JPH09180599A

JPH09180599A - 真空バルブ

Info

Publication number: JPH09180599A
Application number: JP7334496A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Somei; 宏通染井; Mitsutaka Honma; 三孝本間; Kenji Watanabe; 憲治渡辺; Nobumasa Kagenaga; 宜賢影長; Junichi Sato; 純一佐藤; Kumi Uchiyama; 工美内山; Eiji Kaneko; 英治金子; Keisei Seki; 経世関; Atsushi Yamamoto; 敦史山本; Takashi Kusano; 貴史草野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】遮断性能を上げることができる真空バルブを得
ること。【解決手段】可動側通電軸17の先端に円板状の通電板１
Ａをろう付する。この通電板１Ａの前面（接点）側に
は、中央部に対してステンレス鋼製の間隔座２をろう付
する。この間隔座２の周りに対して、略台形状で４枚の
通電座３を対称的に配置し、通電板１Ａにろう付する。
これらの通電座３と間隔座２の前面側に対して、通電板
１Ａと同一品の通電板１Ｂをろう付する。この通電板１
Ａの更に前面側に接点４をろう付する。通電座３の外周
面は、通電板１Ａ，１Ｂの外周面よりも、通電板１Ａ，
１Ｂの直径の10分の１程度内側とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブに係
り、特に、縦磁界電極の構成を変えた真空バルブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空遮断器に組み込まれる真空バ
ルブの構成の一例を図13の縦断面図に示す。図13に示す
ように、真空バルブ10は、絶縁円筒11の両端を固定フラ
ンジ12と可動フランジ13で封止して構成される真空容器
の内部に、固定電極14とこの固定側電極14と同一品の可
動電極15を所定の間隙で対置している。

【０００３】このうち、固定電極14は、固定フランジ12
の中心に貫設された銅棒製の固定通電軸16の先端に固定
され、この固定通電軸16の基端を介して真空容器の外部
と接続される。また、可動電極15は、同じく銅棒製の可
動通電軸17の先端に固定され、真空容器の外部とは、こ
の可動通電軸17の下部に接続された図示しない可撓導体
を介して接続される。

【０００４】この可動通電軸17は、可動フランジ13の中
心に挿入された軸受22を貫通し、下端が可動フランジ13
の内面にろう付されたベローズ18を介して可動フランジ
13を気密に貫通している。

【０００５】べローズ18の上端は、上端が可動通電軸17
に接合されたべローズカバー19の上部下面にろう付さ
れ、絶縁円筒11の内面の中央部には、円筒状のアークシ
ールド20が取り付けられている。

【０００６】したがって、真空バルブは、真空容器内の
真空を維持した状態で可動通電軸17の下端に図示しない
絶縁ロッドを介して連結された図示しない操作機構部に
より、可動電極15の固定電極14への接離を可能にしてい
る。

【０００７】ところで、真空バルブは、真空の優れた消
弧性能と絶縁特性を利用しているため、他の絶縁媒体を
使用した、例えば、六フッ化硫黄ガスを絶縁媒体とした
遮断器に比べて、電極間の間隙を近接させることがで
き、外形を小形にすることができる。また、遮断容量に
おいても、電極の構造を以下説明するように改良するこ
とによって更に増やすことができる。

【０００８】真空バルブの遮断性能を上げるためには、
電極間に発生するアークによる電極の局部的な過熱を抑
える必要がある。したがって、従来から、電極の局部的
な過熱による異常な荷電粒子と金属蒸気の発生を抑える
ことができる電極の構成が研究され、且つ、実用化され
ている。このための電極構造としては、電流遮断時に電
極間に発生するアークに対して、アーク電流で発生した
磁界によって駆動力を加える方法が一般的である。

【０００９】この磁界の印加方法の一つとして、電極間
に発生するアークに対して、直交する方向に磁界を印加
する方法がある。この方法を採用した電極構造には、一
般的にスパイラル電極及びコントレート電極と呼ばれて
いる電極がある。このような電極で発生する磁界は、電
極の中心から放射方向の磁界である。

【００１０】したがって、電極間に発生したアークに対
して円周方向にローレンツ力が働く。この力によって、
アークは円周方向に回転駆動され、電極の表面を回転す
る。アークを回転させることにより、局部的な熱入力を
防ぎ、電極の溶融を防ぐことができる。

【００１１】しかし、この真空バルブを高電圧の回路を
遮断する真空遮断器に適用するためには、電極間の耐電
圧値を上げるために、電極間の距離を増やす必要があ
る。この場合に、上述した電極間に発生するアークに対
して直交する方向の磁界を印加する電極構造を用いた場
合には、アークが電極表面を回転しながら、アークが円
周方向に伸ばされ、電極の外周から外側に放射状に飛び
出すおそれがあるだけでなく、この飛び出たアークが、
電極の外側に取り付けられているアークシールドへ点弧
するおそれがある。

【００１２】すると、アークの脚がその双方の点弧位置
に停滞し、この部分に対して局部的に過大な熱入力が発
生する。この過大な熱入力によって電極とアークシール
ドの点弧部分が溶融し、遮断性能を低下させる。さら
に、このような電極構造では、前述したように、アーク
は高温の集中アークであるため、接触子の消耗が増え、
大電流の開閉寿命を損う。

【００１３】電流遮断時に発生するアークに対して、こ
のアークを駆動する磁界を印加する他の方法として、電
極間に発生するアークに対して、平行な軸方向の磁界、
すなわち、縦磁界を印加する方法がある。

【００１４】この方法を採用した電極は、いわゆる縦磁
界電極と呼ばれ、この電極間に発生したアークは、電極
の対向面の全体に均一に広がり、電極表面の局部的な過
大な熱入力を防ぎ、遮断性能を上げることができる。

【００１５】また、高電圧の回路に接続される真空バル
ブにおいて電極間距離を増やした場合でも、前述した縦
磁界の強度を適正に選択することにより、電極間に安定
したアークを点弧することができ、遮断性能を上げるこ
とができる。さらに、アークの点弧位置が分散するた
め、大電流遮断時においても、接触子の消耗が少なくな
り、開閉寿命を延ばすことができる。

【００１６】代表的な軸方向の磁界を発生させる従来の
電極構造を図14の平面図で説明する。なお、図14は、接
触子を省略した状態で前面から見た図を示している。こ
の電極は、背後にコイル電極21を設け、このコイル電極
21に流れる電流により、電極間に軸方向の磁界、すなわ
ち、縦磁界を発生させる。

【００１７】コイル電極21に流れる電流は、中心部から
90°間隔で放射状に伸びる４本の腕部21ａに分流し、各
腕部21ａの先端から弧状に湾曲したコイル部21ｂに流
れ、このコイル部21ｂの先端21ｃからこの先端にろう付
された接触子に流れる。

【００１８】このコイル電極21を可動電極側と固定電極
側の接点の後面にそれぞれ取り付け、コイル部21ｂに流
れる電流により電極間に前述した軸方向の磁界を発生さ
せる。なお、図14では腕部21ａが４分割の場合を示して
いるが、腕部の数を変えることで、軸方向の磁界の強さ
を変えることができる。

【００１９】軸方向の磁界を発生させる他の電極構造と
して、特公平 3−22007 号公報に示されるように、カッ
プ状の電極の円筒部分に螺旋状のスリットを形成し、軸
方向の磁界を発生させる構造が提案されている。

【００２０】この電極では、円筒部分の電流経路を螺旋
状に形成することにより、電流の流れる方向に円周方向
の成分が発生し、これにより電極間に軸方向の磁界を発
生させる。この軸方向の磁界の強度は、円筒部に形成さ
れたスリットの傾きを変える等の方法で変えることがで
きる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】真空遮断器を大容量の
電力系統に適用するためには、遮断容量と通電容量を増
やすことが必要となる。この要求に対して、電極の構造
と接触子材料の改良が進められ、このうち、接触子材料
としては、例えば、銅クロム合金等の特殊な合金が開発
されている。

【００２２】一方、接触子間に発生するアークと平行に
磁界を発生させる縦磁界の電極構造の研究から、磁界の
強度とアーク電圧の関係を調査した結果、ある磁界強度
でアーク電圧が最低値を示すことが明らかになってい
る。このアーク電圧が最低値を示す磁界強度を印加する
ことにより、接触子間で消費されるアークエネルギーが
最小となり、遮断性能が最高となる。

【００２３】また、アーク電圧が最低になる磁界強度
は、電極の直径や遮断電流及び接触子材料等によって異
なり、遮断性能を上げるためには、磁界の強度を上げる
必要がある。

【００２４】図14に示すコイル電極を使用して、軸方向
の磁界を発生させる電極構造では、腕部21ａの数を減ら
すことによって、前述した電流の弧状成分を増やし磁界
の強度を上げることができる。例えば、腕部21ａの数を
４本から、３本、２本と減らすことにより、磁界の強度
は、約 1.3倍、２倍と増え、遮断条件に最適な磁界強度
とすることができ、遮断性能を上げることができる。

【００２５】しかし、このような磁界の強度を増やす方
法では、通電経路が長くなるので、コイル電極部分での
抵抗が増える。これにより、通常の負荷電流を通電して
いる場合の温度上昇が過大となるおそれがあった。した
がって、腕部の数を減らした場合には、各腕部とコイル
部の断面積を増やす必要があるので、電極が大きくなる
とともに、製作が難しく、信頼性が低下するおそれがあ
る。

【００２６】また、通電容量を増やすためにコイル部の
断面積を増やすと、同一の電極外径の場合、磁界を発生
させる部分の中心径が減少する。したがって、電極端部
における磁界の強度が減少し、電極面全体を有効に利用
することができず、遮断性能が低下するおそれがある。

【００２７】さらに、電流を遮断する場合に電極間に発
生するアークが電極の端部から点弧したときに、磁界の
弱い部分でアークが点弧するためアークが不安定とな
り、電極からアークシールド側へアークが伸び、磁界に
よるアークの制御が効かず、遮断性能が低下するおそれ
があった。そこで、本発明の目的は、遮断性能を上げる
ことのできる真空バルブを得ることである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
真空バルブは、真空容器の軸心に貫設された一通の通電
軸の先端に対置した電極の前端の接点の裏面に通電板を
添設し、この通電板の裏面に通電軸に接続される複数の
通電部材を配設したことを特徴とする。

【００２９】また、請求項２に記載の発明の真空バルブ
は、接続部を介して通電部材に接続されるコイル電極を
通電部材と通電軸の間に介在させたことを特徴とする。

【００３０】また、請求項３に記載の発明の真空バルブ
は、通電部材と通電棒の間、又は、通電部材とコイル電
極の接続部の間に対して、第２の通電板を介在させたこ
とを特徴とする。

【００３１】また、請求項４に記載の発明の真空バルブ
は、通電板及び通電部材並びにコイル電極の接続部の外
周面を結ぶ円の直径をＤ１とし、接点の外径をＤ２とし
たとき、Ｄ１≦0.9 Ｄ２としたことを特徴とする。

【００３２】また、請求項５に記載の発明の真空バルブ
は、通電部材の軸方向の形状を、台形，半月形又は扇形
としたことを特徴とする。

【００３３】また、請求項６に記載の発明の真空バルブ
は、通電部を棒状としたことを特徴とする。

【００３４】また、請求項７に記載の発明の真空バルブ
は、接点を環状としたことを特徴とする。

【００３５】また、請求項８に記載の発明の真空バルブ
は、通電板の外径をＤ３とし、コイル電極の接続部の内
側を結ぶ円の直径をＤ４としたとき、Ｄ４≧0.5 Ｄ３と
したことを特徴とする。

【００３６】また、請求項９に記載の発明の真空バルブ
は、通電部材の通電断面積の合計を、通電板の裏面の面
積の３％〜５％としたことを特徴とする。

【００３７】また、請求項１０に記載の発明の真空バル
ブは、コイル電極の中心部の軸方向の磁界の強度の最大
値をＢ１とし、環状の接点の中心穴の外周の軸方向の磁
界の強度をＢ２としたとき、Ｂ２≧0.5 Ｂ１としたこと
を特徴とする。

【００３８】また、請求項１１に記載の発明の真空バル
ブは、通電部材の外周を結ぶ円の直径の２分の１以上の
部分の通電断面積を、通電部材の通電断面積の50％以上
としたことを特徴とする。

【００３９】また、請求項12に記載の発明の真空バルブ
は、通電板の裏面の通電部材の内側に高抵抗部材を設け
たことを特徴とする。

【００４０】さらに、請求項13に記載の発明の真空バル
ブは、通電部材の数を電極のコイル部の数よりも大とし
たことを特徴とする。

【００４１】このような手段によって、請求項１に記載
の発明においては、電極間に発生したアークが接点の中
央部に移動すると、この中央部から通電板と各通電部材
を経て通電軸に至る電路にアーク電流を流し、この電路
の電圧降下を増やして、アークを接点の外周方向へ移動
させる。

【００４２】また、請求項２に記載の発明においては、
電極間に発生したアークが接点の中央部に移動すると、
この中央部から通電板と各接続部を経て通電軸に至る電
路にアーク電流を流し、この電路の電圧降下を増やし
て、アークを接点の外周方向に移動させる。

【００４３】また、請求項３に記載の発明においては、
電極間に発生したアークが接点の中央部に移動すると、
この中央部から通電軸に至る電路にアーク電流を流して
この電路の電圧降下を増やし、アークを接点の外周方向
に移動させるとともに、接点，通電板及び通電部材に流
れた電流を、これらを支持する第２の通電板を介して接
続部又は通電棒に流す。

【００４４】また、請求項４乃至請求項６に記載の発明
においては、電極間に発生したアークが接点の中央部に
移動すると、この中央部から通電軸に至る長い電路にア
ーク電流を流して電圧降下を増やし、アークを接点に外
周方向に移動させるとともに、接点の外周端から通電板
に流れる電流を減少させることで、接点の外周端から発
生するアークを抑制する。

【００４５】また、請求項７に記載の発明においては、
両電極の中央部においては、環状の接点の中央部におけ
る電極間の間隙が増えて、アーク電圧が高くなる。

【００４６】また、請求項８に記載の発明においては、
接点から通電板及び通電部材並びに接続部を経て通電軸
に至るアーク電流の電路の長さが適切となり、この電路
を流れる電流で発生する磁束による縦磁界の乱れを防
ぎ、且つ、接点の中央部へのアークの集中も防ぐ。

【００４７】また、請求項９に記載の発明においては、
通電部を流れるアーク電流により、接点に流れるアーク
電流の流路を分散し、特定の部位への集中を防ぐ。

【００４８】また、請求項10に記載の発明においては、
接点の中央部における強い縦磁界によって集中するアー
クは、縦磁界強度の高い部分の範囲に形成された中心穴
によって、外周方向への移動が容易となる。

【００４９】また、請求項11に記載の発明においては、
通電部材の電極外周部における通電断面積の増加で、接
点の外周で発生したアークを接点の中央方向へ引き戻
す。

【００５０】また、請求項12に記載の発明においては、
接点に印加される接触圧力を高抵抗部材によって支持す
る。

【００５１】さらに、請求項13に記載の発明において
は、接点間に発生するアークを分散させる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の真空バルブの一実
施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の真
空バルブの第１の一実施形態を示す図で、請求項１及び
請求項３に対応し、従来の技術で示した図14に対応した
接点側から見た図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図で、図
13の可動電極15に対応する図である。

【００５３】図１及び図２において、可動側通電軸17の
先端には、銅板から円板状に形成された通電板１Ａが断
面Ｕ字状の嵌合部を介して同軸に設けられ、可動側通電
軸17にろう付されている。

【００５４】この通電板１Ａの前面（接点）側の中心部
には、固有抵抗が銅材と比べて約42倍のステンレス鋼板
から環状に形成された間隔座２がろう付されている。こ
の間隔座２の周囲には、図１においては略台形状で、銅
材から製作された４枚の通電座３が台形状の底辺側を内
側にして対称的に設けられ、通電板１Ａにろう付されて
いる。

【００５５】この通電座３の外側に形成された上辺部と
斜辺部の両端の位置は、通電板１Ａの直径の90％の位置
となっている。これらの通電座３の更に前面側には、通
電板１Ａと外径が同一で、前面側の外周が面取りされた
接点４がろう付されている。

【００５６】このように構成された電極が組み込まれた
真空バルブにおいては、例えば、可動側通電軸17から接
点４を経て図示しない固定側通電軸に流れる電流の大部
分は、通電板１Ａから通電座３と通電板１Ｂを経て、接
点４に流れる。したがって、固定側電極は、この逆とな
る。また、僅かな電流が間隔座２を経て流れる。

【００５７】このように構成された真空バルブにおいて
は、接点間に発生したアークが増えて、このアークが接
点間の中央部に移行すると、接点４から通電座３に至る
電路が長くなるので、抵抗値が増える。

【００５８】したがって、アークは、接点４の中央部か
ら外周方向に移動して、中央部におけるアークの膠着を
防ぐことができる。また、外周方向に移動したアーク
は、通電座３の外側の位置が、通電板１Ａ，１Ｂの外周
よりも内側となっているので、接点４の外周端に達する
ことなく、接点４の外周からアークシールドなどへの移
行を防ぐことができる。

【００５９】したがって、アークは、接点４の表面にお
いて、特定の部位に停滞することなく、接点４の表面の
中央部と外周部を移動するので、接点の表面における局
部的過熱と溶融を防ぐことができ、消弧性能を上げるこ
とができる。一方、間隔座２は、接点間にかかる接触圧
力による接点４や通電板１Ｂの変形を防ぎ、長期に亘る
開閉寿命を維持する。

【００６０】なお、上記実施例において、通電座３は、
４枚の場合で説明したが、図１において左右方向だけと
して、２枚としてもよく、或いは、 120°間隔として、
３枚としてもよい。また、平面形状は、台形状でなく半
月状としてもよく、さらに、間隔座２の平面形状も、通
電座３が２枚の場合には、平行な２辺が形成されたレー
ストラック状としてもよい。

【００６１】次に、図３は、本発明の真空バルブの第２
の実施形態を示す部分斜視図で、請求項６に対応し、図
１，図２で示した通電板１Ａとこの通電板１Ａにろう付
された通電座３に対応する図である。

【００６２】図３においては、図１，図２で示した通電
板１Ａの前面側に対して、銅棒から製作された６本の通
電棒３Ａが60°間隔で対称的に配置され、通電板１Ａに
ろう付されている。これらの通電棒３Ａの前面側にも、
図１，図２と同様に、通電板１Ｂ，接点４が順にろう付
されている。

【００６３】このように構成された真空バルブにおいて
は、通電板１Ａと通電板１Ｂ及び接点４の間を流れる電
流は、各通電棒３に分流する。接点間に発生したアーク
の挙動も、図１，図２で示した電極と同様である。ま
た、図１，図２と同様に、間隔座２を通電板１Ａ，１Ｂ
の間に介在させてもよい。

【００６４】図４は、本発明の真空バルブの第３の実施
形態を示す部分斜視図で、図１及び図２に対応し、請求
項５に対応する図である。図４において、図１及び図
２，図３と異なるところは、通電座の形状で、扇形の６
枚の通電座３Ｂが放射状に僅かな間隔を介して対称的に
配置されている。この結果、各通電座３Ｂの間には、溝
３ａが放射状に形成されている。また、各通電座３Ｂの
弧状の外周を結ぶ円の直径は、通電板１Ａの直径の90％
未満となっている。

【００６５】このように構成された真空バルブにおいて
も、各接点の中央部にアークが移動すると、中心部にお
いては、通電板１Ｂの裏面に空間部が形成されており、
この空間部の外側においても、通電座３Ｂの占める面積
は狭いので、電路の抵抗が増え、アークは接点の外周方
向へ移動する。したがって、図１，図２で示した電極と
同様に、中心部に停滞せず、接点の表面を移動するの
で、消弧特性を上げることができる。

【００６６】この場合においても、通電座３Ｂの数は、
５枚でも或いは７枚でもよく、更に増減してもよい。な
お、各通電座３Ｂの両側の溝３ａの全面積は、通電板１
Ａの３％〜50％の範囲が好ましい。

【００６７】さらに、通電座３Ｂの電極径の２分の１以
上の部分の面積は、電極の径の２分の１以上の部分の面
積の50％以上とすることが望ましい。これにより、アー
クの中央部分のへの集中を防ぐことができる。

【００６８】次に、図５は、本発明の真空バルブの第４
の実施形態を示す部分縦断面図で、図２に対応し、請求
項７に対応する図である。図５において、図２，図３及
び図４と大きく異なるところは、接点の平面形状で、環
状に形成され、中心部には貫通穴４ａが形成され、この
貫通穴４ａの前面側の外周は、曲面に面取りされてい
る。

【００６９】この場合には、貫通穴４ａの背面側の通電
板１Ｂの中心部間で発生したアークは、アーク柱が長く
なり、アーク電圧が高くなるので、電極の中心部間にお
けるアークの集中を防ぐことができるだけでなく、接点
４Ａの貫通穴４ａの周りの材料として、外周部分よりも
陰極降下電圧の高い材料を用いることで、この中央部分
におけるアーク放電を減らすこともできる。なお、通電
座３の代りに、図３で示した通電棒３や、図４で示した
通電座３Ｂを用いてもよい。

【００７０】また、上記実施例において、間隔座２は、
ステンレス鋼で製作した例で説明したが、外周部の通電
座３や通電棒３Ａと比べて、電路の抵抗が約40倍以上と
なる材料であればよい。

【００７１】次に、図６は、本発明の真空バルブの第５
の実施形態を示す部分平面図で、図１に対応し、請求項
２に対応する図、図７は、図６のＢ−Ｂ断面図で、図２
及び図５に対応する図である。

【００７２】図６及び図７において、図１〜図５と大き
く異なるところは、可動側通電軸の先端に対して、コイ
ル電極５が取り付けられ、このコイル電極５の内部に、
以下説明する通電板，間隔座や通電座などが順に組み込
まれていることである。

【００７３】すなわち、コイル電極５には、中央部から
120°間隔に放射状に腕部５ａが突設され、これらの腕
部５ａの先端は、弧状のコイル部５ｂの基端に接続され
ている。各コイル部５ｂの先端には、接続部５ｃが図６
に示すように内側に突設されている。

【００７４】このうち、各コイル部５ｂと接続部５ｃの
内周側の上部には、座ぐり部５ｂ１が形成され、各接続
部５ｃには、座ぐり部５ｂ１に続いて２段の座ぐり部５
ｃ１が形成されている。

【００７５】さらに、下段の座ぐり部５ｃ１には、銅板
から円板状に形成された通電板１Ｃ１が挿入されろう付
されている。この通電板１Ｃ１の前面側には、円板状の
間隔板６が重ねられ、通電板１Ｃ１にろう付されてい
る。

【００７６】このうち、間隔板６には、間隔板６と板厚
が同一の銅板から製作された３枚の通電棒３Ｃが、図６
に示すように 120°間隔に配置され、通電板１Ｃ１にろ
う付されている。これらの通電棒３Ｃと間隔板６の前面
側には、通電板１Ｃ１と同一品の通電板１Ｃ２が重ねら
れ、間隔板６と各通電板３Ｃにろう付されてる。

【００７７】この通電板１Ｃ２の前面側には、背面側に
円形の凹部が形成された接点４Ｂが重ねられ、通電板１
Ｃ２の前面に凹部がろう付されている。接点４Ｂの外周
とコイル電極５の上端に形成された座ぐり部５ｂ１の内
周との間には、僅かな間隙が形成されている。

【００７８】このように構成された真空バルブにおいて
は、例えば、可動側通電軸17Ａから接点４Ｂを経て、固
定側通電軸に流れる電流は次の電路を経由する。すなわ
ち、コイル電極５の各接続部５ｃから通電板１Ｃ１へ、
この通電板１Ｃ１から各通電板３Ｃを経て通電板１Ｃ２
から接点４Ｂに流れる。固定側電極は、この逆向きとな
る。

【００７９】このように構成された真空バルブにおいて
も、接点４Ｂ間の中央部にアークが移行すると、接点４
Ｂから通電板１Ｃ２，３Ｃ及び通電板１Ｃ１を経て、各
接続部５ａに流れる電流の電路が長くなるので、アーク
は、接点４Ｂの外周方向に移動する。

【００８０】したがって、接点の中央部へのアークの集
中を防ぐことができるので、このアークの集中に伴う遮
断特性の低下を防ぐことができる。なお、上記実施例に
おいて、通電板１Ｃ１と通電板３Ｃの代りに、図３で示
した通電板１Ａと通電棒３Ａを間隔座２とともに組み込
んでもよい。

【００８１】図８は、本発明の真空バルブの第７の実施
形態となる図６，図７の他の実施例を示す部分斜視図
で、図４に対応する図である。図８において、図４と異
なるところは、通電板１Ｄの外径が、各通電板３Ｂの外
周を結ぶ円の外径を同一となっていることである。通電
板３Ｂの間に形成された溝や通電板３Ｂの接点との接触
面積などについても、図４とほぼ同一の条件が好まし
い。

【００８２】次に、図９は、本発明の真空バルブの第８
の実施形態を示す平面図で、図１，図６に対応し、請求
項４及び請求項８に対応する図、図10は、図９のＢ−Ｂ
断面図で、図７に対応する図ある。

【００８３】図９及び図10において、図６及び図７と異
なるところは、コイル電極の形状と、通電板１Ｃ２とコ
イル電極との接続構造である。すなわち、コイル電極５
Ａのコイル部５ｂの先端と接続部５ｃ２との間には、深
い弧状の溝部５ｃ３が図10に示すように形成されてい
る。一方、接点４Ｂの裏面にろう付された通電板１Ｃ２
の裏面は、溝部５ｃ３の内側に突設された接続部５ｃ２
の前端にろう付されている。また、接点４Ｂの直径をＤ
としたとき、通電板１Ｃ２の直径と接続部５ｃ２の外径
は、0.9 Ｄで、接続部５ｃ２の内径は１／２Ｄとなって
いる。

【００８４】このように構成された真空バルブにおいて
は、図６及び図７で示した実施例の電極と同様に、接点
４Ｄの外周の端部にアークが移動した場合でも、接点４
Ｂから通電板１Ｃ２を経て接続部５ｃ２に流れる電流
が、接点４Ｂの端部よりも内側を流れるので、この電流
で発生した磁束によって、接点４Ｂの端部から内側にア
ークは駆動される。

【００８５】また、接点４Ｂから通電板１Ｃ２を経て接
続部５ｃ２に至る電路が短くなるので、この電路を流れ
る電流で発生する磁束が、コイル電極５Ａによる縦磁界
に及ぼす影響が少なくなるので、遮断特性を上げること
ができる。さらに、接続部５ｃ２の内径を１／２Ｄ以上
とすることにより、遮断電流の増加に伴うアークの接点
の中央への集中を防ぐことができる。

【００８６】次に、図11は、本発明の真空バルブの第８
の実施形態を示す部分縦断面図で、図７に対応し、請求
項７に対応する図である。図11において、図７と異なる
ところは、接触子が図５で示した電極と同様に環状に形
成されていることである。

【００８７】接触子４Ｃの中心に形成された貫通穴４ｃ
の外周部の上部は、電界強度を減らしアークの膠着を防
ぐために、図５と同様に曲面に面取りされている。この
真空バルブにおいても、図５で示した実施例と同様に、
接点４Ｃの中心部分における放電の集中を、通電板１Ｃ
２の効果と相俟って、更に防ぐことができる。

【００８８】図12は、図６〜図11で示した電極に組み込
まれたコイル電極で発生する縦磁界の強度分布を示すグ
ラフを、電極の位置と対比して示した図で、請求項10に
対応する図である。図12に示すように、コイル電極で発
生する縦磁界の電極の中心から外周までの強度分布は、
中心部において最大で、電極の外周に向かうほど低くな
る。

【００８９】図12に示すように、接点４Ｃに形成された
貫通穴４ｃの外周部における縦磁界の強度は、曲線Ｅで
示す縦磁界の強度の最大値の少なくとも50％以上である
ことが望ましい。

【００９０】一方、接点の材料には、ＣｕまたはＡｇを
主成分とし、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｆｅ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｔａまたはその化合物を少なくとも１種以上含み、
その合計が20〜70重量％であり、コイル電極の材料に
は、ＣｕまたはＣｕを主成分とし、その含有量が90重量
％以上含む合金を使用するのがよい。

【００９１】つまり、接点は、Ｃｕに高蒸気圧材を添加
した材料や、Ｃｕと金属間化合物を形成する材料を添加
した材料では、消耗量が上記Ｃｏなどを含む材料に比べ
て増える。

【００９２】このように、消耗量が大きい場合には、負
荷電流を開閉する頻度が増えると、コイル電極の表面か
ら突出している部分が消耗し、コイル電極と同一の高さ
になるおそれがある。すると、電流遮断時の開極時に、
コイル電極の前端で発弧するので、アークの広がりを著
しく阻害される。

【００９３】一方、前述した材料以外の材料を使用した
場合には、コイル電極部分で発弧が発生しないようにす
るために、接点のコイル電極からの高さを増やす必要が
あり、すると、電極間の隙間が増え、磁界の効果が低下
する。

【００９４】さらに、環状の接点の背面に主成分がＣｕ
で構成される通電板を介在させることにより、若干のア
ークが通電板に点弧し、アーク電流の一部が通電板に流
れるため、遮断性能を上げることができる。

【００９５】金属間化合物としては、炭化物または硼化
物がよい。このような化合物は、融点が高いので、アー
クによる金属蒸気の発生量を減らすことができ、遮断性
能を上げることができ、接点の寿命を延ばすことができ
る。

【００９６】さらに、ＣｕまたはＡｇを主成分とし、Ｃ
ｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｆｅ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａまたはそ
の化合物を少なくとも１種類以上含み、その合計が20〜
70重量％であり、10重量％以下のＢｉ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓ
ｂの少なくとも１種を含有した接点を使用することによ
り、本発明の目的である遮断性能を低下することなく、
大電流の通電に伴う溶着のおそれを解消することがで
き、信頼性の高い真空バルブとすることができる。

【００９７】融点がより高い材料を環状の接点の貫通穴
の外周の前面側に配置することにより、遮断電流が増え
た場合、接触子部分での電流密度が最大となる貫通穴の
周辺部分で発生したアークに対して、溶融を防ぐことが
できるので、遮断性能を上げることができる。

【００９８】さらに、真空バルブの製造過程において、
100Ａ以上の電流遮断を行い、接点の表面に真空アーク
を点弧させる製造工程を実施することにより、接点の表
面からの吸着ガスを除くことができるだけでなく、表層
の組織を急熱急冷組織に改質することができる。

【００９９】また、真空中でアーク放電を点弧させるこ
とから、接点の材料を中心部分の通電板の表面に蒸着さ
せることができる。これにより、通電板の表面には数μ
ｍ以下の蒸着層が形成される。この蒸着層の効果で、接
点から通電板にアークの一部が移動しやすくなる。

【０１００】アークが通電板へ移動すると、この通電板
の表面の蒸着層は除かれるため、接点からのアークの移
動は限られる。このようにアークの一部を通電板の表面
で負担するため、遮断性能を上げることができる。

【０１０１】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
真空容器の軸心に貫設された一通の通電軸の先端に対置
した電極の前端の接点の裏面に通電板を添設し、この通
電板の裏面に通電軸に接続される複数の通電部材を配設
することで、電極間に発生したアークが接点の中央部に
移動すると、この中央部から通電板と各通電部材を経て
通電軸に至る電路にアークを電流を流し、この電路の電
圧降下を増やして、アークを接点の外周方向へ移動させ
たので、遮断性能を上げることのできる真空バルブを得
ることができる。

【０１０２】また、請求項２に記載の発明によれば、接
続部を介して通電部材に接続されるコイル電極を通電部
材と通電軸の間に介在させることで、電極間に発生した
アークが接点の中央部に移動すると、この中央部から通
電板と各接続部を経て通電軸に至る電路にアーク電流を
流し、この電路の電圧降下を増やして、アークを接点の
外周方向に移動させたので、遮断性能を上げることので
きる真空バルブを得ることができる。

【０１０３】また、請求項３に記載の発明によれば、通
電部材と通電棒の間、又は、通電部材とコイル電極の接
続部の間に対して、第２の通電板を介在させることで、
電極間に発生したアークが接点の中央部に移動すると、
この中央部から通電軸に至る電路にアーク電流を流して
電圧降下を増やし、アークを接点の外周方向に移動させ
るとともに、接点，通電板及び通電部材に流れた電流
を、これらを支持する第２の通電板を介して接続部又は
通電棒に流したので、遮断性能を上げることのできる真
空バルブを得ることができる。

【０１０４】また、請求項４に記載の発明によれば、通
電板及び通電部材並びにコイル電極の接続部の外周面を
結ぶ円の直径をＤ１とし、接点の外径をＤ２としたと
き、Ｄ１≦0.9 Ｄ２とし、また、請求項５に記載の発明
によれば、通電部材の軸方向の形状を、台形，半月形又
は扇形とし、また、請求項６に記載の発明によれば、通
電部を棒状とすることで、電極間に発生したアークが接
点の中央部に移動すると、この中央部から通電軸に至る
長い電路にアーク電流を流して電圧降下を増やし、アー
クを接点の外周方向に移動させるとともに、接点の外周
端から通電板に流れる電流を減少させることで、接点の
外周端から発生するアークを抑制したので、遮断性能を
上げることのできる真空バルブを得ることができる。

【０１０５】また、請求項７に記載の発明によれば、接
点を環状とすることで、両電極の中央部においては、環
状の接点の中央部における電極間の間隙を増やし、アー
ク柱を伸ばし、アーク電圧を上げたので、遮断性能を上
げることのできる真空バルブを得ることができる。

【０１０６】また、請求項８に記載の発明によれば、通
電板の外径をＤ３とし、コイル電極の接続部の内側を結
ぶ円の直径をＤ４としたとき、Ｄ４≧0.5 Ｄ３とするこ
とで、接点から通電板及び通電部材並びに接続部を経て
通電軸に至るアーク電流の電路の長さを適切とし、この
電路を流れる電流で発生する磁束による縦磁界の乱れを
防ぎ、且つ、接点の中央部へのアークの集中も防いだの
で、遮断性能を上げることのできる真空バルブを得るこ
とができる。

【０１０７】また、請求項９に記載の発明によれば、通
電部材の通電断面積の合計を、通電板の裏面の面積の３
％〜５％とすることで、通電部を流れるアーク電流によ
り、接点に流れるアーク電流の流路を分散し、特定の部
位への集中を防いだので、遮断性能を上げることのでき
る真空バルブを得ることができる。

【０１０８】また、請求項１０に記載の発明によれば、
コイル電極の中心部の軸方向の磁界の強度の最大値をＢ
１とし、環状の接点の中心穴の外周の軸方向の磁界の強
度をＢ２としたとき、Ｂ２≧0.5 Ｂ１とすることで、接
点の中央部における強い縦磁界によって集中するアーク
を、縦磁界強度の高い部分の範囲に形成された中心穴に
よって、外周方向への移動を容易としたので、遮断性能
を上げることのできる真空バルブを得ることができる。

【０１０９】また、請求項１１に記載の発明によれば、
通電部材の外周を結ぶ円の直径の２分の１以上の部分の
通電断面積を、通電部材の通電断面積の50％以上とする
ことで、通電部材の電極外周部における通電断面積を増
やし、接点の外周で発生したアークを接点の中央方向へ
引き戻したので、遮断性能を上げることのできる真空バ
ルブを得ることができる。

【０１１０】また、請求項12に記載の発明によれば、通
電板の裏面の通電部材の内側に高抵抗部材を設けること
で、接点間の接触圧力を支持したので、遮断性能を上げ
ることのできる真空バルブを得ることができる。

【０１１１】さらに、請求項13に記載の発明において
は、通電部材の数をコイル電極のコイル部の数よりも大
とすることで、接点間に発生するアークを分散したの
で、遮断性能を上げることのできる真空バルブを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブの第１の実施形態を示す部
分平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明の真空バルブの第２の実施形態を示す部
分斜視図。

【図４】本発明の真空バルブの第３の実施形態を示す部
分斜視図。

【図５】本発明の真空バルブの第４の実施形態を示す部
分縦断面図。

【図６】本発明の真空バルブの第５の実施形態を示す部
分平面図。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面図。

【図８】本発明の真空バルブの第６の実施形態を示す部
分斜視図。

【図９】本発明の真空バルブの第７の実施形態を示す部
分平面図。

【図１０】図９のＣ−Ｃ断面図。

【図１１】本発明の真空バルブの第８の実施形態を示す
部分縦断面図。

【図１２】本発明の真空バルブの電極とこの電極で発生
する縦磁界の強度の分布を示すグラフ。

【図１３】従来の真空バルブの一例を示す縦断面図。

【図１４】従来の真空バルブに組み込まれた縦磁界発生
用のコイル電極の例を示す平面図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ１，１Ｃ２…通電板、２…間隔座、
３，３Ｂ，３Ｃ…通電座、３Ａ…通電柱、４，４Ａ，４
Ｂ…接点、４ｃ…貫通穴、５，５Ａ…コイル電極、５ｂ
１…座ぐり部、５ｃ，５ｃ３…接続部、６…間隔板、1
7，17Ａ…可動側通電軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者影長宜賢東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者佐藤純一東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者内山工美東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者金子英治東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者関経世東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者山本敦史東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者草野貴史東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に通電軸を介して接離可能に
一対の電極を対向配置してこの対向面に接点を添設した
真空バルブにおいて、前記電極は、前記接点の裏面に添
設される通電板と、この通電板の裏面に配置され前記通
電軸側に接続される複数の通電部材とを備えて成ること
を特徴とする真空バルブ。
【請求項２】前記通電部材と前記通電軸の間に、接続
部を介して前記通電部材に接続されるコイル電極を介在
させたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】前記通電部材と前記通電棒の間、又は、
前記通電部材と前記コイル電極の接続部の間に対して、
第２の通電板を介在させたことを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】前記通電板および前記通電部材並びに前
記コイル電極の接続部の外周面を結ぶ円の直径をＤ１と
し、前記接点の外径をＤ２としたとき、Ｄ１≦0.9 Ｄ２
としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の真空バルブ。
【請求項５】前記通電部材の軸方向の形状を、台形，
半月形又は扇形としたことを特徴とする請求項１乃至請
求項４のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項６】前記通電部を棒状としたことを特徴とす
る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の真空バル
ブ。
【請求項７】前記接点を環状としたことを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項８】前記通電板の外径をＤ３とし、前記コイ
ル電極の接続部の内側を結ぶ円の直径をＤ４としたと
き、Ｄ４≧0.5 Ｄ３としたことを特徴とする請求項２乃
至請求項７のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項９】前記通電部材の通電断面積の合計を、前
記通電板の裏面の面積の３％〜50％としたことを特徴と
する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の真空バル
ブ。
【請求項１０】前記コイル電極の中心部の軸方向の磁
界の強度の最大値をＢ１とし、前記環状の接点の中心穴
の外周の軸方向の磁界の強度をＢ２としたとき、Ｂ２≧
0.5 Ｂ１としたことを特徴とする請求項２乃至請求項８
のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項１１】前記通電部材の外周を結ぶ円の直径の
２分の１以上の部分の通電断面積を、前記通電部材の通
電断面積の50％以上としたことを特徴とする請求項１乃
至請求項10のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項１２】前記通電板の裏面の前記通電部材の内
側に高抵抗部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至
請求項11のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項１３】前記通電部材の数を前記コイル電極の
コイル部の数よりも大としたことを特徴とする請求項２
乃至請求項12のいずれかに記載の真空バルブ。