JP7030407B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、真空バルブに関する。

真空バルブは、互いに近接及び離間が可能な二つの電極を有する。二つの電極に接触子が接続され、二つの電極の接触子は互いに接触可能である。接触子は、例えば、鑞付けによって電極に接続される。

特開２００８－２６２７７２号公報

鑞は、接触子と電極との間に介在するが、部分的に電極の外周部分の外側に露出することがある。鑞が電極の外側の高電界に曝されると、真空バルブの耐電圧性能が低下する可能性がある。

一つの実施形態に係る真空バルブは、二つの電極部と、接触子と、電極と、接続部と、接続金属とを備える。前記二つの電極部は、互いに近付き又は離間する第１の方向に相対的に移動可能であり、互いに接触可能である。前記接触子は、前記二つの電極部にそれぞれ設けられ、前記二つの電極部が互いに接触するときに他方の前記電極部に接触するよう構成され、前記第１の方向と直交する第２の方向における外縁部を有する。前記電極は、前記二つの電極部にそれぞれ設けられ、複数のスリットと、前記接触子に向かって開口する凹部と、が設けられ、前記凹部に面する内周面と、前記内周面の反対側に位置する外周面と、前記複数のスリットにより互いに隔てられるとともに前記二つの電極部に電気が流れたときに磁界を発生させるよう構成された複数のコイル部と、を有し、前記接触子との間に隙間を形成する。前記接続部は、前記接触子と前記電極とのうち一方に設けられ、前記接触子と前記電極とのうち他方に向かって突出し、前記第２の方向において、前記接触子の前記外縁部よりも内側に位置し、且つ前記電極の前記外周面よりも内側に位置する。前記接続金属は、前記接続部と、前記接触子と前記電極とのうち他方と、を接続し、前記第２の方向において、前記接触子の前記外縁部よりも内側に位置し、且つ前記電極の前記外周面よりも内側に位置する。前記接続部は、前記接触子と前記電極とのうち一方から、前記接触子と前記電極とのうち他方に向かって突出する、複数の突起を有する。前記接続金属は、前記複数の突起と、前記接触子と前記電極とのうち他方と、を接続する。前記複数の突起のそれぞれの一部は、前記第２の方向において前記電極の前記内周面よりも内側に位置する。

図１は、第１の実施形態に係る真空バルブを示す断面図である。 図２は、第１の実施形態の第１の電極部及び第２の電極部を示す側面図である。 図３は、第１の実施形態の第１の電極部又は第２の電極部の一部を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の第１の電極部又は第２の電極部を、接触子を除いて示す平面図である。 図５は、第２の実施形態に係る第１の電極部又は第２の電極部の一部を示す断面図である。 図６は、第３の実施形態に係る第１の電極部及び第２の電極部を示す側面図である。 図７は、第３の実施形態の第１の電極部又は第２の電極部を、接触子を除いて示す平面図である。 図８は、第３の実施形態の接触子を示す底面図である。 図９は、第４の実施形態に係る第１の電極部又は第２の電極部の一部を示す断面図である。

以下に、第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明について、複数の表現が記載されることがある。複数の表現がされた構成要素及び説明は、記載されていない他の表現がされても良い。さらに、複数の表現がされない構成要素及び説明も、記載されていない他の表現がされても良い。

図１は、第１の実施形態に係る真空バルブ１０を示す断面図である。真空バルブ１０は、例えば、真空遮断器とも称され得る。例えば図１に示すように、真空バルブ１０は、第１の電極部１１と、第２の電極部１２と、真空容器１３と、シールド１４と、カバー１５とを有する。第１の電極部１１及び第２の電極部１２は、二つの電極部の一例である。

各図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｚ軸は、一点鎖線で示される真空バルブ１０の中心軸に沿って延びる。

第１の電極部１１は、第２の電極部１２よりもＺ軸に沿う正方向（Ｚ軸の矢印が向く方向、図１における上方向）に位置する。本実施形態において、第１の電極部１１はいわゆる固定側電極であり、第２の電極部１２はいわゆる可動側電極である。なお、第１の電極部１１と第２の電極部１２とはこれに限らない。

第１の電極部１１と第２の電極部１２とは、相対的に移動可能であり、互いに接触及び離間可能である。例えば、第１の電極部１１と第２の電極部１２とは、Ｚ軸に沿う方向に相対的に移動可能である。Ｚ軸に沿う方向は、第１の方向の一例であり、Ｚ軸に沿う正方向と、Ｚ軸に沿う負方向（Ｚ軸の矢印の反対方向、図１における下方向）とを含む。Ｚ軸に沿う方向は、軸方向とも称され得る。

第２の電極部１２は、第１の電極部１１に対し、Ｚ軸に沿う正方向と、Ｚ軸に沿う負方向に相対的に移動可能である。このため、Ｚ軸に沿う方向は、第１の電極部１１と第２の電極部１２の移動方向とも称され得る。

第２の電極部１２は、Ｚ軸に沿う正方向に移動することで、第１の電極部１１に近付く。言い換えると、第１の電極部１１及び第２の電極部１２は、互いに近付く方向に相対的に移動可能である。

第２の電極部１２は、Ｚ軸に沿う負方向に移動することで、第１の電極部１１から離間する。言い換えると、第１の電極部１１及び第２の電極部１２は、互いに離間する方向に相対的に移動可能である。

第２の電極部１２は、第１の電極部１１に接触する位置と、第１の電極部１１から離間した位置との間で移動可能である。図１は、第１の電極部１１から離間した位置に配置された第２の電極部１２を示す。

図２は、第１の実施形態の第１の電極部１１及び第２の電極部１２を示す側面図である。図２に示すように、第１の電極部１１と第２の電極部１２とは、実質的に同じ形状を有する。なお、第１の電極部１１の形状と第２の電極部１２の形状とが異なっても良い。

第１の電極部１１と第２の電極部１２とはそれぞれ、通電軸２１と、電極２２と、接触子２３と、磁性体２４と、補強部材２５とを有する。言い換えると、通電軸２１と、電極２２と、接触子２３と、磁性体２４と、補強部材２５とは、第１の電極部１１及び第２の電極部１２にそれぞれ設けられる。接触子２３は、例えば、接点とも称され得る。電極２２は、例えば、磁界発生機構とも称され得る。

通電軸２１は、Ｚ軸に沿う方向に延び、真空バルブ１０の電路となる。電極２２は、例えば、カップ状に形成され、通電軸２１の端部に設けられる。第１の電極部１１の電極２２は、第２の電極部１２に向く通電軸２１の端部に設けられる。第２の電極部１２の電極２２は、第１の電極部１１に向く通電軸２１の端部に設けられる。通電軸２１と電極２２とは、例えば、無酸素銅のような導体によって作られる。

接触子２３は、電極２２の端部に、例えば鑞付けによって固定される。第１の電極部１１の接触子２３は、第２の電極部１２に向く電極２２の端部に設けられる。第２の電極部１２の接触子２３は、第１の電極部１１に向く電極２２の端部に設けられる。接触子２３は、例えば、銅クロムのような導体によって作られる。接触子２３は、電極２２に電気的に接続される。

第１の電極部１１と第２の電極部１２とが接触するとき、第１の電極部１１の接触子２３が、第２の電極部１２の接触子２３に接触する。これにより、第１の電極部１１と第２の電極部１２とが電気的に接続され、真空バルブ１０が閉極状態となる。

図１に示すように、第１の電極部１１と第２の電極部１２との一部は、真空容器１３の内部に収容される。例えば、第１の電極部１１及び第２の電極部１２の、通電軸２１の一部と、電極２２と、接触子２３とが、真空容器１３の内部に収容される。第１の電極部１１と第２の電極部１２とは、真空容器１３の内部で接触及び離間可能である。真空容器１３は、絶縁容器４１と、二つの封止部４２，４３と、ベローズ４４とを有する。

絶縁容器４１は、アルミナのような絶縁体によって作られる。絶縁容器４１は、例えば、Ｚ軸に沿う方向に延びる円筒形に形成される。絶縁容器４１は、他の形状に形成されても良い。絶縁容器４１は、二つの端部４１ａ，４１ｂを有する。端部４１ａは、Ｚ軸に沿う正方向における絶縁容器４１の端部である。端部４１ｂは、Ｚ軸に沿う負方向における絶縁容器４１の端部である。

一方の封止部４２は、絶縁容器４１の端部４１ａに取り付けられる。封止部４２に孔４２ａが設けられる。第１の電極部１１の通電軸２１が、封止部４２の孔４２ａを通される。第１の電極部１１の通電軸２１は、封止部４２に固着される。

他方の封止部４３は、絶縁容器４１の端部４１ｂに取り付けられる。封止部４３に孔４３ａが設けられる。第２の電極部１２の通電軸２１が、封止部４３の孔４３ａを移動可能に通される。

ベローズ４４は、伸縮自在にＺ軸に沿う方向に延びる。ベローズ４４の一方の端部４４ａは、封止部４３に固着される。ベローズ４４の他方の端部４４ｂは、第２の電極部１２の通電軸２１に固着される。このため、ベローズ４４は、第２の電極部１２の移動に合わせて伸長又は収縮する。

二つの封止部４２，４３とベローズ４４とは、絶縁容器４１の端部４１ａ，４１ｂを気密に封止する。真空容器１３の内部の圧力は、例えば、１×１０^－２Ｐａ以下に保たれる。

シールド１４及びカバー１５は、真空容器１３の内部に配置される。シールド１４は、略筒状に形成され、第１の電極部１１及び第２の電極部１２の接触子２３を囲む。カバー１５は、第２の電極部１２の電極２２と、ベローズ４４との間に位置し、ベローズ４４を覆う。

第１の電極部１１と第２の電極部１２とが接触すると、第１の電極部１１と第２の電極部１２とに定格電流が流れる。第１の電極部１１と第２の電極部１２とが接触及び離間するとき、第１の電極部１１と第２の電極部１２との間にアークが発生することがある。

アークにより、第１の電極部１１と第２の電極部１２とから、蒸発又は溶融した金属が発生する可能性がある。シールド１４は、蒸発又は溶融した金属が絶縁容器４１に付着して、絶縁容器４１の絶縁抵抗が低下することを抑制する。カバー１５は、蒸発又は溶融した金属がベローズ４４に付着することを抑制する。

以下、第１の電極部１１及び第２の電極部１２について詳しく説明する。図３は、第１の実施形態の第１の電極部１１又は第２の電極部１２の一部を示す断面図である。図３は、第２の電極部１２を代表的に示す。しかし、第１の電極部１１と第２の電極部１２とが同じ形状を有するため、図３は実質的に第１の電極部１１をも示す。

図３に示すように、接触子２３は、Ｘ‐Ｙ平面上に広がる略円盤状に形成される。接触子２３は、他の形状に形成されても良い。接触子２３は、接触面５１と、背面５２と、凹面５３と、外縁部５４とを有する。背面５２は、平面の一例である。

接触面５１は、略平坦な円形の面である。接触面５１は、円環状のような他の形状に形成されても良い。第１の電極部１１の接触子２３の接触面５１と、第２の電極部１２の接触子２３の接触面５１とは、互いに向かい合う。第１の電極部１１と第２の電極部１２とが互いに接触するとき、第１の電極部１１の接触面５１と、第２の電極部１２の接触面５１とが互いに接触する。

背面５２は、接触面５１の反対側に位置し、略平坦に形成される。背面５２は、電極２２に面する。凹面５３は、背面５２から窪んだ、略円柱状の窪みである。凹面５３は、底面５３ａと、内縁部５３ｂとを有する。

凹面５３の底面５３ａは、略平坦な円形の面であり、電極２２に向く。内縁部５３ｂは、真空バルブ１０の径方向における凹面５３の内縁部である。真空バルブ１０の径方向は、第２の方向の一例であり、真空バルブ１０の中心軸と直交する方向である。言い換えると、真空バルブ１０の径方向は、Ｚ軸と直交する方向である。

内縁部５３ｂは、背面５２と、底面５３ａとを接続し、真空バルブ１０の周方向に延びる。真空バルブ１０の周方向は、真空バルブ１０の中心軸回りに回転する方向である。真空バルブ１０の周方向は、時計回り方向と、反時計回り方向とを含む。

内縁部５３ｂは、真空バルブ１０の径方向における内側に向く。言い換えると、内縁部５３ｂは、真空バルブ１０の中心軸に向く。なお、内縁部５３ｂは、他の方向に向く部分を含んでも良い。

外縁部５４は、真空バルブ１０の径方向における接触子２３の外縁部である。言い換えると、外縁部５４は、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３のうち最も外側に位置する部分である。外縁部５４は、例えば、尖った縁であっても良いし、丸い縁であっても良いし、略円筒状の外周面であっても良い。

電極２２は、上述のように、カップ状に形成される。電極２２は、凹部６０が設けられ、第１の壁部６１と、第２の壁部６２とを有する。凹部６０は、接触子２３に向かって開口する、略円柱状の窪みである。第１の電極部１１の凹部６０は、第２の電極部１２に向かって開口する。第２の電極部１２の凹部６０は、第１の電極部１１に向かって開口する。

第１の壁部６１は、Ｘ‐Ｙ平面上に広がる略円盤状に形成され、接触子２３から離間する。第１の電極部１１において、第１の壁部６１は、接触子２３からＺ軸に沿う正方向に離間する。第２の電極部１２において、第１の壁部６１は、接触子２３からＺ軸に沿う負方向に離間する。言い換えると、第１の壁部６１は、第１の電極部１１又は第２の電極部１２から遠ざかる方向に、接触子２３から離間する。

第１の壁部６１に、通電軸２１が接続される。第１の壁部６１は、底面６１ａを有する。底面６１ａは、第１の壁部６１の、通電軸２１が接続される面の反対側に位置し、凹部６０の底を形成する。

第２の壁部６２は、Ｚ軸に沿う方向に延びる略円筒状に形成される。第２の壁部６２は、例えば、第１の壁部６１の外縁から、接触子２３に向かって突出する。第１の電極部１１の第２の壁部６２は、第２の電極部１２に向かって突出する。第２の電極部１２の第２の壁部６２は、第１の電極部１１に向かって突出する。

別の表現によれば、第２の壁部６２は、第１の壁部６１からＺ軸に沿う方向に突出し、真空バルブ１０の周方向に延びる円筒状の壁である。第２の壁部６２は、内周面６２ａと、外周面６２ｂと、端面６２ｃとを有する。

内周面６２ａは、凹部６０の内周面を形成する略円筒形の面である。言い換えると、内周面６２ａは、凹部６０に面する。内周面６２ａは、真空バルブ１０の中心軸に向くとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる。内周面６２ａの直径（電極２２の内径）は、凹面５３の内縁部５３ｂの直径（接触子２３の内径）と実質的に等しい。

外周面６２ｂは、内周面６２ａの反対側に位置する略円筒形の面である。外周面６２ｂは、電極２２の外側に向くとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる。外周面６２ｂの直径（電極２２の外径）は、接触子２３の外縁部５４の直径（接触子２３の外径）と実質的に等しい。外周面６２ｂは、第２の壁部６２の外周面であるとともに、電極２２の外周面である。

端面６２ｃは、Ｚ軸に沿う方向における第２の壁部６２の端部である。端面６２ｃは、第１の壁部６１の反対側に位置する。端面６２ｃは、略平坦に形成された、略円環形の面である。端面６２ｃは、接触子２３の背面５２から離間した位置で、背面５２に面する。言い換えると、電極２２の端面６２ｃは、接触子２３の背面５２との間に隙間を形成する。

図２に示すように、電極２２に複数のスリット６５が設けられる。複数のスリット６５は、第２の壁部６２に設けられ、それぞれ螺旋状に延びる。なお、複数のスリット６５の一部が、第１の壁部６１に設けられても良い。

図４は、第１の実施形態の第１の電極部１１又は第２の電極部１２を、接触子２３を除いて示す平面図である。図４に示すように、スリット６５は、第２の壁部６２を、第２の壁部６２の厚さ方向に貫通する。第２の壁部６２の厚さ方向は、内周面６２ａから外周面６２ｂに向かう方向であり、真空バルブ１０の径方向と等しい。スリット６５は、内周面６２ａ及び外周面６２ｂのいずれか一方に開口する凹部（溝、窪み）であっても良い。

図２に示すように、複数のスリット６５により、電極２２に複数のコイル部６６が形成される。言い換えると、電極２２は複数のコイル部６６を有し、複数のコイル部６６は複数のスリット６５により互いに隔てられる。

複数のコイル部６６はそれぞれ、第１の壁部６１から螺旋状に延びる。すなわち、コイル部６６は、Ｚ軸に沿う方向にずれながら真空バルブ１０の周方向に延びる。なお、スリット６５が第１の壁部６１にも設けられる場合、コイル部６６は第１の壁部６１の一部を含む。

複数のコイル部６６は、端面６６ａを有する。複数のコイル部６６の端面６６ａにより、第２の壁部６２の端面６２ｃが形成される。コイル部６６の端面６６ａは、第２の壁部６２の端面６２ｃと同じく、接触子２３の背面５２との間に隙間を形成して、接触子２３の背面５２に面する。言い換えると、コイル部６６の端面６６ａは、接触子２３に向くとともに接触子２３から離間する。

コイル部６６をそれぞれ有する第１の電極部１１と第２の電極部１２とに電気が流れたとき、コイル部６６に電気が流れる。コイル部６６は、電気が流れる方向に応じて磁界を発生させる。

コイル部６６は、例えば、Ｚ軸に沿う方向に磁力線が延びる磁界を発生させる。すなわち、第１の電極部１１及び第２の電極部１２は、いわゆる縦磁界電極である。なお、コイル部６６は、例えば、Ｚ軸と交差（直交）する方向に磁力線が延びる磁界を発生させても良い。すなわち、第１の電極部１１及び第２の電極部１２は、いわゆる磁気駆動電極であっても良い。磁気駆動電極は、スパイラル電極、又はコントレート電極とも称され得る。

本実施形態において、電極２２に、接続部８１が設けられる。接続部８１は、略円筒状に形成され、第２の壁部６２の端面６２ｃから、接触子２３の背面５２に向かって突出する。接続部８１は、電極２２と一体に形成される。図３に示すように、接続部８１は、内周面８１ａと、外周面８１ｂと、接続面８１ｃとを有する。

内周面８１ａは、真空バルブ１０の中心軸に向くとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる略円筒形の面である。内周面８１ａの直径（接続部８１の内径）は、第２の壁部６２の内周面６２ａの直径（電極２２の内径）と実質的に等しい。このため、接続部８１の内周面８１ａは、第２の壁部６２の内周面６２ａに連続する。内周面８１ａは、凹部６０の内周面を形成し、凹部６０に面する。

外周面８１ｂは、内周面８１ａの反対側に位置する略円筒形の面である。外周面８１ｂは、電極２２の外側に向くとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる。

外周面８１ｂの直径（接続部８１の外径）は、第２の壁部６２の外周面６２ｂの直径（電極２２の外径）よりも小さい。さらに、外周面８１ｂの直径（接続部８１の外径）は、接触子２３の外縁部５４の直径（接触子２３の外径）よりも小さい。このため、接続部８１は、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。

接続面８１ｃは、Ｚ軸に沿う方向における接続部８１の端部である。接続面８１ｃは、第２の壁部６２の反対側に位置する。接続面８１ｃは、略平坦に形成された、略円環形の面である。接続面８１ｃは、接触子２３の背面５２に面する。

図２に示すように、スリット６５は、接続部８１にも設けられる。スリット６５は、接続部８１を、接続部８１の厚さ方向に貫通する。複数のスリット６５により、接続部８１に複数の突起８３が形成される。言い換えると、接続部８１は、スリット６５により互いに隔てられた複数の突起８３を有する。突起８３は、例えば、突出部又は柱部とも称され得る。

図４に示すように、第１の実施形態において、突起８３は、略円弧状の壁である。突起８３は、コイル部６６の端面６６ａから接触子２３に向かってＺ軸に沿う方向に延びる。言い換えると、突起８３は、電極２２の第２の壁部６２の端面６２ｃから、接触子２３に向かって突出する。なお、突起８３はコイル部６６とともに螺旋状に延びても良い。

それぞれの突起８３は、対応する一つのコイル部６６の端面６６ａから突出する。なお、対応する一つのコイル部６６の端面６６ａから、二つ以上の突起８３が突出しても良い。

図３に示すように、鑞８５が、接続部８１の接続面８１ｃと、接触子２３の背面５２とを接続する。鑞８５は、接続金属の一例である。本実施形態において、鑞８５は、銀鑞である。鑞８５は、銅鑞のような他の硬鑞、半田のような軟鑞、又は他の金属であっても良い。

鑞８５は、複数の突起８３と接触子２３とを接続する。一つの突起８３と接触子２３とを接続する鑞８５は、他の一つの突起８３と接触子２３とを接続する鑞８５から離間している。

鑞８５は、接続部８１と接触子２３とを互いに固定する。このため、接触子２３は、鑞８５を介して電極２２に固定される。さらに、接触子２３は、鑞８５を介して、電極２２に電気的に接続される。

接続部８１と接触子２３とが互いに固定されると、第１の電極部１１及び第２の電極部１２に溝８７が形成される。溝８７は、例えば、窪み又は凹部とも称され得る。溝８７は、電極２２の外周面６２ｂ及び接触子２３の外縁部５４から窪んだ部分であり、真空バルブ１０の周方向に延びる。例えば、接触子２３の背面５２、接続部８１の外周面８１ｂ、及び電極２２の端面６２ｃが、溝８７を形成する。

接続部８１と接触子２３とが互いに固定されると、接触子２３は、電極２２の凹部６０を塞ぐ。電極２２の凹部６０は、接触子２３の凹面５３と連接され、空洞部Ｈを形成する。空洞部Ｈは、第１の電極部１１及び第２の電極部１２の内部に設けられた部屋である。

鑞８５は、介在部８５ａを有する。さらに、鑞８５は、第１の露出部８５ｂと、第２の露出部８５ｃとのうち少なくとも一方を有することがある。介在部８５ａは、接続部８１の接続面８１ｃと、接触子２３の背面５２との間に介在する。

第１の露出部８５ｂは、接続部８１の接続面８１ｃと接触子２３の背面５２との間の隙間から、溝８７に飛び出した部分である。このため、第１の露出部８５ｂは、接触子２３の背面５２と、第２の壁部６２の端面６２ｃとの間に位置する。第２の露出部８５ｃは、接続部８１の接続面８１ｃと接触子２３の背面５２との間の隙間から、凹部６０に飛び出た部分である。

鑞８５の第１の露出部８５ｂは、溝８７の内部に収まり、電極２２の外周面６２ｂ及び接触子２３の外縁部５４よりも外に飛び出さない。すなわち、鑞８５は、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。

磁性体２４は、鉄のような磁性を有する材料によって作られる。磁性体２４は、中空の略円筒状（リング状）に形成され、空洞部Ｈに収容される。言い換えると、磁性体２４は、第１の電極部１１及び第２の電極部１２の内部に収容される。磁性体２４は、他の形状に形成されても良い。磁性体２４は、内周面２４ａと、外周面２４ｂと、二つの端部２４ｃ，２４ｄとを有する。

内周面２４ａは、真空バルブ１０の中心軸に向くとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる略円筒形の面である。外周面２４ｂは、内周面２４ａの反対側に位置する略円筒形の面である。外周面２４ｂは、第２の壁部６２の内周面６２ａに隙間を介して面するとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる。言い換えると、磁性体２４は、第２の壁部６２から離間している。外周面２４ｂの直径（磁性体２４の外径）は、第２の壁部６２の内周面６２ａの直径（電極２２の内径）よりも小さい。

端部２４ｃは、Ｚ軸に沿う負方向における磁性体２４の端部であり、略円環状に形成された略平坦な面である。端部２４ｃは、第１の壁部６１の底面６１ａに支持される。磁性体２４の端部２４ｃは、例えば鑞付けによって、第１の壁部６１に固定される。なお、磁性体２４は、第１の壁部６１に対して移動可能であっても良い。

端部２４ｄは、Ｚ軸に沿う正方向における磁性体２４の端部であり、略円環状に形成されるとともに傾斜した面である。端部２４ｄは、端部２４ｃの反対側に位置する。端部２４ｄは、例えば、凹状に傾斜する。端部２４ｄは、接触子２３の凹面５３の底面５３ａに、例えば線接触する。端部２４ｄは、接触子２３から離間しても良い。

補強部材２５は、例えば、ステンレス鋼によって作られる。補強部材２５は、他の材料によって作られても良い。補強部材２５の強度は、電極２２の強度よりも高く、且つ接触子２３の強度よりも高い。強度は、例えば降伏強さである。さらに、補強部材２５の電気抵抗は、電極２２の電気抵抗よりも高く、且つ接触子２３の電気抵抗よりも高い。

補強部材２５は、略円柱状に形成され、空洞部Ｈに収容される。言い換えると、補強部材２５は、第１の電極部１１及び第２の電極部１２の内部に収容される。補強部材２５は、他の形状に形成されても良い。補強部材２５は、外周面２５ａと、二つの端部２５ｂ，２５ｃとを有する。

外周面２５ａは、略円筒形の面である。外周面２５ａは、磁性体２４の内周面２４ａに隙間を介して面するとともに、真空バルブ１０の周方向に延びる。外周面２５ａの直径（補強部材２５の外径）は、磁性体２４の内周面２４ａの直径（磁性体２４の内径）よりも小さい。

端部２５ｂは、Ｚ軸に沿う負方向における補強部材２５の端部であり、略円形に形成された略平坦な面である。端部２５ｂは、第１の壁部６１の底面６１ａに支持される。補強部材２５の端部２５ｂは、例えば鑞付けによって、第１の壁部６１に固定される。

端部２５ｃは、Ｚ軸に沿う正方向における補強部材２５の端部であり、略円形に形成された略平坦な面である。端部２５ｃは、端部２５ｂの反対側に位置する。補強部材２５の端部２５ｃは、例えば鑞付けによって、接触子２３の凹面５３の底面５３ａに固定される。

補強部材２５は、Ｚ軸に沿う方向において通電軸２１と重なる位置で、電極２２と接触子２３との間に介在する。補強部材２５は、接触子２３を支持するとともに、接触子２３を電極２２に固定する。

上述のように、真空バルブ１０の閉極時、第２の電極部１２が第１の電極部１１に近づく方向に移動し、第１の電極部１１の接触子２３と、第２の電極部１２の接触子２３とが接触する。これにより、真空バルブ１０が閉極され、第１の電極部１１と第２の電極部１２とに電気が流れる。

第１の電極部１１の接触子２３と、第２の電極部１２の接触子２３とが接触するとき、第１の電極部１１及び第２の電極部１２に衝撃がかかる。補強部材２５は、接触子２３を支持し、第１の電極部１１及び第２の電極部１２が変形することを抑制する。

第１の電極部１１及び第２の電極部１２において、電流は電極２２及び接触子２３を通る。補強部材２５は、電極２２及び接触子２３に鑞付けされる。このため、電流が補強部材２５を通ることがある。しかし、補強部材２５の電気抵抗は、電極２２の電気抵抗より高く、且つ接触子２３の電気抵抗よりも高い。このため、多くの電流が電極２２を通り、補強部材２５に流れる電流が低減されている。

真空バルブ１０の開極時、第２の電極部１２が第１の電極部１１から離間する方向に移動する。このとき、第１の電極部１１と第２の電極部１２との間にアークが発生することがある。アークを構成する荷電粒子は、コイル部６６によって発生する磁界中で磁力線に捕捉され、当該磁力線を中心に螺旋運動する。これにより、アークが拡散されて接触子２３の全体に広がり、真空バルブ１０が電流をより確実に遮断する。磁性体２４は、コイル部６６の磁界をより強め、真空バルブ１０の電流遮断性能を向上させる。

コイル部６６がＺ軸と交差する方向に磁力線が延びる磁界を発生させる場合、アークは、ローレンツ力を作用させられ、停滞することなく周方向に駆動する。このため、アークが接触子２３を局部的に過熱させることが抑制される。

一般的に、鑞８５が、接触子２３の外縁部５４及び電極２２の外周面６２ｂよりも外側に位置すると、鑞８５が高電界に曝される。鑞８５である銀鑞の電子放出係数は、第１及び第２の電極部１１，１２の材料である無酸素銅、銅クロム、及びステンレス鋼の電子放出係数よりも大きい。このため、鑞８５が高電界に曝されると、真空バルブ１０の耐電圧性能が低下することがある。

一方、以上説明された第１の実施形態に係る真空バルブ１０において、接続部８１と鑞８５が、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６５ｂよりも内側に位置する空間（溝８７）では、外側の空間よりも電界強度が低い。このため、鑞８５が高電界に曝されることが抑制され、真空バルブ１０の耐電圧性能が低下することが抑制される。さらに、別の部品の追加や表面処理をすること無しに鑞８５が高電界に曝されることが抑制されるため、真空バルブ１０の設計上の制約が生じることや、真空バルブ１０の製造コストが増大することが抑制される。

第１の電極部１１及び第２の電極部１２に、補強部材２５が収容される。補強部材２５は、電極２２に固定されるとともに、接触子２３を支持する。これにより、第１の電極部１１及び第２の電極部１２の開閉時の衝撃や、第１の電極部１１及び第２の電極部１２に大きな電流が流れたときの電磁力による変形が抑制される。さらに、補強部材２５の電気抵抗は、電極２２の電気抵抗よりも高く、且つ接触子２３の電気抵抗よりも高い。このため、電流が電極２２に流れ、真空バルブ１０の性能の低下が抑制される。

以下に、第２の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図５は、第２の実施形態に係る第１の電極部１１又は第２の電極部１２の一部を示す断面図である。図５は、第２の電極部１２を代表的に示す。図５に示すように、第２の実施形態において、凹面５３の内縁部５３ｂの直径（接触子２３の内径）は、第２の壁部６２の内周面６２ａの直径（電極２２の内径）よりも大きい。

凹面５３の内縁部５３ｂの直径（接触子２３の内径）は、接続部８１の外周面８１ｂの直径（接続部８１の外径）と実質的に等しい。このため、接続部８１が凹面５３に嵌め込まれ、接触子２３の凹面５３の底面５３ａは、接続部８１の接続面８１ｃに面する。

凹面５３の内縁部５３ｂは、接続部８１の外周面８１ｂに接触する。このため、凹面５３は、接続部８１が設けられた電極２２と接触子２３とが、真空バルブ１０の径方向に相対的に移動することを規制する。凹面５３の内縁部５３ｂは、少なくとも部分的に接続部８１の外周面８１ｂに接触すれば良い。例えば、内縁部５３ｂと外周面８１ｂとの間に、部分的に鑞８５が介在しても良い。

第２の実施形態において、鑞８５は、接続部８１の接続面８１ｃと、接触子２３の凹面５３とを接続する。鑞８５の一部は、接続部８１の外周面８１ｂの一部と、接触子２３の凹面５３の内縁部５３ｂの一部とを接続しても良い。

上述のように、凹面５３の内縁部５３ｂは、接続部８１の外周面８１ｂに接触する。このため、鑞８５が、接続部８１と接触子２３の間の隙間から、溝８７に飛び出すことが抑制される。

接続部８１の外周面８１ｂと、接触子２３の凹面５３の内縁部５３ｂとの間の隙間から、溝８７に鑞８５の第１の露出部８５ｂが飛び出すことがある。しかし、鑞８５は、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。

以上説明された第２の実施形態の真空バルブ１０において、鑞８５は、接続部８１と、凹面５３とを接続する。鑞８５によって接続される接続部８１の接続面８１ｃと凹面５３の底面５３ａは、凹面５３の内縁部５３ｂによって覆われる。これにより、鑞８５が接触子２３の外縁部５４及び電極２２の外周面６２ｂよりも外側に流出することが抑制される。従って、真空バルブ１０の耐電圧性能が低下することがより確実に抑制される。

凹面５３の内縁部５３ｂが、接続部８１に接触する。これにより、例えば高精度の治具を用いることなく、接触子２３と電極２２とが容易に位置決めされ得る。従って、真空バルブ１０が容易に製造され得る。

以下に、第３の実施形態について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係る第１の電極部１１及び第２の電極部１２を示す側面図である。図７は、第３の実施形態の第１の電極部１１又は第２の電極部１２を、接触子２３を除いて示す平面図である。図６及び図７は、第２の電極部１２を代表的に示す。

図７に示すように、第３の実施形態の複数の突起８３はそれぞれ、略円柱状に形成される。なお、突起８３は、他の形状に形成されても良い。突起８３は、コイル部６６の端面６６ａから接触子２３に向かってＺ軸に沿う方向に延びる。言い換えると、突起８３は、電極２２の第２の壁部６２の端面６２ｃから、接触子２３に向かって突出する。円柱形の突起８３は、外周面８３ａと、端面８３ｂとを有する。

外周面８３ａは、略円筒状の面である。真空バルブ１０の径方向において、突起８３の外周面８３ａの最も外側にある部分が、接続部８１の外周面８１ｂを形成し、接続部８１の外径を規定する。真空バルブ１０の径方向において、突起８３の外周面８３ａの最も内側にある部分が、接続部８１の内周面８１ａを形成し、接続部８１の内径を規定する。

端面８３ｂは、Ｚ軸に沿う方向における突起８３の端部である。端面８３ｂは、第２の壁部６２の反対側に位置する。端面８３ｂは、略平坦に形成された、略円形の面である。複数の突起８３の端面８３ｂが、接続部８１の接続面８１ｃを形成する。

複数の突起８３は、真空バルブ１０の周方向に略等間隔に配置される。真空バルブ１０の周方向において、複数の突起８３の間の距離は、複数のコイル部６６の間の距離（スリット６５の幅）よりも長い。

略円柱形の複数の突起８３はそれぞれ、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。詳しく述べると、真空バルブ１０の径方向において、突起８３の外周面８３ａの最も外側にある部分は、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。

複数の突起８３は、複数のコイル部６６の端面６６ａに設けられる。コイル部６６の端面６６ａは、真空バルブ１０の周方向における一方の端部６６ａａと他方の端部６６ａｂとを有する。

端部６６ａａは、真空バルブ１０の周方向において、コイル部６６が延びる方向の反対方向（図７における反時計回り方向）における端面６６ａの端部である。端部６６ａｂは、真空バルブ１０の周方向において、コイル部６６が延びる方向（図７における時計回り方向）における端面６６ａの端部である。突起８３は、端面６６ａの中央よりも、端面６６ａの端部６６ａｂに近い位置に配置される。

突起８３の一部は、真空バルブ１０の径方向において、第２の壁部６２の内周面６２ａよりも内側に位置する。言い換えると、突起８３は、真空バルブ１０の径方向において、第２の壁部６２の内周面６２ａの内側に張り出している。このため、複数の突起８３が容易に、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に配置され、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に配置され得る。

突起８３は、例えば略半円形に形成されることで、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に配置され、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に配置されるようになっていても良い。

図８は、第３の実施形態の接触子２３を示す底面図である。図８に示すように、第３の実施形態の凹面５３は、中央部９１と、複数の張出部９２とを有する。中央部９１及び複数の張出部９２はそれぞれ、凹面５３の底面５３ａ及び内縁部５３ｂを含む。

中央部９１は、略円形の部分である。中央部９１における内縁部５３ｂの直径（中央部９１の内径）は、第２の壁部６２の内周面６２ａの直径（電極２２の内径）と実質的に等しい。中央部９１は、電極２２の凹部６０と連接され、空洞部Ｈを形成する。

張出部９２は、中央部９１から、真空バルブ１０の径方向における外側に張り出した（延びた）部分である。張出部９２は、例えば、略半円形に形成される。張出部９２における内縁部５３ｂの直径（内径）は、円柱形の突起８３の直径（外径）と実質的に等しい。

接続部８１と接触子２３とが互いに固定されるとき、接続部８１の突起８３が、凹面５３の張出部９２に収容される。図８は、突起８３を二点鎖線で示す。突起８３の端面８３ｂが、張出部９２における凹面５３の底面５３ａに、鑞８５によって接続される。

張出部９２における凹面５３の内縁部５３ｂは、突起８３の外周面８３ａに接触する。このため、凹面５３は、接続部８１が設けられた電極２２と接触子２３とが、真空バルブ１０の径方向に相対的に移動することを規制する。凹面５３の内縁部５３ｂは、少なくとも部分的に突起８３の外周面８３ａに接触すれば良い。例えば、内縁部５３ｂと外周面８３ａとの間に、部分的に鑞８５が介在しても良い。

略半円形の張出部９２の内縁部５３ｂは、真空バルブ１０の周方向において、突起８３の外周面８３ａに接触する。このため、凹面５３は、接続部８１が設けられた電極２２と接触子２３とが、真空バルブ１０の周方向に相対的に移動することを規制する。

以上説明された第３の実施形態の真空バルブ１０において、鑞８５は、複数の突起８３と、接触子２３と、を接続する。円柱形の複数の突起８３が設けられることで、電気が通る電流経路の断面積が低減される。これにより、電極のコイル部６６が安定的に磁界を発生させることができる。

複数の突起８３は、端面６６ａの中央よりも、複数のコイル部６６が延びる方向における端面６６ａの端部６６ａｂに近い位置に配置される。これにより、コイル部６６における電流経路の傾きが大きく設定されやすく、電極のコイル部６６がより強い磁界を発生させることができる。

以下に、第４の実施形態について、図９を参照して説明する。図９は、第４の実施形態に係る第１の電極部１１又は第２の電極部１２の一部を示す断面図である。図９は、第２の電極部１２を代表的に示す。

図９に示すように、第４の実施形態において、接続部８１が接触子２３に設けられる。接続部８１は、例えば、第３の実施形態と同じく、略円柱状の複数の突起８３を有する。なお、接続部８１は、第１の実施形態と同じく、略円環状に形成されても良い。

接続部８１と、当該接続部８１に含まれる突起８３とは、接触子２３の背面５２から、電極２２の第２の壁部６２の端面６２ｃに向かって突出する。接続部８１は、接触子２３と一体に形成される。

接続部８１の接続面８１ｃと、当該接続面８１ｃに含まれる突起８３の端面８３ｂとは、接触子２３の反対側に位置する。接続面８１ｃ及び端面８３ｂは、電極２２の第２の壁部６２に面する。

第４の実施形態において、電極２２の第２の壁部６２の端面６２ｃに、凹面９５が設けられる。端面６２ｃは、平面の一例である。凹面９５は、端面６２ｃから窪んだ、例えば、略円環状の窪みである。凹面９５は、他の形状に形成されても良い。凹面９５に、接続部８１が嵌め込まれる。凹面９５は、底面９５ａと、内縁部９５ｂとを有する。

凹面９５の底面９５ａは、略平坦な円環状の面であり、接触子２３に向く。凹面９５の底面９５ａは、接続部８１の接続面８１ｃに面する。言い換えると、底面９５ａは、突起８３の端面８３ｂに面する。

内縁部９５ｂは、真空バルブ１０の径方向における凹面９５の内縁部であり、真空バルブ１０の周方向に延びる。内縁部９５ｂは、第２の壁部６２の端面６２ｃと、底面９５ａとを接続する。

内縁部９５ｂは、真空バルブ１０の径方向における内側に向く。言い換えると、内縁部９５ｂは、真空バルブ１０の中心軸に向く。なお、内縁部９５ｂは、他の方向に向く部分を含んでも良い。

内縁部９５ｂの直径（凹面９５の内径）は、接続部８１の外周面８１ｂの直径（接続部８１の外径）と実質的に等しい。このため、凹面９５の内縁部９５ｂは、接続部８１の外周面８１ｂに接触する。すなわち、凹面９５の内縁部９５ｂは、突起８３の外周面８３ａに接触する。凹面９５は、電極２２と接続部８１が設けられた接触子２３とが、真空バルブ１０の径方向に相対的に移動することを規制する。

鑞８５は、接続部８１の接続面８１ｃと、電極２２の凹面９５とを接続する。言い換えると、鑞８５は、突起８３の端面８３ｂと、電極２２の凹面９５とを接続する。鑞８５は、接続部８１及び接続部８１に含まれる突起８３と、電極２２とを互いに固定する。鑞８５は、真空バルブ１０の径方向において、接触子２３の外縁部５４よりも内側に位置し、且つ電極２２の外周面６２ｂよりも内側に位置する。

以上説明された第４の実施形態の真空バルブ１０のように、接続部８１は、接触子２３に設けられても良い。すなわち、接続部８１は、電極２２及び接触子２３のうち一方に設けられる。

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、接触子と電極とのうち一方に設けられる接続部と、接続部と接触子と電極とのうち他方とを接続する接続金属とが、第２の方向において、接触子の外縁部よりも内側に位置し、且つ電極の外周面よりも内側に位置する。これにより、接続金属が高電界に曝されることが抑制され、真空バルブの耐電圧性能が低下することが抑制される。

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。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
互いに近付き又は離間する第１の方向に相対的に移動可能であり、互いに接触可能な二つの電極部と、
前記二つの電極部にそれぞれ設けられ、前記二つの電極部が互いに接触するときに他方の前記電極部に接触するよう構成され、前記第１の方向と直交する第２の方向における外縁部を有する、接触子と、
前記二つの電極部にそれぞれ設けられ、複数のスリットと、前記接触子に向かって開口する凹部と、が設けられ、前記凹部に面する内周面と、前記内周面の反対側に位置する外周面と、前記複数のスリットにより互いに隔てられるとともに前記二つの電極部に電気が流れたときに磁界を発生させるよう構成された複数のコイル部と、を有し、前記接触子との間に隙間を形成する、電極と、
前記接触子と前記電極とのうち一方に設けられ、前記接触子と前記電極とのうち他方に向かって突出し、前記第２の方向において、前記接触子の前記外縁部よりも内側に位置し、且つ前記電極の前記外周面よりも内側に位置する、接続部と、
前記接続部と、前記接触子と前記電極とのうち他方と、を接続し、前記第２の方向において、前記接触子の前記外縁部よりも内側に位置し、且つ前記電極の前記外周面よりも内側に位置する、接続金属と、
を具備する真空バルブ。
［２］
前記接触子と前記電極とのうち他方に、前記接触子と前記電極とのうち一方に面する平面と、前記平面から窪むとともに前記接続部に面する凹面と、が設けられ、
前記接続金属は、前記接続部と、前記凹面と、を接続する、
［１］の真空バルブ。
［３］
前記凹面の前記第２の方向における内縁部が、前記接続部に接触する、［２］の真空バルブ。
［４］
前記接続部は、前記接触子と前記電極とのうち一方から、前記接触子と前記電極とのうち他方に向かって突出する、複数の突起を有し、
前記接続金属は、前記複数の突起と、前記接触子と前記電極とのうち他方と、を接続する、
［１］乃至［３］のいずれか一つの真空バルブ。
［５］
前記複数のコイル部はそれぞれ、前記接触子に向くとともに前記接触子から離間した端面を有し、
前記複数の突起は、前記複数のコイル部の前記端面から突出し、前記端面の中央よりも、前記複数のコイル部が延びる方向における前記端面の端部に近い位置に配置される、
［４］の真空バルブ。

１０…真空バルブ、１１…第１の電極部、１２…第２の電極部、２２…電極、２３…接触子、５２…背面、５３…凹面、５３ａ…底面、５３ｂ…内縁部、５４…外縁部、６０…凹部、６１…第１の壁部、６２…第２の壁部、６２ａ…内周面、６２ｂ…外周面、６２ｃ…端面、６５…スリット、６６…コイル部、６６ａ…端面、６６ａａ，６６ａｂ…端部、８１…接続部、８１ａ…内周面、８１ｂ…外周面、８１ｃ…接続面、８３…突起、８３ａ…外周面、８３ｂ…端面、８５…鑞、９５…凹面、９５ａ…底面、９５ｂ…内縁部。

Claims (4)

1. 互いに近付き又は離間する第１の方向に相対的に移動可能であり、互いに接触可能な二つの電極部と、
   前記二つの電極部にそれぞれ設けられ、前記二つの電極部が互いに接触するときに他方の前記電極部に接触するよう構成され、前記第１の方向と直交する第２の方向における外縁部を有する、接触子と、
   前記二つの電極部にそれぞれ設けられ、複数のスリットと、前記接触子に向かって開口する凹部と、が設けられ、前記凹部に面する内周面と、前記内周面の反対側に位置する外周面と、前記複数のスリットにより互いに隔てられるとともに前記二つの電極部に電気が流れたときに磁界を発生させるよう構成された複数のコイル部と、を有し、前記接触子との間に隙間を形成する、電極と、
   前記接触子と前記電極とのうち一方に設けられ、前記接触子と前記電極とのうち他方に向かって突出し、前記第２の方向において、前記接触子の前記外縁部よりも内側に位置し、且つ前記電極の前記外周面よりも内側に位置する、接続部と、
   前記接続部と、前記接触子と前記電極とのうち他方と、を接続し、前記第２の方向において、前記接触子の前記外縁部よりも内側に位置し、且つ前記電極の前記外周面よりも内側に位置する、接続金属と、
   を具備し、
   前記接続部は、前記接触子と前記電極とのうち一方から、前記接触子と前記電極とのうち他方に向かって突出する、複数の突起を有し、
   前記接続金属は、前記複数の突起と、前記接触子と前記電極とのうち他方と、を接続し、
   前記複数の突起のそれぞれの一部は、前記第２の方向において前記電極の前記内周面よりも内側に位置する、
   真空バルブ。
2. 前記接触子に、前記電極に面する平面と、前記平面から窪むとともに前記接続部に面する凹面と、が設けられ、
   前記凹面は、中央部と、前記中央部から前記第２の方向における外側に張り出した複数の張出部とを有し、
   前記接続金属は、前記複数の突起と、前記複数の張出部と、を接続する、
   請求項１の真空バルブ。
3. 前記複数の張出部の前記第２の方向における内縁部が、前記複数の突起に接触する、請求項２の真空バルブ。
4. 前記複数のコイル部はそれぞれ、前記接触子に向くとともに前記接触子から離間した端面を有し、
   前記複数の突起は、前記複数のコイル部の前記端面から突出し、前記端面の中央よりも、前記複数のコイル部が延びる方向における前記端面の端部に近い位置に配置される、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一つの真空バルブ。

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