JP4170598B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空バルブに係わり、特に小型化を実現可能とした真空バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は真空バルブの一例を示す断面図である。真空バルブは円筒状の絶縁筒３０１とその両端の蓋３０２、３０３により密閉されており、内部は高真空に維持されている。この真空容器の内部には一対の電極３０４、３０５が設けられており、一方の電極３０４は固定軸３０６を介し外部に導出されており、もう一方の電極３０５は可動軸３０７、ベローズ３０８を介し外部に導出されている。これらの電極３０４、３０５は可動軸３０７を外部より駆動することにより、接離され、回路に流れる電流の開閉を行なう。
【０００３】
図９及び図１０は、真空バルブに用いられる電極の１種でアークを駆動する磁気駆動電極と呼ばれる電極構造の第１の例を示した図である。
【０００４】
この図では一対のカップ型電極３１３が開極状態にあり、接点３１１間にアーク３１２が発生している。一方の通電軸３１７は図８に示した真空バルブの可動軸３０７に、もう一方の通電軸３１７は固定軸３０６に接続される。接点３１１と通電軸３１７の間にはカップ型電極３１３が設けられている。
【０００５】
カップ型電極３１３の断面は凹型になっており、接点３１１側の円筒部３１４と通電軸３１７側の底部３１５から構成されており、円筒部３１４に中心軸付近に穴を持つ接点３１１が取り付けられている。カップ型電極３１３の円筒部３１４にはスリット３１６が設けられており、スリット３１６の角度は一対の電極で接点に平行な面に対して対称になっている。また一対の電極の位置関係は、カップ型電極３１３の中間位置となる平面すなわち、接点３１１に平行で接点３１１間の中点に位置する平面に対し対称となるようになっている。
【０００６】
接点３１１間に発生したアーク３１２にはカップ型電極により生じる磁界とアーク電流の相互作用により円周方向の電磁力が働き、接点３１１間を回転する。図９及び図１０ではアークは左側へと駆動される。このため接点３１１の局所的な加熱が抑制され、接点の損傷が抑制される。従って、前述のような電極構造とすることで大電流遮断を行なうことが出来る。
【０００７】
図１１〜図１３は、アークを駆動する磁気駆動電極と呼ばれる電極構造の第２の例を示した図である。図９及び図１０に示した磁気駆動電極の例とは電極のスリットの構造が異なっている。カップ型電極３１３の円筒部３１４と底部３１５にはスリット３１６が設けられており、スリット３１６の角度は一対の電極で接点に平行な面に対して対称になっている。図１３はカップ型電極３１３の断面斜視図で、スリット３１６構造の説明のため、１本のスリット３１６のみを示してある。図１３より分かるように、スリット３１６は底部３１５の接点側の面（底部３１５の円筒部３１４に囲まれた面）にも設けられている。
【０００８】
また一対の電極の位置関係は、図９及び図１０の場合と同様、カップ型電極３１３の中間位置となる平面、すなわち接点３１１に平行で接点３１１間の中点に位置する平面に対し対称となるようになっている。
【０００９】
接点３１１間に発生したアーク３１２にはカップ型電極により生じる磁界とアーク電流の相互作用により円周方向の電磁力が働き、接点３１１間を回転する。このため接点３１１の局所的な加熱が抑制され、接点の損傷が抑制される。従って、前述のような電極構造とすることで大電流遮断を行なうことが出来る。この第２の例のものにおいては、底部３１５にもスリット３１６が設けられている為、底部３１５を流れる電流により円周方向の電磁力はより強くなる。
【００１０】
図１４〜図１６は、アークを駆動する磁気駆動電極と呼ばれる電極構造の第３の例を示した図である。前に示した磁気駆動電極の例とは電極のスリットの構造が異なっている。カップ型電極３１３の円筒部３１４と底部３１５にはスリット３１６が設けられており、スリット３１６は底部３１５の通電軸３１７側の面（図１４に示すＡの部分）、または、底部３１５の通電軸３１７側の面と側面の円筒状の部分からなる角部（図１４に示すＢの部分）を通っている。スリット３１６の角度は一対の電極で接点に平行な面に対して対称になっている。
【００１１】
図１６はカップ型電極３１３の断面図で、スリット３１６構造の説明のため、１本のスリット３１６のみを示してある。図１６より分かるように、スリット３１６は底部３１５の接点側の面には設けられていない。また一対の電極の位置関係は、図９及び図１０の場合と同様、カップ型電極３１３の中間位置となる平面、すなわち接点３１１に平行で接点３１１間の中点に位置する平面に対し対称となるようになっている。
【００１２】
接点３１１間に発生したアーク３１２にはカップ型電極により生じる磁界とアーク電流の相互作用により円周方向の電磁力が働き、接点３１１間を回転する。このため接点３１１の局所的な加熱が抑制され、接点の損傷が抑制される。従って、前述のような電極構造とすることで大電流遮断を行なうことが出来る。なお、この第３の例のものは、第２の例のものより円周方向の電磁力はより強くなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図９及び図１０に示した構造の磁気駆動電極を用いた第１の例の真空バルブでは、アークの位置によりアークを周方向に駆動する電磁力（駆動力）が小さくなる。図９及び図１０ではアーク３１２の位置が異なっており、カップ型電極３１３を流れる電流３１８の経路が異なる。
【００１４】
そのため、アーク３１２を周方向に駆動する磁界を発生する電流の周方向成分（図中上側の電極では左向きの電流成分、下側の電極では右向きの電流成分）は、図９では図１０より小さくなっているため、アーク３１２を周方向に駆動する駆動力は図９の方が小さい。そのため、駆動力の小さい位置でアーク３１２が停滞しやすいため、遮断性能が低下していた。
【００１５】
図１１〜図１３に示す第２の例においても、図９及び図１０に示す第１の例の場合と同様、アークの位置によりアークを周方向に駆動する電磁力（駆動力）が小さくなる。図１１及び図１２ではアーク３１２の位置が異なっており、カップ型電極３１３を流れる電流３１８の経路が異なる。
【００１６】
そのため、アーク３１２を周方向に駆動する磁界を発生する電流の周方向成分（図中上側の電極では左向きの電流成分、下側の電極では右向きの電流成分）は、図１１では図１２より小さくなっているため、アーク３１２を周方向に駆動する駆動力は図１１の方が小さい。そのため、駆動力の小さい位置でアーク３１２が停滞しやすいため、遮断性能が低下していた。
【００１７】
図１４〜図１６に示す第３の例においても前述の場合と同様、アークの位置によりアークを周方向に駆動する電磁力（駆動力）が小さくなる。図１４及び図１５ではアーク３１２の位置が異なっており、カップ型電極３１３を流れる電流３１８の経路が異なる。
【００１８】
そのため、アーク３１２を周方向に駆動する磁界を発生する電流の周方向成分（図中上側の電極では左向きの電流成分、下側の電極では右向きの電流成分）は、図１４では図１５より小さくなっているため、アーク３１２を周方向に駆動する駆動力は図１４の方が小さい。そのため、駆動力の小さい位置でアーク３１２が停滞しやすいため、遮断性能が低下していた。
【００１９】
スリットの本数を増やせば、周方向にアークを駆動する駆動力のアークの位置によるばらつきは小さくなるが、電極の機械的強度の低下や、通電断面積の狭い部分が生じることによる通電性能の低下が問題になる。そのため、機械的強度の確保のため十分な補強を設ける必要や、通電性能確保のため電極サイズを大きくする必要が生じ、小型化が困難であった。
【００２０】
特に第２および第３の例では、スリットの本数を増やすと底部でスリットが近接するため、機械的な強度の低下や、通電断面積の狭い部分が生じることによる通電性能の低下が問題となりやすい。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、電極の大きさ当たりの遮断電流及び通電電流を向上し、電極及び真空バルブのサイズを縮小した真空バルブを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る真空バルブは、
真空容器内に１対の電極が設けられており、
各々の電極は、導電体製の円筒部と、この円筒部の一方の端部を覆う底部とが一体的に形成されたカップ型電極からなるものとし、円筒部のもう一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点が接合されており、底部の接点側と逆の面には通電軸が取り付けられており、
電極の一方の第１の電極の円筒部と底部には円筒部の中心軸に対しある角度を有するスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面にも設けられており、
電極のうちもう一方の第２の電極の円筒部と底部にもスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面にも設けられており、円筒部と底部に設けられたスリットと円筒部の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極のスリットと中心軸のなす角度を引いた角度となっており、
各々の電極の円筒部のスリットとスリットの間に、第２のスリットが設けられ、
接点と電極の円筒部の接合面から底部の接点側の面までの軸方向の長さをｌとすると、
第２のスリットは接点と電極の円筒部の接合面から通電軸側の端部までの軸方向の長さがｌ／４からｌまでの範囲にある
ことを特徴とする。
【００２９】
このような構成の本発明によれば、各々の電極に底部に達しない第２のスリットを設けたことにより、底部を通るスリットの本数を増やすこと無く、アークを周方向に駆動する駆動力のアークの位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点間を停滞することなく回転し、接点の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００３０】
また、本発明に係る真空バルブは、
真空容器内に１対の電極が設けられており、
各々の電極は、導電体製の円筒部と、この円筒部の一方の端部を覆う底部とが一体的に形成されたカップ型電極からなるものとし、円筒部のもう一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点が接合されており、底部の接点側と逆の面には通電軸が取り付けられており、
電極の一方の第１の電極の円筒部と底部には円筒部の中心軸に対しある角度を有するスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面には設けられておらず、底部の通電軸側の面または底部の通電軸側の面と円筒部がなす角部にはスリットが設けられており、
電極のうちもう一方の第２の電極の円筒部と底部にもスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面には設けられておらず、底部の通電軸側の面または底部の通電軸側の面と円筒部がなす角部にはスリットが設けられており、円筒部と底部に設けられたスリットと円筒部の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極のスリットと中心軸のなす角度を引いた角度となっており、
各々の電極の円筒部のスリットとスリットの間に、第２のスリットが設けられ、
接点と電極の円筒部の接合面から底部の接点側の面までの軸方向の長さをｌとすると、
第２のスリットは接点と電極の円筒部の接合面から通電軸側の端部までの軸方向の長さがｌ／４からｌまでの範囲にある
ことを特徴とする。
【００３１】
このような構成の本発明によれば、各々の電極に底部に達しない第２のスリットを設けたことにより、底部を通るスリットの本数を増やすこと無く、アークを周方向に駆動する駆動力のアークの位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点間を停滞することなく回転し、接点の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図１には一対の電極の外形図が示してある。図１に示すように、各々のカップ型電極１は、円筒部２と底部３からなり、円筒部２の一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点４が接合されており、円筒部２のもう一方の端部は底部３で覆われている。底部３の接点４側と逆の面には通電軸７が取り付けられている。
【００３４】
カップ型電極１のうち、一方の電極１の円筒部２には電極１の中心軸に対しある角度αを有するスリット５が設けられている。
【００３５】
カップ型電極１のうち、もう一方の電極１はスリット５と電極１の中心軸がなす角度βが、ほぼ１８０度から第１の電極１のスリット５と中心軸のなす角度αを引いた角度となっている。一対のカップ型電極１の位置関係は、２つの電極１の中間位置となる平面、すなわち電極１の中心軸に対し垂直で各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっていることを特徴としている。
【００３６】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。一対のカップ型電極１の位置関係が前述のようになっているため、即ちスリット５の位置が各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっているため、それぞれの電極１により生じる駆動力が強い位置と弱い位置がずれることになり、２つの電極１による駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなる。
【００３７】
この実施形態によれば、スリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００３８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図２には一対の電極の外形図が示してある。図２に示すように、各々のカップ型電極１は、円筒部２と底部３からなり、円筒部２の一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点４が接合されており、円筒部２のもう一方の端部は底部３で覆われている。底部３の接点４側と逆の面には通電軸７が取り付けられている。
【００３９】
カップ型電極１のうち、一方の電極１の円筒部２と底部３には電極１の中心軸に対しある角度を有するスリット５が設けられている。カップ型電極１のうちもう一方の電極１の円筒部２と底部３にもスリット５が設けられており、このスリット５と電極１の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極１のスリット５と中心軸のなす角度を引いた角度となっている。各々の電極１の底部３では、スリット５は底部３の接点４側の面（底部３の円筒部２に囲まれた面）にも設けられている。一対のカップ型電極１の位置関係は、２つの電極１の中間位置となる平面、すなわち電極１の中心軸に対し垂直で各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっていることを特徴としている。
【００４０】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。底部３に設けたスリット５のため、底部３を流れる電流により駆動力はより強くなる。一対のカップ型電極１の位置関係が前述のようになっているため、即ちスリット５の位置が各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっているため、それぞれの電極１により生じる駆動力が強い位置と弱い位置がずれることになり、２つの電極１による駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなる。
【００４１】
この実施形態によれば、スリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００４２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図３には一対の電極の外形図が示してある。図３に示すように、各々のカップ型電極１は、円筒部２と底部３からなり、円筒部２の一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点４が接合されており、円筒部２のもう一方の端部は底部３で覆われている。底部３の接点４側と逆の面には通電軸７が取り付けられている。
【００４３】
カップ型電極１のうち、一方の電極１の円筒部２と底部３には電極１の中心軸に対しある角度を有するスリット５が設けられている。カップ型電極１のうちもう一方の電極１の円筒部２と底部３にもスリット５が設けられており、このスリット５と電極の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極のスリット５と中心軸のなす角度を引いた角度となっている。各々の電極１の底部３では、スリット５は底部３の接点４側の面（底部３の円筒部２に囲まれた面）には設けられていないが、底部３の通電軸７側の面、または底部３の通電軸７側の面と外側の円筒状の部分からなる角部には設けられている。一対のカップ型電極１の位置関係は、電極１の中間位置となる平面、すなわち電極１の中心軸に対し垂直で各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっていることを特徴としている。
【００４４】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。底部３に設けたスリット５のため、底部３を流れる電流により駆動力はより強くなる。また、この第３の実施形態はスリット５の構成の違いにより第２の実施形態の場合より駆動力はより強くなる。一対のカップ型電極１の位置関係が前述のようになっているため、即ちスリット５の位置が各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっているため、それぞれの電極１により生じる駆動力が強い位置と弱い位置がずれることになり、２つの電極１による駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなる。
【００４５】
この実施形態によれば、スリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００４６】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る真空バルブについて説明する。この第４の実施形態は、上述の第１乃至第３の実施形態の真空バルブにおいて、一対のカップ型電極１の位置関係は、電極１の中間位置となる平面、すなわち電極１の中心軸に対し垂直で各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し一方の電極１を投射すると、２つのカップ型電極１のスリット５が周方向に等間隔となっていることを特徴としている。その他の構成は第１乃至第３の実施形態の真空バルブと同様である。
【００４７】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。一対のカップ型電極１の位置関係が前述のようになっているため、一方の電極１により生じる駆動力が強い位置ともう一方の電極１により生じる駆動力が弱い位置が一致するため、２つの電極１による駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。
【００４８】
この実施形態によれば、スリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００４９】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図４には一対の電極の外形図が示してある。図４に示すように、各々のカップ型電極１は、円筒部２と底部３からなり、円筒部２の一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点４が接合されており、円筒部２のもう一方の端部は底部３で覆われている。底部３の接点４側と逆の面には通電軸７が取り付けられている。
【００５０】
カップ型電極１のうち一方の電極１の円筒部２と底部３には電極１の中心軸に対しある角度を有するスリット５が設けられている。カップ型電極１のうちもう一方の電極はスリット５と電極１の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極１のスリット５と中心軸のなす角度を引いた角度となっている。各々の電極１の底部３では、スリット５は底部３の接点４側の面（底部３の円筒部２に囲まれた面）にも設けられている。更に、各々の電極１のスリット５とスリット５の間の円筒部２のみに第２のスリット８が設けられていることを特徴としている。
【００５１】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。第２のスリット８を設けたことにより、円筒部２の隣合うスリット５の間の電流の流れを制御することが出来るため、即ち図４に点線で示すような電流Ｃを抑制することができるため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなる。
【００５２】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００５３】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図５には一対の電極の外形図が示してある。図４に示すように、各々のカップ型電極１は、円筒部２と底部３からなり、円筒部２の一方の端部に円筒と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点４が接合されており、円筒部２のもう一方の端部は底部３で覆われている。底部３の接点４側と逆の面には通電軸７が取り付けられている。
【００５４】
カップ型電極１のうち一方の電極１の円筒部２と底部３には電極の中心軸に対しある角度を有するスリット５が設けられている。カップ型電極１のうちもう一方の電極１の円筒部２と底部３にもスリット５が設けられており、このスリット５と電極の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極のスリット５と中心軸のなす角度を引いた角度となっている。各々の電極１の底部３では、スリット５は底部３の接点４側の面（底部３の円筒部２に囲まれた面）には設けられていないが、底部３の通電軸７側の面、または底部３の通電軸７側の面と外側の円筒状の部分からなる角部には設けられている。更に、各々の電極１のスリット５とスリット５の間の円筒部２のみに第２のスリット８が設けられていることを特徴としている。
【００５５】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４問のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。第２のスリット８を設けたことにより、円筒部２の隣合うスリット５の間の電流の流れを制御することが出来るため、即ち図４に点線で示すような電流Ｃを抑制することができるため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなる。
【００５６】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００５７】
（第７の実施形態）
この第７の実施形態は、上述の第５及び第６の実施形態の真空バルブにおいて、底部３に達しない第２のスリット８の電極１の中心軸に対する角度が、底部３に達するスリット５の電極の中心軸に対する角度と同じであることを特徴としている。その他の構成は第５及び第６の実施形態の真空バルブと同様である。
【００５８】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。電極１の中心軸に対する角度がスリット５と同じとなる第２のスリット８を設けたことにより、円筒部２の隣合うスリット５の間の電流の流れをより良好に制御することが出来るため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。
【００５９】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００６０】
（第８の実施形態）
図４を用いて、本発明の第８の実施形態に係る真空バルブについて説明する。カップ型電極１の円筒部２と接点４の接合面から底部３の接点４側の面（底部３の円筒部２に囲まれた面）までの電極１の軸方向距離をｌとする。上述の第５〜第７の実施形態の真空バルブにおいて、第２のスリット８の通電軸７側の端部の位置が、円筒部２と接点４の接合面からｌ／４の位置からｌの位置までの範囲になることを特徴としている。その他の構成は第５乃至第７の実施形態の真空バルブと同様である。
【００６１】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１２を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。円筒部２の隣合うスリット５の間の電流の流れを制御することが出来るため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。なお、第２のスリット８の通電軸７側の端部の位置が、円筒部２と接点４の接合面からｌ／４より小さい位置の場合は、円筒部２の隣合うスリット５の間の電流の流れの制御が十分できないため、ばらつきを小さくする効果が十分には期待できず、また、第２のスリット８の通電軸７側の端部の位置が、円筒部２と接点４の接合面からｌより大きい位置の場合は、第２のスリットが底部３にも設けられることになり、底部３におけるスリット同士が近くなるので通電部の断面積の狭い部分ができることになる。
【００６２】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００６３】
（第９の実施形態）
図４を用いて、本発明の第９の実施形態に係る真空バルブについて説明する。カップ型電極１の円筒部２の内側の面と外側の面の中間位置の電極中心軸からの距離、即ち円筒部２の内側の面と外側の面の中間位置の半径をＲ［ｍｍ］とし、円筒部２と接点４の接合面でのスリット５の幅（通常２ｍｍ〜４ｍｍ程度であるが、これに限定されない）をｄ［ｍｍ］、一方のカップ型電極のスリット５の本数をｎとする。上述の第５から第８の実施形態の真空バルブにおいて、周方向に隣合うスリット５に挟まれた領域の１ヶ所あたりに設けられる第２のスリット８の本数Ｎｓが
【００６４】
【数２】

となることを特徴としている。
【００６５】
その他の構成は第５乃至第８の実施形態の真空バルブと同様である。
【００６６】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。円筒部２の隣り合うスリット５の間隔が広い場合も、所定本数の第２のスリット８により円筒部２の隣り合うスリット５間の電流の流れを制御することが出来るため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。なお、第２のスリット８の本数Ｎｓが上述の範囲より少なすぎると効果が減少し、上述の範囲より多すぎると機械的強度が弱くなる。
【００６７】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００６８】
（第１０の実施形態）
この第１０の実施形態は、上述の上述の第５から第９の実施形態の真空バルブにおいて、周方向に隣り合うスリット５の間に設けられる第２のスリット８が、スリット５の間に等間隔で設けられていることを特徴としている。その他の構成は第５から第９の実施形態の真空バルブと同様である。
【００６９】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。第２のスリット８が等間隔となるため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。
【００７０】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００７１】
（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図６には一対の電極の外形図が示してある。この第７の実施形態は、上述の第５から第１０の実施形態の真空バルブにおいて、第２のスリット８の通電軸７側の端部の電極１の軸方向の位置が、底部３の接点４側の面（底部３の円筒部２に囲まれた面）の電極１の軸方向位置と同一になることを特徴としている。その他の構成は第５から第１０の実施形態の真空バルブと同様である。
【００７２】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。第２のスリット８を前述の構成で設けたことにより、円筒部２の隣り合うスリット５の間全域で電流の流れを制御することが出来るため、駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなる。
【００７３】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００７４】
（第１２の実施形態）
本発明の第１２の実施形態に係る真空バルブについて説明する。真空バルブの構成は、図８に示すものと同様とするが、図７には一対の電極の外形図が示してある。上述の第５から第１１の実施形態の真空バルブにおいて、一対のカップ型電極１の位置関係は、電極１の中間位置となる平面、すなわち電極１の中心軸に対し垂直で各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し非対称となっていることを特徴としている。
【００７５】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。底部３に設けたスリット５のため、底部３を流れる電流により駆動力はより強くなる。第２のスリット８を設け、一対のカップ型電極１の位置関係が前述のようになっているため、２つの電極１による駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。
【００７６】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００７７】
（第１３の実施形態）
この第１３の実施形態は、上述の第１２の実施形態の真空バルブにおいて、一対のカップ型電極１の位置関係は、電極１の中間位置となる平面、すなわち電極１の中心軸に対し垂直で各電極１の接点４表面から等距離となる平面に対し一方の電極１を投射すると、２つのカップ型電極１の底部３を通るスリット５が周方向に等間隔となっていることを特徴としている。その他の構成は第１２の実施形態の真空バルブと同様である。
【００７８】
この実施形態において、遮断動作を行なうと、事故電流や負荷電流は通電軸７、カップ型電極１、接点４、接点４間のアーク６を経て、もう一方の電極の接点４に流入する。電流はカップ型電極１を経て通電軸７に流出する。カップ型電極１を流れる電流により生じる磁界とアーク６中の電流の相互作用による駆動力のためアーク６は周方向に駆動される。底部３に設けたスリット５のため、底部３を流れる電流により駆動力はより強くなる。一対のカップ型電極１の位置関係が前述のようになっているため、２つの電極による駆動力のアーク６の位置によるばらつきがより小さくなる。
【００７９】
この実施形態によれば、底部３を通るスリット５の本数を増やすこと無く、アーク６を周方向に駆動する駆動力のアーク６の位置によるばらつきが小さくなるため、アークが接点４間を停滞することなく回転し、接点４の局所的な溶融が抑制される。これにより、高い遮断性能と通電性能を持つ真空バルブの提供が可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、接点間に生じるアークを、電極を流れる電流により生じる磁界とアークを流れる電流の相互作用による駆動力により周方向に駆動する磁気駆動電極を有する真空バルブにおいて、アークの位置によりアークに働く駆動力のばらつきを小さくし、駆動力が小さい位置でアークが停滞することを防ぐことにより、電極の面積当たりの遮断性能と通電性能を向上し、電極と真空バルブの小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図２】 本発明の第２の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図３】 本発明の第３の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図４】 本発明の第５の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図５】 本発明の第６の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図６】 本発明の第１１の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図７】 本発明の第１２の実施形態を説明するための、一対の電極の外形図。
【図８】 従来及び本発明の実施形態を説明するための、真空バルブの断面図。
【図９】 従来の真空バルブ（第１の例）を説明するための、一対の電極の外形図。
【図１０】従来の真空バルブ（第１の例）を説明するための、一対の電極の外形図。
【図１１】従来の真空バルブ（第２の例）を説明するための、一対の電極の外形図。
【図１２】従来の真空バルブ（第２の例）を説明するための、一対の電極の外形図。
【図１３】従来の真空バルブ（第２の例）を説明するための、一対の電極のうちの一方の電極の断面斜視図。
【図１４】従来の真空バルブ（第３の例）を説明するための、一対の電極の外形図。
【図１５】従来の真空バルブ（第３の例）を説明するための、一対の電極の外形図。
【図１６】従来の真空バルブ（第３の例）を説明するための、一対の電極のうちの一方の電極の断面斜視図。
【符号の説明】
１…カップ型電極
２…円筒部
３…底部
４…接点
５…スリット
６…アーク
７…通電軸
８…第２のスリット
３０１…絶縁筒
３０２、３０３…蓋
３０４、３０５…電極
３０６…固定軸
３０７…可動軸
３０８…ベローズ

Claims (3)

1. 真空容器内に１対の電極が設けられており、
   各々の電極は、導電体製の円筒部と、この円筒部の一方の端部を覆う底部とが一体的に形成されたカップ型電極からなるものとし、円筒部のもう一方の端部に円筒部と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点が接合されており、底部の接点側と逆の面には通電軸が取り付けられており、
   電極の一方の第１の電極の円筒部と底部には円筒部の中心軸に対しある角度を有するスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面にも設けられており、
   電極のうちもう一方の第２の電極の円筒部と底部にもスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面にも設けられており、円筒部と底部に設けられたスリットと円筒部の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極のスリットと中心軸のなす角度を引いた角度となっており、
   各々の電極の円筒部のスリットとスリットの間に、第２のスリットが設けられ、
   接点と電極の円筒部の接合面から底部の接点側の面までの軸方向の長さをｌとすると、
   第２のスリットは接点と電極の円筒部の接合面から通電軸側の端部までの軸方向の長さがｌ／４からｌまでの範囲にある
   ことを特徴とする真空バルブ。
2. 真空容器内に１対の電極が設けられており、
   各々の電極は、導電体製の円筒部と、この円筒部の一方の端部を覆う底部とが一体的に形成されたカップ型電極からなるものとし、円筒部のもう一方の端部に円筒部と同軸の中心付近に穴が設けられた円板状の接点が接合されており、底部の接点側と逆の面には通電軸が取り付けられており、
   電極の一方の第１の電極の円筒部と底部には円筒部の中心軸に対しある角度を有するスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面には設けられておらず、底部の通電軸側の面または底部の通電軸側の面と円筒部がなす角部にはスリットが設けられており、
   電極のうちもう一方の第２の電極の円筒部と底部にもスリットが設けられ、スリットは底部の接点側の面には設けられておらず、底部の通電軸側の面または底部の通電軸側の面と円筒部がなす角部にはスリットが設けられており、円筒部と底部に設けられたスリットと円筒部の中心軸がなす角度がほぼ１８０度から第１の電極のスリットと中心軸のなす角度を引いた角度となっており、
   各々の電極の円筒部のスリットとスリットの間に、第２のスリットが設けられ、
   接点と電極の円筒部の接合面から底部の接点側の面までの軸方向の長さをｌとすると、
   第２のスリットは接点と電極の円筒部の接合面から通電軸側の端部までの軸方向の長さがｌ／４からｌまでの範囲にある
   ことを特徴とする真空バルブ。
3. 請求項１または請求項２に記載の真空バルブにおいて、
   電極の底部に達する隣合うスリットに挟まれた領域の１ヶ所あたりに設けられる第２のスリットの本数Ｎｓが、
   電極の円筒部の内側の面と外側の面の中間位置の半径をＲ、一方の電極の底部に達するスリットの本数をｎ、底部に達するスリットの電極の円筒部と接点の接合面でのスリットの幅をｄとすると、
   

   

   となる
   ことを特徴とする真空バルブ。

Images