JP5139215B2 - Vacuum valve - Google Patents
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Description
本発明は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブに係り、特に真空中の沿面絶縁耐力を向上し得る真空バルブに関する。 The present invention relates to a vacuum valve having a pair of contacts that can be contacted and separated, and more particularly to a vacuum valve that can improve creeping dielectric strength in a vacuum.
従来、真空絶縁容器内に接離自在の一対の接点を収納した真空バルブは、真空が持つ優れた絶縁耐力やアーク消弧性などにより外形形状の小型化が図られている。真空絶縁容器には、機械的特性や絶縁抵抗などの電気的特性の優れたアルミナ磁器などのセラミックスが用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
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。真空絶縁容器の抵抗率が温度25℃で約1015Ω・cmと高く、優れた絶縁抵抗を示すものの、絶縁抵抗が高すぎてアークシールド端部など電界強度の高い部分から放出される電子がトラップされ、帯電を起こすことがある。 The above-described conventional vacuum valve has the following problems. Although the resistivity of the vacuum insulation container is as high as about 10 15 Ω · cm at a temperature of 25 ° C. and exhibits an excellent insulation resistance, electrons emitted from a portion having a high electric field strength such as an arc shield end due to the insulation resistance is too high. May be trapped and charged.
帯電が起きると、真空バルブ内の電界分布が乱れ、絶縁耐力の低下を招く。特に、真空絶縁容器内面においては、沿面絶縁耐力が低下し、貫通破壊を起こすこともある。このため、運転に影響を及ぼさない程度に抵抗率を小さくするとともに、沿面絶縁距離の増大を図り、帯電を起こし難く沿面絶縁耐力を向上し得るものが望まれていた。 When charging occurs, the electric field distribution in the vacuum bulb is disturbed, leading to a decrease in dielectric strength. In particular, on the inner surface of the vacuum insulating container, the creeping dielectric strength is reduced, which may cause penetration failure. For this reason, it has been desired to reduce the resistivity to such an extent that it does not affect the operation and to increase the creeping insulation distance so that it is difficult to cause charging and can improve the creeping dielectric strength.
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、帯電し難く沿面絶縁距離を増大させた真空絶縁容器を用いた真空バルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum valve using a vacuum insulating container that is difficult to be charged and has a creeping insulation distance increased.
上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、セラミックスからなる真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の両端開口部にそれぞれ封着された封着金具と、前記真空絶縁容器内に収納された接離自在の一対の接点と、前記真空絶縁容器の内面に設けられた前記セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層とを備え、前記真空絶縁容器内面に凸凹部を設けるとともに、前記抵抗層を炭化水素あるいは炭素の同素体からなる非晶質で構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vacuum valve according to the present invention is housed in a vacuum insulating container made of ceramics, a sealing metal fitting sealed at both ends of the vacuum insulating container, and the vacuum insulating container. was freely contacts and separates a pair of contacts, the than the ceramic on the inner surface of the vacuum insulating vessel and a small resistivity resistance layer, Rutotomoni provided irregularities section to the vacuum insulating vessel inner surface, said resistive layer Is made of an amorphous material composed of an allotrope of hydrocarbon or carbon .
本発明によれば、真空絶縁容器の内面に、セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層を設けるとともに、内面を凸凹状としているので、帯電現象が起こり難く、沿面絶縁距離が増大し、真空中の沿面絶縁耐力を向上させることができる。 According to the present invention, a resistance layer having a resistivity lower than that of ceramics is provided on the inner surface of the vacuum insulating container, and the inner surface is uneven, so that the charging phenomenon hardly occurs, the creeping insulation distance increases, Creeping dielectric strength can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、本発明の実施例1に係る真空バルブを図1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構成を示す断面図である。
First, a vacuum valve according to
図1に示すように、アルミナ磁器などのセラミックス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と可動側封着金具3とが封着されている。固定側封着金具2には、固定側通電軸4が貫通固定され、真空絶縁容器1内の端部に固定側接点5が固着されている。
As shown in FIG. 1, a fixed-side sealing
固定側接点5に対向して接離自在の可動側接点6が、可動側封着金具3の開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸7の端部に固着されている。可動側通電軸7の中間部と可動側封着金具3間には、伸縮自在の筒状のベローズ8の両端が封着されている。これにより、真空絶縁容器1内の真空を保ちながら、可動側通電軸7を軸方向に移動させることができる。また、両接点5、6を包囲するように、筒状のアークシールド9が真空絶縁容器1の中間部に固定されている。
A
真空絶縁容器1内面には、例えばサンドブラスト処理により山部と谷部とがランダムに形成された凸凹部10が設けられている。山部の高さは、数10〜数100μmである。また、凸凹部10の表面には、炭化水素、あるいは炭素の同素体からなる非晶質(アモルファス)の抵抗層11が、固定側封着金具2から可動側封着金具3までの全域に設けられている。抵抗層11は、厚さが数10nm〜数μmであり、凸凹部10に沿って表面の形状も凸凹状となる。
The inner surface of the
この抵抗層11は、所謂、ダイヤモンドライクカーボンで構成されており、例えば、アセチレンなどの炭化水素ガスをプラズマ化し、真空絶縁容器1内面に炭化水素を蒸着するプラズマCVD法により設けることができる。そして、蒸着後、熱処理する温度を制御することにより、抵抗率を108〜1014Ω・cmに変化させることができる。熱処理の温度を高温にすれば、ランダムに配列している炭素原子が規則的な配列となり、抵抗率が小さくなる。
The
これにより、真空絶縁容器1内面においては、約1015Ω・cmと高抵抗のセラミックスよりも小さい抵抗率に制御することができる。このため、アークシールド9端部などと対向し電界強度が高くなる部分では、帯電を起こし易くなるが、抵抗層11の抵抗率が小さいので、電荷は固定側封着金具2側や可動側封着金具3側に短時間で移動する。即ち、帯電し難いものとなる。更に、ランダムな凸凹部10によって、沿面絶縁距離が増大し沿面絶縁耐力を向上させることができる。
As a result, the inner surface of the
なお、抵抗層11の抵抗率が108Ω・cm未満では漏れ電流が増加し、また、1014Ω・cm超過では短時間で電荷を移動させることが困難となるため好ましくない。
Note that if the resistivity of the
上記実施例1の真空バルブによれば、真空絶縁容器1の内面に、セラミックスよりも小さい抵抗率を持つ抵抗層11を設けるとともに、表面を凸凹状としているので、トラップされようとする電荷は短時間で封着金具2、3側に移動し、帯電が起こり難くなるとともに、沿面絶縁距離が増大し、真空中の沿面絶縁耐力を向上させることができる。
According to the vacuum valve of the first embodiment, since the
上記実施例1では、抵抗層11を炭素の同素体からなる非晶質の硬質膜で説明したが、酸化銅などを蒸着させた金属酸化層や、二酸化珪素に酸化マグネシウムや酸化ナトリウムなどの酸化物を添加した酸化ガラス層を設けても、セラミックスよりも小さい抵抗率となり帯電現象を抑制することができる。
In the first embodiment, the
また、真空絶縁容器1を熱処理して製造した時点では、素焼きの状態であり、その内面は多少凸凹状となっている。このため、凸凹状の大きさが抵抗層11の膜厚よりも大きく、凹部に窪んだ部分が抵抗層11の膜厚で埋もれない程度であれば、サンドブラスト処理を施す必要はない。
Further, when the
次に、本発明の実施例2に係る真空バルブを図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施例2に係る真空バルブの構成を示す要部拡大半断面図である。なお、この実施例2が実施例1と異なる点は、真空絶縁容器内面を環状の凸凹部としたことである。図2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。
Next, a vacuum valve according to
図2に示すように、真空絶縁容器1の内面には、環状の山部と谷部とを有する複数の凸凹部12を機械加工により設けている。山部の高さは、数10〜数100μmである。そして凸凹部12の表面には、実施例1と同様のセラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層13を設けている。凸凹部12と抵抗層13は固定側から可動側の全域に設けられている。なお、凸凹部12の表面に実施例1のようなランダムに形成された凸凹部を設けてもよい。
As shown in FIG. 2, a plurality of
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、凸凹部12で接点5から放出される金属蒸気の拡散を抑制することができる。また、沿面絶縁距離を確実に増大させることができる。
According to the vacuum valve of the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, diffusion of metal vapor released from the
次に、本発明の実施例3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3に係る真空バルブの構成を示す要部拡大半断面図である。なお、この実施例3が実施例2と異なる点は、凸凹部を螺旋状としたことである。図3において、実施例2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。 Next, a vacuum valve according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged half sectional view of the main part showing the configuration of the vacuum valve according to Embodiment 3 of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in that the convex and concave portions are formed in a spiral shape. In FIG. 3, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3に示すように、真空絶縁容器1の内面には、螺旋状の山部と谷部を有する凸凹部14を設けている。そして凸凹部14の表面には、実施例1と同様のセラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層15を設けている。凸凹部14と抵抗層15は固定側から可動側の全域に設けられている。なお、凸凹部14に実施例1のようなランダムに形成された凸凹部を設けてもよい。
As shown in FIG. 3, the inner surface of the
上記実施例3の真空バルブによれば、実施例2と同様の効果を得ることができる。 According to the vacuum valve of the third embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
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 固定側接点
6 可動側接点
7 可動側通電軸
8 ベローズ
9 アークシールド
10、12、14 凸凹部
11、13、15 抵抗層
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記真空絶縁容器の両端開口部にそれぞれ封着された封着金具と、
前記真空絶縁容器内に収納された接離自在の一対の接点と、
前記真空絶縁容器の内面に設けられた前記セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層とを備え、
前記真空絶縁容器内面に凸凹部を設けるとともに、
前記抵抗層を炭化水素あるいは炭素の同素体からなる非晶質で構成したことを特徴とする真空バルブ。 A vacuum insulating container made of ceramics;
Sealing metal fittings sealed at both ends of the vacuum insulating container, and
A pair of detachable contacts housed in the vacuum insulating container;
A resistance layer having a resistivity lower than that of the ceramic provided on the inner surface of the vacuum insulating container,
Rutotomoni unevenness part provided in the vacuum insulated vessel inner surface,
A vacuum valve characterized in that the resistance layer is made of an amorphous material made of an allotrope of hydrocarbon or carbon .
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