JP6138601B2 - 真空遮断器用電極及びそれを用いた真空バルブ - Google Patents

Description

本発明は真空バルブに係わり，特に，磁場発生用コイルを有する真空遮断器用電極に関する。

真空遮断器は受配電系統に配置される機器であり，必要に応じて特定箇所を電力系統から切り離す役割を果たすものである。特に，事故時には数千から数万アンペアの電流を遮断する責務を負う。

真空遮断器は，真空容器内部に配置された一対の接点電極を接離することにより，電流を投入または遮断するものであり，接点電極端面に垂直な磁場（以下，縦磁場という）を印加することによって，電流遮断性能が向上することが広く知られている。

このような縦磁場型の真空バルブ用電極として，接点電極背部に磁場発生用のコイル部を備えた構造が広く採用されている。電流遮断時に発生するアークを磁場に拘束することで，アークによる電極表面の局所的な加熱を抑制し，アークによる熱負荷を電極表面全体に分散させることで電流遮断性能が向上する。

磁場発生用コイル電極を備えた真空バルブとして、特許文献１がある。円筒形導体の軸方向に対して傾斜するスリットを円筒形導体の側面に設けることで、縦磁場発生用のコイル部を形成する。

特開２００８−１３５３３８号公報

上記した磁場発生用コイル電極を備えた真空バルブにおいては、 コイル部に形成した縦磁場発生用の傾斜スリットについて、円筒形導体の軸方向に対する傾斜角度を大きくすることで、縦磁場の強度を増加させることができる。しかしながら、傾斜角度の増大にともない、コイル部の通電抵抗が増加するという問題点がある。

そこで本発明では、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させる縦磁場型の真空遮断器用電極を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、円筒形導体の側面に形成された傾斜スリットを有する電極対を備え、前記円筒形導体の軸方向と前記傾斜スリットとの角度が、接点電極から遠いほど小さくする真空遮断器用電極としたことを特徴とする。

また、本発明は円筒形導体の軸方向に対して傾斜するスリットを前記円筒形導体の側面に複数個備え、前記スリットと前記円筒形導体の軸方向との角度が異なる２種類の直線スリットにより、前記円筒形導体の一方の端面と他方の端面を貫通することを特徴とする。

さらに、本発明は円筒形導体の軸方向に対して異なる角度で傾斜する２種類の直線スリットが、不連続であることを特徴とする。

本発明によれば，磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させる縦磁場型の電極を搭載した真空バルブを提供することができる。

本発明の実施例１を示す真空バルブ用電極 本発明の実施例２を示す真空バルブ用電極 本発明の実施例３を示す真空バルブ用電極 本発明の実施例４を示す真空バルブ用電極 実施例４の構造を実現するための加工方法 本発明の実施例５を示す真空バルブ

以下、図示した実施例に基づき、本発明の真空バルブを説明する。

図１に，本発明の実施例１を示す。図１は本発明に係わる真空バルブに搭載される電極側面図である。

電極は，接点導体１と円筒形導体２とアダプタ３とリード４とから概略構成される。接点導体１は，円板形状をなし，その一方の端面には，円筒形導体２の端面２ａが接している。アダプタ３は、円板形状をなし、その一方の端面には、円筒形導体２の端面２ｂが接している。前期アダプタ３の他方の端面は、リード４の一方の端面と接している。接点導体１は，導電率が高く耐電圧性能に優れた材料，例えば銅を主成分とした合金により製作される。円筒形導体２は，中空円筒形状をなし，側面には円筒形導体の軸方向に対して角度αを有し、側面を内側から外側に貫通するスリット５が複数設けられている。スリット５の傾斜角度αは、接点電極１から離れるほど小さくなることを特徴とする。

真空バルブは，同一形状の電極２つを対向させるように配置し，互いの接点導体１を接離することにより投入動作と遮断動作を行う。

接点導体１を介して円筒形導体２に流入した電流は、スリット５の間に形成されるらせん状の電流経路６を通りアダプタ３に到達する。その結果、円筒形導体２の軸方向に磁場が発生する。磁場強度は、電流経路６に流れる電流の大きさと電流経路６の周方向ループの長さとの積に比例する。よって、スリット５の傾斜角度αを大きくすると、周方向ループが延長し、磁場強度が増加する。

しかしながら、傾斜角度αを大きくすると、電流経路６の通電方向に垂直な断面積が小さくなり、通電抵抗が増加する。

ところで、電流経路６によって発生した磁場は、円筒形導体の軸方向へ離れるに従い小さくなる。よって、電極間に発生する磁場において、電流経路６のうち接点電極１に近い方が電極間に発生する磁場は、電流経路６のうちアダプタ３に近い方が電極間に発生する磁場よりも大きい。

一方、通電抵抗は電極間からの距離によらず、導体の導電率と長さと断面積で決定される。よって、電極間への発生磁場の影響が大きい接点電極１側の電流経路６では、傾斜角度αを大きくし、電極間への発生磁場の影響が小さいアダプタ３側の電流経路６では、傾斜角度αを小さくすることで、通電抵抗の増加を抑制することができる。

以上により，本実施例では磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させる縦磁場型の真空バルブ用電極を提供することができる。

図２に，本発明の実施例２を示す。図２は、実施例１の傾斜スリット５を２つの直線スリット５ａおよび５ｂで置き換えた構造である。図１に示した連続的に傾斜角度が変化するスリットを設けることは、加工技術の上で困難を要するとともにコストが増大する。コスト増大を防ぐには、図２に示すように接点電極側の直線スリット５ａとアダプタ側の直線スリット５ｂをそれぞれ設ける方法がある。このとき、円筒形導体の軸方向に対する直線スリット５ａの角度α’は、円筒形導体の軸方向に対する直線スリット５ｂの角度α’’よりも大きい。

このような構成により、磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させるとともに、製作コストを低減した縦磁場型の真空バルブ用電極を提供することができる。

図３に、本発明の実施例３を示す。図３は、実施例２の接点側の直線スリット５ａとアダプタ側の直線スリット５ｂを不連続にした構造である。実施例１や実施例２では、傾斜スリット５または直線スリット５ａおよび直線スリット５ｂが、円筒形導体の一方の端面から他方の端面まで貫通するため、円筒形導体２が傾斜スリットと同数の部分に分割される。よって、組み立ての上で困難を要するとともに、組み立てコストが増大する。そこで、図３のように、直線スリット５ａと直線スリット５ｂを不連続にすることで、円筒形導体を分割せずに加工することができる。

このような構成により、磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させるとともに、製作コストを低減した縦磁場型の真空バルブ用電極を提供することができる。

図４に、本発明の実施例４を示す。図４は、円盤状カッターにより、連続的に変化する傾斜スリットを形成した電極である。図５に示すように、円筒形導体２の軸方向に対して角度βだけ傾斜させた円盤状カッター７を円筒形導体の端面と平行に挿入する。カッター７の先端が円筒形導体の側面に形成される傾斜スリット５の接点側端部と一致するようにカッター７を挿入する。

このような加工方法により、少なくとも２回必要であった切削工程を１回に短縮することができ、磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させるとともに、製作コストを低減した縦磁場型の真空バルブ用電極を提供することができる。

図６に、本発明の実施例５を示す。図６は本発明による真空遮断器用電極を用いた真空バルブの概略図である。本実施例に係わる真空バルブは、絶縁筒８と、端板９ａ及び９ｂと、固定リード１０ａと、可動リード１０ｂと、固定電極１１ａと、可動電極１１ｂと、ベローズ１２と、シールド１３とから構成される。

絶縁筒８は円筒形状をなし、その両端面は円盤形状の金属からなる端板９ａ及び９ｂで塞がれる。端板９ａを通して固定された固定リード１０ａの先端に固定電極１１ａが固定される。一方、端板９ｂを通して移動可能な可動リード１０ｂが、ベローズ１２を介して取り付けられる。可動リード１０ｂの先端に可動電極１１ｂが固定される。固定電極１１ａ及び可動電極１１ｂの周囲には、絶縁筒８を保護するためのシールド１３が設けられる。固定電極１１ａおよび可動電極１１ｂは，実施例１又は実施例２又は実施例３又は実施例４に示した電極構造を有する。

電流を遮断するときの動作について、図６を用いて説明する。図示しない操作器によって可動電極１１ｂを固定電極１１ａと反対の方向に駆動することにより、固定電極１１ａと可動電極１１ｂが開極し、両電極間にアーク１４が発生する。アーク１４を通して電流が接点電極１に流れ込み，円筒形導体２を介して固定リード１０ａまたは可動リード１０ｂに流れる。

このような構成により、磁場強度の増加と通電抵抗の低減を両立させるとともに、製作コストを低減した縦磁場型の真空バルブを提供することができる。

１ 接点電極
２ 円筒形導体
２ａ 円筒形導体の接点側端面
２ａ 円筒形導体のアダプタ側端面
３ アダプタ
４ リード
５ 傾斜スリット
５ａ 接点側の直線スリット
５ａ アダプタ側の直線スリット
６ 電流経路
７ 円盤状カッター
８ 絶縁筒
９ａ 端板
９ｂ 端板
１０ａ 固定リード
１０ｂ 可動リード
１１ａ 固定電極
１１ｂ 可動電極
１２ ベローズ
１３ シールド
１４ アーク

Claims (2)

1. 円筒形導体の軸方向に対して異なる角度で傾斜する第１スリットおよび第２スリットを前記円筒形導体の側面に複数個備え、
   前記第１スリットと前記第２スリットのうち、それぞれの先端が最も近接する関係にある第１スリットと第２スリットは、軸方向にオーバーラップするように不連続であり、
   それぞれのスリットと前記円筒系導体の軸方向との角度は、前記第１スリットよりも接点電極から遠い前記第２スリットの方が小さいことを特徴とする真空遮断器用電極。
2. 請求項１に記載の真空遮断器用電極を搭載することを特徴とした真空バルブ。