CN116134573A - 真空阀 - Google Patents

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CN116134573A CN202180060379.3A CN202180060379A CN116134573A CN 116134573 A CN116134573 A CN 116134573A CN 202180060379 A CN202180060379 A CN 202180060379A CN 116134573 A CN116134573 A CN 116134573A
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道念大树
大竹泰智
神野胜也
古贺博美
三木真一
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Abstract

本公开所涉及的真空阀(100)的特征在于，以罩住绝缘容器(1)的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层(10)和非线性电阻层(11)，在将非线性电阻层(11)的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层(11)的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将线性电阻层(10)的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。

Description

真空阀
技术领域
本公开涉及在例如由陶瓷构成的绝缘容器内配置固定侧电极以及可动侧电极并进行电路的断路以及连接的真空阀。
背景技术
真空阀是指使一对的固定侧电极以及可动侧电极接触以及分离而进行电路的连接以及断路的设备。各电极配置于筒状的由陶瓷构成的绝缘容器内，绝缘容器内被确保为真空状态。在发生了漏电、短路等事故时，通过使一对的固定侧电极以及可动侧电极分离，能够将电路进行断路来防止事故电流。此时，电极发热，从触点表面发生金属蒸汽并流过电流，从而发生电弧。电弧扩散到电极表面整体，在金属蒸汽附着到构成绝缘容器的陶瓷的情况下，存在导致绝缘破坏的可能性。因此，通过在电极的周围配置筒状的金属(电弧屏蔽件(arc shield))，防止附着到构成绝缘容器的陶瓷。
该电弧屏蔽件以被由陶瓷构成的绝缘容器夹持的方式配置，所以成为电气性地浮动的状态。在该状态下电弧屏蔽件的浮动电位(floating potential)在接地侧变低，在配置于电弧屏蔽件的附近的电极中发生高的电场强度，有可能在真空中导致绝缘破坏。为了避免这个情况，需要使用外置的电压分担元件(电容器或者电阻)来控制电弧屏蔽件的浮动电位，并对各电极施加均等的电场，但在这个方法中存在真空阀被大型化的问题。
在此，作为不使真空阀大型化的方法，在专利文献1的真空阀中，公开了在由陶瓷构成的绝缘容器的内表面或者外表面形成氧化锌(ZoN)、碳化硅(SiC)等非线性电阻体的技术。非线性电阻体具有在施加某个动作电场以上的电场时电阻率急剧降低这样的特征。因此，通过以在施加闪电脉冲(高频)等高电压时使非线性电阻的电阻率低于真空阀内部的阻抗的方式进行设计，从而能够使电弧屏蔽件的浮动电位变得均等，能够对各电极施加均等的电场，能够提高真空中的绝缘破坏耐受性。
现有技术文献
专利文献1：日本实开昭60-75940
发明内容
然而，在专利文献1的真空阀中，在施加交流电压(低频)时，施加于非线性电阻体的电场小于动作电场。因此，非线性电阻体的电阻率超过真空阀内部的阻抗，电弧屏蔽件的浮动电位偏向接地侧，所以存在导致绝缘破坏这样的课题。
本公开是为了解决这个课题而完成的，能够提供一种真空阀，不使用电容器等外置的电压分担元件，在交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)的任意的条件的施加时都能够控制电弧屏蔽件的浮动电位，所以能够在使真空阀小型化的同时确保绝缘破坏耐受性。
本公开所涉及的真空阀的特征在于，具备：筒状的绝缘容器；可动侧端板，封堵绝缘容器的一方侧端部；固定侧端板，封堵绝缘容器的另一方侧端部；可动侧电极，设置于以贯通可动侧端板的方式配置的可动侧通电轴的顶端部；固定侧电极，与可动侧电极相对置地设置于以贯通固定侧端板的方式配置的固定侧通电轴的顶端部；以及电弧屏蔽件，配置成包围可动侧电极和固定侧电极的周围，以罩住绝缘容器的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层和非线性电阻层，在将非线性电阻层的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将线性电阻层的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。
根据本公开所涉及的真空阀，以罩住绝缘容器的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层或者非线性电阻层的至少任一方，所以可提供在能够使真空阀小型化的同时确保交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)中的任意的条件的施加时的绝缘破坏耐受性的真空阀。
附图说明
图1是本公开的实施方式1所涉及的真空阀100的剖面图。
图2是示出本公开的实施方式1所涉及的真空阀的阻抗和电场的关系的分布图。
图3是本公开的实施方式2所涉及的真空阀101的剖面图。
图4是本公开的实施方式3所涉及的真空阀102的剖面图。
图5是本公开的实施方式4所涉及的真空阀103的剖面图。
图6是本公开的实施方式5所涉及的真空阀104的剖面图。
图7是本公开的实施方式6所涉及的真空阀105的剖面图。
图8是示出本公开的实施方式6中的沿面电场和陶瓷沿面蠕变距离(ceramiccreeping distance)的关系的曲线图。
具体实施方式
实施方式1.
参照附图，详细说明本公开的实施方式1所涉及的真空阀。图1是本公开的实施方式1所涉及的真空阀100的剖面图，图2是示出本公开的实施方式1所涉及的真空阀的阻抗和电场的关系的分布图。
首先，参照图1，说明实施方式1所涉及的真空阀100的结构。真空阀100具备：筒状的绝缘容器1；可动侧端板3，封堵绝缘容器1的一方侧端部；固定侧端板2，封堵绝缘容器1的另一方侧端部；可动侧电极51，设置于以贯通可动侧端板3的方式配置的可动侧通电轴的顶端部；固定侧电极41，与可动侧电极51相对置地设置于以贯通固定侧端板2的方式配置的固定侧通电轴的顶端部；以及电弧屏蔽件9，配置成包围可动侧电极51和固定侧电极41的周围。筒状的绝缘容器1由陶瓷等绝缘性的构件构成。在绝缘容器1的一方的端部配置可动侧端板3，连接绝缘容器1的端部与可动侧端板3的端部。而且，在绝缘容器1的另一方的端部配置固定侧端板2，连接绝缘容器1的端部与固定侧端板2的端部。固定侧端板2以及可动侧端板3分别在使圆板的外周端部弯曲的状态下构成。此外，在图1中，用单一的部件来构成绝缘容器1，但也可以用2个或者其以上的多个部件来构成绝缘容器1。
而且，配置成将线性电阻层10和非线性电阻层11层叠来罩住绝缘容器1的周围。在本实施方式1的结构中，以与绝缘容器1相接的方式配置有非线性电阻层11，并在该非线性电阻层11的外周层叠地配置有线性电阻层10，但也可以以与绝缘容器1相接的方式配置线性电阻层10，并在该线性电阻层10的外周层叠地配置有非线性电阻层11。另外，在绝缘容器1的内部，具备通过绝缘容器1的支撑部13来支撑的电弧屏蔽件9。支撑部13与绝缘容器1的外侧的线性电阻层10以及非线性电阻层11这两方接触。另外，也可以以支撑部13为边界，使用2个绝缘容器1。电弧屏蔽件9由金属等的导电性构件形成，设置成罩住后述的可动侧电极51和固定侧电极41。
在可动侧端板3处安装向纸面的左右伸缩自如的波纹管5的一端侧，在波纹管5的另一端侧安装波纹管屏蔽件(bellows shield)14。而且，以贯通波纹管屏蔽件14以及可动侧端板3的方式，安装可动侧通电轴6。另外，在被电弧屏蔽件9罩住的可动侧通电轴6的端部，具有可动侧电极51。而且，在可动侧端板3处，在可动侧端板3的端部与可动侧通电轴6之间，以包围可动侧通电轴6的方式安装可动侧屏蔽件(movable-side shield)8。此外，可动侧端板3、波纹管5、波纹管屏蔽件14、可动侧通电轴6、可动侧电极51以及可动侧屏蔽件8被电连接。
可动侧屏蔽件8起到对在可动侧端板3的端部发生的电场强度进行缓和的效果。在可动侧端板3不具备可动侧屏蔽件8的情况下，如果对可动侧通电轴6施加电压，则有可能在可动侧端板3的端部处局部地发生高的电场强度并导致绝缘破坏。根据这个观点，可动侧端板3优选为经由线性电阻层10以及非线性电阻层11而与绝缘容器1接触。
在固定侧端板2处，以贯通固定侧端板2的方式安装固定侧通电轴4。另外，在被电弧屏蔽件9罩住的固定侧通电轴4的端部，具有固定侧电极41。而且，在固定侧端板2处，在固定侧端板2的端部与固定侧端板2之间，以包围固定侧通电轴4的方式安装固定侧屏蔽件(fixed-side shield)7。此外，固定侧端板2、固定侧通电轴4、固定侧电极41以及固定侧屏蔽件7被电连接。
固定侧屏蔽件7起到对在固定侧端板2的端部发生的电场强度进行缓和的效果。在固定侧端板2不具备固定侧屏蔽件7的情况下，如果对固定侧通电轴4施加电压，则有可能在固定侧端板2的端部处局部地发生高的电场强度并导致绝缘破坏。根据这个观点，固定侧端板2优选为经由线性电阻层10以及非线性电阻层11而与绝缘容器1接触。
另外，在可动侧电极51与固定侧电极41之间发生了电弧的情况下，为了保护其它部位免受由于电弧的热而从可动侧电极51和固定侧电极41飞散的金属蒸汽以及金属粒子的影响，而设置电弧屏蔽件9。
以罩住绝缘容器1的周围的方式，层叠地配置有线性电阻层10和非线性电阻层11。线性电阻层10是指针对电场而呈现恒定的电阻率的层，作为具体的线性电阻层10的构成材料，是包含Cu、Ag、Cr、Ni、Mo、W、V、Nb以及Ta中的至少任一个的金属，能够通过蒸镀法或者溅射法来形成。另外，也可以将以氧化物为代表那样的上述金属化合物或者合金用作材料。非线性电阻层11是指具有在施加了某个动作电场以上的高电场时电阻率降低的性质的层，作为具体的非线性电阻层11的构成材料，有氧化锌(ZoN)或者碳化硅(SiC)，能够通过蒸镀法或者溅射法来形成。
接着，说明真空阀100的动作。关于真空阀100的内部，为了维持高的绝缘状态，被确保为小于1×10-3帕斯卡的真空状态。另外，能够切换将可动侧电极51与固定侧电极41连接的闭合状态(closed state)、和将可动侧电极51与固定侧电极41分开的打开状态(openstate)。图1是可动侧电极51和固定侧电极41未连接的打开状态。通过从外部对可动侧通电轴6施加从纸面右方朝向纸面左方的按压，从而使可动侧通电轴6移动，成为可动侧电极51和固定侧电极41连接的闭合状态。即，通过移动可动侧通电轴6，能够进行从打开状态向闭合状态的切换、或者从闭合状态向打开状态的切换。
接着，说明绝缘破坏现象。在打开状态下，在向可动侧通电轴6与固定侧通电轴4之间施加电压的情况下，可动侧屏蔽件8的表面以及固定侧屏蔽件7的表面的电场强度变高，从可动侧屏蔽件8的表面以及固定侧屏蔽件7的表面朝向真空阀100的内部释放1次电子。在该1次电子碰撞到绝缘容器1的内表面上时，从绝缘容器1的内表面释放2次电子。通过该2次电子的释放，绝缘容器1的内表面带电为正极性。如果持续释放2次电子，内表面的正极性的带电发展，则有时难以维持可动侧通电轴6与固定侧通电轴4之间的绝缘状态。即，有时导致绝缘破坏现象。此外，2次电子的释放量依赖于1次电子的动能。即，依赖于绝缘容器1的内表面上的电场强度，在电场强度变高时，2次电子的释放量增加。换言之，在绝缘容器1的内表面上的电场强度高的情况下，导致绝缘破坏现象的可能性变高。
特别是，在真空阀中发生高的电场强度的部位是固定侧电极41和可动侧电极51的接触点以及电弧屏蔽件9的固定侧通电轴4和可动侧通电轴6的接触点。这是因为，电弧屏蔽件9以被由陶瓷构成的绝缘容器夹持的方式配置，成为电气性地浮动的状态，在该状态下电弧屏蔽件的浮动电位在接地侧变低，在配置于电弧屏蔽件的附近的电极中发生高的电场强度。
主要针对交流(在日本国内是50Hz以及60Hz)电压(低频)和闪电脉冲(在刚刚施加之后1.2us)电压(高频)的施加时，要求真空阀所要求的绝缘破坏耐受性。表示真空阀内的电阻的阻抗用未满的公式来表示。在此，Z表示阻抗，R表示电阻率，f表示频率，C表示电容分量。
[式1]
Figure BDA0004113759360000061
具有如下特性：在频率f低的交流下阻抗变高，在频率f高的闪电脉冲下电容分量C成为支配而阻抗变低。在作为外置的电压分担元件而并联地连接了电容器的情况下，电容器的阻抗呈现频率依赖性，所以在交流和闪电脉冲中的任一方的频率区域中都能够控制电弧屏蔽件9的浮动电位。但是，在该情况下，产生使真空阀自身大型化、需要定期的维护作业这样的问题。
在以罩住绝缘容器1的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层10和非线性电阻层11的情况下，能够控制电弧屏蔽件9的浮动电位，在交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)中的任意的条件的施加时都能够确保绝缘破坏耐受性。图2是示出本公开的实施方式1所涉及的关于线性电阻层10和非线性电阻层11以罩住绝缘容器1的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层10或者非线性电阻层11中的至少任一方的情况的真空阀的阻抗和电场的关系的分布图。线性电阻层10针对电场而呈现恒定的电阻率R3，与此相对，非线性电阻层11呈现在施加了某个动作电场以上的高电场时从电阻率R1向电阻率R2急剧地降低的特性。如图2所示，在将非线性电阻层11的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层11的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将线性电阻层10的电阻率设为R3时，电阻率的大小关系成为R1>R3>R2。
在绝缘容器1的周围仅形成有线性电阻层10的情况下，以在施加频率f低的交流电压时使线性电阻层10的电阻率低于真空阀的阻抗的方式进行设计，从而能够控制电弧屏蔽件9的浮动电位。但是，在施加频率f高的闪电脉冲电压时，线性电阻层10的电阻率超过真空阀的阻抗，所以无法控制电弧屏蔽件9的浮动电位。另外，在仅形成有非线性电阻层11的情况下，在施加频率f低的交流电压时，非线性电阻层11的电阻率超过真空阀的阻抗，所以无法控制电弧屏蔽件9的浮动电位。另一方面，通过以在施加频率f高的闪电脉冲电压时使非线性电阻层11的电阻率低于真空阀的阻抗的方式进行设计，能够控制电弧屏蔽件9的浮动电位。
在以罩住绝缘容器1的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层10和非线性电阻层11的情况下，针对交流电压(低频)，能够通过线性电阻层10的电阻率R3的电阻分压来控制电弧屏蔽件9的浮动电位，针对闪电脉冲电压(高频)，能够通过非线性电阻层11的电阻率R3的电阻分压来控制电弧屏蔽件9的浮动电位，能够提供在交流/闪电脉冲交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)中的任意的条件的施加时都能够同时实现绝缘破坏耐受性的真空阀。
在本公开的实施方式1所涉及的真空阀100中，配置成将线性电阻层10和非线性电阻层11层叠来罩住绝缘容器1的周围，在将非线性电阻层的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将线性电阻层的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。由此，可提供在能够使真空阀小型化的同时，在交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)的任意一个条件的施加时都能够确保绝缘破坏耐受性的真空阀。
实施方式2.
在实施方式1中，说明了以罩住绝缘容器的周围的方式层叠地配置有线性电阻层和非线性电阻层的形态。在本实施方式2中，说明以罩住绝缘容器的周围的方式在绝缘容器的内表面配置有线性电阻层10并在外表面配置有非线性电阻层11的形态。参照图3，说明实施方式2所涉及的真空阀101的结构。此外，在图3中，与图1相同的编号或者相同的符号是与实施方式1所示的构成要素相同的部件或者同等的部件，所以省略其详细的说明。
如图3所示，在实施方式2的真空阀中，以罩住绝缘容器的周围的方式，在绝缘容器的内表面配置有线性电阻层10，并在外表面配置有非线性电阻层11。在真空阀中，为了将其内部确保为真空状态，在制造过程中需要在真空炉内进行高温加热。在本实施方式的真空阀中，在绝缘容器的内表面配置有线性电阻层10，并在外表面配置有非线性电阻层11，在将非线性电阻层的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层的动作电场以上时的电阻率设为R2、并将线性电阻层的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。由此，在高温加热时不会损害电阻率的非线性，可提供在能够使真空阀小型化的同时，在交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)的任意一个条件的施加时都能够确保绝缘破坏耐受性的真空阀。
实施方式3.
在实施方式2中，说明了以罩住绝缘容器的周围的方式在绝缘容器的内表面配置有线性电阻层10并在外表面配置有非线性电阻层11的形态。在本实施方式3中，说明以罩住绝缘容器的周围的方式在绝缘容器的内表面配置有线性电阻层10并在外表面配置有非线性电阻层11和金属层15的形态。参照图4，说明实施方式3所涉及的真空阀102的结构。此外，在图3中，与图1相同的编号或者相同的符号是与实施方式1所示的构成要素相同的部件或者同等的部件，所以省略其详细的说明。
如图4所示，在实施方式3的真空阀中，以罩住绝缘容器的周围的方式，在绝缘容器的内表面配置有线性电阻层10，并在外表面配置有非线性电阻层11。另外，在绝缘容器的外侧的与固定侧屏蔽件7、可动侧屏蔽件8、电弧屏蔽件9对置的部分中形成有由具有导电性的金属构成的金属层15。另外，在将非线性电阻层的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将线性电阻层的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。由此，在由此能够使真空阀小型化的同时在交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)的任意一个条件的施加时都能够确保绝缘破坏耐受性，并且针对绝缘容器1沿面方向在垂直方向上引入等电位面，绝缘容器1的内表面和外表面中的电位差变小，所以能够防止贯通破坏。
实施方式4.
在实施方式1以及实施方式2中，说明了用单一的部件构成绝缘容器1的形态。在本实施方式4中，说明用多个部件构成绝缘容器1的形态。参照图5，说明本实施方式4所涉及的真空阀103的结构。此外，在图5中，与图1相同的编号或者相同的符号是与实施方式1以及实施方式2所示的构成要素相同的部件或者同等的部件，所以省略其详细的说明。
第1固定电极侧绝缘构件1a、第2固定电极侧绝缘构件1b、第1可动电极侧绝缘构件1c、第2可动电极侧绝缘构件1d由陶瓷等绝缘性的构件构成。第1固定电极侧绝缘构件1a以及第2固定电极侧绝缘构件1b之间用密封构件来密封，而且密封构件与第1浮动屏蔽件12a的连接器(connector)连接，保持第1浮动屏蔽件12a。另外，第1可动电极侧绝缘构件1c以及第2可动电极侧绝缘构件1d之间用密封构件来密封，而且密封构件与第2浮动屏蔽件12b的连接器连接，保持第2浮动屏蔽件12b。另外，第2固定电极侧绝缘构件1b以及第1可动电极侧绝缘构件1c之间用密封构件来密封，而且密封构件与支撑部13连接，保持电弧屏蔽件9。即，在实施方式1～实施方式3中，用单一的部件构成绝缘容器1，但在本实施方式4中，用第1固定电极侧绝缘构件1a、第2固定电极侧绝缘构件1b、第1可动电极侧绝缘构件1c、第2可动电极侧绝缘构件1d构成绝缘容器1，密封构件密封于第1固定电极侧绝缘构件1a以及第2固定电极侧绝缘构件1b之间、第1可动电极侧绝缘构件1c以及第2可动电极侧绝缘构件1d之间、第2固定电极侧绝缘构件1b以及第1可动电极侧绝缘构件1c之间，保持第1浮动屏蔽件12a、第2浮动屏蔽件12b、电弧屏蔽件9。第1浮动屏蔽件12a以及第2浮动屏蔽件12b的支撑部与绝缘容器1的外侧的线性电阻层10以及非线性电阻层11这两方接触。
而且，以罩住配置于固定侧端板2侧的第1固定电极侧绝缘构件1a以及配置于可动侧端板3侧的第2可动电极侧绝缘构件1d的绝缘容器的周围的方式，在内表面配置有线性电阻层10，并在外表面配置有非线性电阻层11。另外，在将非线性电阻层的小于动作电场时的电阻率设为R1、将非线性电阻层的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将线性电阻层的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。由此，相对于在实施方式1～3中控制真空阀中央的电弧屏蔽件9的浮动电位，在本实施方式4中控制第1浮动屏蔽件12a、第2浮动屏蔽件12b的浮动电位。在实施方式4的真空阀中，以罩住配置于固定侧端板2侧的第1固定电极侧绝缘构件1a以及配置于可动侧端板3侧的第2可动电极侧绝缘构件1d的绝缘容器的周围的方式，在内表面配置有线性电阻层10并在外表面配置有非线性电阻层11，所以在能够使真空阀小型化的同时在交流电压(低频)和闪电脉冲电压(高频)的任意一个条件的施加时都能够确保绝缘破坏耐受性，并且成为电流通过第1浮动屏蔽件12a、第2浮动屏蔽件12b折返的通电路径，能够防止泄漏电流。而且，即使在施加了闪电脉冲电压时，通过向固定侧端板2以及可动侧端板3导通，能够防止带电。而且，可得到能够向电极施加高电压的效果。
实施方式5.
接下来，使用图6，说明实施方式5所涉及的真空阀104的结构。在实施方式5中，只要没有特别说明，就具有与上述实施方式3相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式3相同的结构附加同一符号，不重复说明。
如图6所示，在本实施方式中，线性电阻层10配置于绝缘容器1的内表面。以罩住绝缘容器1的周围的方式在绝缘容器1的外表面配置有非线性电阻层11。以罩住绝缘容器1的周围的方式在绝缘容器1的外表面配置有金属层15。
以与配置于绝缘容器1的内侧的固定侧屏蔽件7、可动侧屏蔽件8以及电弧屏蔽件9分别对置的方式配置有金属层15。金属层15由具有导电性的金属构成。在本实施方式中，非线性电阻层11重叠于金属层15的端部。非线性电阻层11遮盖金属层15的端部。金属层15的端部被非线性电阻层11和绝缘容器1的外表面夹住。此外，虽然未图示，但也可以是金属层15的端部罩住非线性电阻层11。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据本实施方式所涉及的真空阀104，如图6所示，非线性电阻层11重叠于金属层15。因此，能够增大非线性电阻层11和金属层15的接触面积。能够使非线性电阻层11和金属层15进行面接触。因此，能够改善(降低)非线性电阻层11和金属层15的接触电阻。由此，能够提高闪电脉冲施加时的向非线性电阻层11的导通。因此，能够控制电弧屏蔽件9的浮动电位。
以与固定侧屏蔽件7、可动侧屏蔽件8以及电弧屏蔽件9对置的方式配置有金属层15。因此，能够沿着从金属层15朝向固定侧屏蔽件7的方向、从金属层15朝向可动侧屏蔽件8的方向以及从金属层15朝向电弧屏蔽件9的方向分别形成等电位面。即，能够以与金属层15所遮盖的绝缘容器1的沿面方向进行交叉的方式形成等电位面。因此，能够减小绝缘容器1的内表面和外表面的电位差。因此，能够防止贯通破坏(绝缘破坏)。
在非线性电阻层11的小于动作电场时的电阻率是R1、非线性电阻层11的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率是R2、且线性电阻层10的电阻率是R3的情况下，R1、R3以及R2依次变大。由此，能够在使真空阀104实现小型化的同时，确保施加交流电压(低频)的条件以及施加闪电脉冲(高频)的条件各自中的绝缘破坏耐受性。
实施方式6.
接下来，使用图7以及图8，说明实施方式6所涉及的真空阀105的结构。在实施方式6中，只要没有特别说明，就具有与上述实施方式3相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式3相同的结构附加同一符号，不重复说明。
如图7所示，本实施方式所涉及的真空阀105还包括固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91。固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91各自由金属制的环状的构件构成。固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91各自分别配置于绝缘容器1的外侧。
固定侧电场缓和用环71包围绝缘容器1的另一方侧端部。固定侧电场缓和用环71在绝缘容器1的外侧包围绝缘容器1的另一方侧端部。用固定侧电场缓和用环71和固定侧屏蔽件7夹住绝缘容器1。能够利用固定侧电场缓和用环71来缓和被绝缘容器1的内侧的固定侧屏蔽件7的端部所强调的电场。
可动侧电场缓和用环81包围绝缘容器1的一方侧端部。可动侧电场缓和用环81在绝缘容器1的外侧包围绝缘容器1的一方侧端部。用可动侧电场缓和用环81和可动侧屏蔽件8夹住绝缘容器1。能够利用可动侧电场缓和用环81来缓和被绝缘容器1的内侧的可动侧屏蔽件8的端部所强调的电场。
用中间电场缓和用环91和电弧屏蔽件9夹住绝缘容器1。能够利用中间电场缓和用环91来缓和在电弧屏蔽件9与绝缘容器1之间的三重点处被强调的电场。
以与固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91分别相对的方式配置有金属层15。金属层15配置于固定侧电场缓和用环71与绝缘容器1之间。金属层15配置于可动侧电场缓和用环81与绝缘容器1之间。金属层15配置于中间电场缓和用环91与绝缘容器1之间。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据本实施方式所涉及的真空阀105，如图7所示，以与固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91分别相对的方式配置有金属层15。因此，能够使金属层15的电位与固定侧电场缓和用环71的电位、可动侧电场缓和用环81的电位以及中间电场缓和用环91的电位相同。因此，能够抑制金属层15的电位增加。因此，能够抑制在金属层15与固定侧电场缓和用环71之间、金属层15与可动侧电场缓和用环81之间以及金属层15与中间电场缓和用环91之间发生绝缘破坏。
在假设未设置金属层15的情况下，在非线性电阻层11中沿面电场的分布发生不均匀。图8示出闪电脉冲的电压值最高的时间(1.2μs)中的绝缘容器1的沿面电场的分布的一个例子。图8的实线表示设置有金属层15的情况下的沿面电场的分布。图8的虚线表示未设置金属层15的情况下的沿面电场的分布。图8的单点划线表示非线性电阻层11的动作电场。图8的横轴表示从中间电场缓和用环91朝向可动侧电场缓和用环81的方向上的绝缘容器1的表面的位置。图8的横轴的左端是绝缘容器1的表面的线性电阻层10和中间电场缓和用环91的交点的位置。图8的横轴的右端是绝缘容器1的表面的线性电阻层10的可动侧电场缓和用环81侧的端部的位置。
如图8所示，在假设未设置金属层15的情况下，绝缘容器1的表面的线性电阻层10和中间电场缓和用环91的交点的位置(横轴的左端)处的沿面电场小于非线性电阻层11的动作电场。另外，在未设置金属层15的情况下，绝缘容器1的表面的可动侧电场缓和用环81侧的端部的位置(横轴的右端)处的沿面电场小于非线性电阻层11的动作电场。因此，在未设置金属层15的情况下，该2个位置处的电阻率是R1。另外，在未设置金属层15的情况下，绝缘容器1的表面的非线性电阻层11侧的位置处的沿面电场有时大于非线性电阻层11的动作电场。因此，在未设置金属层15的情况下，绝缘容器1的表面的非线性电阻层11侧的位置处的电阻率有时成为R2。因此，在绝缘容器1的表面的电阻率的分布中可能发生不均匀。此外，由于固定侧屏蔽件7、可动侧屏蔽件8、电弧屏蔽件9、固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91而在进入绝缘容器1的表面的等电位面中发生不均匀，从而发生绝缘容器1的表面中的电阻率的分布的不均匀。因此，有可能在闪电脉冲的电压值最高的时间(1.2μs)中无法确保非线性电阻层11的导通。因此，电弧屏蔽件9的浮动电位的控制是困难的。
相对于此，根据本实施方式所涉及的真空阀105，如图7所示，以与固定侧电场缓和用环71、可动侧电场缓和用环81以及中间电场缓和用环91分别相对的方式配置有金属层15。因此，金属层15的电位能够使固定侧电场缓和用环71的电位、可动侧电场缓和用环81的电位以及中间电场缓和用环91的电位分别成为相同的电位。因此，在金属层15中不产生沿面电场，并且仅在非线性电阻层11中均匀地产生沿面电场。因此，能够在闪电脉冲的电压值最高的时间(1.2μs)中使非线性电阻层11的整体的电阻率成为R2。换言之，能够在闪电脉冲的电压值最高的时间(1.2μs)中使非线性电阻层11的整体的电阻率变得均匀。由此，能够无时间延迟地容易地控制电弧屏蔽件9的浮动电位。
此外，在上述各实施方式中，施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率R2优选为小于109Ωm。
应理解本次公开的实施方式在所有的点中只是例示而并非是限制性的。本公开的范围并非是上述说明而是通过权利要求书来示出，并旨在包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有的变更。
符号的说明
1：绝缘容器；1a：第1固定电极侧绝缘构件；1b：第2固定电极侧绝缘构件；1c：第1可动电极侧绝缘构件；1d：第2可动电极侧绝缘构件；2：固定侧端板；3：可动侧端板；4：固定侧通电轴；5：波纹管；6：可动侧通电轴；7：固定侧屏蔽件；8：可动侧屏蔽件；9：电弧屏蔽件；10：线性电阻层；11：非线性电阻层；12a：第1浮动屏蔽件；12b：第2浮动屏蔽件；13：支撑部；14：波纹管屏蔽件；15：金属层；41：固定侧电极；51：可动侧电极；100、101、102、103：真空阀。

Claims (10)

1.一种真空阀，其特征在于，具备：
筒状的绝缘容器；
可动侧端板，封堵所述绝缘容器的一方侧端部；
固定侧端板，封堵所述绝缘容器的另一方侧端部；
可动侧电极，设置于以贯通所述可动侧端板的方式配置的可动侧通电轴的顶端部；
固定侧电极，与所述可动侧电极相对置地设置于以贯通所述固定侧端板的方式配置的固定侧通电轴的顶端部；以及
电弧屏蔽件，配置成包围所述可动侧电极和所述固定侧电极的周围，
以罩住所述绝缘容器的至少一部分的周围的方式配置有线性电阻层和非线性电阻层，
在将所述非线性电阻层的小于动作电场时的电阻率设为R1、将所述非线性电阻层的施加闪电脉冲时的阻抗以下的电阻率设为R2、并将所述线性电阻层的电阻率设为R3时，各电阻率的大小关系是R1>R3>R2。
2.根据权利要求1所述的真空阀，其特征在于，
所述线性电阻层和所述非线性电阻层层叠地配置于所述绝缘容器的周围。
3.根据权利要求1所述的真空阀，其特征在于，
所述线性电阻层配置于所述绝缘容器的内表面，所述非线性电阻层配置于所述绝缘容器的外表面。
4.根据权利要求3所述的真空阀，其特征在于，
在所述绝缘容器的外表面还形成有金属层。
5.根据权利要求1所述的真空阀，其特征在于，
所述绝缘容器包括第1固定电极侧绝缘构件、第2固定电极侧绝缘构件、第1可动电极侧绝缘构件以及第2可动电极侧绝缘构件，
以罩住配置于所述可动侧端板侧的所述第1固定电极侧绝缘构件以及配置于所述固定侧端板侧的所述第2可动电极侧绝缘构件的周围的方式，在所述绝缘容器的内表面配置有所述线性电阻层，并在所述绝缘容器的外表面配置有所述非线性电阻层。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的真空阀，其特征在于，
所述线性电阻层是包含Cu、Ag、Cr、Ni、Mo、W、V、Nb以及Ta中的至少任意一个的金属或者金属化合物。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的真空阀，其特征在于，
所述非线性电阻层是氧化锌和碳化硅中的任一个。
8.根据权利要求4所述的真空阀，其中，
所述非线性电阻层重叠于所述金属层的端部。
9.根据权利要求4所述的真空阀，其中，
所述真空阀还具备：
固定侧电场缓和用环；
可动侧电场缓和用环；以及
中间电场缓和用环，
所述固定侧电场缓和用环包围所述绝缘容器的所述另一方侧端部，
所述可动侧电场缓和用环包围所述绝缘容器的所述一方侧端部，
所述中间电场缓和用环与所述电弧屏蔽件一起夹住所述绝缘容器，
以与所述固定侧电场缓和用环、所述可动侧电场缓和用环以及所述中间电场缓和用环分别相对的方式配置有所述金属层。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的真空阀，其中，
所述R2小于109Ωm。
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