JPH04102531U

JPH04102531U - 真空回路遮断器

Info

Publication number: JPH04102531U
Application number: JP1991053565U
Authority: JP
Inventors: ウイリアム・ジエイ・ランジユ; ロバート・ベントン・ゴツサー; ジヨン・フランク・パーキンス; ノーマン・デイビーズ
Original assignee: ウエスチングハウス・エレクトリツク・コーポレイシヨン
Priority date: 1981-01-19
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1992-09-03
Also published as: NO820118L; AR229688A1; EP0056722A2; AU7909181A; ES8305155A1; BR8200112A; ES508829A0; AU555075B2; MX151605A; EP0056722A3; HU189555B

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案の目的は、広範囲の圧力で作動でき、高
電圧絶縁性で、別電源の不要な真空回路遮断器を得るこ
とである。【構成】真空回路遮断器は、フレーム上に配置された排
気包囲装置と、外部電圧源装置と、包囲装置内で電圧源
を開閉する接点装置と、電流遮断時に生じる金属蒸気か
ら包囲装置の内部を保護するための第１と第２の導電性
蒸気沈着遮蔽装置と、抵抗要素と、電流測定装置とを備
え、２つの導電性蒸気沈着遮蔽装置は間に環状容積空間
を形成しており、第１遮蔽装置は電圧源装置の一の電位
に接続されており、第２遮蔽装置は包囲装置外で導電体
に電気接続されており、抵抗要素はフレームに絶縁支持
されかつ包囲装置外に接点部分を有し、電流測定装置
は、包囲装置の外側に配置され抵抗要素の他端と電圧源
装置と回路関係に接続されていて、第１または第２遮蔽
装置から電子を移動させる電界を環状容積空間に発生さ
せ、気体イオンを遮蔽装置に作用させて包囲装置内の気
体量を測定装置に流れる電流で表わす。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は一般的には真空回路遮断器に関するものであり、特に、冷陰極イオン化器および冷陰極マグネトロン信号発生用イオン化器の一部として内部遮蔽体を用いた真空モニター装置を備えた真空回路遮断器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

真空型の回路遮断器は当業者に周知のものである。一般に真空回路遮断器は一対の離反可能な主接点を中空絶縁ケーシング中に配置し、一方の接点を上記中空ケーシングの一端に配置した導電性端板に固着して作られる。他方の接点は上記絶縁ケーシングの他端の他の導電性端板に対して可動に取付けられる。真空遮断器は接点区域を排気する必要があるので、可動接点は可撓性のベローズを介してその端板に機械的に接合されている。通常ケーシング内部は１０^-4トール以下の圧力に排気される。遮断時の電気アークは真空中で起るため、アークは拡散し易く、単位離反距離当りの誘電強度は他の型式の回路遮断器に比較して高くなり易い。真空回路遮断器は多くの重要な利点を有しており、その一つはかなりの高速で電流が遮断できることであり、他の一つは接点間の離反距離のための移動距離が小さいことである。遮断中には金属蒸気が発生するので、この蒸気生成物がケーシングの内壁上に衝突し、凝結して絶縁ケースに導電性を与えたり、導電性の端板と円筒状絶縁ケーシングとの間の真空シールを攻撃したりするのを防止するために、一般に絶縁ケーシング内いに金属蒸気遮蔽体を同軸状に配置している。真空回路遮断器は米国特許第２８９２９２１号、第３１６３７３４号、第４２２４５５０号および第４００２８６７号に記載されている。こ真空回路遮断器に正しい作動を行わせるためには、遮断区域に真空が存在することが必要である。しかし、真空遮断器がリークして真空遮断器内の気体圧力が例えば１０^-3トール以上のレベルまで上昇すると、真空回路遮断器の安全な作動は不可能では無くとも大幅に阻害される。従って、アーク遮断区域内に真空が存在していることを確実に確認できるようにすることが望まれていた。電圧のブレークダウン装置は米国特許第３９８３３４５号明細書に示されるように既に用いられている。また、油面測定装置は米国特許第３６２６１２５号明細書に記載されている。これらの方法は一般にコストが高く、場所を取り、複雑である。真空の存在を検出するための簡単で安い方法として冷陰極イオン化ゲージの原理が利用できることは知られている。その種の装置は米国特許第４０００４５７号、第３５８２７１０号および第３５８１１９５号明細書に記載されている。直流冷陰極イオン化ゲージはかなり周知である。簡単に言うと、これは「冷陰極」からの自然な電子の解放と、電界と磁界の影響下でのその後のその電子の運動を利用するものである。磁界は電子を比較的長時間電極間の区域内に保持する作用をする。立方センチ当り１０ ⁺¹⁰ 個の電子に一定の大きさを加えた自己限度値が典型的なイオンゲージ内の電子雲密度であることがわかっている。この区域にゲージが存在すると、電子は気体分子と衝突して他の電子を出させ、それによって電子雲が維持される。さらに、気体分子は電子に衝突された際荷電される。この荷電分子は静電界の分極状態に応じて一方の電極へ向って移動し、各々電極から電子を受け取る。電極の電子がその表面で気体イオンと組合わされてイオンが中性化されると、この電極を含む電気回路中に電流が生じる。この回路に対して直列にアンメータが挿入され且つ適当に較正されていれば、電極間に存在するギャップの密度が電気的に表示できる。この原理は直流真空回路遮断器に応用されている。例えば米国特許第３２６３１６２号および第３４０３２９７号明細書には冷陰極マグネトロン装置を形成するように主電極の一方と結合させて真空回路遮断器内で単一の遮蔽体を用いることが示されている。このことは大抵の遮蔽体が絶縁ケーシングの軸方向中間点にこのケーシングから外方へ突出した中間リングを有しているという事実によって可能となる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この構造の一つの欠点は電子雲が主電極の近くに形成されるため電極間または電極と遮蔽体との間で電圧のブレークダウンが生じる危険が多くなる点にある。他の欠点は絶縁ケーシングの囲りに磁石を取付けるだけでは磁束密度が不十分である点にある。また、主電極の近くで電子雲ができるため遮断機能が阻害される。他の冷陰極測定装置は米国特許第４１６３１３０号明細書に開示されており、ここでは交流真空遮断器の端板の一つの開口に別の真空ゲージが取付けられている。この装置では遮蔽体を設ける必要はなく、主電極を直接利用する必要もない。しかし、系の真空度は検出ゲージの存在だけによっても影響されるという欠点がある。さらに、ゲージの幾何学形状のために、装置内の圧力は真空室内の圧力と違ってしまう。以上のいずれの技術も回路遮断器内に多重の遮蔽体を用いることを示していない。米国特許第３５７５６５６号明細書には回路遮断器内で多重遮蔽体を用いた時の利点が示されている。端部遮蔽体は中心の遮蔽体から離されて、高電圧絶縁性が維持されている。しかし、この端部遮蔽体は、金属蒸気により破損されて真空度に影響を与え易い敏感な絶縁シリンダーと端板との間のシールを直接保護する付加的機械的機能をするものである。しかしながら、内側遮蔽体は回路遮断器の絶縁ケーシングを通って外へ突出していないので外部回路と接続できない。これは、真空回路遮断器に既にある貫通部の他にリークの危険の大きい貫通部を更に設ける必要を無くし、既存の真空遮断器構造を利用して低価格にするためである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案による真空回路遮断器は、回路遮断器フレームと、このフレーム上に配置され実質的に排気された容積空間を区画する包囲装置と、外部電圧源装置と、前記排気容積空間内で電流を遮断するように配置され且つ前記電圧源装置に電気的に結合された相対移動可能な接点装置と、前記排気容積空間内で前記電流を遮断した時に生じる金属蒸気から前記包囲装置の内部を保護するために前記包囲装置内に配置された互いに間隔を介して設けられた第１と第２の導電性蒸気沈着遮蔽装置と、抵抗要素と、電流測定装置とを備え、互いに間隔を介して設けられた前記第１および第２の導電性蒸気沈着遮蔽装置はその間に環状容積空間を形成しており、前記第１の遮蔽装置は前記外部電圧源装置の一の電位に電気結合されており、第２の遮蔽装置は前記包囲装置の外部で導電体に電気接続されており、前記抵抗要素は封入されて前記フレーム上に絶縁状態で取付られており、前記抵抗要素は前記包囲装置の外部で前記導電体と電気接触する接点部分を有し、前記電流測定装置は、前記包囲装置の外側に配置され前記抵抗要素の他端と前記電圧源装置と回路関係に結合されていて、前記第１または第２の遮蔽装置の一方の区域から電子を移動させるのに十分な大きさの電界を前記環状容積空間に存在させるようになっており、前記電子は前記環状容積空間内の気体分子と作用して気体イオンを作り、この気体イオンが前記遮蔽装置の一方に作用して前記電流測定装置に電流が流れ、それによって前記実質的に排気された容積空間内に存在する気体の量が表示されるようになっている。

【０００５】

【作用】

従って、排気空間内で電流遮断した時に生じる金属蒸気生成物から包囲体内部を保護するために互いに間隔を置いて配置された第１および第２の導電性蒸気沈着遮蔽体が設けられている。両遮蔽体は互いに共同してその間に副次的な環状空間を形成している。遮蔽体の一方は外部電圧源の一方の電位に電気結合しており、第２の遮蔽体は一般に包囲体の外部区域と電気連通している。外部区域に設けられた電流測定装置は第２遮蔽体および電圧源の他方の電位と回路関係になっていて、一つの遮蔽体の近くの電子雲から電子を移動させるのに十分な大きさの電界が環状空間に形成される。放出された電子は環状空間内で気体分子と反応して気体イオンを形成し、この気体イオンは一方の遮蔽体と作用して電流測定装置に電流を流し、それによって実質的に排気された空間内に存在する気体の密度が表示される。環状空間内に電子を長時間保持しておくために磁界を加えることもできる。

【０００６】さらに、外部電圧源は排気空間内の可動接点と連結されている。第１と第２の導電性蒸気沈着遮蔽体は排気空間内で電流を遮断した時に生じる金属蒸気生成物から包囲体内部を保護する。これら第１と第２の導電性蒸気沈着遮蔽体はそれらの間に副次的環状空間を形成する。第１の遮蔽体は外部電圧源の一方の電位に電気接続され、第２遮蔽体は包囲体外部の導体に電気接続される。フレームには密封された抵抗が絶縁配置される。この抵抗は包囲体外部の導体と電気接触する接点部分を有している。包囲体の外部には、第１または第２の遮蔽体から電子が出るのに十分な強さの電界が環状空間に生じるように抵抗の他端と電圧源の他の電位と回路関係に電流測定装置が配置されている。放出された電子は２次空間内の気体分子と反応して気体イオンを形成し、この気体イオンは一方または両方の遮蔽体に作用して密封抵抗および電流測定装置にイオン電流を流させ、それによって実質的に排気した前記空間内に存在する気体の量が表示される。

【０００７】

【実施例】

図１および図２は３相真空回路遮断装置１４，１６を垂直方向に並べて引出し自在に収容した金属製キャビネット１２を含むメタルクラッド型すなわち金属で被われた開閉器１０に適用した本考案の一実施例を示している。回路遮断装置の正面パネル１５上にはこの装置を手動操作するための制御部品を取付けることができる。回路遮断装置１４の下部は車輪１７を介してレール１８上に移動自在に載置されていて、回路遮断装置１４が上記キャビネット１２の背部に設けられた導通状態の高圧端子（図示せず）と電気接続したり、外れたりするように移動できるようになっている。同様に、回路遮断装置１６の上部は車輪１９を介してレール２０上に移動自在に配置されていて、回路遮断装置の上部が金属キャビネット１２の背部に設けられた端子（図示せず）と電気接続したり、外れたりするように移動可能になっている。これらの回路遮断装置が引出された時に前記の高圧端子に間違って触れることのないようにするため、キャビネットの背部の高圧端子は可動シャッター２１で被われている。このシャッター２１は３相回路遮断器１４，１６が高圧端子と電気接触する位置に来た時には高圧端子の前面から機械的に外れるようになっている。

【０００８】図２に示すように、３相回路遮断装置１４，１６はは制御器および操作機構部が取付けられる正面部分２４と背面部分２６とを含んでいる。正面部分２４は一般に低電圧部分であり、背面部分２６は高電圧部分である。この高電圧部分２６は各々上下の絶縁体２８，３０によって低電圧部分２４に電気絶縁状態で支持されている。高電圧部分２６内には例えば３相端子３４，３６間の回路遮断を行わせる真空ボトル即ち真空回路遮断器３２が配置されている。この真空回路遮断器３２の接点の開閉動作およびその他の情報は回路遮断装置１４の正面部分２４からリンク機構３８を介して表示することができる。

【０００９】図３を参照すると、この図には図１および図２の装置の高電圧部分２６中で使用可能な典型的な真空回路遮断器３２の斜視面が示してある。この回路遮断器３２は特に両端が導電性の円形端板４４，４６で密閉された絶縁シリンダー４２で構成することができる。その底部には上下に可動な接点ステム４８が示されており、頂部には端板４４に例えばロー付けされた固定接点ステム５０が示されている。図４に詳細に示すように、両端板４４，４６は密封区域５２，５４で絶縁シリンダー４２の両端に密封状態で取付けられている。絶縁シリンダー４２の縦方向中心には導電性リング５６か配置されている。この利点は後で詳細に説明する。

【００１０】再び図２を参照すると、本考案の好ましい実施例では、真空回路遮断器３２が図２の高電圧部分すなわちケーシング２６内に取付けられていて、固定接点ステム５０が端子部材３４と電気接触する位置に配置されている。同様に垂直可動接点ステム４８は端子部材３６と電気接触する位置に配置されている。図２の操作機構３８は両端子部材３４，３６間で回路を接続あるいは遮断する場合に垂直可動接点ステムを上下に移動させるものである。

【００１１】図１，図２および図３に示す本考案の実施例では必要に応じて２つの別々の電気系すなわち回路網に対して２組の３相回路遮断が与えられるように、下側回路遮断装置１４と上側回路遮断装置１６に各々３つの真空遮断器３２が配置されている。導電性端板４４，４６は各密封区域５２，５４で絶縁シリンダー４２に結合されている。真空密封を確実に行うために適当な接合すなわちシール方法が用いられる。真空回路遮断器の分野で知られているように、これらのシール部はシールがむずかしく、薬品や熱やその他で攻撃されるとシールが破れて真空回路遮断器３２内部の真空が破壊されてしまう。従って、絶縁シリンダー４２の内壁への蒸気の沈着を防止し、蒸気生成物と熱によって密封区域５２，５４のシールが劣化するのを防止するために遮蔽体７０，７４，７６が設けられている。遮蔽体７４は真空回路遮断器３２内に端板４４から吊り下げられており、遮蔽体７６は端板４６に支持されている。中間に配置された遮蔽体７０はそれを支持するために磁器製絶縁シリンダー４２の２つの部分の間にサンドイッチされた環状リング５６にロー付け、その他で結合されている。従って、遮蔽体７０は真空回路遮断器３２の遮断区域から離れて中央に支持されている。本考案のこの実施例では回路網の電圧である外部電源５８は例えばＹの所で固定接点ステム５０に結合されている。以下で明らかになる目的のために、図２で４０で示した抵抗要素が前記環状リング５６と電流測定装置即ち電流検出回路６４との間を直接あるいは静電容量あるいは誘電体を介して結合している。電流検出回路６４は全波ブリッジ整流器で構成でき、この整流器はブリッジを流れる電流を測定するためのマイクロアンメータ６８を有している。ブリッジすなわち検出回路６４の他端はアースすなわち電源５８の戻り路と負荷ＬＤの片側に結合されている。負荷の他端は可動接点ステム４８と結合するための整流器６２に結合されている。真空回路遮断器３２の内部で固定接点ステム５０と可動接点ステム４８とには真空回路遮断接点８０，８２が結合されている。また、ベローズ８４用の内部遮蔽体８６を設けることもできる。このベローズ８４は真空を維持するために可動接点ステム４８の移動につれて伸縮する。従って、真空回路遮断器３２中は通常真空に維持される。すなわち可動接点ステム４８が下方（図４で）へ移動して接点８０，８２間が離れた時すなわちギャップが生じた時に接点８０，８２間に流れる電流を遮断するのが望ましい区域に真空が維持される。接点８０，８２間に真空ギャップができると、電流遮断中接点８０，８２間に拡散アークが生じ、これは一般に次の電流零点で消滅する。真空は絶縁性を有しているので、接点８０，８２間に高電圧絶縁性を保持するのに可動接点ステム４８は下方へほんの少しだけ移動させるだけでよい。遮蔽体７６，７４，７０は接点８０，８２間が開いた際に高電圧のブレークダウンが生じないようにするために円形または曲線状端縁にしてある。可動接点ステム４８が上方移動した時にそれに積極的に対抗するために端板４４は凹ましてある。可動接点ステム４８に加わる力は比較的大きいので、端板４４を付勢しておくことによって接点８０の移動を阻止することができる。端板４４の凹部のステム４８の囲りには軸方向に磁石７８が設けられている。この磁石は永久磁力であるのが好ましいが、本考案の他の実施例では電磁力でもよい。また、他の実施例（図１２参照）では磁石を軸方向に配置しなくてもよく、さらに他の実施例では磁力を無くすることもできる。この磁力の目的は他の図面を用いて後で詳細に説明する。

【００１２】接点８０，８２が閉じると、高電圧源５８から固定接点ステム５０、接点８０，８２、可動接点ステム４８、整流器６２および負荷ＬＤを介して電流が流れる。勿論、接点８０，８２が開いている時は負荷ＬＤは高電圧源５８から絶縁されて電流は流れない。電流検出回路６４は抵抗要素Ｒの低電圧側にある。抵抗要素Ｒの他の側は接点８０，８２の遮蔽体７０，７６，７４の近くにあるので相対的に高電圧になっている。電源５８の約半サイクルごとに例えば遮蔽体７４はかなりの高電圧になることは理解できよう。さらに、抵抗要素４０とブリッジ回路６４を介して遮蔽体７０が電源５８の他端に接続されているので遮蔽体７４と７０の間には静電容量場ができる。この遮蔽体７０は遮蔽体７４または７６と共同して真空回路遮断器３２内における径方向の全距離に対して接点８０，８２から離れた環状区域を形成する。このいずれか一方または両方の環状空間内に真空回路遮断器３２内の真空量または真空の質を決定するための圧力検出用イオンゲージを前記抵抗要素Ｒまたは電流測定回路６４と一緒に用いることもできる。このイオンゲージは適当な静電強度場条件において（さらに場合によっては磁力７８によって与えられる横断磁場条件において）任意の遮蔽体７４，７０または７６から放出された冷陰極電子が気体分子と作用してイオンを作り、任意の遮蔽体７０，７４，７６と衝突して電流を生じさせ、それをマイクロアンメータ６８で測定して真空回路遮断器３２内の気体量を表示するようになっているものである。従って、これによって回路遮断器３２内の真空度が表示される。磁石７８は電子を環状空間内に比較的長い時間保持して電子が相対的に少量の気体分子と衝突するチャンスを大きくして、上述の電流を生じさせる役目をする。他の場合には磁石の作用は不用であり、真空回路遮断器３２内の真空度に関する情報は遮蔽体間の「グロー放電」による電流によって得られるので、一定高圧力下では磁石は省略することができる。この電流は例えば電源５８から固定接点ステム５０と、電気接続した端板４４と、上部遮蔽体７４とを通り、冷陰極放電の「グロー放電」を介して下部遮蔽体７０と、環状リング５６と、抵抗Ｒと、ブリッジ６４とを通って電源５８の他端へと流れる。この電流と圧力との関係を示す例が以下で説明する図６に示してある。

【００１３】図５は図８にも示した遮蔽体７０′と７４′との各一部を示している。遮蔽体７４′が遮蔽体７０′に対して正である時図８のＡ′の区域では高電圧源５８によって作られた静電界が遮蔽体７０′から電子ｅ^- を引き出す。図５のようにして作られた横断磁界によって電子は磁界と静電界の両方に直角を経路を取ることになる。これによって電子は他方の遮蔽体へ急速に入るのではなく両遮蔽体７０ ′，７４′の間の区域に保持される。それにより、電子と衝突する気体分子ｇＮが増加して、中性であった気体分子ｇＮから他の電子が出されて２つの電子と正に帯電した気体分子ｇ⁺ が生じる。なだれ状態に達すると、生じた電子数が極限値、例えば１立方センチメータ当り１０⁺¹⁰ 個に達する。この電子密度によって信頼性のあるイオンゲージができる。従って、分子ｇＮによって表示される気体が例えば遮蔽体７０′，７４′の間の区域Ａ′中に存在すると、電子が前述のようにしてこの気体分子と衝突し、他の電子を出させて、電子密度を１０立方センチメータ当り約１０⁺¹⁰ 個にする。もちろん既に述べたように、気体分子は電子と衝突して正に帯電する。従って、この正に帯電した分子はこの場合遮蔽体７０ ′に向って動き、この遮蔽体７０′の表面の電子と結合して再び電荷は中性となる。もちろん両遮蔽体７０′，７４′の間の区域の電子の一部は遮蔽体７４′へ入る。これら２つの作用の総和効果によって区域Ａ′中に存在する気体分子の数を確実に示すことのできる総電流が生じる。この電流を性格に検出することによって区域Ａ′の相対真空度が表示できる。この区域Ａ′は真空回路遮断器３２または３２′内の全区域と連続しているので、電極８０と８２または８０′と８２ ′の区域の真空度を確実に表示することができる。既に述べたようにこのことは大変有用なことである。

【００１４】次に図６を参照すると、この図はＡ′区域あるいは図７に示すＡ′区域とＢ′ 区域とを組合せた区域に生じるマイクロアンペアの電流を交流電源５８の４つの電圧値において圧力に対して表示したものである。特に、電圧値は２．９キロボルトＲＭＳ、４．３キロボルトＲＭＳ、８．０キロボルトＲＭＳおよび８．７キロボルトＲＭＳである。図６の一番左の区域すなわち圧力が１０^-6トールで表わされた区域では図５のイオンゲージ区域Ａ′で相互作用可能な気体分子の量は小さいので、その電流ＩはＩ＝Ｃｄｖ／ｄｔで表わすことができる。ここでＣは遮蔽体間の容量、ｖは遮蔽体を横切る電圧である。この電流は例えば図７の電流検出回路６４のマイクロメータ６８で測定された電流である。圧力が増加するとそれに比例して電流も増加する。一般に図６のこの区域では検出回路６４が単には半波状態になるだけである。しかし、圧力が約１０^-2トールまで増すと、存在する気体の量が多くなって遮蔽体７０，７４の間にグロー放電が生じてブリッジ整流器６４の両方向に電流が流れる。これは約１０^-2トールの所の急なカーブで表わされている。比較的直線状の１０^-5〜１０^-3トールの間の区域はアンメータ６８中を流れる電流の直接関数として真空量を検出するのに最も有用な区域である。何故なら、これら曲線が直線関係になっているからである。しかし、この区域に於てはまたグロー放電になるまでは「マグネトロン」あるいは「ペニング」装置ともいえるイオン検出器は半波整流のように作用する。すなわち電流を一方向にのみ通す。グロー放電が起ると、電流は両方向に通り、全電流は急に増加する。検出回路が６４のように全波ブリッジ整流器である場合には、電流の増加は容易に見られる。しかし、検出器が半波整流器の場合には、例えば２．９キロボルトＲＭＳの曲線は１００で示したような形状となる。これは図９に詳細に示してある。圧力の決定のために遮蔽体７０と７４あるいは７０と７６を用いることによる利点の一つは検出可能範囲が１０^-6トールからほぼ大気圧までと広いことにある。もちろん１０^-5トールを起えると直線関係が変るので電流を読んだだけでは真空度は決定できない。しかし、この後者の平坦区域でも真空度に関する情報は不必要である。なぜなら圧力が高くて真空遮蔽とはいえないからである。さらに、この区域では存在する気体分子量が極めて多いので図５に示す磁力７８は天然の気体分子との相互作用を行わせるのに必要な時間遮蔽体７０，７４の間にすなわち内部電子区域中に電子を保持するために必要ではない。従って、１０^-5トール以上の圧力区域では磁石を用いなくても真空検出器を真空ロス検出器として利用することもできる。電流遮断器として１０^-3トール以上の真空圧は望ましくなく且つ真空遮断器全体がブレークダウンして信頼して使用できない区域であると当業者には考えられているということは周知のことである。１０または１００トール以上の区域では圧力が高すぎてグロー放電が通常の電源５８では維持できない。従って、この区域で検出される電流は１０^-6トール区域で検出される電流にほぼ等しい。

【００１５】次に図９を参照すると、この図は図６の２．９ＫＶＲＭＳの曲線を１０^-5〜１０^-2トールの区域で詳細に示したものである。この曲線は半波ブリッジ整流器のみを用いて描いたものであり、さらに図４に示す抵抗要素ｒ² を横切るオシロスコープを用いて取ってある。重要な点は各種の圧力電流値に対して波形が示してあることである。図９の曲線では一つの電流が２つの異なる圧力を示している。例えば１０^-4トールと約１００トールで１８０マイクロアンペアの電流が検出される。アンメータで１８０マイクロアンペアを読んでも、それが回路遮断器内の圧力が許容値の１０^-4トールか不可値の１００トールか判読できない。しかし、１０２と１０４で示すような波形を比較することによって（図９）、どちらの部分の電流であるかが容易に決定でき、回路遮断器が許容真空度が極めて悪い高圧区域にあるかの違いを容易に決定できる。

【００１６】図７には考案の他の実施例が示してあり、この図にも真空回路遮断器と、外部電源検出系と、負荷が示されている。図７の実施例では図４の磁石が全く省略されている。さらに遮蔽体７０′，７４′，７６′の配置も図４の７０，７４，７６とは違っている。特に、遮蔽体７０′は軸方向で遮蔽体７４′，７６′と重なっていて図４の場合と異っている。従って、環状区域Ａ′，Ｂ′は図７の場合図４の実施例の環状区域Ａ，Ｂとは容積および形状が異っている。その他の点では操作はほぼ同じであるが、図７の実施例は第６の１０^-2トールと１００トールの間の区域で主として使用されるものである。すなわち、図７の実施例では検出器６４は真空が破れているか否かのみを検出するのに用いられる。

【００１７】次に図９を参照すると、この図は図４と図７に示した実施例の原理を用いた本考案の他の実施例を示している。特に、図８の実施例は図７の実施例で示した軸方向に重なった遮蔽体７０′，７４′，７６′と、図４の実施例で示した磁石７８′とを有している。図７および図８の実施例では端板４４′は図４の端板４４のように凹んでいないという点は理解できよう。しかし、この点は本考案のこの特定の実施例における設計的事項であって、凹んだ端板４４でも凹んでいない端板４４′でもかまわない。

【００１８】次に図１０および図１１を参照すると、これらの図には図２に示した回路遮断装置の一部が拡大して示してある。図１１に示すように、例えば図４に示した抵抗要素Ｒすなわち４０が磁器またはその他の絶縁性円筒状ケーシング内に配置されて、高電圧部分２６と低電圧部分２４との間でその外面に沿って高圧絶縁されている。高電圧部分２６は真空回路遮断器３２を含み、低電圧部分２４は検出器２４を含むということは既に述べてある。図１１に示すように、絶縁された抵抗要素４０の一端からフォーク状の導電性枝が突出してＸ−Ｘ点で遮蔽体リング５６と強固に接線状に電気接触して、検出器６４と真空回路遮断器３２との間に必要な導電路が完成されている。この導電枝は９８ａ，９８ｂで示してある。組立時に、抵抗要素Ｒがリング５６と接触される際に、導電枝９８９ａ，９８ｂは曲って接触圧力が増加し、接触抵抗が小さくなる。次に図１２を参照すると、この図に示した本考案の他の実施例では磁石７８″が径方定にずれていて、生じる磁界が非対称になっている。従って、磁石７８″は固定接点ステムを取り囲む必要が無く、円形遮断器の構造が簡単になる。

【００１９】本考案のさらに他の実施例を示す図１３では磁石７８″が回路遮断器の内部に取付けられている。

【００２０】以上の本考案の実施例において用いられた真空回路遮断器は導電経路中に少なくとも一組の遮蔽体が有り且つその遮蔽体の一つが電圧検出回路網と結合（オーム結合である必要はない）して他の遮蔽体と結合した高電圧源と回路を完成しているならば、図示したものに限定されるものではない。また、電流測定回路６４は他の適当な測定回路に代ることができるということも理解できよう。また、本考案は３相の使用に限定されるものでもないことも理解できよう。本装置は単相、他の多相電気操作あるいは直流電気操作でも有用であろう。本考案の原理はトリガーギャップ、スイッチ等の他の型式の真空装置にも利用できよう。磁石を用いる場合、本考案は図４に示すような「パンケーキ」形の磁石にのみ限定されるものではないということも理解できよう。さらに、ある種の真空回路遮断器では図示した軸方向非対称磁石も有用である。

【００２１】図１４に示した実施例では「パンケーキ」型磁石７８の代りに「フープ（ｈｏｏｐ）」型磁石１１０が用いられている。図１４に示すように、北極は図１４で磁石１１０の頂部にあり、難局は底部にある。磁束線は１１２，１１４，１１６で示してある。図を簡単にするために、図１４の左側の磁束線しか示していないが、右側の磁束線は左側の磁束線と実質的に面対称であることは理解できよう。さらに、磁束線は１１２，１１４は透過区域「Ａ」と「Ｂ」で示されており、従って前記の直角な磁界−電界成分が与えられる。この「フープ」型磁石は任意の通常の方法でケーシング４２に固着でき、図示した例ではエポキシ接着１１８されている。

【００２２】

【考案の効果】

本考案の実施例に示した装置は多くの利点を有している。一つの利点は「マグネトロン」または「ペニング」型イオン検出計が真空回路遮断器または類似装置内の真空状態に関する有用なデータを与える圧力の極めて広範囲で作動可能だという点にある。他の利点は真空回路遮断器に端部遮蔽体を用いたことによって高電圧絶縁性が維持できる点である。さらに、本考案は真空検出のために今日既に真空回路遮断器に在るリーク部分以外に附加的なリーク部分を設ける必要がない点にある。他の利点は本装置が交流電力を利用して遮断器用電源以外（すなわち別の電源）を必要とせず、極めて広範囲の圧力で検知可能だという点にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空回路遮断器を用いた金属で包囲された回路
遮断装置の正面を主とした斜視図、

【図２】図１の側面を主とした斜視図、

【図３】真空回路遮断器の側面図、

【図４】図３の装置の断面図で、磁石が用いられてお
り、本考案の概念を用いた概略的回路図、

【図５】図４，特に図７に示したような真空回路遮断器
の２つの遮蔽体の間で生じる作用を示す図、

【図６】例えば図４の装置における圧力対電流のグラ
フ、

【図７】図４に似たものであるが遮蔽体形状が少し異り
磁石が無い実施例を示す図、

【図８】磁石を用いた図７に似た実施例を示す図、

【図９】図６に示す曲線の一部の圧力対電流の曲線、

【図１０】図１および図２で用いられる真空回路遮断器
の一部を破断して示した斜視図、

【図１１】図１０の一部断面を示す部分概略図

【図１２】磁石が回路遮断器の中心線から径方向にずれ
ており、図７および図８に示したものに似た本考案の他
の実施例を示す図、

【図１３】磁石が回路遮断器包囲体内に配置されている
ような図１２と似た実施例を示す図、

【図１４】フーブ磁石を用いた図４と似た実施例を示す
図。

【符号の説明】

４０抵抗要素４２，４４，４６，５２，５４包囲装置５８電圧源装置６４電流測定装置７０，７４，７６遮蔽装置８０，８２排気容積空間

フロントページの続き (72)考案者ロバート・ベントン・ゴツサーアメリカ合衆国、ペンシルベニア州、アーウイン、リンマー・エイカーズ、デル・ドライブ 104 (72)考案者ジヨン・フランク・パーキンスアメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピツツバーグ、ブラツクリツジ・アベニユー 2706 (72)考案者ノーマン・デイビーズアメリカ合衆国、ペンシルベニア州、トラフオード、オータム・ドライブ 159

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回路遮断器フレームと、このフレーム上
に配置され実質的に排気された容積空間を区画する包囲
装置と、外部電圧源装置と、前記排気容積空間内で電流
を遮断するように配置され且つ前記電圧源装置に電気的
に結合された相対移動可能な接点装置と、前記排気容積
空間内で前記電流を遮断した時に生じる金属蒸気から前
記包囲装置の内部を保護するために前記包囲装置内に配
置された互いに間隔を介して設けられた第１と第２の導
電性蒸気沈着遮蔽装置と、抵抗要素と、電流測定装置と
を備え、互いに間隔を介して設けられた前記第１および
第２の導電性蒸気沈着遮蔽装置はその間に環状容積空間
を形成しており、前記第１の遮蔽装置は前記外部電圧源
装置の一の電位に電気結合されており、第２の遮蔽装置
は前記包囲装置の外部で導電体に電気接続されており、
前記抵抗要素は封入されて前記フレーム上に絶縁状態で
取付られており、前記抵抗要素は前記包囲装置の外部で
前記導電体と電気接触する接点部分を有し、前記電流測
定装置は、前記包囲装置の外側に配置され前記抵抗要素
の他端と前記電圧源装置と回路関係に結合されていて、
前記第１または第２の遮蔽装置の一方の区域から電子を
移動させるのに十分な大きさの電界を前記環状容積空間
に存在させるようになっており、前記電子は前記環状容
積空間内の気体分子と作用して気体イオンを作り、この
気体イオンが前記遮蔽装置の一方に作用して前記電流測
定装置に電流が流れ、それによって前記実質的に排気さ
れた容積空間内に存在する気体の量が表示される真空回
路遮断器。
【請求項２】前記環状容積空間内に磁界を作るために
前記包囲装置の近傍に配置された磁界形成装置と、前記
包囲装置の外側に配置された電流測定装置とを含み、前
記磁界が存在しない場合よりも長時間前記電子が前記環
状容積空間内に維持されるように前記電子を前記環状容
積空間内の経路中を動かすように前記磁界を前記電界に
対して位置決めし、前記電子が前記環状容積空間内で気
体分子と十分な速度で作用して前記遮蔽装置の一方に作
用するのに十分な数の気体イオンを生じさせ、イオン電
流が前記電流測定装置を通って流れることによって前記
実質的に排気された容積空間内に存在する気体の量が信
頼できる値で表示されるようにした請求項１記載の真空
回路遮断器。
【請求項３】前記磁界形成装置が前記包囲装置の近傍
に配置されて、前記環状容積空間内に磁界を作る請求項
２記載の真空回路遮断器。
【請求項４】前記電気回路を連結する端子装置を含む
金属キャビネット装置が設けられており、このキャビネ
ット内に真空回路遮断装置が前記端子装置と電気接続さ
れて配置された請求項２または３記載の真空回路遮断
器。