JPS5889732A - 真空しや断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しゃ断器に関し、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ゃ断器に関する。

この種真空しゃ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ってしまう
。上記真空しゃ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。従って、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、繭記絶彎円板にはセラミック部材が
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った。すなわち、セラミッ
ク部材のような輻射における熱輻射係数（又は黒度）の
太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、セラミック部材は結臓１１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、接合部分
に配設されるろう材を真空空間に無用されないように接
合部を形成したので、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ゃ断器を提
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ゃ断器の縦断面図で、この
真空しゃ断器は、金輌円筒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
対的番と接近離反自在に導入した対をなす固定、可動電
極Ｉｓ’　ｓ　ｅ６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ゃ断器として安
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１０
　ａを介して嵌合されるとともに、ろう付けにより各７
ランジ部１０　ａ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って固
定、可動電極７．８の接離により生ずる金栖蒸気が各絶
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、真空しゃ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Ｖ帳係数の異なる金−円筒１と絶縁円板２との気相接
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、セラミック等の無機絶縁物からなる絶縁円板２と
のろう付けによって生ずる熱応力により、ろう付は後の
徐冷過程において塑性変杉自在な銅からなる。なお、補
助部材３は、磁性材料にして、かつ、セラミック等の無
機絶縁物からなる絶縁円板２とのろう付けによって生ず
る熱応力により、ろう付は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がろう付けによって住する熱応力により、ろう付は後
の徐冷過程において塑性変形自在な鋼あるいは鉄である
場合には、セラミック等の無機絶縁物からなる絶縁円板
２と熱膨張係数カＳ近領した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、アルミナセラミックあるい
は結晶化ガラス等の無機絶縁物からなるもいる。また、
各絶縁円板２はその一方の面部の周端部と荊１１０周端
部に約１〜３ｕ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７２７２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
方に向って突起３Ｃが形成される。そして、フランジ部
３ａにはろう材製着用の凹溝９λａ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
沿って補助部材３の外周にはろう材製着用の凹溝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３ａ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ｌθ
のフランジ部１０ａを接触させ、彼達のように加熱して
各部をろう付けする。

前記一方の絶縁円板２の段部１２には、第２図Ｃに示す
ようにカップ状の補助部材１５の端部１５　ａがろう付
けされ、その部材１５の底部１５１）は固定′電極Ｉｌ
＃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に嵌合されたスナッ
プリングのような止め輪９が設けられていて補助部材１
５の底部１５　ｔ）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
係数の差異によって住する熱応力により、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、アルミナセラミック等からなる絶縁円板２とのろ
う付けによって生ずる熱応力により、ろう付は後の徐冷
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、＠配補助部材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９容器４内には、銅あるいは
鋼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７−ルド１０より大径のカップ状に形
成されたアーク／−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、アーククー
ルド１７は、第２図りに示すように固定電極４Ｉ１５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ｗｓ５の内端部付近に固着されている。

なお、ろう材％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７−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Ｉ卜するためのもので、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、同定電極袢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７−ルド１７は、真空しゃ断
器が小電潴用である場合には、安価な鉄からなるものを
用いてもよい。

また、１６ｉ？＊極棒５の内端部には、はぼ円板状に形
成された齢配固定１１Ｌ極７が、嵌装され、その電惨７
にはろう材製有用の凹溝７ａが形成され、その凹＃１７
ａを欅うように接触子７ｂがｖＬＬ１２嵌合されている
。

前記他方の絶縁円板２の段部！２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−からな
るベローズ加が、その一端の内径側を軸方向へ延伸して
形成した簡ｆｉ５２０　ａ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１こより補助部材１６に
気密に接合されている。この補助部材１６にはろう材製
着用の切欠ｓ１６　ａと凹溝１６　ｂが形成されている
。ベローズ加の他端は、第２図Ｆに示すように、可動電
極−６に突設されたろう材装肴用の突起６ａに接合され
る。そして、真空容器４内には、ベローズ加の中心部を
挿通した酌記可動電析棒６が、適宜に突出せしめて導入
されている。可動電極１１６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、前記固足醒極俸５の
ナークシールド１７と同様に、他方の絶縁円板２側の補
いクールド１０より大径のカッ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ｎを介して
嵌装されている。そして、アークシールドｎは、前記突
起６ａにより他方のＰ＠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１芋右攬キにお
いて、他方の絶縁円板２側の補助７−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１彎され
るように設けられているものである。また、可動［極棒
６の内端部には、はぼ円板状に形成された前記可動電極
８が、その対向′Ｉ＆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
製着用の凹′ａ８ｂのろう材乃によってろう付は固着さ
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８
ｄには、リング状の接触子Ｍ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璽用凹溝８ｅのろう材５
によってろう付は固着されている。

以上の構成からなる真空しゃ断器を製造するには、真空
しゃ断器をその各構成部材間（前記ろう材製ν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、真空しゃ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設部１３が上面々
なるように水平に支持し、ベローズ加の筒部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５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２を、配役
する０さらに、この補助部材３に、補助シールド１０を
ろう材５を介在せしめて金属円Ｉ￥ｆＪ１を接触させる
。そして、ベローズ加に可動電極棒６を挿入するととも
に、可動電極＠１；と可動電極８との間にろう材５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
ろう材おを介在せしめるとともに、接触子２４をろう材
５を介在せしめて溝８ｄに嵌着した可動ＷＩＩＬ極８が
その凹溝８ｅにろう材お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−円筒１を仮組立した後に、固定電極７等の固
定側を金員円筒１の上端に仮組立する。すなわち、固定
電極１をろう材を介在せしめ固定電極ｉａ５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を金員
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
ａ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、その上端部付近の段部５ｂの凹溝５
Ｃにろう材昂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１０　ａをろう材乃（第２図Ａ、Ｂｇ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Ｊａａに同様にろう材乃を介装せしめて載置する
。そして、一方の絶縁円板２をその孔１１に固定電極＠
５を挿通させる。さらに、固定電極＄５に補助部材１５
を嵌装し、この部材！５の端部１５　ａと底部１５　ｂ
とにろう材％を配装して真空しゃ断器の仮組立が浣了す
る。

上述した如く仮組立した真空しゃ断器を、１０−’Ｔｏ
ｒｒ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は部の酸化膜
除去をかねるのでろう材５がとけぬ温１なら加熱温度が
高い方が良く、真空変も１０Ｔｏｒｒ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
上昇するとともに、１０．””　Ｔｏｒｒ以下の圧力に
排気しながらろう材％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、ごの温度で所定時間保持した後再び徐冷
により【縣まで低下させた後、あるいは真空炉内が徐冷
によって室温となった後に真空しゃ断器を取出すと所簡
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Ｏｕ−３５％Ｍｎ−１０
％Ｎ１を使用したためであり、液相温度は８８０℃、同
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って維持できる。これ
は高温、高真空中で気密封膚できるからである。なお、
ろう材５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。

第３図は絶縁円板２と補助部材３を＃脂で被梼して、耐
候性等を向上させたものである。

槙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の島
さｔがｌｕ〜３ｍ１ｊｌ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ｊａ
を研摩すると補助部材３と絶縁円板２とかろう付けされ
た後でモーメントが補助部材３に加わっても絶縁円板２
にはクラックが生じなくなる。

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
容器内部に蒸散させないように、ろう材を補助部材等で
穆っているので、その蒸気が絶縁円板に被着されない。

従って絶縁耐力を低下させることが生じないで、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
溝や電極轡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小米る構成であるか
ら組立治具が不要となる。べらにまた、ろう相が溶融し
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】

植１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図Ａか
ら＠２図？はろう材が配設される各部の拡大断面図、幀
３図は真空しゃ断器の両端部を輌脂級横した正面図、第
４図は絶縁円板の劇′眠圧特性図、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・・・同定、可動１１１
椿捧、７゜８・・・固定、可動−電接、ｍ・・・ベロー
ズ、２５・・・ろう祠。 １４ 第２図（Ａ） 第２図（−［３ コ５１ 第３図 ・°０４図 小５図 昭和５７’　　１１月４１１ 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１８８７０９号 ２、発明の名称 真空しゃ断器 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 （ａｌｏ）　　株式会社明電舎 ４、代理人〒１０４ 東東部中央区明石町１番２９　Ｓ；　　捲済会ビル明細
書の発明の詳細な説明の禰及び図面。 ６、補正の内容 Ｉｌｌ　　明細１１第１８ｊｊ＠１２行目に記載の「液
種を「固相」と補正する。 １２１　　同書同負第１３行目に記載の「固相」？「液
相」と補正する。 （３１同書に添付の図面中ａｇ１図、第２図（Ｄｉ及及
第第２図１１？’ｌＶ別紙のように補正する。 以上 ＝１４１ − 第２図（Ｄ） 第２図（Ｆ） １４７−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　金属円筒の両端に無機絶縁物からなる絶縁円
   板を熱慇力により塑性変形自在の金＠祠料からなるリン
   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１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１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ゃ断器にお
   いて、前記真空容器を形成する接合部及びその容器内の
   各接合部に配設されるろう材が前記接合部から真空空間
   に無出しないように前記接合部を形成したことを特徴と
   する真空しゃ断“器。
2. （２）前記接合部は一方の部材に凹溝を設けて、その凹
   溝にろう材を配装し、他方の部材でその凹溝を轡ったこ
   とを特徴とする特許蹟求の範囲第１項の真空しゃ断器。
3. （３）前記真空容器を形成する接合部に配設されるろう
   材は真空容器の大気側に設けてなることを特徴とする特
   許鎖求の範囲第１項に記載の真空しゃ断器。