JP2008027585A - Vacuum switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エポキシ樹脂などの絶縁材料で真空容器をモールドした真空開閉器に関するものである。 The present invention relates to a vacuum switch in which a vacuum container is molded with an insulating material such as an epoxy resin.
一般的な真空開閉器は絶縁筒の両端開口部を固定電極側板,可動電極側板により気密封止して真空容器を形成している。固定電極リードは固定電極側板に真空気密に固定されている。可動電極リードはべローズを介して可動電極側板4に取り付けられ、真空を保持したまま固定電極,可動電極の開閉ができる構成となっている。 A general vacuum switch forms a vacuum container by hermetically sealing both ends of an insulating cylinder with a fixed electrode side plate and a movable electrode side plate. The fixed electrode lead is vacuum-tightly fixed to the fixed electrode side plate. The movable electrode lead is attached to the movable electrode side plate 4 via a bellows so that the fixed electrode and the movable electrode can be opened and closed while maintaining a vacuum.
この種の真空開閉器の従来技術として例えば特許文献1に示すようなものがある。
As a prior art of this type of vacuum switch, for example, there is one shown in
一般的な真空開閉器においては、絶縁筒の接着部の端部を覆うように金属製の椀状のシールド板を設けることによって電界緩和の効果が期待できる。しかしながら固定電極側板,可動電極側板と絶縁筒の両端面に互いの線膨張係数の相違によりクラックが発生する恐れがあるため、このクラックが製品の信頼性を低下させる可能性がある。 In a general vacuum switch, the effect of electric field relaxation can be expected by providing a metal bowl-shaped shield plate so as to cover the end of the bonded portion of the insulating cylinder. However, there is a possibility that cracks may occur due to differences in the linear expansion coefficient between the fixed electrode side plate, the movable electrode side plate, and both end faces of the insulating cylinder, and this crack may reduce the reliability of the product.
また、真空容器外周の形状が複雑になると樹脂によりモールディングの際に樹脂層内部に隙間ができる恐れがある。 Further, when the shape of the outer periphery of the vacuum vessel becomes complicated, there is a possibility that a gap is formed inside the resin layer during molding by the resin.
本発明の目的は、絶縁外皮の内部および真空容器内部の電界緩和を達成しながら、同時に絶縁筒の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防げることができ、モールディングし易い真空開閉器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vacuum switch that is easy to mold and can prevent cracking due to thermal stress or the like generated in the bonded portion of an insulating cylinder while simultaneously achieving electric field relaxation inside the insulating shell and inside the vacuum vessel. There is.
上記目的は、絶縁筒を含む真空容器内に固定電極リードと可動電極リードとを対向配置し、前記各電極リードの内端にそれぞれ固定電極と可動電極とを取り付けた真空開閉器において、前記真空容器は前記絶縁筒の両端を気密封止するため前記絶縁筒の両端と接合されるシールド板と前記シールド板とを接続する前記固定電極の側板および前記可動電極の側板で構成され、前記シールド板の両先端は曲率部に形成され、前記真空容器内部の方に位置する先端は絶縁筒とシールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器外部に位置する先端は絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成されてなり、前記シールド板と前記絶縁筒の両端面とを接合する表面の中で前記絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を設け、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状に形成された金属で封止し、前記真空容器の外周には少なくとも所定の厚さで設けられた絶縁外皮とを設けたことにより達成される。 The object is to provide a vacuum switch in which a fixed electrode lead and a movable electrode lead are arranged opposite to each other in a vacuum vessel including an insulating cylinder, and the fixed electrode and the movable electrode are respectively attached to the inner ends of the electrode leads. The container is composed of a side plate of the fixed electrode and a side plate of the movable electrode that connect the shield plate and the shield plate joined to both ends of the insulating tube in order to hermetically seal both ends of the insulating tube, and the shield plate Both ends are formed in a curvature portion, the tip located inside the vacuum vessel is formed on a plate bent so as to cover the junction between the insulating cylinder and the shield plate, and the tip located outside the vacuum vessel is insulated. It is formed so as to be located outside the outer peripheral wall of the cylinder, and a groove is provided on the surface that contacts the outer peripheral wall and inner peripheral wall of the insulating cylinder among the surfaces that join the shield plate and both end faces of the insulating cylinder. The above The groove of the shield plate located on the outer peripheral side of the edge tube is sealed with a metal formed in a ring shape, and the outer periphery of the vacuum vessel is provided with an insulating skin provided with at least a predetermined thickness Is achieved.
また上記目的は、前記シールド板の両先端は曲率部を有し、前記真空容器内部に位置する先端は前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、前記真空容器の外部に位置する先端は前記絶縁筒の外周壁より外側に位置、かつ前記シールド板と絶縁筒の両端と接合する表面の中で絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を有し、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝と前記絶縁筒の内周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状の金属で封止することにより達成される。 Further, the object is that the both ends of the shield plate have a curved portion, and the tip located inside the vacuum vessel is formed on a plate bent so as to cover the joint between the insulating tube and the shield plate, A tip located outside the vacuum vessel is positioned outside the outer peripheral wall of the insulating cylinder, and a groove is formed on the surface contacting the outer peripheral wall and inner peripheral wall of the insulating cylinder among the surfaces joining the shield plate and both ends of the insulating cylinder. And the groove of the shield plate positioned toward the outer peripheral side of the insulating cylinder and the groove of the shield plate positioned toward the inner peripheral side of the insulating cylinder are achieved by sealing with a ring-shaped metal. The
また上記目的は、前記絶縁筒の両端部と接する表面に形成された溝の幅は前記絶縁筒の肉厚の中心以上の位置から前記シールド板の先端以下の位置まで形成され、前記シールド板の溝の高さは前記シールド板の板厚の90%以下であることにより達成される。 Further, the object is that the width of the groove formed on the surface in contact with both ends of the insulating cylinder is formed from a position not less than the center of the thickness of the insulating cylinder to a position not more than the tip of the shield plate. The height of the groove is achieved by being 90% or less of the thickness of the shield plate.
また上記目的は、前記シールド板はアルミニウムまたは銅で形成されていることにより達成される。 The above object is achieved by the shield plate being made of aluminum or copper.
また上記目的は、前記シールド板に形成される溝を封止する金属はインバーで形成されていることにより達成される。 Further, the above object is achieved by the fact that the metal that seals the groove formed in the shield plate is made of invar.
また上記目的は、前記固定電極側板および前記可動電極側板のそれぞれは前記シールド板の向きを前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられ、この曲げられた方の前記シールド板の先端を前記真空容器内部の方に位置させ、前記シールドに形成されているリング状の金属で封止されている溝がない側の表面に銀ペーストで接着して接着剤で固定し、前記シールド板に形成されているリング状の金属で封止されている溝がある側の表面は前記シールド板の溝が前記絶縁筒の両端部の内周壁および外周壁に接するように位置させ、前記絶縁筒の両端部に銀ペーストで接着して接着剤で固定されていることにより達成される。 Further, the object is that the fixed electrode side plate and the movable electrode side plate are bent so that the direction of the shield plate covers the joint between the insulating tube and the shield plate, and the bent shield plate The tip is positioned toward the inside of the vacuum vessel, and the shield is bonded with a silver paste to the surface on the side without a groove sealed with a ring-shaped metal formed on the shield, and fixed with an adhesive. The surface on the side where there is a groove sealed with a ring-shaped metal formed on the plate is positioned so that the groove of the shield plate is in contact with the inner and outer peripheral walls of both ends of the insulating cylinder, and the insulating This is achieved by adhering to both ends of the cylinder with silver paste and fixing with an adhesive.
本発明によれば、絶縁外皮の内部および真空容器内部の電界緩和を達成しながら、同時に絶縁筒2の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防げることができ、モールディングし易い真空開閉器を提供できる。
According to the present invention, there is provided a vacuum switch that can prevent cracking due to thermal stress or the like generated in the bonded portion of the insulating
まず一般的な真空開閉器を図6,図7,図8で説明する。
図6は一般的な真空開閉器の断面図である。
図7は絶縁外皮で樹脂モールドされた一般的な樹脂モールド真空開閉器の断面図である。
図8は真空開閉器の外周に固定電極リードを露出させてエポキシ樹脂をモールドした一般的な樹脂モールド真空開閉器の断面図である。
図6において、真空開閉器1は絶縁筒2の両端開口部を固定電極側板3,可動電極側板4により気密封止して真空容器5を形成している。固定電極リード6は固定電極側板3に真空気密に固定されている。可動電極リード7はべローズ8を介して可動電極側板4に取り付けられ、真空を保持したまま固定電極6a,可動電極7aの開閉ができる構成となっている。
First, a general vacuum switch will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a sectional view of a general vacuum switch.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a general resin mold vacuum switch that is resin molded with an insulating outer shell.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a general resin mold vacuum switch in which a fixed electrode lead is exposed on the outer periphery of the vacuum switch and an epoxy resin is molded.
In FIG. 6, the
このような構成の真空開閉器1は、絶縁筒2内を高電圧に対して優れた絶縁耐力を有する高真空を利用して高真空中で接点が開閉する際に発生するアークを直ちに消弧させて高電圧回路を遮断する。このように、真空開閉器1は高真空中で固定電極6a,可動電極
7aを開閉するため、遮断に必要な電極間距離を短くして高電圧回路を遮断できる。従って、真空開閉器の電極を収納している絶縁筒2をコンパクトにできるという利点がある。
The
しかしながら、絶縁筒2がコンパクトにできることは、絶縁筒2の外側の沿面絶縁距離を短くすることになり、大気中の汚損物が絶縁筒2に付着した場合、耐電圧が低下し、外部短絡が生じやすくなる。この対策として、従来、真空容器5の外周にエポキシ樹脂等の絶縁外皮を設けることが提案されている。
However, the fact that the insulating
図7において、真空容器5の外側には、エポキシ樹脂等の絶縁外皮9が設けられている。
In FIG. 7, an
この種の真空開閉器1は絶縁筒2の両端開口部を固定電極側板3,可動電極側板4により気密封止して真空容器5を形成するために、真空容器の固定電極側板3,可動電極側板4と絶縁筒2の固定に、銀ペーストで接着し、さらに接着剤で固定されている。真空容器5内部と絶縁外皮9内の接着部の両端部に電界集中が生じ、問題であった。このような電界集中を防ぐために絶縁外皮9内に金属製シールド板を設ける構造となっている。
This type of
図8において、真空開閉器1の外周に、固定電極リード6を露出させてエポキシ樹脂をモールドした絶縁外皮9を設け、この絶縁外皮9内には、固定電極側板3,可動電極側板4と絶縁筒2の固定のために絶縁筒2の接着部の端部を覆うように金属製の椀状のシールド板10を設ける構造となっている。
In FIG. 8, an
しかしながらこの種の真空開閉器は上述したように、固定電極側板,可動電極側板と絶縁筒の両端面に互いの線膨張係数の相違によりクラックが発生する恐れがあるため、このクラックが製品の信頼性を低下させる可能性がある。 However, this type of vacuum switch, as described above, may cause cracks due to the difference in linear expansion coefficient between the fixed electrode side plate, the movable electrode side plate and the both ends of the insulating cylinder. May be reduced.
そこで本発明はクラックが発生しない構造を種々検討した結果以下のような実施例を得たので説明する。 Therefore, the present invention will be described as a result of various investigations on the structure in which cracks do not occur.
本発明の一実施例に係る真空開閉器を図1乃至図4を参照して説明する。
図1は本発明の一実施例を備えた真空開閉器の断面図である。
図2〜図4は本発明の一実施例を備えたシールド構造を示す図である。
図1においては、セラミックなどの絶縁材料で作製された概略円筒状の絶縁筒2を含んで構成された真空容器5内に固定電極リード6と可動電極リード7を対向配置し、各電極リードの内端にそれぞれ固定電極6aと可動電極7aを取り付けられている。固定電極
6aと可動電極7aは銅などの良導電体で作製される。固定電極リード6は、中間部に鍔状部6bが形成された概略棒状をなし、固定電極側板3に貫通して鍔状部6bの一側主面を固定電極側板3に固定される。
A vacuum switch according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a sectional view of a vacuum switch provided with an embodiment of the present invention.
2 to 4 are views showing a shield structure provided with an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a
一方、可動電極リード7は概略棒状をなし、可動電極側板4の孔に貫通して配設され、可動電極側板4との間に設けられた伸縮手段としてのベローズ8によって可動電極側板4と接続されている。可動電極7aは図示しない移動手段によって固定電極6aと接離可能とされている。
On the other hand, the
真空容器5は絶縁筒2の両端を気密封止するために、ステンレス銅などで作製されたシールド板10を有する固定電極側板3および可動電極側板4で構成されている。固定電極側板3および可動電極側板4に中央部に孔が形成され、この孔に固定電極リード6と可動電極リード7を貫通させている。
The
図2において、シールド板10の形状は両先端10a,10bに曲率部を設けている。曲率部を設けるために相当の厚さ(本実施例の形態事例では4mm)のシールド板10を必要とする。真空容器内部の方の先端10aは上記絶縁筒2とシールド板10の接着部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器5外部の方の先端10bは絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成されている。
In FIG. 2, the shape of the
このようにシールド板10に曲率部を設けることと接着部を覆うように曲げられた板に形成することによって、真空容器5内外部の電界緩和が期待される。シールド板10の絶縁筒2の外周壁および内周壁と接する表面は溝10cが設けられている。
Thus, by providing the
また、図3に示すように絶縁筒2の外周壁と接するシールド板の溝10dは金属リング11(本実施例の形態事例ではインバー)で封止するように形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、図4に示すように絶縁筒2の内周壁と接するシールド板の溝10cにも金属リング11(本実施例の形態事例ではインバー)で封止するように形成される場合もある。
Further, as shown in FIG. 4, the
図5にはシールド板の溝10c,10dを大きく設けて金属リング11を嵌め込んだ形態を示している。シールド板の絶縁筒の両端部と接する表面に形成される溝の幅12は、絶縁筒2の肉厚の中心以上の位置からシールド板10の先端以下の位置で形成され、シールド板10の溝の高さ13はシールド板の板厚の90%以下で形成される。
FIG. 5 shows a form in which the
これによって絶縁筒2の接着部に生じる熱応力等によるクラックを防ぐことが可能である。ステンレス銅などで作製されるシールド板10の線膨張係数と16.0×10-6(kg/mm3)、このシールド板10と接着固定されるアルミナなどで作製される絶縁筒2の線膨張係数は7.5×10-6(kg/mm3)と半分以下の熱物性値となる。熱が加わるモールディング工程ではこのような熱物性値の違いによる膨張もしくは収縮によって接着界面の端部に熱応力が生じる。
As a result, it is possible to prevent cracks due to thermal stress or the like generated at the bonded portion of the insulating
そこで上述の本実施例は異なる線膨張係数の材料で作製される部材の接合面積を小さくすることで熱応力の発生を防ぐと共に線膨張係数が1.50×10-6(kg/mm3)と小さいインバーをシールド板10に嵌め込むことによって絶縁筒2とシールド板の線膨張係数の差による熱応力を低減させている。また、このように熱応力の低減が期待できるため、シールド板の先端の曲率を大きく設けられる板厚の形成が可能となる。
Therefore, in the present embodiment described above, the thermal expansion is prevented and the linear expansion coefficient is 1.50 × 10 −6 (kg / mm 3 ) by reducing the joint area of the members made of materials having different linear expansion coefficients. By fitting a small invar into the
また、固定電極側板3および可動電極側板4のそれぞれは、シールド板10の向きを絶縁筒2とシールド板10の接合部を覆うように曲げられた方のシールド板の先端10aを真空容器5内部の方に位置させ、シールド板10に形成されているリング状の金属で封止されているシールド板の溝10c,10dがない側の表面に、銀ペーストで接着されて、さらに接着剤で固定され、シールド板10に形成されているリング状の金属で封止されているシールド板の溝10c,10dがある側の表面はシールド板10の溝10c,10dが絶縁筒2の両端部の内周壁および外周壁に接するように位置させ、絶縁筒2の両端部に、銀ペーストで接着されて、さらに接着剤で固定されている。
In addition, each of the fixed
真空容器5の外周には、所定の厚さで設けられた樹脂など作製する絶縁外皮9で形成される。この際、絶縁外皮9内部に隙間ができないように真空容器5の外周形状は大きな凸凹などの複雑な形状を用いることは難しい。しかし、従来技術の図8で示すように絶縁外皮9内部の電界緩和のためには椀状のシールド板10を用いて電界集中を防げる構造にする必要があり、絶縁外皮9を設ける際に隙間が生じる恐れがあった。
The outer periphery of the
本実施例のシールド板10はシールド板10先端10bに大きく曲率部を設け、絶縁筒2の外周壁より絶縁外皮9内部に位置させることによって曲げるなどの複雑な構造を設けずに電界緩和が期待できる。従って、電界緩和のための本実施例のシールド板10の構造は絶縁外皮9を設ける際に隙間が生じる恐れは少ない。しかし、曲率部を大きくするためには板厚を厚いシールド板になるが、上述で述べたように異なる線膨張係数による熱応力を低減できるようにシールド板に溝10c,10dを設け、溝10c,10dはインバーなどの金属リング11で封止した構造にするなどの工夫をしている。
The
1…真空開閉器、2…絶縁筒、3…固定電極側板、4…可動電極側板、5…真空容器、6…固定電極リード、6a…固定電極、7…可動電極リード、7a…可動電極、8…ベローズ、9…絶縁外皮、10…シールド板、10a,10b…シールド板の先端、10c,10d…シールド板の溝、11…金属リング、12…溝の幅、13…溝の高さ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記真空容器は前記絶縁筒の両端を気密封止するため前記絶縁筒の両端と接合されるシールド板と前記シールド板とを接続する前記固定電極の側板および前記可動電極の側板で構成され、前記シールド板の両先端は曲率部に形成され、前記真空容器内部の方に位置する先端は絶縁筒とシールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、真空容器外部に位置する先端は絶縁筒の外周壁より外側に位置するように形成されてなり、
前記シールド板と前記絶縁筒の両端面とを接合する表面の中で前記絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を設け、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状に形成された金属で封止し、前記真空容器の外周には少なくとも所定の厚さで設けられた絶縁外皮とを設けたことを特徴とする真空開閉器。 In a vacuum switch in which a fixed electrode lead and a movable electrode lead are arranged opposite to each other in a vacuum vessel including an insulating cylinder, and a fixed electrode and a movable electrode are attached to the inner ends of the respective electrode leads,
The vacuum vessel is composed of a side plate of the fixed electrode and a side plate of the movable electrode that connect the shield plate and the shield plate joined to both ends of the insulating tube in order to hermetically seal both ends of the insulating tube, Both ends of the shield plate are formed in a curved portion, and the tip located inside the vacuum vessel is formed in a plate bent so as to cover the junction between the insulating cylinder and the shield plate, and the tip located outside the vacuum vessel Is formed to be located outside the outer peripheral wall of the insulating cylinder,
A groove is provided in a surface contacting the outer peripheral wall and the inner peripheral wall of the insulating cylinder among the surfaces joining the shield plate and both end faces of the insulating cylinder, and the shield plate located on the outer peripheral side of the insulating cylinder A vacuum switch characterized in that the groove is sealed with a ring-shaped metal, and an outer skin provided with at least a predetermined thickness is provided on the outer periphery of the vacuum vessel.
前記シールド板の両先端は曲率部を有し、前記真空容器内部に位置する先端は前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられた板に形成され、前記真空容器の外部に位置する先端は前記絶縁筒の外周壁より外側に位置、かつ前記シールド板と絶縁筒の両端と接合する表面の中で絶縁筒の外周壁と内周壁と接する表面に溝を有し、前記絶縁筒の外周側の方に位置する前記シールド板の溝と前記絶縁筒の内周側の方に位置する前記シールド板の溝はリング状の金属で封止することを特徴とする真空開閉器。 The vacuum switch according to claim 1, wherein
Both ends of the shield plate have a curved portion, and the tip located inside the vacuum vessel is formed on a plate bent so as to cover the junction between the insulating tube and the shield plate, and is outside the vacuum vessel. The tip located is located outside the outer peripheral wall of the insulating cylinder, and has a groove on the surface contacting the outer peripheral wall and inner peripheral wall of the insulating cylinder among the surfaces joining the shield plate and both ends of the insulating cylinder. The vacuum switch according to claim 1, wherein the groove of the shield plate positioned toward the outer peripheral side of the tube and the groove of the shield plate positioned toward the inner peripheral side of the insulating tube are sealed with a ring-shaped metal.
前記絶縁筒の両端部と接する表面に形成された溝の幅は前記絶縁筒の肉厚の中心以上の位置から前記シールド板の先端以下の位置まで形成され、前記シールド板の溝の高さは前記シールド板の板厚の90%以下であることを特徴とする真空開閉器。 The vacuum switch according to claim 1, wherein
The width of the groove formed on the surface in contact with both ends of the insulating cylinder is formed from the position above the center of the thickness of the insulating cylinder to the position below the tip of the shield plate, and the height of the groove of the shield plate is A vacuum switch characterized by being 90% or less of the thickness of the shield plate.
前記シールド板はアルミニウムまたは銅で形成されていることを特徴とする真空開閉器。 The vacuum switch according to claim 1, wherein
The vacuum switch, wherein the shield plate is made of aluminum or copper.
前記シールド板に形成される溝を封止する金属はインバーで形成されていることを特徴とする真空開閉器。 The vacuum switch according to claim 1, wherein
The vacuum switch according to claim 1, wherein the metal for sealing the groove formed in the shield plate is formed of invar.
前記固定電極側板および前記可動電極側板のそれぞれは前記シールド板の向きを前記絶縁筒と前記シールド板の接合部を覆うように曲げられ、この曲げられた方の前記シールド板の先端を前記真空容器内部の方に位置させ、前記シールドに形成されているリング状の金属で封止されている溝がない側の表面に銀ペーストで接着して接着剤で固定し、前記シールド板に形成されているリング状の金属で封止されている溝がある側の表面は前記シールド板の溝が前記絶縁筒の両端部の内周壁および外周壁に接するように位置させ、前記絶縁筒の両端部に銀ペーストで接着して接着剤で固定されていることを特徴とする真空開閉器。
The vacuum switch according to claim 1, wherein
Each of the fixed electrode side plate and the movable electrode side plate is bent so that the direction of the shield plate covers the joint between the insulating tube and the shield plate, and the tip of the bent shield plate is connected to the vacuum vessel. It is located on the inside, and is bonded to the surface on the side where there is no groove sealed with a ring-shaped metal formed on the shield and fixed with an adhesive, and formed on the shield plate The surface on the side where there is a groove sealed with a ring-shaped metal is positioned so that the groove of the shield plate is in contact with the inner peripheral wall and the outer peripheral wall of both ends of the insulating cylinder, and on both ends of the insulating cylinder A vacuum switch that is bonded with silver paste and fixed with an adhesive.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010010008A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | Vacuum switchgear |
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2006
- 2006-07-18 JP JP2006195057A patent/JP2008027585A/en active Pending
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JP2010010008A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | Vacuum switchgear |
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