外周側面に設けたスリット１２に複数本の抵抗部材２１を設けているので、可動側電極８に衝撃荷重などが加わっても、スリット１２の間隙を所定値に保って軸方向磁界を発生させることができ、遮断特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブの電極の構成を一部断面して示す図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、スリットの補強方法である。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、可動側電極８のスリット１２の内には、例えばアルミナセラミックのような無機絶縁材料からなる絶縁部材２２を嵌め込んでいる。なお、絶縁部材２２端面にメタライズを施し、スリット１２面とろう付けして固定してもよい。

これにより、真空バルブを閉路したときの衝撃荷重などが可動側電極８に加わっても、スリット１２の間隙が変形することがない。また、スリット１２内に誘電体が存在するので、スリット１２端部の電界が緩和され、電子放出が抑制される。このため、遮断時の絶縁回復電圧が高まり、遮断特性を向上させることができる。セラミックでは、無機質材料で比誘電率が６〜１０と大きいため、電界を緩和する効果が大きく、またアークに曝されたときガスなどを放出し難いので好ましい。

ここで、絶縁部材２２は、スリット１２の間隙を所定値に保つためのものであるので、実施例１と同様に、間隙保持部材と定義する。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、スリット１２端部の電界を緩和し、電子放出を抑制することができる。

本発明の実施例１に係る真空バルブの電極の構成を一部断面して示す図。 本発明の実施例１に係る真空バルブの電極の構成を示す上面図。 本発明の実施例２に係る真空バルブの電極の構成を一部断面して示す図。 真空バルブの構成を示す断面図。

符号の説明

１ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
４ 固定側通電軸
５ 固定側電極
６ 固定側接点
７ 可動側接点
８ 可動側電極
９ 可動側通電軸
１０ ベローズ
１１ ガイド
１２ スリット
２０ ピン
２１ 抵抗部材
２１ａ ろう付け部
２２ 絶縁部材

Claims (5)

1. 接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいて、
   前記接点が固着されたカップ状の電極と、
   前記電極の外周側面に設けられた軸方向を斜めに横切るスリットと、
   前記スリット内に設けられた間隙を所定値に保つための間隙保持部材と
   を備えたことを特徴とする真空バルブ。
2. 前記間隙保持部材は、複数本の抵抗部材であることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記抵抗部材は、前記電極の金属材料の抵抗率よりも４０倍以上高いことを特徴とする請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記間隙保持部材は、絶縁部材であることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
5. 前記絶縁部材は、無機絶縁材料であることを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ。

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