JP6624142B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

この発明は、例えばセラミックスからなる絶縁容器内に固定側電極および可動側電極が配置され、回路の遮断および接続を行う真空バルブに関するものである。

従来の真空バルブでは、絶縁容器の内面に、セラミックスなどの絶縁容器の部材に比べ低い抵抗率の抵抗層を設け、この抵抗層を固定側電極あるいは可動側電極に接続することにより、帯電現象が起こり難く真空中の絶縁破壊耐性を向上させることができる。
さらに、絶縁容器等の外周面に、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層を設けることにより、真空バルブと外部との絶縁破壊耐性の補強を図っている。（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−１５９１９

外周面に絶縁層を有する真空バルブの製造時に、絶縁層の形成後に、絶縁層内のボイド欠陥および絶縁層と絶縁容器の外周面との剥離欠陥の有無を調べる検査工程を実施することがある。絶縁層のボイド欠陥あるいは剥離欠陥部分があると、絶縁層の絶縁性を維持できない場合がある。
このような絶縁層の検査方法の代表的なものに部分放電試験がある。部分放電試験は、固定側電極と可動側電極との間に電圧を印加し、微小な電流を計測することで、ボイド欠陥起因あるいは剥離欠陥起因の電荷移動を検出することで、ボイド欠陥および剥離欠陥の有無を検査する方法である。
しかしながら、特許文献１のように絶縁容器の内面に固定側電極あるいは可動側電極に接続する抵抗層がある場合、抵抗層に電圧が印加されることにより、移動する電荷量が多くなり、絶縁層のボイド欠陥や剥離欠陥に起因した電荷移動を正確に検知できず、部分放電試験では、ボイド欠陥および剥離欠陥の有無を検査することは困難であるといった問題があった。

この発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、真空中の絶縁破壊耐性を維持し、絶縁容器等の外周面に絶縁層（絶縁部）を設けることにより、真空バルブと外部との絶縁破壊耐性を補強した真空バルブであっても、容易にボイド欠陥および剥離欠陥の有無を検査することを可能にする真空バルブを提供することである。

この発明に係る真空バルブは、筒状の絶縁容器と、絶縁容器の外側を覆うように配置された絶縁部と、絶縁容器の一方側端部を閉塞する可動側端板と、絶縁容器の他方側端部を閉塞する固定側端板と、可動側端板を貫通して配設された可動側通電軸の先端部に設けられた可動側電極と、固定側端板を貫通して配設された固定側通電軸の先端部に前記可動側電極と相対向して設けられた固定側電極と、可動側電極と固定側電極との周囲を取り囲むように配置されたアークシ−ルドとを備える。
さらに、絶縁容器の内面は、可動側端板に近接する第１の内面部分と、アークシ−ルドに近接する第２の内面部分と、固定側端板に近接する第３の内面部分と、第１の内面部分と第２の内面部分との間に位置する第４の内面部分と、第３の内面部分と第２の内面部分との間に位置する第５の内面部分とを有し、第４の内面部分の表面に第１の半導電層と、第５の内面部分の表面に第２の半導電層とを有する。
また、第１の半導電層と可動側端板とは第１の内面部分の介在により電気的に絶縁され、第２の半導電層と前記固定側端板とは第３の内面部分の介在により電気的に絶縁される。

この発明によれば、絶縁容器の内面に半導電層を有し、真空中の絶縁破壊耐性を維持し、絶縁容器の外周面の絶縁部する真空バルブであって、絶縁部のボイド欠陥および剥離欠陥の有無を検査することができる真空バルブを提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る真空バルブ１００の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度の分布図である。 この発明の実施の形態２に係る絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度の分布図と、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率の分布図である。 この発明の実施の形態２に係る他の例を示した半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率の分布図である。 この発明の実施の形態３に係る真空バルブ１０１の断面図である。 この発明の実施の形態４に係る真空バルブ１０２の断面図である。 この発明の実施の形態４に係る他の例を示した真空バルブ１０３の断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明を実施の形態１について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係る真空バルブ１００の断面図であり、図２は、真空バルブ１００が備える絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度分布を示す。

はじめに、図１を参照して、実施の形態１に係る真空バルブ１００の構成を説明する。
真空バルブ１００は、絶縁容器１、可動側端板２、固定側端板３、可動側電極４１、固定側電極５１、アークシールド６、半導電層７ｂ、半導電層７ｄ、および樹脂層８を含む。なお、半導電層７ｂは、特許請求の範囲に記す第１の半導電層の例示であり、半導電層７ｄは、特許請求の範囲に記す第２の半導電層の例示である。さらに、樹脂層８は、特許請求の範囲に記す絶縁部の例示である。
筒状の絶縁容器１は、セラミックスなどの絶縁性の部材で構成される。絶縁容器１の一方の端部に、可動側端板２が配置され、絶縁容器１の端部１２と可動側端板２の端部２ｅとが接続される。さらに、絶縁容器１の他方の端部に、固定側端板３が配置され、絶縁容器１の端部１３と固定側端板３の端部３ｅとが接続される。
さらに、絶縁容器１の外側１ｕは、絶縁性の樹脂層８で覆われる。また、絶縁容器１の内部には、絶縁容器１の支持部１１により支持され、アークシールド６を備える。アークシールド６は、金属などの導電性部材で形成され、後述する可動側電極４１と固定側電極５１とを覆うように設置される。

可動側端板２には、紙面の左右に伸縮自在のベローズ２２の一端側が取り付けれ、ベローズ２２のもう一端側には、ベローズシールド２３が取り付けられる。さらに、ベローズシールド２３を貫通するように、可動側通電軸４が取り付けられる。
また、アークシールド６に覆われる可動側通電軸４の端部には、可動側電極４１を有する。さらに、可動側端板２には、可動側シールド２１が、可動側端板２の端部２ｅと可動側通電軸４との間に、可動側通電軸４を取り囲むように取り付けられる。
なお、可動側端板２、ベローズ２２、ベローズシールド２３、可動側通電軸４、可動側電極４１、および可動側シールド２１は、電気的に接続される。

可動側シールド２１は、可動側端板２の端部２ｅに発生する電界強度を緩和する効果を現す。可動側シールド２１を可動側端板２に備えない場合、可動側通電軸４に電圧が印加されると、可動側端板２の端部２ｅに局所的に高い電界強度が発生し絶縁破壊の至る可能性がある。

なお、可動側シールド２１の電界強度を緩和する効果的な配置は、可動側シールド２１の真空バルブ１００の内部における最端部（点線２１Ｌは、この最端部の紙面横方向の位置を示す）を、可動側端板２の端部２ｅの紙面横方向の位置より、左側に位置するように配置である。この配置により、可動側端板２の端部２ｅに発生する電界強度を緩和する効果に加え、点線２１Ｌより紙面の右側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分および可動側端板２の部分の電界強度を緩和する効果を現す。

固定側端板３には、固定側端板３を貫通するように、固定側通電軸５が取り付けられる。また、アークシールド６に覆われる固定側通電軸５の端部には、固定側電極５１を有する。さらに、固定側端板３には、固定側シールド３１が、固定側端板３の端部３ｅと固定側端板３との間に、固定側通電軸５を取り囲むように取り付けられる。
なお、固定側端板３、固定側通電軸５、固定側電極５１、および固定側シールド３１は、電気的に接続される。

固定側シールド３１は、固定側端板３の端部３ｅに発生する電界強度を緩和する効果を現す。固定側シールド３１を固定側端板３に備えない場合、固定側通電軸５に電圧が印加されると、固定側端板３の端部３ｅに局所的に高い電界強度が発生し絶縁破壊に至る可能性がある。

なお、固定側シールド３１の電界強度を緩和する効果的な配置は、固定側シールド３１の真空バルブ１００の内部における最端部（点線３１Ｒは、この最端部の紙面横方向の位置を示す）を、固定側端板３の端部３ｅの紙面横方向の位置より、右側に位置するように配置である。この配置により、固定側端板３の端部３ｅに発生する電界強度を緩和する効果に加え、点線３１Ｒより紙面の左側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分および固定側端板３の部分の電界強度を緩和する効果を現す。

また、アークシールド６は、可動側電極４１と固定側電極５１との間にアークが発生した場合、アークの熱により可動側電極４１と固定側電極５１とから飛散する金属蒸気および金属粒子から、から他の部位を保護するために設置される。
なお、点線６Ｒは、アークシールド６の可動側端板２の側の紙面横方向の最端部位置を示し、点線６Ｌは、アークシールド６の固定側端板３の側の紙面横方向の最端部位置を示す。前述したようにアークシールド６は導電性部材で構成されるので、点線６Ｌより紙面の右側かつ点線６Ｒより紙面の左側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分の電界強度を緩和する効果を現す。

さらに、内面部１０ａ〜１０ｅは、各々絶縁容器１の内面１ｎ上の部分を示す。
内面部１０ａは、絶縁容器１の端部１２が接する内面１ｎから内面１ｎの中心方向への内面１ｎの範囲であり、内面部１０ｅは、絶縁容器１の端部１３が接する内面１ｎから内面１ｎの中心方向への内面１ｎの範囲である。
内面部１０ｃは、アークシールド６に近接する内面１ｎの範囲である。内面部１０ｂは、内面部１０ａと内面部１０ｃとの間の内面１ｎの範囲であり、半導電層７ｂを有する。内面部１０ｄは、内面部１０ｅと内面部１０ｃとの間の内面１ｎの範囲であり、半導電層７ｄを有する。
また、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの表面抵抗率は、１×１０^８〜１×１０^１４Ω／ｓｑの範囲が望ましく、絶縁容器１の内面１ｎの表面抵抗率は、１×１０^１４Ω／ｓｑ以上が望ましい。

なお、内面部１０ａは、特許請求の範囲に記す第１の内面部分の例示であり、内面部１０ｃは、特許請求の範囲に記す第２の内面部分の例示であり、内面部１０ｅは、特許請求の範囲に記す第３の内面部分の例示である。さらに、内面部１０ｂは、特許請求の範囲に記す第４の内面部分の例示であり、内面部１０ｄは、特許請求の範囲に記す第５の内面部分の例示である。

半導電層７ｂおよび半導電層７ｄは、導電性を有し真空中において気化する量が少ない材質が望ましく、金属あるいは金属酸化物の薄膜で構成される。たとえば、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの構成部材には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、およびＴａがあり、なお、蒸着法あるいはスパッタリング法により形成することができる。

つぎに、真空バルブ１００の動作について説明する。
真空バルブ１００の内部は、高い絶縁状態を維持するために、１×１０^−３パスカル以下の真空状態に保たれる。また、可動側電極４１と固定側電極５１とを接続する閉状態と、可動側電極４１と固定側電極５１とを開放する開状態とを、切り替えることが可能である。
図１は、可動側電極４１と固定側電極５１とが接続していない開状態である。外部から可動側通電軸４に、紙面右から左へ押圧が印加されることにより、可動側通電軸４が移動し、可動側電極４１と固定側電極５１とが接続する閉状態となる。
すなわち、可動側通電軸４を移動することにより、開状態から閉状態への切り替え、あるいは閉状態から開状態への切り替えることが可能である。

つぎに、絶縁破壊現象について説明する。
開状態において、可動側通電軸４と固定側通電軸５との間に電圧が印加される場合、可動側シールド２１の表面および固定側シールド３１の表面の電界強度が高くなり、可動側シールド２１の表面および固定側シールド３１の表面から１次電子が真空バルブ１００の内部に向かって放出される。この１次電子が、絶縁容器１の内面１ｎ上に衝突すると、絶縁容器１の内面１ｎから２次電子が放出される。この２次電子の放出により、絶縁容器１の内面１ｎが正極性に帯電する。２次電子が放出され続け、内面１ｎの正極性の帯電が進行すれば、可動側通電軸４と固定側通電軸５との間の絶縁状態が維持できなくなることがある。すなわち、絶縁破壊現象に至ることがある。
なお、２次電子の放出量は、１次電子の運動エネルギーに依存する。すなわち、絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度に依存し、電界強度が高くなると、２次電子の放出量が増えることになる。言い換えると、絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度が高い場合、絶縁破壊現象に至る可能性が高くなる。

図２を、参照して絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度の分布について説明する。
図２の縦軸は、絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度を示し、横軸は、絶縁容器１の内面１ｎの位置を示す。図２に示す内面１ｎ上の電界強度の分布は、可動側通電軸４を接地し、固定側通電軸５に正電位を印加した場合である。
図中の１３ｐは、図１に示す絶縁容器１の端部１３における絶縁容器１の内面１ｎの位置を示し、同様に、１２ｐは、図１に示す絶縁容器１の端部１２における絶縁容器１の内面１ｎの位置を示す。さらに、１０ａ〜１０ｅは、図１と同様な内面部１０ａ〜１０ｅを示す。

さらに、点線Ｌ１は、絶縁容器１の内面１ｎに半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを設けない場合の電界強度分布を示し、極大値Ｐ１ａとＰ１ｂとを有する。実線Ｌ２は、前述したように絶縁容器１の内面１ｎに半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを設ける場合の電界強度の分布を示し、極大値Ｐ２ａとＰ２ｂとを有する。
すなわち、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを設けることにより、電界強度の極大値Ｐ１ａは極大値Ｐ２ａまで低下し、電界強度の極大値Ｐ１ｂは極大値Ｐ２ｂまで低下する。よって、電界強度が緩和されるので、２次電子の放出を低減される。言い換えると、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを設けることにより、絶縁容器１の内面１ｎが正極性に帯電することを抑制し、絶縁破壊現象に至ることを防止することができる。

さらに、半導電層７ｂ内を電荷は、自由に移動することができるので、半導電層７ｂの電界強度は緩和され、２次電子の放出を低減する効果を現す。なお、同様に半導電層７ｄ内を電荷は、自由に移動することができるので、半導電層７ｂの電界強度は緩和され、２次電子の放出を低減する効果を現す。

一方、絶縁容器１の内面部１０ａ、内面部１０ｃ、および内面部１０ｅには、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを設けないので、可動側端板２と半導電層７ｂとの間、半導電層７ｂと半導電層７ｄとの間、および固定側端板３と半導電層７ｄとの間は、電気的に絶縁される。
部分放電試験を実施するために、固定側通電軸５と可動側通電軸４との間に電圧を印加しても、可動側通電軸４と半導電層７ｂとは絶縁され、固定側通電軸５と半導電層７ｄとは絶縁されているので、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを通じて流れる電荷の量は大幅に低減される。すなわち、樹脂層８、および樹脂層８と絶縁容器１との界面に部分放電試験を実施することが可能である。

さらに、本実施の形態１における好ましい半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの設置範囲について説明する。
半導電層７ｂの一方の端部（内面部１０ａに接する部分）の電界強度は、この端部の形状に依存し高くなる場合がある。一方、前述したように可動側シールド２１は、点線２１Ｌより紙面の右側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分および可動側端板２の部分の電界強度は緩和する効果を現す。すなわち、半導電層７ｂの一方の端部を点線２１Ｌより紙面の右側に設置することにより、半導電層７ｂの端部（内面部１０ａに接する部分）に発生する電界強度を緩和することができる。

さらに、半導電層７ｂの他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）の電界強度は、この端部の形状に依存し高くなる場合がある。一方、前述したようにアークシールド６の影響により点線６Ｌより紙面の右側かつ点線６Ｒより紙面の左側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分の電界強度は緩和する効果を現す。すなわち、半導電層７ｂの他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）を点線６Ｒより紙面の左側に設定することにより、半導電層７ｂの他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）に発生する電界強度を緩和することができる。

同様に、半導電層７ｄの一方の端部（内面部１０ｅに接する部分）の電界強度は、この端部の形状に依存し高くなる場合がある。一方、前述したように固定側シールド３１は、点線３１Ｒより紙面の左側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分および固定側端板３の部分の電界強度の電界強度は緩和する効果を現す。すなわち、半導電層７ｄの一方の端部（内面部１０ｅに接する部分）を点線３１Ｒより紙面の左側に設定することにより、半導電層７ｄの端部（内面部１０ｅに接する部分）に発生する電界強度を緩和することができる。

さらに、半導電層７ｄの他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）の電界強度は、この端部の形状に依存し高くなる場合がある。一方、前述したように前述したようにアークシールド６の影響により点線６Ｌより紙面の右側かつ点線６Ｒより紙面の左側の絶縁容器１の内面１ｎ上の部分の電界強度は緩和する効果を現す。すなわち、半導電層７ｄの他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）を点線６Ｌより紙面の右側に設定することにより、半導電層７ｄの他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）に発生する電界強度を緩和することができる。

言い換えると、半導電層７ｂの可動側端板２の側の一方の端部（内面部１０ａに接する部分）を、可動側シールド２１の真空バルブ１００の内部における最端部より、可動側端板２の側に設定し、半導電層７ｂのアークシールド６の側の他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）を、アークシールド６の可動側端板２の側の最端部より、固定側端板３の側に設定する。なお、半導電層７ｂの可動側端板２の側の一方の端部は、可動側端板２と電気的に絶縁するものとする。
さらに、半導電層７ｄの固定側端板３の側の一方の端部（内面部１０ｅに接する部分）を、固定側シールド３１の真空バルブ１００の内部における最端部より、固定側端板３の側に設定し、半導電層７ｄのアークシールド６の側の他方の端部（内面部１０ｃに接する部分）を、アークシールド６の固定側端板３の側の最端部より、可動側端板２の側に設定する。なお、半導電層７ｄの固定側端板３の側の一方の端部は、固定側端板３と電気的に絶縁するものとする。
これらの半導電層７ｂの両端部の設定および半導電層７ｄの両端部の設定により、より電界強度が緩和され、さらに２次電子の放出を低減する効果を備える。

上述したように本実施の形態１によれば、真空バルブ１００は、絶縁容器１の内面部１０ｂに半導電層７ｂを有し、絶縁容器１の内面部１０ｄに半導電層７ｄを有することにより、２次電子の放出を低減し、絶縁破壊に至ることを抑制する効果を備え、樹脂層８を備えることにより、真空バルブ１００と外部との間に高い絶縁耐性を備える。
さらに、真空バルブ１００に、部分放電試験を実施することが可能であるので、簡便に樹脂層８のボイド欠陥および剥離欠陥の有無を検査することができる。よって、信頼性の高い真空バルブを提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、内面部１０ｂに半導電層７ｂを有し、内面部１０ｄに半導電層７ｄを有する形態を説明した。
本実施の形態２では、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率に分布を有することにより、実施の形態１に比べ絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度の分布をより緩和する形態を説明する。

図３は、真空バルブ１００が備える絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度の分布図と、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄに導電率の分布図を示し、図４は、図３とは別の半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率の分布図を示す。
なお、図３および図４において、図１および図２と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。
さらに、後述する半導電層７ｂおよび半導電層７ｄに導電率の分布以外は、実施の形態１の真空バルブ１００と同様であるので、本実施の形態２における真空バルブ１００の図示を省略する。

図３を参照して、本実施の形態２に真空バルブの構成を説明する。
図３（ｂ）は、本実施の形態２の半導電層７ｂおよび半導電層７ｄに導電率の分布である。縦軸は、絶縁容器１の内面１ｎ上の導電率を示し、横軸は、絶縁容器１の内面１ｎの位置を示す。
半導電層７ｂの内面部１０ａ側に、半導電層７ｂの導電率の最大値Ｃ１ａを有し、内面部１０ｃ側に向かい半導電層７ｂの導電率は減少する。半導電層７ｄの内面部１０ｅ側に、半導電層７ｄの導電率の最大値Ｃ１ｂを有し、内面部１０ｃ側に向かい半導電層７ｂの導電率は減少する。

図３（ｃ）は、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄに導電率が均一である場合の例示である。図３（ｂ）と同様に縦軸は、絶縁容器１の内面１ｎ上の導電率を示し、横軸は、絶縁容器１の内面１ｎの位置を示す。

図３（ａ）は、絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度の分布である。図２と同様に、縦軸は、絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度を示し、横軸は、絶縁容器１の内面１ｎの位置を示す。図２に示す内面１ｎ上の電界強度の分布は、可動側通電軸４を接地し、固定側通電軸５に正電位を印加した場合である。

点線Ｌ１は、図２と同様に、絶縁容器１の内面１ｎに半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを設けない場合の電界強度分布を示し、極大値Ｐ１ａとＰ１ｂとを有する。
実線Ｌ３は、図３（ｃ）示す半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率が均一である場合の電界強度の分布を示し、極大値Ｐ３ａとＰ３ｂとを有する。
一点鎖線Ｌ４は、図３（ｂ）示す半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率が分布を有する場合の電界強度の分布を示し、極大値Ｐ４ａとＰ４ｂとを有する。

半導電層７ｂおよび半導電層７ｄに、図３（ｂ）に示す導電率の分布を設けることにより、図３（ｃ）に示す導電率が均一な場合に比べ、電界強度の極大値Ｐ３ａは極大値Ｐ４ａまで低下し、電界強度の極大値Ｐ３ｂは極大値Ｐ４ｂまで低下する。よって、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率が均一な場合に比べ、電界強度が緩和されるので、２次電子の放出を低減される。すなわち、絶縁容器１の内面１ｎの正極性への帯電が抑制され、絶縁破壊現象に至ることを防止することができる。
なお、図３（ｂ）に示す導電率の分布は、半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの膜厚を変化させる方法あるいは導電率の異なる２種類以上の材質の混合比を変えることによっても得ることができる。

また、図３（ｂ）には、半導電層７ｂの導電率の最大値Ｃ１ａを有し、傾斜し半導電層７ｂの導電率は減少し、半導電層７ｄの導電率の最大値Ｃ１ｂを有し、傾斜し半導電層７ｄの導電率は減少する例を示した。
なお、内面部１０ａ側の半導電層７ｂの部分に、半導電層７ｂの導電率の最大値を有し、内面部１０ｃ側に向かい半導電層７ｂの導電率は減少し、さらに内面部１０ｅ側の半導電層７ｄの部分に、半導電層７ｄの導電率の最大値を有し、内面部１０ｃ側に向かい半導電層７ｂの導電率は減少する導電率の分布であれば、傾斜状の導電率でなくても、電界強度を緩和する効果が得られる。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、図３（ｂ）とは別の本実施の形態２の半導電層７ｂおよび半導電層７ｄの導電率の分布を示す。
図４を参照して、縦軸は、絶縁容器１の内面１ｎ上の導電率を示し、横軸は、絶縁容器１の内面１ｎの位置を示す。
図４（ａ）には、内面部１０ａ側に、半導電層７ｂの導電率の最大値Ｃ１ａを有し、内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｆ１ａまで低下し、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｆ１ａを維持する。内面部１０ｅ側に、半導電層７ｄの導電率の最大値Ｃ１ｂを有し、内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｆ１ｂまで低下し、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｆ１ｂを維持する。
すなわち、内面部１０ａ側に、半導電層７ｂの導電率の最大値Ｃ１ａを有し、内面部１０ｅ側に、半導電層７ｄの導電率の最大値Ｃ１ｂを有することにより、電界強度を緩和する効果が得られる。

図４（ｂ）には、半導電層７ｂの内面部１０ａ側の部分に導電率の最大値Ｓ１ａを有し、内面部１０ｃ側に向かいＳ１ａを維持し、さらに、内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ２ａまで低下し、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ２ａを維持する。さらに、内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ３ａまで低下し、さらに、内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ３ａを維持する。

一方、半導電層７ｄの内面部１０ｅ側の部分に導電率の最大値Ｓ１ｂを有し、内面部１０ｃ側に向かいＳ１ｂを維持し、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ２ｂまで低下し、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ２ｂを維持する。さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ３ｂまで低下し、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ３ｂを維持する。一方、さらに内面部１０ｃ側に向かい一定値Ｓ２ａに安定する。

すなわち、半導電層７ｂは、内面部１０ａ側に半導電層７ｂの導電率の最大値Ｓ１ａを有し、内面部１０ｃ側に向かいステップ状に導電率が低下し、半導電層７ｄは、内面部１０ａ側に半導電層７ｄの導電率の最大値Ｓ１ｂを有し、内面部１０ｃ側に向かいステップ状に導電率が低下する。

言い換えると、半導電層７ｂは、導電率の最大値を可動側端板２の側に最大値を有し、半導電層７ｄは、導電率の最大値を固定側端板３の側に最大値を有することにより、絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度を緩和することができる

上述したように、本実施の形態２では、実施の形態１の効果に加え、さらに絶縁容器１の内面１ｎ上の電界強度を緩和することができるので、２次電子の放出を低減し、絶縁破壊に至ることを抑制する効果が向上する。

実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、絶縁容器１を単一の部品で構成する形態について説明した。本実施の形態３では、絶縁容器１を複数の部品で構成する形態について説明する。

図５を参照して、本実施の形態３に係る真空バルブ１０１の構成を説明する。
なお、図５において、図１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１および実施の形態２に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。
可動電極側絶縁部材１ａおよび固定電極側絶縁部材１ｅは、セラミックスなどの絶縁性の部材で構成される。封着部材１ｃは可動電極側絶縁部材１ａおよび固定電極側絶縁部材１ｅを封着し、さらに封着部材１ｃはアークシールド６の接続具６１に接続し、アークシールド６を保持する。
すなわち、実施の形態１および実施の形態２では、絶縁容器１を単一の部品で構成するが、本実施の形態３では、絶縁容器１を、可動電極側絶縁部材１ａ、固定電極側絶縁部材１ｅ、および封着部材１ｃで構成し、封着部材１ｃは、アークシールド６の接続具６１に接続することにより、アークシールド６を保持し、アークシールド６の位置決め精度および耐振動性を向上する。

すなわち、本実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２の効果に加え、さらにアークシールド６の耐振動性を向上する効果を得ることができる。さらに、アークシールド６の位置決め精度を向上する効果を得ることができるので、これによりアークシールド６による電界緩和効果が確実に得られるため、真空バルブ１０２の絶縁性能が向上する。

実施の形態４．
本実施の形態４では、絶縁容器１の内面１ｎに厚肉部１４および厚肉部１５を形成し、絶縁容器１の耐絶縁性を向上する形態を説明する。

図６および図７を参照して、本実施の形態４に係る真空バルブ１０２の構成および真空バルブ１０３の構成を説明する。
なお、図６および図７において、図５と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態３に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

図６を参照して、真空バルブ１０２では、厚肉部１４は可動電極側絶縁部材１ａの内面１ｎに形成され、厚肉部１５は固定電極側絶縁部材１ｅの内面１ｎに形成される。すなわち、厚肉部１４および厚肉部１５の絶縁容器１の肉厚は厚くなるので、耐絶縁性を向上することができる。

図７は、本実施の形態４の図６とは別の例である。図６の真空バルブ１０２では、厚肉部１４は、可動電極側絶縁部材１ａの両方の端部を除く位置に形成され、厚肉部１５に関しても同様に、厚肉部１５は、固定電極側絶縁部材１ｅの両方の端部を除く位置に形成される。
図７を参照して、真空バルブ１０３では、厚肉部１４は可動電極側絶縁部材１ａの一方の端部（アークシールド６側）まで延長され、厚肉部１５に関しても同様に、厚肉部１５は、固定電極側絶縁部材１ｅの一方の端部（アークシールド６側）まで延長され形成される。

上述したように、本実施の形態４では、実施の形態１〜３の効果に加え、耐絶縁性を向上することができる。

なお、実施の形態１〜４では、可動側端板２と半導電層７ｂとの間に電気的に絶縁するため、内面部１０ａ上に半導電層７ｂを形成せず、固定側端板３と半導電層７ｄとの間に電気的に絶縁するため、内面部１０ｅ上に半導電層７ｂを形成せず、さらに、可動側端板２と固定側端板３との電気的な絶縁を強固にするために、内面部１０ｃ上に半導電層７ｂおよび半導電層７ｄを形成しない形態を説明した。
しかしながら、可動側端板２と半導電層７ｂとの間に電気的に絶縁および固定側端板３と半導電層７ｄとの間に電気的に絶縁さえ確保すれば、内面部１０ｃ上に形成しても良い。

さらに、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせた
り、各実施の形態を適宜変更、省略することが可能である。

１ 絶縁容器、 １ａ 可動電極側絶縁部材、 １ｅ 固定電極側絶縁部材、２ 可動側端板、３ 固定側端板、４ 可動側通電軸、５ 固定側通電軸、６ アークシールド、７ｂ、７ｄ 半導電層、８ 樹脂層、２１ 可動側シールド、３１ 固定側シールド、４１ 可動側電極、５１ 固定側電極、１００〜１０３ 真空バルブ。

Claims (10)

1. 筒状の絶縁容器と、
   前記絶縁容器の外側を覆うように配置された絶縁部と、
   前記絶縁容器の一方側端部を閉塞する可動側端板と、
   前記絶縁容器の他方側端部を閉塞する固定側端板と、
   前記可動側端板を貫通して配設された可動側通電軸の先端部に設けられた可動側電極と、
   前記固定側端板を貫通して配設された固定側通電軸の先端部に前記可動側電極と相対向して設けられた固定側電極と、
   前記可動側電極と前記固定側電極との周囲を取り囲むように配置されたアークシ−ルドとを備え、
   前記絶縁容器の内面は、
   前記可動側端板に近接する第１の内面部分と、
   前記アークシ−ルドに近接する第２の内面部分と、
   前記固定側端板に近接する第３の内面部分と、
   前記第１の内面部分と前記第２の内面部分との間に位置する第４の内面部分と、
   前記第３の内面部分と前記第２の内面部分との間に位置する第５の内面部分とを有し、
   前記第４の内面部分の表面に第１の半導電層と、
   前記第５の内面部分の表面に第２の半導電層とを有し、
   前記第１の半導電層と前記可動側端板とは第１の内面部分の介在により電気的に絶縁され、前記第２の半導電層と前記固定側端板とは第３の内面部分の介在により電気的に絶縁されることを特徴とする真空バルブ。
2. 前記第１の半導電層は、導電率に分布を持つ層であって、前記可動側端板の側に導電率の最大値を有し、
   前記第２の半導電層は、導電率に分布を持つ層であって、前記固定側端板の側に導電率の最大値を有することを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記可動側通電軸を取り囲み前記可動側端板に取り付けられる可動側シールドと、
   前記固定側通電軸を取り囲み前記固定側端板に取り付けられる固定側シールドとを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記第１の半導電層は、前記可動側端板の側に一方の端部を有し、前記アークシ−ルドの側に他方の端部を有し、
   前記第１の半導電層の前記一方の端部は、前記絶縁容器内の前記可動側シールドの端部に比べ前記可動側端板の側に有り、
   前記第１の半導電層の前記他方の端部は、前記アークシ−ルドの前記可動側端板の側の端部に比べ前記固定側端板の側に有り、
   前記第２の半導電層は、前記固定側端板に一方の端部を有し、前記アークシ−ルドの側に他方の端部を有し、
   前記第２の半導電層の前記一方の端部は、前記絶縁容器内の前記固定側シールドの端部に比べ前記固定側端板の側に有り、
   前記第２の半導電層の前記他方の端部は、前記アークシ−ルドの前記固定側端板の側の端部に比べ前記可動側端板の側に有ることを特徴とする請求項３に記載の真空バルブ。
5. 前記第２の内面部分の表面に前記第１の半導電層を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空バルブ。
6. 前記第２の内面部分の表面に前記第２の半導電層を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空バルブ。
7. 前記絶縁容器は、可動電極側絶縁部材と固定電極側絶縁部材とを封着部材を介して接続されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
8. 前記絶縁容器は、内面部に厚肉部を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の真空バルブ。
9. 前記第１の半導電層と前記第２の半導電層とは、１×１０^８Ω／ｓｑから１×１０^１４Ω／ｓｑまでの範囲の表面抵抗率を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の真空バルブ。
10. 前記絶縁部は、絶縁性の樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の真空バルブ。

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