特開 2022-142434 真空バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022142434

(43)【公開日】2022-09-30

(54)【発明の名称】真空バルブ

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/662 20060101AFI20220922BHJP

【ＦＩ】

H01H33/662 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021042596

(22)【出願日】2021-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】広瀬 禎弥

【テーマコード（参考）】

5G026

【Ｆターム（参考）】

5G026EA04

5G026EB05

(57)【要約】

【課題】絶縁筒とフランジとの接合部分における残留応力を抑制する真空バルブを提供する。
【解決手段】端部を有する絶縁筒と前記端部に固定される筒部と、前記筒部の前記端部と反対側に設けられる蓋部とを有するフランジと、前記筒部の内面又は外面の少なくとも一方に設けられる金属製の補強部と、を備え、前記補強部の熱膨張率と前記絶縁筒の熱膨張率との差は、前記フランジの熱膨張率と前記絶縁筒の熱膨張率との差より小さい真空バルブ。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

端部を有する絶縁筒と、
前記端部に固定される筒部と、前記筒部の前記端部と反対側に設けられる蓋部と、を有するフランジと、
前記筒部の内面又は外面の少なくとも一方に設けられる金属により形成される補強部と、
を備え、
前記補強部の熱膨張率と前記絶縁筒の熱膨張率との差は、前記フランジの熱膨張率と前記絶縁筒の熱膨張率との差より小さい、
真空バルブ。

【請求項2】

前記補強部は、前記筒部の周方向に沿って設けられるリング状である、
請求項１に記載の真空バルブ。

【請求項3】

前記補強部は、前記筒部及び前記蓋部に設けられる、
請求項１に記載の真空バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、真空バルブに関する。

【背景技術】

【0002】

遮断器又は電磁接触器には、真空容器内に接点が接離可能に取り付けられ、経路の開閉を行う真空バルブが使用される。

【0003】

特許文献１には、アルミナセラミック等の絶縁物を材質とする円筒状の絶縁筒に、ステンレス鋼等の金属を材質とする固定側フランジと可動側フランジが取り付けられた真空バルブが開示されている。

【0004】

特許文献２には、真空絶縁容器の開口部に可動側封着金具が封着され、外周をエポキシ樹脂でモールドしたエポキシ樹脂絶縁真空バルブが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－０９５９０５号公報

【特許文献2】特開２０１７－０２１９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

真空バルブを製造する際に、アルミナセラミック等の絶縁筒に、金属製のフランジを真空ろう付け等で接合する。絶縁筒に、フランジを真空ろう付け等で接合するときに、絶縁筒とフランジの熱膨張差により残留応力が発生する場合がある。

【0007】

本開示は、絶縁筒とフランジとの接合部分における残留応力を抑制する真空バルブを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一の態様によれば、端部を有する絶縁筒と、前記端部に固定される筒部と、前記筒部の前記端部と反対側に設けられる蓋部と、を有するフランジと、前記筒部の内面又は外面の少なくとも一方に設けられる金属により形成される補強部と、を備え、前記補強部の熱膨張率と前記絶縁筒の熱膨張率との差は、前記フランジの熱膨張率と前記絶縁筒の熱膨張率との差より小さい真空バルブを提供する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の真空バルブによれば、絶縁筒とフランジとの接合部分における残留応力を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る真空バルブの断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る真空バルブの部分断面図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係る真空バルブの断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係る真空バルブの部分断面図である。

【図5】図５は、第３実施形態に係る真空バルブの断面図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係る真空バルブの部分断面図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る真空バルブの断面図である。

【図8】図８は、第４実施形態に係る真空バルブの部分断面図である。

【図9】図９は、第５実施形態に係る真空バルブの断面図である。

【図10】図１０は、第５実施形態に係る真空バルブの部分断面図である。

【図11】図１１は、参考例の真空バルブの断面図である。

【図12】図１２は、参考例の真空バルブの部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する場合がある。

【0012】

また、理解を容易にするため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られない。例えば、角部の形状は、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

【0013】

≪第１実施形態≫
＜真空バルブ１＞
図１は、第１実施形態に係る真空バルブ１の断面図である。図２は、第１実施形態に係る真空バルブ１の部分断面図である。具体的には、図２は、図１のＡにおける部分断面図である。なお、本開示では、固定側フランジと可動側フランジとでは、補強部については同様の形状であることから、固定側フランジ側を拡大して説明する。

【0014】

第１実施形態に係る真空バルブ１は、真空絶縁容器２と、固定側フランジ３と、可動側フランジ４と、を備える。真空絶縁容器２は、第１端部２ａ及び第２端部２ｂを有する筒状の形状を有する。

【0015】

固定側フランジ３は、筒部３ａと、蓋部３ｂと、を備える。固定側フランジ３の筒部３ａは、真空絶縁容器２の第１端部２ａに取り付けられる。固定側フランジ３の蓋部３ｂは、筒部３ａの真空絶縁容器２の第１端部２ａと反対側に設けられる。

【0016】

可動側フランジ４は、筒部４ａと、蓋部４ｂと、を備える。可動側フランジ４の筒部４ａは、真空絶縁容器２の第２端部２ｂに取り付けられる。可動側フランジ４の蓋部４ｂは、筒部４ａの真空絶縁容器２の第２端部２ｂと反対側に設けられる。

【0017】

また、真空バルブ１は、固定側通電軸５と、可動側通電軸７と、を備える。固定側通電軸５は、固定側フランジ３を貫通して固定される。可動側通電軸７は、可動側フランジ４に形成された軸穴４ｈを移動自在に貫通する。

【0018】

固定側通電軸５は、真空絶縁容器２の内部の固定側通電軸５の端部に、固定側接点６を有する。可動側通電軸７は、真空絶縁容器２の内部の可動側通電軸７の端部に、可動側接点８を有する。

【0019】

真空バルブ１は、真空絶縁容器２の内の可動側通電軸７側に、筒状のベローズ９を有する。ベローズ９の一方の端は、可動側通電軸７のベローズ抑え１０に固定される。ベローズ９の他方の端は、可動側フランジ４の軸穴４ｈの周縁に固定されている。ベローズ９が装着されることで、真空絶縁容器２の内部の密閉性が確保される。

【0020】

可動側通電軸７には、真空バルブ１の開閉動作を行うバルブ操作部（不図示）が連結される。

【0021】

第１実施形態に係る真空バルブ１は、固定側フランジ３の筒部３ａの内側に補強部３１を備える。補強部３１は、固定側フランジ３の筒部３ａの内側に沿って全周に設けられる。補強部３１は、筒部３ａの周方向に沿って設けられるリング状の形状を有する。補強部３１は、固定側フランジ３の筒部３ａの内側にろう付け等により固定される。

【0022】

また、第１実施形態に係る真空バルブ１は、可動側フランジ４の筒部４ａの内側に補強部４１を備える。補強部４１は、可動側フランジ４の筒部４ａの内側に沿って全周に設けられる。補強部４１は、筒部４ａの周方向に沿って設けられるリング状の形状を有する。補強部４１は、可動側フランジ４の筒部４ａの内側にろう付け等により固定される。

【0023】

比較のために、参考例の真空バルブ１ｚを示す。図１１は、参考例の真空バルブ１ｚの断面図である。図１２は、参考例に係る真空バルブ１ｚの部分断面図である。具体的には、図１２は、図１１のＺにおける部分断面図である。

【0024】

固定側フランジ３及び可動側フランジ４は、金属、例えば、ステンレス鋼又は銅により形成される。真空絶縁容器２は、絶縁体、例えば、アルミナセラミックにより形成される。固定側フランジ３を真空絶縁容器２に接合する際には、第１端部２ａをメタライズして、第１端部２ａに固定側フランジ３の筒部３ａをろう付けする。同様に、可動側フランジ４を真空絶縁容器２に接合する際には、第２端部２ｂをメタライズして、第２端部２ｂに可動側フランジ４の筒部４ａをろう付けする。

【0025】

真空絶縁容器２と、固定側フランジ３及び可動側フランジ４のそれぞれとは、熱膨張率が異なる。したがって、ろう付けの際に真空絶縁容器２と、固定側フランジ３及び可動側フランジ４を加熱すると、真空絶縁容器２と、固定側フランジ３及び可動側フランジ４のそれぞれとの間に位置ずれが発生し、接合作業が困難になる。

【0026】

また、固定側フランジ３及び可動側フランジ４のそれぞれを真空絶縁容器２にろう付けして接合後冷却すると、接合部分に残留応力が発生する。固定側フランジ３及び可動側フランジ４のそれぞれと、真空絶縁容器２との間の接合部分に残留応力があると、真空絶縁容器２の破損が発生し、真空絶縁容器２の破損によるリークが発生する可能性がある。

【0027】

第１実施形態に係る真空バルブ１は、固定側フランジ３の筒部３ａの内側に補強部３１と、可動側フランジ４の筒部４ａの内側に補強部４１と、を備える。補強部３１及び補強部４１のそれぞれは、熱膨張率が低い金属、例えば、Ｆｅ－４２Ｎｉ材が用いられる。すなわち、補強部３１及び補強部４１の熱膨張率と真空絶縁容器２の熱膨張率との差は、それぞれ固定側フランジ３及び可動側フランジ４と真空絶縁容器２の熱膨張率との差より小さい。

【0028】

補強部３１及び補強部４１の熱膨張率は、真空絶縁容器２の熱膨張率にできるだけ近いことが望ましい。

【0029】

固定側フランジ３の筒部３ａの内側に補強部３１を備えることにより、固定側フランジ３を真空絶縁容器２に接合する際に、固定側フランジ３が熱で変形することを抑えることができる。また、可動側フランジ４の筒部４ａの内側に補強部４１を備えることにより、可動側フランジ４を真空絶縁容器２に接合する際に、可動側フランジ４が熱で変形することを抑えることができる。

【0030】

第１実施形態に係る真空バルブ１により、固定側フランジ３及び可動側フランジ４のそれぞれについて、ろう付けの際に径方向の熱による熱膨張を抑制し、接合部の残留応力を緩和できる。更に、ろう付けの際の熱膨張を抑えることにより、固定側フランジ３及び可動側フランジ４に安価な材料を適用できる。

【0031】

なお、真空絶縁容器２は絶縁筒の一例である。固定側フランジ３はフランジの一例、筒部３ａは筒部の一例、蓋部３ｂは蓋部の一例、補強部３１は補強部の一例、である。可動側フランジ４はフランジの一例、筒部４ａは筒部の一例、蓋部４ｂは蓋部の一例、補強部４１は補強部の一例である。

【0032】

なお、補強部３１及び補強部４１は、ろう付け等により固定されるとしたが、固定手段はこれに限らず、例えば、溶接や接着によって固定されてもよい。

【0033】

≪第２実施形態≫
＜真空バルブ１０１＞
図３は、第２実施形態に係る真空バルブ１０１の断面図である。図４は、第２実施形態に係る真空バルブ１０１の部分断面図である。具体的には、図４は、図３のＢにおける部分断面図である。以下、第１実施形態に係る真空バルブ１と異なる点について説明する。

【0034】

第１実施形態に係る真空バルブ１の補強部３１及び補強部４１は、それぞれ固定側フランジ３の筒部３ａの内面及び可動側フランジ４の筒部４ａの内面に設けられていたが、補強部の場所は、筒部３ａ及び筒部４ａの内面に限らない。第２実施形態に係る真空バルブ１０１は、補強部１３１及び補強部１４１を蓋部の内面にも設ける。

【0035】

補強部１３１は、固定側フランジ１０３の筒部１０３ａ及び蓋部１０３ｂの内面に設けられる。また、補強部１４１は、可動側フランジ１０４の筒部１０４ａ及び蓋部１０４ｂの内面に設けられる。

【0036】

第２実施形態に係る真空バルブ１０１は、第１実施形態に係る真空バルブの効果に加えて、補強部１３１及び補強部１４１をそれぞれ蓋部の内面に設けることにより、フランジを強度的に補強して蓋部（蓋部１０３ｂ及び蓋部１０４ｂ）の厚さを薄くできる。

【0037】

≪第３実施形態≫
＜真空バルブ２０１＞
図５は、第３実施形態に係る真空バルブ２０１の断面図である。図６は、第３実施形態に係る真空バルブ２０１の部分断面図である。具体的には、図６は、図５のＣにおける部分断面図である。以下、第１実施形態の真空バルブ１と異なる点について説明する。

【0038】

第１実施形態に係る真空バルブ１の補強部３１及び補強部４１は、それぞれ固定側フランジ３の筒部３ａの内面の全周及び可動側フランジ４の筒部４ａの内面の全周に設けられていたが、補強部の場所は、筒部３ａ及び筒部４ａの内面の全周に限らない。第３実施形態に係る真空バルブ２０１は、補強部２３１及び補強部２４１を筒部の内面に分割して設ける。

【0039】

補強部２３１は、固定側フランジ３の筒部３ａの内面に分割して設けられる。例えば、補強部２３１は、固定側フランジ３の筒部３ａの内面を三分割して設けられる。また、補強部２４１は、可動側フランジ４の筒部４ａの内面に分割して設けられる。補強部２４１は、可動側フランジ４の筒部４ａの内面を三分割して設けられる。

【0040】

≪第４実施形態≫
＜真空バルブ３０１＞
図７は、第４実施形態に係る真空バルブ３０１の断面図である。図８は、第４実施形態に係る真空バルブ３０１の部分断面図である。具体的には、図８は、図７のＤにおける部分断面図である。以下、第１実施形態に係る真空バルブ１と異なる点について説明する。

【0041】

第１実施形態に係る真空バルブ１の補強部３１及び補強部４１は、それぞれ固定側フランジ３の筒部３ａの内面及び可動側フランジ４の筒部４ａの内面に設けられていたが、補強部の場所は、筒部３ａ及び筒部４ａの内面に限らない。第４実施形態に係る真空バルブ３０１は、補強部３３１及び補強部３４１を筒部の外面に設ける。

【0042】

第４実施形態に係る真空バルブ３０１は、固定側フランジ３の筒部３ａの外側に補強部３３１を備える。補強部３３１は、固定側フランジ３の筒部３ａの外側に沿って全周に設けられる。補強部３３１は、筒部３ａの周方向に沿って設けられるリング状の形状を有する。また、第３実施形態に係る真空バルブ３０１は、可動側フランジ４の筒部４ａの外側に補強部３４１を備える。補強部３４１は、可動側フランジ４の筒部４ａの外側に沿って全周に設けられる。補強部３４１は、筒部４ａの周方向に沿って設けられるリング状の形状を有する。

【0043】

≪第５実施形態≫
＜真空バルブ４０１＞
図９は、第５実施形態に係る真空バルブ４０１の断面図である。図１０は、第５実施形態に係る真空バルブ４０１の部分断面図である。具体的には、図１０は、図９のＥにおける部分断面図である。以下、第４実施形態に係る真空バルブ３０１と異なる点について説明する。

【0044】

第４実施形態に係る真空バルブ３０１の補強部３３１及び補強部３４１は、それぞれ固定側フランジ３の筒部３ａの外面及び可動側フランジ４の筒部４ａの外面に設けられていたが、補強部の場所は、筒部３ａ及び筒部４ａの外面に限らない。第５実施形態に係る真空バルブ４０１は、補強部４３１及び補強部４４１を蓋部の外面にも設ける。

【0045】

補強部４３１は、固定側フランジ１０３の筒部１０３ａ及び蓋部１０３ｂの外面に設けられる。また、補強部４４１は、可動側フランジ１０４の筒部１０４ａ及び蓋部１０４ｂの外面に設けられる。

【0046】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１、１０１、２０１、３０１、４０１ 真空バルブ
２ 真空絶縁容器
２ａ 第１端部
２ｂ 第２端部
３、１０３ 固定側フランジ
３ａ、１０３ａ 筒部
３ｂ、１０３ｂ 蓋部
４、１０４ 可動側フランジ
４ａ、１０４ａ 筒部
４ｂ、１０４ｂ 蓋部
３１、１３１、２３１、３３１、４３１ 補強部
４１、１４１、２４１、３４１、４４１ 補強部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】