JP2000222986A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アーク電極に流れる電流経路を短くすることに
よって通電時に起きる発熱を低減させる。 【解決手段】アーク電極１とコイル電極２との間に銅板
４が介装されるとともにアーク電極１のほぼ全面に渡っ
て銅板４が接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、真空遮断器用の
開閉接点を内蔵した真空バルブに関し、特に、発熱し難
い真空バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の真空バルブの構成を示す
要部斜視図である。Ｃｕ−Ｃｒ合金やＡｇ−ＷＣ合金な
どの接点材料よりなるアーク電極１が上下に対向して設
けられ、このアーク電極１のそれぞれの背部にコイル電
極２が設けられ、アーク電極１はコイル電極２の凸部２
Ａに接合されている。コイル電極２は銅材でもってクラ
ンク状に形成され、その一方端に凸部２Ａが設けられ、
その他方端が銅材よりなる中心の軸３に接合されてい
る。

【０００３】従来の真空バルブは、図５の構成のものが
図示されていない真空容器に収納され、上下の軸３がそ
の真空容器を気密に貫通することによって外部に引き出
されている。上部の軸３は固定的であり、下部の軸３は
上下に移動可能である。真空容器の外部に設けられた図
示されていない駆動装置によって、下部の軸３を上下に
移動させることによって、上下のアーク電極１が互いに
接離するようになっている。

【０００４】従来の真空バルブが閉成状態にあるとき
は、上下のアーク電極１同士が接触し電流Ｉが図５の矢
印のように流れるようになっている。すなわち、電流Ｉ
が上部の軸３から上部のコイル電極２、上部のアーク電
極１、下部のアーク電極１、下部のコイル電極２、下部
の軸３へと流れる。真空バルブに遮断指令が出される
と、下部のアーク電極１が下方へ引かれ、図５に示すよ
うにアーク電極１の開離間隙８にアークＡが発生する。
このアークＡを素早く消弧するのが真空バルブの役目で
ある。アーク電極１においてアークＡが発生する場所を
アークスポットと称するが、このアークスポットが局所
的に発生し続けると、そのアーク電極１が局部的に溶融
してしまう。コイル電極２は、そのアークスポットが局
部的に止まるのを防ぐためのものである。コイル電極２
の介装によって、開離間隙８には矢印の方向の縦磁界Ｈ
が発生する。その理由は、コイル電極２に流れる電流Ｉ
が矢印のように周回状に流れるためである。この縦磁界
Ｈによって、アークＡに含まれるイオンや電子が螺旋状
に運動するとともに開離間隙８内に捕捉された状態にな
る。それによって、アークスポットがアーク電極１の表
面に局所的に止まらずに電極表面に均一に拡散するよう
になり、アーク電極１がアーク熱によって局所的に溶融
されるのを抑えることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空バルブには、通電電流による発熱が大きいという問
題があった。すなわち、アーク電極は銅に比較して導電
率の小さいＣｕ−Ｃｒ合金やＡｇ−ＷＣ合金などの接点
材料でもって形成されているので、その抵抗損によって
高い発熱が起こっていた。

【０００６】図６は、図５の装置における通電電流の経
路を示す断面図である。なお、図６では通電電流の向き
を矢印で示すためにハッチの記載が省略されている。図
６において、上下のアーク電極１が互いに接触し、この
アーク電極１の背部にコイル電極２が接合されている。
さらに、コイル電極２はそれぞれ軸３に接合されてい
る。アーク電極１には微視的には図６のようにその表面
に凹凸があるために、アーク電極１同士を接触させたと
しても数個所で点接触するだけてあり、通電電流はその
点接触部に集中して流れる。ただし、図６のアーク電極
１はその凹凸が強調して書かれているが、実際には微小
な凹凸である。点接触部が形成される位置によっては、
通電時の電流Ｉがアーク電極１の内部の比較的長い距離
を流れることになる。すなわち、図６のように点接触部
が位置Ｘに形成された場合、電流Ｉが矢印のように上部
のコイル電極２の凸部２Ａから上部のアーク電極１を横
に流れ、位置Ｘにおいて電流Ｉが下部のアーク電極１へ
移り、そのアーク電極１を横に流れた後、下部のコイル
電極２の凸部２Ａに達する。アーク電極１は耐アーク性
に優れたＣｕ−Ｃｒ合金やＡｇ−ＷＣ合金などの接点材
料でもって形成されるが、これらの合金はいずれも銅に
比較して導電率が小さい。そのために、点接触部の位置
Ｘが凸部２Ａから遠い場合、抵抗損が増してアーク電極
１からの発熱が大きくなる。従来の真空バルブに定格電
流を流す場合、その発熱を抑えるために真空バルブに接
続される主回路導体などの外部導体の体積を大きくした
り、あるいは、その外部導体に放熱フィンを取り付ける
などの対策が必要であった。この発明の目的は、アーク
電極に流れる電流の経路を短くすることによって電流通
電時に起きる発熱を低減させることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、真空容器の内部に互いに接離可
能な一対のアーク電極が収納され、前記アーク電極のそ
れぞれが周方向に電流が流れるコイル電極を介して前記
真空容器の外部に引き出されてなる真空バルブにおい
て、前記アーク電極と前記コイル電極との間に銅板が介
装されるとともにアーク電極のほぼ全面に渡って前記銅
板が接合されるようにするとよい。それによって、通電
電流がコイル電極から銅板を介してアーク電極に流れる
ようになる。銅板の導電率はアーク電極の導電率より大
きいので電流は銅板の方に流れ易くなるため、アーク電
極に電流が流れる個所はアーク電極が点接触している個
所だけになり、しかも、電流がアーク電極の厚さ方向に
流れるだけになる。そのために、アーク電極に流れる電
流の経路が短くなり、電流通電時に起きる発熱を大幅に
低減させることができる。

【０００８】また、かかる構成において、前記アーク電
極がＣｕ−Ｃｒ合金、あるいはＡｇ−ＷＣ合金であるよ
うにしてもよい。また、かかる構成において、前記アー
ク電極と前記銅板とに半径方向に向くスリットが複数本
形成されるようにしてもよい。それによって、アーク電
極や銅板に誘導される渦電流が無くなる。

【０００９】また、かかる構成において、前記銅板のコ
イル電極側に凸部が形成され、この凸部に前記コイル電
極の一方端が接合されるようにしてもよい。それによっ
て、コイル電極に凸部を設けるための切削加工が無くな
るとともに、銅板の凸部の加工を押し出し加工にすれ
ば、銅板の凸部の切削加工も無くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかる真空バ
ルブの構成を示す要部斜視図である。アーク電極１とコ
イル電極２との間に銅板４が介装されるとともに、アー
ク電極１の全面に渡って銅板４がろう付けされている。
また、銅板４はコイル電極２の凸部２Ａにろう付けされ
ている。図１のその他は、図４の従来の構成と同じであ
り、従来と同じ部分は同一参照符号を付けることによっ
て詳細な説明は省略する。図１の構成とすることによっ
て、通電電流がコイル電極２から銅板４を介してアーク
電極１へ流れるようになる。

【００１１】図７は、図１の装置における通電電流の経
路を示す断面図である。なお、図７では通電電流の向き
を矢印で示すために図６の場合と同様にハッチの記載が
省略されている。上下のアーク電極１が互いに接触し、
このアーク電極１の背部の全面に銅板４が接合され、そ
の銅板４にコイル電極２の凸部２Ａが接合されている。
さらに、コイル電極２はそれぞれ軸３に接合されてい
る。アーク電極１同士の点接触部が図７のように位置Ｘ
に形成された場合、電流Ｉが矢印のように上部コイル電
極２の凸部２Ａから上部の銅板４内を横に流れた後、上
部のアーク電極１内をその厚さ方向に流れて位置Ｘに達
する。電流Ｉは位置Ｘにおいて下部のアーク電極１へ移
り、そのアーク電極１内をその厚さ方向に流れて下部の
銅板４へ移り、その銅板４内を横に流れ下部のコイル電
極２の凸部２Ａに達する。ここで、電流Ｉが横方向に流
れる部分において銅板の方に流れるのは、銅板４の導電
率がアーク電極１のそれより大きいためである。電流経
路が図７のように、導電率の大きい銅板４の方に偏るの
で、アーク電極１に流れる個所はアーク電極１が点接触
している個所Ｘだけになり、アーク電極１に流れる電流
の経路が短くなり、電流通電時に起きる発熱が大幅に低
減する。

【００１２】図２は、この発明の異なる実施例にかかる
真空バルブの構成を示す要部斜視図である。アーク電極
１と銅板４とに半径方向に向くスリット５が４本形成さ
れている。このスリット５は、それぞれコイル電極２の
凸部２Ａの側に配されている。図２のその他は、図１の
構成と同じである。スリット５は、前述の縦磁界によっ
てアーク電極１や銅板４に流れる渦電流をなくすために
形成されたものであり、このスリット５によって、アー
ク電極１や銅板４の温度上昇を抑えることができ、真空
バルブの定格電流を高めることができる。なお、図２の
上側のアーク電極１および銅板４にも下部の場合と同様
なスリット５が設けられている。

【００１３】図３は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる真空バルブの構成を示す要部斜視図である。銅板
７のコイル電極６側に凸部７Ａが形成され、この凸部７
Ａにコイル電極６の一方端が接合されている。図３のそ
の他は、図１の構成と同じである。

【００１４】図４は、図３の上部の電極の構成を示す分
解斜視図である。アーク電極１の上部全面に銅板７がろ
う付けされている。この銅板７の凸部７Ａにコイル電極
６がろう付けされ、さらに、このコイル電極６の中心に
軸３が嵌め込まれるとともにろう付けされている。図１
の構成では凸部２Ａがコイル電極２側に設けられていた
のに対して、図４の構成では凸部７Ａが銅板７側に設け
られているのが異なるだけである。なお、図３の下部の
銅板７や下部のコイル電極６も図４の構成と同様であ
る。

【００１５】図４において、コイル電極６には凸部の切
削加工が無くなるのでコイル電極６の製作コストが低減
される。また、銅板７の凸部７Ａを押し出し加工によっ
て形成すれば、銅板７の凸部７Ａの切削加工も無くな
り、銅板７の製作コストが低減される。なお、銅板７を
押し出し加工によって形成すれば、凸部７Ａにおける下
面側に凹部ができ、その凹部ではアーク電極１側と銅板
７側とがろう付けされなくなる。アーク電極１と銅板７
とは全面的に接合された方が好ましいが、必ずしも完全
に全面接合する必要はない。アーク電極１における電流
の経路が短くなればよいので、図４における凸部７Ａの
裏側が部分的に接合されていなくても構わない。アーク
電極１のほぼ全面に渡って銅板７が接合されてあればよ
い。

【００１６】なお、上述の図１，図２の装置における銅
板４および図３の装置における銅板７に厚さが薄いと、
銅板内を銅板の面に沿って流れる電流の密度が高くなり
銅板４，７自体からの発熱が大きくなってしまうため、
銅板４，７の厚さは通電電流に見合った厚さとするとよ
い。

【００１７】

【発明の効果】この発明は前述のように、アーク電極と
コイル電極との間に銅板が介装されるとともに、前記ア
ーク電極のほぼ全面に渡って前記銅板が接合されるよう
にすることによって、電流通電時に起きる発熱が大幅に
低減され、真空バルブの外部導体からの熱放散対策をす
る必要がなくなる。それによって、コストが低減され
る。

【００１８】また、かかる構成において、前記アーク電
極と前記銅板とに半径方向に向くスリットが複数本形成
されるようにしてもよい。それによって、渦電流による
温度上昇を抑えることができ、真空バルブの定格電流を
高めることができる。

【００１９】また、かかる構成において、前記銅板のコ
イル電極側に凸部が形成され、この凸部に前記コイル電
極の一方端が接合されるようにすることによって、切削
加工が無くなり、製作コストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる真空バルブの構成を
示す要部斜視図。

【図２】この発明の異なる実施例にかかる真空バルブの
構成を示す要部斜視図

【図３】この発明のさらに異なる実施例にかかる真空バ
ルブの構成を示す要部斜視図

【図４】図３の上部の電極の構成を示す分解斜視図

【図５】従来の真空バルブの構成を示す要部斜視図

【図６】図５の装置における通電電流の経路を示す断面
図

【図７】図１の装置における通電電流の経路を示す断面
図

【符号の説明】

１：アーク電極、２，６：コイル電極、３：軸、４，
７：銅板、２Ａ，７Ａ：凸部、５：スリット、８：開離
間隙、Ｉ：電流、Ｈ：縦磁界、Ａ：アーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器の内部に互いに接離可能な一対の
   アーク電極が収納され、前記アーク電極のそれぞれが周
   方向に電流が流れるコイル電極を介して前記真空容器の
   外部に引き出されてなる真空バルブにおいて、前記アー
   ク電極と前記のコイル電極との間に銅板が介装されると
   ともにアーク電極のほぼ全面に渡って前記銅板が接合さ
   れることを特徴とする真空バルブ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の真空バルブにおいて、前
   記アーク電極がＣｕ−Ｃｒ合金、あるいはＡｇ−ＷＣ合
   金であることを特徴とする真空バルブ。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の真空バルブにお
   いて、前記アーク電極と前記銅板とに半径方向に向くス
   リットが複数本形成されることを特徴とする真空バル
   ブ。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の真空
   バルブにおいて、前記銅板のコイル電極側に凸部が形成
   され、この凸部に前記コイル電極の一方端が接合される
   ことを特徴とする真空バルブ。