진공밸브{VACUUM VALVE}
본 발명은 진공밸브에 관해 특히 진공밸브의 전극구조에 관한 것이다. 도 8은 예를들면 일본국 특개평 9-320412 호 공보에 게재된 종래의 진공밸브를 표시하는 단면도이다. 도면에서, 1은 원통형 알루미나 세라믹등으로 구성된 절연통이다. 2는 고정측단판, 3은 가동측 단판이고, 이들의 고정측단판(2)및 가동측 단판(3)은 각각 절연통(1)의 양단에 납땜에 의해 동축상으로 부착되어 있다. 조립은 주로 은계의 납땜재료를 사용해서 실시하고 있으며, 고정측단판(2)에는 고정측 전극봉(4)이 가동측단판(3)에는 벨로즈(6)을 통해서 가동측 전극봉(5)가 납땜으로 접합되어 있다. 7은 고정측 전극봉(4)의 단부에 납땜접합된 고정측 전극, 8은 가동측 전극봉 (5)의 단부에 납땜 접합된 가동측 전극으로 고정측 전극(7)과 가동측 전극(8)은 서로 대향해서 배치되어 있다. 벨로즈(6)는 얇은 스테인레스로 주름상자 상태로 제작되어 있고 기밀을 유지하면서 가동축 전극봉(5)이 움직이게 하고 있다. 9는 고정측 전극(7)및 가동측전극(8)을 둘러싸게 배치되어 있고, 절연통(1)에 고정된 전극측 실드, 10은 벨로즈(6)을 덮도록 배치된 벨로즈측 실드이고, 전극측 실드(9)및 벨로즈측 실드(10)에 의해, 절연통(1)의 내면 및 벨로즈(6)이 전류차단시에 고정측 전극(7)및 가동측 전극(8)에서 발생하는 금속증기에 의해 오염되는 것을 방지하고 있다. 11은 가이드부착 부착판이고, 12는 가동측 전극봉(5)의 이동을 안내하는 수지가이드이다. 수지가이드(12)는 진공밸브의 납땜에 의한 조립완료후, 나사(도시않음)에 의해 가이드 부착판(11)에 부착되어 있다. 상기 구성의 진공밸브는 가동측 전극봉(5)의 단부에 부착된 차단기의 조작기구의 동작에 의해 개폐동작이 실시되나, 조작기구의 부품의 공차등의 원인에서 고정측 전극봉(4)과 가동측 전극봉(5)와의 축심에 어긋남이 생기는 일이 있다. 또 조작기구는 3상일괄로축의 회전운동을 레버에 의한 직선운동으로 변환하기 의해 진공밸브의 가동측 전극봉(5)의 개폐시의 동작은 다소 원호운동이 된다. 이때문에 가동측 전극봉(5)이 원활하게 동작하도록 수지가이드(12)와 가동측 전극봉(5)와의 사이에는 약간의 극간이 있고, 마찰이 적어지도록 설계되어 있고, 진공밸브 투입시나 개극시에 가동측 전극(8)에는 약간의 경사가 생기는 일이 있다. 여기서 진공밸브는 성능으로는 (ㄱ)대전류의 차단능력이 클것(ㄴ), 내압성능이 좋을것, (ㄷ)용착 트리핑력이 작을것, (ㄹ)전극소모량이 적고 수명이 길어야할것 , (ㅁ)접촉저항이 낮고 안정해 있을것 등의 성능을 동시에 만족시킬 필요가 있으나 다시 또 소형이고 저코스트인것도 요구된다. 또, 대전류의 차단능력을 향상시키기 위해 일반적으로는 20KA이상의 단락 차단성능이 요구되는 경우에는 전극에 스파이럴의 홈을 만들어서 차단시의 아크를 구동하거나 전극 위에 코일전극을 설치해서 확산 아크로 하는 것으로 차단성능의 향상을 도모하였었다. 한편, 16KA이하의 경우에는 특히 복잡한 구조를 사용하지 않고 간단한 평판구조로 전극재료 자신에 차단능력이 높은 재료를 사용하는 것이 가장 경제적인 방법이었다. 또 종래의 진공밸브는 단락전류의 투압성능이나 단시간 통전성능이 필요하게 되나, 이때 발호되거나, 통전시의 발열에 의해 용착하므로 전극(7),(8)간을 트리핑하는데 큰 조작력이 필요했었다.
종래의 진공밸브는, 상기와 같은 성능이 요구되나, 전극(7),(8)끼리의 트리핑의 조작력이 클수록 차단기의 조작기구의 강도향상이 필요하게 되고, 그칸큼 고가한것이 된다는 문제점이 있었다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하는 것으로 대전류의 차단이 가능하고, 용착 트리핑력이 작고, 접촉저항이 안정해서 낮고 전극소모량이 적다는 양호한 성능을 겸비한 진공밸브를 경제적으로 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 관한 진공밸브는 통상의 절연통 양단부에 각각 설치된 고정측 단판 및 가동측 단판에 의해 내부가 폐쇄된 진공용기내에 상기 고정측 단판에 고정되어 단부에 고정측 전극이 설치된 고정측 전극봉과, 단부에 상기 고정측 전극에 접리가능한 가동측 전극이 설치된 가동측 전극봉과, 상기 절연통에 고정되어 있는 동시에, 상기 고정측 전극 및 상기 가동측 전극을 포위하고 전류차단시에 고정측 전극 및 가동측 전극에서 발생하는 금속 증기에 의해 상기 절연통의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 전극측 실드를 구비한 것에서, 상기 고정측 전극의 접촉면 및 상기 가동측전극의 접촉면의 한쪽만의 중앙부에 凹부가 형성되어 있다. 본 발명에 관한 진공밸브에서는 凹부는 고정측 전극에만 형성되어 있다. 본 발명에 관한 진공밸브는 통상의 절연통의 양단부에 각각 설치된 고정측 단판 및 가동측 단판에 의해 내부가 폐쇄된 진공용기내에, 상기 고정측 단판에 고정된 단부에 고정측 전극이 설치된 고정측 전극봉과, 단부에 상기 고정측 전극에 접리가능한 가동측 전극이 설치된 가동측 전극봉과, 상기 고정측 단판에 고정되어 상기 고정측 전극 및 상기 가동측 전극을 포위하고 전류차단시에 고정측 전극 및 가동측 전극에서 발생하는 금속증기에 의해 절연통 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 고정측 실드를 구비한 것에서, 상기 고정측 전극의 접촉면만의 중앙부에 凹부가 형성되어 있다. 본 발명에 관한 진공밸브는, 통상의 절연통의 양단부에 각각 설치된 고정측 단판 및 가동측 단판에 의해 내부가 폐쇄된 진공용기내에, 상기 고정측 단판에 고정되어 단부에 고정측 전극이 설치된 고정측 전극봉과, 단부에 상기 고정측 전극에 접리 가능한 가동측 전극이 설치된 가동측 전극봉과, 상기 가동측 단판에 고정되고 상기 고정측 전극 및 상기 가동측 전극을 포위하고, 전류 차단시에 고정측 전극 및 가동측 전극에서 발생하는 금속증기에 의해 절연통의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 가동측 실드를 구비한 것에서, 상기 가동측 전극의 접촉면만의 중앙부에 凹부가 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 따라 설명한다. 또 도 8에 표시된 종래의 진공밸브와 동일, 동등부재, 부위에 대해서는 동일부호를 부치고 그 설명은 생략한다. 실시의 형태 1 도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 진공 밸브를 표시하는 단면도이고, 8a는 가동측 전극(8)의 접촉면의 중앙부에 형성된 凹부이다. 다음에 이 실시의 형태 1에 의한 진공밸브의 전기적 성능에 대해 설명한다. 우선 단락전류의 투입시나 단시간 전류시의 용착 트립에 대해 설명한다. 단락 전류의 투입시의 프리아크에 의한 용착 흔적이나 단시간 통전시의 발호시의 용착흔적은 전류가 집중아크가 되므로 전극(7),(8)의 접촉면기 전면에 흔적이 생기는 것이 아니고, 아크의 발생장소에 통상 1개소 정도의 전극(7),(8)의 면적에서 비하면 극히 작은 면적의 용착흔적이 발생한다. 도 2는 종래예의 전극(7),(8)근방의 확대도이고, 13a는 투입시나 단시간 통전시의 용착개소를 표시한다. 이경우, 접촉면 전면이 평탄하므로, 중앙에서 용착흔적이 발생한 경우, 전극(7),(8)을 서로 트리핑하는데 필요한 힘으로서 F1의 하중이 필요하게 된다. 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 전극(7),(8)근방의 확대도이다,. 이경우, 가동측 전극(8)의 접촉면의 중앙부에 凹부(8a)가 있으므로, 축심으로부터 경방향으로 미루어진 한쪽에 용접 흔적이 발생한다. 이경우의 트리핑력 F2는 용착면에 대해 편하중으로써 작용하므로 F1보다 작은 힘으로 트리핑이 가능하다. 이것은,차단기의 조작기구가 저강도의 것도 되고 경제적인 차단기로 하는 것이 가능해진다. 이경우, 고정측 전극(7)및 가동측 전극(8)의 양접촉면의 중앙부에 凹부를 설치해도, 축심에서 경방향으로 밀려난 한쪽에 용착흔적이 발생하므로, 낮은 트리핑력이 되나, 이 경우 가이드(12)와 가동측 전극봉(5)사이에 극간이 있으므로 전극(7),(8)끼리가 밀린 경우, 서로의 접촉면적이 작아지고 이결과 접촉저항이 높아지는 경우가 있고, 동시에 부하전류의 개폐에 의한 전극(7),(8)의 소모량이 많아지는 문제점이 있다. 그러나, 이 실시의 형태 1에 의한 전극(7),(8)의 형상의 조합에서는 한쪽의 고정측 전극(7)의 접촉면이 평면이므로 면적이 크고 고정측 전극(7)의 접촉면이 안정되게 얻어지므로 양전극(7),(8)의 접촉에 의한 접촉저항이 낮고, 안정되어 있고, 전극(7),(8)의 소모량도 적다는 효과가 있고, 이와같이 경제적인 수법으로 고성능의 진공밸브를 얻을수가 있다. 실시의 형태 2 도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도이다. 도면에서, 7a는 고정측 전극(7)의 접촉면의 중앙부에 설치된 凹부이다. 다음, 이 실시의 형태2에 의한 진공밸브의 전기적성능에 대해 설명한다. 우선 단락전류의 차단시에 성능에 대해 설명한다. 단락전류의 차단의 여부는, 전류차단후의 회복전압에 전극(7),(8)간의 내압이 이겨내는지의 여부로 결정되나 전극(7),(8)의 온도가 국부적으로 높으면 그 장소에서 재첨호하기 쉬워지고, 차단실패가 된다. 도 4에서 전극측 실드(9)는 절연통(1)의 대략 중앙에서 지지되고 있으므로, 전극측 실드(9)의 전위는, 전극측실드(9)와, 고정측 전극봉(4), 고정측전극(7), 가동측전극봉(5)및 가동측전극(8)과의 사이의 용량에서 결정되고, 전극측 실드(9)의 전위는 고정측 전극(7)및 가동측전극(8)의 중간전위에 가까워지므로, 전극(7),(8)의 주변부의 전계가 완화되어 있다. 그런데 도 5는 고정측 및 가동측의 전극(7),(8)의 양접촉면의 중앙부에 凹부(7a),(8a)를 형성한 진공밸브의 예이나, 이 경우 전혀 凹부(7a),(8a)가 없는것과 비교해 차단성능의 저하가 보였다. 차단후의 전극(7),(8)의 표면의 관찰결과에서는 가동측 전극(8)의 손상이 심하고, 가동측 전극(8)이 차단실패의 원인인 것이 판명되었다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 凹부(7a),(8a)를 갖는 전극(7),(8)에서는 凹부(7a),(8a)의 각부에서의 전계치가 높아지기 쉽고, 또 아크의 퍼짐이 평탄한것과 비해 나빠지므로, 대전류 차단시에는 국부적인 온도상승을 초래하기 쉽고 대전류의 차단성능은 평판상의 것과 비교해, 저하하기 쉬운것에 기인한다. 또 다시 도 5에 표시한바와같이 가이드(12)와, 가동측 전극봉(5)와의 사이에 극간이 있으므로, 실제의 개극시의 움직임으로는 가동측 전극(8)은 경사를 발생하고, 이 결과 가동측 전극(8)과 전극측 실드(9)사이의 거리가 좁혀지고 이 결과 가동측 전극(8)의 전계치는 더욱 높아지는 것에 의한다. 이 실시의 형태 2에 의한 진공밸브에서는, 고정측 전극(7)의 접촉면의 중앙부에만 凹부(7a)를 두고, 가동측 전극 (8)을 凹부(8a)를 두지 않고 평판상으로 하였다. 그리고 대전류의 차단시험결과에서는 양호한 성능을 표시하였으나, 이는 다음의 이유에 의한다고 생각된다. 가동측 전극(8)에는 凹부(8a)가 없으므로, 국부적인 전계 집중이 없고, 또 아크도 넓혀지기 쉬우므로, 국부적인 온도상승도 방지되고, 전극측 실드(9)와의 접근에 의한 전계의 악화는 있으나, 재점호에는 이르지 않는다. 한편 고정측 전극(7)에는 凹부(7a)가 설치되어 있으므로, 아크의 퍼짐이 약간 나쁘고 凹부(7a)에 의해 각부에서는 전계치가 높아지나 전극측 실드(9)와의 거리는 일정하게 보존되고 있으므로, 고정측 전극(7)의 전계는 나빠지지 않고, 밸런스가 취해진 구성으로 되어 있으므로 양호한 대전류의 차단성능이 얻어졌다고 생각된다. 실시의 형태 3 도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도이다. 도면에서, 9a는 고정측 단판(2)에 부착된 고정측 실드이고 고정측 전극(7)의 접촉면의 중앙부에는 凹부(7a)가 설치되어 있다. 이 고정측 실드(9a)는 전류차단시에 고정측 전극(7)및 가동측 전극(8)에서 발생하는 금속증기에 의해 절연통(1)의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 것이다. 다음에, 이 실시의 형태 3에 의한 진공밸브의 전기적 성능에 대해 설명한다. 도 6에서, 고정측 실드(9a)는 고정측 단판(2)에 부착되어 있다. 이같은 형태의 진공밸브의 특징으로는 세라믹으로 구성된 절연통(1)에 실드를 부착한 경우에 필요로 한 단부나 보조금구가 불필요하고 절연통(1)의 축선방향의 길이가 단축될 수 있는 반면, 고정측 실드(9a)의 전위는 고정측 전극(7)과 동전위로 되므로, 가동측 전극(8)근방의 전계가 엄격해지고, 비교적 사용전압이 낮은 것에 사용된다. 본 발명의 실시의 형태에서는, 고정측 전극(7)의 접촉면의 중앙부에 凹부(7a)를 설치하고, 가동측 전극(8)에서는 접촉면이 평탄하고 凹부에 의한 전계의 악화는 피할 수 있고, 대전류 차단성능을 저하시키지 않고, 축심에서 경방향으로 미루어진 한쪽에 용착 흔적이 발생되고, 용착 트리핑력을 낮추는 것이 가능해진다. 실시의 형태 4 도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도이다. 도면에서, 9b는 가동측 단판(3)에 부착된 가동측 실드이고, 가동측 전극(8)의 접촉면의 중앙부에 凹부(8a)가 설치되어 있다. 가동측실드(9b)는 전류차단시에 고정측 전극(7)및 가동측 전극(8)에서 발생하는 금속증기에 의해 절연통(1)의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 것이다. 본 발명의 실시의 형태에서는 가동측 실드(9b)의 전위는 가동측전극(8)과 동전위가 되나, 가동측 전극(8)의 접촉면의 중앙부에 凹부(8a)를 설치하고, 고정측 전극(7)에서는 접촉면이 평탄하고 凹부에 의한 전계의 악화는 회피되고, 대전류 차단성능을 저하시키지 않고, 축심에서 경방향으로 밀린 한쪽에 용착흔적이 발생하고, 용착 트리핑력을 내리는 것이 가능하다.
이상 설명한바와같이, 본 발명의 진공밸브에 의하면 통상의 절연통의 양단부에 각각 설치된 고정측단판 및 가동측 단판에 의해 내부가 폐쇄된 진공용기내에 상기 고정측 단판에 고정된 단부에 고정측 전극이 설치된 고정측 전극봉과, 단부에 상기 고정측 전극에 접리가능한 가동측 전극이 설치된 가동측 전극봉과, 상기 절연통에 고정되어 있는 동시에, 상기 고정측 전극 및 상기 가동측 전극을 포위하고 전류차단시에 고정측 전극 및 가동측 전극에서 발생하는 금속증기에 의해 상기 절연통의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 전극측 실드를 구비하고, 상기 고정측 전극의 접촉면 및 상기 가동측 전극의 접촉면의 한쪽만의 중앙부에 凹부가 형성되어 있으므로, 축심에서 경방향으로 밀린 한쪽에 용착흔적이 발생하고 작은 힘으로, 용착 트리핑이 가능� �지고, 도 접촉저항이 안정되어 낮고, 전극소모량도 적다는 고성능이고, 저코스트의 진공밸브를 얻을수가 있다. 또, 본 발명의 진공밸브에 의하면, 凹부가 고정측 전극에만 형성되어 있으므로, 고정측 전극에서는 전계치가 높은 부분이 생기나, 전극측의 실드와의 거리가 일정하게 유지하고 있고, 고정측 전극의 전계가 악화되지 않고 작은 힘으로 용착트리핑이 가능해지고, 또 접촉저항이 안정해서 낮고, 전극 소모량도 적다는 고성능이고, 저코스트이 진공밸브를 얻을수가 있다. 또 본 발명의 진공밸브에 의하면, 통상의 절연통의 양단부에 각각 설치된 고정측단판 및 가동측 단판에 의해 내부가 폐쇄된 진공용기내에 상기 고정측 단판에 고정된 단부에 고정측 전극이 설치된 고정측 전극봉과 단부에 상기 고정측 전극에 접리가능한 가동측 전극이 설치된 가동측 전극봉과 상기 고정측 단판에 고정되어 상기 고정측 전극 및 상기 가동측 전극을 포위하고 전류차단시에 고정측 전극 및 가동측 전극에서 발생하는 금속증기에 의해 절연통의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 고정측 실드를 구비하고, 상기 고정측 전극의 접촉면에만 중앙부에 凹부가 형성되어 있으므로, 축심에서 경방향으로 밀린 한쪽에 용착흔적이 발생하고, 작은 힘으로 용착 트리핑이 가능해지고, 또 접촉저항이 안정되고 낮아서, 전극소모량도 적다는 고성능이� � 저코스트의 진공밸브를 얻을수 있다. 또 본 발명의 진공밸브에 의하면, 통상의 저연통의 양단부에 각각 설치된 고정측 단판 및 가동측 단판에 의해 내부가 폐쇄된 진공용기내에 상기 고정측 단판에 고정되고 단부에 고정측 전극이 설치된 고정측 전극봉과, 단부에 상기 고정측 전극에 접리가능한 가동측 전극이 설치된 가동측 전극봉과, 상기 가동측 단판에 고정되고, 상기 고정측 전극 및 상기 가동측 전극을 포위하고 전류차단시에 고정측 전극 및 가동측 전극에서 발생하는 금속증기에 의해 절연통의 내벽면이 오염되는 것을 방지하는 가동측 실드를 구비하고, 상기 가동측 전극의 접촉면만의 중앙부에 凹부가 형성되어 있으므로, 축심에서 경방향으로 밀린 한쪽에 용착흔적이 발생하고, 작은 힘으로 용착 트리핑이 가능해지고, 또 접촉저항이 안정되어 낮고, 전극 소모량도 적다는 고성능 이고, 저코스트의 진공밸브를 얻을수가 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도. 도 2는 종래의 진공밸브의 전극 근방의 확대 단면도. 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 진공밸브의 전극근방의 확대단면도. 도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도. 도 5는 종래의 진공밸브를 표시하는 단면도. 도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도. 도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 진공밸브를 표시하는 단면도. 도 8은 종래의 진공밸브를 표시하는 단면도. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 1. 절연통, 2. 고정측단판, 3. 가동측단판, 5. 가동측 전극봉, 7. 고정측전극, 7a,8a. 요(凹)부, 8. 가동측전극, 9. 전극측실드, 9a. 고정측실드, 9b. 가동측실드. |
