JPS5914992Y2 - 真空容器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、真空しゃ断器などに使用される真空容器に関
する。

従来、真空しゃ断器などに使用される真空容器としては
、例えば実開昭４９−２６９５５号公報に記載されてい
るようなものが知られている。

この真空容器は、第１図に示すようなもので、ガラス又
は陶磁器等からなる絶縁筒１の両端部には、コバール等
からなり、一端部を断面コ字状に折曲げてフランジ部２
ａ、３ａを形成した金属筒２，３の他端部がナイフェツ
ジシールでそれぞれ接合されている。

ここに、金属筒２，３における各筒部２ｂ。３ｂの板厚
は、各フランジ部２ａ、３ａの板厚と同しである。

また、これら金属筒２，３には、ステンレス等からなる
端板４，５が、前記各フランジ部２ａ、３ａと端板４，
５とのそれぞれの外周部にて溶接により接合されており
、絶縁筒１の両端開口部は、金属筒２，３を介して端板
４・、５により閉塞されている。

そして、内部は真空となっている。

このような真空容器の製造工程中、特に溶接工程や排気
の際に各部品中に含まれるガスを抜く工程、即ちベーキ
ング工程においては、各構成部品は加熱されるので熱膨
張係数の相違によって熱応力が発生し、また排気による
内外圧の相違によっても応力が発生する。

さらに、上記の真空容器を真空しゃ断器に用いた場合に
は、操作時の衝撃荷重（外部応力）が加わる。

この場合、例えば金属筒２，３における筒部２ｂ、３ｂ
において、容易に変形が生じれば、この変形により上記
応力は吸収され、各構成部材に残留応力等は生じない。

そこで、前記従来の真空容器においては、各金属筒２，
３のフランジ部２ａ、３ａと筒部２ｂ。

３ｂとの板厚は同じくして、金属筒２，３を断面コ字状
に折曲げ、応力緩和を図っている。

ところで、フランジ部２ａ、３ａと端板４，５とは、そ
れぞれの外周部にて溶接接合されるので、フランジ部２
ａ、３ａは、良好な溶接を行なうためにある程度の板厚
を必要とする。

しかしながら、上記の如くフランジ部２ａ、３ａと筒部
２ｂ、３ｂとは同板厚であるために、溶接を考慮した板
厚とすると金属筒２，３は絶縁筒１に埋設して接合する
ことは困難である。

このため、前記真空容器では、絶縁筒１と各金属筒２，
３とが、ナイフェツジシールでろう付けにより接合され
ている。

ところが、このナイフェツジシールでは、筒部２ｂ、３
ｂで外部応力を吸収するものの、ろう付は接合部分にも
多少応力が加わるために、真空度劣化を惹起する虞れが
ある。

一方、金属筒を絶縁筒に埋設して接合した真空容器とし
ては、例えば米国特許３１７８５４２号明細書に記載さ
れているものが知られている。

この真空容器は、その要部（第１図Ａ部に対応する部分
）を第２図に示すもので、断面くさび状にして端板６側
と絶縁筒７側との板厚を異ならせた金属筒８を用いてい
る。

端板６には１、金属筒８の板厚の厚い方の一端部８ａが
、例えばろう付けにより埋設して接合されている。

そして、−金属筒８の板厚の薄い方、即ち先端が尖って
いる他端部８ｂは、絶縁筒７に埋設して接合されている
。

しかしながら、要部をかかる構成とする真空容器におい
ては、金属筒８にフランジ部が形成されておらず、製造
工程中における熱応力等による歪を解消することができ
ず、絶縁筒７を破壊する虞れがある。

また、金属筒８は、その他端部８ｂが絶縁筒７に埋設し
て接合されており、その接合筒所における機械的強度は
十分なものである。

しかるに、金属筒８は、他端部８ｂに近づく、に従って
順次板厚が薄くなる断面くさび状であり、その他端部８
ｂは、絶縁筒７に埋設されている。

したがって、衝撃荷重（外部応力）は、第２図に示す矢
印Ｐの部分、即ち、絶縁筒７と金属筒８との境界部分に
集中する。

このため、外部応力が加わった場合には、金属筒８が変
形する前に、矢印Ｐの示す部分にて剥離が生じ、真空度
劣化を来たすことになる。

さらに、金属筒８の他端部８ｂ先端は尖っているために
、電界が集中し、また外部応力により絶縁筒７を破壊す
る虞れがある。

本考案は、かかる従来の欠点を解消すべくなされたもの
で、金属筒端部に電界が集中することなく、また、製造
工程において各構成部材に生じる残留応力を軽減するこ
とができ、かつ操作時における外部応力も吸収でき、こ
れによって絶縁筒の破壊を防止し、真空度劣化を米たす
ことのない真空容器を提供することを目的とする。

以下、第３図を用いて本考案の一実施例につき詳細に説
明する。

なお、絶縁筒の両端側は同一構成であるので、一端側に
つき説明し、他端側については説明を省略する。

本考案の真空容器は、その要部（第１図Ａ部に対応する
部分）を第３図に示すもので、一端部にフランジ部９ａ
を有する金属筒９の他端部先端はＲ形状に形成されてお
り、この他端部は、ガラスからなる絶縁筒１０の端部に
埋設して接合されている。

また、金属筒９の筒部９ｂにおける板厚ｔ１は、均一で
あり、フランジ部９ａにおける板厚もより薄く形成され
ている。

そして、金属筒９には、端板１１が、フランジ部９ａと
端板１１とのそれぞれの外周部にて溶接により接合され
ている。

要部をかかる構成とする本考案の真空容器においては、
製造工程中および操作時における各応力は、金属筒９の
筒部９ｂが柔軟性を有しているために、筒部９ｂにて吸
収される。

したがって、各構成部材に残留する応力が軽減され、か
つ外部応力も軽減される。

また、金属筒９の絶縁筒１０側端部先端は、Ｒ形状に形
成されているために、電界が集中することなく、ガラス
からなる絶縁筒１０との接着性もよい。

なお、筒部９ｂの板厚ｔ１を薄くすると、筒部９ｂの機
械的強度は若干小さくなるが、残留応力が筒部９ｂにて
大幅に軽減されるので何ら心配はない。

次に、本考案による絶縁筒１０の応力について、光弾性
による応力測定の具体的数値により説明する。

本考案に係る真空容器としては、第４図に示すように、
内径Ｄ１が１８２φの金属筒９におけるフランジ部９ａ
の厚みｔ。

を１．２ｍｍ、筒部９ｂの厚みｔｌを０．８ｍｍ、フラ
ンジ部９ａの内側端面から絶縁筒１０側端部先端までの
長さＬｌを２７ｍｍ、フランジ部９ａの内側端面から絶
縁筒１０端面までの長さしを２０ ｍｍとした。

また、外径Ｄ２が１９５φの端板１１における金属筒９
との溶接部分の厚みを１．２ｍｍとした。

外径Ｄ４が１９０φの絶縁筒１０の厚みは８ｍｍである
。

なお、測定点Ｐ１は、金属筒９の絶縁筒１０側端部先端
からの距離Ｌ３が１０ ｍｍの点を選び、測定を行なっ
た。

これは、従来から、金属筒９の絶縁筒１０側端部先端か
ら１０ ｍｍの絶縁筒１０部分が最も破壊され易いとい
う経験則による。

第５図は、本考案と比較するために、金属筒１２のフラ
ンジ部１２ ａの厚みｔ。

と筒部１２ｂの厚みｔ３とを等しくしたものの要部を示
すもので、筒部１２ｂの厚みｔ３を１．２ｍｍ、金属筒
１２の内径Ｄ３を１８１゜６φとしたものである。

なお、その他の数値は、第４図に示す本考案に係る真空
容器と同様で、第５図に示すものの測定点Ｐ２も金属筒
１２の絶縁筒１０側端部先端から１０ ｍｍの点を選ん
だ。

また、測定は、第６図に示すように、測定点Ｐ１および
Ｐ２を、絶縁筒１０の一方の端側面１０ ａ近傍に点Ａ
、点Ｂ（点Ａと中心角９０°の点）、絶縁筒１０の他方
の端側面１０ ｂ近傍に点Ｃ（絶縁筒１０の中心を点と
する点Ａの点対称の位置）、点Ｄ（絶縁筒１０の中心を
点とする点Ｂの点対称の位置）の４点にてそれぞれ設定
した。

第４図および第５図に示すものの光弾性による応力測定
の各絶縁筒１０における応力は、第７図に示すような結
果を得た。

第７図は、縦軸に応力を、横軸に真空容器の各製造工程
を設けたものである。

なお、応力測定実験は、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点りの
各点についてそれぞれ２回ずつ行なった。

第４図に示す本考案の真空容器においては、各製造工程
における測定点Ｐ１の応力は、破線１３で示すようにな
った。

第７図においてム・・・ムは、第１実験値△−△および
第２実験値ローロの平均値である。

また、第５図に示す比較例の真空容器においては、各製
造工程における測定点Ｐ２の応力は、実線１４で示すよ
うになった。

第７図において、・−・は、第１実験値〇−〇および第
２実験値×−×の平均値である。

第７図から明らかなように、本考案に係るものおよび比
較例のもの共に、金属筒９，１２と端板１１の溶接前、
後においては、測定点Ｐ１およびＰ２における応力はほ
とんど変化していない。

このことは、各金属筒９，１２が、フランジ部９ａ、１
２ａを有する形状であることによると推察される。

また、仮排気（加熱しないで真空引きのみ）後において
は、真空容器内は真空となり、外部は大気圧であるため
に、本考案のものおよび比較例のもの共に、測定点Ｐ１
およびＰ２に対する圧縮力（径方向内方への力）が増加
している。

しかしながら、加熱排気（４００〜４５０°Ｃ）したベ
ーキング後において、フランジ部１２ ａと筒部１２
ｂの板厚が等しい比較例のものは、圧縮力から引張力（
径方向外方への力）に変化している。

絶縁筒１０は、圧縮力に対しては強いが、引張力に対し
ては弱いものであり、比較例のものについては、ベーキ
ング後に絶縁筒１０が好ましくない状態であることが判
る。

すなわち、絶縁筒１０に埋設した金属筒１２先端部近傍
においては、絶縁筒１０に引張応力が加わっており、絶
縁筒１０が破壊し易い状態となっている。

これは、絶縁筒１０に金属筒１２を埋設した静止状態で
あれば問題はないものの、加熱排気により金属筒１２が
応力を吸収（変形）することがないために、熱膨張の差
異により絶縁筒１０に引張応力が作用することになった
もので゛ある。

これに対し、本考案に係る真空容器においては、ベーキ
ング後にあっても、絶縁筒１０の測定点Ｐ１には、溶接
前、後とほぼ同様の圧縮力が加わっており、絶縁筒１０
を破壊する虞れがない。

これは、加熱排気時に、金属筒９が応力を吸収（変形）
しているためである。

なお、参考のために、ベーキング後、真空容器内を大気
圧とした場合を第７図に併記した。

真空容器内が真空状態であると、外圧（大気圧）が圧縮
力として作用し、引張力がその圧縮力骨だけ小さく表わ
されることとなるため、絶縁筒１０に対する真の応力を
知るためである。

真空容器内をベーキング後大気圧とした場合であっても
、本考案に係る真空容器においては、絶縁筒１０に圧縮
力が作用しており、好ましい状態であることが判る。

ここに、金属筒９，１２における変形の箇所、方向、応
力の大きさ等を示さず、絶縁筒１０における応力測定に
より本考案の効果を説明したのは、破壊が生じるのは絶
縁筒１０であり、絶縁筒１０に対する応力が判明すれば
十分であって、また、金属筒９の変形は非常に微妙であ
ることによる。

以上のように、本考案の真空容器は、ガラスからなる絶
縁筒の両端部にフランジ部を一端部に有する金属筒の他
端部をそれぞれ埋設して接合し、前記各フランジ部と金
属製の端板とをそれぞれの外周部にて溶接接合して前記
絶縁筒の両端開口部を閉塞するとともに内部を真空とし
た真空容器において、前記各金属筒の他端部先端をそれ
ぞれＲ形状にするとともに、各金属筒の筒部における板
厚を均一にしてかつ前記各フランジ部における板厚より
薄く形成しているので、金属筒と端板との良好な溶接を
行なうことができるうえに、前述のような製造工程中の
熱応力や排気の際の内外圧の差による応力等が生じると
、各筒部において各応力を吸収するので、各構成部材、
特に金属筒や絶縁筒に残留する応力が大幅に軽減され、
絶縁筒を破壊することなく、真空度劣化をもたらすこと
がない。

また、かかる真空容器を真空しゃ断器に用いた場合には
、操作時における衝撃荷重等の外部応力も軽減される。

さらに、金属筒の端部に電界が集中することなく、主真
空容器内に配設する外シールドを小さくできるので真空
容器の軽量化が図れ、また金属筒とガラス絶縁筒との接
着性が良好で、しかも外部応力が加わっても、特に金属
筒端部で絶縁筒を破壊することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空容器を示す縦断面図、第２図は従来
の他の真空容器における要部を示す一部拡大縦断面図、
第３図は本考案の真空容器の要部を示す一部拡大縦断面
図、第４図は本考案の真空容器につき光弾性による応力
測定を行なった場合の数値説明のための要部縦断面図、
第５図は比較例につき光弾性による応力測定を行なった
場合の数値説明のための要部縦断面図、第６図は絶縁筒
における測定点を示す絶縁筒の概略斜視図、第７図は光
弾性による応力測定の結果を示すグラフである。 ９・・・・・・金属筒、９ａ・・・・・・フランジ部、
９ｂ・・同筒部、１０・・・・・・絶縁筒、１１・・・
・・・端板、ｔｏ・・曲フランジ部における板厚、ｔｌ
・・・・・・筒部における板厚。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガラスからなる絶縁筒の両端部にフランジ部を一端部に
   有する金属筒の他端部をそれぞれ埋設して接合し、前記
   各フランジ部と金属製の端板とをそれぞれの外周部にて
   溶接接合して前記絶縁筒の両端開口部を閉塞するととも
   に内部を真空とした真空容器において、前記各金属筒の
   他端部先端をそれぞれＲ形状にするとともに、各金属筒
   の筒部における板厚を均一にしてかつ前記各フランジ部
   における板厚より薄く形成したことを特徴とする真空容
   器。