真空バルブ
【課題】金属蒸気による生成物が付着する真空絶縁容器内面の沿面絶縁特性を向上させる。
【解決手段】セラミックスからなる筒状の真空絶縁容器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、少なくとも開離した一対の接点５、６の外周部間と対向する真空絶縁容器１内面に、環状の凸凹部９を設けたことを特徴とする。
【解決手段】セラミックスからなる筒状の真空絶縁容器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、少なくとも開離した一対の接点５、６の外周部間と対向する真空絶縁容器１内面に、環状の凸凹部９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、真空中の沿面絶縁特性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。真空絶縁容器には、絶縁特性や機械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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９１５１号公報 （第３ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
接点間で電流遮断を行うと、金属蒸気が真空絶縁容器内に拡散し、真空絶縁容器の内面に金属蒸気による生成物が付着する。生成物が付着すると、絶縁抵抗が低下し、電界分布を乱し、沿面絶縁破壊を招くことがある。このため、接点間で金属蒸気が発生し、その生成物が真空絶縁容器の内面に付着しても、真空中の沿面の絶縁抵抗が大きく低下しないものが望まれていた。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、真空絶縁容器に金属蒸気による生成物が付着しても、優れた沿面絶縁特性を保ち得る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筒状の真空絶縁容器と、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、少なくとも開離した前記一対の接点の外周部間と対向する前記真空絶縁容器内面に、環状の凸凹部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、接点の外周部と対向する真空絶縁容器の内面に凸凹部を設けているので、金属蒸気による生成物が付着し易い部分の沿面距離が増大し、絶縁抵抗の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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２に係る真空バルブの構成を示す要部拡大半断面図。
【図３】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。
【図４】本発明の実施例３に係る真空バルブの凸凹部を説明する拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１０】
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。
【００１１】
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が封着されている。固定側封着金具２の中央部には、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。
【００１２】
固定側接点５に対向して可動側接点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の軸方向中間部と可動側封着金具３の開口部間には、伸縮自在の筒状のベローズ８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。
【００１３】
ここで、真空絶縁容器１内面には、軸方向と直交する対向面に、例えば機械加工により環状で断面三角形状の凸凹部９を設けている。即ち、凸凹部９は、接点５、６の外周部と対向する内周面であって、少なくとも開離したときの接点５、６の間を包囲する範囲に設けられている。凸凹部９の山部、谷部の大きさにより、沿面距離を調整することができるが、凸凹部９の大きさや加工性などを考慮すると、沿面距離を２倍程度に増大させるものが好ましい。
【００１４】
これにより、接点５、６間で電流遮断を行うと、金属蒸気が放射状に拡散し、その生成物の大部分が凸凹部９に付着される。しかしながら、凸凹部９により沿面距離を増大させているので、生成物の付着により付着部分では絶縁抵抗が低下しても、沿面全体の絶縁抵抗を大きく低下させることはない。即ち、生成物が最も付着する部分の沿面距離を増大させているので、生成物が付着したとしても、局部的に絶縁抵抗を低下させるだけであり、真空絶縁容器１内の沿面となる封着金具２、３間全体の沿面絶縁特性の低下を防ぐことができる。
【００１５】
上記実施例１の真空バルブによれば、金属蒸気による生成物が付着し易い接点５、６の外周部と対向する真空絶縁容器１内面に、凸凹部９を設けて沿面距離を増大させているので、生成物が付着したとしても、局部的に絶縁抵抗を低下させるだけであり、封着金具２、３間全体の沿面絶縁特性を向上させることができる。
【００１６】
上記実施例１では、凸凹部９を断面三角形状で説明したが、断面矩形状、断面台形状、断面半円状などで形成しても沿面距離を増大させることができる。
【００１７】
また、接点５、６を包囲するアークシールドを用いた真空バルブでも、アークシールド端部と対向する真空絶縁容器内面に凸凹部９を設ければ、沿面絶縁特性を向上させることができる。
【実施例２】
【００１８】
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、真空絶縁容器内面に抵抗層を設けたことである。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。
【００１９】
図２に示すように、凸凹部９を含む真空絶縁容器１の内面には、厚さ数１０ｎｍ〜数μｍで、抵抗率１０８〜１０１４Ω・ｃｍの抵抗層１０を設けている。抵抗層１０の端部は、封着金具２、（３）と接触している。抵抗層１０は、例えばダイヤモンドライクカーボンで構成され、アセチレンなどの炭化水素ガスをプラズマ化し、炭化水素を蒸着するプラズマＣＶＣ法により設けることができる。蒸着時間と、蒸着後の熱処理温度を制御すれば、抵抗率を制御することができる。また、抵抗層１０は、銅酸化膜などで形成することもできる。
【００２０】
これにより、セラミックスの抵抗率約１０１５Ω・ｃｍに対し、抵抗層１０の抵抗率が低いので、真空絶縁容器１の帯電を防止することができる。更に、抵抗層１０表面に金属蒸気による生成物が付着しても、抵抗層１０の抵抗率が低く、生成物との抵抗率の差異が小さくなるので、電界分布を大きく乱すことがなくなる。即ち、生成物の付着の影響を受け難くなる。
【００２１】
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、真空絶縁容器１の帯電を防止でき、更に生成物の付着による影響を抑制することができ、沿面絶縁特性の更なる改善をすることができる。
【実施例３】
【００２２】
次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図３、図４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、図４は、本発明の実施例３に係る真空バルブの凸凹部を説明する拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、凸凹部の形状である。図３、図４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。
【００２３】
図３に示すように、接点５、６の外周部と対向する真空絶縁容器１内面には、実施例２とは異なる断面三角形状の凸凹部１１が設けられている。凸凹部１１は、接点５、６間の中間部を境として、図示上下方向が対称となっている。そして、金属蒸気が図中点線の矢印で示すように、接点５、６間から外周方向に向かって放射状に拡散するので、金属蒸気が直接到達する面と、金属蒸気が直接到達しない面とが設けられるようになっている。
【００２４】
即ち、固定側の拡大図である図４に示すように、凸凹部１１の一つの山部の断面三角形状が、少なくとも直角三角形であり、底辺の角度θが９０度以上となっている。このような断面三角形状においては、接点５と対向し、金属蒸気が直接到達する面（辺）１１ａと、接点５と対向せず、金属蒸気が直接到達しない面（辺）１１ｂとが形成される。ここで、１１ａを接点対向面、１１ｂを接点非対向面と称する。
【００２５】
これにより、接点対向面１１ａには金属蒸気による生成物が付着し易くなるものの、接点非対向面１１ｂには生成物が付着し難い。このため、真空絶縁容器１全体を見ると、絶縁抵抗の低下し難い接点非対向面１１ｂが円周方向に存在することになるので、全体の沿面絶縁特性の低下を防止することができる。なお、抵抗層１０を設けていないときに、この効果が大きく現れる。
【００２６】
上記実施例３の真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、金属蒸気による生成物の付着し難い接点非対向面１１ｂを設けているので、真空絶縁容器１の沿面絶縁特性を更に向上させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
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、１１ 凸凹部
１０ 抵抗層
１１ａ 接点対向面
１１ｂ 接点非対向面
【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、真空中の沿面絶縁特性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。真空絶縁容器には、絶縁特性や機械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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９１５１号公報 （第３ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
接点間で電流遮断を行うと、金属蒸気が真空絶縁容器内に拡散し、真空絶縁容器の内面に金属蒸気による生成物が付着する。生成物が付着すると、絶縁抵抗が低下し、電界分布を乱し、沿面絶縁破壊を招くことがある。このため、接点間で金属蒸気が発生し、その生成物が真空絶縁容器の内面に付着しても、真空中の沿面の絶縁抵抗が大きく低下しないものが望まれていた。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、真空絶縁容器に金属蒸気による生成物が付着しても、優れた沿面絶縁特性を保ち得る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筒状の真空絶縁容器と、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、少なくとも開離した前記一対の接点の外周部間と対向する前記真空絶縁容器内面に、環状の凸凹部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、接点の外周部と対向する真空絶縁容器の内面に凸凹部を設けているので、金属蒸気による生成物が付着し易い部分の沿面距離が増大し、絶縁抵抗の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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２に係る真空バルブの構成を示す要部拡大半断面図。
【図３】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。
【図４】本発明の実施例３に係る真空バルブの凸凹部を説明する拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１０】
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。
【００１１】
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が封着されている。固定側封着金具２の中央部には、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。
【００１２】
固定側接点５に対向して可動側接点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の軸方向中間部と可動側封着金具３の開口部間には、伸縮自在の筒状のベローズ８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。
【００１３】
ここで、真空絶縁容器１内面には、軸方向と直交する対向面に、例えば機械加工により環状で断面三角形状の凸凹部９を設けている。即ち、凸凹部９は、接点５、６の外周部と対向する内周面であって、少なくとも開離したときの接点５、６の間を包囲する範囲に設けられている。凸凹部９の山部、谷部の大きさにより、沿面距離を調整することができるが、凸凹部９の大きさや加工性などを考慮すると、沿面距離を２倍程度に増大させるものが好ましい。
【００１４】
これにより、接点５、６間で電流遮断を行うと、金属蒸気が放射状に拡散し、その生成物の大部分が凸凹部９に付着される。しかしながら、凸凹部９により沿面距離を増大させているので、生成物の付着により付着部分では絶縁抵抗が低下しても、沿面全体の絶縁抵抗を大きく低下させることはない。即ち、生成物が最も付着する部分の沿面距離を増大させているので、生成物が付着したとしても、局部的に絶縁抵抗を低下させるだけであり、真空絶縁容器１内の沿面となる封着金具２、３間全体の沿面絶縁特性の低下を防ぐことができる。
【００１５】
上記実施例１の真空バルブによれば、金属蒸気による生成物が付着し易い接点５、６の外周部と対向する真空絶縁容器１内面に、凸凹部９を設けて沿面距離を増大させているので、生成物が付着したとしても、局部的に絶縁抵抗を低下させるだけであり、封着金具２、３間全体の沿面絶縁特性を向上させることができる。
【００１６】
上記実施例１では、凸凹部９を断面三角形状で説明したが、断面矩形状、断面台形状、断面半円状などで形成しても沿面距離を増大させることができる。
【００１７】
また、接点５、６を包囲するアークシールドを用いた真空バルブでも、アークシールド端部と対向する真空絶縁容器内面に凸凹部９を設ければ、沿面絶縁特性を向上させることができる。
【実施例２】
【００１８】
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、真空絶縁容器内面に抵抗層を設けたことである。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。
【００１９】
図２に示すように、凸凹部９を含む真空絶縁容器１の内面には、厚さ数１０ｎｍ〜数μｍで、抵抗率１０８〜１０１４Ω・ｃｍの抵抗層１０を設けている。抵抗層１０の端部は、封着金具２、（３）と接触している。抵抗層１０は、例えばダイヤモンドライクカーボンで構成され、アセチレンなどの炭化水素ガスをプラズマ化し、炭化水素を蒸着するプラズマＣＶＣ法により設けることができる。蒸着時間と、蒸着後の熱処理温度を制御すれば、抵抗率を制御することができる。また、抵抗層１０は、銅酸化膜などで形成することもできる。
【００２０】
これにより、セラミックスの抵抗率約１０１５Ω・ｃｍに対し、抵抗層１０の抵抗率が低いので、真空絶縁容器１の帯電を防止することができる。更に、抵抗層１０表面に金属蒸気による生成物が付着しても、抵抗層１０の抵抗率が低く、生成物との抵抗率の差異が小さくなるので、電界分布を大きく乱すことがなくなる。即ち、生成物の付着の影響を受け難くなる。
【００２１】
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、真空絶縁容器１の帯電を防止でき、更に生成物の付着による影響を抑制することができ、沿面絶縁特性の更なる改善をすることができる。
【実施例３】
【００２２】
次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図３、図４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、図４は、本発明の実施例３に係る真空バルブの凸凹部を説明する拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、凸凹部の形状である。図３、図４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。
【００２３】
図３に示すように、接点５、６の外周部と対向する真空絶縁容器１内面には、実施例２とは異なる断面三角形状の凸凹部１１が設けられている。凸凹部１１は、接点５、６間の中間部を境として、図示上下方向が対称となっている。そして、金属蒸気が図中点線の矢印で示すように、接点５、６間から外周方向に向かって放射状に拡散するので、金属蒸気が直接到達する面と、金属蒸気が直接到達しない面とが設けられるようになっている。
【００２４】
即ち、固定側の拡大図である図４に示すように、凸凹部１１の一つの山部の断面三角形状が、少なくとも直角三角形であり、底辺の角度θが９０度以上となっている。このような断面三角形状においては、接点５と対向し、金属蒸気が直接到達する面（辺）１１ａと、接点５と対向せず、金属蒸気が直接到達しない面（辺）１１ｂとが形成される。ここで、１１ａを接点対向面、１１ｂを接点非対向面と称する。
【００２５】
これにより、接点対向面１１ａには金属蒸気による生成物が付着し易くなるものの、接点非対向面１１ｂには生成物が付着し難い。このため、真空絶縁容器１全体を見ると、絶縁抵抗の低下し難い接点非対向面１１ｂが円周方向に存在することになるので、全体の沿面絶縁特性の低下を防止することができる。なお、抵抗層１０を設けていないときに、この効果が大きく現れる。
【００２６】
上記実施例３の真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、金属蒸気による生成物の付着し難い接点非対向面１１ｂを設けているので、真空絶縁容器１の沿面絶縁特性を更に向上させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
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、１１ 凸凹部
１０ 抵抗層
１１ａ 接点対向面
１１ｂ 接点非対向面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなる筒状の真空絶縁容器と、
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、
少なくとも開離した前記一対の接点の外周部間と対向する前記真空絶縁容器内面に、環状の凸凹部を設けたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記凸凹部の山部を、接点対向面と接点非対向面とが形成されるように断面三角形状に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】
前記真空絶縁容器の内面に、前記封着金具にその端部が接触する前記真空絶縁容器よりも低い抵抗率を有する抵抗層を設け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】
前記抵抗層をダイヤモンドライクカーボンで形成したことを特徴とする請求項３に記載の真空バルブ。
【請求項１】
セラミックスからなる筒状の真空絶縁容器と、
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、
少なくとも開離した前記一対の接点の外周部間と対向する前記真空絶縁容器内面に、環状の凸凹部を設けたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記凸凹部の山部を、接点対向面と接点非対向面とが形成されるように断面三角形状に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】
前記真空絶縁容器の内面に、前記封着金具にその端部が接触する前記真空絶縁容器よりも低い抵抗率を有する抵抗層を設け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】
前記抵抗層をダイヤモンドライクカーボンで形成したことを特徴とする請求項３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２０１０−１７７１２２（Ｐ２０１０−１７７１２２Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３８４（Ｐ２００９−２０３８４）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【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８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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