真空バルブ
【課題】帯電を起こし難い真空絶縁容器を用いた真空バルブを提供する。
【解決手段】アルミナ磁器などのセラミックスからなる真空絶縁容器１と、真空絶縁容器１の両端開口部にそれぞれ封着された封着金具２、３と、真空絶縁容器１内に収納された接離自在の一対の接点５、６とを備え、真空絶縁容器１の内面にセラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層１０を設けたことを特徴とする。
【解決手段】アルミナ磁器などのセラミックスからなる真空絶縁容器１と、真空絶縁容器１の両端開口部にそれぞれ封着された封着金具２、３と、真空絶縁容器１内に収納された接離自在の一対の接点５、６とを備え、真空絶縁容器１の内面にセラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層１０を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、特に内部の沿面絶縁耐力を向上し得る真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒状の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。また、真空絶縁容器は、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が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３１９１５１号公報 （第３ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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であり、優れた絶縁抵抗を示すものの、抵抗値が高すぎて接点など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。
【０００４】
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所定の抵抗値を有し、帯電を起こし難い真空絶縁容器が望まれていた。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、帯電を起こし難い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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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を備え、前記真空絶縁容器の内面に前記セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
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低い抵抗率を持つ抵抗層を設けているので、帯電現象が起こり難く、真空中の沿面絶縁耐力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１、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構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
ここで、真空絶縁容器１内面には、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１０が設けられている。厚さは、数μｍである。この抵抗層１０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、抵抗率が低下する。また、スパッタリング法によれば、抵抗率を安定させることができる。
【００１３】
抵抗層１０は、図２に示すように、真空絶縁容器１の開口部端に設けられたメタライズ層１１の軸方向と平行する側面と接触するように設けられている。軸方向と直交するメタライズ層１１の面には封着金具２、（３）端がろう付け部１２で封着されている。これにより、抵抗層１０と封着金具２、（３）とが電気的に接続される。
【００１４】
このような接触は、真空絶縁容器１の両端開口部にメタライズ層１１を設けた後に、軸方向と直交するメタライズ層１１の面をマスキングし、抵抗層１０を蒸着すれば構成させることができる。また、真空絶縁容器１内面を素焼きのセラミック面とすれば、抵抗層１０を強固に接着させることができる。
【００１５】
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低い抵抗に制御することができるので、トラップされようとする電荷を固定側封着金具２側や可動側封着金具３側に短時間で移動させることができる。即ち、帯電し難いものとすることができる。１０８Ω・ｃｍ未満では抵抗層１０を介して流れる漏れ電流が増加し、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。
【００１６】
なお、接点５、６などが太径で真空絶縁容器１内面とのギャップ長が短く、真空中で破壊する臨界電界に近い電界で使用するものでは、帯電し易くなるので、抵抗率を低めに設定し、逆に、電界強度が低いものでは、帯電し難いので、高めの抵抗率とすればよい。
【００１７】
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低い抵抗率を持つ抵抗層１０を設けているので、トラップされようとする電荷は封着金具２、３側に移動して、帯電が起こり難くなり、真空中の沿面絶縁耐力を向上させることができる。
【００１８】
上記実施例１では、抵抗層１０を炭素の同素体からなる非晶質の硬質膜で説明したが、酸化銅などの金属材料を蒸着させてセラミックスよりも低い抵抗率を有する金属酸化膜を設けても帯電現象を抑制することができる。
【００１９】
また、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、セラミックスよりも低い抵抗率を有する酸化ガラス膜を設けても帯電現象を抑制することができる。
【実施例２】
【００２０】
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構成を示す拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、抵抗層を接触させる構成である。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。
【００２１】
図３に示すように、真空絶縁容器１側の封着金具２、（３）には、抵抗層１０と接触を行うための環状の接触部材１３をろう付け部１４により固定している。このため、抵抗層１０と封着金具２、（３）は、電気的に接続される。
【００２２】
この方法では、メタライズ層１１を設ける工程に影響されず、抵抗層１０を設けることができる。即ち、実施例１のようにメタライズ層１１を設けた後に抵抗層１０設けることができるとともに、メタライズ層１１を設ける前に抵抗層１０を設けることもできる。更に、封着金具２、（３）をろう付けするときに接触部材１３で位置合わせをすることができる。
【００２３】
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、メタライズ層１１や抵抗層１０を設ける製造作業が容易となる。
【実施例３】
【００２４】
次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、真空絶縁容器の外部に絶縁層を設けたことである。図４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。
【００２５】
図４に示すように、真空絶縁容器１や封着金具２、（３）の外周には、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層１５を設けている。これは、真空バルブの外部絶縁を補強するためものであり、所定の絶縁厚さを有する。
【００２６】
一般に、真空絶縁容器１が帯電を生じるようなものでは、電界分布が乱れるので、絶縁層１５の絶縁厚さを厚くし、絶縁耐力に裕度を持たせている。しかしながら、抵抗層１０により帯電が生じ難くなるので、絶縁層１５の絶縁耐力の裕度を最小限にすることができる。即ち、絶縁層１５の絶縁厚さを薄くすることができる。
【００２７】
上記実施例３の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、外部絶縁を補強するものにおいて、絶縁層１５の絶縁厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図。
【図３】本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図。
【図４】本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００２９】
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 抵抗層
１１ メタライズ層
１２、１４ ろう付け部
１３ 接触部材
１５ 絶縁層
【技術分野】
【０００１】
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、特に内部の沿面絶縁耐力を向上し得る真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒状の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。また、真空絶縁容器は、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が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３１９１５１号公報 （第３ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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であり、優れた絶縁抵抗を示すものの、抵抗値が高すぎて接点など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。
【０００４】
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所定の抵抗値を有し、帯電を起こし難い真空絶縁容器が望まれていた。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、帯電を起こし難い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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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を備え、前記真空絶縁容器の内面に前記セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
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低い抵抗率を持つ抵抗層を設けているので、帯電現象が起こり難く、真空中の沿面絶縁耐力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１、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構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
ここで、真空絶縁容器１内面には、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１０が設けられている。厚さは、数μｍである。この抵抗層１０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、抵抗率が低下する。また、スパッタリング法によれば、抵抗率を安定させることができる。
【００１３】
抵抗層１０は、図２に示すように、真空絶縁容器１の開口部端に設けられたメタライズ層１１の軸方向と平行する側面と接触するように設けられている。軸方向と直交するメタライズ層１１の面には封着金具２、（３）端がろう付け部１２で封着されている。これにより、抵抗層１０と封着金具２、（３）とが電気的に接続される。
【００１４】
このような接触は、真空絶縁容器１の両端開口部にメタライズ層１１を設けた後に、軸方向と直交するメタライズ層１１の面をマスキングし、抵抗層１０を蒸着すれば構成させることができる。また、真空絶縁容器１内面を素焼きのセラミック面とすれば、抵抗層１０を強固に接着させることができる。
【００１５】
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低い抵抗に制御することができるので、トラップされようとする電荷を固定側封着金具２側や可動側封着金具３側に短時間で移動させることができる。即ち、帯電し難いものとすることができる。１０８Ω・ｃｍ未満では抵抗層１０を介して流れる漏れ電流が増加し、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。
【００１６】
なお、接点５、６などが太径で真空絶縁容器１内面とのギャップ長が短く、真空中で破壊する臨界電界に近い電界で使用するものでは、帯電し易くなるので、抵抗率を低めに設定し、逆に、電界強度が低いものでは、帯電し難いので、高めの抵抗率とすればよい。
【００１７】
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低い抵抗率を持つ抵抗層１０を設けているので、トラップされようとする電荷は封着金具２、３側に移動して、帯電が起こり難くなり、真空中の沿面絶縁耐力を向上させることができる。
【００１８】
上記実施例１では、抵抗層１０を炭素の同素体からなる非晶質の硬質膜で説明したが、酸化銅などの金属材料を蒸着させてセラミックスよりも低い抵抗率を有する金属酸化膜を設けても帯電現象を抑制することができる。
【００１９】
また、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、セラミックスよりも低い抵抗率を有する酸化ガラス膜を設けても帯電現象を抑制することができる。
【実施例２】
【００２０】
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構成を示す拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、抵抗層を接触させる構成である。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。
【００２１】
図３に示すように、真空絶縁容器１側の封着金具２、（３）には、抵抗層１０と接触を行うための環状の接触部材１３をろう付け部１４により固定している。このため、抵抗層１０と封着金具２、（３）は、電気的に接続される。
【００２２】
この方法では、メタライズ層１１を設ける工程に影響されず、抵抗層１０を設けることができる。即ち、実施例１のようにメタライズ層１１を設けた後に抵抗層１０設けることができるとともに、メタライズ層１１を設ける前に抵抗層１０を設けることもできる。更に、封着金具２、（３）をろう付けするときに接触部材１３で位置合わせをすることができる。
【００２３】
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、メタライズ層１１や抵抗層１０を設ける製造作業が容易となる。
【実施例３】
【００２４】
次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、真空絶縁容器の外部に絶縁層を設けたことである。図４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。
【００２５】
図４に示すように、真空絶縁容器１や封着金具２、（３）の外周には、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層１５を設けている。これは、真空バルブの外部絶縁を補強するためものであり、所定の絶縁厚さを有する。
【００２６】
一般に、真空絶縁容器１が帯電を生じるようなものでは、電界分布が乱れるので、絶縁層１５の絶縁厚さを厚くし、絶縁耐力に裕度を持たせている。しかしながら、抵抗層１０により帯電が生じ難くなるので、絶縁層１５の絶縁耐力の裕度を最小限にすることができる。即ち、絶縁層１５の絶縁厚さを薄くすることができる。
【００２７】
上記実施例３の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、外部絶縁を補強するものにおいて、絶縁層１５の絶縁厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図。
【図３】本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図。
【図４】本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００２９】
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 抵抗層
１１ メタライズ層
１２、１４ ろう付け部
１３ 接触部材
１５ 絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を備え、
前記真空絶縁容器の内面に前記セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層を設けたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記抵抗層を前記それぞれの封着金具に電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記抵抗層を炭化水素あるいは炭素の同素体から構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記抵抗層を金属酸化膜で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記抵抗層を酸化ガラス膜で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記抵抗層の抵抗率を１０８〜１０１４Ω・ｃｍとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記真空絶縁容器の周りにモールドして形成した絶縁層を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１】
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を備え、
前記真空絶縁容器の内面に前記セラミックスよりも抵抗率の小さい抵抗層を設けたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記抵抗層を前記それぞれの封着金具に電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記抵抗層を炭化水素あるいは炭素の同素体から構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記抵抗層を金属酸化膜で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記抵抗層を酸化ガラス膜で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記抵抗層の抵抗率を１０８〜１０１４Ω・ｃｍとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記真空絶縁容器の周りにモールドして形成した絶縁層を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１５９１９（Ｐ２０１０−１５９１９Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７６５９９（Ｐ２００８−１７６５９９）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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