KR19990045259A - 진공차단기와 이것에 사용되는 진공밸브 및 그 전극 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 제조공정을 단축할 수 있고, 소형이고 고성능인 진공차단기와 이것에 사용하는 진공밸브 및 진공밸브용 전극을 제공하는 데에 있다.

본 발명은, 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기와 이것에 사용하는 진공밸브와 그 전극을 제공한다.

Description

진공차단기와 이것에 사용되는 진공밸브 및 그 전극

본 발명은, 신규의 진공차단기와 이것에 사용되는 진공밸브, 또한 이것에 사용되는 전극에 관한 것이다.

진공차단기 내의 전극구조는, 한 쌍의 고정전극 및 가동전극으로 이루어져 있다. 상기한 고정 및 가동전극의 구조는, 아크전극과 상기 아크전극을 지지하는 아크지지부재와, 상기 아크지지부재에 연속해 있는 코일전극재와 코일전극 끝단부에 있는 전극봉(棒)의 4부품으로 구성되어 있다.

상기한 아크전극재는, 고전압, 대전류를 개폐 차단하기 위하여 직접 아크에 노출되며, 아크전극에 요구되는 만족할 특성은, 차단용량이 큰 점, 내전압치가 높은 점, 접촉저항치가 작은 점(전기전도가 뛰어난 점), 내용착성이 뛰어난 점, 접점소모량이 적은 점 및 재단전류치가 작은 점 등 기본적인 요건을 들 수 있다. 그러나, 이들 특성을 모두 만족시키기는 곤란해서 일반적으로는 용도에 따라 특별히 중요한 특성을 중시하고 다른 특성은 어느 정도 희생된 재료가 사용되고 있다. 대전류, 고전압 차단용 아크전극재료로서는, 일본국 특개 소63-96204호 공보에는 Cr 또는 Cr-Cu 스켈리톤에 Cu를 용침시키는 방법이 개시되어 있다. 또, 동일한 제법은 일본국 특공 소50-21670호 공보에도 개시되어 있다.

진공차단기에 설치되는 진공밸브 내의 전극구조는, 한 쌍의 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극으로 이루어져 있다. 상기한 고정쪽 및 가동쪽 전극의 구조는, 전기접점과 상기 전기접점에 연속해 있는 전극봉으로 이루어지고, 상기 전기접점의 뒷면에는 자주 스테인레스 등의 판이 보강판으로서 설치된다.

대전류, 고전압 차단용 접점재료로서는, Cr-Cu의 복합금속 또는 이것에 W, Co, Mo, V, Nb 등을 소량 첨가한 복합금속재료가 많이 사용된다.

이 전기접점의 제조방법은, 각 성분의 금속분말 또는 이들의 혼합분말을 소정의 조성, 형상, 공공량(空孔量)으로 성형, 소결후, 소결체의 스켈리톤에 Cu 또는 그 합금용탕을 스며들게 하는 소위 용침법이, 또는 용침전의 소결공정에서 고밀도로 하는 소위 분말야금법에 의하여 제조된 전기접점부재를, 다시 기계가공하여 소정 형상으로 한다.

한편, 전극봉은 순 Cu 소재로부터 소정 형상으로 잘라내기 가공된다.

이와 같이 하여 기계가공된 각 부품을 조립후 납땜하여 일련의 전극구조로 되나, 납땜 접합을 사용하여 구성되는 전극은, 각 부재의 기계가공과 납땜을 위한 조립에 수고와 시간이 많이 걸리고, 아울러 납땜 불량에 의한 전극재의 파괴나 탈락의 사고원인이 된다.

이 대응책으로서, 제조과정에 있어서 상기한 전기접점 및 전극봉을 일체화하는 방법으로서, 전기접점의 구성성분으로 이루어지는 혼합분말을 소정의 조성, 형상, 공공량으로 성형한 스켈리톤 위에 전극봉을 구성하는 고도전성 금속을 올려 놓고, 이들을 가열하여 전기접점부재에 고도전성 금속을 용침함과 동시에, 고도전성 금속의 나머지 부분을 가지고 전극봉을 형성하는, 소위 일체용침법이 개발되었다. 이 제법은 일본국 특개 평7-29461호에 개시되어 있다.

일체용침법에 의하면, 납땜을 위한 부품조립 및 납땜 작업이 불필요하게 되어 공정을 대폭 삭감할 수 있음과 동시에, 납땜 불량에 의한 전극의 파괴나 탈락이 없고 신뢰성 및 안전성이 뛰어난 전극이 얻어진다. 그러나 그런 한편, 얻어지는 전극의 전기접점성분이 확산, 고용에 의하여 전극봉쪽에 침식되기 때문에, 전기접점부재의 스켈리톤을 감소량분만큼 두껍게 제작할 필요가 있어 제조비용이 커진다. 또, 전기접점부재의 감소량은 스켈리톤 내에 있어서의 조성이나 공공량의 불균일에 의하여 현저히 변화하기 때문에, 전기접점과 전극봉의 계면위치가 불규칙해져 제조 수율이 저하한다.

또한, 용침후의 잉곳에는 상부에 큰 수축 캐버티가 생기고, 이 수축 캐버티를 제외한 부분으로부터 전극을 잘라 내야만 하기 때문에 재료의 낭비가 많다.

상기의 전기접점에는, 발생한 아크에 구동력을 부여하여 아크를 한 개소에 정체시키지 않고 전극의 외주부로 이동시키기 위한 슬릿홈이 설치되고, 블레이드형으로 분리되어 있다. 이 슬릿홈은 용침후에 엔드 밀 등으로 기계가공에 의하여 제작되나, 곡선형상을 가지는 홈이기 때문에, 가공에 막대한 시간을 요한다.

또한, 얻어진 전기접점부재를 전극봉에 접합할 때 조립에 시간을 요하고, 또 납재를 사용하여 납땜 공정이 필요하게 되기 때문에 비용이 듦과 동시에, 납땜시의 가열에 의하여 납재성분이 휘산(揮散)하여 접점 표면에 부착됨으로써 차단성능이 불안정해진다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 제조공정을 단축할 수 있고, 소형이면서 고성능인 진공차단기와 이것에 사용되는 진공밸브 및 진공밸브용 전극을 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 전극의 각 부품의 평면도와 그 단면도,

도 2는 실시예 1에서 얻은 전극의 단면도,

도 3은 실시예 1에서 얻은 전극의 평면도와 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 전극의 각 부품의 평면도와 그 단면도,

도 5는 실시예 2에서 얻은 전극의 단면도,

도 6은 실시예 2에서 얻은 전극의 평면도와 단면도,

도 7은 성형체와 전극봉의 끼워 맞춤 공차와 분리력의 관계를 나타내는 선도.

도 8은 본 발명의 실시예 4의 진공밸브의 단면도,

도 9는 본 발명의 실시예 5에 관한 진공밸브용 전극의 단면도,

도 10은 본 발명의 실시예 6에 관한 진공밸브용 전극의 단면도,

도 11은 본 발명의 실시예 7에 관한 스파이럴홈을 가지는 진공밸브용 전극의 평면도,

도 12는 도 11의 단면도,

도 13은 진공밸브의 단면도,

도 14는 진공밸브의 단면도,

도 15는 차단전압전류 실효치와 절연통 외경의 관계를 나타낸 선도,

도 16은 아크전극 직경과 차단전압전류 실효치의 관계를 나타낸 선도,

도 17은 절연통 외경과 아크전극 직경의 관계를 나타낸 선도,

도 18은 아크전극 직경과 오목부 직경 또는 전극 뒷면도체 직경의 관계를 나타낸 선도,

도 19는 진공차단기의 전체 구성도,

도 20은 진공차단기 2단적 스위치 기어의 구성도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 성형체 1a : Cu-25% Cr층

1b : Cu층 2, 2A, 2B, 2C, 2E : 슬릿홈

3 : 스테인레스 보강판 4 : 전극봉

5 : 아크전극 7 : 링형상 돌기

8, 9 : 구멍 10 : 접합용 지지부

11, 39a, 39b : 뒷면도체 12 : 강도 보강부

13 : 보강부 15 : 나사

21, 31a, 31b : 아크전극 22 : 아크전극 지지부

23, 33a, 33b : 전극봉 25A : 오목부

25B, 25C, 25D : 아크주행면 25E : 전극 외주끝단

27 : 연락부 L : 폭

30a : 고정전극 30b : 가동전극

31a, 31b : 아크전극 33a, 33b : 외부도체 접속부

34 : 전극봉 35 : 절연통체

36 : 밀봉부재 37 : 벨로즈

38a, 38b : 밀봉링 39a, 39b : 뒷면도체

60 : 에폭시 수지통 61 : 절연조작로드

62 : 상부 단자 63 : 집전자

64 : 하부 단자 65 : 접촉스프링

66 : 지지레버 68 : 플런저

71 : 주레버 72 : 분리코일

75 : 투입코일 76 : 배기통

본 발명은, 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 바람직하게는 상기 가동쪽 전극에 접속된 절연로드를 거쳐 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서, 상기한 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체(裏導體) 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 바람직하게는 아크전극의 소결에 의한 형성과 동시에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기한 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 중심부를 제외한 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극부를 관통하는 것으로서, 상기 아크전극의 상기 면의 상기 중심부에 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기에 있다.

또한, 본 발명은 상기의 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있고, 또 이들 전극에 의하여 구성되는 진공밸브용 전극에 있다.

본 발명은, 진공용기 내 바람직하게는 통형상의 절연용기 내에 한 쌍의 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극으로서 구비된 진공밸브에 있어서, 상기한 고정쪽 및 가동쪽 전극은, 내화성 금속과 고도전성 금속으로 이루어지는 합금분말 또는 내화성 금속분말과 고도전성 분말의 혼합분말을, 바람직하게는 슬릿홈에 의하여 분리된 블레이드형이고 중심에 오목부를 가지는 형상으로 가압 성형한 아크전극으로 이루어지는 성형체로 하고, 고도전성 금속 또는 합금으로 이루어져 중심축 위에 볼록부를 가지는 상기의 구조의 전극봉을 상기 성형체의 오목부와 상기 전극봉의 볼록부를 끼워 맞춘 상태에서 상기 고도전성 금속의 융점 이하의 온도로 가열함으로써, 성형체를 소결함과 동시에 아크전극과 전극봉을 금상학적으로 고체상에 의한 확산 접합에 의하여 일체로 접합된 것이다.

상기 아크전극의 뒷면에는, 중심구멍을 가지는 오스테나이트계 스테인레스강으로 이루어지는 보강판이 설치된다. 상기 보강판은, 상기 성형체와 상기 전극봉 사이에 설치되고, 전극봉의 볼록부가 삽입되어 아크전극의 소결과 동시에 가열함으로써 상기 아크전극의 뒷면에 확산 접합에 의하여 고정된다.

상기 성형체를 이루는 상기 내화성 금속은 Cr, W, Mo, Ta, Nb, Be, Hf, Ir, Pt, Zr, Ti, Fe, Co, Si, Rh 및 Ru 중의 1종 또는 2종 이상의 혼합물 또는 이들의 화합물로 이루어지고, 상기 고도전성 금속은 Cu, Ag 또는 Au 또는 이들을 주로 한 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또, 상기 내화성 금속과 고도전성 금속으로 이루어지는 합금분말 또는 내화성 금속분말과 고도전성 분말의 혼합분말은, 15 내지 40중량%의 상기 내화성 금속과 60 내지 85중량%의 상기 고도전성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내화성 금속과 고도전성 금속으로 이루어지는 합금분말 또는 내화성 금속분말과 고도전성 분말의 혼합분말의 입경은 104μm 이하가 좋고, 상기 성형체의 오목부와 상기 전극봉의 볼록부의 끼워 맞춤 공차는, 상기 합금분말 또는 혼합분말의 입경이 104μm 이하 61μm 이상일 경우에는 상기 오목부 치수의 0.5 내지 4%, 60μm 이하일 경우에는 상기 오목부 치수의 1.5 내지 9%의 값을 취하는 것이 바람직하다.

상기 성형체를 소결함으로써 금상학적으로 일체화된 상기 아크전극과 상기 전극봉의 끼워 맞춤 방향에 있어서의 분리 강도는, 200kgf 이상인 것이 바람직하고, 이에 따라 상대쪽 전극과 용착하였을 경우에도 접합부분으로부터 아크전극부분의 결락(缺落)을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서의 진공밸브용 전극은, 아크전극과 이것에 연속해 있는 상기의 전극봉으로 이루어지며, 아크전극에는 발생한 아크를 이동시키기 위한 곡선형상을 가지는 슬릿홈이 설치되고, 바람직하게는 블레이드형으로 분리되어 있다. 이 슬릿홈은, 슬릿홈을 형성하여 블레이드형을 만들 수 있는 금형에, 아크전극을 구성하는 원료분말을 충전하여 가압 성형함으로써, 간단하게 단시간에 얻을 수 있다. 또, 가압 성형에 의하여 얻어진 블레이드형의 성형체를, 구성성분인 고도전성 금속의 융점 이하의 온도로 소결함으로써, 상기의 슬릿홈을 가지는 블레이드형의 형상을 유지한 채로 아크전극을 얻을 수 있다. 이에 따라, 소결후의 기계가공에 의한 홈 가공이 불필요하게 되어 가공시간을 대폭 단축할 수 있다. 또한, 슬릿홈의 외주쪽 끝단부는 성형, 소결까지 연결한 형상으로 하여 소결후에 외주 절삭에 의하여 홈 끝단부를 떼어 냄으로써 소결 수축시의 변형을 방지할 수 있다.

또 상기 성형체의 중심에는 금형 성형에 의하여 오목부가 형성되고, 전극봉의 중심축 상에 설치된 볼록부와 끼워 맞춘 상태로 소결함으로써, 성형체가 수축하여 고체상에 의하여 확산 접합되는 소위 슈렁크 상태로 되어, 아크전극과 전극봉을 소결과정에서 금상학적으로 일체화하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 납땜 공정이 불필요하게 됨과 동시에, 납재를 사용하지 않으므로 차단시의 아크 가열에 의한 접합부의 결함을 방지할 수 있고, 또한 납재성분의 비산에 의한 차단성능의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서의 아크전극은, 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지나, 전극봉쪽에 고도전성 금속만으로 구성되는 층이 있어도 되며, 이에 따라 아크전극의 전기저항을 작게 할 수 있고 원료비용을 저감할 수 있다. 또, 아크전극의 뒷면에는 오스테나이트계 스테인레스강의 보강판이 설치되어, 전극 개폐시의 충격에 의한 아크전극의 변형, 파괴를 방지할 수 있다. 이 보강판은, 중심에 상기 성형체 오목부와 동일 형상 동일 치수의 구멍을 설치해 두고, 성형체와 전극봉 사이에 올려 놓아 전극봉의 볼록부에 끼워 맞추어 소결함으로써, 전기접점의 뒷면에 고정하는 것이 가능하게 된다.

상기 성형체의 성형압력은 1.5 내지 4ton/cm²이 좋고, 이보다 작으면 성형밀도가 작아져 성형체가 무너지기 쉽고, 이보다 크면 성형밀도가 높아져 소결시의 수축률이 작아지므로 성형체의 수축에 의한 전극봉과의 접합이 곤란해진다.

상기의 내화성 금속과 고도전성 금속의 배합비는 내화성 금속을 15 내지 40중량%, 고도전성 금속을 60 내지 85중량%로 함으로써, 차단성능, 내전압특성이 뛰어나고 전기저항이 비교적 작은 진공밸브용이 얻어진다.

또한 성형체를 구성하는 내화성 금속과 고도전성 금속으로 이루어지는 원료분말의 입경을 104μm 이하로 함으로써 전기접점 표면이 균일한 미세조직으로 되며, 뛰어난 차단성능, 내전압, 내용착성이 얻어짐과 동시에, 성형체의 수축률이 커져 전극봉과의 강고한 접합이 가능하게 된다. 원료분말의 유동성이 나빠 형태 충전이 곤란할 경우에는, 적당한 바인더를 첨가하여 스프레이 드라이법 등에 의하여 입자를 만들어 과립형상으로 해도 좋다. 또 성형체에 설치한 오목부와 전극봉의 볼록부의 끼워 맞춤 공차는, 성형체의 원료분말의 입경이 104μm 이하 61μm 이상일 경우에는 오목부 치수의 0.5 내지 4%, 60μm 이하일 경우에는 1.5 내지 9%의 값으로 함으로써 적정한 접합상태가 얻어진다. 즉, 끼워 맞춤 공차의 값을 상기 범위보다 작게 잡으면 성형체의 소결 수축에 지장을 초래하며 건전한 소결체가 얻어지지 않고, 또 상기 범위보다 크면 전극봉의 볼록부를 슈렁크하는 효과가 작아져 충분한 접합강도가 얻어지지 않는다.

본 발명은, 진공용기 바람직하게는 절연용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기한 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 바람직하게는 상기 가동쪽 전극에 접속된 절연로드를 거쳐 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서, 상기 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속과 바람직하게는 저융점 금속을 함유하는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극지지부와, 상기 전극지지부보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 전극지지부와 전극봉은 소결과 동시에 또는 고체상에 의한 확산 접합에 의하여 일체로 형성된다. 아크전극과 전극지지부는 바람직하게는 상기 내화성 금속입자는 전(全) 내화성 금속에 대하여 중량으로 입경 140μm 이상이 5% 이하, 70μm 내지 140μm 미만이 45 내지 90%, 40μm 내지 70μm 미만이 7 내지 35% 및 40μm 미만이 0.5 내지 15%인 것이 바람직하다.

상기 아크전극은 상기의 내화성 금속 중 특히 Cu에 대하여 고용량이 3중량% 이하인 1800℃ 이상의 융점의 Cr, W, Mo 및 Ta 중의 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하고, Cu, Ag 및 Au 중의 1종으로 이루어지는 고도전성 금속 또는 이들을 주로 한 고도전성 금속과의 복합재료, 또는 이것에 Pb, Bi, Te 및 Sb 중의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 복합재료로 이루어지며, 상기 전극지지부는 상기 고도전성 금속 또는 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아크전극은 내화성 금속으로서 Cr, W, Mo 및 Ta 중의 1종 또는 2종 이상의 합계량 15 내지 60중량%와 고도전성 금속으로서 Cu, Ag 및 Au 중의 1종 또는 이들을 주로한 합금 40 내지 85중량%와의 복합재료, 더욱 바람직하게는 Pb, Bi, Te 및 Sb 중의 1종 또는 2종 이상의 합계량 1.0중량% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.6중량%를 함유하는 합금으로 이루어지며, 또 상기 전극지지부, 뒷면도체 및 외부도체 접속부는 Cr, Ag, W, V, Nb, Mo, Ta, Zr, Si, Be, Ti, Co, Fe 중의 1종 또는 2종 이상의 합계량이 2.5중량% 이하, 바람직하게는 0.5 내지 20중량%와 Cu, Ag 또는 Au와의 합금으로 하고, 특히 내력을 대폭 높일 수 있어 바람직하다. 그 결과, 전극간의 접촉압력의 증대, 전극개폐시의 충격력에 충분히 대응할 수 있고, 경시적인 변형도 해결할 수 있다. 특히, 정격전압으로서 10kv이하에 대해서는 내화금속 15 내지 40중량%, 그보다 큰 것에 대해서는 40 내지 60중량%를 함유시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 아크전극은 내화성 금속과 고도전성 금속의 복합합금으로 이루어지고, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 아크전극의 형성시의 소결 또는 확산접합에 의하여 일체로 형성된다.

본 발명에 있어서의 전극지지부는 0.2% 내력이 10kg/mm²이상이고, 비저항이 2.8μΩcm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 접촉하는 아크전극부의 중앙에 진원(眞圓)의 오목부가 설치되어 있는 것이다.

상기 아크전극과 전극지지부는 분말야금에 의한 소결에 의하여 형성함과 동시에 전극봉을 고체상접합에 의하여 일체로 형성하는 것이다.

상기의 슬릿홈은 복수개, 바람직하게는 3 내지 6개이고, 스파이럴형상을 갖는다. 따라서 아크전극은 슬릿홈에 의하여 분리된 상기의 블레이드형의 형상이 바람직하다. 상기 아크전극 또는 아크전극과 전극지지부에 설치된다. 슬릿홈은 직선형상의 슬릿홈이어도 된다.

본 발명의 전극의 중앙부쪽에서 외주쪽 방향으로 연장된 외주끝단쪽으로부터 전극쪽 면에 달하는 상기한 복수의 슬릿홈은, 각 슬릿홈 사이에 형성한 복수의 아크주행면과, 상기 슬릿홈 외주쪽과 아크주행면 외주끝단 사이의 슬릿홈을 타고넘어 양 아크주행면과 일체로 연락하고, 또한 양 아크주행면으로부터 흐르는 전류의 통로가 한쪽 아크주행면쪽이 다른쪽 아크주행면보다 길게 된 양 아크주행면과 동일 저항치를 가지는 연락부를 구비하며, 상기 연락부의 단면적을 조정하여 양 아크주행면으로부터 상기 연락부로 흐르는 전류를 제어하도록 형성하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 상기한 슬릿홈을 구비하고, 상기 연락부의 외경 치수(D₁)와 내경 치수(D₂)의 D₂/D₁의 관계가 0.9를 넘고, 1을 하회하는 폭 치수로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 상기한 슬릿홈을 구비하고, 상기 연락부의 두께 치수를 0.5(mm) 내지 5(mm)의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은, 상기 아크주행면의 외주끝단에 형성한 R면을 0.5(mm) 내지 1.5R(mm)의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 연락부의 외주끝단에 형성한 R면을 0.5(mm) 내지 1.5R(mm)의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은, 상기 연락부의 두께 치수를 0.5(mm) 내지 5(mm)의 범위로, 상기 아크주행면의 외주끝단에 형성한 R면을 0.5(mm) 내지 1.5R(mm)의 범위로 각각 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 공기밸브 내의 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서, 상기 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고, 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 소결 또는 고체상확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 절연용기는 원통이며, 정격전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 값(y)이 상기 절연용기 외경[x(mm)]에 의거하여 이하의 수학식 1에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 2에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.

y = 11.25x - 525

y = 5.35x - 242

본 발명은, 상기 아크전극의 직경[y(mm)]은 정격전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 값[x(kVA×10³)]에 의거하여 이하의 수학식 3 및 수학식 4에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

y = 0.15x + 22

y = 0.077x + 20

본 발명은, 상기 진공용기는 원통이며, 상기 진공용기의 외경[y(mm)]은 상기 아크전극의 직경[x(mm)]에 의거하여 이하의 수학식 5에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 6에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.

y = 1.26x + 10

y = 1.26X + 30

상기 진공밸브는 3상에 대해서는 3세트 있고, 상기 3세트의 진공밸브를 횡으로 늘어세워 수지의 절연통에 의하여 일체로 조립한 것이 바람직하다.

또, 본 발명은, 고진공으로 유지된 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서, 상기 양 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속과, 더욱 바람직하게는 저융점 금속을 함유하는 복합부재로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극지지부와, 상기 전극지지부보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 전극지지부와 전극봉은 소결 또는 확산접합에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서의 진공밸브용 전극의 구성은 상기와 동일하다.

아크전극지지부에는 순Cu가 바람직하나, 강도가 작기 때문에 이들 각 부재의 변형방지대책으로서 철계 재료의 순Fe, 스테인레스강으로 보강하여 전극의 변형방지를 도모하는 것이 바람직하다.

또, 아크전극과 전극지지부 이후의 2층 구조로 하고, 전극지지부 이후는 아크전극을 보강 지지하는 것으로서, 그 절반 이상의 두께로 하는 것이 바람직하고, 특히 그것과 동등 이상의 두께로 하는 것이 바람직하다. 내화금속으로서는 특히, 내전압특성을 높이기 위하여 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 2중량%의 Nb, V, Fe, Ti, Zr 중의 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.

본 발명의 아크전극은 중량으로 특히 Cr 30 내지 60%, Nb 0.5 내지 5.0%, 바람직하게는 0.5 내지 3.0%를 가지는 Cu 합금 또는 이것에 Pb 0.1 내지 0.5%를 함유하는 Cu합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 아크전극재와 아크전극 지지부재 이후는 비접합임과 동시에 금상학적으로 연속한 일체화 구조로 한 것과, 상기 핵부재의 고강도화의 조합에 의하여 종래의 전극구조에 비하여 악영향을 제거한 보다 신뢰성 및 안정성이 높은 진공차단기를 제공할 수 있다.

상기와 같이 아크전극에는 발생한 아크를 이동시키기 위한 곡선형상을 가지는 슬릿홈이 설치되고, 블레이드형으로 하는 것이 바람직하다. 이 슬릿홈은 슬릿홈을 형성하여 블레이드형을 만들 수 있는 금형에, 전기접점을 구성하는 원료분말을 충전하여 가압성형함으로써 간단하게 단시간에 얻을 수 있다. 또, 가압성형에 의하여 얻어진 블레이드형의 성형체를, 구성성분인 고도전성 금속의 융점 이하의 온도로 소결함으로써, 상기의 슬릿홈을 가지는 블레이드형의 형상을 형성할 수 있다. 또한, 슬릿홈의 외주쪽 끝단부는 떼어내지 않고 연결한 형상으로 함으로써, 전기접점의 강도를 높일 수 있다. 또, 소결수축시의 변형방지를 위하여, 성형, 소결까지 홈 끝단부를 연결한 형상으로 하고, 소결후에 외주 절삭에 의하여 홈 끝단부를 떼어내도 된다.

전극봉쪽에 고도전성 금속만으로 구성되는 층이 있어도 되며, 이에 따라 전기접점의 전기저항을 작게 할 수 있고, 원료비용을 저감할 수 있다. 또, 전극봉쪽에 다시 Cu가 주성분이고 Ni, Ti, Zn, Cr, Cd 및 Be 중의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 합금분말로 이루어지는 층을 설치해도 되며, 이에 따라 전기접점의 강도가 향상되어 전극개폐시의 충격에 의한 전기접점의 변형을 방지할 수 있다.

아크전극 및 아크전극 지지부와 전극봉은, 소결과정에 있어서 금상학적으로 일체로 접합하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 소망하는 형상으로 가공한 전극봉과 아크전극과 그 지지부의 접합해야 하는 쪽의 면에 올려 놓고, 진공중 또는 환원분위기중에서 소결함으로써 확산접합된다. 또, 아크전극 지지부에 오목부를 설치하여 성형하고, 전극봉에 설치한 볼록부를 끼워 맞추어, 전기접점의 소결 수축에 의하여 전극봉의 볼록부를 체결하여 접합하면 보다 강고한 접합상태가 얻어진다.

아크전극 지지부와 전극봉 사이에는, 필요에 따라 스테인레스 등의 보강판을 배치할 수 있다. 이것은, 전기접점에 설치한 오목부와 동일 치수의 구멍을 보강판에 설치하고, 전극봉의 볼록부를 보강판의 구멍을 통하여 전기접점의 오목부에 끼워맞추고 소결함으로써 보강판을 고정할 수 있다. 또, 전기접점성분과 동일한 주성분을 가지는 보강판이라면 확산접합도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전기접점 및 전극봉을 소결과정에 있어서 납재를 이용하지 않고 일체화하는 것이 가능하고, 일체용침법과 달리 전기접점성분이 전극봉쪽으로 고용, 확산하는 일이 없어, 소망하는 전기접점 치수가 안정되게 얻어진다.

진공차단기는, 단로기, 접지개폐기, 피뢰기, 변류기와 함께 사용되고, 고층빌딩, 호텔, 인텔리전트 빌딩, 지하상가, 석유 콤비나트, 각종 공장, 역, 병원, 회관, 차량, 상하수도 등의 공공설비 등의 전원으로서 빠뜨릴 수 없는 고압수변전설비로서 사용된다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명에 관한 전극의 부품을 나타낸 평면도와 단면도이다. (a)가 아크전극의 평면도 및 (b)가 단면도이다. 도면 중, 부호 1이 소결후에 아크전극으로 되는 Cu-25중량% Cr합금의 성형체, 부호 2가 성형체의 슬릿홈, (c)가 오스테나이트계 스테인레스 보강판(3), (d)가 Cu의 전극봉(4), 부호 5가 성형체(1)를 소결하여 이루어지는 아크전극이다. 스테인레스 보강판(3)의 아크전극(5)의 반대쪽 외주에는 보강용의 링형상 돌기(7)가 설치되고, 접합용 구멍(9)이 설치된다. 전극봉(4)은 아크전극으로 이루어지는 성형체(1)와의 접합용 지지부(10), 끼워 맞춤에 있어서 스토퍼로 이루어짐과 동시에 뒷면도체(11), 전극봉의 강도를 유지하는 강도보강부(12)를 그것보다 지름이 굵은 보강부(13)를 가진다. 부호 15는 외부도체와의 접속이 되는 나사이다.

제조방법은 다음과 같다. 성형체(1)는 슬릿홈(2)을 형성하여 블레이드형을 만들 수 있는 금형에, Cu 분말과 Cr분말을 75:25의 중량비로 미리 혼합한 혼합분말을 넣고, 충전한 혼합분말을 유압프레스에 의하여 1.5ton/cm²의 압력으로 가압 성형하였다. 여기서, 원료의 Cu 분말은 입경이 104μm 이하, Cr 분말은 61 내지 104μm인 것을 사용하고, 혼합분말의 금형에 대한 충전량은 소결후에 소망하는 두께를 얻기 위하여 필요한 양으로 한다. 또한, 성형체의 상대밀도는 68%였다.

오스테나이트계 스테인레스 보강판(3)과 전극봉(4)은 미리 기계가공에 의하여 제작된 것이고, 전극봉(4)은 무산소 동(銅)의 소성가공재이다. 산 세정후에 성형체(1) 및 보강판(3)의 구멍과 전극봉(4)의 볼록부를 끼워 맞추어 올려 놓는다. 이것을 6.7×10^-3Pa 이하의 진공중에서 1050℃×120분간 가열하고, 성형체(1)를 소결시켜 아크전극(5)을 얻음과 동시에 전극봉(4)의 볼록부를 고정하여 아크전극(5), 보강판(3) 및 전극봉(4)을 도 2에 나타낸 바와 같이 고체상에 의하여 일체로 확산접합한다. 그 후, 아크전극(5)의 외주부를 절삭 가공하고, 슬릿홈(2)의 끝단부를 잘라 내어 열린 홈의 전극(6)이 얻어진다. 또한, 아크전극(5)은 소결체로 공기구멍이 많고, 절삭유를 사용하면 공기구멍 내로 들어가 제거가 곤란해지므로, 절삭유를 사용하지 않고 가공하여 아크전극을 도 3의 블레이드형 형상으로 하였다. (a)는 아크전극의 평면도, (b)는 전체의 단면도이다. 부호 16은 아크전극(5)에 오목부가 형성되어 아크의 구동을 용이하게 하는 후기하는 버튼이 되는 것이다.

상기에서 얻어진 아크전극(5)의 조직을 관찰한 바, 각 원료입자는 소결에 의하여 결합되어 있고, 상대밀도는 76%였다. 또한, 아크전극(5)과 전극봉(4)의 접합계면조직을 관찰한 바, 간극 등의 결함은 없고 양자가 금상학적으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 아크전극에 성형과정에서 홈 넣기가 가능하고, 소결에 의하여 아크전극의 조직이 강고하게 결합됨과 동시에, 전극봉과의 일체화가 가능하게 된다.

(실시예 2)

도 4는, 본 발명에 관한 전극의 부품을 나타낸 평면도와 단면도이다. (a)가 아크전극의 평면도 및 (b)가 단면도이다. 도면 중, 부호 1a는 아크전극으로 되는 성형체(1)의 Cu-25% Cr 합금층, 부호 1b는 아크전극 지지부로 되는 Cu층이다.

제조방법은 다음과 같다. 성형체(1)는 슬릿홈(2)을 형성하여 블레이드형을 만들 수 있는 금형에, 먼저 Cu 분말과 Cr 분말을 75:25의 중량비로 미리 혼합한 혼합분말을 넣고 대략 평평하게 하며, 계속해서 Cu 분말을 충전하여 유압프레스에 의하여 1.5ton/cm²의 압력으로 가압 성형하고, Cu-25% Cr층과 Cu층을 일체로 성형하였다. 여기서, 원료인 Cu 분말은 입경이 104μm 이하, Cr 분말은 61 내지 104μm의 것을 사용하고, Cu-25% Cr 혼합분말 및 Cu 분말의 금형에 대한 충전량은 소결후에 소망하는 두께를 얻기 위하여 필요한 양으로 한다. 또한, 성형체의 상대밀도는 69%였다.

성형체(1)의 Cu-25% Cr층이 접점면으로 되도록 하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여, 먼저 도 5와 같이 소결과 동시에 아크전극, 아크전극 지지부 및 전극봉을 일체로 하였다. 그 후 절삭가공에 의하여 도 6에 나타낸 블레이드형 진공밸브용 전극을 얻었다. 도면 중의 부호는 실시예 1과 동일하다.

상기에서 얻어진 아크전극(5)의 조직을 관찰한 바, 각 원료입자는 소결에 의하여 결합되고, Cu-25% Cr층과 Cu층의 계면은 일체화되어 있으며, 상대밀도는 77%였다. 또한, 아크전극(5)과 전극봉(4)은 실시예 1과 동일하게 고체상으로 확산접합되어 그 접합계면조직을 관찰한 바, 간극 등의 결함은 없고, 양자가 금상학적으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 2층으로 이루어지는 아크전극의 경우에도 성형과정에서 홈 넣기가 가능하고, 소결에 의하여 아크전극의 조직이 강고하게 결합되며, 2층간의 계면이 일체화됨과 동시에, 전극봉과 일체화가 가능하게 된다.

(실시예 3)

도 7은, 제 1 실시예에서 얻어진 전극에 있어서, 성형체의 오목부와 전극봉의 볼록부의 끼워 맞춤 공차를 변화시켰을 경우의, 아크전극과 전극봉의 분리력을 측정한 결과의 일례이다. 본 실시예에서는 입도(粒度)가 다른 3종의 원료분말을 사용하고, 성형체의 외경을 49mm, 중앙에 설치한 구멍의 내경을 9.15mm로 하고, 전극봉 볼록부의 지름을 바꿈으로써 끼워 맞춤 공차를 변화시켰다.

아크전극과 전극봉의 분리력은 끼워 맞춤 공차의 값이 작을수록 커지나, 공차가 너무 작으면 끼워 맞춤 작업의 효율이 나빠짐과 동시에, 성형체의 소결 수축에 지장을 초래하여 건전한 아크전극이 얻어지지 않게 된다. 또, 끼워 맞춤 공차의 값이 너무 크면 분리력이 부족하여, 전극이 용착하였을 때에 접합부분에서 아크전극이 결함한다. 이 때문에, 분리력은 200kgf 이상을 가지는 것이 바람직하다. 적정한 끼워 맞춤 공차는, 원료분말의 입경뿐만 아니라, 입도 분포 또는 끼워 맞춤부 치수 등에 따라서도 변하나, 도 3에 나타낸 바와 같이 성형체의 오목부 치수의 0.5 내지 9%가 좋고, 상세하게는 원료분말의 입경이 61 내지 104μm일 경우에는 0.5 내지 4%, 60μm 이하일 경우에는 1.5 내지 9%의 범위로 공차를 잡는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의한 끼워 맞춤 공차를 가짐으로써, 적절한 강도를 가지며, 건전한 접합부를 가진 아크전극과 전극봉의 일체화가 가능하게 된다.

(실시예 4)

도 8은 실시예 1 및 2에서 제작한 진공밸브용 전극을 사용한 진공밸브의 단면도이다. 절연재로 절연통체(35)의 상·하 개구부에 상·하 일체를 이루는 밀봉 링(38a, 38b)를 설치하여 진공실을 형성하는 진공용기를 구성하고, 상기 밀봉링(38a)의 중간정도에 고정전극(30a)를 늘어뜨려 설치하며, 이 고정전극(30a)의 바로 아래에 위치하는 상기 밀봉링(38b)의 중간정도에 가동전극(30b)의 일부를 형성하는 가동쪽의 전극봉(34)을 승강 자유롭게 설치하고, 상기 고정전극(30a)의 아크전극에 대하여 상기 가동전극(30b)의 아크전극을 접속이탈하도록 하며, 상기 가동쪽의 전극봉(34)의 주위에 위치하는 상기 밀봉링(38b)의 안쪽에 금속제의 벨로즈(37)를 신축하도록 하여 덮어 씌워 설치하고, 또한 상기 양 아크전극의 주위에 원통형상을 이루는 금속판의 밀봉부재(36)를 절연통체(35)의 진공용기에 의하여 설치하며, 이 밀봉부재(36)는 상기 절연통체(35)의 진공용기의 절연성을 손상하지 않도록 하여 구성한 것이다. 고정전극(30a)에는 나사구멍(45a)가 설치되나, 가동전극(30b)은 외부에 대한 접속용 전극봉(34)에 납땜되는 구조이다. 고정전극과 동일하게 나사에 의하여 고정하는 것도 가능하다.

절연통체(35)로 이루어지는 진공용기에는 도기, 유리, 세라믹스 소결체가 사용된다. 절연통체(35)로 이루어지는 진공용기는 밀봉링(38a, 38b)에 코발 등의 유리, 세라믹스의 열팽창계수에 가까운 합금판을 개재하여 납땜되고, 10^-6mmHg 이하의 고진공으로 유지된다.

어떤 전극에 있어서도 외부도체 접속부에는 나사(45a, 45b)가 설치되고, 외부단자에 접속되어 전류의 통로가 된다. 배기관(도시생략)은 밀봉링(38a)에 설치되고 배기시 진공펌프에 접속된다. 겟터는 진공용기 내부에 미량의 가스가 발생하였을 경우에 흡수하여 진공을 유지하는 기능으로서 설치된다. 밀봉부재(36)는 아크에 의하여 발생한 주전극 표면의 금속증기를 부착시키고, 냉각시키는 기능을 가지며, 또 부착한 금속은 겟터작용을 가지는 진공도 유지의 기능을 가진다.

도면 중의 치수는 부호 43이 절연통의 외경, 부호 44가 그 길이, 부호 41이 전극 뒷면도체 직경, 부호 40이 전극 본체의 직경, 부호 42가 전극의 두께이다. 부호 46은 가이드, 부호 47은 소망하는 깊이를 가지는 진원의 오목부로 이루어지는 버튼이다.

(실시예 5)

도 9는, 본 발명의 방법으로 시험제작한, 전극의 단면을 나타낸 것이다. 도면 중, 부호 21이 전기접점의 아크전극으로 되는 Cu-25% Cr층, 부호 22가 아크전극 지지부로 되는 Cu-40% Ni 합금층, 부호 23이 외부도체 접속부로 되는 Cu의 전극봉이며, 부호 24가 슬릿홈이다. (a)는 정면도, (b)는 아크전극의 평면도이다.

제조방법은 다음과 같다. 슬릿홈(24)는 아크전극(21) 및 아크전극 지지부를 관통하여 블레이드형을 만들 수 있는 금형에, Cu와 Cr을 75:25의 중량비로 혼합한 혼합분말을 넣고, 금형 내에서 브러시를 사용하여 대략 평평하게 고르고, 다시 Cu-40% Ni 합금의 분말을 충전하여 평평하게 고른다. 여기서, 각각의 분말은, 소결후에 소망하는 치수를 얻기 위하여 필요한 양을 충전한다. 충전한 분말을 유압프레스에 의하여 3ton/cm²의 압력으로 성형하여, 슬릿홈(4)을 가진 블레이드형 성형체를 얻었다. 또한, 성형체의 상대밀도는 79%이다.

다음에, 얻어진 성형체의 Cu-Ni층쪽 면에, 미리 소망하는 형상으로 가공한 Cu의 외부도체 접속부로 되는 전극봉(23)을 올려 놓고, 6.7×10^-3Pa 이하의 진공중에서 1050℃×120분간 유지하여 아크전극(1)과 전극지지부(2)를 소결시킴과 동시에, 전극봉(23)을 확산접합시켰다.

상기에서 얻어진 전기접점의 조직을 관찰한 바, 각 원료입자는 소결에 의하여 결합되어 있고, 상대밀도는 87%였다. 또한, 전극지지부(22)와 전극봉(23)의 계면조직을 관찰한 바, 양자의 결정이 금상학적으로 접합되어 있는 것이 확인되었다. 아크전극(21)의 중심에는 원형의 오목부(26)가 설치된다. 오목부는 차단시에 아크가 전극 주변에서 발생하여 외주쪽으로 고속으로 이동할 수 있는 작용을 가지며, 대전류 차단이 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 전기접점에 성형과정에서 홈 넣기가 가능하고, 소결에 의하여 전기접점의 조직이 강고하게 결합됨과 동시에, 전극봉과의 일체화가 가능하게 된다.

(실시예 6)

도 10은 본 발명의 방법으로 시험제작한 전극의 단면을 나타낸 것이다. 도면중, 아크전극 지지부(22)는 스테인레스제의 보강판이고, 전기접점의 아크전극(21) 및 아크전극 지지부(22)는 중앙의 원형 구멍(25)이 관통한 형상을 갖는다.

제조방법은 다음과 같다. 슬릿홈(4)을 형성하여 블레이드형을 만들 수 있는 금형에, Cu와 Cr를 75:25의 중량비로 혼합한 혼합분말을 충전하여, 평평하게 고른다. 여기서, 분말은 소결후에 소망하는 치수를 얻기 위하여 필요한 양을 충전한다. 충전한 분말을 유압프레스에 의하여 3ton/cm²의 압력으로 성형함으로써, 중앙의 구멍(25)이 관통하고, 슬릿홈(24)을 가진 블레이드형의 성형체를 얻게 된다. 또한, 성형체의 상대밀도는 77%이다. 아크전극(21)의 표면에는 실시예 5와 동일하게 오목부가 형성된다.

다음에, 얻어진 성형체의 전극봉쪽 면에, 미리 소망하는 형상으로 가공한 아크전극 지지부(22)를 겹쳐서 올려 놓고, 다시 외부도체 접속부로 되는 전극봉(23)의 볼록부를 아크전극 지지부(22)와 성형체의 구멍에 끼워 넣고, 6.7×10^-3Pa 이하의 진공 중에서 1050℃×120분간 유지하여, 아크전극(21)을 소결시킴과 동시에 전극봉(23)을 확산접합시키고 아크전극 지지부(22)를 고정하였다. 이 때, 전극봉(3)의 볼록부의 지름을 아크전극(21)의 소결후의 구멍 지름보다 크게 설정하고, 소결후의 끼워맞춤부에는 지름 방향으로 압축응력이 남게 한다.

상기에서 얻어진 아크전극(1)의 조직을 관찰한 바, 각 원료입자는 소결에 의하여 결합되어 있고, 상대밀도는 84%였다. 또, 아크전극(1)과 외부도체 접속부(3)의 계면조직을 관찰한 바, 양자의 결정이 금상학적으로 접합되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 아크전극 지지부(22)는 아크전극(21)과 전극봉 사이에서 강고하게 고정되어 있었다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 전기접점의 오목부와 전극봉의 볼록부를 끼워 맞추어 소결함으로써, 접합부에 소결 수축을 이용한 기계적 압축력이 가해져, 보다 강고한 접합상태가 얻어진다.

(실시예 7)

도 11은 실시예 5 및 6과 동일하게 제조한 본 실시예에 있어서의 스파이럴형 전극의 평면도 및 도 12는 그 단면도이다. 전극은 이들 도면에 나타낸 바와 같이 다시 절삭가공에 의하여 전극 중앙부의 진원의 오목부(5A)와 서로의 접촉면을 겸하도록 그 바깥쪽에 아크주행면(25B, 25C, 25D)을 일체로 설치하고, 각 아크주행면(25B, 25C, 25D) 사이에는 오목부(5A)부터 아크주행면(25B, 25C, 25D)의 외주끝단(25E)의 직전까지 3개의 슬릿홈(24A 내지 24C)을 나선형상으로 아크전극(21)과 아크전극 지지부(22)로 잘려져 있다. 이 스파이럴구조의 홈은 3개이나 4개여도 되고 5개여도 되며, 곡선 또는 직선이어도 된다. 진원의 오목부(25A)는 뒷면도체(11)의 직경과 거의 동일한 지름으로 하는 것이 바람직하다.

복수의 슬릿홈(24A 내지 24C)은 오목부(25A)로부터 슬릿홈의 외주쪽 끝단부(24E)에서 전극쪽 면에 이르고 있다. 각 슬릿홈 사이에 복수의 아크주행면(25A 내지 25C)을 형성하고 있다. 연락부(27)는 외주쪽 끝단부(24E)와 아크주행면 외주 끝단(25E) 사이의 슬릿홈(24A 내지 24C)을 타고넘고 있다. 즉 다리의 역할을 하고 있다. 연락부(27)는 양 아크주행면(25B 내지 25D)과 일체로 형성됨과 동시에, 양 아크주행면(25A 내지 25C)과 동일 저항치를 가지고 있다.

이 때문에, 아크(A)가 각 아크주행면과 연락부(27)를 흐를 때의 발생열이 적고, 전극의 전류용량을 향상할 수 있다. 연락부(27)는 양 아크주행면(5B 내지 5D)과 일체로 형성하는 것은, 연락부(27)와 양 아크주행면(25B 내지 25D)의 표면을 같은 높이로 할 수 있으므로, 축 방향을 축소할 수 있을 뿐만 아니라, 또 전계집중이 없고 전계를 완화할 수 있으므로, 차단전류용량을 더욱 향상할 수 있다.

한쪽 아크주행면 예를 들어 25B를 흐르는 전류(i₁)의 전류통로쪽이 다른쪽 아크주행면(25D)을 흐르는 분류전류(i₂)의 전류통로보다 길게 형성되어 있을 때에, 한쪽 아크주행면(25B)으로부터 다른쪽 아크주행면(25D)으로 전류(i₁)가 흐르도록 상기 연락부(27)를 조정하여 전류를 제어한다. 예를 들어 연락부(27)의 외경과 내경 사이의 폭(L)을 설정한다. 구체적으로는, 연락부(27)의 외경 치수(D₁)와 내경 치수(D₂)의 D₂/D₁의 관계가 0.9를 넘고, 1을 하회하는 폭(L) 치수로 설정한다. 또 연락부(27)는 한쪽 아크주행면 예를 들어 5B를 흐르는 전류(i₁)의 전류통로쪽이 다른쪽 아크주행면(25D)을 흐르는 분류전류(i₂)의 전류통로보다 길어지도록 설치되어 있게 된다.

이 고정전극과 가동전극을, 전극 내를 흐르는 전류(i₁)의 경로를 제어하여 대략 둘레방향으로 왕복의 전기통로를 구성할 수 있다. 이 전기통로에 전류(i₁)가 흐를 때에 발생하는 자계(H)에 의하여, 전극간에 발생한 아크(A)는 전극의 원주방향으로 구동되어 아크주행면 위를 이동한다.

예를 들어 아크주행면(25B) 위를 이동하여 아크주행면(25D)과의 경계에 왔을 때, 아크(A)는 연락부(27)를 통과하여 아크주행면(25D)으로 이행할 것이나, 아크주행면(25D)의 전류(i₁)는 슬릿홈(24A)를 거쳐 분류하는 소위 분류전류(i₂)가 흐른다. 분류전류(i₂)는 아크주행면(5B)의 전류(i₁)가 아크주행면(25D)을 흐르는 것을 저지하는 작용을 하여, 아크(21)가 연락부(14) 부근에서 정체하고, 전극의 국부가열, 국부용융으로 되어, 차단불능을 생기게 하는 일이 있는 것을 본 발명자들은 알아내었다.

그래서, 본 발명자들은, 연락부(27)의 단면적 예를 들어 폭, 두께 등을 조정하여 전류(i₁), 분류전류(i₂)가 연락부(27)로 흐르는 것을 제어함으로써, 상기한 과제를 해결하였다. 즉, 연락부(27)의 외경 치수(D₁)와 내경 치수(D₂)의 D₂/D₁의 관계가 0.9를 넘고, 1을 하회하는 폭(L) 치수로 설정하였다. 이 결과, 아크(A)는 전극의 원주방향으로 구동되고 아크주행면 위를 자기 구동하여 현저하게 차단전류용량을 증가시킬 수 있게 되었다. 예를 들어 연락부(10)의 폭(L)을 조정하지 않는 종래 기술의 전극의 차단전류용량을 1로 하면, 본 발명의 전극의 차단전류용량을 2로 할 수 있게 되었다. 그만큼, 본 발명의 전극은 종래 기술의 전극에 비하여 소형화 및 경량화를 도모할 수 있게 되었다.

그 이유는, 연락부(27)의 폭(L) 치수가 0.9 이하가 되면, 폭 치수가 넓어져 분류전류(i₂)가 전류(i₁)보다 많이 흘러 전류(i₁)가 연락부(14) 부근에서 정체하여 차단불능이 생긴다. 연락부(27)의 폭 치수가 1 이상이 되면, 상기와는 반대로 연락부(14)의 폭치수가 좁아지고, 연락부(27)를 전류(i₁)가 너무 많이 흘러 자계(H)가 강해지고, 아크(A)가 전자력(F)에 의하여 전극에서 외부로 튀어 나가 시일드(10)에 충돌하여 차단기로서 사용할 수 없다. 따라서, 외경 치수(D₁)와 내경 치수(D₂)의 D₂/D₁의 관계가 0.9를 넘고, 1을 하회하는 폭(L) 치수로 설정하면, 전류(i₁)와 분류전류(i₂)가 연락부(27)로 흐르는 것을 적절히 제어할 수 있다. 이 경우, 분류전류(i₂)를 제어하는 쪽이 전류(i₁)에 비하여 연락부(27)의 폭을 좁게 할 수 있으므로, 전극의 중량을 가볍게 할 수 있는 이점이 있다. 이 결과, 상기의 효과를 달성할 수 있다. 이것은 폭(L)을 조정하는 것만으로 차단전류용량의 증감, 차단전류용량의 증감에 따른 전극 치수 및 중량을 임의로 설계할 수 있다. 연락부(27)의 조정은 폭(L)과 하기 두께를 조정하면 보다 바람직하다. 연락부(27)의 폭(L)을 조정하는 경우에는 작업자가 연락부(27)의 폭(L)을 보면서 미세조정을 할 수 있으므로, 조정작업을 하기 쉽고 작업능률이 좋다.

(실시예 8)

표 1은 각종 정격에 있어서의 진공밸브의 제원(諸元)을 나타낸 것이다. 본 실시예에 있어서의 진공밸브용 전극은 실시예 1 내지 3 및 5 내지 7에 나타낸 조성 및 구조에 의하여 얻어지는 것이다.

도 13은 표 1에 나타낸 No.1의 진공밸브, 도 14는 No.4의 진공밸브의 단면도이다.

항 목	No.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
정격	전류(A)	600	600	1200	2000	3000	3000	600	1200	2000
	전압(kV)	7.2	7.2	7.2	7.2	7.2	15	12	7.2	24
	차단전류 실효치(kV)	12.5	20	31.5	40	63	50	16	31.5	25
	차단전압전류 실효치(×103kVA)	90	142	226.8	288	453.6	750	192	226.8	600
절연통	외경(mm)	62	72	90	100	130	130	72	90	100
	길이(mm)	100	100	130	130	215	215	130	170	215
뒷면도체	전극 뒷면도체 직경(mm)	15	16	22	30	38	38	16	22	26
전극본체	직경(mm)	32	42	57	66	86	86	39	57	66
	두께(mm)	8	9	10	15	17	17	9	10	10
	오목부 지름(mm)	15	16	22	30	38	38	16	22	26
	오목부 깊이(mm)	1	1	2	2	3	3	1	2	2
스파이럴홈 개수(개)	3	3	3	4	6	6	3	3	3
스파이럴홈 폭(mm)	2	2	2	2.5	3	3	2	2	2

절연재로 형성된 절연통체(35)의 상·하 개구부에 상·하 일체를 이루는 밀봉링(38a, 38b)를 설치하여 진공실을 형성하는 진공용기를 구성하며, 상기 밀봉링(38a)의 중간정도에 고정전극(30a)를 늘어뜨려 설치하고, 이 고정전극(30a)의 바로 아래에 위치하는 상기 밀봉링(38b)의 중간정도에 가동전극(30b)의 일부를 형성하는 가동쪽의 전극봉(34)을 승강 자유롭게 설치하며, 상기 고정전극(30a)의 아크전극(31a)에 대하여 상기 가동전극(30b)의 아크전극(31b)를 접속이탈하도록 하고, 상기 가동쪽의 전극봉(34) 주위에 위치하는 상기 밀봉링(38b)의 안쪽에 금속제의 벨로즈(37)를 신축하도록 하여 덮어 씌워 설치하며, 또한 상기 양 아크전극의 주위에 원통형상을 이루는 금속판의 밀봉부재(36)를 절연통체(35)의 진공용기에 의하여 설치하고, 이 밀봉부재(36)는 상기 절연통체(35)의 진공용기의 절연성을 손상하지 않도록 하여 구성한 것이다.

또한, 상기 아크전극(31a, 31b)은 상기한 용침에 의하여 얻어진 아크전극 지지부(32a, 32b)에 일체 고정되고, 또한 외부도체 접속부(33a, 33b) 및 뒷면도체(39a, 39b)에 의하여 구성되어 있다. 절연통체(35)로 이루어지는 진공용기에는 유리, 세라믹스 소결체가 사용된다. 절연통체(35)로 이루어지는 진공용기는 밀봉링(38a, 38b)에 코발 등의 유리, 세라믹스의 열팽창계수에 가까운 합금판을 개재하여 납땜되고, 10^-6mmHg 이하의 고진공으로 유지된다.

어떤 전극에 있어서나 외부도체 접속부에는 나사(45a, 45b)가 설치되고, 외부단자에 접속되며, 전류의 통로가 된다. 배기관(도시생략)은 밀봉링(38a)에 설치되고, 배기시 진공펌프에 접속된다. 겟터는 진공용기 내부에 미량의 가스가 발생하였을 경우에 흡수하여 진공을 유지하는 기능으로서 설치된다. 밀봉부재(36)는 아크에 의하여 발생한 주전극 표면의 금속증기를 부착시켜 냉각시키는 기능을 가지며, 또 부착된 금속은 겟터작용을 가지는 진공도 유지의 기능을 가진다.

도면 중의 치수는 부호 43이 절연통의 외경, 부호 44가 그 길이, 부호 41이 전극 뒷면도체 직경, 부호 40이 전극 본체의 직경, 부호 42가 전극의 두께이다. 부호 46은 가이드, 부호 47은 버튼이다. 버튼(47)은 소망하는 깊이를 가지는 진원으로 이루어지는 오목부로서, 도 15에 나타낸 오목부(5A)와 동일한 것이다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 진공밸브는 정격의 차단용량의 차이에 따라 절연통의 외경, 길이, 뒷면도체의 직경, 전극본체의 직경, 두께, 오목부 지름, 오목부 깊이, 스파이럴홈 개수 및 스파이럴이 다르게 된 것이다.

도 15는 차단전압전류 실효치(y)와 절연통 외경(x)의 관계를 나타낸 선도이다. 차단전압전류 실효치는 차단전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 것이다. 도 17에 나타낸 바와 같이 차단전압전류 실효치(y)는 11.25x - 525과 5.35x - 241.5로 구해지는 값 사이에 들어가도록 차단전압전류 실효치에 대하여 절연통 외경으로 하는 것이 바람직하다.

도 16은 아크전극 직경(mm)과 차단전압전류 실효치(×10³kVA)의 관계를 나타낸 선도이다. 차단전압전류 실효치(x)에 대하여 아크전극 직경(y)은, 0.15x + 22와 0.077x + 20로 구해지는 값 사이로 설정하는 것이 바람직하다.

도 17은 절연통 외경(y)과 아크전극 직경(x)의 관계를 나타낸 선도이다. 절연통 외경(y)은 1.26x + 10과 1.26x + 30로 구해지는 값 사이로 설정하는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서는 y = 1.26x + 19.6에 의하여 구해지는 값에 대략 설정되어 있다.

도 18은 아크전극 직경(y)과 오목부 직경(x) 또는 전극 뒷면도체 직경(x)과의 관계를 나타낸 선도이다. 아크전극 직경(y)은 2.4x + 6.4와 2.32x - 3.0으로 구해지는 값 사이로 설정하는 것이 바람직하다.

(실시예 9)

도 19는 본 발명에 관한 실시예 4 및 8에 기재된 진공밸브(59)와 그 조작기를 나타낸 진공차단기의 구성도이다.

조작기구부를 앞면 배치로 하고, 배면에 진공밸브를 지지하는 3상 일괄형의 3세트의 내트랙킹성을 가지는 에폭시 수지통(60)을 배치한 소형, 경량의 구조이다.

각 상 끝단은 에폭시 수지통, 진공밸브 지지판에 의해 수평으로 지지된 수평인출형이다. 진공밸브는 절연조작로드(61)를 거쳐 조작기구에 의하여 개폐된다.

조작기구부는 구조가 간단하고 소형, 경량인 전자조작식의 기계적 분리 자유기구이다. 개폐스트로크가 적고 가동부의 질량이 작기 때문에 충격은 근소하다. 본체 앞면에는 수동연결식의 2차 단자 외에 개폐표시기, 동작회수계, 수동분리버튼, 수동투입장치, 인출장치 및 인터록 레버 등이 배치되어 있다.

(a) 폐로상태

차단기의 폐로상태를 나타내고, 전류는 상부 단자(62), 주전극(30), 집전자(63), 하부 단자(64)를 흐른다. 주전극간의 접촉력은 절연조작로드(61)에 장착된 접촉스프링(65)에 의하여 유지되고 있다.

주전극의 접촉력, 조절(早切)스프링의 힘 및 단락전류에 의한 전자력은, 지지레버(66) 및 플롭(67)에 의해 유지되고 있다. 투입코일을 여자하면 개로상태로부터 플런저(68)가 노킹 로드(69)를 거쳐 롤러(70)를 밀어 올리고, 주레버(71)를 돌려 접촉자를 닫은 후, 지지레버(66)에 의해 유지하고 있다.

(b) 분리자유상태

개리(開離)동작에 의하여 가동 주전극이 아래쪽으로 움직여지고, 고정·가동 양 주전극이 개리한 순간부터 아크가 발생한다. 아크는, 진공중의 높은 절연내력과 격심한 확산작용에 의하여 단시간에 소호(消弧)된다.

분리코일(72)이 여자되면, 분리레버(73)가 플롭(67)의 걸어맞춤을 풀고, 주레버(71)는 조절(早切)스프링의 힘으로 돌아가 주전극이 개방된다. 이 동작은, 폐로동작의 유무에는 전혀 관계없이 행하여지는 기계적 분리자유방식이다.

(c) 개로상태

주전극이 개방된 후, 리세트 스프링(74)에 의하여 링크가 복귀하고, 동시에 플롭(67)이 걸어맞추어진다. 이 상태에서 투입코일(75)을 여자하면 (a)의 폐로상태가 된다. 부호 76은 배기통이다.

진공차단기는 고진공 중에서 아크 차단하고, 진공이 가지고 있는 높은 절연내력과, 아크의 고속확산작용에 의하여 뛰어난 차단성능을 가지고 있으나, 반면 무부하의 모터, 변압기를 개폐하는 경우 전류가 0점에 이르기 이전에 차단되어지고, 소위 차단전류가 생겨, 이 전류와 서지 임피던스의 곱에 비례하는 개폐서지전압을 발생시키는 경우가 있다. 이 때문에 3kV 변압기나 3kV, 6kV 회전기 등을 진공차단기로 직접 개폐할 때에는, 서지 업소버를 회로에 접속하여 서지전압을 억제하여 기기를 보호할 필요가 있다. 서지 업소버로서는, 콘덴서를 표준으로 하나, 부하의 충격파 내전압치에 의하여 ZnO 비직선저항체를 사용할 수도 있다.

이상의 본 실시예에 의하여, 압력 150kg, 차단속도 0.93m/초로 7.2kV, 31.5kV의 차단이 가능하게 된다.

도 20은 본 실시예의 진공차단기 2단적(段積) 스위치 기어의 내부구조를 나타낸 것이다. 부호 91은 상단 차단기 컴파트먼트, 부호 92는 메탈 클래드 프레임 컴파트먼트, 부호 93은 하단 차단기 컴파트먼트, 부호 94는 모선 컴파트먼트, 부호 95는 변류기, 부호 96은 접속도체, 부호 97은 케이블 컴파트먼트, 부호 98은 제어인입케이블부, 부호 99는 서지 업소버이다. 진공차단기는 전원이 3상이므로 1전원에 대하여 지면에 대하여 안쪽깊이에 3개 가진다.

본 실시예에 의하면, 진공밸브를 동일 차단용량으로 비교하여 소형화가 가능하게 되고, 따라서 그 전극 자신이 소형으로 됨과 동시에 현저하게 중량이 가벼워지기 때문에 조작기구가 경랑으로 되고 정확한 조작이 가능한 점, 또한 전극 지름을 작게 할 수 있는 점 때문에 전극간의 차단간격을 작게 할 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명에 의하면, 간단하게 단시간에 소망하는 형상의 전기접점이 얻어지고, 재료비, 가공비용을 대폭 저감할 수 있다. 또, 전기접점과 전극봉은 전기접점의 소결과정에 있어서 일체로 접합되기 때문에, 납재를 필요로 하지 않고 조립 및 납땜의 공정을 삭감할 수 있다.

또한, 일체용침법과 달리 전기접점성분이 전극봉쪽으로 고용, 확산하는 일이 없고, 소망하는 전기접점 치수가 안정되게 얻어진다.

또, 종래 납땜 접합에 따른 각 부재의 기계가공공정 및 조립공정의 저감과 납땜 접합 불량에 의한 전극재의 파괴나 탈락을 방지함과 동시에 강도 향상에도 도움이 되고, 전극 변형에 따른 용착 장해를 방지할 수 있다. 또한, 아크전극 내에 Pb 등의 저융점 금속을 많이 함유할 수 있어 용착을 방지할 수 있기 때문에 보다 소형이고 신뢰성 및 안전성이 높은 진공차단기와 그것에 사용하는 진공밸브 및 그 전극을 얻을 수 있다.

Claims (19)

1. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

   상기 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
2. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

   상기 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극에 의하여 구성되고, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극부를 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
3. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

   상기 양 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극부와 전극지지부를 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브.
4. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

   상기 양 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극을 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브.
5. 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 가지는 진공밸브용 전극에 있어서,

   상기 양 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속의 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브용 전극.
6. 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 가지는 진공밸브용 전극에 있어서,

   상기 양 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극을 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브용 전극.
7. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

   상기 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 중심부를 제외한 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극부를 관통하는 것이고, 상기 아크전극의 상기 면의 상기 중심부에 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
8. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

   상기한 양 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극부를 관통하는 것이고, 상기 아크전극의 상기 면의 중심부에 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브.
9. 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 가지는 진공밸브용 전극에 있어서,

   상기 양 전극은 서로 마주 향하는 전체면이 내화성 금속과 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 아크전극과 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 마주 향하는 면에 있어서 전극 내주쪽으로부터 외주쪽에 걸쳐 형성된 복수개의 홈을 가지며, 상기 홈은 상기 아크전극을 관통하는 것이고, 상기 아크전극의 상기 면의 중심부에 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브용 전극.
10. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

    상기 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극지지부와, 상기 전극지지부보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 전극지지부와 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기한 고정쪽 전극과 가동쪽 전극은 서로 접촉하는 상기 아크전극부 중앙에 진원의 오목부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 아크전극, 상기 전극지지부 및 전극봉은 서로 소결에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
13. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기한 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

    상기한 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 절연용기는 원통이며, 정격전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 값(y)이 상기 절연용기 외경[x(mm)]에 의거하여 이하의 수학식 1로부터 구해지는 값 이하 및 수학식 2에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.

    (수학식 1)

    y = 11.25x - 525

    (수학식 2)

    y = 5.35x - 242
14. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기한 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

    상기한 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 아크전극의 직경[y(mm)]은 정격전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 값[x(kVA×10³)]에 의거하여 이하의 수학식 3에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 4에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내임을 특징으로 하는 진공차단기.

    (수학식 3)

    y = 0.15x + 22

    (수학식 4)

    y = 0.077x + 20
15. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브와, 상기 진공밸브 내의 상기한 고정쪽 전극과 가동쪽 전극의 각각에 상기 진공밸브 밖으로 접속된 도체단자와, 상기 가동쪽 전극을 구동하는 개폐수단을 구비한 진공차단기에 있어서,

    상기한 고정쪽 전극 및 가동쪽 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 합금으로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 진공용기는 원통이며, 상기 절연용기의 외경[y(mm)]은 상기 아크전극의 직경[x(mm)]에 의거하여 이하의 수학식 5에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 6에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 진공차단기.

    (수학식 5)

    y = 1.26x + 10

    (수학식 6)

    y = 1.26x + 30
16. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

    상기한 양 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 복합부재로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극지지부와, 상기 전극지지부보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉을 가지며, 상기 전극지지부와 전극봉은 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브.
17. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

    상기한 양 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 복합부재로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 절연용기는 원통이며, 정격전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 값(y)이 상기 진공용기 외경[x(mm)]에 의거하여 이하의 수학식 1에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 2에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브.

    (수학식 1)

    y = 11.25x - 525

    (수학식 2)

    y = 5.35x - 242
18. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

    상기 양 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속과 저융점 금속을 가지는 복합부재로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 소결 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 아크전극의 직경[y(mm)]는 정격전압(kV)과 차단전류 실효치(kA)를 승산한 값[x(kVA×10³)]에 의거하여 이하의 수학식 3에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 4에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내임을 특징으로 하는 진공밸브.

    (수학식 3)

    y = 0.15x + 22

    (수학식 4)

    y = 0.077x + 20
19. 진공용기 내에 고정쪽 전극과 가동쪽 전극을 구비한 진공밸브에 있어서,

    상기한 양 전극은 내화성 금속입자와 고도전성 금속을 가지는 복합부재로 이루어지는 아크전극과, 상기 아크전극을 지지하고 상기 아크전극보다 지름이 작은 뒷면도체 및 상기 뒷면도체보다 지름이 큰 외부접속도체를 가지는 고도전성 금속으로 이루어지는 전극봉 또는 상기 아크전극과 상기 전극봉 사이에 도전재로 이루어지는 전극지지부를 가지며, 상기 아크전극과 전극봉 또는 전극지지부는 고체상에 의한 확산접합에 의하여 일체로 형성되고, 상기 절연용기는 원통이며, 상기 절연용기의 외경[y(mm)]은 상기 아크전극의 직경[x(mm)]에 의거하여 이하의 수학식 5에 의하여 구해지는 값 이하 및 수학식 6에 의하여 구해지는 값 이상의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브.

    (수학식 5)

    y = 1.26x + 10

    (수학식 6)

    y = 1.26x + 30