JPH0252376B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しや断器に関し、さらに詳細に
は、金属円筒の両端を無機絶縁物からなる絶縁円
板により閉塞して筒状の真空容器を形成し、この
真空容器内に１対の電極を接触離反自在に設けて
なる真空しや断器に関する。

この種真空しや断器を製作するには普通真空炉
中で各接合部を真空気密ろう付けさせていた。こ
の真空気密ろう付けにおいては接合部材間にろう
材を設けているため、ろう付時に、ろう材が蒸発
する。蒸発したろう材はろう付の徐冷時に絶縁円
板の真空側の板面に付着される。絶縁円板に金属
蒸気が付着されると導電性になつてしまう。上記
真空しや断器の絶縁耐力は絶縁円板の沿面距離に
より決定されるが、上述のように絶縁円板の真空
側板面に金属蒸気が付着されると沿面距離が著し
く短くなり、絶縁耐力の低下となる。従つて、絶
縁円板の真空側の板面にはろう材の金属蒸気が付
着されないようにする必要がある。しかし、前記
絶縁円板にはセラミツク部材が使用されるため、
次のような欠点があり、金属蒸気の付着を防止す
るのはむずかしかつた。すなわち、セラミツク部
材のような輻射における熱幅射係数（又は黒度）
の大なる部材は暖まり易いが、冷めやすい性質が
ある。冷めやすいために、セラミツク部材は結露
現象と酷似した現象によりそれの冷却時にろう材
の蒸気が付着されやすい傾向となる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
真空容器を形成する接合部及びその容器内の各接
合部の一方の接合部材には凹溝を設けて、その凹
溝にろう材を配装し、他方の接合部材でその凹溝
を覆つたので、ろう材の蒸気が絶縁耐力を低下さ
せる部位に付着することを防止できる真空しや断
器を提供することを目的とする。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は本発明に係る真空しや断器の縦断面図
で、この真空しや断器は、金属円筒１の両端に無
機絶縁物からなる詳細を後述する絶縁円板２，２
をこれも詳細を後述する筒状の補助部材３，３を
介在させて気密に接合して真空容器４を形成し、
各絶縁円板２から真空容器４内に相対的に接近離
反自在に導入した対をなす固定、可動電極棒５，
６を介して１対の固定、可動電極７，８を接触離
反自在に設けて構成されている。

すなわち、真空容器４の一部を構成する金属円
筒１は、非磁性材料にして、かつ、機械的強度の
高いオーステナイト系ステンレス鋼からなるもの
で、円筒状に形成されている。なお、金属円筒１
は、機械的強度を高めるべく肉厚にした銅あるい
は小電流用の真空しや断器として安価な鉄からな
るものを用いてもよい。金属円筒１の内部両端付
近に対向配置した円筒状の補助シールド１０，１
０が、それぞれの外端部に一体成形したフランジ
部１０ａを介して嵌合されるとともに、ろう付け
により各フランジ部１０ａの外周面を接合して固
着されている。各補助シールド１０は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼からなるもので、後述する
アークシールドと相俟つて固定、可動電極７，８
の接離により生ずる金属蒸気が各絶縁円板２の内
端面あるいは後述するベローズに付着するのを防
止するためのものである。なお、各補助シールド
１０は、真空しや断器が小電流用である場合に
は、安価な鉄からなるものを用いてもよい。前記
補助部材３は、熱膨張係数の異なる金属円筒１と
絶縁円板２との気密接合の信頼性を高めるための
もので、非磁性材料にして、かつ、セラミツク等
の無機絶縁物からなり絶縁円板２とのろう付けに
よつて生ずる熱応力により、ろう付け後の徐冷過
程において塑性変形自在な銅からなる。なお、補
助部材３は、磁性材料にして、かつ、セラミツク
等の無機絶縁物からなる絶縁円板２とのろう付け
によつて生ずる熱応力により、ろう付け後の徐冷
過程において塑性変形自在な鉄からなるものを用
いたり、あるいは金属円筒１がろう付けによつて
生ずる熱応力により、ろう付け後の徐冷過程にお
いて塑性変形自在な銅あるいは鉄である場合に
は、セラミツク等の無機絶縁物からなる絶縁円板
２と熱膨張係数が近似したFe−Ni−Co合金、Fe
−Ni合金からなるものを用いてもよい。

前記各補助部材３には、前記絶縁円板２がそれ
ぞれ嵌合されるとともに気密に接合されている。
すなわち、各絶縁円板２は、アルミナセラミツク
あるいは結晶化ガラス等の無機絶縁物からなるも
ので、中央部に孔１１を設けた円板状に形成され
ている。また、各絶縁円板２はその一方の面部の
周端部と孔１１の周端部に約１〜３mm程度のメタ
ライズ層付段部１２，１３が形成される。これに
より絶縁円板２には環状突出部１４が形成され
る。前記補助部材３は第２図Ａ，Ｂに示すように
筒状の一端部をフランジ部３ａに形成し、他端部
の外周には突起３ｂを形成し、また内周面の中央
部には内方に向つて突起３ｃが形成される。そし
て、フランジ部３ａにはろう材装着用の凹溝３
aaが、また、突起３ｃにも同様の凹溝３ccが形
成される。さらに突起３ｂに沿つて補助部材３の
外周にはろう材装着用の凹溝３bbが形成される。
このように形成された補助部材３のフランジ部３
ａを絶縁円板２に接触させるとともに突起３ｂに
金属円筒１を接触させ、突起３ｃに補助シールド
１０のフランジ部１０ａを接触させ、後述のよう
に加熱して各部をろう付けする。この時、例えば
凹溝３aa内でろう材が溶解すると体積が膨張し
てフランジ部３ａと絶縁円板２の間隙に入り込ん
で両者がろう付けされる。

前記一方の絶縁円板２の段部１２には、第２図
Ｃに示すようにカツプ状の補助部材１５の端部１
５ａがろう付けされ、その部材１５の底部１５ｂ
は固定電極棒５を貫通してその貫通部分がろう付
けされ気密に保持される。固定電極棒５には周溝
５ａに嵌合されたスナツプリングのような止め輪
９が設けられていて補助部材１５の底部１５ｂに
接触されている。この補助部材１５は、金属円筒
１と絶縁円板２との間に介在された前記補助部材
３と同様に、一方の絶縁円板２とこれに気密に接
合される前記固定電極棒５との熱膨張係数の差異
によつて生ずる熱応力により、両者の接合部分に
おける気密接合の信頼性の低下を防止するための
もので、アルミナセラミツク等からなる絶縁円板
２とのろう付けによつて生ずる熱応力により、ろ
う付け後の徐冷過程において塑性変形自在な銅か
らなる。なお、この補助部材１５は、前記補助部
材３と同様に鉄、Fe−Ni−Co合金あるいはFe−
Ni合金からなるものを用いてもよい。そして、
真空容器４内には、銅あるいは銅合金からなる固
定電極棒６が、補助部材１５を挿通して導入され
ている。固定電極棒５は、補助部材１５の内径と
ほぼ同等の外径を有する。前記固定電極棒５の内
端部には、前記補助シールド１０より大径のカツ
プ状に形成されたアークシールド１７が、その開
口端を一方の絶縁円板２に対向せしめるととも
に、その底部中央に設けた孔１８を介して嵌装さ
れている。そして、アークシールド１７は、第２
図Ｄに示すように固定電極棒５の内端部付近の段
部５ｂに設けられ、他方の絶縁円板２方向への移
動を規制されるとともに、ろう付けにより固定電
極棒５の内端部付近に固着されている。なお、ろ
う材２５は固定電極棒５に形成された凹溝５ｃに
設けられる。アークシールド１７は、前述した一
方の絶縁円板２側の補助シールド１０と協働して
金属蒸気の一方の絶縁円板２への付着を防止する
ためのもので、オーステナイト系ステンレス鋼か
らなり、その開口端部付近と一方の絶縁円板２側
の補助シールド１０の開口端部付近とは、固定電
極棒５を中心とする同心状に重畳されている。な
お、このアークシールド１７は、真空しや断器が
小電流用である場合には、安価な鉄からなるもの
を用いてもよい。

また、固定電極棒５の内端部には、ほぼ円板状
に形成された前記固定電極７が、嵌着され、その
電極７にはろう材装着用の凹溝７ａが形成され、
その凹溝７ａを覆うように接触子７ｂが電極７に
嵌合されている。

前記他方の絶縁円板２の段部１２には、真空容
器４に同心状に収納されたオーステナイト系ステ
ンレス鋼からなるベローズ２０が、その一端の内
径側を軸方向へ延伸して形成した筒部２０ａを介
して嵌合されるとともに第２図Ｅに示すようにろ
う付けにより補助部材１６に気密に接合されてい
る。この補助部材１６にはろう材装着用の切欠部
１６ａと凹溝１６ｂが形成されている。ベローズ
２０の他端は、第２図Ｆに示すように、可動電極
棒６に突設されたろう材装着用の突起６ａに接合
される。そして、真空容器４内には、ベローズ２
０の中心部を挿通した前記可動電極棒６が、適宜
に突出せしめて導入されている。可動電極棒６
は、銅あるいは銅合金からなる。

前記可動電極棒６の内端部には、前記固定電極
棒５のアークシールド１７と同様に、他方の絶縁
円板２側の補助シールド１０より大径のカツプ状
に形成されたアークシールド２２が、その開口端
を他方の絶縁円板２に対向せしめるとともに、そ
の底部中央に設けた孔２３を介して嵌装されてい
る。そして、アークシールド２２は、前記突起６
ａにより他方の絶縁円板２方向への移動を規制さ
れるとともに、ろう付けにより可動電極棒６の内
端部付近に固着されている。なお、このアークシ
ールド２２の開口端部付近は、第１図に示した投
入状態において、他方の絶縁円板２側の補助シー
ルド１０の開口端部付近と、可動電極棒６を中心
とする同心状に重畳されるように設けられている
ものである。また、可動電極棒６の内端部には、
ほぼ円板状に形成された前記可動電極８が、その
対向裏面（第１図において下面）中央部に突設し
た凹部８ａを介して嵌合されるとともにろう材装
着用の凹溝８ｂのろう材２５によつてろう付け固
着されている。そして、可動電極８の対向面に
は、その中心を中心とする円形の溝８ｄが穿設さ
れており、この溝８ｄには、リング状の接触子２
４が対向面から適宜に突出して嵌合されるととも
にろう材装着用凹溝８ｅのろう材２５によつてろ
う付け固着されている。

以上の構成からなる真空しや断器を製造するに
は、真空しや断器をその各構成部材間（前記ろう
材装着用凹溝）にろう材を介装せしめて仮組立
し、ついで真空炉中でろう付けする。まず、真空
しや断器を仮組立するには、他方の絶縁円板２を
そのメタライズ層付段部１３が上面となるように
水平に支持し、ベローズ２０の筒部２０ａを補助
部材１６に接触させるとともに、第１図及び第２
図Ａ〜Ｆに示すように、ろう材２５を配設する。
同様に他方の絶縁円板２の外周にも補助部材３及
びろう材２５を配設する。さらに、この補助部材
３に、補助シールド１０をろう材２５を介在せし
めて金属円筒１を接触させる。そして、ベローズ
２０に可動電極棒６を挿入するとともに、可動電
極棒６と可動電極８との間にろう材２５を配材す
る。

なお、可動電極棒６の上端には、アークシール
ド２２がろう材２５を介在せしめるとともに、接
触子２４をろう材２５を介在せしめて溝８ｄに嵌
着した可動電極８がその凹溝８ｅにろう材２５を
介在せしめてからあらかじめ嵌着されているもの
である。

上述した如く他方の絶縁円板２上に可動電極８
等の可動側及び金属円筒１を仮組立した後に、固
定電極７等の固定側を金属円筒１の上端に仮組立
する。すなわち、固定電極７をろう材を介在せし
め固定電極棒５に嵌入させ、その電極棒５の端部
に配設した固定接触子７ｂを金属円筒１の中心に
位置するが如くして可動電極８の接触子２４上に
載置する。固定電極棒５にアークシールド１７を
嵌装するとともに、その下端部付近の段部５ｂの
凹溝５ｃにろう材２５を介在せしめて係止する。
ついで、補助部材３の中央部の突起３ｃに、補助
シールド１０のフランジ部１０ａをろう材２５
（第２図Ａ，Ｂ参照）を介在せしめて接触すると
ともに、補助部材３のフランジ部３ａの凹溝３
aaに同様にろう材２５を介装せしめて載置する。
このとき、凹溝３aaとフランジ部３ａの接触面
は図示しないが組立及びガス抜きのために微少隙
間がある。そして、一方の絶縁円板２をその孔１
１に固定電極棒５を挿通させる。さらに、固定電
極棒５に補助部材１５を嵌装し、この部材１５の
端部１５ａと底部１５ｂとにろう材２５を配装し
て真空しや断器の仮組立が完了する。

上述した如く仮組立した真空しや断器を、10^-4
Torr以下の圧力に排気自在の真空炉中に納置し
て均熱化のため１時間から２時間820℃〜860℃で
加熱する。なお、加熱は排気と脱ガスおよびろう
付け部の酸化膜除去をかねるのでろう材２５がと
けぬ温度なら可熱温度が高い方が良く、真空度も
10^-4Torr以下が望ましい。ついで、真空炉中を、
オーステナイト系ステンレス鋼の表面の活性化の
ため940℃以上980℃未満の温度に上昇させるとと
もに、10^-4Torr以下の圧力に排気しながらろう
材２５により各構成部材間を気密に接合する。そ
して、真空炉内を徐冷（炉冷）により所定温度ま
で下降させ、この温度で所定時間保持した後再び
徐冷により室温まで低下させた後、あるいは真空
炉内が徐冷によつて室温となつた後に真空しや断
器を取出すと所望のものが得られる。

なお、上述した製造方法において、加熱温度を
940℃〜980℃にしたのはろう材にCu−35％Mn−
10％Niを使用したためであり、固相温度は880
℃、液相温度は910℃である。このろう材をステ
ンレスに使用すると良好な真空が長期間に亘つて
維持できる。これは高温、高真空中で気密封着で
きるからである。なお、ろう材２５は補助部材３
の突起３ｂにおいては、大気側に配装してもよ
い。このとき、大気側に設けたろう材２５が蒸発
して絶縁円板２に付着したとしても、後述の第３
図に示すように絶縁円板２と補助部材３を樹脂で
被覆することにより、耐電圧の低下を防止するこ
とができる。

第３図は絶縁円板２と補助部材３を樹脂で被覆
して、耐候性等を向上させたものである。

第４図は絶縁円板２に突出部１４を設けた場合
における真空沿面距離での耐電圧特性図で、段部
１２，１３の高さｔが１mm〜３mmぐらいのときが
耐電圧特性が良いことを示す。

第５図は絶縁円板の拡大図で、この円板２の外
周部２ａを研摩すると補助部材３と絶縁円板２と
がろう付けされた後でモーメントが補助部材３に
加わつても絶縁円板２にはクラツクが生じなくな
る。

なお、実施例において非磁性材だけで真空しや
断器を構成すれば、高周波電流開閉にも使用でき
る。

以上述べたように本発明によれば、ろう材の蒸
気が真空空間に飛散させないように、真空容器内
の各接合部の一方の接合部材には凹溝を設けて、
その凹溝にろう材を配装し、他方の接合部材でそ
の凹溝を覆つたので、ろう材の蒸気が絶縁耐力を
低下させる部位に付着することが防止でき、安定
した絶縁性能を維持できる。また、ろう材を補助
部材の凹溝や電極等に形成した凹溝に装着して行
くだけで仮組立ができるので製作が容易である。
さらに、仮組立を行なうにあたり、各部材間で位
置決めが出来る構成であるから組立治具が不要と
なる。さらにまた、ろう材が溶融して接合部に浸
透するので、ろう付けが強固かつ確実となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図Ａから第２図Ｆはろう材が配設される各部の
拡大断面図、第３図は真空しや断器の両端部を樹
脂被覆した正面図、第４図は絶縁円板の耐電圧特
性図、第５図は絶縁円板の拡大図である。 １……金属円筒、２……絶縁円板、３……補助
部材、４……真空容器、５，６……固定，可動電
極棒、７，８……固定，可動電極、２０……ベロ
ーズ、２５……ろう材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属円筒の両端に無機絶縁物からなる絶縁円
   板を熱応力により塑性変形自在の金属材料からな
   るリング状の補助部材を介在させて気密に接合し
   て真空容器を形成し、前記真空容器内に一対の電
   極を各絶縁円板から相対的に接近離反自在に導入
   した一対の電極棒と各別に接合させて接触離反自
   在に設けてなる真空しや断器において、 前記真空容器を形成する接合部及びその容器内
   の各接合部の一方の接合部材には凹溝を設けて、
   その凹溝にろう材を配装し、他方の接合部材でそ
   の凹溝を覆い、ろう付部が真空容器内に配置され
   ることを特徴とする真空しや断器。