JP7067879B2 - 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。電極は、二つの電極に電流が流れた場合に磁界を発生させるコイル部と、他の電極に接触する接触子と、を有する。コイル部により発生させられた磁界は、二つの電極の接触子の間に発生するアークを拡散させる。例えば、電極の内部に磁性体が配置されることで、磁界の強さが向上する。

特開２００８－２６２７７２号公報

コイル部を厚くすることで、真空バルブの電気抵抗が低減される。この場合、磁性体と接触子の端部との間の距離が長くなるため、アークが拡散される接触子上の範囲が狭くなってしまう。

一つの実施形態に係る真空バルブは、電極と、接触子と、コイル部と、磁性体とを備える。前記接触子は、前記電極に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能であり、前記電極と接触可能である。前記コイル部は、前記接触子から前記軸方向に離間する第１の壁と、前記第１の壁から突出して前記接触子に接続されるとともに第１のスリットが設けられた第２の壁と、を有し、前記第２の壁の径方向内側に空間が設けられ、前記接触子を介して前記電極との間に電流が流れたときに前記軸方向に磁力線が延びる磁界を発生させる。前記磁性体は、少なくとも部分的に前記空間に配置され、前記第１の壁に支持され、前記第２の壁から離間する。前記第２の壁は、前記空間に面する第１の内周面と、前記空間に面し、前記第１の内周面よりも前記接触子に近く、且つ前記第１の内周面よりも前記径方向外側に位置する第２の内周面と、を有する。前記磁性体は、前記第１の内周面に向く第１の外周面と、前記第２の内周面に向き、前記第１の外周面よりも前記接触子に近く、且つ前記第１の外周面よりも前記径方向外側に位置する第２の外周面と、を有する。

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の電極及び第２の電極を示す正面図である。 図３は、第１の実施形態の第１の電極又は第２の電極を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の第１の電極又は第２の電極を、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の電極又は第２の電極を、接触子を除いて示す平面図である。 図６は、第３の実施形態に係る第１の電極又は第２の電極を示す断面図である。 図７は、第４の実施形態に係る第１の電極又は第２の電極を示す断面図である。 図８は、第５の実施形態に係る第１の電極又は第２の電極を示す平面図である。 図９は、第５の実施形態の第１の電極又は第２の電極を示す断面図である。

（第１の実施形態）
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１１と、第２の電極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１１は、電極の一例である。

各図面に示されるように、真空バルブ１０は、一点鎖線で示す中心軸Ａｘに沿って設けられる。以下、中心軸Ａｘに沿う方向を軸方向、中心軸Ａｘと直交する方向を径方向、中心軸Ａｘまわりに回転する方向を周方向と称する。

第１の電極１１は、第２の電極１２に対して軸方向における一方側（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１１はいわゆる固定側電極であり、第２の電極１２はいわゆる可動側電極である。なお、第１の電極１１と第２の電極１２とはこれに限らない。

第２の電極１２は、第１の電極１１に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能である。このため、軸方向は、第１の電極１１と第２の電極１２の移動方向とも称され得る。

第２の電極１２は、第１の電極１１に接触する位置と、第１の電極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１１から離間した位置に配置された第２の電極１２を示す。

第１の電極１１と第２の電極１２とは、実質的に同じ形状を有する。なお、第１の電極１１の形状と第２の電極１２の形状とが異なっても良い。第１の電極１１と第２の電極１２とはそれぞれ、通電軸２１と、コイル部２２と、接触子２３とを有する。コイル部２２は、例えば、スリット付電極とも称され得る。接触子２３は、例えば、接点とも称され得る。

通電軸２１は、軸方向に延び、真空バルブ１０の電路となる。コイル部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１１のコイル部２２は、第２の電極１２に向く通電軸２１の端部に設けられる。第２の電極１２のコイル部２２は、第１の電極１１に向く通電軸２１の端部に設けられる。通電軸２１とコイル部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、コイル部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１１の接触子２３は、第２の電極１２に向くコイル部２２の端部に設けられる。第２の電極１２の接触子２３は、第１の電極１１に向くコイル部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、コイル部２２に電気的に接続される。

第１の電極１１と第２の電極１２とが接触するとき、第１の電極１１の接触子２３が、第２の電極１２の接触子２３に接触する。これにより、第１の電極１１と第２の電極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。

第１の電極１１と第２の電極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１１及び第２の電極１２の、通電軸２１の一部と、コイル部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１１と第２の電極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、軸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、軸方向における絶縁容器４１の一方の端部である。端部４１ｂは、軸方向における絶縁容器４１の他方の端部である。

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１１の通電軸２１が、封止部４２の孔４２ａを通される。第１の電極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、伸縮自在に軸方向に延びる。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。

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１１及び第２の電極１２の接触子２３を囲む。カバー１５は、第２の電極１２のコイル部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１１と第２の電極１２とが接触すると、第１の電極１１と第２の電極１２とに定格電流が流れる。第１の電極１１と第２の電極１２とが接触及び離間するとき、第１の電極１１と第２の電極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１１と第２の電極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。

図２は、第１の実施形態の第１の電極１１及び第２の電極１２を示す正面図である。図３は、第１の実施形態の第１の電極１１又は第２の電極１２を示す断面図である。図３は、第２の電極１２を代表的に示す。しかし、第１の電極１１と第２の電極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１１をも示す。

図３に示すように、接触子２３は、径方向に広がる略円盤状に形成される。なお、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２３ａと、背面２３ｂとを有する。背面２３ｂは、第１の面の一例である。

接触面２３ａは、略平坦に形成される。図２に示すように、第１の電極１１の接触子２３の接触面２３ａと、第２の電極１２の接触子２３の接触面２３ａとは、互いに向かい合う。また、第１の電極１１の接触子２３の接触面２３ａと、第２の電極１２の接触子２３の接触面２３ａとは、略平行な面である。第１の電極１１と第２の電極１２とが互いに接触するとき、第１の電極１１の接触面２３ａと、第２の電極１２の接触面２３ａとが互いに接触する。

図３に示すように、背面２３ｂは、接触面２３ａの反対側に位置し、略平坦に形成される。背面２３ｂは、コイル部２２に向く。背面２３ｂに、窪み５１が設けられる。窪み５１は、例えば、略円形の有底の穴であり、凹部とも称され得る。なお、窪み５１の形状はこの例に限らない。

窪み５１が設けられることで、接触子２３は、底面２３ｃと、内周面２３ｄとをさらに有する。底面２３ｃは、第２の面の一例である。なお、窪み５１が設けられない接触子２３において、例えば、背面２３ｂが第２の面の一例となり得る。内周面２３ｄは、第３の内周面の一例である。

底面２３ｃは、窪み５１の底であり、接触面２３ａの反対側に位置して略平坦に形成される。底面２３ｃは、背面２３ｂよりも接触面２３ａに近い。底面２３ｃは、コイル部２２に向く。

窪み５１が設けられることで、背面２３ｂは、略円環状に形成される。内周面２３ｄは、略円形の底面２３ｃの外縁と、略円環状の背面２３ｂの内縁とを接続する。窪み５１は、内周面２３ｄの径方向内側に設けられる。内周面２３ｄは、径方向内側に向き、窪み５１に面する。

コイル部２２は、上述のように、カップ状に形成される。このため、コイル部２２に、空間５４が設けられる。空間５４は、略円柱状の窪みであり、凹部とも称され得る。第１の電極１１の空間５４は、第２の電極１２に向かって開口する。第２の電極１２の空間５４は、第１の電極１１に向かって開口する。コイル部２２は、第１の壁６１と、第２の壁６２とを有する。

第１の壁６１は、径方向に広がる略円盤状に形成され、接触子２３から軸方向に離間する。第１の電極１１において、第１の壁６１は、接触子２３から第２の電極１２の反対側に離間する。第２の電極１２において、第１の壁６１は、接触子２３から第１の電極１１の反対側に離間する。言い換えると、第１の電極１１及び第２の電極１２のそれぞれの第１の壁６１は、第１の電極１１及び第２の電極１２の他方から遠ざかる方向に、接触子２３から離間する。

第１の壁６１に、例えば鑞付けによって、通電軸２１が接続される。第１の壁６１は、外面６１ａと、底面６１ｂとを有する。外面６１ａは、軸方向に向く略平坦な面であり、通電軸２１が接続される。底面６１ｂは、外面６１ａの反対側に位置する略平坦な面である。底面６１ｂは、空間５４の底を形成する。このため、底面６１ｂは、空間５４に面する。第１の電極１１の底面６１ｂは、第２の電極１２に向く。第２の電極１２の底面６１ｂは、第１の電極１１に向く。

第２の壁６２は、軸方向に延びる略円筒状に形成される。第２の壁６２は、例えば、第１の壁６１の外縁から軸方向に突出する。第１の電極１１の第２の壁６２は、第１の壁６１から第２の電極１２に向かって突出する。第２の電極１２の第２の壁６２は、第１の壁６１から第１の電極１１に向かって突出する。

空間５４は、第２の壁６２の径方向内側に設けられる。言い換えると、第２の壁６２は、空間５４を囲む。第２の壁６２は、第１の内周面６２ａと、第２の内周面６２ｂと、中間面６２ｃと、軸端面６２ｄと、外周面６２ｅとを有する。外周面６２ｅは、第３の外周面の一例である。

第１の内周面６２ａ及び第２の内周面６２ｂはそれぞれ、軸方向に延びる略円筒状の面である。なお、第１の内周面６２ａ及び第２の内周面６２ｂは、例えば多角形の筒状のような、他の形状に形成されても良い。第１の内周面６２ａ及び第２の内周面６２ｂはそれぞれ、径方向内側に向き、空間５４に面する。

第１の内周面６２ａは、第２の内周面６２ｂよりも、第１の壁６１に近い。第２の内周面６２ｂは、第１の内周面６２ａよりも、接触子２３に近い。第２の内周面６２ｂの内径は、第１の内周面６２ａの内径よりも大きい。このため、第２の内周面６２ｂは、第１の内周面６２ａよりも径方向外側に位置する。

中間面６２ｃは、軸方向における第１の内周面６２ａの一方の端部と、軸方向における第２の内周面６２ｂの一方の端部と、を接続する。中間面６２ｃは、軸方向に向く略円環状の平坦な面である。

軸端面６２ｄは、軸方向における第２の壁６２の端面である。軸端面６２ｄの内縁に、第２の内周面６２ｂの他方の端部が接続される。軸端面６２ｄは、軸方向に向く略円環状の平坦な面である。軸端面６２ｄは、例えば鑞付けによって、接触子２３の背面２３ｂに接続される。これにより、第２の壁６２に接触子２３が固定される。なお、軸端面６２ｄは、接触子２３の他の部分に固定されても良い。

外周面６２ｅは、第１の内周面６２ａ及び第２の内周面６２ｂの反対側に位置し、径方向外側に向く。径方向において、第１の内周面６２ａと第２の内周面６２ｂとの間の距離は、第２の内周面６２ｂと外周面６２ｅとの間の距離よりも長い。

第２の壁６２の軸端面６２ｄに接触子２３が接続されることで、接触子２３が空間５４を閉じる。言い換えると、接触子２３は、空間５４を覆う。このとき、接触子２３の窪み５１が、コイル部２２の空間５４に連通する。

接触子２３の内周面２３ｄの内径は、第２の壁６２の第２の内周面６２ｂの内径と実質的に等しい。内周面２３ｄは、実質的に第２の内周面６２ｂから連続し、第１の内周面６２ａよりも径方向外側に位置する。

図２に示すように、コイル部２２に、螺旋状に延びる複数の第１のスリット６５が設けられる。第１のスリット６５はそれぞれ、第１の壁６１から第２の壁６２の軸端面６２ｄに亘って設けられる。第１のスリット６５は、第２の壁６２を径方向に貫通する。第１のスリット６５により、第２の壁６２は、螺旋状に延びる複数の部分（以下、螺旋部と称する）６６に分割される。

第１の電極１１の接触子２３が第２の電極１２の接触子２３に接触すると、第１の電極１１のコイル部２２と第２の電極１２のコイル部２２との間で、接触子２３を介して電流が流れる。このとき、コイル部２２の複数の螺旋部６６に電流が流れることで、螺旋部６６は、電気が流れる方向に応じた磁界Ｍを発生させる。

螺旋部６６は、例えば、軸方向に磁力線が延びる磁界Ｍを発生させる。すなわち、第１の電極１１及び第２の電極１２は、いわゆる縦磁界電極である。図２の矢印は、磁界Ｍの磁力線の一例を示す。なお、螺旋部６６は、例えば、軸方向から斜めに傾く方向に磁力線が延びる磁界Ｍを発生させても良い。

図３に示すように、第１の電極１１及び第２の電極１２はそれぞれ、磁性体７１と、補強材７２とをさらに有する。磁性体７１及び補強材７２は、互いに連通する窪み５１及び空間５４に収容される。すなわち、窪み５１に磁性体７１の一部及び補強材７２の一部が配置され、空間５４に磁性体７１の他の一部及び補強材７２の他の一部が配置される。なお、例えば窪み５１が接触子２３に設けられない場合、磁性体７１及び補強材７２の全体が空間５４に配置されても良い。

磁性体７１は、例えば鉄によって作られる。なお、磁性体７１は、他の材料によって作られても良い。磁性体７１の材料の透磁率は、コイル部２２の材料の透磁率よりも高く、且つ接触子２３の材料の透磁率よりも高い。

磁性体７１は、筒部８１と、フランジ部８２とを有する。筒部８１は、軸方向に延びる略円筒状に形成される。フランジ部８２は、接触子２３に隣接する筒部８１の軸方向の端部から径方向に突出し、略円環状に形成される。

磁性体７１は、第１の軸端面７１ａと、第２の軸端面７１ｂと、第１の外周面７１ｃと、第２の外周面７１ｄと、中間面７１ｅと、内周面７１ｆとをさらに有する。第２の軸端面７１ｂは、第３の面の一例である。

第１の軸端面７１ａは、軸方向における磁性体７１の一方の端面である。第１の軸端面７１ａは、第１の壁６１の底面６１ｂに面する。第１の軸端面７１ａは、例えば鑞付けによって、底面６１ｂに接続される。これにより、磁性体７１は、第１の壁６１に固定され、第１の壁６１に支持される。

第２の軸端面７１ｂは、軸方向における磁性体７１の他方の端面である。第２の軸端面７１ｂは、接触子２３の底面２３ｃから離間した位置で、底面２３ｃに向く。すなわち、第２の軸端面７１ｂと底面２３ｃとは、隙間を介して向かい合う。

第１の外周面７１ｃ及び第２の外周面７１ｄはそれぞれ、軸方向に延びる略円筒状の面である。なお、第１の外周面７１ｃ及び第２の外周面７１ｄは、例えば多角形の筒状のような、他の形状に形成されても良い。第１の外周面７１ｃ及び第２の外周面７１ｄはそれぞれ、径方向外側に向く。

第１の外周面７１ｃは、第２の外周面７１ｄよりも、第１の壁６１に近い。第２の外周面７１ｄは、第１の外周面７１ｃよりも、接触子２３に近い。第２の外周面７１ｄの外径は、第１の外周面７１ｃの外径よりも大きい。このため、第２の外周面７１ｄは、第１の外周面７１ｃよりも径方向外側に位置する。

第１の外周面７１ｃは、第２の壁６２の第１の内周面６２ａから離間した位置で、第１の内周面６２ａに向く。言い換えると、第１の外周面７１ｃと第１の内周面６２ａとは、隙間を介して向かい合う。

第２の外周面７１ｄは、第２の壁６２の第２の内周面６２ｂから離間した位置で、第２の内周面６２ｂに向く。言い換えると、第２の外周面７１ｄと第２の内周面６２ｂとは、隙間を介して向かい合う。

第２の外周面７１ｄの外径は、第２の壁６２の第１の内周面６２ａの内径よりも大きい。このため、第２の外周面７１ｄは、第１の内周面６２ａよりも径方向外側に位置する。径方向において、第１の外周面７１ｃと第２の外周面７１ｄとの間の距離は、第２の外周面７１ｄと第２の壁６２の外周面６２ｅとの間の距離よりも長い。

さらに、接触子２３の内周面２３ｄは、第２の外周面７１ｄから離間した位置で、第２の外周面７１ｄに向く。言い換えると、第２の外周面７１ｄと内周面２３ｄとは、隙間を介して向かい合う。

中間面７１ｅは、軸方向における第１の外周面７１ｃの一方の端部と、軸方向における第２の外周面７１ｄの一方の端部と、を接続する。中間面７１ｅは、軸方向に向く略円環状の平坦な面である。

中間面７１ｅは、第２の壁６２の中間面６２ｃから離間した位置で、中間面６２ｃに向く。言い換えると、中間面７１ｅと中間面６２ｃとは、隙間を介して向かい合う。このように、磁性体７１は、接触子２３及び第２の壁６２から離間する。

内周面７１ｆは、第１の外周面７１ｃ及び第２の外周面７１ｄの反対側に位置する。内周面７１ｆは、軸方向に延びる略円筒状に形成され、径方向内側に向く。

図４は、第１の実施形態の第１の電極１１又は第２の電極１２を、接触子２３を除いて示す平面図である。図４は、第２の電極１２を代表的に示す。図４に示すように、磁性体７１は、複数の間隙８４により周方向に分断されており、複数の分割体８５を含む。

複数の間隙８４は、磁性体７１を径方向に貫通し、磁性体７１を周方向に配置された複数の分割体８５に分割する。なお、一つの間隙８４が、略円筒状の磁性体７１を略Ｃ字状に分断しても良い。

複数の分割体８５は、間隙８４を介して周方向に並べられる。分割体８５はそれぞれ、第１の周端面８５ａと、第２の周端面８５ｂとを有する。第１の周端面８５ａは、第１の端面の一例である。第２の周端面８５ｂは、第２の端面の一例である。

第１の周端面８５ａは、分割体８５の、周方向における一方（図４における時計回り方向）の端面である。第２の周端面８５ｂは、分割体８５の周方向における他方（図４における反時計回り方向）の端面である。このため、第１の周端面８５ａ及び第２の周端面８５ｂはそれぞれ、周方向に向く。

一つの分割体８５の第１の周端面８５ａは、他の分割体８５の第２の周端面８５ｂから周方向に離間するとともに、周方向において当該第２の周端面８５ｂに向く。言い換えると、第１の周端面８５ａと第２の周端面８５ｂとは、間隙８４を介して周方向に向かい合う。

補強材７２は、例えば、ステンレス又は絶縁体によって作られる。なお、補強材７２は、他の材料によって作られても良い。補強材７２の剛性は、コイル部２２の剛性よりも高く、且つ接触子２３の剛性よりも高い。また、補強材７２の材料の電気抵抗率は、磁性体７１の材料の電気抵抗率よりも高く、且つコイル部２２の材料の電気抵抗率よりも高い。さらに、補強材７２の透磁率は、磁性体７１の透磁率よりも低い。

図３に示すように、補強材７２は、軸方向に延びる略円柱状に形成され、略円筒状の磁性体７１の径方向内側に配置される。補強材７２は、第１の軸端面７２ａと、第２の軸端面７２ｂと、外周面７２ｃとを有する。

第１の軸端面７２ａは、軸方向における補強材７２の一方の端部である。第１の軸端面７２ａは、第１の壁６１の底面６１ｂに面する。第１の軸端面７２ａは、例えば鑞付けによって、底面６１ｂに接続される。これにより、補強材７２は、第１の壁６１に固定され、第１の壁６１に支持される。

第２の軸端面７２ｂは、軸方向における補強材７２の他方の端部である。第２の軸端面７２ｂは、第１の軸端面７２ａよりも広い。第２の軸端面７２ｂは、接触子２３の底面２３ｃに面する。第２の軸端面７２ｂは、例えば鑞付けによって、底面２３ｃに接続される。これにより、補強材７２は、接触子２３に固定され、接触子２３を支持する。

外周面７２ｃは、軸方向に延びる略円筒状の面であり、径方向外側に向く。外周面７２ｃは、磁性体７１の内周面７１ｆから離間した位置で、内周面７１ｆに向く。このため、補強材７２は、磁性体７１から離間する。

上述のように、真空バルブ１０の閉極時、第２の電極１２が第１の電極１１に近づく方向に移動し、第１の電極１１の接触子２３と、第２の電極１２の接触子２３とが接触する。一方、真空バルブ１０の開極時、第２の電極１２が第１の電極１１から離間する方向に移動する。すなわち、第２の電極１２のコイル部２２及び接触子２３は、第１の電極１１に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能である。

第１の電極１１と第２の電極１２との接触子２３が互いに接触するとき、補強材７２が接触子２３を支持する。このため、コイル部２２及び接触子２３の変形が抑制され、磁性体７１が接触子２３から離間した状態に保たれる。

第１の電極１１及び第２の電極１２において、電流はコイル部２２及び接触子２３を通る。補強材７２は、第１の壁６１及び接触子２３に鑞付けされる。このため、電流が補強材７２を通ることがある。しかし、補強材７２の電気抵抗は、コイル部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、多くの電流がコイル部２２を通り、補強材７２に流れる電流が低減されている。

例えば第２の電極１２が第１の電極１１から離間するとき、第１の電極１１と第２の電極１２との間にアークが発生することがある。このとき、コイル部２２によって磁界Ｍが発生するため、アークを構成する荷電粒子が磁界Ｍ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の全体に広がる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱が絶縁破壊を生じることが抑制され、真空バルブ１０が電流をより確実に遮断する。磁性体７１は、コイル部２２の磁界Ｍ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２２に交流電流が流れることで、磁界Ｍが、磁性体７１に誘導電流を発生させる可能性がある。しかし、磁性体７１が間隙８４によって周方向に分断されるため、磁性体７１に周方向に誘導電流が流れることが抑制され、磁界Ｍの強度を低下させるような磁界を当該誘導電流が発生させることが抑制される。

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、コイル部２２の第２の壁６２は、空間５４に面する第１の内周面６２ａと、空間５４に面し、第１の内周面６２ａよりも接触子２３に近く、且つ第１の内周面６２ａよりも径方向外側に位置する第２の内周面６２ｂと、を有する。磁性体７１は、第１の内周面６２ａに向く第１の外周面７１ｃと、第２の内周面６２ｂに向き、第１の外周面７１ｃよりも接触子２３に近く、且つ第１の外周面７１ｃよりも径方向外側に位置する第２の外周面７１ｄと、を有する。すなわち、磁性体７１の接触子２３に近い部分（フランジ部８２）は、磁性体７１の第１の壁６１に近い部分よりも径方向外側に広がっている。これにより、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁界Ｍの強さを高くすることができ、第１の電極１１と接触子２３との間で発生するアークの密度をより均一に拡散させることができる。さらに、第２の壁６２の第１の内周面６２ａを形成する部分の断面積を大きく設定することができるため、コイル部２２における電気抵抗を小さくすることができる。従って、例えば、真空バルブ１０の通電電流の容量を大きくすることができるとともに、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、当該真空バルブ１０の遮断性能が向上する。

空間５４に連通するとともに磁性体７１の一部が配置される窪み５１が、接触子２３に設けられる。接触子２３は、第２の壁６２に接続されるとともに窪み５１が設けられる背面２３ｂと、窪み５１に面し、第１の内周面６２ａよりも径方向外側に位置し、且つ第２の外周面７１ｄに向く内周面２３ｄと、を有する。これにより、軸方向における接触子２３の厚さを大きく設定したとしても、磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０の遮断性能が向上する。

磁性体７１は、周方向に向く第１の周端面８５ａと、第１の周端面８５ａから周方向に離間するとともに周方向において第１の周端面８５ａに向く第２の周端面８５ｂと、を有する。すなわち、磁性体７１は、周方向において、第１の周端面８５ａと第２の周端面８５ｂとを形成する間隙８４により分断される。これにより、軸方向に磁力線が延びる磁界Ｍが発生した場合に、当該磁界Ｍにより磁性体７１に周方向の誘導電流が発生し、当該誘導電流が磁界Ｍの強さを低下させること、が抑制される。

磁性体７１は、接触子２３から離間する。これにより、第１の壁６１から磁性体７１を通って接触子２３に電流が分流することが抑制され、コイル部２２が発生させる磁界Ｍの強さが低下することが抑制される。

補強材７２は、少なくとも一部が空間５４に配置され、軸方向に延びて第１の壁６１に支持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１１と接触子２３とが接触した場合に、補強材７２が接触子２３を支持するため、第１の電極１１に加圧されることによる接触子２３及びコイル部２２の変形が抑制される。補強材７２はコイル部２２よりも電気抵抗率が高いため、第１の壁６１から補強材７２を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

径方向において、第１の外周面７１ｃと第２の外周面７１ｄとの間の距離は、第２の外周面７１ｄと外周面６２ｅとの間の距離よりも長い。これにより、第２の外周面７１ｄを径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近に近付けることができ、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、第１の電極１１と接触子２３との間で発生するアークの密度をより均一に拡散させることができる。

（第２の実施形態）
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１１又は第２の電極１２を、接触子２３を除いて示す平面図である。図５は、第２の電極１２を代表的に示す。図５に示すように、第２の実施形態の磁性体７１に、間隙８４の代わりに、螺旋状に延びる複数の第２のスリット９１が設けられる。

第２のスリット９１はそれぞれ、磁性体７１の第１の軸端面７１ａから第２の軸端面７１ｂに亘って設けられる。第２のスリット９１は、第１の外周面７１ｃ及び第２の外周面７１ｄに設けられる。なお、第２のスリット９１は、第２の外周面７１ｄにのみ設けられても良い。第２のスリット９１は、例えば有底の穴（溝）であるが、磁性体７１を径方向に貫通しても良い。

第２のスリット９１は、第１のスリット６５と径方向に重なる。すなわち、径方向から見た場合に、第２のスリット９１の少なくとも一部が、第１のスリット６５によりコイル部２２の外に露出される。第２のスリット９１が設けられることで、磁性体７１は、第２の壁６２の第１のスリット６５が設けられた部分から離間する。

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、第２の外周面７１ｄに、第１のスリット６５と径方向に重なる第２のスリット９１が設けられる。これにより、第２の外周面７１ｄと第２の内周面６２ｂとが接触した場合に、第１のスリット６５により分断された第２の壁６２の一つの螺旋部６６と他の一つの螺旋部６６とが、磁性体７１を介して通電することが抑制される。従って、軸方向に磁力線が延びる磁界Ｍが発生した場合に、互いに通電する第２の壁６２及び磁性体７１に当該磁界Ｍによって周方向の誘導電流が発生し、当該誘導電流が磁界Ｍの強さを低下させること、が抑制される。

（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態について、図６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１１又は第２の電極１２を示す断面図である。図６は、第２の電極１２を代表的に示す。図６に示すように、第３の実施形態の磁性体７１に、凹部９５が設けられる。

凹部９５は、第２の軸端面７１ｂに設けられた有底の窪みである。凹部９５が設けられた磁性体７１は、底面７１ｇをさらに有する。底面７１ｇは、第４の面の一例である。底面７１ｇは、接触子２３の底面２３ｃから離間した位置で、底面２３ｃに向く。底面７１ｇは、第２の軸端面７１ｂよりも径方向内側に位置し、第２の軸端面７１ｂよりも接触子２３から遠くに位置する。

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、接触子２３は、磁性体７１に向く底面２３ｃを有する。磁性体７１は、接触子２３に向く第２の軸端面７１ｂと、接触子２３に向き、第２の軸端面７１ｂよりも径方向内側に位置し、第２の軸端面７１ｂよりも接触子２３から遠い底面７１ｇと、を有する。これにより、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０の遮断性能が向上する。

本実施形態において、第２の軸端面７１ｂが接触子２３に接触しても良い。この場合、第１の電極１１と接触子２３とが接触すると、磁性体７１が接触子２３を支持する。これにより、第１の電極１１に加圧されることによる接触子２３及びコイル部２２の変形が抑制される。さらに、磁性体７１が、接触子２３に向く面の一部である第２の軸端面７１ｂで接触子２３に接触し、接触子２３に向く底面７１ｇが接触子２３から離間するため、第１の壁６１から磁性体７１を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、第４の実施形態に係る第１の電極１１又は第２の電極１２を示す断面図である。図７は、第２の電極１２を代表的に示す。図７に示すように、第４の実施形態の第２の軸端面７１ｂは、径方向外側に向かうに従って接触子２３に近づくよう傾斜したテーパ状に形成される。

以上説明された第４の実施形態の真空バルブ１０において、接触子２３は、磁性体７１に向く底面２３ｃを有する。接触子２３に向く磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、径方向外側に向かうに従って接触子２３に近づくよう傾斜する。これにより、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０の遮断性能が向上する。

本実施形態において、第２の軸端面７１ｂの径方向外側の端部（外縁）７１ｈが接触子２３に接触しても良い。この場合、第１の電極１１と接触子２３とが接触すると、磁性体７１が接触子２３を支持する。これにより、第１の電極１１に加圧されることによる接触子２３及びコイル部２２の変形が抑制される。さらに、磁性体７１が、第２の軸端面７１ｂの外縁７１ｈで接触子２３に線接触し、第２の軸端面７１ｂの他の部分が接触子２３から離間するため、第１の壁６１から磁性体７１を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

（第５の実施形態）
以下に、第５の実施形態について、図８乃至図９を参照して説明する。図８は、第５の実施形態に係る第１の電極１１又は第２の電極１２を示す平面図である。図９は、第５の実施形態の第１の電極１１又は第２の電極１２を示す断面図である。図８及び図９は、第２の電極１２を代表的に示す。図８に示すように、第５の実施形態の接触子２３に、複数の第３のスリット１０１が設けられる。

複数の第３のスリット１０１は、例えば、接触子２３の外縁から略渦状に延びる。第３のスリット１０１は、軸方向に接触子２３を貫通する。なお、第３のスリット１０１は、この例に限らない。

第２の壁６２の軸端面６２ｄにおける第１のスリット６５の位置と、接触子２３の第３のスリット１０１の位置とは略一致する。このため、第１のスリット６５と第３のスリット１０１とは連通する。

図９に示すように、第５の実施形態の磁性体７１は、複数の凸部１０５を有する。凸部１０５は、磁性体７１の第２の軸端面７１ｂから接触子２３に向かって突出する。このため、凸部１０５は、第２の軸端面７１ｂよりも接触子２３に近い。凸部１０５は、接触子２３から僅かに離間する。凸部１０５は、例えば、略半球状に形成される。なお、凸部１０５は、略円柱状のような他の形状に形成されても良い。

図８に示すように、複数の凸部１０５はそれぞれ、軸方向と交差する方向に第３のスリット１０１から外れた位置に設けられる。軸方向と交差する方向は、径方向と周方向とを含む。本実施形態では、凸部１０５は、周方向に第３のスリット１０１から外れた位置で、接触子２３に向かって突出する。

以上説明された第５の実施形態の真空バルブ１０において、接触子２３に、第１のスリット６５に連通する第３のスリット１０１が設けられる。磁性体７１は、軸方向と交差する方向に第３のスリット１０１から外れた位置で接触子２３に向かって突出する凸部１０５を有する。第１の電極１１と接触子２３とが接触した場合に、第１の電極１１に加圧される接触子２３及びコイル部２２が変形し、接触子２３が磁性体７１に近付くことがある。この場合、凸部１０５が接触子２３を支持することで、第１の電極１１に加圧されることによる接触子２３及びコイル部２２のさらなる変形が抑制される。さらに、磁性体７１が凸部１０５で接触子２３に接触し、磁性体７１の第２の軸端面７１ｂが接触子２３から離間するため、第１の壁６１から磁性体７１を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。加えて、軸方向と交差する方向に第３のスリット１０１から外れた位置に凸部１０５が設けられるため、第３のスリット１０１により分断された接触子２３の一部と他の一部とが、凸部１０５を介して通電することが抑制される。従って、軸方向に磁力線が延びる磁界Ｍが発生した場合に、互いに通電する接触子２３及び磁性体７１に当該磁界Ｍによって周方向の誘導電流が発生し、当該誘導電流が磁界Ｍの強さを低下させること、が抑制される。

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、コイル部の第２の壁において、接触子に近い第２の内周面は、第１の内周面よりも径方向外側に位置する。また、磁性体において、接触子に近い第２の外周面は、第１の内周面よりも径方向外側に位置し、第２の内周面に向く。これにより、真空バルブによる遮断性能が向上する。

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］
電極と、
前記電極に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能であり、前記電極と接触可能な接触子と、
前記接触子から前記軸方向に離間する第１の壁と、前記第１の壁から突出して前記接触子に接続されるとともに第１のスリットが設けられた第２の壁と、を有し、前記第２の壁の径方向内側に空間が設けられ、前記接触子を介して前記電極との間に電流が流れたときに前記軸方向に磁力線が延びる磁界を発生させるコイル部と、
少なくとも一部が前記空間に配置され、前記第１の壁に支持され、前記第２の壁から離間する、磁性体と、
を具備し、
前記第２の壁は、前記空間に面する第１の内周面と、前記空間に面し、前記第１の内周面よりも前記接触子に近く、且つ前記第１の内周面よりも前記径方向外側に位置する第２の内周面と、を有し、
前記磁性体は、前記第１の内周面に向く第１の外周面と、前記第２の内周面に向き、前記第１の外周面よりも前記接触子に近く、且つ前記第１の外周面よりも前記径方向外側に位置する第２の外周面と、を有する、
真空バルブ。
［２］
前記接触子は、前記空間に連通するとともに前記磁性体の一部が配置される窪みが設けられ、前記第２の壁に接続されるとともに前記窪みが設けられる第１の面と、前記窪みに面し、前記第１の内周面よりも前記径方向外側に位置し、且つ前記第２の外周面に向く第３の内周面と、を有する、［１］の真空バルブ。
［３］
前記磁性体は、周方向に向く第１の端面と、前記第１の端面から前記周方向に離間するとともに前記周方向において前記第１の端面に向く第２の端面と、を有する、［１］又は［２］の真空バルブ。
［４］
前記第２の外周面に、前記第１のスリットと前記径方向に重なる第２のスリットが設けられる、［１］乃至［３］のいずれか一つの真空バルブ。
［５］
前記接触子は、前記磁性体に向く第２の面を有し、
前記磁性体は、前記接触子に向く第３の面と、前記接触子に向き、前記第３の面よりも前記径方向内側に位置し、前記第３の面よりも前記接触子から遠い第４の面と、を有する、
［１］乃至［４］のいずれか一つの真空バルブ。
［６］
前記接触子は、前記磁性体に向く第２の面を有し、
前記磁性体は、前記接触子に向く第３の面を有し、
前記第３の面は、前記径方向外側に向かうに従って前記接触子に近付くよう傾斜する、
［１］乃至［４］のいずれか一つの真空バルブ。
［７］
前記接触子に、前記第１のスリットに連通する第３のスリットが設けられ、
前記磁性体は、前記軸方向と交差する方向に前記第３のスリットから外れた位置で前記接触子に向かって突出する凸部を有する、
［１］乃至［４］のいずれか一つの真空バルブ。
［８］
前記磁性体は、前記接触子から離間する、［１］乃至［７］のいずれか一つの真空バルブ。
［９］
少なくとも一部が前記空間に配置され、前記軸方向に延びて前記第１の壁に支持されて前記接触子を支持し、前記コイル部よりも電気抵抗率が高い補強材、をさらに具備する［１］乃至［８］のいずれか一つの真空バルブ。
［１０］
前記コイル部は、前記第１の内周面及び前記第２の内周面の反対側に位置する第３の外周面を有し、
前記径方向において、前記第１の外周面と前記第２の外周面との間の距離は、前記第２の外周面と前記第３の外周面との間の距離よりも長い、
［１］の真空バルブ。

１０…真空バルブ、１１…第１の電極、１２…第２の電極、２２…コイル部、２３…接触子、２３ｂ…背面、２３ｃ…底面、２３ｄ…内周面、５１…窪み、５４…空間、６１…第１の壁、６２…第２の壁、６２ａ…第１の内周面、６２ｂ…第２の内周面、６２ｅ…外周面、６５…第１のスリット、７１…磁性体、７１ｃ…第１の外周面、７１ｄ…第２の外周面、７１ｇ…底面、７２…補強材、８５…分割体、８５ａ…第１の周端面、８５ｂ…第２の周端面、９１…第２のスリット、１０１…第３のスリット、１０５…凸部、Ｍ…磁界。

Claims (10)

1. 電極と、
   前記電極に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能であり、前記電極と接触可能な接触子と、
   前記接触子から前記軸方向に離間する第１の壁と、前記第１の壁から突出して前記接触子に接続されるとともに第１のスリットが設けられた第２の壁と、を有し、前記第２の壁の径方向内側に空間が設けられ、前記接触子を介して前記電極との間に電流が流れたときに前記軸方向に磁力線が延びる磁界を発生させるコイル部と、
   少なくとも部分的に前記空間に配置され、前記第１の壁に支持され、前記第２の壁から離間する、磁性体と、
   を具備し、
   前記第２の壁は、前記空間に面する第１の内周面と、前記空間に面し、前記第１の内周面よりも前記接触子に近く、且つ前記第１の内周面よりも前記径方向外側に位置する第２の内周面と、を有し、
   前記磁性体は、前記第１の内周面に向く第１の外周面と、前記第２の内周面に向き、前記第１の外周面よりも前記接触子に近く、且つ前記第１の外周面よりも前記径方向外側に位置する第２の外周面と、を有する、
   真空バルブ。
2. 前記接触子は、前記空間に連通するとともに前記磁性体の一部が配置される窪みが設けられ、前記第２の壁に接続されるとともに前記窪みが設けられる第１の面と、前記窪みに面し、前記第１の内周面よりも前記径方向外側に位置し、且つ前記第２の外周面に向く第３の内周面と、を有する、請求項１の真空バルブ。
3. 前記磁性体は、周方向に向く第１の端面と、前記第１の端面から前記周方向に離間するとともに前記周方向において前記第１の端面に向く第２の端面と、を有する、請求項１又は請求項２の真空バルブ。
4. 前記第２の外周面に、前記第１のスリットと前記径方向に重なる第２のスリットが設けられる、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの真空バルブ。
5. 前記接触子は、前記磁性体に向く第２の面を有し、
   前記磁性体は、前記接触子に向く第３の面と、前記接触子に向き、前記第３の面よりも前記径方向内側に位置し、前記第３の面よりも前記接触子から遠い第４の面と、を有する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一つの真空バルブ。
6. 前記接触子は、前記磁性体に向く第２の面を有し、
   前記磁性体は、前記接触子に向く第３の面を有し、
   前記第３の面は、前記径方向外側に向かうに従って前記接触子に近付くよう傾斜する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一つの真空バルブ。
7. 前記接触子に、前記第１のスリットに連通する第３のスリットが設けられ、
   前記磁性体は、前記軸方向と交差する方向に前記第３のスリットから外れた位置で前記接触子に向かって突出する凸部を有する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一つの真空バルブ。
8. 前記磁性体は、前記接触子から離間する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つの真空バルブ。
9. 少なくとも部分的に前記空間に配置され、前記軸方向に延びて前記第１の壁に支持されて前記接触子を支持し、前記コイル部よりも電気抵抗率が高い補強材、をさらに具備する請求項１乃至請求項８のいずれか一つの真空バルブ。
10. 前記コイル部は、前記第１の内周面及び前記第２の内周面の反対側に位置する第３の外周面を有し、
    前記径方向において、前記第１の外周面と前記第２の外周面との間の距離は、前記第２の外周面と前記第３の外周面との間の距離よりも長い、
    請求項１の真空バルブ。

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