JP2001006501A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置を小型化し、かつ遮断性能を向上させるこ
と。 【解決手段】真空容器の両端部に蓋体をそれぞれ取り付
け、各蓋体を貫通し、かつ真空容器の内部で端部が対向
し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた１対の
通電軸１を有し、通電軸１の軸方向端部に、半径方向に
伸びる放射状部材2aと、放射状部材2aの半径方向外側の
端部から円周方向に円弧状に伸びたコイル部2bとからな
るコイル電極２を有し、コイル電極２の円弧状のコイル
部2bの端部と、接点４とを接続する接続導体を有し、コ
イル電極２と接点４との間の接続導体の周辺に第１の磁
性体5aを有し、通電軸１の中心軸を基準とした周方向の
一定方向が接続導体の周囲の磁性体の開口部となるよう
にし、コイル電極２のコイル部2bと放射状部材2aと通電
軸１の軸方向端部に囲まれた空間に第２の磁性体5bを有
し、第２の磁性体5bの軸方向の長さをコイル電極２の軸
方向長さ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦磁界型の真空バ
ルブに係り、特に電極間距離の長い場合でも、構造を複
雑にすることなく、アークを均一とする磁束密度分布を
発生して遮断性能を向上させるようにした真空バルブに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、縦磁界型の真空バルブにおい
ては、縦磁界電極によるアーク制御を改良し、電極表面
でのアークの電流密度を均一化したアーク制御方法とし
て、例えば“特願平８−２３２８５７号（特開平９−１
３４６５０号）”に開示される方法が提案されてきてい
る。

【０００３】この種のアーク制御方法では、アークに平
行に印加する磁界（縦磁界）の分布を、従来の縦磁界電
極と異なる分布としている。すなわち、これまでの縦磁
界制御では、電極中心部での磁束密度が高く、電極端部
に行くに従って低くなる分布となっている。このような
分布では、ある電流値を越えると、磁束密度の高い電極
中心部にアークが集中するようになる。そして、アーク
が電極中心の狭い領域に集中すると、電極表面が溶融し
て、電流遮断に失敗することになる。

【０００４】そこで、アークの集中を防いで、電極全体
に広げるために、電極中心では電極端部側よりも磁束密
度が低くなる分布を用いて、アークを制御するようにし
ている。そして、この方式を採用した電極としては、例
えば“特願平８−１４１５３１号（特開平９−３２０４
１３号）”、あるいは“特願平８−２６４９７４号（特
開平１０−１１２２４６号）”に開示されるような電極
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような電極を高電圧の真空バルブに適用しようとする
場合には、絶縁上の制約から電極間距離が長くなる。そ
して、電極間距離が長い場合、アークを均一とする磁束
密度を発生しようとすると、電極間距離が短い場合と同
じ電極構造では磁束密度が不足するため、高い磁束密度
を発生できる電極構造とする必要があり、結果として構
造が複雑になってしまう。

【０００６】本発明の目的は、電極間距離の長い場合で
も、構造を複雑にすることなく、アークを均一とする磁
束密度分布を発生して遮断性能を向上させることが可能
な真空バルブを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明の真空バルブは、絶縁物からなる
真空容器の両端部に蓋体をそれぞれ取り付け、各蓋体を
貫通し、かつ真空容器の内部で端部が対向し、少なくと
も一方が進退自在に取り付けられた１対の通電軸を有
し、通電軸の軸方向端部に、半径方向に伸びる放射状部
材と、当該放射状部材の半径方向外側の端部から円周方
向に円弧状に伸びたコイル部とからなるコイル電極を有
し、コイル電極の円弧状のコイル部の端部と、接点とを
接続する接続導体を有し、コイル電極と接点との間の接
続導体の周辺に第１の磁性体を有し、通電軸の中心軸を
基準とした周方向の一定方向が接続導体の周囲の磁性体
の開口部となるようにし、コイル電極のコイル部と放射
状部材と通電軸の軸方向端部に囲まれた空間に第２の磁
性体を有し、第２の磁性体の軸方向の長さがコイル電極
の軸方向長さ以上となるようにしている。

【０００８】従って、請求項１の発明の真空バルブにお
いては、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は、
一方の電極の通電軸からコイル電極の放射状部材および
コイル部、接続導体、接点を経て、他方の電極の接点に
流入する。この流入した電流は、接点、接続導体、コイ
ル電極のコイル部および放射状部材を経て、通電軸に流
出する。接続導体を流れる電流により生じる磁束は、接
続導体周辺に設けられた第１の磁性体により曲げられ、
接点間に軸方向の磁界が生じる。また、コイル電極によ
り発生する磁束の一部は、コイル電極のコイル部と放射
状部材と通電軸の軸方向端部に囲まれた第２の磁性体を
通り、接点間に軸方向の磁界を生じる。そして、この軸
方向磁界により、接点間に生じるアークは安定して均一
となり、高い遮断性能を得ることができる。

【０００９】また、請求項２の発明の真空バルブは、上
記請求項１の発明の真空バルブにおいて、第２の磁性体
の通電軸側の端部を通電軸に固定し、接点側をコイル電
極に固定している。

【００１０】従って、請求項２の発明の真空バルブにお
いては、第２の磁性体をコイル電極と通電軸に固定して
いることにより、電極の機械的強度を向上させることが
できる。

【００１１】一方、請求項３の発明の真空バルブは、絶
縁物からなる真空容器の両端部に蓋体をそれぞれ取り付
け、各蓋体を貫通し、かつ真空容器の内部で端部が対向
し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた１対の
通電軸を有し、通電軸の端部にカップ型電極を有し、当
該カップ型電極に真空バルブ本体に垂直な面に対して斜
めに複数のスリットを設け、カップ型電極の軸方向端部
に接続部材を介して接点を取り付け、カップ型電極と接
点との間の接続部材の周辺に第３の磁性体を有し、第３
の磁性体は電極の中心軸に対して一定方向の開口部を有
している。

【００１２】従って、請求項３の発明の真空バルブにお
いては、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は、
一方の電極の通電軸からカップ型電極、接続導体、接点
を経て、他方の電極の接点に流入する。この流入した電
流は、接点、接続導体、カップ型電極を経て、通電軸に
流出する。接続導体を流れる電流により生じる磁束は、
接続導体周辺に設けられた第３の磁性体により曲げら
れ、接点間に軸方向の磁界が生じる。そして、この軸方
向磁界により、接点間に生じるアークは安定して均一と
なり、高い遮断性能を得ることができる。

【００１３】また、請求項４の発明の真空バルブは、上
記請求項３の発明の真空バルブにおいて、接点とカップ
型電極との間に設けられた第３の磁性体を電極の中心側
の部分で一体化している。

【００１４】従って、請求項４の発明の真空バルブにお
いては、遮断動作時の作用は、上記請求項３の発明と同
様である。特に、この場合、接点とカップ型電極との間
に設けた第３の磁性体を一体化していることにより、部
品点数を削減することができ、真空バルブの組み立てが
容易になる。

【００１５】さらに、請求項５の発明の真空バルブは、
上記請求項３または請求項４の発明の真空バルブにおい
て、カップ型電極の内側に第４の磁性体を設けている。

【００１６】従って、請求項５の発明の真空バルブにお
いては、遮断動作時の電流の流れは、上記請求項３およ
び請求項４の発明と同様である。特に、この場合、接続
導体を流れる電流により生じる磁束は、接続導体周辺に
設けられた第３の磁性体により曲げられ、接点間に軸方
向の磁界が生じる。また、カップ型電極により発生する
磁束の一部は、カップ型電極の内側に設けられた第４の
磁性体を通り、接点間に軸方向の磁界を生じる。そし
て、この軸方向磁界により、接点間に生じるアークは安
定して均一となり、高い遮断性能を得ることができる。

【００１７】一方、請求項６の発明の真空バルブは、上
記請求項３乃至請求項５のいずれか１項の発明の真空バ
ルブにおいて、第３の磁性体の一方の面をカップ型電極
に固定し、もう一方の面を接点に固定している。

【００１８】従って、請求項６の発明の真空バルブにお
いては、接点とカップ型電極を接続導体と第３の磁性体
により接続していることにより、電極の機械的強度を向
上させることができる。

【００１９】また、請求項７の発明の真空バルブは、上
記請求項５または請求項６に記載の真空バルブにおい
て、第４の磁性体の軸方向端部の一方を接点の背面に固
定し、もう一方をカップ型電極に固定している。

【００２０】従って、請求項７の発明の真空バルブにお
いては、カップ型電極の内側に設けられた第４の磁性体
の一方の端部を接点の背面に、もう一方をカップ型電極
に固定していることにより。電極の機械的強度を向上さ
せることができる。また、強度向上のための補強を設け
る必要がなくなる。

【００２１】さらに、請求項８の発明の真空バルブは、
上記請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の真空
バルブにおいて、接点とカップ型電極との間に設けられ
た第３の磁性体と、カップ型電極の内側に設けられた第
４の磁性体とを一体化している。

【００２２】従って、請求項８の発明の真空バルブにお
いては、第３の磁性体と第４の磁性体を一体化している
ことにより、部品点数を削減することができ、電極の組
み立てが容易になる。

【００２３】一方、請求項９の発明の真空バルブは、上
記請求項５乃至請求項８のいずれか１項の発明の真空バ
ルブにおいて、カップ型電極の通電軸側の面に第５の磁
性体を設けている。

【００２４】従って、請求項９の発明の真空バルブにお
いては、遮断動作時の電流の流れは上記請求項５乃至請
求項８の発明と同様である。特に、この場合、接続導体
を流れる電流により生じる磁束は、接続導体周辺に設け
られた第３の磁性体により曲げられ、接点間に軸方向の
磁界が生じる。また、カップ型電極により発生する磁束
の一部は、カップ型電極の内側に設けられた第４の磁性
体とカップ型電極の通電軸側の面に設けられた第５の磁
性体を通り、接点間に軸方向の磁界を生じる。そして、
この軸方向磁界により、接点間に生じるアークは安定し
て均一となり、高い遮断性能を得ることができる。

【００２５】また、請求項１０の発明の真空バルブは、
上記請求項９の発明の真空バルブにおいて、カップ型電
極の通電軸側の面に設けられた第５の磁性体を、周方向
に不連続となるように複数に分割している。

【００２６】従って、請求項１０の発明の真空バルブに
おいては、遮断動作時の作用は、上記請求項９の発明と
同様である。特に、この場合、第５の磁性体が周方向に
不連続になるように複数に分割していることにより、通
電軸が発生する周方向の磁束は通り難くなる。これによ
り、電磁誘導による磁性体の発熱を抑制することができ
る。

【００２７】さらに、請求項１１の発明の真空バルブ
は、上記請求項９の発明の真空バルブにおいて、カップ
型電極の通電軸側の面に設けられた第５の磁性体に、複
数の放射状のスリットを設けている。

【００２８】従って、請求項１１の発明の真空バルブに
おいては、遮断動作時の作用は、上記請求項１０の発明
と同様である。特に、この場合、第５の磁性体に複数の
スリットを設けていることにより、磁性体が一体である
ため、部品点数を上記請求項１０の発明よりも削減する
ことができ、真空バルブの組み立ても容易になる。

【００２９】一方、請求項１２の発明の真空バルブは、
絶縁物からなる真空容器の両端部に蓋体をそれぞれ取り
付け、各蓋体を貫通し、かつ真空容器の内部で端部が対
向し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた１対
の通電軸を有し、通電軸の軸方向端部に、半径方向に伸
びる放射状部材と、当該放射状部材の半径方向外側の端
部から円周方向に円弧状に伸びたコイル部とからなるコ
イル電極を有し、コイル電極の円弧状型のコイル部の端
部と、接点とを接続する接続導体を有し、コイル電極と
接点との間の接続導体の周辺に第１の磁性体を有し、通
電軸の中心軸を基準とした周方向の一定方向が接続導体
の周囲の磁性体の開口部となるようにし、コイル電極の
コイル部と放射型部材と通電軸の軸方向端部に囲まれた
空間に第２の磁性体を有し、必要に応じて、コイル電極
のコイル部の接点と逆側の面に第６の磁性体を有し、真
空容器内の電極周囲に金属製の筒を有し、筒と真空容器
のと間に第７の磁性体を有している。

【００３０】従って、請求項１２の発明の真空バルブに
おいては、電極で発生した磁束は、電極の周辺では第７
の磁性体を通る。これにより、接点間の磁束密度を高く
することができる。

【００３１】また、請求項１３の発明の真空バルブは、
上記請求項１乃至請求項１１のいずれか１項の発明の真
空バルブにおいて、真空容器内の電極周囲に金属製の筒
を有し、筒と真空容器のと間に第７の磁性体を有してい
る。

【００３２】従って、請求項１３の発明の真空バルブに
おいては、電極で発生した磁束は、電極の周辺では第７
の磁性体を通る。これにより、接点間の磁束密度を高く
することができる。

【００３３】さらに、請求項１４の発明の真空バルブ
は、上記請求項１２または請求項１３の発明の真空バル
ブにおいて、第７の磁性体は、複数の板状の磁性体から
なり、真空バルブ本体の軸に対して周方向に不連続とな
るようにしている。

【００３４】従って、請求項１４の発明の真空バルブに
おいては、第７の磁性体が周方向に不連続になっている
ことにより、軸方向の磁束は通り易いが、周方向の磁束
は通り難くなる。これにより、上記請求項１２の発明と
同様の作用が得られるのに加えて、電磁誘導による磁性
体の発熱を抑制することができる。

【００３５】さらにまた、請求項１５の発明の真空バル
ブは、上記請求項１２または請求項１３の発明の真空バ
ルブにおいて、第７の磁性体は、軸方向に複数のスリッ
トを有している。

【００３６】従って、請求項１５の発明の真空バルブに
おいては、第７の磁性体に軸方向にスリットを設けてい
ることにより、上記請求項１２および請求項１３の発明
と同様な作用が得られるのに加えて、磁性体が一体であ
るため、部品点数を上記請求項１４の発明よりも削減す
ることができ、真空バルブの組み立ても容易になる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３８】（第１の実施の形態：請求項１に対応）図
１は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電極
のうちの一方の電極の中心軸を含む構成例を示す断面
図、図２は図１のＡ−Ｂ位置での断面図である。

【００３９】図１および図２において、絶縁物からなる
図示しない真空容器の両端部には蓋体がそれぞれ取り付
けられ、この各蓋体を貫通し、かつ真空容器の内部で端
部が対向し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられ
た１対の通電軸１を有している。

【００４０】通電軸１の軸方向端部には、これより半径
方向に伸びる放射状部材であるコイル腕２ａと、コイル
腕２ａの半径方向外側の端部から円周方向に円弧状に伸
びたコイル部２ｂとからなるコイル電極２が取り付けら
れている。

【００４１】コイル電極２の円弧状のコイル部２ｂの端
部には、接点４を接続する通電ピン３を有し、コイル電
極２と接点４との間の通電ピン３の周辺には、第１の磁
性体５ａが配置されている。

【００４２】第１の磁性体５ａは、通電ピン３の周囲の
通電軸１の中心軸を基準とした周方向の一定方向が開口
部となっている。

【００４３】コイル電極２のコイル部２ｂとコイル腕２
ａと通電軸１の軸方向端部に囲まれた空間には、第２の
磁性体５ａが取り付けられている。

【００４４】第２の磁性体５ｂの軸方向の長さｌは、コ
イル部２ｂの軸方向長さ以上となっている。

【００４５】なお、第２の磁性体５ｂの軸方向長さｌ
は、コイル電極２のコイル部２ｂの軸方向長さを基準と
している。

【００４６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブの作用について、図３および
図４を用いて説明する。

【００４７】図３は電極間に発生する磁束密度の半径方
向分布を示す分布図、図４はコイル電極２の内側に設け
られた第２の磁性体５ｂの軸方向長さと磁束密度の関係
を示す関係図である。

【００４８】いま、遮断動作を行なうと、事故電流や負
荷電流は、通電軸１からコイル電極２のコイル腕２ａ、
コイル部２ｂ、通電ピン３、接点４を経て、もう一方の
電極の接点４に流入する。この電流は、接点４、通電ピ
ン３、コイル電極２を経て、通電軸１に流出する。そし
て、コイル部２ａを流れる電流により、接点４間に軸方
向の磁界が生じる。

【００４９】また、通電ピン３を流れる電流により生じ
る磁束は、第１の磁性体５ａにより曲げられ、接点４間
に軸方向の磁界を生じる。この磁界は、電極中心でコイ
ルによる磁界と逆向きであり、電極端部側でコイルによ
る磁界と同じ向きであり、これにより中心部で低く、電
極中心の周辺で高い分布の磁界が得られる。

【００５０】一方、コイル電極２に囲まれた空間に、第
２の磁性体５ｂを設けていることにより、磁界を全体に
高くすることができ、電極間に発生する磁界分布は、図
３に示すようになる。また、第２の磁性体５ｂの軸方向
長さｌと磁束密度との関係は、図４に示すようになる。

【００５１】図４から、第２の磁性体５ｂの軸方向長さ
ｌを長くすると、磁束密度が高くなることから、第２の
磁性体５ｂの軸方向長さｌを変更することにより、必要
な強さの磁束密度を得ることができる。

【００５２】これらにより、接点４間に生じたアーク
は、接点４全域に広がり、接点４表面の局部的アークの
集中やアークの不安定による接点４の溶融を防ぐことが
でき、高い遮断性能を得ることができる。

【００５３】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極間距離が長い場合でも、第２
の磁性体５ｂの軸方向長さｌを変えることにより、電極
構造を複雑にすることなく、アークを均一とする分布の
磁界を発生することが可能となる。これにより、小型
で、かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることが
できる。

【００５４】（第２の実施の形態：請求項２に対応）図
５は、本実施の形態による真空バルブにおける１対の電
極のうちの一方の電極の中心軸を含む構成例を示す断面
図であり、図１および図２と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００５５】図５において、第２の磁性体５ｂの通電軸
１側の端部が通電軸１に固定されており、また接点４側
がコイル部２ｂに固定されている。

【００５６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第１の実施の形態と同様である。

【００５７】特に、本実施の形態では、第２の磁性体５
ｂを通電軸１とコイル電極２に固定していることによ
り、電極の機械的強度を向上させることができる。

【００５８】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極の機械的強度が向上するた
め、耐久性を向上させることが可能となる。これによ
り、小型で、かつ高い遮断性能と耐久性を有する真空バ
ルブを得ることができる。

【００５９】（第３の実施の形態：請求項３に対応）図
６は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電極
の構成例を示す外形図、図７は図６のＣ−Ｄ位置での断
面図であり、図１および図２と同一部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【００６０】図６および図７において、通電軸１の端部
には、斜めの電極スリット６ａが複数設けられたカップ
型電極６が取り付けられている。

【００６１】カップ型電極６の端部には、接点４を接続
する通電ピン３を有し、コイル電極２と接点４との間の
通電ピン３の周辺に歯、第３の磁性体５ｃが配置されて
いる。

【００６２】第３の磁性体５ｃは、通電ピン２の周囲の
通電軸１の中心軸を基準とした周方向の一定方向が開口
部となっている。

【００６３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブの作用について説明する。

【００６４】いま、遮断動作を行なうと、事故電流や負
荷電流は、通電軸１からカップ型電極６、通電ピン３、
接点４を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。こ
の電流は、接点４、通電ピン３、カップ型電極６を経
て、通電軸１に流出する。そして、カップ型電極６を流
れる電流により、接点４間に軸方向の磁界が生じる。

【００６５】また、通電ピン３を流れる電流により生じ
る磁束は、第３の磁性体５ｃにより曲げられ、接点４間
に軸方向の磁界を生じる。この磁界は、電極中心でカッ
プ型電極６による磁界と逆向きであり、電極端部側でカ
ップ型電極６による磁界と同じ向きであり、これにより
中心部で低く、電極中心の周辺で高い分布の磁界が得ら
れる。

【００６６】この場合、電極間に発生する磁界分布は、
前述した図３に示すように、電極中心の周辺でピークと
なる分布になる。これらにより、接点４間に生じたアー
クは、接点４全域に広がり、接点４表面の局部的アーク
の集中やアークの不安定による接点４の溶融を防ぐこと
ができ、高い遮断性能を得ることができる。

【００６７】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、アークを均一とする分布の磁界を
発生することが可能となる。これにより、小型で、かつ
高い遮断性能を有する真空バルブを得ることができる。

【００６８】（第４の実施の形態：請求項４に対応）図
８は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電極
の構成例を示す断面図（図６のＣ−Ｄ位置での断面図）
であり、図６と同一部分には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００６９】図８において、接点４とカップ型電極６と
の間に設けられた第３の磁性体５ｃを、電極の中心側の
部分で一体化している。

【００７０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第３の実施の形態と同様である。

【００７１】特に、本実施の形態では、接点４とカップ
型電極６との間に設けられた第３の磁性体５ｃを一体化
していることにより、部品点数を削減することができ、
真空バルブの組み立てが容易になる。

【００７２】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極の部品点数を減少することが
可能となる。これにより、組み立てが容易な、小型で、
かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることができ
る。

【００７３】（第５の実施の形態：請求項５に対応）図
９は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電極
のうちの一方の電極の中心軸を含む構成例を示す断面
図、図１０は図６のＣ−Ｄ位置での断面図であり、図６
および図８と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７４】図９および図１０において、通電軸１の端
部には、斜めの電極スリット６ａが複数設けられたカッ
プ型電極６が取り付けられている。

【００７５】カップ型電極６の端部には、接点４を接続
する通電ピン３を有し、コイル電極２と接点４との間の
通電ピン３の周辺には、第３の磁性体５ｃが配置されて
いる。

【００７６】第３の磁性体５ｃは、通電ピン２の周囲の
通電軸１の中心軸を基準とした周方向の一定方向が開口
部となっている。

【００７７】カップ型電極６の内側には、第４の磁性体
５ｄが設けられている。

【００７８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブの作用について説明する。

【００７９】いま、遮断動作を行なうと、事故電流や負
荷電流は、通電軸１からカップ型電極６、通電ピン３、
接点４を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。こ
の電流は、接点４、通電ピン３、カップ型電極６を経
て、通電軸１に流出する。そして、カップ型電極６を流
れる電流により、接点４間に軸方向の磁界が生じる。

【００８０】また、通電ピン３を流れる電流により生じ
る磁束は、第３の磁性体５ｃにより曲げられ、接点４間
に軸方向の磁界を生じる。この磁界は、電極中心でカッ
プ型電極６による磁界と逆向きであり、電極端部側でカ
ップ型電極６による磁界と同じ向きであり、これにより
中心部で低く、電極中心の周辺で高い分布の磁界が得ら
れる。

【００８１】さらに、本実施の形態では、カップ型電極
６の内側に第４の磁性体５ｄを設けていることにより、
磁界を全体に高くすることができ、電極間に発生する磁
界分布は、前述した図３に示すように、電極中心の周辺
でピークとなる分布になる。これらにより、接点４間に
生じたアークは、接点４全域に広がり、接点４表面の局
部的アークの集中やアークの不安定による接点４の溶融
を防ぐことができ、高い遮断性能を得ることができる。

【００８２】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極間距離が長い場合でも、電極
構造を複雑にすることなく、アークを均一とする分布の
磁界を発生することが可能となる。これにより、小型
で、かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることが
できる。

【００８３】（第６の実施の形態：請求項６に対応）図
１１は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電
極のうちの一方の電極の中心軸を含む構成例を示す断面
図であり、図６、図８および図９と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【００８４】図１１において、第３の磁性体５ｃは、一
方の面がカップ型電極６に固定されており、もう一方の
面が接点４の背面に固定されている。

【００８５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第３乃至第５の実施の形態と同様であ
る。

【００８６】特に、本実施の形態では、第３の磁性体５
ｃの一方の面にカップ型電極６を、もう一方の面に接点
４を固定していることにより、電極の機械的強度を向上
させることができる。

【００８７】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極の機械的強度が向上するた
め、耐久性を向上させることが可能となる。これによ
り、小型で、かつ高い遮断性能と耐久性を有する真空バ
ルブを得ることができる。

【００８８】（第７の実施の形態：請求項７に対応）図
１２は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電
極のうちの一方の電極の中心軸を含む構成例を示す断面
図であり、図９および図１１と同一部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【００８９】図１２において、第４の磁性体５ｄは、一
方の端部がカップ型電極６に固定されており、もう一方
の端部が接点４の背面に固定されている。

【００９０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第５および第６の実施の形態と同様であ
る。

【００９１】特に、本実施の形態では、第４の磁性体５
ｄは、一方の面にカップ型電極６を、もう一方の端部に
接点４を固定していることにより、電極の機械的強度を
向上させることができる。これにより、カップ型電極６
の内部に補強を設けなくても、機械的強度を確保するこ
とができる。

【００９２】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極の機械的強度が向上するた
め、耐久性を向上させることが可能となる。また、補強
を設ける必要がなくなる。これにより、小型で、かつ高
い遮断性能と耐久性を有する真空バルブを得ることがで
きる。

【００９３】（第８の実施の形態：請求項８に対応）本
実施の形態による真空バルブは、前述した第５乃至第７
のいずれか一つの実施の形態の真空バルブにおいて、接
点４とカップ型電極６との間に設けられた第３の磁性体
５ｃと、カップ型電極６の内側に設けられた第４の磁性
体５ｄとを一体化している。

【００９４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第５乃至第７の実施の形態と同様であ
る。

【００９５】特に、本実施の形態では、第３の磁性体５
ｃと第４の磁性体５ｄとを一体化していることにより、
部品点数を削減することができ、電極の組み立てが容易
になる。

【００９６】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極の部品点数を減少することが
可能となる。これにより、組み立てが容易な、小型で、
かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることができ
る。

【００９７】（第９の実施の形態：請求項９に対応）図
１３は本実施の形態による真空バルブにおける１対の電
極の構成例を示す外形図であり、図９、図１１および図
１２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００９８】図１３において、カップ型電極６の通電軸
１側の面には、第５の磁性体５ｅが設けられている。

【００９９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、遮断動作を行な
った際の電流の流れは、前述した第５乃至第８の実施の
形態と同様である。

【０１００】特に、本実施の形態では、通電ピン３を流
れる電流により生じる磁束は、第３の磁性体５ｃにより
曲げられ、接点４間に軸方向の磁界が生じる。カップ型
電極６により発生する磁束の一部は、第４の磁性体５ｄ
と第５の磁性体５ｅを通り、接点４間に軸方向の磁界を
生じる。そして、この軸方向磁界により、接点４間に生
じるアークは安定して均一となり、高い遮断性能を得る
ことができる。

【０１０１】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極間距離が長い場合でも、電極
構造を複雑にすることなく、アークを均一とする分布の
磁界を発生することが可能となる。これにより、小型
で、かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることが
できる。

【０１０２】（第１０の実施の形態：請求項１０に対
応）図１４は本実施の形態による真空バルブにおける１
対の電極の構成例を示す断面図（図１３のＥ−Ｆ位置で
の中心軸に垂直な断面図）であり、図１３と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【０１０３】図１４において、カップ型電極６の通電軸
側の面に設けられた第５の磁性体５ｅが、周方向に不連
続になるように複数に分割されている。

【０１０４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第９の実施の形態と同様である。

【０１０５】特に、本実施の形態では、第５の磁性体５
ｅが周方向に不連続になっていることにより、通電軸１
が発生する周方向の磁束は通り難くなる。これにより、
電磁誘導による磁性体の発熱を抑制することができる。

【０１０６】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、通電軸１を流れる電流により生じ
る磁束との電磁誘導による第５の磁性体５ｅの発熱を抑
制することができ、真空バルブが高温になることを防止
することが可能となる。これにより、小型で、かつ高い
遮断性能を有する真空バルブを得ることができる。

【０１０７】（第１１の実施の形態：請求項１１に対
応）図１５は本実施の形態による真空バルブにおける１
対の電極の構成例を示す断面図（図１３のＥ−Ｆ位置で
の断面図）であり、図１３と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【０１０８】図１５において、カップ型電極６の通電軸
側の面に設けられた第５の磁性体５ｅに、複数の放射状
のスリットが設けられている。

【０１０９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第１０の実施の形態と同様である。

【０１１０】特に、本実施の形態では、第５の磁性体５
ｅにスリットを設けていることにより、第５の磁性体５
ｅが一体であるため、部品点数を前述した第１０の実施
の形態よりも削減することができ、真空バルブの組み立
ても容易になる。

【０１１１】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、通電軸１を流れる電流により生じ
る磁束との電磁誘導による第５の磁性体５ｅの発熱を抑
制することができ、真空バルブが高温になることを防止
することが可能となる上、部品点数を削減することがで
き、真空バルブの組み立てが容易になる。これにより、
小型で、かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得るこ
とができる。

【０１１２】（第１２の実施の形態：請求項１２、請求
項１３に対応）図１６は、本実施の形態による真空バル
ブにおける１対の電極と電極周囲に設けられたシールド
と磁性体の電極の中心軸を含む構成例を示す断面図であ
り、図１乃至図１２と同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【０１１３】図１６において、通電軸１の端部にコイル
電極２が設けられ、通電ピン３の周辺に第１の磁性体５
ａ、コイル部２ｂに囲まれた領域に第２の磁性体５ｂが
設けられた電極を備えた真空バルブ、または当該電極の
コイル部２ｂの通電軸１側の面（接点４と逆側の面）に
第６の磁性体５ｆが設けられた電極を備えた真空バルブ
において、真空容器内の電極周囲に金属製の筒であるシ
ールド７を有し、このシールド７の外側、すなわちシー
ルド７と真空容器との間には、第７の磁性体５ｇが設け
られている。

【０１１４】図１６中では、後者の電極を備えた真空バ
ルブに適用した場合を例として示している。

【０１１５】なお、電極としては、前述した第１乃至第
７の実施の形態と同様のものに限らず、前述した第８乃
至第１１の実施の形態と同様の電極を備えた真空バルブ
についても、本実施の形態を同様に適用できるものであ
る。

【０１１６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第１乃至第７の実施の形態と同様であ
る。

【０１１７】特に、本実施の形態では、遮断動作を行な
った際に電極で発生した磁束は、図１６中に示した矢印
のように、電極周辺では、第７の磁性体５ｇの内部を通
る。これにより、接点４間の磁束密度を高くすることが
できる。

【０１１８】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、電極間距離が長い場合でも、電極
構造を複雑にすることなく、アークを均一とする分布の
磁界を発生することが可能となる。これにより、小型
で、かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることが
できる。

【０１１９】（第１３の実施の形態：請求項１４に対
応）図１７は本実施の形態による真空バルブにおけるシ
ールドと第７の磁性体５ｇの構成例を示す外形図であ
り、図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１２０】図１７において、第７の磁性体５ｇは複数
の板状の磁性体からなり、真空バルブ本体の軸に対して
周方向に不連続となるように複数の板に分かれている。

【０１２１】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第１２の実施の形態と同様である。

【０１２２】特に、本実施の形態では、通電軸１および
電極を流れる電流により周方向の磁束が生じる。第７の
磁性体５ｇは、周方向に不連続になっているため、周方
向の磁束は通り難く、軸方向の磁束は通り易くなる。こ
れにより、周方向の磁束が第７の磁性体５ｇの内部を通
ることで生じる電磁誘導による第７の磁性体５ｇの発熱
を抑制することができる。

【０１２３】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、通電軸１および電極を流れる電流
により生じる磁束との電磁誘導による第７の磁性体５ｇ
の発熱を抑制することができ、真空バルブが高温になる
ことを防止することが可能となる。これにより、小型
で、かつ高い遮断性能を有する真空バルブを得ることが
できる。

【０１２４】（第１４の実施の形態：請求項１５に対
応）図１８は本実施の形態による真空バルブにおけるシ
ールドと第７の磁性体５ｇの構成例を示す外形図であ
り、図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１２５】図１８において、第７の磁性体５ｇには、
軸方向に複数のスリットが設けられている。

【０１２６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電極を備えた真空バルブにおいては、電流遮断時の作
用は、前述した第１２の実施の形態と同様である。

【０１２７】特に、本実施の形態では、通電軸１および
電極を流れる電流により周方向の磁束が生じる。第７の
磁性体５ｇは、スリットによって周方向に不連続になっ
ていることにより、周方向の磁束は通り難く、軸方向の
磁束は通り易くなる。これにより、周方向の磁束が第７
の磁性体５ｇの内部を通ることで生じる電磁誘導による
第７の磁性体５ｇの発熱を抑制することができる。

【０１２８】また、第７の磁性体５ｇが一体となってい
ることにより、部品点数を削減することができ、真空バ
ルブの組み立てが容易になる。

【０１２９】上述したように、本実施の形態の電極を備
えた真空バルブでは、通電軸１および電極を流れる電流
により生じる磁束との電磁誘導による第７の磁性体５ｇ
の発熱を抑制することができ、真空バルブが高温になる
ことを防止することができる上、部品点数を削減するこ
とが可能となり、真空バルブの組み立てが容易になる。
これにより、小型で、かつ高い遮断性能を有する真空バ
ルブを得ることができる。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空バル
ブによれば、コイル電極と接点との間の通電ピンの周辺
に磁性体を設け、この磁性体は、通電ピンの周囲の通電
軸の中心軸を基準とした周方向の一定方向が開口部とな
るようにし、コイル電極のコイル部と放射状部材（コイ
ル腕）と通電軸の軸方向端部に囲まれた空間に磁性体を
設け、この磁性体の軸方向長さをコイル部の軸方向長さ
より長くしているので、電極間距離が長い場合でも、電
極構造を複雑にすることなく、電流遮断時に電極間に発
生するアークを安定させて接点表面で均一とすることが
可能となる。

【０１３１】また、カップ型電極と接点との間の通電ピ
ンの周辺に磁性体を設け、この磁性体は、通電ピンの周
囲の通電軸の中心軸を基準とした周方向の一定方向が開
口部となるようにし、カップ型電極の内側の空間、さら
にカップ型電極の通電軸側の面に磁性体を設けているの
で、電極間距離が長い場合でも、電極構造を複雑にする
ことなく、電流遮断時に電極間に発生するアークを安定
させて接点表面で均一とすることが可能となる。

【０１３２】以上により、構造を複雑にすることなく、
遮断性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による真空バルブに
おける１対の電極のうちの一方の電極の中心軸を含む構
成例を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ｂ位置での断面図。

【図３】同第１の実施の形態による真空バルブにおける
接点間に発生する磁界の径方向の分布の一例を示す図。

【図４】同第１の実施の形態による真空バルブにおける
コイル部に囲まれた第２の磁性体の軸方向長さと接点間
に発生する磁束密度との関係の一例を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態による真空バルブに
おける１対の電極のうちの一方の電極の中心軸を含む構
成例を示す断面図。

【図６】本発明の第３の実施の形態による真空バルブに
おける１対の電極の構成例を示す外形図。

【図７】図６のＣ−Ｄ位置での断面図。

【図８】本発明の第４の実施の形態による真空バルブに
おける１対の電極の構成例を示す断面図（図６のＣ−Ｄ
位置での断面図）。

【図９】本発明の第５の実施の形態による真空バルブに
おける１対の電極のうちの一方の電極の中心軸を含む構
成例を示す断面図。

【図１０】同第５の実施の形態による真空バルブにおけ
る１対の電極の構成例を示す断面図（図６のＣ−Ｄ位置
での断面図）。

【図１１】本発明の第６の実施の形態による真空バルブ
における１対の電極のうちの一方の電極の中心軸を含む
構成例を示す断面図。

【図１２】本発明の第７の実施の形態による真空バルブ
における１対の電極のうちの一方の電極の中心軸を含む
構成例を示す断面図。

【図１３】本発明の第９の実施の形態による真空バルブ
における１対の電極のうちの一方の電極の構成例を示す
外形図。

【図１４】本発明の第１０の実施の形態による真空バル
ブにおける１対の電極の構成例を示す断面図（図１３の
Ｅ−Ｆ位置での中心軸に垂直な断面図）。

【図１５】本発明の第１１の実施の形態による真空バル
ブにおける１対の電極の構成例を示す断面図（図１３の
Ｅ−Ｆ位置での中心軸に垂直な断面図）。

【図１６】本発明の第１２の実施の形態による真空バル
ブにおける１対の電極とシールドと磁性体の電極の中心
軸を含む構成例を示す断面図。

【図１７】本発明の第１３の実施の形態による真空バル
ブにおけるシールドと第７の磁性体の構成例を示す外形
図。

【図１８】本発明の第１４の実施の形態による真空バル
ブにおけるシールドと第７の磁性体の構成例を示す外形
図。

【符号の説明】

１…通電軸 ２…コイル電極 ２ａ…コイル腕 ２ｂ…コイル部 ３…通電ピン ４…接点 ５ａ…第１の磁性体 ５ｂ…第２の磁性体 ５ｃ…第３の磁性体 ５ｄ…第４の磁性体 ５ｅ…第５の磁性体 ５ｆ…第６の磁性体 ５ｇ…第７の磁性体 ６…カップ型電極 ６ａ…電極スリット ７…シールド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 三孝 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 染井 宏通 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G026 DA02 DA07 DB03 DB06

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁物からなる真空容器の両端部に蓋体
   をそれぞれ取り付け、 前記各蓋体を貫通し、かつ前記真空容器の内部で端部が
   対向し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた１
   対の通電軸を有し、 前記通電軸の軸方向端部に、半径方向に伸びる放射状部
   材と、当該放射状部材の半径方向外側の端部から円周方
   向に円弧状に伸びたコイル部とからなるコイル電極を有
   し、 前記コイル電極の円弧状のコイル部の端部と、接点とを
   接続する接続導体を有し、 前記コイル電極と前記接点との間の前記接続導体の周辺
   に第１の磁性体を有し、 前記通電軸の中心軸を基準とした周方向の一定方向が前
   記接続導体の周囲の磁性体の開口部となるようにし、 前記コイル電極のコイル部と放射状部材と前記通電軸の
   軸方向端部に囲まれた空間に第２の磁性体を有し、 前記第２の磁性体の軸方向の長さが前記コイル電極の軸
   方向長さ以上となるようにしたことを特徴とする真空バ
   ルブ。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の真空バルブにおい
   て、 前記第２の磁性体の通電軸側の端部を前記通電軸に固定
   し、接点側を前記コイル電極に固定したことを特徴とす
   る真空バルブ。
3. 【請求項３】 絶縁物からなる真空容器の両端部に蓋体
   をそれぞれ取り付け、 前記各蓋体を貫通し、かつ前記真空容器の内部で端部が
   対向し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた１
   対の通電軸を有し、 前記通電軸の端部にカップ型電極を有し、当該カップ型
   電極に真空バルブ本体に垂直な面に対して斜めに複数の
   スリットを設け、 前記カップ型電極の軸方向端部に接続部材を介して接点
   を取り付け、 前記カップ型電極と前記接点との間の前記接続部材の周
   辺に第３の磁性体を有し、 前記第３の磁性体は電極の中心軸に対して一定方向の開
   口部を有することを特徴とする真空バルブ。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の真空バルブにおい
   て、 前記接点とカップ型電極との間に設けられた第３の磁性
   体を電極の中心側の部分で一体化したことを特徴とする
   真空バルブ。
5. 【請求項５】 前記請求項３または請求項４に記載の真
   空バルブにおいて、 前記カップ型電極の内側に第４の磁性体を設けたことを
   特徴とする真空バルブ。
6. 【請求項６】 前記請求項３乃至請求項５のいずれか１
   項に記載の真空バルブにおいて、 前記第３の磁性体の一方の面を前記カップ型電極に固定
   し、もう一方の面を前記接点に固定したことを特徴とす
   る真空バルブ。
7. 【請求項７】 前記請求項５または請求項６に記載の真
   空バルブにおいて、 前記第４の磁性体の軸方向端部の一方を前記接点の背面
   に固定し、もう一方を前記カップ型電極に固定したこと
   を特徴とする真空バルブ。
8. 【請求項８】 前記請求項５乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の真空バルブにおいて、 前記接点とカップ型電極との間に設けられた第３の磁性
   体と、前記カップ型電極の内側に設けられた第４の磁性
   体とを一体化したことを特徴とする真空バルブ。
9. 【請求項９】 前記請求項５乃至請求項８のいずれか１
   項に記載の真空バルブにおいて、 前記カップ型電極の通電軸側の面に第５の磁性体を設け
   たことを特徴とする真空バルブ。
10. 【請求項１０】 前記請求項９に記載の真空バルブにお
    いて、 前記カップ型電極の通電軸側の面に設けられた第５の磁
    性体を、周方向に不連続となるように複数に分割したこ
    とを特徴とする真空バルブ。
11. 【請求項１１】 前記請求項９に記載の真空バルブにお
    いて、 前記カップ型電極の通電軸側の面に設けられた第５の磁
    性体に、複数の放射状のスリットを設けたことを特徴と
    する真空バルブ。
12. 【請求項１２】 絶縁物からなる真空容器の両端部に蓋
    体をそれぞれ取り付け、 前記各蓋体を貫通し、かつ前記真空容器の内部で端部が
    対向し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた１
    対の通電軸を有し、 前記通電軸の軸方向端部に、半径方向に伸びる放射状部
    材と、当該放射状部材の半径方向外側の端部から円周方
    向に円弧状に伸びたコイル部とからなるコイル電極を有
    し、 前記コイル電極の円弧状型のコイル部の端部と、接点と
    を接続する接続導体を有し、 前記コイル電極と前記接点との間の前記接続導体の周辺
    に第１の磁性体を有し、 前記通電軸の中心軸を基準とした周方向の一定方向が前
    記接続導体の周囲の磁性体の開口部となるようにし、 前記コイル電極のコイル部と放射型部材と前記通電軸の
    軸方向端部に囲まれた空間に第２の磁性体を有し、 必要に応じて、前記コイル電極のコイル部の前記接点と
    逆側の面に第６の磁性体を有し、 前記真空容器内の電極周囲に金属製の筒を有し、 前記筒と前記真空容器のと間に第７の磁性体を有するこ
    とを特徴とする真空バルブ。
13. 【請求項１３】 前記請求項１乃至請求項１１のいずれ
    か１項に記載の真空バルブにおいて、 前記真空容器内の電極周囲に金属製の筒を有し、 前記筒と前記真空容器のと間に第７の磁性体を有するこ
    とを特徴とする真空バルブ。
14. 【請求項１４】 前記請求項１２または請求項１３に記
    載の真空バルブにおいて、 前記第７の磁性体は、複数の板状の磁性体からなり、真
    空バルブ本体の軸に対して周方向に不連続となるように
    したことを特徴とする真空バルブ。
15. 【請求項１５】 前記請求項１２または請求項１３に記
    載の真空バルブにおいて、 前記第７の磁性体は、軸方向に複数のスリットを有する
    ことを特徴とする真空バルブ。