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(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】P2024041509
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】真空バルブ
(51)【国際特許分類】
H01H 33/662 20060101AFI20240319BHJP
【ＦＩ】
H01H33/662 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022146365
(22)【出願日】2022-09-14
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菊池 諒
(72)【発明者】
【氏名】小宮 玄
(72)【発明者】
【氏名】浅利 直紀
(72)【発明者】
【氏名】近藤 淳一
【テーマコード（参考）】
5G026
【Ｆターム（参考）】
5G026EA04
5G026EB05
(57)【要約】
【課題】 信頼性の良好な真空バルブを得る。
【解決手段】 実施形態に係る真空バルブは、両端に開口端を有する絶縁容器と、前記開口端に接合された一対の封着金具を備えた真空容器と、前記真空容器に切離可能に設けられた一対の電極とを備え、前記絶縁容器は、両端に開口端を有する１またはそれ以上の絶縁筒を備え、前記絶縁筒の少なくとも１つには、前記開口端に接合された前記封着金具または金属部材が設けられ、前記封着金具または前記金属部材と、前記開口端との間の接合部には応力緩衝部材が設けられている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
両端に開口端を有する絶縁容器と、
前記開口端に接合された一対の封着金具を備えた真空容器と、
前記真空容器に切離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブであって、
前記絶縁容器は、両端に開口端を有する１またはそれ以上の絶縁筒を備え、
前記絶縁筒の少なくとも１つには、前記開口端に接合された前記封着金具または金属部材が設けられ、
前記封着金具または前記金属部材と、前記開口端との間の接合部には応力緩衝部材が設けられている真空バルブ。
前記開口端に接合された一対の封着金具を備えた真空容器と、
前記真空容器に切離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブであって、
前記絶縁容器は、両端に開口端を有する１またはそれ以上の絶縁筒を備え、
前記絶縁筒の少なくとも１つには、前記開口端に接合された前記封着金具または金属部材が設けられ、
前記封着金具または前記金属部材と、前記開口端との間の接合部には応力緩衝部材が設けられている真空バルブ。
【請求項2】
前記開口端と、前記応力緩衝部材と、前記封着金具または金属部材は、ろう材により接合されている請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項3】
前記応力緩衝部材は、前記ろう材の融点よりも高い融点を有する請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項4】
前記応力緩衝部材の弾性率は、前記絶縁筒、前記封着金具または前記金属部材の弾性率よりも低い請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項5】
前記応力緩衝部材の線膨張率は、前記絶縁筒、前記封着金具または前記金属部材の各線膨張率よりも低い請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項6】
前記応力緩衝部材は、銅を主成分とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項7】
前記応力緩衝部材は、焼きなましされている請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項8】
前記応力緩衝部材は、環状であり、その内径は、前記絶縁筒の内径より短い請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項9】
前記金属部材は、アークシールドである請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項10】
前記ろう材は、銀ロウである請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項11】
前記真空容器の表面にモールドされた絶縁層をさらに含む請求項１に記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、真空バルブに関する。
【背景技術】
【0002】
真空バルブはスイッチギヤの構成部品であり、真空中で電路開閉を行うことができる。
真空バルブは、絶縁筒の両端に金属フランジをろう付して機密に接合された真空容器と、その内部に設けられた接離可能な一対の電極とを含む。
ろう付けは、ろう材を部材間に置き、真空炉中で加熱することによりろう材のみを溶融させ部材間に広げ、その後室温まで冷却することで接合する手法である。接合後の真空バルブの部材は温度低下に伴う収縮が発生する。そのため、収縮量が異なる絶縁筒と金属フランジには大きなひずみが発生し、これらの部材の接合部分に大きな残留応力が生じる。特に、絶縁筒に使用されるアルミナセラミックスは、限界を超える応力が係ると脆性破壊するという特性がある。このようなことから、真空バルブの絶縁筒に生じる応力を緩和し、真空バルブの信頼性を向上することが望まれる。
真空バルブは、絶縁筒の両端に金属フランジをろう付して機密に接合された真空容器と、その内部に設けられた接離可能な一対の電極とを含む。
ろう付けは、ろう材を部材間に置き、真空炉中で加熱することによりろう材のみを溶融させ部材間に広げ、その後室温まで冷却することで接合する手法である。接合後の真空バルブの部材は温度低下に伴う収縮が発生する。そのため、収縮量が異なる絶縁筒と金属フランジには大きなひずみが発生し、これらの部材の接合部分に大きな残留応力が生じる。特に、絶縁筒に使用されるアルミナセラミックスは、限界を超える応力が係ると脆性破壊するという特性がある。このようなことから、真空バルブの絶縁筒に生じる応力を緩和し、真空バルブの信頼性を向上することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第４１５９９３８号明細書
【特許文献2】特開２０００－５７９１３号公報
【特許文献3】特開２０２０－１３６００４号公報
【特許文献4】特開平３－２６９９２３号公報
【特許文献5】特開２００３－２３８２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、信頼性の良好な真空バルブを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態によれば、 両端に開口端を有する絶縁容器と、
前記開口端に接合された一対の封着金具を備えた真空容器と、
前記真空容器に切離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブであって、
前記絶縁容器は、両端に開口端を有する１またはそれ以上の絶縁筒を備え、
前記絶縁筒の少なくとも１つには、前記開口端に接合された前記封着金具または金属部材が設けられ、
前記封着金具または前記金属部材と、前記開口端との間の接合部には応力緩衝部材が設けられている真空バルブが提供される。
前記開口端に接合された一対の封着金具を備えた真空容器と、
前記真空容器に切離可能に設けられた一対の電極とを備えた真空バルブであって、
前記絶縁容器は、両端に開口端を有する１またはそれ以上の絶縁筒を備え、
前記絶縁筒の少なくとも１つには、前記開口端に接合された前記封着金具または金属部材が設けられ、
前記封着金具または前記金属部材と、前記開口端との間の接合部には応力緩衝部材が設けられている真空バルブが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施形態１にかかる真空バルブの構成の一例を表す概略的な断面図である。
【図4】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【図5】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【図6】実施形態２にかかる真空バルブの構成の一例を表す概略的な断面図である。
【図7】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【図9】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【図10】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【図11】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【図12】実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
実施形態にかかる真空バルブは、両端に開口端を有する絶縁容器と、開口端に接合された一対の封着金具を備えた真空容器と、真空容器に切離可能に設けられた一対の電極とを備える。絶縁容器は、両端に開口端を有する１またはそれ以上の絶縁筒を有する。少なくとも１つの絶縁筒の開口端には、封着金具または金属部材が設けられている。絶縁筒の開口端と封着金具との間、または絶縁筒の開口端と金属部材との間には、さらに応力緩衝部材が設けられている。
ここでいう応力緩衝部材とは、真空バルブに用いられる絶縁筒、封着金具または金属部材における温度変化に伴う線膨張の違いにより生じる残留応力を緩和するための部材である。
ここでいう応力緩衝部材とは、真空バルブに用いられる絶縁筒、封着金具または金属部材における温度変化に伴う線膨張の違いにより生じる残留応力を緩和するための部材である。
【0008】
実施形態によれば、少なくとも絶縁筒の開口端と封着金具との間、または絶縁筒の開口端と金属部材との間に応力緩衝部材が用いられていることにより、真空バルブの絶縁筒に生じる残留応力を緩和することができる。
絶縁筒の開口端と、応力緩衝部材と、封着金具または金属部材とは、ろう材により接合することができる。ろう材として銀ロウを用いることができる。銀ロウとしては、例えば銀と銅の二元系共晶合金などを使用することができる。
絶縁筒の開口端と、応力緩衝部材と、封着金具または金属部材とは、ろう材により接合することができる。ろう材として銀ロウを用いることができる。銀ロウとしては、例えば銀と銅の二元系共晶合金などを使用することができる。
【0009】
応力緩衝部材は、ろう材の融点よりも高い融点を有することができる。応力緩衝部材は、絶縁筒、前記封着金具または前記金属部材の弾性率よりも低い弾性率を有することができる。また、応力緩衝部材は、絶縁筒、封着金具または金属部材の各線膨張率よりも低い線膨張率を有することができる。弾性率として、例えば引張弾性率を用いることができる。応力緩衝部材として、銅を主成分とする材料を使用することができる。このような材料として例えば無酸素銅があげられる。
金属部材としては、例えばアークシールドがあげられる。
金属部材としては、例えばアークシールドがあげられる。
【0010】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【0011】
実施形態１
図１は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の一例を表す概略的な断面図を示す。
図１に示す真空バルブ１－１は、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ａ、３－２ａと封着金具４ａ、４ｂとの間に応力緩衝部材９－１、９－２が設けられた例である。
図１は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の一例を表す概略的な断面図を示す。
図１に示す真空バルブ１－１は、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ａ、３－２ａと封着金具４ａ、４ｂとの間に応力緩衝部材９－１、９－２が設けられた例である。
【0012】
図示するように、真空バルブ１－１は、真空容器２と真空容器２に切離可能に設けられた一対の接点５ｂ、６ｂを有する。真空容器２は、両端に開口部を有し、例えばアルミナセラミックス等よりなる筒状のセラミックス容器３と、金属フランジとして、一方の開口部３－１ａに封着された固定側封着金具４ａと、他方の開口部３－２ｂに封着された可動側封着金具４ｂとを備えており、真空容器２内は真空が維持されている。固定側封着金具４ａ及び可動側封着金具４ｂは、各々、導電体であり、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成することができる。ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０４などが使用できる。真空バルブ１－１において、真空容器２の固定側封着金具４ａには中央開口部が設けられ、固定側通電軸６ａが貫通固定されている。固定側通電軸６ａのセラミックス容器３内の端部に固定側接点６ｂが固着されている。固定側接点６ｂに対向し、切離自在の一対の接点となる可動側接点５ｂは、真空容器２の可動側封着金具４ｂに設けられた中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸５ａの端部に固着されている。この可動側通電軸５ａでは、中央部分より可動側封着金具４ｂ側の部分がセラミックス容器３の外に導出される部分となっており、その部分に、気密封止のための伸縮自在の筒状のベローズ７が配設されている。ベローズ７の自由端７－２は可動側通電軸５ａの中央部分に封着され、固定端７－１は可動側封着金具４ｂの中央開口部に封着されている。固定側接点６ｂと可動側接点５ｂの周囲には、筒状のアークシールド８が設けられている。
【0013】
アークシールド８は、筒状のアークシールド本体８－１と、アークシールド本体８－１の外側面を支持するリング状などの環状の支持部８－２とを備えている。アークシールドは導電体であり、例えばステンレス鋼のような金属材料により形成することができる。ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０４などが使用できる。
【0014】
セラミックス容器３は、２室型の絶縁容器であり、第１開口端３－１ａ及び第２開口端３－１ｂを有する固定側の第１絶縁筒３－１と、両端に第３開口端３－２ｂ及び第４開口端３－２ａを有する可動側の第２絶縁筒３－２とに分かれている。第１絶縁筒３－１と第２絶縁筒３－２との間にアークシールド８を固定する支持部８－２が設けられ、第２開口端３－１ｂ及び第３開口端３－２ｂは支持部８－２に、各々接合して固着されている。
【0015】
また、固定側封着金具４ａと第１絶縁筒３－１の第１開口端３－１ａとの間の接合部１１ａには例えばリング形状の応力緩衝部材９－１がさらに設けられている。接合部１１ａにおいて応力緩衝部材９－１は固定側封着金具４ａ及び第１絶縁筒３－１に接合して封着されている。可動側封着金具４ｂと第２絶縁筒３－２の第４開口端３－２ａとの間の接合部１１ｂには、応力緩衝部材９－１と同様の例えばリング状の応力緩衝部材９－２が設けられている。接合部１１ｂにおいて応力緩衝部材９－２は可動側封着金具４ｂ及び第２絶縁筒３－２に接合して封着されている。応力緩衝部材９－１、９－２は、接合部の残留応力を低減する効果を有する部材であり、例えば無酸素銅を使用することができる。
なお、ここでは、絶縁容器として、第１の絶縁筒と第２の絶縁筒とを用いた２室型を用いたが、第１絶縁筒だけの１室型、または３以上の数の絶縁筒を組み合わせて使用することもできる。
なお、ここでは、絶縁容器として、第１の絶縁筒と第２の絶縁筒とを用いた２室型を用いたが、第１絶縁筒だけの１室型、または３以上の数の絶縁筒を組み合わせて使用することもできる。
【0016】
図２に、図１の接合部１１ａを拡大した図を示す。
図示するように、接合部１１ａには、固定側封着金具４ａと応力緩衝部材９－１と第１絶縁筒３－１は、ろう材１３によりろう付けして接合されている。ここでは、ろう材１３は、固定側封着金具４ａと応力緩衝部材９－１を接合するろう材１３ａと、応力緩衝部材９－１と第１絶縁筒３－１を接合するろう材１３ｂとに分かれている。
図示するように、接合部１１ａには、固定側封着金具４ａと応力緩衝部材９－１と第１絶縁筒３－１は、ろう材１３によりろう付けして接合されている。ここでは、ろう材１３は、固定側封着金具４ａと応力緩衝部材９－１を接合するろう材１３ａと、応力緩衝部材９－１と第１絶縁筒３－１を接合するろう材１３ｂとに分かれている。
【0017】
図３に、図２の接合部１１ａの変形例を表す図を示す。
図３に示すように、例えばろう材１３は、応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａ上、及び内側面９－１ｂ上の表面を被覆するように設けることも可能であり、固定側封着金具４ａと応力緩衝部材９－１を接合するろう材１３ａと、応力緩衝部材９－１と第１絶縁筒３－１を接合するろう材１３ｂとに分かれることなく一体化することができる。また、ろう材１３は、応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａ上、内側面９－１ｂ上の一方を被覆するように設けることも可能である。少なくとも応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａ上をろう材１３で被覆することができる。
ろう材として例えば銀ロウを使用することができる。銀ロウとしては、銀と銅の二元系共晶合金を使用することができる。
図３に示すように、例えばろう材１３は、応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａ上、及び内側面９－１ｂ上の表面を被覆するように設けることも可能であり、固定側封着金具４ａと応力緩衝部材９－１を接合するろう材１３ａと、応力緩衝部材９－１と第１絶縁筒３－１を接合するろう材１３ｂとに分かれることなく一体化することができる。また、ろう材１３は、応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａ上、内側面９－１ｂ上の一方を被覆するように設けることも可能である。少なくとも応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａ上をろう材１３で被覆することができる。
ろう材として例えば銀ロウを使用することができる。銀ロウとしては、銀と銅の二元系共晶合金を使用することができる。
【0018】
応力緩衝部材９－１が外気にさらされると、酸素や水分との反応を起こし弾性率や線膨張係数などの物性が変化して、応力緩衝部材９－１の効果が低下する傾向があるけれども、図３に示すように、応力緩衝部材９－１の外側面９－１ａが薄い膜状のろう材１３により覆われていると、応力緩衝部材９－１の効果の低下を避けることができる。また応力緩衝部材９－１を覆っている膜状のろう材１３は薄いため、絶縁筒３－１、固定側封着金具４ａの外側の応力にはほとんど影響を与えない。また、応力緩衝部材９－１の内側面９－１ｂは真空バルブ内側であり高真空であるため、図２のように応力緩衝部材９－１が露出していても、応力緩衝部材９－１と酸素や水分との反応が起こらず、その物性が変化し難い。さらに、応力緩衝部材９－１が露出していることにより、封着金具４ａと応力緩衝部材９－１の間、絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－１の間を接合するろう材１３が完全に離れている。内側面９－１ｂでは封着金具４ａと絶縁筒３－１の間には、応力緩衝部材９－１が介在し、直接接合されないため、応力緩衝部材９－１の効果を最大限享受することができる。図３では、接合部１１ａについて説明したが、接合部１１ｂの応力緩衝部材９－２とろう材についても応力緩衝部材９－１とろう材１３と同様の構成を有することができ、同様の効果が得られる。
【0019】
このように真空容器としての真空バルブ１－１が構成されている。真空バルブ１－１は真空の優れた絶縁耐力と電流遮断性能を利用している。真空容器２内を高真空に保つため、絶縁筒３には空気などのガスを通さないことが、絶縁筒３と封着金具４ａ、４ｂは気密に接合されることが必要である。
【0020】
応力緩衝部材の融点について
ろう付けは、金属部材、絶縁部材などの部材間にろう材を置き、真空炉中で加熱することによりろう材のみを溶融させて部材間に広げ、その後冷却することで接合する手法である。例えば、絶縁筒３－１、３－２と封着金具４ａ、４ｂを各々銀ロウで接合する際は、絶縁筒３－１と封着金具４ａの間に、銀ロウ、応力緩衝部材９－１、銀ロウを順に配置し、及び絶縁筒３－２と封着金具４ｂの間に、銀ロウ、応力緩衝部材９－２、銀ロウを順に配置し、また、絶縁筒３－１とアークシールド８の間、絶縁筒３－２とアークシールド８の間に、薄板状や線状の銀ロウをそれぞれ配置し、真空炉中で銀ロウの融点約７８０℃以上まで昇温した後室温まで徐々に冷却することができる。銀ロウとしては薄板状や線状のものを使用できる。実施形態では、応力緩衝部材９－１，９－２には融点１０８０℃の無酸素銅、絶縁筒３に融点約２０３０℃のアルミナセラミックス、封着金具４ａ、４ｂやアークシールド８には融点約１４００℃のＳＵＳ３０４を使用することができる。応力緩衝部材の融点は銀ロウの融点より高い。また、他の部材、絶縁筒３、封着金具４ａ、４ｂやアークシールド８の融点は銀ロウの融点より高い。これにより、真空バルブ内を高真空に保ったまま、銀ロウのみを溶融し部品を接合することができる。また、ろう付けの工程では、絶縁筒３－１、３－２と封着金具４ａ、４ｂの間に、銀ロウのみを配置する代わりに、銀ロウ、応力緩衝部材、銀ロウを順に配置するだけで，加熱回数や加熱温度等を特に変更する必要がない。このように、実施形態によれば、製造時間や製造コストを大幅に増加させることなく真空バルブの絶縁筒３－１、３－２の残量応力を低く抑えることが可能となる。
ろう付けは、金属部材、絶縁部材などの部材間にろう材を置き、真空炉中で加熱することによりろう材のみを溶融させて部材間に広げ、その後冷却することで接合する手法である。例えば、絶縁筒３－１、３－２と封着金具４ａ、４ｂを各々銀ロウで接合する際は、絶縁筒３－１と封着金具４ａの間に、銀ロウ、応力緩衝部材９－１、銀ロウを順に配置し、及び絶縁筒３－２と封着金具４ｂの間に、銀ロウ、応力緩衝部材９－２、銀ロウを順に配置し、また、絶縁筒３－１とアークシールド８の間、絶縁筒３－２とアークシールド８の間に、薄板状や線状の銀ロウをそれぞれ配置し、真空炉中で銀ロウの融点約７８０℃以上まで昇温した後室温まで徐々に冷却することができる。銀ロウとしては薄板状や線状のものを使用できる。実施形態では、応力緩衝部材９－１，９－２には融点１０８０℃の無酸素銅、絶縁筒３に融点約２０３０℃のアルミナセラミックス、封着金具４ａ、４ｂやアークシールド８には融点約１４００℃のＳＵＳ３０４を使用することができる。応力緩衝部材の融点は銀ロウの融点より高い。また、他の部材、絶縁筒３、封着金具４ａ、４ｂやアークシールド８の融点は銀ロウの融点より高い。これにより、真空バルブ内を高真空に保ったまま、銀ロウのみを溶融し部品を接合することができる。また、ろう付けの工程では、絶縁筒３－１、３－２と封着金具４ａ、４ｂの間に、銀ロウのみを配置する代わりに、銀ロウ、応力緩衝部材、銀ロウを順に配置するだけで，加熱回数や加熱温度等を特に変更する必要がない。このように、実施形態によれば、製造時間や製造コストを大幅に増加させることなく真空バルブの絶縁筒３－１、３－２の残量応力を低く抑えることが可能となる。
【0021】
ろう材として使用する銀ロウには、チタンなどの活性金属を少量添加することができる。活性金属を少量添加することで、通常金属と接合困難なアルミナなどの表面の濡れ性を良くし金属部材と直接接合することができる。
銀ロウに活性金属を添加しない場合は、銀ロウによる接合の前にスパッタや蒸着、メッキなどの方法でメタライズ処理を施してもよい。メタライズ処理により、セラミックスなどの非金属の表面に金属膜を形成し、金属材料と接合しやすくすることができる。メタライズ処理として、例えば絶縁筒の銀ロウ接合面にモリブデンとマンガンの混合物を焼結し、その表面をニッケルでメッキすることなどがあげられる。また、封着金具及びアークシールドの支持部などの金属部品にもニッケルメッキを行うことで、絶縁筒と金属部品を銀ロウで接合し易くすることができる。
銀ロウに活性金属を添加しない場合は、銀ロウによる接合の前にスパッタや蒸着、メッキなどの方法でメタライズ処理を施してもよい。メタライズ処理により、セラミックスなどの非金属の表面に金属膜を形成し、金属材料と接合しやすくすることができる。メタライズ処理として、例えば絶縁筒の銀ロウ接合面にモリブデンとマンガンの混合物を焼結し、その表面をニッケルでメッキすることなどがあげられる。また、封着金具及びアークシールドの支持部などの金属部品にもニッケルメッキを行うことで、絶縁筒と金属部品を銀ロウで接合し易くすることができる。
【0022】
応力緩衝部材の熱処理について
実施形態によれば、応力緩衝部材９－１，９－２は、真空バルブ１の製造における真空気密なろう付けの工程では、ろう材を溶融させるために真空バルブ１をろう材の融点以上の温度になるまで加熱したのち、長い時間をかけた冷却が行われる。この工程において応力緩衝部材９－１，９－２も焼なましされ得る。焼なましは金属に対して行われる熱処理で、例えば金属のひずみを取り除き残留応力を低減するために行われる。応力緩衝部材９－１，９－２は加工によって残留応力が生じることが考えられ、残留応力は接合部の信頼性に影響を与える場合があるため取り除く必要がある。そのため、応力緩衝部材９－１，９－２を焼きなましすることで、絶縁筒３－１、３－２などのセラミックスと、封着金具４ａ、４ｂなどの金属部材との接合における信頼性を向上することができる。
実施形態によれば、応力緩衝部材９－１，９－２は、真空バルブ１の製造における真空気密なろう付けの工程では、ろう材を溶融させるために真空バルブ１をろう材の融点以上の温度になるまで加熱したのち、長い時間をかけた冷却が行われる。この工程において応力緩衝部材９－１，９－２も焼なましされ得る。焼なましは金属に対して行われる熱処理で、例えば金属のひずみを取り除き残留応力を低減するために行われる。応力緩衝部材９－１，９－２は加工によって残留応力が生じることが考えられ、残留応力は接合部の信頼性に影響を与える場合があるため取り除く必要がある。そのため、応力緩衝部材９－１，９－２を焼きなましすることで、絶縁筒３－１、３－２などのセラミックスと、封着金具４ａ、４ｂなどの金属部材との接合における信頼性を向上することができる。
【0023】
応力緩衝部材の大きさについて
図１に示す真空バルブでは、応力緩衝部材９－１を、ＳＵＳ３０４の封着金具４ａとアルミナセラミックスの絶縁筒３－１との接合部１１ａに、応力緩衝部材９－２を、ＳＵＳ３０４の封着金具４ｂとアルミナセラミックスの絶縁筒３－２との接合部１１ｂに各々設置する。応力緩衝部材９－１、９－２は例えば円筒形状をしており、その外径ｄ１は絶縁筒の接合面の外径ｄ３より小さくすることができる。また、その内径ｄ２は絶縁筒の接合面の内径ｄ４以上にすることができる。なお、応力緩衝部材の形状は、図１に示す円筒形状に限定するものではない。また、その外径ｄ１及び内径ｄ２と、絶縁筒の外径ｄ３及びｄ４との大きさの関係は、図１に示す大きさの関係に限定するものではなく、例えば内径ｄ２は絶縁筒の接合面の内径ｄ４よりも短くすることができる。
図１に示す真空バルブでは、応力緩衝部材９－１を、ＳＵＳ３０４の封着金具４ａとアルミナセラミックスの絶縁筒３－１との接合部１１ａに、応力緩衝部材９－２を、ＳＵＳ３０４の封着金具４ｂとアルミナセラミックスの絶縁筒３－２との接合部１１ｂに各々設置する。応力緩衝部材９－１、９－２は例えば円筒形状をしており、その外径ｄ１は絶縁筒の接合面の外径ｄ３より小さくすることができる。また、その内径ｄ２は絶縁筒の接合面の内径ｄ４以上にすることができる。なお、応力緩衝部材の形状は、図１に示す円筒形状に限定するものではない。また、その外径ｄ１及び内径ｄ２と、絶縁筒の外径ｄ３及びｄ４との大きさの関係は、図１に示す大きさの関係に限定するものではなく、例えば内径ｄ２は絶縁筒の接合面の内径ｄ４よりも短くすることができる。
【0024】
応力緩衝部材９－１、９－２は、アルミナセラミックスの絶縁筒３－１、３－２とＳＵＳ３０４の封着金具４ａ、４ｂとを気密に接合するため、銀ロウを使用してろう付けされる。封着金具４ａ、４ｂと絶縁筒３－１、３－２は冷却に伴う収縮量に違いがあるため、その接合部１１ａ、１１ｂでは収縮量の違いによるひずみが発生し、残留応力が生じる。これに対し、接合部１１ａにおいて、封着金具４ａと絶縁筒３－１の間に応力緩衝部材９－１、及び接合部１１ｂにおいて、封着金具４ｂと絶縁筒３－２との間に応力緩衝部材９－２を設けることにより接合部１１ａ、１１ｂにおける残留応力を低減することができる。絶縁筒３－１、３－２に使用されるセラミックスは限界を超える応力がかかると脆性破壊が起こる傾向があるけれども、応力緩衝部材９－１、９－２を用いることで、セラミックスにかかる応力を低減させることができるため、真空バルブの信頼性が向上する。
【0025】
図１に示す真空バルブの効果を確認するため、リング状の応力緩衝部材について、その厚さを０．５ｍｍずつ変化させて、応力緩衝部材９－１、９－２を各々用意した。絶縁筒３－１、３－２と、封着金具４ａ、４ｂとの間に、各応力緩衝部材９－１、９－２を設けて、銀ロウを用いてろう付けして真空バルブ１－１を作製した。真空バルブ１－１の絶縁筒３－１、３－２はアルミナセラミックス製、封着金具４ａ、４ｂとアークシールド８はＳＵＳ３０４製である。応力緩衝部材９－１、９－２は無酸素銅でできている。ろう材には銀と銅の共晶合金を使用した。応力緩衝部材９－１、９－２はリング状をしており、その外径ｄ１は絶縁筒３－１、３－２の外径ｄ３よりも小さい。また、比較として応力緩衝部材を設置しない真空バルブの作製も同様に行った。
【0026】
その結果、厚さが０．５ｍｍ以上の厚さをもつ応力緩衝部材９－１、９－２を使用した真空バルブ１－１については、アルミナセラミックスの絶縁筒３－１、３－２は破壊しなかった。一方、応力緩衝部材を設置しない比較の真空バルブでは、封着金具と絶縁筒の接着面においてアルミナセラミックスの絶縁筒が割れていた。応力緩衝部材の効果により絶縁筒の割れを防ぎ、真空バルブの信頼性を向上したと考えられる。
【0027】
また、応力緩衝部材を設置しない真空バルブでは、応力緩衝部材を使用せずに残留応力を低減するため、セラミックス部材との接合部近傍でアークシールドや封着金具の幅を小さくし接合面積を減らす傾向がある。これに対し、実施形態によれば、封着金具４ａとセラミックス部材の絶縁筒３－１との間に設けられた応力緩衝部材９－１、及び封着金具４４ｂと絶縁筒３－２との間に設けられた応力緩衝部材９－２による残留応力緩和効果により、封着金具４ａ、４ｂの幅を狭くして接合面積を小さくすることなく、残留応力を低減することができる。この残留応力緩和効果は応力緩衝部材９－１、９－２が厚いほど大きくなる。一対の接点５ｂ、６ｂを含む開閉機器の動作時、真空バルブ１－１には電路の開閉動作に伴う大きな衝撃が生じる。この衝撃は電路の開閉速度が速いほど大きくなる。真空バルブ１－１では、この衝撃が、絶縁筒３－１と封着金具４ａの接合部１１ａ、絶縁筒３－２と封着金具４ｂの接合部１１ｂ、絶縁筒３－１とアークシールドの支持部８－２の接合部、絶縁筒３－２とアークシールド８の支持部８－２の接合部に集中する。実施形態に係る真空バルブ１－１では、応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２を使用することにより、アルミナセラミックスの絶縁筒３－１と封着金具４ａの接合面積、及び絶縁筒３－２と封着金具４ｂの接合面積を大きくすることが可能となるので、真空バルブ１－１の開閉動作に伴う衝撃をより大きな面積で受けることができ、衝撃を分散することができる。そのため、真空バルブ１－１の信頼性が向上する。さらに、この構造により真空バルブ１－１の開閉速度をより高速にすることができるため、真空バルブ１－１の電流遮断性能を向上させることができる。このように、応力緩衝部材９－１、９－２を使用することにより、真空バルブ１－１の設計が容易になり製造にかかる時間を削減でき、製造コストを下げることができる。
【0028】
応力緩衝部材の弾性率について
応力緩衝部材９－１、９－２の弾性率は、絶縁筒３－１、３－２、アークシールド８の支持部８－２などの金属部材のいずれよりも小さくすることができる。弾性率が低い材料ではひずみによって生じる応力が小さくなる。弾性率の小さい材料を応力緩衝部材として使用することで、セラミックスと金属部材の接合部で生じる残留応力を低減することができる。例えば応力緩衝部材に銅を、絶縁筒にアルミナセラミックスを、金属部材にＳＵＳ３０４を使用することを考えるとき、銅、アルミナセラミックス、及びＳＵＳ３０４の典型的な弾性率はそれぞれ１２８ＧＰａ、３６０ＧＰａ、及び１９３ＧＰａである。接合部では温度変化によってひずみが生じるが、弾性率が低い銅を材料とした応力緩衝部材の効果によりアルミナセラミックスとＳＵＳ３０４を直接接合した場合と比較して真空バルブの銀ロウ接合部の残留応力を低く抑えることができる。
応力緩衝部材９－１、９－２の弾性率は、絶縁筒３－１、３－２、アークシールド８の支持部８－２などの金属部材のいずれよりも小さくすることができる。弾性率が低い材料ではひずみによって生じる応力が小さくなる。弾性率の小さい材料を応力緩衝部材として使用することで、セラミックスと金属部材の接合部で生じる残留応力を低減することができる。例えば応力緩衝部材に銅を、絶縁筒にアルミナセラミックスを、金属部材にＳＵＳ３０４を使用することを考えるとき、銅、アルミナセラミックス、及びＳＵＳ３０４の典型的な弾性率はそれぞれ１２８ＧＰａ、３６０ＧＰａ、及び１９３ＧＰａである。接合部では温度変化によってひずみが生じるが、弾性率が低い銅を材料とした応力緩衝部材の効果によりアルミナセラミックスとＳＵＳ３０４を直接接合した場合と比較して真空バルブの銀ロウ接合部の残留応力を低く抑えることができる。
【0029】
応力緩衝部材の線膨張率について
応力緩衝部材９－１、９－２の線膨張率は、絶縁筒３－１、３－２の線膨張率と、封着金具４ａ、４ｂ、及びアークシールド８を構成する部材の線膨張率の中間にすることができる。例えば、絶縁筒３－１、３－２がアルミナセラミックスで、とアークシールドがＳＵＳ３０４でそれぞれ構成されとき、応力緩衝部材の材料を、ＳＵＳ３０４の線膨張率１７．３ ×１０－６／Ｋとアルミナセラミックスの線膨張率７．２ ×１０－６／Ｋの間の線膨張率をとるものにすることができる。
応力緩衝部材９－１、９－２の線膨張率は、絶縁筒３－１、３－２の線膨張率と、封着金具４ａ、４ｂ、及びアークシールド８を構成する部材の線膨張率の中間にすることができる。例えば、絶縁筒３－１、３－２がアルミナセラミックスで、とアークシールドがＳＵＳ３０４でそれぞれ構成されとき、応力緩衝部材の材料を、ＳＵＳ３０４の線膨張率１７．３ ×１０－６／Ｋとアルミナセラミックスの線膨張率７．２ ×１０－６／Ｋの間の線膨張率をとるものにすることができる。
【0030】
真空バルブの各部材間の接合部に生じる残留応力は、接合過程の冷却によって生じ、部材の線膨張率の差により応力の大きさが決まる。応力緩衝部材の線膨張率をアルミナセラミックスとＳＵＳ３０４の中間にすることにより、従来の真空バルブと比べて絶縁筒に生じる残留応力を低減することができる。特に絶縁筒の材料であるアルミナセラミックスは金属部材と比べ残留応力の影響が大きく、許容応力を超えた応力が生じると脆性破壊に至る。応力緩衝部材の線膨張率をアルミナセラミックスとＳＵＳ３０４の中間にすることによりアルミナセラミックスの脆性破壊を防ぎ真空バルブの信頼性を向上することができる。また、応力緩衝部材の線膨張率がアルミナセラミックスの線膨張率に近いほど、応力緩衝部材の効果が大きくなる傾向がある。
【0031】
図４は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図４は、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ｂ、３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との間に応力緩衝部材９－３、９－４が設けられた真空バルブ１－２を示す。
図４に示すように、真空バルブ１－２は、固定側封着金具４ａと第１絶縁筒３－１の第１開口端３－１ａとの間の接合部１１ａに応力緩衝部材９－１が設けられていないこと、可動側封着金具４ｂと第２絶縁筒３－２の第４開口端３－２ａとの間の接合部１１ｂに、応力緩衝部材９－１と同様の例えばリング状の応力緩衝部材９－２が設けられていないこと、第１絶縁筒３－１の第２開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｃに応力緩衝部材９－３が設けられていること、及び第２絶縁筒３－２の第３開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｄに応力緩衝部材９－４が設けられていること以外は、図１に示す真空バルブ１と同様の構造を有する。
図４は、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ｂ、３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との間に応力緩衝部材９－３、９－４が設けられた真空バルブ１－２を示す。
図４に示すように、真空バルブ１－２は、固定側封着金具４ａと第１絶縁筒３－１の第１開口端３－１ａとの間の接合部１１ａに応力緩衝部材９－１が設けられていないこと、可動側封着金具４ｂと第２絶縁筒３－２の第４開口端３－２ａとの間の接合部１１ｂに、応力緩衝部材９－１と同様の例えばリング状の応力緩衝部材９－２が設けられていないこと、第１絶縁筒３－１の第２開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｃに応力緩衝部材９－３が設けられていること、及び第２絶縁筒３－２の第３開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｄに応力緩衝部材９－４が設けられていること以外は、図１に示す真空バルブ１と同様の構造を有する。
【0032】
実施形態によれば、第１絶縁筒３－１の第２開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｃに設けられた応力緩衝部材９－３、及び第２絶縁筒３－２の第３開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｄに設けられた応力緩衝部材９－４の残留応力緩和効果により、アークシールド８やアークシールド８の支持部８－２の幅を狭くして接合面積を小さくすることなく、残留応力を低減することができる。この残留応力緩和効果は応力緩衝部材９－３、９－４が厚いほど大きくなる。一対の接点５ｂ、６ｂを含む開閉機器の動作時、真空バルブ１には電路の開閉動作に伴う大きな衝撃が生じる。この衝撃は電路の開閉速度が速いほど大きくなる。真空バルブ１では、この衝撃が、絶縁筒３－１と封着金具４ａの接合部１１ａ、絶縁筒３－２と封着金具４ｂの接合部１１ｂ、絶縁筒３－１とアークシールドの支持部８－２の接合部１１ｃ、絶縁筒３－２とアークシールド８の支持部８－２の接合部１１ｄに集中する。
【0033】
実施形態に係る真空バルブ１では、応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４を使用することにより、アルミナセラミックスの絶縁筒３－１とアークシールド８の支持部８－２、及び絶縁筒３－２とアークシールド８の支持部８－２の接合面積を大きくすることが可能となるので、真空バルブ１の開閉動作に伴う衝撃をより大きな面積で受けることができ、衝撃を分散することができる。そのため、真空バルブ１の信頼性が向上する。さらに、この構造により真空バルブ１の開閉速度をより高速にすることができるため、真空バルブ１の電流遮断性能を向上させることができる。このように、応力緩衝部材９－３、９－４を使用することにより、真空バルブ１の設計が容易になり製造にかかる時間を削減でき、製造コストを下げることができる。
【0034】
図５は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図５は、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ａ、３－２ａと封着金具４ａ、４ｂとの間に応力緩衝部材９－１、９－２が設けられ、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ｂ、３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との間に応力緩衝部材９－３、９－４が設けられた真空バルブ１－３を示す。
図５は、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ａ、３－２ａと封着金具４ａ、４ｂとの間に応力緩衝部材９－１、９－２が設けられ、絶縁筒３－１、３－２の開口端３－１ｂ、３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との間に応力緩衝部材９－３、９－４が設けられた真空バルブ１－３を示す。
【0035】
図５に示すように、真空バルブ１－３は、第１絶縁筒３－１の第２開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｃに応力緩衝部材９－３がさらに設けられていること、及び第２絶縁筒３－２の第３開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｄに応力緩衝部材９－４がさらに設けられていること、以外は、図１に示す真空バルブ１と同様の構造を有する。
【0036】
実施形態によれば、封着金具４ａとセラミックス部材の絶縁筒３－１との間に設けられた応力緩衝部材９－１、封着金具４４ｂと絶縁筒３－２との間に設けられた応力緩衝部材９－２、第１絶縁筒３－１の第２開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｃに設けられた応力緩衝部材９－３、及び第２絶縁筒３－２の第３開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との接合部１１ｄに設けられた応力緩衝部材９－４による残留応力緩和効果により、アークシールド８や封着金具４ａ、４ｂの幅を狭くして接合面積を小さくすることなく、残留応力を低減することができる。この残留応力緩和効果は応力緩衝部材９－１、９－２、９－３、９－４が厚いほど大きくなる。一対の接点５ｂ、６ｂを含む開閉機器の動作時、真空バルブ１には電路の開閉動作に伴う大きな衝撃が生じる。この衝撃は電路の開閉速度が速いほど大きくなる。真空バルブ１では、この衝撃が、絶縁筒３－１と封着金具４ａの接合部１１ａ、絶縁筒３－２と封着金具４ｂの接合部１１ｂ、絶縁筒３－１とアークシールドの支持部８－２の接合部１１ｃ、絶縁筒３－２とアークシールド８の支持部８－２の接合部１１ｄに集中する。実施形態に係る真空バルブ１では、応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２、応力緩衝部材９－３、及び応力緩衝部材９－４を使用することにより、アルミナセラミックスの絶縁筒３－１と封着金具４ａの接合面積、及び絶縁筒３－２と封着金具４ｂの接合面積、絶縁筒３－２とアークシールドの支持部８－２の接合面積、及び絶縁筒３－１とアークシールドの支持部８－２の接合面積を大きくすることが可能となるので、真空バルブ１の開閉動作に伴う衝撃をより大きな面積で受けることができ、衝撃を分散することができる。そのため、真空バルブ１の信頼性が向上する。さらに、この構造により真空バルブ１の開閉速度をより高速にすることができるため、真空バルブ１の電流遮断性能を向上させることができる。このように、応力緩衝部材９－１、９－２、９－３、及び９－４を使用することにより、真空バルブ１の設計が容易になり製造にかかる時間を削減でき、製造コストを下げることができる。
【0037】
実施形態２
図６は、実施形態２にかかる真空バルブの構成の一例を表す概略的な断面図を示す。
図６は、図５の真空バルブを用いたモールド真空バルブを示す。
図６に示すように、モールド真空バルブ１－４は、真空バルブ１－２と、真空バルブ１－２の周りに設けられた絶縁層１０を有する。絶縁層１０は真空バルブと外部との絶縁を図っている。絶縁材料として例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
絶縁層１０の外周には、図示しない接地層をさらに設けることができる。また、絶縁層１０の固定側通電軸６ａ側の端部、絶縁層２１の可動側通電軸５ａの端部には、各々、図示しない界面接続部を設けることが可能であり、同様の界面接続部と接続可能にすることができる。
モールド真空バルブ１－４は、真空バルブ１－２を絶縁層１０で覆うことで絶縁に必要な距離を短くすることができ、スイッチギヤ全体を小型化することができる。
図６は、実施形態２にかかる真空バルブの構成の一例を表す概略的な断面図を示す。
図６は、図５の真空バルブを用いたモールド真空バルブを示す。
図６に示すように、モールド真空バルブ１－４は、真空バルブ１－２と、真空バルブ１－２の周りに設けられた絶縁層１０を有する。絶縁層１０は真空バルブと外部との絶縁を図っている。絶縁材料として例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
絶縁層１０の外周には、図示しない接地層をさらに設けることができる。また、絶縁層１０の固定側通電軸６ａ側の端部、絶縁層２１の可動側通電軸５ａの端部には、各々、図示しない界面接続部を設けることが可能であり、同様の界面接続部と接続可能にすることができる。
モールド真空バルブ１－４は、真空バルブ１－２を絶縁層１０で覆うことで絶縁に必要な距離を短くすることができ、スイッチギヤ全体を小型化することができる。
【0038】
実施形態１の変形例
図７は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図７に示す真空バルブ１－５は、図１の真空バルブ１－１の応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２の変形例を有する。
図７に示すように、真空バルブ１－５は、絶縁筒３－１の開口端３－１ａと封着金具４ａとの間の接合部１１ａ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－１ｃを用い、絶縁筒３－２の開口端３－２ａと封着金具４ｂとの間の接合部１１ｂ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－２ｃを用いること以外は、図１と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃを使用しても図１と同様の効果が得られる。
図７は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図７に示す真空バルブ１－５は、図１の真空バルブ１－１の応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２の変形例を有する。
図７に示すように、真空バルブ１－５は、絶縁筒３－１の開口端３－１ａと封着金具４ａとの間の接合部１１ａ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－１ｃを用い、絶縁筒３－２の開口端３－２ａと封着金具４ｂとの間の接合部１１ｂ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－２ｃを用いること以外は、図１と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃを使用しても図１と同様の効果が得られる。
【0039】
図８に、図７の接合部１１ａ’を拡大した図を示す。
図７及び図８に示すように、封着金具４ａ端部との接合による熱応力を低減するために応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの外径ｄ７は封着金具４ａ、４ｂの外径ｄ５より大きくすることができる。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの外径ｄ７は、絶縁筒３－１、３－２の外径ｄ３よりも小さい。応力緩衝部材９－１ｃの真空バルブ外側端部は薄い膜状の銀ロウ１３により覆われている。応力緩衝部材９－２ｃの真空バルブ外側端部は図示しない薄い膜状の銀ロウにより同様に覆われている。これは、応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃが外気にさらされることにより酸素や水分との反応を起こし、弾性率や線膨張係数などの物性が変化し、応力緩衝部材の効果を失うことを避けるためである。また、応力緩衝部材９－１ｃを覆っている膜状の銀ロウ１３は薄いため、絶縁筒３－１、封着金具４ａの外側の応力にはほとんど影響を与えない。応力緩衝部材９－２ｃを覆っている図示しない膜状の銀ロウも薄いため、絶縁筒３－２、封着金具４ｂの外側の応力にはほとんど影響を与えない。
図７及び図８に示すように、封着金具４ａ端部との接合による熱応力を低減するために応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの外径ｄ７は封着金具４ａ、４ｂの外径ｄ５より大きくすることができる。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの外径ｄ７は、絶縁筒３－１、３－２の外径ｄ３よりも小さい。応力緩衝部材９－１ｃの真空バルブ外側端部は薄い膜状の銀ロウ１３により覆われている。応力緩衝部材９－２ｃの真空バルブ外側端部は図示しない薄い膜状の銀ロウにより同様に覆われている。これは、応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃが外気にさらされることにより酸素や水分との反応を起こし、弾性率や線膨張係数などの物性が変化し、応力緩衝部材の効果を失うことを避けるためである。また、応力緩衝部材９－１ｃを覆っている膜状の銀ロウ１３は薄いため、絶縁筒３－１、封着金具４ａの外側の応力にはほとんど影響を与えない。応力緩衝部材９－２ｃを覆っている図示しない膜状の銀ロウも薄いため、絶縁筒３－２、封着金具４ｂの外側の応力にはほとんど影響を与えない。
【0040】
応力緩衝部材９－１ｃの内側（真空側）９－１ｄが封着金具４ａ方向に曲げることができるようになっている。応力緩衝部材９－２ｃの内側（真空側）９－２ｄが封着金具４ｂ方向に曲げることができるようになっている。応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄは銀ロウ１３から露出している。応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄは図示しない銀ロウから露出している。真空バルブ１－５の内側は外側と異なり高真空になっているため、酸素や水分との反応が起こらないため応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの物性が変化しない。さらに、応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄで応力緩衝部材９－１ｃが露出していることにより、封着金具４ａと応力緩衝部材９－１ｃとの間を接合する銀ロウ１３ｃと、絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－１ｃとの間を接合する銀ロウ１３ｄとが離れている。応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄで応力緩衝部材９－２ｃが露出していることにより、封着金具４ｂと応力緩衝部材９－２ｃとの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－２と応力緩衝部材９－２ｃとの間を接合する銀ロウ１３ｄとが離れている。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの内側９－１ｄ、９－２ｄでは、封着金具４ａ、４ｂと絶縁筒３－１、３－２が応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材の効果を最大限享受することができる。
【0041】
また、応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの内側９－１ｄ、９－２ｄを、各々封着金具４ａ、４ｂ側へ曲げる角度により、封着金具４ａ、４ｂと応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ）の間、および絶縁筒３－１、３－２と応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。熱応力解析により、銀ロウの半径Ｒを大きくすることで接合部１１ａ’、１１ｂ’の応力が低減されることが確認されている。絶縁筒３－１、３－２、封着金具４ａ，４ｂの許容応力に応じて曲げ角度を決定し銀ロウフィレットの半径を制御することで、応力緩衝の効果を高めることができる。
【0042】
図９は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図９に示す真空バルブ１－６は、図４の真空バルブ１－１の応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４の変形例を有する。
図９に示すように、真空バルブ１－５は、絶縁筒３－１の開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｃ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－３ｃ、及び絶縁筒３－２の開口端３－２ｂと、アークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｄ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－４ｃを各々用いること以外は、図４と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－３ｃ及び応力緩衝部材９－４ｃを用いても図４と同様の効果が得られる。
図９に示す真空バルブ１－６は、図４の真空バルブ１－１の応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４の変形例を有する。
図９に示すように、真空バルブ１－５は、絶縁筒３－１の開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｃ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－３ｃ、及び絶縁筒３－２の開口端３－２ｂと、アークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｄ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－４ｃを各々用いること以外は、図４と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－３ｃ及び応力緩衝部材９－４ｃを用いても図４と同様の効果が得られる。
【0043】
また、応力緩衝部材９－３ｃ、９－４ｃの外径ｄ７は、絶縁筒３－１、３－２の外径ｄ３よりも小さい。応力緩衝部材９－３ｃ、９－４ｃの真空バルブ外側端部は薄い膜状の銀ロウ１３により覆われている。これは、応力緩衝部材９－３ｃ、９－４ｃが外気にさらされることにより酸素や水分との反応を起こし、弾性率や線膨張係数などの物性が変化し、応力緩衝部材の効果を失うことを避けるためである。また応力緩衝部材９－３ｃ、９－４ｃを覆っている膜状の銀ロウ１３は薄いため、絶縁筒３－１、３－２、封着金具４ａ、４ｂの外側の応力にはほとんど影響を与えない。
【0044】
応力緩衝部材９－３ｃの内側（真空側）９－３ｄは封着金具４ａ方向に、応力緩衝部材９－４ｃの内側（真空側）９－４ｄは、封着金具４ｂ方向に、各々曲げることができるようになっている。応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄ、及び応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄは、それぞれ銀ロウ１３から露出している。真空バルブ１－６の内側は外側と異なり高真空になっているため、酸素や水分との反応が起こらないため応力緩衝部材９－３ｃ、９－４ｃの物性が変化しない。さらに、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄでは、銀ロウから応力緩衝部材９－３ｃが露出していることにより、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－３ｃの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－３ｃの間を接合する銀ロウとが離れている。また、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄでは、銀ロウから応力緩衝部材９－４ｃが露出していることにより、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－４ｃの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－２と応力緩衝部材９－４ｃの間を接合する銀ロウとが離れている。応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄでは、アークシールド８の支持部８－２と絶縁筒３－１が応力緩衝部材９－３ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄでは、アークシールド８の支持部８－２と絶縁筒３－２が応力緩衝部材９－４ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材の効果を最大限享受することができる。
【0045】
また、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄを封着金具４ａ側へ曲げる角度により、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－３ｃの間、および絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－３ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。同様に、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－３ｄを封着金具４ｂ側へ曲げる角度により、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－４ｃの間、および絶縁筒３－２と応力緩衝部材９－４ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。熱応力解析により、銀ロウの半径Ｒを大きくすることで接合部１１ｃ’、１１ｄ’の応力が低減されることが確認されている。絶縁筒３－１、絶縁筒３－２、アークシールド８の支持部８－２の許容応力に応じて曲げ角度を決定し銀ロウフィレットの半径を制御することで、応力緩衝の効果を高めることができる。
【0046】
図１０は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図１０に示す真空バルブ１－７は、図５の真空バルブ１－３の応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２、応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４の変形例を有する。
図１０に示すように、真空バルブ１－７は、絶縁筒３－１の開口端３－１ａと封着金具４ａとの間の接合部１１ａ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－１ｃ、絶縁筒３－２の開口端３－２ａと封着金具４ｂとの間の接合部１１ｂ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－２ｃ、絶縁筒３－１の開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｃ’に、リング形状の応力緩衝部材９－３の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－３ｃ、及び絶縁筒３－２の開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｄ’に、リング形状の応力緩衝部材９－４の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－４ｃを用いること以外は、図５と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃを用いても図５と同様の効果が得られる。
図１０に示す真空バルブ１－７は、図５の真空バルブ１－３の応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２、応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４の変形例を有する。
図１０に示すように、真空バルブ１－７は、絶縁筒３－１の開口端３－１ａと封着金具４ａとの間の接合部１１ａ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－１ｃ、絶縁筒３－２の開口端３－２ａと封着金具４ｂとの間の接合部１１ｂ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－２ｃ、絶縁筒３－１の開口端３－１ｂとアークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｃ’に、リング形状の応力緩衝部材９－３の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－３ｃ、及び絶縁筒３－２の開口端３－２ｂとアークシールド８の支持部８－２との間の接合部１１ｄ’に、リング形状の応力緩衝部材９－４の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－４ｃを用いること以外は、図５と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃを用いても図５と同様の効果が得られる。
【0047】
また、封着金具４ａ端部との接合による熱応力を低減するために応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの外径ｄ７は封着金具４ａ、４ｂの外径ｄ５より大きくすることができる。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃの外径ｄ７は、絶縁筒３－１、３－２の外径ｄ３よりも小さい。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃの真空バルブ外側端部は薄い膜状の銀ロウ１３により覆われている。これは、応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃが外気にさらされることにより酸素や水分との反応を起こし、弾性率や線膨張係数などの物性が変化し、応力緩衝部材の効果を失うことを避けるためである。また応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃを覆っている膜状の銀ロウ１３は薄いため、絶縁筒３－１、３－２、封着金具４ａ、４ｂ、及びアークシールド８の支持部８－２の外側の応力にはほとんど影響を与えない。
【0048】
応力緩衝部材９－１ｃの内側（真空側）９－１ｄが封着金具４ａ方向に、応力緩衝部材９－２ｃの内側（真空側）９－２ｄが封着金具４ｂ方向に、応力緩衝部材９－３ｃの内側（真空側）９－３ｄは封着金具４ａ方向に、応力緩衝部材９－４ｃの内側（真空側）９－４ｄは、封着金具４ｂ方向に、各々曲げることができるようになっている。応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄ、応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄ、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄ、及び応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄは、それぞれ銀ロウ１３から露出している。真空バルブ１－７の内側は外側と異なり高真空になっているため、酸素や水分との反応が起こらないため応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃの物性が変化しない。
【0049】
さらに、応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄで応力緩衝部材９－１ｃが露出していることにより、封着金具４ａと応力緩衝部材９－１ｃとの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－１ｃとの間を接合する銀ロウとが離れている。また、応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄで応力緩衝部材９－２ｃが露出していることにより、封着金具４ｂと応力緩衝部材９－２ｃとの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－２と応力緩衝部材９－２ｃとの間を接合する銀ロウとが離れている。同様に、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄでは、銀ロウから応力緩衝部材９－３ｃが露出していることにより、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－３ｃの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－３ｃの間を接合する銀ロウとが離れている。さらにまた、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄでは、銀ロウから応力緩衝部材９－４ｃが露出していることにより、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－４ｃの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－２と応力緩衝部材９－４ｃの間を接合する銀ロウとが離れている。
【0050】
応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄでは、封着金具４ａと絶縁筒３－１が応力緩衝部材９－１ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄでは、封着金具４ｂと絶縁筒３－２が応力緩衝部材９－２ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄでは、アークシールド８の支持部８－２と絶縁筒３－１が応力緩衝部材９－３ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄでは、アークシールド８の支持部８－２と絶縁筒３－２が応力緩衝部材９－４ｃを介さずに直接接合されないため、各々応力緩衝部材の効果を最大限享受することができる。
【0051】
また、応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄを封着金具４ａ側へ曲げる角度により、封着金具４ａと応力緩衝部材９－１ｃとの間、および絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－１ｃとの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄを封着金具４ｂ側へ曲げる角度により、封着金具４ｂと応力緩衝部材９－２ｃとの間、および絶縁筒３－２と応力緩衝部９－２ｃとの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄを封着金具４ａ側へ曲げる角度により、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－３ｃの間、および絶縁筒３－１と応力緩衝部材９－３ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。同様に、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－３ｄを封着金具４ｂ側へ曲げる角度により、アークシールド８の支持部８－２と応力緩衝部材９－４ｃの間、および絶縁筒３－２と応力緩衝部材９－４ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。熱応力解析により、銀ロウの半径Ｒを大きくすることで接合部１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’、１１ｄ’の応力が低減されることが確認されている。封着金具４ａ、封着金具４ｂ、絶縁筒３－１、絶縁筒３－２、アークシールド８の支持部８－２の許容応力に応じて曲げ角度を決定し銀ロウフィレットの半径を制御することで、応力緩衝の効果を高めることができる。
【0052】
図１１は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図１１は、図５の絶縁筒３－１と、絶縁筒３－２と、その間に設けられたアークシールド８－３の変形例を示す。
図１１に示すように、真空バルブ１－８は、絶縁筒３－１と絶縁筒３－２との代わりに絶縁筒３－１と絶縁筒３－２よりも軸方向の長さが各々短い絶縁筒３－３と絶縁筒３－４が用いられていること、及び支持部８－２を有するアークシールド８の代わりに、支持部を持たないアークシールド８－３が設けられていること以外は図５と同様の構成を有する。
図１１は、図５の絶縁筒３－１と、絶縁筒３－２と、その間に設けられたアークシールド８－３の変形例を示す。
図１１に示すように、真空バルブ１－８は、絶縁筒３－１と絶縁筒３－２との代わりに絶縁筒３－１と絶縁筒３－２よりも軸方向の長さが各々短い絶縁筒３－３と絶縁筒３－４が用いられていること、及び支持部８－２を有するアークシールド８の代わりに、支持部を持たないアークシールド８－３が設けられていること以外は図５と同様の構成を有する。
【0053】
絶縁筒３－３は、開口端３－３ａと開口端３－３ｂを有し、開口端３－３ａは封着金具４ａと接合されている。封着金具４ａと開口端３－３ａとの間の接合部１１ｅには応力緩衝部材９－１がさらに設けられ、応力緩衝部材９－１は、封着金具４ａ及び開口端３－３ａと接合して封着されている。一方、開口端３－３ｂは、支持部を持たないアークシールド８－３の開口端８－３ａと接合されている。開口端３－３ｂと開口端８－３ａの間の接合部１１ｇには、応力緩衝部材９－３がさらに設けられ、応力緩衝部材９－３は、開口端３－３ｂ及び開口端８－３ａと接合して固着されている。
【0054】
絶縁筒３－４は、開口端３－４ａと開口端３－４ｂを有し、開口端３－４ａは封着金具４ｂと接合されている。封着金具４ｂと開口端３－４ａとの間の接合部１１ｆには応力緩衝部材９－２が設けられ、応力緩衝部材９－２は封着金具４ａ及び開口端３－３ａと接合して封着されている。一方、開口端３－４ｂは、支持部を持たないアークシールド８－３の開口端８－３ｂと接合されている。開口端３－４ｂと開口端８－３ｂの間の接合部１１ｈには、応力緩衝部材９－４がさらに設けられ、応力緩衝部材９－４は、開口端３－４ｂ及び開口端８－３ｂと接合して固着されている。それ以外の構成は図５と同様である。
【0055】
実施形態によれば、応力緩衝部材９－１、９－２、９－３、及び９－４による残留応力緩和効果により、アークシールド８－３や封着金具４ａ、４ｂの幅を狭くして接合面積を小さくすることなく、残留応力を低減することができる。この残留応力緩和効果は応力緩衝部材９－１、９－２、９－３、９－４が厚いほど大きくなる。一対の接点５ｂ、６ｂを含む開閉機器の動作時、真空バルブ１には電路の開閉動作に伴う大きな衝撃が生じる。この衝撃は電路の開閉速度が速いほど大きくなる。真空バルブ１－８では、この衝撃が、絶縁筒３－３と封着金具４ａの接合部１１ｅ、絶縁筒３－４と封着金具４ｂの接合部１１ｆ、絶縁筒３－３とアークシールド８－３の接合部１１ｇ、絶縁筒３－４とアークシールド８－３の接合部１１ｈに集中する。実施形態に係る真空バルブ１－８では、応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２、応力緩衝部材９－３、及び応力緩衝部材９－４を使用することにより、アルミナセラミックスの絶縁筒３－３と封着金具４ａの接合面積、及び絶縁筒３－４と封着金具４ｂの接合面積、絶縁筒３－３とアークシールド８－３の接合面積、及び絶縁筒３－４とアークシールド８－３の接合面積を大きくすることが可能となるので、真空バルブ１－８の開閉動作に伴う衝撃をより大きな面積で受けることができ、衝撃を分散することができる。そのため、真空バルブ１の信頼性が向上する。さらに、この構造により真空バルブ１－８の開閉速度をより高速にすることができるため、真空バルブ１－８の電流遮断性能を向上させることができる。このように、応力緩衝部材９－１、９－２、９－３、及び９－４を使用することにより、真空バルブ１－８の設計が容易になり製造にかかる時間を削減でき、製造コストを下げることができる。
【0056】
図１２は、実施形態１にかかる真空バルブの構成の他の一例を表す概略的な断面図を示す。
図１２に示す真空バルブ１－９は、図１１の真空バルブ１－８の応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２、応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４の代わりに図１０の応力緩衝部材９－１ｃ、応力緩衝部材９－２ｃ、応力緩衝部材９－３ｃ、応力緩衝部材９－４ｃが用いられる。
図１２に示す真空バルブ１－９は、図１１の真空バルブ１－８の応力緩衝部材９－１、応力緩衝部材９－２、応力緩衝部材９－３、応力緩衝部材９－４の代わりに図１０の応力緩衝部材９－１ｃ、応力緩衝部材９－２ｃ、応力緩衝部材９－３ｃ、応力緩衝部材９－４ｃが用いられる。
【0057】
図１２に示すように、真空バルブ１－９は、絶縁筒３－３の開口端３－３ａと封着金具４ａとの間の接合部１１ｅ’に、リング形状の応力緩衝部材９－１の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－１ｃ、絶縁筒３－４の開口端３－４ａと封着金具４ｂとの間の接合部１１ｇ’に、リング形状の応力緩衝部材９－２の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－２ｃ、絶縁筒３－３の開口端３－３ｂとアークシールド８－３との間の接合部１１ｈ’に、リング形状の応力緩衝部材９－３の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－３ｃ、及び絶縁筒３－４の開口端３－４ｂとアークシールド８－３との間の接合部１１ｆ’に、リング形状の応力緩衝部材９－４の代わりにリングの内側が変形した形状を持つ応力緩衝部材９－４ｃを用いること以外は、図１１と同様の構成を有する。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃを用いても図１１と同様の効果が得られる。
【0058】
また、封着金具４ａ端部との接合による熱応力を低減するために応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃの外径ｄ７は封着金具４ａ、４ｂの外径ｄ５より大きくすることができる。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃの外径ｄ７は、絶縁筒３－３、３－４の外径よりも小さい。応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃの真空バルブ外側端部は薄い膜状の銀ロウにより覆われている。これは、応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃが外気にさらされることにより酸素や水分との反応を起こし、弾性率や線膨張係数などの物性が変化し、応力緩衝部材の効果を失うことを避けるためである。また応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃを覆っている膜状の銀ロウは薄いため、絶縁筒３－３、３－４、封着金具４ａ、４ｂ、及びアークシールド８－３の外側の応力にはほとんど影響を与えない。
【0059】
応力緩衝部材９－１ｃの内側（真空側）９－１ｄが封着金具４ａ方向に、応力緩衝部材９－２ｃの内側（真空側）９－２ｄが封着金具４ｂ方向に、応力緩衝部材９－３ｃの内側（真空側）９－３ｄは封着金具４ａ方向に、応力緩衝部材９－４ｃの内側（真空側）９－４ｄは、封着金具４ｂ方向に、各々曲げることができるようになっている。応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄ、応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄ、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄ、及び応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄは、それぞれ銀ロウから露出している。真空バルブ１－８の内側は外側と異なり高真空になっているため、酸素や水分との反応が起こらないため応力緩衝部材９－１ｃ、９－２ｃ、９－３ｃ、９－４ｃの物性が変化しない。
【0060】
さらに、応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄで応力緩衝部材９－１ｃが露出していることにより、封着金具４ａと応力緩衝部材９－１ｃとの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－３と応力緩衝部材９－１ｃとの間を接合する銀ロウとが離れている。また、応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄで応力緩衝部材９－２ｃが露出していることにより、封着金具４ｂと応力緩衝部材９－２ｃとの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－４と応力緩衝部材９－２ｃとの間を接合する銀ロウとが離れている。同様に、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄでは、銀ロウから応力緩衝部材９－３ｃが露出していることにより、アークシールド８－３と応力緩衝部材９－３ｃの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－３と応力緩衝部材９－３ｃの間を接合する銀ロウとが離れている。さらにまた、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄでは、銀ロウから応力緩衝部材９－４ｃが露出していることにより、アークシールド８－３と応力緩衝部材９－４ｃの間を接合する銀ロウと、絶縁筒３－４と応力緩衝部材９－４ｃの間を接合する銀ロウとが離れている。
【0061】
応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄでは、封着金具４ａと絶縁筒３－３が応力緩衝部材９－１ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄでは、封着金具４ｂと絶縁筒３－４が応力緩衝部材９－２ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄでは、アークシールド８－３と絶縁筒３－３が応力緩衝部材９－３ｃを介さずに直接接合されないため、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－４ｄでは、アークシールド８－３と絶縁筒３－４が応力緩衝部材９－４ｃを介さずに直接接合されないため、各々応力緩衝部材の効果を最大限享受することができる。
【0062】
また、応力緩衝部材９－１ｃの内側９－１ｄを封着金具４ａ側へ曲げる角度により、封着金具４ａと応力緩衝部材９－１ｃとの間、および絶縁筒３－３と応力緩衝部材９－１ｃとの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。応力緩衝部材９－２ｃの内側９－２ｄを封着金具４ｂ側へ曲げる角度により、封着金具４ｂと応力緩衝部材９－２ｃとの間、および絶縁筒３－４と応力緩衝部９－２ｃとの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。応力緩衝部材９－３ｃの内側９－３ｄを封着金具４ａ側へ曲げる角度により、アークシールド８－３と応力緩衝部材９－３ｃの間、および絶縁筒３－３と応力緩衝部材９－３ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。同様に、応力緩衝部材９－４ｃの内側９－３ｄを封着金具４ｂ側へ曲げる角度により、アークシールド８－３と応力緩衝部材９－４ｃの間、および絶縁筒３－４と応力緩衝部材９－４ｃの間の銀ロウフィレットの半径Ｒを変えることができるようになる。熱応力解析により、銀ロウの半径Ｒを大きくすることで各接合部１１ｅ’、１１ｆ’、１１ｇ’、１１ｈ’の応力が低減されることが確認されている。封着金具４ａ、封着金具４ｂ、絶縁筒３－３、絶縁筒３－４、アークシールド８－３の許容応力に応じて曲げ角度を決定し銀ロウフィレットの半径を制御することで、応力緩衝の効果を高めることができる。
【0063】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0064】
１－１，１－２，１－３，１－４，１－５，１－６，１－７，１－８，１－９…真空バルブ、２…真空容器、３…絶縁容器、３－１，３－２，３－３，３－４…絶縁筒、３－１ａ，３－１ｂ，３－２ａ，３－２ｂ，３－３，ａ，３－３ｂ，３－４ａ，３－４ｂ…開口端、４ａ，４ｂ…封着金具、５ｂ，６ｂ…電極、８…アークシールド、８－２…金属部材、１１ａ，１１ａ’，１１ｂ，１１ｂ’，１１ｃ，１１ｃ’１１ｄ，１１ｄ’，１１ｅ，１１ｅ’，１１ｆ，１１ｆ’，１１ｇ，１１ｇ’，１１ｈ，１１ｈ’…接合部、９－１，９－１ｃ，９－２，９－２ｃ，９－３，９－３ｃ，９－４，９－４ｃ…応力緩衝部材、１０…絶縁層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】