JPS60158329A - 真空開閉器具の内圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は遮断室と接触子を有する真空パルプおよび付属
の操作器を運転可能な状態に組込んだ真空開閉器具の内
圧を測定する装置、さらに具体的には、接触子の少なく
とも一つと遮断室の金属壁又は両者の間に置かｎた蒸気
シールドの金属壁との間に印加される電界と、永久磁石
により発生させ亀がと直交する磁界と（二よる冷陰極放
電（ペニング効果）を利用した内圧測定装置に関する。

〔従来技術〕

真空パルプの製造の際（二は、真空引きされた遮断室容
器の内圧を測定することが必要である。そのために例え
ば真空パルプ全体がパルプの軸線に同心に配置され磁界
を発生する電磁石コイルの中に組込まれる。同時に真空
パルプの内容積の少なくとも一部（＝電界と磁界が垂直
に加わるようＣ′：、５真空バルブの導電性の部分に電
界が印加さｎる。

いわゆるペニング効果の利用により冷陰極放電従ってイ
オン流が発生し、イオン流の値は］０−８ないし１０　
””３ｍｂａｒの圧力範囲１：おいて真空パルプの内圧
に比例する。

公知の測定装置では真空パルプはあらゆる方向から自由
に扱える単独部品であることが前提となっている。この
ことは例えばアメリカ合衆国特許１３２６３１６２　号
明細書において前提となっており、そこでは接触子が開
いた状態において電界が一つの接触子と必要があって遮
断室の中に設けられた蒸気シールドとの間に印加され、
磁界はコイルによって発生される。これに代るものとし
てアメリカ合衆国特許第２８６４９９８号明細書により
、例えば一方では電界が閉じた接触子と金属性の蒸気シ
ールドの間に印加さ几、他方では直交する磁界の発生の
ために永久磁石を使用することがまた知ら几ている。特
にアメリカ合衆国特許第２８６４９９８号明細書に記載
された装置（二おいては、電気力線と磁力線が一部の範
囲でのみ相互に直交しているので、結局比較的大きい電
界及び磁界の強さが必要である。

真空パルプの内圧を、全寿命期間中、従って運転期間中
も検査できることが望ましい。しかしながら付属の操作
器と共（−開閉装置の中に組込まｎた真空パルプにおい
てン信頼性の高い内圧測定を行なうことは困難である。

なんとなれば接近性が著しく制限され特に真空パルプを
同軸の円筒コイルの中に取り付けることはもはや不可能
だからである。確かに欧州特許庁特許公開第００５６７
２２号明細書においてすでにいわゆるオンライン真空バ
ルブ監視システムを内蔵する真空パルプが記載さ几てい
る。その際同様にペニング効果が利用され、真空パルプ
に強固に付加さ几た部品（；よって必要な磁界が発生さ
れる。この部品は遮断室の内部又は外部に配置された磁
界発生用コイルであっても良くまた永久磁石であっても
良い。特に永久磁石はリング状に遮断室の周（月装置く
ことができる。

特にオンライン監視装置のための集積された部品を有す
る後者の装置は比較的コストが高い。永久磁石の磁界（
二よって遮断の振舞が影響されるので、この装置は通常
の真空開閉器具において使用するためには欠点を有する
。

しかしながら運転中の監視と言う理由（二よって、開閉
器具として使用中の真空バルブの内圧は約１０−８ない
し１０−３ｍｂａｒの圧力範囲（＝おいて測定されるべ
きである。その際真空バルブを操作器から外したり又は
操作器においてコストのかかる機械的な調整作業例えば
ストローク調整を必要とすることなく、この測定は自由
選択的に試験場所においても又は使用者側においても可
能でなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、永久磁石で動作し
実地の種々の要求（二対して容易に使用できするような
、冒頭Ｃ：記載した種類の装置を提供すること（二ある
。

〔問題点を解決するための手段〕

この問題点は本発明によれば、永久磁石が棒状（二形成
され且つ磁極片を備え、開閉装置の中に組込まれた真空
バルブの内圧測定のための磁石装置を円筒形の遮断室の
外周部分（−直接長手方向に取り付は得るように磁極片
が形成されており、しか（二より解決さスする。

本発明（−基づく装置においては少なくとも一つの永久
磁石が必要である。しかしながら二つ又は四つの永久磁
石を用いるのが有利であり、その際磁極片はそれぞれ半
円形の凹所な形成する。それによって遮断室の底板をそ
れぞれ完全に囲むことができ、また測定のために磁石を
固定することができる。また付属の操作器を右下る完成
した開閉装置の狭い間隔で隣合って並んでいる真空バル
ブにおいても、分離された磁石装置の小さい高さのため
に接近性が保証されることが有利である。

永久磁石装置の構成に基づいて測定は比較的低い磁界強
さく二より実施できる。その際１０−８ないし］　０−
’　ｍｂａｒの所望の圧力範囲が検出可能であり、その
ために軸方向の永久磁石磁界は真空バルブの輪環の中央
において約１０−２テスラであるのが良い。磁極片の最
適化により磁界の低下が、場合によって片側に単一の永
久磁石を取り付けたときにも磁石の反対側の縁Ｃ二おい
て、７５％を超えないことが達成さ几る。特に接触子を
閉じて測定を行ない、接触子に陽極電位を、また遮断室
の金属性ケーシングに陰極電位を印加するときは、＋ｋ
Ｖないし４ｋＶ好ましくは２ｋＶの電界Ｃ二よりｆ′Ｆ
Ｅ勅させることができる。

電気的測定ユニットの設計のためには従来技術における
通常の手１ノが使用できる。イオン電流は測定抵抗を経
て流れ、その際電圧降下は適切なピｉり電圧計により記
録できる。校正又は試験測定により、その時々Ｃ二使用
した磁石装置の適切な特性曲線が得られる。永久磁石と
して周知の材料から成る通常の棒磁石を用いることがで
きる。

ＡｌＮｉＣｏから成る高性能磁石を用いるときは、占有
空間が小さいために個々の棒磁石を全周にわたって配分
することが可能であり、その際それぞれ磁石の二つのグ
ループが半円形の凹所を有する共通の磁極片を介して結
合されることにより組に成っている。

〔実施例〕

次に本発明に基づく測定装置の幾つかの実施例を示す図
面を参藤しながら５本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の測定原理を示す。第１図Ｃ：おいて１
は真空開閉器具であり、真空開閉器具は主として遮断室
と、その中に固定して配置された第１の接触子と、これ
（二対向して配置された可動な第２の接触子とを有する
真空バルブから成っている。細部（二おいては２は本来
の遮断室であり、遮断室はそれぞれリング状の金属成型
部分を有する金属性の中空円筒から成り、金属成型部分
には両側Ｃ二おいてそれぞれセラミック絶縁体３及び４
が真空密に結合されている。第１図において下側の絶縁
（／ｉ３の中Ｃ二は第１の接触棒５が固定挿入され、一
方他の絶縁体４の中には第２の接触棒６が町とう性金属
ベローズ７により第１の接触棒に対し移動可能（二装置
されている。接触棒５及び６はそｎらの向い合った端に
それぞれ接触子８及び９を支持しているが、これら接触
子の構造及び材質についてはここで詳しく述べる必要は
ない。

」二記の真空開閉器具のｆＭ造の際には、遮断室は個々
の部分の組み立て及び真空密な結合の後に真空引きさね
、真空ポンプとの結合管をつぶして切ることにより真空
ポンプから分離される。一般には真空気密性の検査並び
ｉｎ接触子の製作後に得られた最終内圧の測定が製造過
程に続いて実施される。次に真空バルブを開閉装置の中
Ｃ二組み込んだ鍼でも測定できるペニング効果利用の測
定装置の構造について述べる。

第１図において１０は棒磁石であり、この棒磁石は円筒
形の遮断室２の外周に接して取り付けられている。第１
図の断面から分かるように、その長さが遮断室２の円筒
の高さｆ二正確に合わせである棒磁石の極の両側には、
軟鉄から成る磁極片１１及び１２が取り付けられている
。磁極片１１と１２は棒磁石１０の北極及び南極から真
空バルブ１の底面の」二へ延び、絶縁体３及び４への移
行部Ｃ二おいてリング状に遮断室２を囲んでいる。

第１図Ｃ：おいて磁極片】１と１２を有する磁石１０か
ら発生した磁力線が破線により略示さ八ている。磁極片
の特殊な構造により、片側にｒ６石が取り付けられた場
合にも遮断室２のω石の反対側（二おいて磁界の低下は
磁石側の磁界の７５％を超えないことが保証される。適
切な永久磁石を選択すｎば、遮断室２の中実軸線上で１
０−２テスラの磁界が得ら几る。

磁界は主として軸方向又は軸（二平行な方向（：延びる
。電気高（二は接触子８及び９が閉じた状態で測定され
るように遮断室２が切り換えられている。その際接触子
には陽極電位が、またこれと対向するＲｍｒ室２の金属
性の外被には陰極電位が重加される。電源装置及び電気
的測定装置は符号１５が付けられている。これら装置は
詳細（：は直流電源１６から成り、その正の出力端は接
触棒５に、またその負の出力端は遮断室２の壁（二つな
かれている。それによって半径方向電界が発生し、この
電界は全域（二わたって加えられた磁界にほとんど垂直
に延びる。

ケーシング壁２に負の電位を与えること（二より最適な
大きい陰極が形成さ几、この陰極は電子の放出のための
冷防極とＩ７ての役を果たす。電界は約ｉｋＶないし４
ｋｖの間例えば２ｋＶの値とすることができる。

枚出さＪｔた電子は直交する電界と磁界とに基づいて直
接陽極（：は達せず、はぼら線状の軌道をなＥ’ｂ。そ
れによって走行距離が十分（二伸び、低い圧力範囲にお
いても、残存するガス分子の十分なイオン化が達成され
る。そしてイオン流は圧力の尺度として検出することが
できる。この測定方法は真空技術において広く知られて
いる。

一般には上記のペニング効果を利用するときに］０００
Ｖ；’ｊいし２ｏｏｏｏｖの電圧と０２テスラないし０
．３５テスラの磁界が放電の開始に必要とされるけれど
も、広範囲な実験（：基づいて上記の装置においては上
記の比較的低い電圧と低い磁界強さでもすでに十分であ
ることが判明した。

抵抗値ＲＭの値を有する抵抗１７が電気回路に直列に接
続されており、この抵抗に並列（＝接続されたピーク電
圧計１８により電圧降下が測定できる。電圧降下から既
知の抵抗値ＲＭにおいて電流が知られ、イオン流の校正
が真空バルブ１の内圧Ｉ：関連して行なわれる。その時
々の真空バルブの型に関連する校正曲線か％イオン流の
測定後に、運転可能状態に組み込まれた真空開閉器具の
内圧を推定できろ。

本発明ζ二基づく測定装置の永久磁石の配置の三つの実
施例を示す第２図ないし第４図において、円筒形の遮断
室２はそれぞれ外側に設けら肚た絶縁体３と４および接
餉棒５と６を右下る。これら斜視図から特（二棒磁石の
ために用いられた磁極片の構造が詳細に見られる。

実施例１を示′ｆ第２図において、２１と２２は二つの
ｔｔｉ＋ａ石であり、これら棒磁石は遮断室２の外周部
分に互いに隣接して配置さ乙ている。各磁石２１と２２
はその両端に同一の形状の磁極片２５ないし２８を有し
、これら磁極片は磁石の端面から出てそれぞわほぼ牛リ
ング板を形成する。その際両磁石２１と２２の＠像対称
１′−形成された二つの半リング板は？ｔｌｉい合って
絶縁体を完全（＝囲む一つの閉じたリングになる。

実施例２を示ｆ第３図においては棒磁石３］と３２が用
いら２ｔ、シかしながらこれら棒（磁石は遮断室２の向
い合った二つの外周部分に置かれているる磁極に従属す
る四つの磁極片３５ないし３８はここでもそれぞれ半リ
ングを形成し、その際二つの磁極片を有する各磁石はそ
れぞれ一つのユニットを形成している。二つのユニット
を鏡像対称付組み合わせることにより再び真空バルブは
絶縁体の部分で完全に囲まれる。

第２図及び第３図に示した磁極片付き永久磁石の構成に
おいて、相互ζ：鏡像対称に構成されたユニットが比較
的平らな形状を有し分離して取り扱うことができるので
、これら磁石装置は開閉装置の中に狭い間隔で隣接して
組み込まれているような真空バルブの周囲に取り付は得
ることが保証される。＠ｌ二通常の磁石の材質（鉄酸化
物）を用いあらかじめ与えられた周囲条件の際Ｃ二も、
定めら几た棒磁石の断面積を下回ることはできない。そ
してその限りでは二つを超える例えば四つの磁石を選択
し、個々の磁石をそれぞれグループを組んで向い合って
配置しなければならない。

しかしながら高性能の磁石材料も知られており、この材
料では個々の棒磁石を非常に細く構成できる。この場合
（−は、全体の詳細を実施例３として第４図に示すよう
（二、真空パルブケーシング２を多数の磁石により囲む
ことが可能である。図において４０はＡｌＮ１Ｃ，，７
００から成る同−形の棒磁石であり、これら棒磁石は互
い（二間隔を置いてケーシングの周りに丸く置かれてい
る。４５ないし４８はそ八ぞれ上側及び下側の磁極片で
あり、これらは第２図及び第３図と同等に構成されてい
るがこの場合には張り出し部を有する必要は無い。二つ
の構成部分によりペニング効果（二よる真空度測定の要
求があった場合に真空バルブの周囲に取り付は得る半円
筒形の構造が形成さ７する。

」１記の装置を実際（−使用するため（二永久磁石の問
題に適合した数を選ぶことができる。比較的真空度が悪
い場合の試験測定のためには実男上単−の磁石で十分で
ある。しかしながら比較的真空度が良い場合に広い測定
範囲にわたって測定し且つ直線的な特性曲線を得ようと
するならば、棒状の永久磁石の数をそれ相応に増すべき
である。なんとなれば特（二最低の圧力範囲においてガ
ス放電の開始限界は磁界の状態に強く影響されるからで
ある。すべての場合において本発明によって、運転可能
状態に開閉装置の中に組み込まれた真空開閉器具の場合
でも最適の低い電界と磁界を用いて測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の測定原理囚、第２図ないし第４肉
は付属の磁極片を有する永久磁石の配置の本発明による
三つの実施例の斜視図である。 ］・・・真空バルブ、２・・・遮断室、８，９・・・接
角虫子、１０．２１．２２；３１．３２；４０・・・永
久磁石、　１１，１２．２５〜２８．３５　Ｐ−３８，
４５〜４８・・・磁極片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）遮断室と接触子を有する真空パルプおよび付属の操
   作器を運転可能な状態に組込んだ真空開閉器具の接触子
   の少なくとも一つと遮断室の金属壁又は両者の間Ｃ：置
   かれた蒸気シールドの金属壁との間Ｃ二印加される電界
   と、永久磁石により発生させ電界と直又する磁界とによ
   る冷陰極放電（ペニング効果）を利用した真空開閉器具
   の内圧測定装置において、永久磁石（１０，２１，２２
   ；３１，３２；４０）が棒状（二形成され且つ磁極片＜
   １１．１２．２５へ２８．３５〜３８．４５〜４８）を
   備え、開閉装置の中に組込まれた真空バルブ（１）の内
   圧測定のための磁石装置を円筒形の遮断室（２）の外周
   部分（二直接長手方向に取り付は得るようＣ二磁極片が
   形成されており、しかも磁極片（１１，１２，２５〜２
   ８゜３５へ３８．４５へ４８）が遮断室（２）の特徴と
   する真空開閉器具の内圧測定装置。 ２）単一の永久磁石（１０）が用いられることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３）二つの永久磁石（２１，２２）が用いられ、これら
   磁石がそれぞれ半円状の凹所な有する磁極片（２５〜２
   ８）を備え、永久磁石（２１，２２）が隣接して設けら
   れているときに磁極片が遮断室（２）を完全に囲むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第】項記載の装置。 ４）二つの永久磁石（３１，３２）が用いられ、これら
   磁石が向かい合って置かれて半円形の凹所を有する磁極
   片（３５〜３８）を介して結合され、これら二つの機構
   がそれぞれ遮断室（２）を完全に囲むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５）永久磁石（１０；２１，２２；３］、３２）が通常
   の磁石材料例えば鉄酸化物から成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の装
   置。 ６）細い棒状の多数の永久磁石（４０）が用いられ、こ
   几ら磁石の二つの群が手内形の凹所を有Ｔる磁極片（４
   ５〜４８）を介して結合されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ７）永久磁石（４０）がＡＩＮｊｃｏ合金から成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８）　磁極片（１１，１２：２５〜２８；３５〜３８；
   ４５〜４Ｂ）が軟鉄から成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第７項のいずれか（二記載の装置。 ９）接触子（８，９）が陽極電位１：、遮断室（２）の
   壁が陰極電位に置かれることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 １０）電位差が＋ｋＶないし４　ｋＶ好ましくは２ｋＶ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の装
   置。