JP2015053169A - 直流遮断用真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】通電と遮断の両特性を兼備した接点を有する真空バルブを用い、直流回路を開閉する。【解決手段】接離自在の一対の接点を有する直流遮断用真空バルブにおいて、接点は、中央部にざぐり穴５を設けた導電率の高い導電性合金よりなる通電用接点２と、通電用接点２の周りに設けられるとともに、通電用接点２よりも後退し、且つ円弧状の複数のスリット３を設けた電流裁断値の高い抵抗性合金よりなる遮断用接点４とを備え、通電用接点２と遮断用接点４を異種金属材料とし、通電特性と遮断特性を分担させることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、直流回路を開閉する接離自在の一対の接点を有する直流遮断用真空バルブに関する。

従来、直流回路の開閉には、遮断器にリアクトルとコンデンサを有する転流回路を並列接続した直流遮断器が用いられている。転流回路にて振動電流を発生させ、直流電流に重畳させることにより、電流零点を作り、この零点にて遮断するものである（例えば、特許文献１参照。）。

一方、交流回路では、電流零点が周期的に発生するので交流遮断器が用いられているが、通電特性と遮断特性の両特性を両立させるため、接点に通電用接点と遮断用接点を用いたものがある。例えば、Ｃｕ−Ｃｒ系接点において、中心をＣｕを多く含有した通電用接点とし、その外周をＣｒを多く含有した遮断用接点としたものである（例えば、特許文献２参照。）。

このため、直流回路においても、転流回路などの付属回路を用いず開閉ができ、通電特性と遮断特性を兼備できるものが望まれていた。

特開平３−２７６５２７号公報 特開２００３−３３１６９９号公報

本発明が解決しようとする課題は、通電と遮断の両特性を兼備した接点を用い、直流回路を開閉することができる直流遮断用真空バルブを提供することにある。通電と遮断の両特性を兼備する接点を用いることにより、付属回路が不要となり、直流回路を簡素化することができる。

上記課題を解決するために、実施形態の直流遮断用真空バルブは、接離自在の一対の接点を有する直流遮断用真空バルブにおいて、前記接点は、中央部にざぐり穴を設けた導電率の高い通電用接点と、前記通電用接点の周りに設けられるとともに、前記通電用接点よりも後退し、且つ円弧状の複数のスリットを設けた電流裁断値の高い遮断用接点と、を備えたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図。 本発明の実施例２に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図。 本発明の実施例３に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図。 本発明の実施例４に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図。 本発明の実施例５に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図。 本発明の実施例６に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る直流遮断用真空バルブを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

図１に示すように、通電軸１端面には、円状の通電用接点２が固着されており、その外周に、円弧状の複数のスリット３を有する円板状の遮断用接点４が固着されている。通電用接点２の中心部には、ざぐり穴５が設けられている。遮断用接点４は、通電用接点２よりも後退しており、通電用接点２が接離する。

通電用接点２は、導電率のよいＡｇ、Ｃｕなどを主成分とする導電性合金を用いる。遮断用接点４は、限流効果が大きく電流裁断値の大きいＦｅ、Ｗ、Ｃなどを主成分とする抵抗性合金を用いる。

通電時には、通電用接点２で良好な接触抵抗が得られる。遮断時には、通電用接点２のざぐり穴５の回りの接触面に発生したアークがローレンツ力で遮断用接点４に移動し、スリット３により回転駆動する。遮断用接点４では、金属材料の電流裁断値が高いとともに、ギャップ長が通電用接点２よりも広く、アーク電圧が高くなるため、電流裁断現象が起こり、直流電流を遮断することができる。また、従来のようなＣｕ−Ｃｒ系合金で互いの含有量を調整して通電用と遮断用を構成するのではなく、通電用と遮断用を異なる金属材料としているので、通電特性と遮断特性を確実に向上させることができる。

なお、対向する接点２、４間のギャップ長を広くし、開閉速度を早くすれば、直流高電圧、大電流を遮断することができるようになる。ここでは、ギャップ長数ｍｍ、開閉速度０．数ｍ／ｓとし、１極で５００Ｖ−５００Ａ程度の遮断を可能性としている。太陽光発電設備などの分散型直流電源設備に適するものとなる。この真空バルブを遮断器に搭載する場合には、対向する接点２、４間に裁断に伴うサージを吸収するサージ吸収器を接続し、電源電圧に対応して複数の真空バルブを直列接続するものとする。通電容量は、通電用接点２の接触面積で対応する。

上記実施例１の直流遮断用真空バルブによれば、導電率の高い通電用接点２と裁断電流値の高い遮断用接点４を有しているため、通電と遮断の両特性を兼備することができ、従来のような付属設備が不要で簡素な構成とすることができる。通電用接点２と遮断用接点４は、異種金属材料からなり、通電特性と遮断特性を分担するものである。

次に、本発明の実施例２に係る直流遮断用真空バルブを図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、接点の形状である。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、通電軸１端面には、接離する接点面が二分割された接点２、４が固着されている。中心線を境に、一方が導電性合金よりなる半円状の通電用接点２、他方が抵抗性合金よりなる半円状の遮断用接点４となっており、通電用接点２と遮断用接点４で円状を形成している。また、筒状の真空絶縁容器６の外周には、永久磁石７を設けている。遮断用接点４は、通電用接点２よりも後退しており、通電用接点２が接触する。なお、永久磁石７は、真空絶縁容器６内となる図示しないアークシールドに固定してもよい。

通電時には、通電用接点２で良好な接触抵抗が得られる。遮断時には、通電用接点２で発生したアークがローレンツ力と永久磁石７の磁場により遮断用接点４に移動する。遮断用接点４では、高い電流裁断値と高いアーク電圧により、直流電流を遮断することができる。

上記実施例２の直流遮断用真空バルブによれば、導電率の高い通電用接点２と裁断電流値の高い遮断用接点４を有し、外周に設けた永久磁石７によりアークの移動を容易としているので、通電と遮断の両特性を兼備することができる。

次に、本発明の実施例３に係る直流遮断用真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、接点を３分割したことである。図３において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、通電軸１の端面には、接離する接点面を三分割した接点２、４ａ、４ｂが固着されている。中央が矩形状の通電用接点２、両端が半円状の遮断用接点４ａ、４ｂである。

上記実施例３の直流遮断用真空バルブによれば、実施例２による効果のほかに、電流方向が１方向に場合にはアーク移動も１方向であり実施例２で対応することができるが、電流方向が２方向の場合に、遮断用接点４ａ、４ｂを両端に設けているので対応することができる。

次に、本発明の実施例４に係る直流遮断用真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例４に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、この実施例４が実施例３と異なる点は、遮断用接点にテーパを設けたことである。図４において、実施例３と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、遮断用接点４ａ、４ｂには、外周にいくほど接点間のギャップ長が広がるようなテーパ４ｃを設けている。

上記実施例４の直流遮断用真空バルブによれば、実施例３による効果のほかに、アークが遮断用接点４ａ、４ｂの先端まで移動するにつれてアーク電圧をより上昇させることができる。

次に、本発明の実施例５に係る直流遮断用真空バルブを図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例５に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、この実施例５が実施例４と異なる点は、遮断用接点を長くしたことである。図５において、実施例４と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、遮断用接点４ａ、４ｂの円弧部の半径方向を長くしている。これに伴い、真空絶縁容器１を断面楕円状としている。

上記実施例５の直流遮断用真空バルブによれば、実施例４による効果のほかに、アークを移動させる距離が長くなるので、確実に遮断させることができる。なお、遮断用接点４ａ、４ｂが長いため、永久磁石７を取除くことができる。

次に、本発明の実施例６に係る直流遮断用真空バルブを図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施例６に係る直流遮断用真空バルブの一方の接点を示す断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、この実施例６が実施例５と異なる点は、通電用、遮断用接点を円状としたことである。図６において、実施例５と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図６に示すように、通電用接点２を円状とし、その外周に円板状の遮断用接点４を設けている。遮断用接点４の半径方向の中間部には、段差部４ｄを設け、内周側と外周側ともテーパ部４ｃを設けている。真空絶縁容器１は、筒状としている。なお、段差部４ｄは、複数段設けることができる。

上記実施例６の直流遮断用真空バルブによれば、アーク移動の制御が困難な場合においても、遮断用接点４側に速やかに移動させることができ、また、段差部４ｄによって確実にアーク電圧を高くすることができる。

以上述べたような実施形態によれば、導電率の高い通電用接点と、裁断電流値の高い遮断用接点を用い、通電用接点で発生したアークを遮断用接点に移動させて遮断するようにしているので、直流電圧の通電と遮断の両特性を兼備した真空バルブを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 通電軸
２ 通電用接点
３ スリット
４、４ａ、４ｂ 遮断用接点
４ｃ テーパ
４ｄ 段差部
５ ざぐり穴
６ 真空絶縁容器
７ 永久磁石

Claims (7)

1. 接離自在の一対の接点を有する直流遮断用真空バルブにおいて、
   前記接点は、中央部にざぐり穴を設けた導電率の高い通電用接点と、
   前記通電用接点の周りに設けられるとともに、前記通電用接点よりも後退し、且つ円弧状の複数のスリットを設けた電流裁断値の高い遮断用接点と、
   を備えたことを特徴とする直流遮断用真空バルブ。
2. 接離自在の一対の接点と、
   前記接点の周りに設けられた永久磁石と、
   を有する直流遮断用真空バルブにおいて、
   前記接点は、接点面を二分割し、
   一方に、導電率の高い通電用接点を設け、
   他方に、前記通電用接点よりも後退した電流裁断値の高い遮断用接点を設けたことを特徴とする直流遮断用真空バルブ。
3. 接離自在の一対の接点と、
   前記接点の周りに設けられた永久磁石と、
   を有する直流遮断用真空バルブにおいて、
   前記接点は、接点面を三分割し、
   中央に導電率の高い通電用接点を設け、
   両端に前記通電用接点よりも後退した電流裁断値の高い遮断用接点を設けたことを特徴とする直流遮断用真空バルブ。
4. 前記遮断用接点に、外周にいくほど、ギャップ長が広がるようなテーパを設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の直流遮断用真空バルブ。
5. 前記接触面を楕円状としたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の直流遮断用真空バルブ。
6. 接離自在の一対の接点と、
   前記接点の周りに設けられた永久磁石と、
   を有する直流遮断用真空バルブにおいて、
   前記接点は、中央部にざぐり穴を設けた導電率の高い通電用接点と、
   前記通電用接点の周りに設けられるとともに、前記通電用接点よりも後退し、且つ外周にいくほどギャップ長が広がるようなテーパを複数段設けた電流裁断値の高い遮断用接点と、
   を備えたことを特徴とする直流遮断用真空バルブ。
7. 前記通電用接点を導電性合金とし、
   前記遮断用接点を抵抗性合金としたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の直流遮断用真空バルブ。

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