JP6682057B1 - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁筒体の電気的絶縁を維持することができる真空バルブを得る。真空バルブ（１００）は、絶縁性であり筒状の絶縁筒体（１）と、この絶縁筒体の一方側端部を閉塞する可動側端板（２）と、この絶縁筒体の他方側端部を閉塞する固定側端板（３）と、可動側端板を貫通して配設された可動側通電軸（４）の先端部に設けられた可動側電極（６）と、固定側端板を貫通して配設された固定側通電軸（５）の先端部にこの可動側電極と相対向して設けられた固定側電極（７）と、この絶縁筒体の内面（１ｎ）に配置される強磁性体（１４ｂ，１４ｄ）とを備える。さらに、この強磁性体は、この絶縁筒体の上記内面に対して法線方向の磁界成分を有する。

Description

この発明は、回路と電力系統と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。

従来の真空バルブは、セラミックス等の絶縁材料からなる絶縁容器と、絶縁容器内に固定側電極および可動側電極が配置され、固定側電極と可動側電極とを覆うように、アークシールドを配置する構造を備える。

固定側電極と可動側電極との間を開放し電流遮断を実行する際、固定側電極と可動側電極との間にアーク放電が発生することがある。この時に、アーク放電による熱により固定側電極と可動側電極とが加熱され、固定側電極と可動側電極とを構成する部材が、金属粒子となり真空バルブの内部に飛散する。

アークシールドは、飛散した金属粒子が絶縁容器の内面に付着するのを抑止するために配置される（例えば、特許文献１）。

なお、飛散した金属粒子が、絶縁容器の内面に多量に付着すると、絶縁容器の電気的絶縁を維持することができなくなることがある。

特開平５−２９５６号公報

アーク放電により発生した金属粒子は、あらゆる方向に飛散する。この金属粒子の一部は、アークシールドをすり抜け絶縁容器の内面に付着することがある。さらに、電流遮断を繰り返し実行した場合、このすり抜けた金属粒子が絶縁容器の内面に多量に付着し、絶縁容器の内面を汚損することにより、絶縁容器の電気的絶縁が劣化する問題があった。

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、電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁容器の電気的絶縁を維持することができ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、絶縁性であり筒状の絶縁筒体と、この絶縁筒体の一方側端部を閉塞する可動側端板と、この絶縁筒体の他方側端部を閉塞する固定側端板と、この可動側端板を貫通して配設された可動側通電軸と、この可動側通電軸の先端部に設けられた可動側電極と、この固定側端板を貫通しこの可動側通電軸の軸線上に配置される固定側通電軸と、この固定側通電軸の先端部にこの可動側電極と対向して設けられた固定側電極と、この絶縁筒体の外面あるいは内面に配置される強磁性体とを備える。

さらに、この強磁性体は、この絶縁筒体の内面に対して法線方向の磁界成分を有する。

この発明によれば、飛散した金属粒子を、強磁性体の磁界により絶縁筒体の内面の所定の位置に誘導することにより、絶縁筒体の内面の所定の位置以外に付着することを抑制する。よって、電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁筒体の電気的絶縁を維持し、信頼性の高い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に係る真空バルブ１００の内部および周辺の磁界の分布図である。 この発明の実施の形態１に係り、正に帯電した金属粒子Ｐｓが磁界の影響により強磁性体１４ｂに誘導される作用の概念図である。 この発明の実施の形態１に係り、電子Ｅｓが磁界の影響により強磁性体１４ｂに誘導される作用の概念図である。 この発明の実施の形態１に係り、電子Ｅｓの影響により、強磁性体１４ｂの近傍に電界が生じ、この電界により正に帯電した金属粒子Ｐｓが強磁性体１４ｂに誘導される作用の概念図である。 この発明の実施の形態１に係り、電子Ｅｓが強磁性体１４ｂの近傍に滞留することで電界が生じ、この電界により正に帯電した金属粒子Ｐｓが強磁性体１４ｂに誘導される作用の概念図である。 この発明の実施の形態１に係り、中性の金属粒子Ｎｓが、強磁性体１４ｂの近傍に滞留する電子に衝突し、負電荷を帯びることにより強磁性体１４ｂに誘導される作用の概念図である。 この発明の実施の形態２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２に係る真空バルブ１０１の真空バルブ１０１の内部および周辺の磁界分布、絶縁筒体１の内面１ｎの沿面電界の分布、およびｒ方向の磁束密度成分を示す図である。 この発明の実施の形態３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に係る真空バルブ１０３の断面図である。 この発明の実施の形態５に係る強磁性体１４ｂの外観図である。

実施の形態１．
図１〜図７は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものである。

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の内部および周辺の磁界の分布図である。さらに、図３〜図７は、真空バルブ１００の内部を飛散する金属粒子への作用を説明する概念図である。

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。
可動電極側絶縁筒体１ａと固定電極側絶縁筒体１ｂとは、セラミックスなどの絶縁性の部材で構成される。また、可動電極側絶縁筒体１ａの一方の端部と固定電極側絶縁筒体１ｂの一方の端部とは接続部材１２を挟持し接続され、可動電極側絶縁筒体１ａ、固定電極側絶縁筒体１ｂ、および接続部材１２で絶縁筒体１を構成する。

また、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎと固定電極側絶縁筒体１ｂの内面１ｂｎとで、絶縁筒体１の内面１ｎを構成する。

可動電極側絶縁筒体１ａのもう一方の端部１ａｅと可動側端板２の端部２ｅとが接続される。さらに、固定電極側絶縁筒体１ｂのもう一方の端部１ｂｅと固定側端板３の端部３ｅとが接続される。

また、絶縁筒体１の内部には、接続部材１２により支持されるアークシールド１３を備える。アークシールド１３は、金属などの導電性部材で形成され、可動側電極６と固定側電極７とを覆うように設置される。

可動側端板２には、ベローズ９の一端側が取り付けれ、ベローズ９のもう一端側には、ベローズシールド１０が取り付けられる。なお、ベローズ９は紙面の左右方向に伸縮自在である。さらに、ベローズシールド１０、ベローズ９、および可動側端板２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１３に覆われる可動側通電軸４の端部には、可動側電極６を有する。さらに、可動側端板２には、可動側シールド８が、可動側通電軸４とベローズ９とを取り囲むように取り付けられる。

なお、可動側シールド８は、金属などの導電性部材で構成され、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有する。

また、可動側端板２、ベローズ９、ベローズシールド１０、可動側通電軸４、可動側電極６、および可動側シールド８は、電気的に接続される。

固定側端板３には、可動側通電軸４の軸線の延長上に、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。言い換えると、可動側通電軸４と固定側通電軸５とは、同一な軸線に配置される。また、アークシールド１３に覆われる固定側通電軸５の端部には、固定側電極７を有する。

さらに、固定側端板３には、固定側シールド１１が、固定側通電軸５を取り囲むように取り付けられる。

なお、固定側シールド１１は、金属などの導電性部材で構成され、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有する。

また、固定側端板３、固定側通電軸５、固定側電極７、および固定側シールド１１は、電気的に接続される。

後述するように、アークシールド１３は、可動側電極６と固定側電極７との間にアーク放電が発生した場合、アーク放電の熱により可動側電極６と固定側電極７とから飛散する金属粒子をアークシールド１３に付着させ、真空バルブ１００の内部、特に絶縁筒体１の内面１ｎへの付着を防止するために設置される。

図中に矢印で記すｚ方向は、前述した可動側通電軸４と固定側通電軸５との軸線に沿って、固定側通電軸５から可動側通電軸４へ向かう方向を記す。また、図中に矢印で記すｒ方向は、ｚ方向に垂直で、絶縁筒体１の内面１ｎから可動側通電軸４と固定側通電軸５との軸線に向かう方向を記す。

本実施の形態１の場合、ｒ方向は、絶縁筒体１の内面１ｎから真空バルブ１００の内部への法線方向と同一である。そのため、紙面の絶縁筒体１の上部において、ｒ方向は、紙面上から紙面下の方向であり、紙面の絶縁筒体１の下部において、ｒ方向は、紙面下から紙面上の方向である。

さらに、内面部１ｎａ〜１ｎｅは、各々絶縁筒体１の内面１ｎ上の部分を示す。
内面部１ｎａは、絶縁筒体１の端部１ａｅが接する内面１ｎから内面１ｎの中心方向（ｚ方向と反対方向）への内面１ｎの範囲であり、内面部１ｎｅは、絶縁筒体１の端部１ｂｅが接する内面１ｎから内面１ｎの中心方向（ｚ方向）への内面１ｎの範囲である。

内面部１ｎｃは、アークシールド１３に近接する内面１ｎの範囲である。内面部１ｎｂは、内面部１ｎａと内面部１ｎｃとの間の内面１ｎの範囲であり、その表面上に強磁性体１４ｂを有する。内面部１ｎｄは、内面部１ｎｅと内面部１ｎｃとの間の内面１ｎの範囲であり、その表面上に強磁性体１４ｄを有する。

なお、内面部１ｎａは、請求の範囲に記す第１の内面部分の例示であり、内面部１ｎｃは、請求の範囲に記す第２の内面部分の例示であり、内面部１ｎｅは、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１ｎｂは、請求の範囲に記す第４の内面部分の例示であり、内面部１ｎｄは、請求の範囲に記す第５の内面部分の例示である。

さらに、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄは、請求の範囲に記す強磁性体の例示である。強磁性体１４ｂは、請求の範囲に記す第１の強磁性体の例示であり、強磁性体１４ｄは、請求の範囲に記す第２の強磁性体の例示である。すなわち、実施の形態１に係る真空バルブ１００が備える強磁性体は、請求の範囲に記す第１の強磁性体および第２の強磁性体を含む。第１の強磁性体としての強磁性体１４ｂは、第４の内面部分としての内面部１ｎｂの表面に配置されている。第２の強磁性体としての強磁性体１４ｄは、第４の内面部分としての内面部１ｎｄの表面に配置されている。強磁性体１４ｂ，１４ｄは、可動側通電軸４と固定側通電軸５との軸線に対する周方向に沿って環状に設けられている。

強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄは、強磁性の特性を有し、さらに真空中において気化する量が少ない材質が望ましい。たとえば、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄの構成部材には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの遷移元素、あるいはＮｄ、Ｓｍなどの希土類元素を含む材質などが挙げられる。なお、このような材質は、蒸着法あるいはスパッタリング法により、簡便に堆積することができる材質であるので、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄに用いるのに適している。

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パスカル以下の圧力（真空状態）に保たれる。また、真空バルブ１００は、可動側電極６と固定側電極７とを接続する閉状態と、可動側電極６と固定側電極７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６と固定側電極７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が軸線上を移動し、可動側電極６と固定側電極７とが接続する閉状態となる。

すなわち、可動側通電軸４を、ｚ方向と反対方向に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ｚ方向に移動することにより閉状態から開状態への切り替えることが可能である。

なお、詳細は後述するが、真空バルブ１００は可動側通電軸４と固定側通電軸５との間に電流が流れている状態で、閉状態から開状態への切り替えることにより電流遮断を実行する。この時に、固定側電極７と可動側電極６との間にアーク放電が発生することがあり、このアーク放電による熱により、固定側電極７と可動側電極６とを構成する部材が、金属粒子となり真空バルブ１００の内部に飛散する。

また、金属粒子は、蒸気状態、あるいはクラスター状態で飛散することがある。さらに、金属粒子は、電気的に正に帯電した状態で飛散する場合、電気的に負に帯電した状態で飛散する場合、および電気的に中性の場合がある。さらに、これらの金属粒子の飛散に伴い電子も飛散する場合がある。

絶縁筒体１の内面１ｎの表面抵抗率は、１×１０１５Ω／ｓｑ以上であることが望ましい。しかしながら、アーク放電により発生した金属粒子が、絶縁筒体１の内面１ｎに多量に付着し汚損することにより、絶縁筒体１の内面１ｎの表面抵抗率が、１×１０１3Ω／ｓｑ以下になることがある。この場合、絶縁筒体１の内面１ｎの耐電圧（以下、沿面耐電圧と称する）が損なわれ、絶縁筒体１の内面１ｎの絶縁性が崩壊することがある（以下、絶縁破壊現象と称する）。

つぎに、図２を参照して、真空バルブ１００の内部の磁界の方向について説明する。
図２は、図１の紙面上における真空バルブ１００の下部分の拡大図であり、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄが形成する磁界を説明する磁界の分布図である。

矢印Ｍｂは、強磁性体１４ｂの着磁方向を示し、ｒ方向である。言い換えると、矢印Ｍｂは、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向である。

さらに、点線Ｍｂｆは、強磁性体１４ｂが形成する磁界を示し、点線Ｍｂｆに合わせて記載の矢印は、磁界の方向を示す。強磁性体１４ｂが形成する磁界の方向は、強磁性体１４ｂの近傍では、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向であり、真空バルブ１００の内部を回周し、真空バルブ１００の外部から、強磁性体１４ｂの絶縁筒体１と接する面へ戻る。すなわち、強磁性体１４ｂは、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向の磁界成分を有する。

また、矢印Ｍｄは、強磁性体１４ｄの着磁方向を示し、矢印Ｍｂと同様にｒ方向であり、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向である。

さらに、点線Ｍｄｆは、強磁性体１４ｄが形成する磁界を示し、点線Ｍｄｆに合わせて記載の矢印は、磁界の方向を示す。強磁性体１４ｄが形成する磁界の方向は、強磁性体１４ｄの近傍では、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向であり、真空バルブ１００の内部を回周し、真空バルブ１００の外部から、強磁性体１４ｄの絶縁筒体１と接する面へ戻る。すなわち、強磁性体１４ｄは、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向の磁界成分を有する。

つぎに、図３〜図７を参照して、強磁性体１４ｂが形成する磁界がアーク放電により飛散する金属粒子を強磁性体１４ｂに誘導する作用について説明する。

図３〜図７は、図２に示す強磁性体１４ｂの近傍の拡大図であり、さらにアーク放電により発生した金属粒子に直接的あるいは間接的に磁界が作用し、金属粒子が強磁性体１４ｂに誘導される作用を説明する概念図である。

図３は、アーク放電により発生した正に帯電した金属粒子Ｐｓが強磁性体１４ｂに誘導される作用を説明する概念図である。また、図４は、アーク放電により発生した電子Ｅｓが強磁性体１４ｂに誘導される作用を説明する概念図であり、図５は、アーク放電により発生した電子Ｅｓの影響により、強磁性体１４ｂの近傍に電界が生じ、この電界により正に帯電した金属粒子Ｐｓが強磁性体１４ｂに誘導される作用を説明する概念図である。

さらに、図６は、アーク放電により発生した電子Ｅｓが、強磁性体１４ｂの近傍に滞留することで電界が生じ、この電界により正に帯電した金属粒子Ｐｓが強磁性体１４ｂに誘導される作用を説明する概念図である。図７は、アーク放電により発生した中性の金属粒子Ｎｓが、強磁性体１４ｂの近傍に滞留する電子に衝突し、負電荷を帯びて強磁性体１４ｂに誘導される作用を説明する概念図である。

図３を参照して、強磁性体１４ｂが形成する磁界が、アーク放電により生じた正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂに誘導する作用について説明する。

点線Ｍｂｆに示す強磁性体１４ｂの磁界が存在しない場合、あるいは磁界の強度がきわめて微小な場合、正に帯電した金属粒子Ｐｓは、実線Ｂｐ１に示す軌道を経た後、点線Ｂｐ２に示す軌道を経て、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎ上の正に帯電した金属粒子Ｐａの位置に付着するものとする。

正に帯電した金属粒子Ｐｓが点線Ｍｂｆに示す強磁性体１４ｂの磁界の影響を受ける場合、正に帯電した金属粒子Ｐｓにローレンツ力が作用し、正に帯電した金属粒子Ｐｓは、その進行方向と強磁性体１４ｂの磁界の方向とに垂直な方向に力を受け、円運動を伴い螺線Ｂｐｓに示すように螺線状の軌道を辿る。そのため、正に帯電した金属粒子Ｐｓのｚ方向への飛程が制限され、強磁性体１４ｂの表面の金属粒子Ｐｔの位置に付着する。すなわち、正に帯電した金属粒子Ｐｓに強磁性体１４ｂの磁界が作用し、正に帯電した金属粒子Ｐｓは、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎに付着することなく、強磁性体１４ｂの表面に付着する。

言い換えると、強磁性体１４ｂの磁界により、正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂの表面上に誘導し、正に帯電した金属粒子Ｐｓが他の真空バルブ１００の内部に付着することを抑制することができる。

なお、アーク放電により固定側電極７と可動側電極６とを構成する部材が負に帯電し、真空バルブ１００の内部に放出される場合でも、この負に帯電した金属粒子にローレンツ力が作用し、正に帯電した金属粒子Ｐｓとは逆回転の円運動を伴い螺線状の軌道を辿り、強磁性体１４ｂの表面上に付着する。

すなわち、強磁性体の磁界によりアーク放電により飛散した負に帯電した金属粒子を強磁性体１４ｂの表面上に誘導し、他の真空バルブ１００の内部への付着を抑制することができる。

すなわち、本実施の形態１は、強磁性体１４ｂの磁界により、正および負に帯電した金属粒子を強磁性体１４ｂの表面上に誘導し、他の真空バルブ１００の内部への付着を抑制する作用（以後、作用Ａと称する）を生ずる。

なお、作用Ａは、強磁性体１４ｂの表面上のｒ方向の磁界が強いほど顕著になる。
アーク放電による金属粒子の飛散に伴い、電子も飛散することを前述した。図４および図５を参照して、飛散した電子Ｅｓにより生ずる電界により、正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂに誘導する作用を説明する。

図４を参照して、点線Ｍｂｆに示す強磁性体１４ｂの磁界が存在しない場合、あるいは磁界の強度がきわめて微小な場合、電子Ｅｓは、実線Ｂｅ１に示す軌道を経た後、点線Ｂｅ２に示す軌道を経て、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎ上の電子Ｅａの位置に付着するものとする。

電子Ｅｓが点線Ｍｂｆに示す強磁性体１４ｂの磁界の影響を受ける場合、正に帯電した金属粒子Ｐｓと同様に電子Ｅｓにローレンツ力が作用し、電子Ｅｓはその進行方向と強磁性体１４ｂの磁界の方向とに垂直な方向に力を受け、円運動を伴い螺線Ｂｅｓに示すように螺線状の軌道を辿り、強磁性体１４ｂの表面の電子Ｅｔの位置に付着する。すなわち、電子Ｅｓに強磁性体１４ｂの磁界が作用し、電子Ｅｓは可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎに付着することなく、強磁性体１４ｂの表面に付着する。

言い換えると、強磁性体の磁界により、電子Ｅｓを強磁性体１４ｂの表面上に誘導し、電子Ｅｓが他の真空バルブ１００の内部に付着することを抑制することができる。

電子の質量は、固定側電極７および可動側電極６に用いられる部材の原子の質量に比べきわめて軽い。電子の静止質量は、９．１×１０−３１キログラムであり、一方、固定側電極７および可動側電極６に用いられる部材であるＣｕ原子の質量は、約１．１×１０−１９キログラムである。そのため、正に帯電した金属粒子Ｐｓに比べ、電子Ｅｓは早い速度で飛散し、強磁性体１４ｂに到達する。

図５は、前述したように、多数の電子Ｅｓが強磁性体１４ｂの表面に付着することにより、強磁性体１４ｂが負に帯電している状態を示し、さらに電子Ｅｓよりも遅い速度で、正に帯電した金属粒子Ｐｓが飛散する状態を示す。

図３に示したのと同様に強磁性体１４ｂの磁界が存在しない場合、あるいは磁界の強度がきわめて微小な場合、正に帯電した金属粒子Ｐｓは、実線Ｂｐ１に示す軌道を経た後、点線Ｂｐ２に示す軌道を経て、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎ上の正に帯電した金属粒子Ｐａの位置に付着するものとする。

正に帯電した金属粒子Ｐｓは、実線Ｂｐ１に示す軌道を辿っている最中に負に帯電した強磁性体１４ｂより引力方向のクーロン力を受け、実線Ｂｐｃ１に示す強磁性体１４ｂ方向の軌道を辿り、強磁性体１４ｂの表面の正に帯電した金属粒子Ｐｔの位置に付着する。すなわち、正に帯電した金属粒子Ｐｓに強磁性体１４の負電荷が作用し、正に帯電した金属粒子Ｐｓは真空バルブ１００の内部に付着することなく、強磁性体１４ｂの表面に付着する。

言い換えると、強磁性体１４上の負電荷のクーロン力より、正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂの表面上に誘導し、正に帯電した金属粒子Ｐｓが他の真空バルブ１００の内部に付着することを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態１は、強磁性体１４ｂが負に帯電することよる正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂに誘導することより、正に帯電した金属粒子Ｐｓを他の真空バルブ１００の内部に付着することを抑制する作用（以後、作用Ｂと称する）を生ずる。

なお、作用Ｂは、強磁性体１４ｂの表面上のｒ方向の磁界が強いほど顕著になる。
電子Ｅｔにより強磁性体１４ｂが負に帯電することによる作用Ｂを前述した。

さらに、図６を参照して、強磁性体１４ｂの磁界に拘束され、強磁性体１４ｂの表面上の空間に滞在する電子Ｅｆの影響により正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂの表面上に誘導する作用を説明する。

前述した円運動は、サイクロトロン運動と呼ばれ、その半径であるラーモア半径と呼ばれる。たとえば、１０ミリテスラ程度の磁界で、電子Ｅｓのラーモア半径は、１×１０−３メートル程度と見積もられる。すなわち、電子Ｅｓは強磁性体１４ｂの表面近傍のｚ方向の距離が１×１０−３メートル程度の範囲に、サイクロトロン運動を続けながら、強磁性体１４ｂの表面上の空間に一定時間滞在する。

図中の電子Ｅｆは、強磁性体１４ｂ近傍の空間に一定時間滞在している状態を示し、螺線Ｂｅｓに示す軌道を描く。電子Ｅｆが、強磁性体１４ｂ近傍の空間に一定時間滞在することにより、強磁性体１４ｂ近傍の空間は、負に帯電する。

つぎに、正に帯電した金属粒子Ｐｓは、実線Ｂｐ１に示す軌道を辿っている最中に負に帯電した強磁性体１４ｂ近傍の空間により引力方向のクーロン力を受け、実線Ｂｐｃ２に示す強磁性体１４ｂ方向の軌道を辿り、強磁性体１４ｂの表面の正に帯電した金属粒子Ｐｔの位置に付着する。すなわち、正に帯電した金属粒子Ｐｓに電子Ｅｆによるクーロン力が作用し、正に帯電した金属粒子Ｐｓは真空バルブ１００の内部に付着することなく、強磁性体１４ｂの表面に付着する。

すなわち、本実施の形態１は、電子Ｅｆが強磁性体１４ｂ近傍の空間に一定時間滞在することにより強磁性体１４ｂ近傍の空間を負に帯電し、この負に帯電した空間とのクーロン力により正に帯電した金属粒子Ｐｓを強磁性体１４ｂに誘導し、正に帯電した金属粒子Ｐｓを他の真空バルブ１００の内部に付着することを抑制する作用（以後、作用Ｃと称する）を生ずる。

なお、作用Ｃは、強磁性体１４ｂの表面上のｒ方向の磁界が強いほど顕著になる。
さらに、図７を参照して、強磁性体１４ｂが形成する磁界が、アーク放電により生じた中性の金属粒子Ｎｓを強磁性体１４ｂに誘導する作用について説明する。

点線Ｍｂｆに示す強磁性体１４ｂの磁界が存在しない、あるいは磁界の強度がきわめて微小な場合、中性の金属粒子Ｎｓは、実線Ｂｎ１に示す軌道を経た後、点線Ｂｎ２に示す軌道を経て、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎ上の中性の金属粒子Ｎａの位置に付着するものとする。

中性の金属粒子Ｎｓは、実線Ｂｎ１に示す軌道を経ている最中に、強磁性体１４ｂ近傍の空間に一定時間滞在する電子Ｅｆに衝突し、中性の金属粒子Ｎｓは負に帯電する。負に帯電した後の金属粒子Ｎｓは、その進行方向と強磁性体１４ｂの磁界の方向とに垂直な方向に力を受け、円運動を伴い螺線Ｂｎｓに示すように螺線状の軌道を辿る。そのため、負に帯電した後の金属粒子Ｎｓのｚ方向への飛程が制限され、強磁性体１４ｂの表面の金属粒子Ｎｔの位置に付着する。すなわち、負に帯電した後の金属粒子Ｎｓに強磁性体１４ｂの磁界が作用し、負に帯電した後の金属粒子Ｎｓは、可動電極側絶縁筒体１ａの内面１ａｎに付着することなく、強磁性体１４ｂの表面に付着する。

言い換えると、強磁性体１４ｂの負電荷より飛散した中性の金属粒子Ｎｓを強磁性体１４ｂの表面上に誘導し、他の真空バルブ１００の内部に付着することを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態１は、強磁性体１４ｂの磁界により、強磁性体１４ｂの近傍の空間に一定時間、電子Ｅｆを滞在し、この電子Ｅｆと中性の金属粒子Ｎとが衝突することにより、この中性の金属粒子Ｎｓは負に帯電し強磁性体１４ｂの表面上に誘導される。

言い換えると、この中性の金属粒子Ｎｓが、他の真空バルブ１００の内部へ付着することを抑制する作用（以後、作用Ｄと称する）を生ずる。

なお、作用Ｄは、強磁性体１４ｂの表面上のｒ方向の磁界が強いほど顕著になる。
なお、強磁性体１４ｂに関して説明したが、強磁性体１４ｄに関しても、強磁性体１４ｂと同様な構造を備えるので、同様な作用Ａ〜Ｄを得ることができる。

さらに、本実施の形態１では、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄを、絶縁筒体１の内面１ｎに配置したが、絶縁筒体１の外面に配置しても良い。

なお、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄを、絶縁筒体１の外面に配置する場合、内面部１ｎａに対向する絶縁筒体１の外面は、請求の範囲に記す第１の外面部分の例示であり、内面部１ｎｃに対向する絶縁筒体１の外面は、請求の範囲に記す第２の外面部分の例示であり、内面部１ｎｅに対向する絶縁筒体１の外面は、請求の範囲に記す第３の外面部分の例示である。さらに、内面部１ｎｂに対向する絶縁筒体１の外面は、請求の範囲に記す第４の外面部分の例示であり、内面部１ｎｄに対向する絶縁筒体１の外面は、請求の範囲に記す第５の外面部分の例示である。

さらに、強磁性体１４ｂは、請求の範囲に記す第１の強磁性体の例示であり、強磁性体１４ｄは、請求の範囲に記す第２の強磁性体の例示である。

前述したように、本実施の形態１では、真空バルブ１００は、絶縁筒体１の内面部１ｎｂに強磁性体１４ｂを有し、絶縁筒体１の内面部１ｎｄに強磁性体１４ｄを有する。強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄが形成する磁界により作用Ａ〜Ｄを生じ、アーク放電により飛散する金属粒子を絶縁筒体１の内面１ｎの所定の位置に誘導し、絶縁筒体の内面の所定の位置以外に付着することを抑制する。このため、電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁筒体の電気的絶縁を維持し、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、真空バルブ１００の内面１ｎに、強磁性体１４ｂと強磁性体１４ｄとを配置する形態を説明した。

本実施の形態２では、真空バルブ１０１の外面１ｕに、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２を配置することで、絶縁筒体１の内面１ｎの帯電を抑制し、絶縁筒体１の絶縁破壊現象を防止する形態を説明する。

図８は、この発明の実施の形態２に係る真空バルブ１０１の断面図であり、図９は、真空バルブ１０１の内部および周辺の磁界分布、絶縁筒体１の内面１ｎのｚ方向の電界（以下、沿面電界と称す）の分布、および磁束密度を示す。

なお、図８および図９において、図１〜図７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。

はじめに、図８を参照して、実施の形態２に係る真空バルブ１０１の構成を説明する。可動電極側絶縁筒体１ａの外面１ａｕと固定電極側絶縁筒体１ｂの外面１ｂｕとで、絶縁筒体１の外面１ｕを構成する。

さらに、外面部１ｕａ〜１ｕｅは、各々絶縁筒体１の外面１ｕ上の部分を示す。
外面部１ｕａは、絶縁筒体１の端部１ａｅが接する外面１ｕから外面１ｕの中心方向（ｚ方向と反対方向）への外面１ｕの範囲であり、外面部１ｕｅは、絶縁筒体１の端部１ｂｅが接する外面１ｕから外面１ｕの中心方向（ｚ方向）への外面１ｕの範囲である。

外面部１ｕｃは、アークシールド１３に近接する外面１ｕの範囲である。外面部１ｕｂは、外面部１ｕａと外面部１ｕｃとの間の外面１ｕの範囲である。また、外面部１ｕｄは、外面部１ｕｅと外面部１ｕｃとの間の外面１ｕの範囲である。

さらに、強磁性体１５ｂ１と強磁性体１５ｂ２とは、間隔を設け外面部１ｕｂに配置される。また、強磁性体１５ｂ１は、アークシールド１３の可動側端板２の側の端部１３ｅ２のｚ方向の位置が、強磁性体１５ｂ１のｚ方向の幅の範囲内になるように配置される。さらに、強磁性体１５ｂ２は、可動側シールド８の端部８ｅのｚ方向の位置が、強磁性体１５ｂ２のｚ方向の幅の範囲内になるように配置される。なお、外面部１ｕｂ１は、強磁性体１５ｂ１が配置される外面部１ｕｂの部分であり、外面部１ｕｂ２は、強磁性体１５ｂ２が配置される外面部１ｕｂの部分である。

さらに、強磁性体１５ｄ１と強磁性体１５ｄ２とは、間隔を設け外面部１ｕｄに配置される。また、強磁性体１５ｄ２は、アークシールド１３の固定側端板３の側の端部１３ｅ１のｚ方向の位置が、強磁性体１５ｄ２のｚ方向の幅の範囲内になるように配置される。さらに、強磁性体１５ｄ１は、固定側シールド１１の端部１１ｅのｚ方向の位置が、強磁性体１５ｄ１のｚ方向の幅の範囲内になるように配置される。なお、外面部１ｕｄ１は、強磁性体１５ｄ１が配置される外面部１ｕｄの部分であり、外面部１ｕｄ２は、強磁性体１５ｄ２が配置される外面部１ｕｄの部分である。

言い換えると、可動側通電軸４と固定側通電軸５との軸線の垂直方向から断面視する場合、アークシールド１３の可動側端板２の側の端部１３ｅ２の軸線方向の位置は、強磁性体１５ｂ１の軸線方向の両端の範囲内であり、可動側シールド８の端部８ｅの軸線方向の位置は、強磁性体１５ｂ２の軸線方向の両端の範囲内であり、アークシールド１３の固定側端板３の側の端部１３ｅ１の軸線方向の位置は、強磁性体１５ｄ２の軸線方向の両端の範囲内であり、さらに固定側シールド１１の端部１１ｅの軸線方向の位置は、強磁性体１５ｄ１の軸線方向の両端の範囲内である。

つぎに、図９を参照して、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２が形成する磁界の作用について説明する。

図９（ａ）は真空バルブ１０１の内部の磁界の方向を示し、図９（ｂ）は沿面電界の強度を示し、図９（ｃ）は絶縁筒体１の内面１ｎのｒ方向の磁束密度成分を示す。

図９（ａ）を参照して、矢印Ｍｂ１は、強磁性体１５ｂ１の着磁方向を示し、絶縁筒体１の内面１ｎから可動側通電軸４と固定側通電軸５との軸線に向かうｒ方向である。すなわち、絶縁筒体１の内面１ｎの法線方向である。

また、矢印Ｍｄ２は、強磁性体１５ｄ２の着磁方向を示し、強磁性体１５ｂ１の着磁方向と同様な着磁方向である。

さらに、矢印Ｍｂ２は、強磁性体１５ｂ２の着磁方向を示し、ｒ方向と逆方向である。また、矢印Ｍｄ１は、強磁性体１５ｄ１の着磁方向を示し、強磁性体１５ｂ２の着磁方向と同様な着磁方向である。

そして、多数の矢印Ｍｓに示す方向は、各々の位置の磁界の方向を示す。例えば、強磁性体１５ｂ１の周辺の磁界は、強磁性体１５ｂ１の近傍でｒ方向を向き、ｒ方向に向かうに従い紙面の左側および右側（ｚ方向と反対方向およびｚ方向）に広がる。同様に、強磁性体１５ｄ２の周辺の磁界は、強磁性体１５ｄ２の絶縁筒体１の近傍でｒ方向を向き、ｒ方向に向かうに従いｚ方向と反対方向およびｚ方向に広がる。

さらに、強磁性体１５ｂ２の周辺の磁界は、強磁性体１５ｂ２の近傍でｒ方向の反対方向を向き、強磁性体１５ｂ２の表面上方で、ｚ方向およびｚ方向の反対方向から強磁性体１５ｂ２の表面方向（ｒ方向の反対方向）に収束する。同様に、強磁性体１５ｄ１の近傍でｒ方向の反対方向を向き、強磁性体１５ｄ１の表面上方で、ｚ方向およびｚ方向の反対方向から強磁性体１５ｂ２の表面方向（ｒ方向の反対方向）に収束する。

図９（ｃ）を参照して、絶縁筒体１の内面１ｎのｒ方向の磁束密度成分を説明する。図中の横軸は、ｚ方向の位置を示し、縦軸は、ｒ方向の磁束密度成分を示す。なお、正の値は、ｒ方向の磁束密度成分であり、負の値は、ｒ方向と反対方向の磁束密度成分である。

特徴的であるのは、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）が、配置される絶縁筒体１の外面１ｕの位置（外面部１ｕｂ１、１ｕｂ２、１ｕｄ１、１ｕｄ２）に対向する絶縁筒体１の内面１ｎの位置の磁束密度の極大値を有することである。

一方、図９（ｂ）を参照して、絶縁筒体１の内面１ｎの沿面電界の強度を説明する。図中の横軸はｚ方向の位置を示し、縦軸は沿面電界の強度を示す。なお、真空バルブ１０１は、開状態であり、可動側通電軸４と固定側通電軸５の間には、電圧が印加されるものとする。

特徴的であるのは、可動側シールド８の端部８ｅ、アークシールド１３の端部１３ｅ２、アークシールド１３の端部１３ｅ１、および固定側シールド１１の端部１１ｅの近傍で沿面電界の強度の極大値を有する。この理由は、前述したように可動側シールド８、アークシールド１３、および固定側シールド１１は金属などの導電性部材で構成され、このような導電性部材の端部に電界が集中することによる。

一方、前述したように、強磁性体１５ｂ１は、アークシールド１３の可動側端板２の側の端部１３ｅ２のｚ方向の位置が強磁性体１５ｂ１のｚ方向の幅の範囲内になるように配置され、強磁性体１５ｂ２は、可動側シールド８の端部８ｅのｚ方向の位置が、強磁性体１５ｂ２のｚ方向の幅の範囲内になるように配置される。

さらに、強磁性体１５ｄ２は、アークシールド１３の固定側端板３の側の端部１３ｅ１のｚ方向の位置が強磁性体１５ｄ２のｚ方向の幅の範囲内になるように配置され、強磁性体１５ｄ１は、固定側シールド１１の端部１１ｅのｚ方向の位置が強磁性体１５ｄ１のｚ方向の幅の範囲内になるように配置される。

すなわち、本実施の形態２では、絶縁筒体１の内面１ｎのｒ方向の沿面電界の高い位置に、ｒ方向の磁束密度が高くなるように強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）が配置される。

つぎに、真空バルブ１０１の動作およびアーク放電により放出される金属粒子への作用について説明する。

真空バルブ１０１の内部は、実施の形態１に示す真空バルブ１００と同様に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６と固定側電極７とを接続する閉状態と、可動側電極６と固定側電極７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８は、可動側電極６と固定側電極７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が軸線上を移動し、可動側電極６と固定側電極７とが接続する閉状態となる。

さらに、電流遮断を実行する際、真空バルブ１００と同様に固定側電極７と可動側電極６との間にアーク放電が発生することがある。この時、アーク放電による熱により、固定側電極７と可動側電極６とが加熱され、固定側電極７と可動側電極６とを構成する部材が、金属粒子となり真空バルブ１０１の内部に放出される。

前述したように、金属粒子は、蒸気状態の場合、あるいはクラスター状態で飛散することがある。さらに、金属粒子は、電気的に正に帯電した状態で飛散する場合、電気的に負に帯電した状態で飛散する場合、および電気的に中性の場合がある。さらに、これらの金属粒子の飛散に伴い電子も飛散する場合がある。

実施の形態１の場合、これらの金属粒子に作用Ａ〜Ｄが作用し、これらの金属粒子が他の真空バルブ１００の内部に付着することが抑制されることを説明した。

本実施の形態２の場合においても、これらの金属粒子に作用Ａ〜Ｄが作用し、これらの金属粒子は、ｒ方向の磁界が強い位置に誘導される。すなわち、外面部（１ｕｂ１、１ｕｂ２、１ｕｄ１、および１ｕｄ２）にそれぞれ対向する絶縁筒体１の内面１ｎの位置に、金属粒子が誘導される。

なお、外面部１ｕａは、請求の範囲に記す第１の外面部分の例示であり、外面部１ｕｃは、請求の範囲に記す第２の外面部分の例示であり、外面部１ｕｅは、請求の範囲に記す第３の外面部分の例示である。さらに、外面部１ｕｂは、請求の範囲に記す第４の外面部分の例示であり、外面部１ｕｄは、請求の範囲に記す第５の外面部分の例示である。

さらに、外面部１ｕｂ１は、請求の範囲に記す第４の１の外面部分の例示であり、外面部１ｕｂ２は、請求の範囲に記す第４の２の外面部分の例示であり、外面部１ｕｄ１は、請求の範囲に記す第５の１の外面部分の例示であり、外面部１ｕｄ２は、請求の範囲に記す第５の２の外面部分の例示である。

また、強磁性体１５ｂ１は、請求の範囲に記す第１の強磁性体の例示であり、強磁性体１５ｂ２は、請求の範囲に記す第３の強磁性体の例示であり、強磁性体１５ｄ１は、請求の範囲に記す第２の強磁性体の例示であり、強磁性体１５ｄ２は、請求の範囲に記す第４の強磁性体の例示である。

さらに、絶縁破壊現象について説明する。
真空バルブ１０１の開状態において、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８の表面および固定側シールド１１の表面の電界強度が高くなり、可動側シールド８の表面および固定側シールド１１の表面から１次電子が真空バルブ１０１の内部に向かって放出される。この１次電子が、絶縁筒体１の内面１ｎ上に衝突すると、絶縁筒体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、絶縁筒体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、絶縁筒体１の内面１ｎ上の沿面電界の強度に依存し、電界強度が高くなると、１次電子は加速され１次電子の運動エネルギーが増加し、２次電子の放出量が増える。さらに、絶縁筒体１の内面１ｎ上の沿面電界の強度が高い位置に、１次電子が引き寄せられ、絶縁破壊現象に至る可能性が高くなる。

また、絶縁筒体１の内面１ｎに金属粒子を分散し配置させることによって、内面１ｎの帯電を抑制し、絶縁破壊現象を防止する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

前述したように、本実施の形態２では、外面部（１ｕｂ１、１ｕｂ２、１ｕｄ１、および１ｕｄ２）に対向する絶縁筒体１の内面１ｎの位置に、アーク放電による金属粒子が誘導される。すなわち、沿面電界の強度の高い絶縁筒体１の内面１ｎの位置にアーク放電による金属粒子を分散させることにより、内面１ｎの帯電を抑制し、絶縁破壊現象を防止することができる。

さらに、本実施の形態２では、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を、絶縁筒体１の外面１ｕに配置したが、絶縁筒体１の内面１ｎに配置しても良い。

なお、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を絶縁筒体１の内面１ｎに配置する場合、外面部１ｕａに対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第１の内面部分の例示であり、外面部１ｕｃに対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第２の内面部分の例示であり、外面部１ｕｅに対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第３の内面部分の例示である。さらに、外面部１ｕｂに対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第４の内面部分の例示であり、外面部１ｕｄに対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第５の内面部分の例示である。

さらに、外面部１ｕｂ１に対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第４の１の内面部分の例示であり、外面部１ｕｂ２に対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第４の２の内面部分の例示であり、外面部１ｕｄ１に対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第５の１の内面部分の例示であり、外面部１ｕｄ２に対向する絶縁筒体１の内面は、請求の範囲に記す第５の２の内面部分の例示である。

また、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２は、請求の範囲に記す強磁性体の例示である。強磁性体１５ｂ１は、請求の範囲に記す第１の強磁性体の例示であり、強磁性体１５ｂ２は、請求の範囲に記す第３の強磁性体の例示であり、強磁性体１５ｄ１は、請求の範囲に記す第２の強磁性体の例示であり、強磁性体１５ｄ２は、請求の範囲に記す第４の強磁性体の例示である。すなわち、実施の形態２に係る真空バルブ１０１が備える強磁性体は、請求の範囲に記す第１の強磁性体、第２の強磁性体、第３の強磁性体、および第４の強磁性体を含む。第１の強磁性体としての強磁性体１５ｂ１は、第４の１の内面部分と対向する外面部１ｕｂ１に配置されている。第２の強磁性体としての強磁性体１５ｄ１は、第５の１の内面部分と対向する外面部１ｕｄ１に配置されている。第３の強磁性体としての強磁性体１５ｂ２は、第４の２の内面部分と対向する外面部１ｕｂ２に配置されている。第４の強磁性体としての強磁性体１５ｄ２は、第５の２の内面部分と対向する外面部１ｕｄ２に配置されている。

本実施の形態２では、実施の形態１に示すアーク放電により飛散する金属粒子を、作用Ａ〜Ｄにより、絶縁筒体１の内面１ｎの所定の位置に誘導することにより、絶縁筒体の内面の所定の位置以外に付着することを抑制する作用を備え、さらに、内面１ｎの帯電を抑制し、絶縁破壊現象を防止することができる。このため、電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁筒体の電気的絶縁を維持し、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３．
実施の形態２では、絶縁筒体１の外面１ｕに、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２を配置することで、絶縁筒体１の内面１ｎの帯電を抑制し、絶縁筒体１の絶縁破壊現象を防止する形態を説明した。

本実施の形態３では、さらに、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２を、絶縁筒体１の外面１ｕに脱着可能に配置する形態を説明する。

図１０は、この発明の実施の形態３に係る真空バルブ１０２の断面図を示す。
なお、図１０において、図８および図９と同一番号あるいは同一符号は、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。

図１０を参照して、実施の形態３に係る真空バルブ１０２の構成を説明する。
絶縁筒体１の外面１ｕには、突起部（１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｄ１、および１６ｄ２）が、配置される。さらに、突起部１６ｂ１は、強磁性体１５ｂ１を取り外し可能な状態に挟み込み保持する。同様に、突起部１６ｂ２は、強磁性体１５ｂ２を取り外し可能な状態に挟み込み保持し、突起部１６ｄ１は、強磁性体１５ｄ１を取り外し可能な状態に挟み込み保持し、さらに突起部１６ｄ２は、強磁性体１５ｄ２を取り外し可能な状態に挟み込み保持する。

強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）が絶縁筒体１の外面１ｕから取り外し可能であるため、真空バルブ１０２の製造時の組み立て工程が容易になる。また、真空バルブ１０２の分解が容易になるので、真空バルブ１０２の各部位の再利用も容易になる。

なお、本実施の形態３では、突起部（１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｄ１、および１６ｄ２）により、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を取り外し可能な状態に挟み込み保持する形態を説明したが、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を絶縁筒体１の外面１ｕから取り外し可能な状態であれば良い。

例えば、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を直接的あるいは間接的に絶縁筒体１の外面１ｕにネジにより固定しても良い。

すなわち、本実施の形態３では、実施の形態１および２に備える効果と同様な効果により、電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁筒体の電気的絶縁を維持し、信頼性の高い真空バルブを提供することができる。さらに、本実施の形態３では、真空バルブ１０２の製造時の組み立て工程が容易になり、また、真空バルブ１０２の分解が容易になるので、真空バルブ１０２の各部位の再利用も容易になることにより、低コスト化を図ることができる。

実施の形態４．
実施の形態２では、絶縁筒体１の外面１ｕに、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２を配置することで、絶縁筒体１の内面１ｎの帯電を抑制し、絶縁筒体１の絶縁破壊現象を防止する形態を説明した。

本実施の形態４では、さらに、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を、絶縁筒体１の外面１ｕに配置され、さらに絶縁筒体１の外面１ｕに、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を覆うように、非磁性体１７を配置する形態を説明する。

図１１は、この発明の実施の形態４に係る真空バルブ１０３の断面図を示す。
なお、図１１において、図８および図９と同一番号あるいは同一符号は、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。

図１１を参照して、実施の形態４に係る真空バルブ１０３の構成を説明する。
絶縁筒体１の外面１ｕには、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を覆うように、非磁性体１７を配置される。

非磁性体１７は、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）を支持し、外部からの衝撃、および振動などによる強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）の位置ずれを防止する。そのため、真空バルブ１０３は、作用Ａ〜Ｄを維持することができる。さらに、非磁性体１７は、外因による絶縁筒体１の外面１ｕの汚損を防止することができるので、外面１ｕを流れる電流の抑制を図ることができる。

なお、非磁性体１７は、強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）による磁界を維持するため、非磁性体の部材であり、可動側シールド８と固定側シールド１１との絶縁性を維持するために絶縁性は高い方が望ましい。例えば、非磁性体１７には、絶縁性の樹脂、およびセラミックスなどを用いるのが望ましい。

すなわち、本実施の形態４では、実施の形態１および２に備える効果と同様な効果により、電流遮断を繰り返し実行しても、絶縁筒体の電気的絶縁を維持し、信頼性の高い真空バルブを提供することができる。さらに、本実施の形態４では、外部からの衝撃、および振動などによる強磁性体（１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｄ１、および１５ｄ２）の位置ずれを防止し、外面１ｕを流れる電流の抑制を図ることができので、より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５．
実施の形態１では、真空バルブ１００の内面１ｎに、強磁性体１４ｂと強磁性体１４ｄとを配置する形態を説明した。

本実施の形態５では、強磁性体１４ｂ、１４ｄにスリット１８を設けることにより、可動側通電軸４と固定側通電軸５を流れる電流によって生じる誘導磁界により強磁性体１４ｂ、１４ｄの内部に誘起される渦電流を抑制する形態を説明する。すなわち、実施の形態５に係る真空バルブは、実施の形態１に係る真空バルブ１００と基本的に同様の構成を備えるが、強磁性体１４ｂ、１４ｄにスリット１８が設けられている点でのみ、真空バルブ１００とは異なる。

図１２は、この発明の実施の形態５に係る強磁性体１４ｂの外観図である。なお、図１２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１２を参照して、強磁性体１４ｂの構成を説明する。実施の形態５に係る強磁性体１４ｂは、実施の形態１に係る強磁性体１４ｂに、螺旋状のスリット１８が設けられたものである。強磁性体１４ｂは、上記軸線に対する径方向すなわち上記ｒ方向において、絶縁筒体１の内面１ｎに接続されている外周面１４ｂａと、外周面１４ｂａとは反対側に配置されており可動側通電軸４を向いている内周面１４ｂｂとを有している。スリット１８は、強磁性体１４ｂの外周面１４ｂａおよび内周面１４ｂｂに開口している。上記周方向に垂直な断面において、スリット１８は、強磁性体１４ｂを複数の部分に区画している。スリット１８は、強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端から他端にまで達するように設けられており、かつ強磁性体１４ｂの上記周方向の全周に渡って設けられている。強磁性体１４ｂは、上記周方向に垂直な任意の断面において、スリット１８によって区画された複数の部分を有しており、かつ上記ｚ方向に垂直な任意の断面において、スリット１８によって区画された複数の部分を有している。

スリット１８は、可動側通電軸４の軸線に対して螺旋状に設けられている。言い換えると、強磁性体１４ｂは、可動側通電軸４の周囲に螺旋状に設けられている。スリット１８の一端とスリット１８の他端とは、例えば上記ｚ方向において重なるように配置されている。

強磁性体１４ｂを構成する材料は、任意の強磁性体であればよいが、例えば鉄（Ｆｅ）に代表される良導体を含む。強磁性体１４ｄは、例えば強磁性体１４ｂと同等の構成を備えている。強磁性体１４ｄは、固定側通電軸５の周囲に螺旋状に設けられている。

実施の形態５に係る真空バルブは、強磁性体１４ｂ，１４ｄの上記作用Ａ〜Ｄにより、実施の形態１に係る真空バルブ１００と同様の効果を奏することができる。さらに、実施の形態５に係る真空バルブは、強磁性体１４ｂ，１４ｄに設けられたスリット１８の後述する作用Ｅ，Ｆにより、実施の形態１に係る真空バルブ１００と比べて強磁性体１４ｂ，１４ｄの発熱が抑制されている。以下、図１２を参照して、強磁性体１４ｂに設けられたスリット１８の作用Ｅ，Ｆについて説明する。

まず、比較例として、強磁性体１４ｂ，１４ｄにスリット１８が設けられていない実施の形態１に係る真空バルブ１００が上記閉状態とされ、かつ通電電流が可動側通電軸４および固定側通電軸５を流れている状態を考える。この通電状態では、可動側通電軸４および固定側通電軸５の周囲に、アンペールの法則に従って誘導磁界が生じる。上記電流が軸線に沿った方向すなわちｚ方向に流れるため、誘導磁界の向きは上記周方向に沿っている。誘導磁界の磁束は、透磁率の高い強磁性体１４ｂ，１４ｄの内部で増大する。強磁性体１４ｂ，１４ｄが良導体である場合、誘導磁界の磁束が強磁性体１４ｂ、１４ｄを鎖交することによる電磁誘導により、強磁性体１４ｂ，１４ｄには渦電流が生じる。上記渦電流は、図１２中に示されるループｄに沿って、強磁性体１４ｂ，１４ｄの内部を還流する。その結果、強磁性体１４ｂ，１４ｄはこのような渦電流により加熱されるため、真空バルブ１００の放熱が妨げられるだけでなく、真空バルブ１００自体の発熱量が増大する場合がある。

つぎに、実施の形態５に係る真空バルブが上記閉状態とされ、かつ通電電流が上記比較例と同様に可動側通電軸４および固定側通電軸５を流れている状態を考える。この通電状態においても、誘導磁界が可動側通電軸４および固定側通電軸５の周囲に生じる。しかし、スリット１８が強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端から他端にまで達するように設けられていることにより、誘導磁界の各磁束線の一部分はスリット１８を通り、各磁束線の残部が強磁性体１４ｂ、１４ｄを鎖交する。各磁束線のうちスリット１８を通る上記一部分は渦電流の発生に寄与しない。そのため、同等の通電状態にある実施の形態５に係る真空バルブと実施の形態１に係る真空バルブ１００とを比較したときに、前者の強磁性体１４ｂ，１４ｄでは、後者の強磁性体１４ｂ，１４ｄと比べて、渦電流に伴う発熱量が少ない。

すなわち、本実施の形態５に係るスリット１８は、強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端から他端にまで達するように設けられていることにより、渦電流に伴う強磁性体１４ｂ，１４ｄの発熱を抑制するように作用する。以後、スリット１８の本作用を作用Ｅと称する。

さらに、スリット１８が強磁性体１４ｂ，１４ｄの上記周方向の全周に渡って設けられていることにより、強磁性体１４ｂは、上記周方向に垂直な任意の断面において、スリット１８によって区画された少なくとも２以上の部分を有している。そのため、上記渦電流は、図１２中に示される複数の小ループｅの各々に沿って、強磁性体１４ｂ，１４ｄにおいてスリット１８により区画された各部分を還流する。各ループｅは上記ループｄよりも小さいため、各ループｅに沿って流れる渦電流量は上記ループｄに沿って流れる渦電流量よりも少ない。そのため、同等の通電状態にある実施の形態５に係る真空バルブと実施の形態１に係る真空バルブ１００とを比較したときに、前者の強磁性体１４ｂ，１４ｄでは、後者の強磁性体１４ｂ，１４ｄと比べて、渦電流に伴う発熱量が少ない。

すなわち、本実施の形態５に係るスリット１８は、強磁性体１４ｂの上記周方向の全周に渡って設けられていることにより、渦電流に伴う強磁性体１４ｂ，１４ｄの発熱を抑制するように作用する。以後、スリット１８の本作用を作用Ｆと称する。

実施の形態５に係る真空バルブによれば、スリット１８の上記作用Ｅおよび上記作用Ｆにより、上記閉状態における発熱量が実施の形態１に係る真空バルブ１００と比べて低減されている。

図１２に示されるスリット１８は、強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端から他端にまで達するように設けられており、かつ強磁性体１４ｂの上記周方向の全周に渡って設けられているが、これに限られるものではない。

スリット１８は、強磁性体１４ｂの上記周方向の全周に渡って設けられておらず、強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端から他端にまで達するように設けられていてもよい。このようなスリット１８は、例えば上記ｚ方向に沿って直線状に設けられていてもよい。この場合、強磁性体１４ｂ，１４ｄは、スリット１８によって上記周方向に分割されている。このようにしても、スリット１８の上記作用Ｅにより、上記閉状態における発熱量が実施の形態１に係る真空バルブ１００と比べて低減される。

スリット１８は、強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端から他端にまで達するように設けられておらず、強磁性体１４ｂの上記周方向の全周に渡って設けられていてもよい。このようなスリット１８は、例えば上記周方向に沿うように設けられていればよい。この場合、強磁性体１４ｂ，１４ｄは、スリット１８によって上記ｚ方向に分割されている。このようにしても、スリット１８の上記作用Ｆにより、上記閉状態における発熱量が実施の形態１に係る真空バルブ１００と比べて低減される。

スリット１８は、例えば強磁性体１４ｂの上記ｚ方向の一端と他端との間の一部分にのみ設けられていてもよい。スリット１８は、例えば強磁性体１４ｂの上記周方向の一部分のみに設けられていてもよい。この場合にも、各磁束線のうちスリット１８を通る上記一部分は渦電流の発生に寄与せず、かつスリット１８によって上記ループｄがそれよりも小さい複数のループｅに分割されるため、強磁性体１４ｂ，１４ｄでの発熱量が抑制されている。

また、強磁性体１４ｂ，１４ｄには、複数のスリット１８が設けられていてもよい。各スリット１８は、互いに交差していてもよいし、互いに間隔を隔てて配置されていてもよい。また、強磁性体１４ｂおよび強磁性体１４ｄのうちのいずれか一方にのみ、スリット１８が設けられていてもよい。

実施の形態５に係る真空バルブは、実施の形態２〜４に係る真空バルブ１０１，１０２，１０３と基本的に同様の構成を備え、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２の少なくともいずれかにスリット１８が設けられた点でのみ、これらと異なっていてもよい。

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。例えば、実施の形態３に係る真空バルブ１０２は、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２に換えて強磁性体１４ｂ，１４ｄを備え、強磁性体１４ｂ，１４ｄが絶縁筒体１の内面１ｎに脱着可能に配置されていてもよい。実施の形態４に係る真空バルブ１０３は、強磁性体１５ｂ１、強磁性体１５ｂ２、強磁性体１５ｄ１、および強磁性体１５ｄ２に換えて強磁性体１４ｂ，１４ｄを備えていてもよい。この場合、非磁性体１７は、絶縁筒体１の内面１ｎに配置された強磁性体１４ｂ，１４ｄを囲むように、絶縁筒体１の外面１ｕに配置される。

１ 絶縁筒体、 １ｎ 絶縁筒体１の内面、 １ｕ 絶縁筒体１の外面、 １ｎａ 内面部、 １ｎｂ 内面部、 １ｎｃ 内面部、 １ｎｄ 内面部、 １ｎｅ 内面部、 １ｕａ 外面部、 １ｕｂ 外面部、 １ｕｂ１ 外面部、 １ｕｂ２ 外面部、 １ｕｃ 外面部、 １ｕｄ 外面部、 １ｕｄ１ 外面部、 １ｕｄ２ 外面部、 １ｕｅ 外面部、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 可動側電極、７ 固定側電極、８ 可動側シールド、１１ 固定側シールド、１３ アークシールド、１７ 非磁性体、１８ スリット。

Claims (7)

1. 絶縁性であり筒状の絶縁筒体と、
   前記絶縁筒体の一方側端部を閉塞する可動側端板と、
   前記絶縁筒体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と、
   前記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、前記可動側通電軸の軸線上に配置される固定側通電軸と、
   前記固定側通電軸の先端部に前記可動側電極と対向して設けられた固定側電極と、
   前記絶縁筒体の外面あるいは内面に配置される強磁性体と、
   前記可動側電極と前記固定側電極とを覆うように配置されたアークシ−ルドとを備え、
   前記強磁性体は、前記絶縁筒体の前記内面に対して法線方向の磁界成分を有し、
   以下の構成（１）および構成（２）のいずれかをさらに備えることを特徴とする真空バルブ。
   前記構成（１）：
   前記絶縁筒体の前記内面は、
   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の内面部分とに分割され、
   前記第４の内面部分の表面に第１の強磁性体を配置し、
   前記第５の内面部分の表面に第２の強磁性体を配置する。
   前記構成（２）：
   前記絶縁筒体の前記外面は、
   前記可動側端板に近接する第１の外面部分と、
   前記アークシ−ルドに近接する第２の外面部分と、
   前記固定側端板に近接する第３の外面部分と、
   前記第１の外面部分と前記第２の外面部分との間に位置する第４の外面部分と、
   前記第３の外面部分と前記第２の外面部分との間に位置する第５の外面部分とに分割され、
   前記第４の外面部分の表面に第１の強磁性体を配置し、
   前記第５の外面部分の表面に第２の強磁性体を配置する。
2. 前記強磁性体は、前記絶縁筒体から取り外し可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
3. 前記絶縁筒体の前記外面は非磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の真空バルブ。
4. 前記構成（１）を備え、
   前記可動側通電軸を取り囲むように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むように前記固定側端板に取り付けられる固定側シールドとを、さらに備え、
   前記第４の内面部分は、
   前記アークシ−ルド側の第４の１の内面部分と、前記第４の１の内面部分と間隔を設け前記可動側端板側の第４の２の内面部分とに分割され、
   前記第４の１の内面部分に前記第１の強磁性体を有し、前記第４の２の内面部分に第３の強磁性体を有し、
   前記第５の内面部分は、
   前記固定側端板側の第５の１の内面部分、前記第５の１の内面部分と間隔を設け前記アークシ−ルド側の第５の２の内面部分とに分割され、
   前記第５の１の内面部分に前記第２の強磁性体を有し、前記第５の２の内面部分に第４の強磁性体を有し、
   前記軸線と垂直方向から断面視する場合、
   前記アークシ−ルドの前記可動側端板側の端部の前記軸線方向の位置は、前記第１の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であり、
   前記可動側シールドの端部の前記軸線方向の位置は、前記第３の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であり、
   前記固定側シールドの端部の前記軸線方向の位置は、前記第２の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であり、
   前記アークシ−ルドの前記固定側端板側の端部の前記軸線方向の位置は、前記第４の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空バルブ。
5. 前記構成（２）を備え、
   前記可動側通電軸を取り囲むように、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むように、前記固定側端板に取り付けられる固定側シールドとを、さらに備え、
   前記第４の外面部分は、
   前記アークシ−ルド側の第４の１の外面部分と、前記第４の１の外面部分と間隔を設け前記可動側端板側の第４の２の外面部分とに分割され、
   前記第４の１の外面部分に前記第１の強磁性体を有し、前記第４の２の外面部分に第３の強磁性体を有し、
   前記第５の外面部分は、
   前記固定側端板側の第５の１の外面部分、前記第５の１の外面部分と間隔を設け前記アークシ−ルド側の第５の２の外面部分とに分割され、
   前記第５の１の外面部分に前記第２の強磁性体を有し、前記第５の２の外面部分に第４の強磁性体を有し、
   前記軸線と垂直方向から断面視する場合、
   前記アークシ−ルドの前記可動側端板側の端部の前記軸線方向の位置は、前記第１の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であり、
   前記可動側シールドの端部の前記軸線方向の位置は、前記第３の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であり、
   前記固定側シールドの端部の前記軸線方向の位置は、前記第２の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であり、
   前記アークシ−ルドの前記固定側端板側の端部の前記軸線方向の位置は、前記第４の強磁性体の前記軸線方向の両端の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空バルブ。
6. 前記強磁性体には、スリットが設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の真空バルブ。
7. 前記スリットは、螺旋状に設けられている、請求項６に記載の真空バルブ。