KR20220166347A - 진공 밸브 - Google Patents

Abstract

암부와 코일부가 둘러싸는 영역에 대응하는 접점부의 영역 이외의 접점부에서도 축방향 자계 강도를 향상시킬 수 있는 진공 밸브를 제공한다. 본 개시에 관한 진공 밸브는, 각 코일 전극(7)은, 우회부는, 대응하는 제1 코일부(70)와 해당 제1 코일부(70)에 대향하는 급전부(71)에 둘레 방향으로 겹침을 가지고 연재되는 제2 코일부(74)와, 제2 코일부(74)와 링부(75)를 접속하는 제1 암부(72)와, 제2 코일부(74)와 제1 코일부(70)를 접속하는 제2 암부(73)를 갖는다.

Description

진공 밸브

본 개시는, 전극을 흐르는 전류에 의해 발생되는 자계에 의해서, 전류 차단 시 발생하는 아크를 확산시키도록 한 진공 밸브에 관한 것이다.

진공 밸브는, 원통 모양의 진공 용기와, 이 진공 용기의 양단부에 각각 마련된 전극봉과, 각 전극봉의 대향하는 단부에 마련된 환(環) 모양의 코일 전극과, 원판 모양의 접점과, 접점을 보강하는 지지 부재를 구비한다. 진공 밸브는, 일방의 전극봉을 축방향으로 이동시키는 것에 의해, 고정측 접점과 가동측 접점을 접리(接離)하여 통전 또는 차단을 행하는 것이다.

여기서 코일 전극이란, 주 전극으로서의 고정측 접점 및 가동측 접점의 접리 방향으로 축방향 자계를 발생시키는 것이다. 또한, 코일 전극은 해당 양 접점의 배면측에, 접점의 외주연(外周緣)을 따른 원주 방향을 향하여 복수의 호(弧) 모양의 코일부가 분할 배치된다. 또한, 코이 전극은 코일의 일단은 축심 방향으로의 암부를 갖고, 타단은 접점과 접속하는 접속부를 갖는다. 진공 밸브의 차단 용량을 보다 크게 하기 위해서는, 이 코일 전극의 구조와 접점 재료의 개발이 필요 불가결하고, 지금까지 여러가지 연구가 이루어져 왔다. 그 결과, 진공 밸브의 차단 성능은, 코일 전극이 발생시키는 축방향 자계 강도가 강할수록 좋은 것이 알려져 있다.

특허 문헌 1의 전극에서는, 전극은 환 모양의 코일 전극과, 접점과 접점을 보강하는 보강 부품을 구비하고 있다. 가동측 전극봉은 진공 차단기 등 개폐기 본체에 구비된 조작 기구에 접속되고, 가동측 전극봉을 축방향으로 이동시키는 것에 의해, 양 접점을 접촉 또는 이격하여 통전 또는 차단이 행해진다. 코일 전극은, 그 중앙에 끼워 맞춤부가 마련되고, 고정측 전극봉의 끼워 맞춤부 또는 가동측 전극봉의 끼워 맞춤부와 끼워 맞춤된 끼워진 후, 고착된다. 또한, 주 전극으로서의 접점의 접리 방향으로 축방향 자계를 발생시키기 위해서, 해당 양 접점의 배면측에는, 둘레 방향(접점의 외주연을 따른 둘레 방향)에, 복수의 호 모양의 코일부가 분할 배치된다. 코일부의 일단은 축방향으로의 암부를 갖고, 타단은 접점과 접촉하도록 돌출된 급전부를 가지고 있다. 암부와 급전부의 사이에는, 코일부를 분할하고, 또한 전류의 흐름을 교정하도록 슬릿이 마련되어 있다. 이러한 구조로 하는 것에 의해, 고정측 전극봉 또는 가동측 전극봉으로부터 흐른 전류는, 암부로부터 코일부를 거쳐 급전부를 통과하는 경로를 통과하고, 급전부를 거쳐 접점에 전류가 공급되게 된다.

상술한 바와 같은 진공 밸브에서는, 코일부에 둘레 방향의 전류가 흐르는 것에 의해, 오른 나사의 법칙에 의해 진공 밸브의 축방향의 자계(축방향 자계)가 발생될 수 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 2002-150902호 공보

특허 문헌 1의 진공 밸브에서는, 코일 전극에 둘레 방향의 전류가 흐르는 것에 의해, 암부와 코일부가 둘러싸는 영역에 대응하는 접점부의 영역(이하, 「축방향 자계 발생 영역」이라고 칭하는 경우가 있음.)에서는 자계가 강해져, 필요한 축방향 자계 강도를 확보할 수 있다. 그 한편으로, 상기 축방향 자계 발생 영역 이외의 접점부에 대해서는, 축방향 자계 강도를 향상시키기 위한 코일 전극의 형상에 대해서는 충분한 검토가 이루어지지 않았다고 하는 문제가 있었다. 이것에 의해, 예를 들면, 접점부의 중앙부, 암부나 급전부 등의 상방에 위치하는 접점부 등에서는, 유효한 축방향 자계 강도를 확보할 수 없다.

본 개시는, 상술한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 상기 축방향 자계 발생 영역 이외의 접점부에서도 축방향 자계 강도를 향상시키는 것이 가능한 진공 밸브를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 개시에 관한 진공 밸브는, 바닥이 있는 통 모양의 용기의 일단부에 고정된 고정측 전극봉과, 용기의 타단부에 이동 가능하게 마련된 가동측 전극봉과, 가동측 전극봉 및 고정측 전극봉의 양 전극봉 각각의 대향단에 마련되고, 통전에 의해 양 전극봉의 축선을 따르는 방향인 축방향의 자계를 발생시키는 코일 전극과, 각 코일 전극의 대향측에 마련된 접점부를 구비한 진공 밸브에 있어서, 각 코일 전극은, 양 전극봉 각각과 동심 모양으로 고정된 링부와, 코일 전극의 둘레 방향으로 서로가 슬릿에 의해 이간(離間)하여 배치된 복수의 제1 코일부와, 복수의 제1 코일부 각각의 일단부에 마련된 복수의 급전부와, 복수의 제1 코일부 중 적어도 하나에 대응하여 마련되고, 대응하는 제1 코일부와 링부를 접속하는 적어도 하나의 우회부를 구비하고, 적어도 하나의 우회부는, 대응하는 제1 코일부와 제1 코일부에 대향하는 급전부에 둘레 방향으로 겹침을 가지고 연재(延在)되는 제2 코일부와, 제2 코일부와 링부를 접속하는 제1 암부와, 제2 코일부와 제1 코일부를 접속하는 제2 암부를 갖는 것이다.

본 개시에 관한 진공 밸브에 의하면, 상기 축방향 자계 발생 영역 이외의 접점부에서도 축방향 자계 강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 전극 구조의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 전극 구조를 나타내는 전면 개략도이다.
도 4는, 비교예에 관한 전극 구조의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는, 비교예에 관한 전극 구조를 나타내는 전면 개략도이다.
도 6은, 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 코일 전극의 치수 관계를 나타내는 전면 개략도이다.
도 7은, 실시 형태 2에 관한 진공 밸브의 전극 구조를 나타내는 전면 개략도이다.
도 8은, 실시 형태 3에 관한 진공 밸브의 전극 구조를 나타내는 전면 개략도이다.
도 9는, 실시 형태 4에 관한 진공 밸브의 전극 구조를 나타내는 전면 개략도이다.
도 10은, 실시 형태 4에 관한 진공 밸브의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 11은, 실시 형태 4에 관한 진공 밸브의 구조의 제1 변형예를 나타내는 전면 개략도이다.
도 12는, 실시 형태 4에 관한 진공 밸브의 구조의 제2 변형예를 나타내는 전면 개략도이다.
도 13은, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 14는, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 전극 구조의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 코일 전극의 전면 개략도이다.
도 16은, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 전극 구조의 측면 개략도이다.
도 17은, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 코일 전극을 나타내는 배면 개략도이다.
도 18은, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 풍차판의 배면 개략도이다.
도 19는, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 풍차판과 코일 전극을 조합한 상태를 설명하는 설명도이다.
도 20은, 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 코일 전극의 배면 개략도이다.
도 21은, 실시 형태 6에 관한 풍차판의 배면 개략도이다.
도 22는, 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 코일 전극에서의 전류의 흐름을 설명하는 전면 개략도이다.
도 23은, 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 진공 밸브의 코일 전극과 풍차판을 조합한 상태를 설명하는 배면 개략도이다.

이하, 본 개시에 의한 진공 밸브에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시 형태의 설명에서는, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 반복하지 않는다.

이하, 「둘레 방향」및 「지름 방향」은, 접점부의 외연(外緣)을 따른 방향을 「둘레 방향」이라고 하고, 접점부의 중심으로부터 그 외연으로 향하는 방향을 「지름 방향」이라고 하여 설명한다. 「둘레 방향」에서, 제1 코일부로부터 슬릿을 사이에 두고 대향하는 급전부를 향하는 방향을 「제1 방향」(도 3에서는 시계 방향)이라고 하고, 「제1 방향」의 반대의 방향을 「제2 방향」(도 3에서는 반시계 방향)이라고 칭하는 경우가 있다.

여기서, 「지름 방향」에서, 「내측」 및 「외측」이라고 기재하는 경우는, 기준점보다 접점부의 중심으로 지름 방향으로 가까워지는 경우를 「내측」이라고 하여 설명한다. 또한, 기준점보다 접점부의 중심으로부터 지름 방향으로 멀어지는 경우를 「외측」이라고 칭하는 것으로 한다.

또한, 가동측 전극봉 또는 고정 전극봉이 연재하는 방향을 「축방향」이라고 칭하는 것으로 한다. 양 전극의 대향측에 가까운 측을 전면측(前面側), 그 반대측 즉 전극봉에 가까운 측을 배면측이라고 칭하는 것으로 한다.

실시 형태 1.

이하, 도 1로부터 도 3을 이용하여 본 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 구성을 간단하게 설명한다. 도 1은 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 2는 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 전극 구조의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 3은 실시 형태 1에 관한 진공 밸브의 전극 구조를 나타내는 전면 개략도이다.

우선 진공 밸브의 전체 구성을 도 1 및 도 2를 이용하여 간단하게 설명한다.

도 1에 나타내는 것과 같이, 진공 밸브는, 알루미나 세라믹이나 글래스 등의 절연물을 재질로 하는 바닥이 있는 통 모양의 절연 원통(1)과, 이 절연 원통(1)의 일방의 단부 개구부를 덮는 고정측 플랜지(2)와, 타방의 단부 개구부를 덮는 가동측 플랜지(3)에 의해 진공 용기가 구성되어 있다. 고정측 플랜지(2)와 가동측 플랜지(3)는 예를 들면 스테인리스강 등의 금속을 재질로 한다.

고정측 플랜지(2)와 가동측 플랜지(3)는 각각이 절연 원통(1)의 단면에 진공 납땜에 의해 동축 상에 장착되어 있다. 도면 중, 절연 원통(1)의 양단에는 메탈라이즈 층(4)이 형성되고 있고, 이 메탈라이즈 층(4)에 상기 고정측 플랜지(2) 및 가동측 플랜지(3)가 각각 접속된다. 고정측 플랜지(2)에는, 고정측 전극봉(5)이 납땜 접합되고, 그 용기 내부에는 고정측의 접점부(8)가 접속되어 있다. 한편, 가동측 플랜지(3)에는, 가동측 전극봉(6)이 벨로우즈(11)를 통해서 납땜 접합되고, 그 용기 내측에 가동측의 접점부(8)가 납땜 접합되어 있다. 다시 말하면, 고정측 전극봉(5)은 바닥이 있는 통 모양의 용기(절연 원통(1))의 일방의 단부에 고정된다. 접점부(8)의 타방의 단부에는, 이동 가능하게 배치된 가동측 전극봉(6)이 마련된다. 고정측 전극봉(5) 및 가동측 전극봉(6)의 대향단에는, 환 모양의 코일 전극(7)이 각각 마련된다. 코일 전극(7)의 대향측에는, 접점부(8)가 마련된다. 고정측의 접점부(8)와 가동측의 접점부(8)가 대향하여 배치된다.

코일 전극(7)과 접점부(8)와의 사이에는, 접점부(8)를 보강하기 위한 우산 모양의 보강 부품(9)이 마련된다. 보강 부품(9)은 고정측 전극봉(5) 및 가동측 전극봉(6)에 각각 마련된다. 보강 부품(9)이 고착되는 것에 의해 접점부(8)가 보강된다. 가동측 플랜지(3)에는 가동측 전극봉(6)의 가이드부(13)가 장착된다. 이 가이드부(13)는, 가동측 전극봉(6)의 축선(AX) 상에서의 원활한 동작을 목적으로 하고, 베어링으로서 기능한다.

벨로우즈(11)의 상단에는, 벨로우즈 커버(10)가 가동측 전극봉(6)에 납땜에 의해 접합되어 배치된다. 이 벨로우즈 커버(10)는, 전류 차단 시에 발생하는 아크에 의한 벨로우즈(11)의 오손(汚損) 방지를 목적으로 하여 마련된다.

아크 쉴드(12)는 양 접점부(8)의 주위를 둘러싸도록 배치된다. 이 아크 쉴드(12)는, 전류 차단 시에 양 접점부(8)의 사이에서 발생하는 금속 증기가 절연 원통(1)의 내면에 부착하는 것을 억제한다.

양 접점부(8)의 사이에는, 통전에 의해 양 전극봉(5, 6)의 축선(AX)을 따르는 방향으로, 축방향 자계가 발생한다.

고정측 전극봉(5)과 가동측 전극봉(6)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각각 후술하는 코일 전극(7)이 끼워 맞춤되는 양 끼워 맞춤부(5a, 6a)가 마련되어 있고, 코일 전극(7)이 각각 끼워 맞춰진 후 고착되어 있다.

여기서, 도 2에 더하여 도 3을 이용하여, 코일 전극(7)의 구조를 상세하게 설명한다. 도 3에 나타내는 것과 같이, 코일 전극(7)은, 제1 코일부(70), 급전부(71), 링부(75) 및 우회부를 가진다. 우회부는, 제1 암부(72), 제2 암부(73), 및 제2 코일부(74)를 포함하여 구성된다. 복수의 우회부는, 복수의 제1 코일부(70) 각각에 대응하여 마련된다. 복수의 우회부 각각은, 각각의 우회부에 대응하는 제1 코일부(70)와 링부(75)를 접속한다.

코일 전극(7)은 링부(75)에 의해 양 전극봉(5, 6) 각각과 동심 모양으로 고정된다. 복수의 제1 코일부(70)는, 코일 전극(7)의 둘레 방향으로 서로가 슬릿(76)에 의해 이간하여 배치된다. 급전부(71)는, 복수의 제1 코일부(70) 각각의 일단부에 마련된다.

복수의 제1 코일부(70)는 서로가 슬릿(76)에 의해 둘레 방향으로 이간하여 배치된다. 또한, 도 3에서는 각 제1 코일부(70)를 원호 모양으로 도시하고 있지만, 각 제1 코일부(70)는 원호 모양에 한정되지 않고 둘레 방향으로 연재하여 있으면 된다.

복수의 급전부(71)는, 복수의 제1 코일부(70) 각각의 일단부에 마련되고, 접점부(8)와 전기적으로 접속한다. 급전부(71)는 접점부(8)와 접촉하도록 돌출된 부분을 갖는다.

코일 전극(7)의 링부(75)는, 고정측 전극봉(5)의 끼워 맞춤부(5a) 또는 가동측 전극봉(6)의 끼워 맞춤부(6a)와 끼워 맞춰진다.

각 제1 코일부(70)의 타단부에는, 제1 암부(72)가 접속된다. 제1 암부(72)는, 제1 코일부(70)의 둘레 방향의 타단부로부터 지름 방향 내측으로 연재된다. 보다 상세하게는, 복수의 제1 암부(72)는, 복수의 제1 코일부(70) 각각에 대응하여 마련되고, 이 대응하는 제1 코일부(70)의 둘레 방향에서의 타단부로부터 지름 방향의 내측으로 연재된다.

제2 암부(73)는 링부(75)에 접속하는 일단부를 가진다. 제2 암부(73)는 이 일단부로부터 타단부를 향하여 지름 방향 외측으로 연재된다. 링부(75)는 전극봉(5 및 6) 각각과 동심 모양으로 고정된다.

제2 코일부(74)는, 제1 암부(72)에 접속된 일단부, 및 제2 암부(73)에 접속된 타단부를 가진다. 제2 코일부(74)는, 그 일단부와 타단부와의 사이에, 둘레 방향으로 연재된 영역(중복 영역)을 가진다. 다시 말하면, 복수의 제2 암부(73)는, 복수의 제1 암부(72) 각각에 대응하여 마련되고, 링부(75)에 접속되고, 지름 방향의 외측으로 연재된다.

제2 코일부(74)는 제1 코일부(70)로부터 급전부(71)를 향하고 둘레 방향의 제1 방향(시계 방향)으로 연재되어 마련된다. 다시 말하면, 복수의 제2 코일부(74)는, 복수의 제1 코일부(70) 중 대응하는 제1 코일부(70)와 해당 제1 코일부(70)와 슬릿(76)을 사이에 두고 대향하는 급전부(71) 각각에 대하여 둘레 방향으로 겹침을 가지어 연재된다.

여기서, 제1 암부(72), 제2 암부(73), 및 제2 코일부(74)의 형성 방법의 일 예에 대하여 이하에 상세하게 설명한다. 제1 암부(72), 제2 암부(73), 및 제2 코일부(74)는, 제1 코일부(70) 및 급전부(71)와 링부(75)와의 사이를 지름 방향으로 연재하는 부재에, 제1 노치부(77) 및 제2 노치부(78)를 마련함으로써 구성된다. 여기서, 제1 노치부(77)는 링부(75)를 따라 마련된 예를 들면 원호 모양의 노치이다. 제2 노치부(78)는 급전부(71)를 따라 마련된 예를 들면 원호 모양의 노치이다.

다시 말하면, 제1 노치부(77)는, 제2 코일부(74)와 링부(75)와의 사이에서, 링부(75)부에 둘레 방향을 따라 원호 모양으로 형성되어 있다. 제2 노치부(78)는, 제2 코일부(74)와 제1 코일부(70)와의 사이에는, 제1 코일부(70) 및 급전부(71)에 원주 방향을 따라 원호 모양으로 형성되어 있다.

또한, 제1 노치부(77) 및 제2 노치부(78)의 형상은 일 예로서 상술한 예로 한정되지 않는다. 또한, 상술한 형성 방법은 일 예인 것은 말할 필요도 없다. 상술한 것과 같이, 제1 코일부(70)와 급전부(71)에 둘레 방향으로 겹침을 가지도록 제2 코일부(74)가 연존(延存)하는 구성이면 된다. 이 구성에 의해, 후술하는 비교예에서는 종방향 자계 강도가 발생하기 어려운 접점부의 영역에서도, 제2 코일부(74)에 의해 종방향 자계를 발생시킬 수 있다.

고정측 전극봉(5)과 고정된 코일 전극(7)의 급전부(71)는, 고정측의 접점부(8)과 고정된다. 가동측 전극봉(6)과 고정된 코일 전극(7)의 급전부(71)는, 가동측의 접점부(8)과 고정된다.

＜비교예＞

여기서, 본 실시 형태에 관한 진공 밸브의 코일 전극(7)의 효과를 설명함에 있어서, 비교예로서 도 4 및 도 5에 나타내는 진공 밸브의 코일 전극(700)을 설명한다. 도 4 및 도 5는 각각 비교예에 관한 전극 구조의 구성을 나타내는 분해 사시도 및 전면 개략도를 나타낸다.

도 4 및 도 5에 나타내는 코일 전극(700)은, 암부(79)가 링부(75)로부터 지름 방향 외측으로 연재되고, 제1 코일부(70)의 일단부에 암부(79)가 접속되는 구성이다. 이 구성에 의해 제1 코일부(70)와 암부(79)가 둘러싸는 영역인 영역(15)에 대응하는 접점부의 영역(축방향 자계 발생 영역)에서, 축방향 자계가 강하게 된다.

상술한 것과 같이, 축방향 자계 발생 영역 이외의 접점부(8) 표면에서 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 확보하기 위하여는, 비교예에 대하여, 이하 (1)~(3)의 방책을 채용하는 것이 가능하지만, 이들 방책에는 각각 이하의 문제가 있다.

(1) 코일 전극 및 접점부(8)의 대경화(大徑化)를 행하는 경우,

코일 전극이나 접점부(8)의 대경화에 부수하여, 진공 밸브 전체의 대경화를 초래하게 되어, 코스트의 증가라고 하는 문제가 생긴다.

(2) 코일부의 두께가 두꺼운 부분을 얇게 함으로써 통전 시의 전류 밀도를 높이는 경우,

코일 전극 자체의 저항 증대를 초래해 버려, 통전 성능이 저하된다. 또한, 진공 밸브가 장착되는 진공 차단기 등의 개폐기 본체의 방열 설계가 곤란하게 된다.

(3) 보강 부품을 자성 재료로 함으로써 접점부 중앙 부근의 자속 밀도를 높였을 경우,

통전 시의 발열이나 진공 밸브 제조 과정에서 화학 처리 전후의 취급 등의 번거로움이 발생한다.

본 실시 형태에 관한 진공 밸브에서는, 실시 형태 1에 관한 코일 전극(7)은, 제1 암부(72), 제2 암부(73), 및 제2 코일부(74)를 갖기 때문에, 제2 코일부(74)와 링부(75)로 둘러싸인 영역에서도 축방향 자계가 강해진다.

본 실시 형태 및 이하의 실시 형태에서 상세하게 설명하지만, 상기 (1)~(3)의 방책을 채용하지 않아도, 접점부(8) 표면에서 유효한 자속 밀도를 가지는 면적을 늘릴 수 있다.

전류(14)가 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)으로부터 코일 전극(7)에 공급되는 경우를 이하에 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)으로부터 공급된 전류(14)의 전류 경로는 다음과 같다. 즉, 전류(14)의 전류 경로는, 제1 암부(72), 제2 코일부(74), 제2 암부(73), 제1 코일부(70), 및 급전부(71)를 경유하여 전류(14)가 접점부(8)에 공급된다.

이러한 전류 경로를 형성하는 것에 의해, 오른 나사의 법칙으로부터 제2 암부(73)와 제1 코일부(70)에 둘러싸인 개소(15)의 자계가 강해지고, 자속 밀도가 높아진다. 또한, 제2 코일부(74)를 흐르는 전류에 의해, 제2 코일부(74)의 지름 방향의 내측에서도 축방향 자계가 높아진다고 하는 효과가 있다.

도 3에 나타내는 것과 같이, 제1 암부(72), 제2 암부(73) 및 제2 코일부(74)를 서로 평행이 되도록 배치하고, 제1 암부(72)를 코일 전극(7)의 중심으로부터 방사 모양으로 신장되도록 배치하여도 된다. 이 경우, 도면 중, 기준선(SL1)으로서는, 코일 전극(7)의 축심(O)과 제1 암부(72A)의 둘레 방향의 중앙부를 잇는 선을 설정할 수 있다. 이 기준선(SL1)은, 상세한 것은 후술하지만, 제1 암부(72), 제2 암부(73), 및 제2 코일부(74)의 위치 관계를 상세하게 규정하는 경우에 이용한다.

제2 코일부(74)를 흐르는 전류가 발생시키는 자계는 제2 코일부(74)의 내측에서의 슬릿(76)의 기준선(SL1) 위가 강하고, 특히 슬릿(76)의 기준선(SL1)의 교점(16)에서는 분할된 각 제2 코일부(74)가 서로 자계를 강하게 한다. 이것에 의해 교점(16) 위를 포함하는 접점부(8)에서 자속 밀도가 높아진다고 하는 효과를 달성한다.

또한, 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 효율적으로 증대시키기 위해서는, 제1 코일부(70), 제2 코일부(74), 및 급전부(71)의 위치 관계가 중요하게 된다.

제2 코일부(74)는, 제1 코일부(70)와 둘레 방향으로 겹치는 폭을 작게 함과 아울러, 급전부(71)와 둘레 방향으로 겹치는 폭을 크게 하는 것이 바람직하다. 제1 코일부(70)와 제2 코일부(74)는 전류가 흐르는 방향이 동일하기 때문에, 오른 나사의 법칙에 의해, 제1 코일부(70)와 제2 코일부(74) 사이에 끼워지는 공간과는 서로 자계를 약하게 하기 때문이다.

제2 코일부(74)에서, W1 및 W2를 각각, 제1 코일부(70)와 둘레 방향으로 겹치는 폭 및 급전부(71)와 둘레 방향으로 겹치는 폭이라고 하면, W1보다도 W2가 크게 되도록 제2 코일부(74)를 구성해도 된다. 이것에 의해, 자계의 약화를 저감할 수 있고, 결과적으로 한층 효율적으로 유효한 자속 밀도를 가지는 면적을 증대할 수 있다. 또한, 상기에서 제2 코일부(74)가 급전부(71)의 둘레 방향의 모두에서 겹치도록 하는 것이 바람직하다. 다만, 가공성도 고려하여, 제2 코일부(74)는 급전부(71)보다도 둘레 방향의 제1 방향(도 3에서는 시계 방향에 상당)으로 0mm보다 크고 5mm 이하로 연장되도록 형성해도 된다.

여기서, 도 6을 이용하여 우회부의 각 구성의 치수 관계를 설명한다. 즉, 제1 암부(72), 제2 암부(73), 및 제2 코일부(74)의 치수 관계를 설명한다. 도면 중, 도 3과 마찬가지로, 제1 암부(72)는 코일 전극(7)의 중심으로부터 방사 모양으로 신장된다.

제1 각도(α) 및 제2 각도(β)를 설명함에 있어서, 우선 선분(L1)~선분(L3)에 대하여 설명한다. 선분(L1)은 제1 암부(72)의 둘레 방향의 중앙부와 코일 전극(7)의 중심(즉, 축심(O))을 잇는 선분이다. 선분(L1)은 도 3에 나타내는 기준선(SL1)과 평행하게 마련된다. 기준선(SL1)과 선분(L1) 중 어느 것을 이용해도 되지만, 설명의 형편 상, 이하에서는 선분(L1)을 이용한다. 선분(L2)은, 제2 코일부(74)의 지름 방향 내측의 단부 점 및 코일 전극(7)의 축심(O)을 잇는 선분이다. 선분(L3)은, 제1 코일부(70)에 가까운 측의 급전부(71)의 단부와 축심(O)을 잇는 선분이다.

제1 각도(α)는, 선분(L1)(기준선(SL1))과 선분(L2)이 이루는 각이다. 제2 각도(β)는, 선분(L1)(기준선(SL1))과 선분(L3)이 이루는 각도이다. 이상적으로는 제1 각도(α)와 제2 각도(β)가 동일하게 되는 것이 바람직하다. 다만, 가공성, 조립성 등의 제조 상의 제약을 가미하면,

β-15°≤α≤ β+15°

의 범위에 두는 것이 바람직하다. 또한, 제1 암부(72)에서의 각 부위의 단부에는, R 가공이나 테이퍼 가공을 행하여도 되는 것은 말할 필요도 없다.

본 개시에 의해, 제2 암부(73)와 제1 코일부(70)에 둘러싸인 영역(15)에서 자속 밀도가 높아지고, 제2 코일부(74)를 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계가 작용된다. 상기 작용에 의해 슬릿(76)의 연장선 상의 교점 영역(16)에서도 자속 밀도가 높게 되기 때문에, 상기 비교예(도 4 및 도 5에 도시)보다도 자속 밀도가 높아지게 되는 개소가 증가한다. 그 때문에, 유효한 자속 밀도를 가지는 면적을 증대할 수 있다.

또한, 상기 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 증대할 수 있다고 하는 효과에 의해 이하와 같은 효과도 부수하여 발휘하는 것이 가능하게 된다. 상기 유효한 자속 밀도를 갖는 면적의 증대에 의해 자계 분포의 균일성을 개선할 수 있다. 또한, 자계 분포의 균일성 향상에 의해 차단 성능의 안정화를 도모할 수 있다.

또한, 차단 성능이 안정화됨으로써, 보다 큰 전류를 차단하는 것도 가능하게 된다. 이것에 의해, 진공 밸브의 대전류화에 공헌할 수 있다. 또한, 유효한 자속 밀도를 갖는 면적이 증대함으로써, 접점부(8) 표면의 아크 확산이 촉진된다. 이 아크 확산 촉진의 결과로서, 접점부(8) 표면의 열적 데미지를 경감할 수 있다. 또한, 차단 시의 열적 데미지의 경감에 의해 진공 밸브의 차단 수명도 향상되기 때문에, 복수 회의 전류 차단으로도 접점부(8)의 용해를 막을 수 있다. 결과로서, 복수 회 차단 기능을 갖는 진공 밸브를 구성할 수 있다.

또한, 종래의 코일 전극보다도 작은 지름으로 필요하게 되는 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 확보할 수 있기 때문에, 코일 전극 소경화를 도모할 수 있다. 또한, 코일 전극 소경화에 수반하여, 진공 밸브의 다른 부품도 소경화할 수 있어, 진공 밸브 전체의 소경화 및 경량화에 공헌할 수 있다. 진공 밸브 소경화 및 경량화의 실현에 의해, 당연하게도 제조 코스트를 저감할 수도 있다.

실시 형태 2.

이하, 도 7을 이용하여 본 실시 형태 2에 관한 구성을 간단하게 설명한다. 도 7은 실시 형태 2에 관한 진공 밸브의 코일 전극(7A)을 나타내는 전면 개략도이다.

실시 형태 1의 코일 전극(7)에서는, 제1 암부(72), 제2 암부(73) 및 제2 코일부(74)가 서로 평행이 되는 구성으로 하였지만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 코일 전극(7A)은 다음의 점이 실시 형태 1에 관한 코일 전극(7)과 다르다. 즉, 제1 암부(72A) 및 제2 암부(73A)가 서로 평행이 아니라 제1 암부(72A)에 대하여 제2 암부(73A)가 각도를 가지고 배치되는 점이 다르다. 또한, 제2 암부(73A)와 슬릿(76)이 평행에 배치되는 점은 실시 형태 1과 마찬가지이다.

본 실시 형태에서도, 제1 암부(72A)는 코일 전극(7)의 중심으로부터 방사 모양으로 신장되도록 배치되어 있기 때문에, 코일 전극(7)의 축심(O)과 제1 암부(72A)의 둘레 방향의 중앙부를 잇는 선을 기준선(SL2)으로서 생각할 수 있다.

여기에서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전류(14)가 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)으로부터 1에 공급되는 경우를 고려한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)으로부터 공급된 전류(14)는 제1 암부(72A), 제2 코일부(74A), 제2 암부(73A), 제1 코일부(70), 및 급전부(71)를 통과하고, 그 후, 급전부(71)를 거쳐 접점부(8)에 공급된다. 전류 경로는 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 오른 나사의 법칙으로부터 제2 암부(73A)와 제1 코일부(70)에 둘러싸인 영역(15)의 자계가 강해져, 자속 밀도를 높일 수 있다. 또한, 제2 코일부(74A)를 흐르는 전류에 의해, 제2 코일부(74A) 내측의 영역에 대하여도 축방향 자계를 발생시킬 수 있다.

실시 형태 1에서는 제1 암부(72)와 제2 암부(73)가 평행하기 때문에, 제1 암부(72)를 흐른 후 전류(14)는 제2 코일부(74) 안을 제1 암부(72)에 대하여 직각 방향으로 흐른다. 한편, 본 실시 형태에서는 제1 암부(72A)와 제2 암부(73A)가 평행이 아니기 때문에, 제1 암부(72A)를 흐른 전류(14)는, 제2 코일부(74A) 안을 제1 암부(72A)가 아니라 슬릿(76)에 대하여 직각이 되는 방향으로 흐른다. 제2 코일부(74A)를 흐르는 전류가 발생시키는 자계가 제2 코일부(74A)의 내측에서의 슬릿(76)의 연장선 상에서 강해지는 점은 실시 형태 1과 마찬가지이다. 또한, 슬릿(76)의 연장선 상의 교점(16)에서, 분할된 각 제2 코일부(74A)끼리에서 자계가 강해져, 자속 밀도가 높아진다고 하는 점도 마찬가지이다. 이것에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 교점(16)이 제2 암부(73A) 바로 위에 배치되도록 제2 암부(73A)를 배치하면, 비교예(도 5 등에서 도시)에서는 축방향 자계가 발생하기 어려운 개소에서도, 종방향 자계의 자속 밀도를 높일 수 있다.

또, 실시 형태 1의 설명 내에서 설명한 것과 같이, 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 효율적으로 증대시키기 위해서는, 제2 코일부(74A)와 제1 코일부(70), 및 급전부(71)의 위치 관계가 중요하게 된다. 따라서, 본 실시 형태의 경우에서도, 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 보다 효율적으로 증대시키기 위하여, 기준선(SL2)과 코일 전극(7)의 중심으로부터 제2 코일부(74A)의 단부 점을 잇는 직선이 이루는 각도를 α, 기준선(SL2)과 급전부(71)의 우단부를 잇는 직선이 이루는 각도를 β로 했을 경우, 가공성, 조립성 등 제약을 가미하여, β-15°≤α≤ β+15°의 범위에 두는 것이 바람직하다. 각 부위의 엣지는 가공 상(上), R 가공이나 테이퍼 가공을 행해도 지장 없다는 것은 말할 필요도 없다.

이상, 실시 형태 2에 관한 진공 밸브를 설명하였다. 실시 형태 2에 관한 진공 밸브는, 실시 형태 1에 관한 효과에 더하여 제1 암부(72A)에 대하여 제2 암부(73A)를 교차하여 배치함으로써, 제1 암부(72A) 위 등의, 자계 강도가 약한 개소의 자속 밀도를 높일 수 있다고 하는 효과를 달성한다.

또한, 자속 밀도가 높아지는 개소가 증가하고, 유효한 자속 밀도를 가지는 면적이 증대하는 것은 물론, 보다 한층 자계 분포의 균일성이 개선되어, 차단 성능의 안정화가 도모된다. 차단 성능의 안정화가 도모됨으로써, 실시 형태 1 이상으로 큰 전류를 차단하는 것도 가능하게 되어, 한층 더 진공 밸브의 대전류화에 공헌할 수 있다. 유효한 자속 밀도를 갖는 면적이 증대함으로써, 실시 형태 1과 마찬가지로, 접점부(8) 표면의 아크 확산이 촉진되고, 접점부(8) 표면의 열적 데미지가 보다 경감되기 때문에, 차단 수명도 향상되어, 복수 회 차단 사양 등으로 적용 범위를 확대시키는 것도 가능하게 된다.

또한, 종래의 코일 전극보다도 작은 지름으로 필요하게 되는 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 확보할 수 있기 때문에, 코일 전극 소경화가 도모된다. 코일 전극 소경화에 수반하여, 진공 밸브의 다른 부품도 소경화할 수 있어, 본 실시 형태에서도 진공 밸브 전체의 소경화·경량화에 공헌할 수 있다. 당연하게도, 진공 밸브 소경화·경량화의 실현에 의해, 코스트 저감에도 연결된다.

실시 형태 3.

이하, 도 8을 이용하여 본 실시 형태 3에 관한 진공 밸브의 구성을 간단하게 설명한다. 도 8은 실시 형태 3에 관한 진공 밸브의 코일 전극(7B)을 나타내는 전면 개략도이다.

실시 형태 2의 코일 전극(7A)에서는 제1 암부(72)의 둘레 방향의 중심을 기준선(SL2)이 통과하도록 설정했다. 한편으로, 본 실시 형태에 관한 코일 전극(7B)은, 슬릿(76)의 둘레 방향의 중심을 기준선(SL3)이 통과하고 이 기준선(SL3)이 코일 전극(7B)의 축심(O)을 통과하도록 구성되어 있는 점이 상술한 실시 형태와 다르다.

여기서 슬릿(76)은 코일 전극(7B)의 축심(O)으로부터 방사 모양으로 신장된 위치에 마련된다. 또한, 제1 암부(72B) 및 제2 암부(73B)는, 슬릿(76)이 연재되는 방향과 평행하게 연장되어 마련된다.

본 실시 형태에 의해, 제2 암부(73B)와 제1 코일부(70)에 둘러싸인 영역(15)에 대응하는 접점부(8) 영역에서 자속 밀도가 높여질 뿐만 아니라, 분할된 모든 제2 코일부(74B)에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 자계가 코일 전극(7)의 중심에서 서로 강하게 된다. 이 자계의 강화에 의해, 코일 전극(7)의 중심 부분에 있는 접점부(8) 표면의 자속 밀도가 큰 폭으로 개선된다. 접점부(8) 표면의 최대 자속 밀도에 관하여는, 상술한 실시 형태에 관한 코일 전극(7) 및 코일 전극(7A)보다도 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태에서도 자속 밀도가 높게 되는 개소를 늘릴 수 있기 때문에, 유효한 자속 밀도를 갖는 면적이 증대하는 것에 더하여, 자계 분포의 균일성이 개선되고, 차단 성능의 안정화를 도모할 수 있다. 차단 성능의 안정화를 도모됨으로써, 보다 큰 전류를 차단하는 것도 가능하게 되고, 한층 더 진공 밸브의 대전류화에 공헌할 수 있다. 유효한 자속 밀도를 갖는 면적이 증대됨으로써, 실시 형태 1 및 2와 마찬가지로, 접점부(8) 표면의 아크 확산이 촉진되고, 접점부(8) 표면의 열적 데미지가 보다 경감되기 때문에, 차단 수명도 향상되어, 복수 회 차단 사양 등으로 적용 범위를 확대시키는 것도 가능하게 된다.

또한, 종래의 코일 전극보다도 작은 지름으로 필요하게 되는 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 확보할 수 있기 때문에, 코일 전극 소경화가 도모된다. 코일 전극 소경화에 수반하여, 진공 밸브의 다른 부품도 소경화할 수 있고, 본 실시 형태에서도 진공 밸브 전체의 소경화 및 경량화에 공헌할 수 있다. 당연하게도, 진공 밸브 소경화·경량화의 실현에 의해, 코스트 저감에도 연결된다. 상술한 실시 형태 1 및 2와는 다른 효과로서, 고전압 사양으로의 적용 범위 확대를 들 수 있다. 일반적으로, 고전압 하에서 사용되는 경우, 전계를 낮추기 위해서 양 접점부(8) 사이의 거리(접점 사이 거리)를 길게 할 필요가 있지만, 접점 사이 거리를 길게 할수록, 접점 표면의 자속 밀도는 낮아지는 경향이 있다. 본 실시 형태를 이용하여 자속 밀도를 높이는 것에 의해서, 접점 사이 거리를 길게 했을 경우에도 유효한 자속 밀도를 갖는 면적을 확보할 수 있어 차단 성능을 만족시키는 것이 가능하게 된다.

이상, 실시 형태 3에 관한 진공 밸브를 설명하였다. 실시 형태 3에 관한 진공 밸브는, 실시 형태 1 및 2에 관한 효과에 더하여, 코일 전극(7B)의 중심 부분에 대응하는 영역의 접점부(8)의 자속 밀도를 큰 폭으로 증대시킬 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

실시 형태 4.

이하, 도 9로부터 도 12를 이용하여 본 실시 형태 4에 관한 진공 밸브의 구성을 간단하게 설명한다. 도 9는 실시 형태 4에 관한 코일 전극(7C)을 나타내는 전면 개략도이다. 도 10은 실시 형태 4에 관한 진공 밸브의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 11은 실시 형태 4에 관한 코일 전극(7D)(제1 변형예)의 구조를 나타내는 전면 개략도이다. 도 12는 실시 형태 4에 관한 코일 전극(7E)(제2 변형예)의 구조를 나타내는 전면 개략도이다.

본 실시 형태에 관한 코일 전극(7C)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 코일부(74)의 단부로부터 둘레 방향으로 연장되는 원호 모양의 방열부(80)를 마련했다고 하는 점이 상술한 실시 형태와 다르다. 다시 말하면, 방열부(80)는, 제2 코일부(74)의 제1 코일부(70)에 가까운 측의 일단부로부터 제1 노치부(77)를 둘레 방향의 제2 방향(반시계 방향)으로 연장되어 마련된다.

제1 암부(72), 제2 코일부(74), 및 제2 암부(73)로 통전된 경우에 발생하는 열을, 방열부(80)가 방열시킬 수 있다. 이것에 의해, 제1 암부(72), 제2 코일부(74), 및 제2 암부(73)의 온도 상승을 저감할 수 있고, 코일 전극(7)의 통전 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 코일 전극(7)의 배면에는 공극부(17)가 존재하고 있기 때문에, 고전압 하에서는 등전위선이 공극부(17)에 비집고 들어가, 코일 전극(7) 배면의 경계 전계가 높아진다. 한편으로, 본 실시 형태의 방열부(80)를 마련한 코일 전극(7C)을 이용함으로써, 도 10에 나타내는 바와 같이 코일 전극(7C) 배면의 공동(空洞)의 사이즈가 작아지게 되어, 등전위선이 비집고 들어가기 어려워진다. 그에 수반하여, 코일 전극(7C) 배면의 경계 전계를 완화할 수 있어, 내전압 성능을 향상시킬 수 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 코일 전극(7D)은, 코일 전극(7A)에 원호 모양의 방열부(80)를 더 가져도 된다. 도 12에 나타내는 코일 전극(7E)과 같이, 코일 전극(7B)에 원호 모양의 방열부(80)를 더 가져도 된다. 방열부(80)는, 코일 전극(7A) 등에서 발생하는 열을 방열하는 것이다. 또한, 코일 전극은 상기에 한정되지 않고, 본 개시의 어느 실시 형태의 코일 전극을 이용하여도 된다.

코일 전극(7A) 등에 방열부(80)를 마련함으로써 이하의 것을 할 수 있다. 즉, 실시 형태 2 및 실시 형태 3의 효과에 더하여, 제1 암부(72), 제2 코일부(74), 및 제2 암부(73)로의 통전에 의해서 발생한 열이 방열부(80)에서 방열된다. 또한, 방열부(80)에는 소량의 전류가 공급될 뿐이기 때문에, 방열부(80)에서의 발열량보다도 이 방열부(80)의 방열량이 크고, 이것에 의해 코일 전극(7A)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 진공 밸브의 통전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 방열부(80)를 마련함으로써, 코일 전극(7A) 배면의 경계 전계를 완화시켜, 진공 밸브의 내전압 성능을 향상시킬 수 있다.

이상, 실시 형태 4에 관한 진공 밸브를 설명하였다. 실시 형태 4에 관한 진공 밸브는, 상술한 실시 형태의 효과에 더하여, 상술한 방열성이나 통전 성능 등을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 달성한다.

실시 형태 5.

이하, 도 13으로부터 도 19를 이용하여 본 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 구성을 간단하게 설명한다. 도 13은 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 14는 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 전극 구조의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 15는 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 코일 전극의 전면 개략도이다. 도 16은 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 전극 구조의 측면 개략도이다. 도 17은 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 코일 전극을 나타내는 배면 개략도이다. 도 18은 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 풍차판(18)의 배면 개략도이다. 도 19는 실시 형태 5에 관한 진공 밸브의 풍차판(18)과 코일 전극(7A)을 조합시킨 상태를 설명하는 설명도이다.

도 13 및 도 14에 나타내는 것과 같이, 본 실시 형태에 관한 진공 밸브는, 코일 전극(7A)의 배면측에 마련된 풍차판(18)(도 13, 14 등에 도시)을 갖는 점이 상술한 실시 형태와 다르다. 상세한 것은 후술하지만 풍차판(18)을 마련하는 것에 의해 급전부(71)의 배면측에 누설 전류가 흐르고, 이것에 의해 급전부(71) 주변의 축방향 자계 강도를 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태에서의 코일 전극의 기본 구조는 상술한 실시 형태의 코일 전극(7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E) 중 어느 것에 적용해도 되지만, 편의상, 실시 형태 2의 코일 전극(7A)을 이용하여 이하 설명을 행한다.

여기서, 도 15 및 도 16을 이용하여 풍차판(18)을 흐르는 누설 전류(19)(도면 중에서는 파선 화살표에 대응)를 설명한다. 상술한 것과 같이 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)으로부터 공급된 전류(14)는, 제1 암부(72A), 제2 코일부(74A), 제2 암부(73A), 제1 코일부(70A), 급전부(71)를 통과하여, 접점부(8)로 공급된다. 제1 암부(72A)를 흐르는 전류(14)(실선 화살표)의 일부는, 누설 전류(19)(파선 화살표)로서 배면측의 풍차판(18)으로 분기된다.

누설 전류(19)는, 풍차판(18)의 제1 암부(72A)에 대응하는 부분으로부터 풍차판(18)의 급전부(71)에 대응하는 부분으로 흐르고, 그 후 슬릿(76)을 사이에 두고 대향하는 제1 코일부(70)로 합류한다. 이것에 의해, 급전부(71)의 배면측을 누설 전류(19)가 흐름으로써, 급전부(71)에 축방향 자계가 발생한다. 상술에 의해 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)으로부터 코일 전극(7A) 및 풍차판(18)으로 전류가 공급된다.

여기서, 풍차(18)와 코일 전극(7A)과의 장착에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 16에 나타내는 것과 같이, 코일 전극(7A)의 배면에는 얕은 홈(81)과 깊은 홈(82)이 형성된다. 여기서, 축방향에서의 얕은 홈(81)의 깊이를 e라고 하고, 축방향에서의 깊은 홈(82)의 깊이를 f라고 했을 경우, 상술한 것과 같이, e<f의 관계가 성립되도록 구성된다.

상술한 관계보다, 풍차판(18)의 상면은, 얕은 홈(81)이 형성된 제1 코일부(70) 배면과는 접하고 있다. 한편으로, 풍차판(18)의 상면은, 깊은 홈(82)이 형성된 급전부(71) 배면과는 접하고 있지 않다.

또한, 제1 코일부(70)의 배면측에는 돌출부가 마련되어 있기 때문에, 이 돌출부에 풍차판(18)이 접속된다. 풍차판(18)과 돌출부와의 접속에 의해 풍차판(18)을 흐르는 누설 전류(19)가 제1 코일부(70)에 합류한다. 상술한 것과 같이, 급전부(71)의 배면측에서의 풍차판(18)에서 누설 전류(19)가 둘레 방향으로 흐름으로써, 급전부(71)에 축방향 자계가 발생한다.

전류(14)의 경로는 실시 형태 2와 마찬가지이기 때문에, 오른 나사의 법칙으로부터 실시 형태 2와 마찬가지의 개소에서 축방향 자계의 자속 밀도가 높아진다. 상기의 실시 형태에 더하여, 상술한 것과 같이 누설 전류(19)가 흐름으로써 급전부(71)에 축방향 자계가 발생한다. 즉, 풍차판(18)에는, 누설 전류(19)가 흐른다.

얕은 홈(81)이 형성되는 범위는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 링부(75), 제1 암부(72A), 제2 코일부(74), 및 제2 암부(73)에 더하여, 제1 코일부(70)에서의 슬릿(76) 단면으로부터 제2 암부(73)의 연장선 상에 이르고 있다. 깊은 홈(82)은, 급전부(71)로부터 제2 코일부(74)에 걸쳐 형성되어 있다. 얕은 홈(81)은 양 전극봉(5, 6)의 축방향에서 동일한 깊이가 되도록 형성된다. 깊은 홈(82)도 양 전극봉(5, 6)의 축방향에서 동일한 깊이가 되도록 형성된다.

도 18은 도 17에 대응하는 풍차판(18)이다. 풍차판(18)은, 둘레 방향으로 방사 모양으로 배치된 복수의 원호 모양 부재를 갖는다. 풍차 끼워 맞춤부(18a)에 의해 양 전극봉(5, 6)에 접속된다. 원호 모양 부재에는 풍차 끼워 맞춤부(18a)에 둘레 방향을 따라 풍차 노치부(18b)가 마련되어 있다. 이 복수의 원호 모양 부재 각각에 풍차 노치부(18b)가 형성됨으로써, 풍차 끼워 맞춤부(18a), 풍차 암부(18c), 및 풍차 코일부(18d)를 갖는 풍차판(18)이 구성된다. 풍차판(18)은 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)의 끼워 맞춤부(5a, 6a)와 끼워 맞춰지는 풍차 끼워 맞춤부(18a)를 갖는다.

또한, 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)의 끼워 맞춤부(5a, 6a)(도 14)에, 풍차 끼워 맞춤부(18a)(도 18) 및 링부(71)(도 7)가 각각 끼워 맞춰지는 것에 의해, 고정측 전극봉(5) 또는 가동측 전극봉(6)에 코일 전극(7A) 및 풍차판(18)이 마련된다. 이것에 의해, 도 14에 나타내는 바와 같이, 풍차판(18)이 코일 전극(7A) 배면에 고정되어 장착된다.

코일 전극(7A)의 배면측에는 얕은 홈(81)이 형성된다. 이 얕은 홈(81)은 제1 코일부(70A), 제2 암부(73A), 및 제2 코일부(74A)의 배면측에 마련된다. 풍차 코일부(18d)가 코일 전극(7A)의 얕은 홈(81)에서 접속면을 가지고 배치된다.

도 17 및 도 18을 이용하여 각 노치부(제1 노치부(77), 제2 노치부(78), 및 풍차 노치부(18b))의 치수 설정에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 도 17에서 φb가 제1 노치부(77)의 외경을 나타내고, φc가 제2 노치부(78)의 내경을 나타낸다. 도 18에서 φd가 풍차 노치부(18b)의 외경을 나타낸다.

여기서, φb≤φd<φc의 관계가 성립되도록 치수를 설정하는 것이 바람직하다. 이 치수 설정에 의해, 풍차판(18)의 풍차 코일부(18d)의 지름 방향의 폭을 확보할 수 있고, 후술하는 누설 전류가 흐르기 쉬운 구성으로 할 수 있다.

깊은 홈(82)은 급전부(71)의 슬릿(76)측의 일단부로부터 타단부로 연장되어 형성되어 있고, 해당 급전부(71)의 타단부로부터 제2 코일부를(74A) 치수 a만큼 둘레 방향으로 연장되어 형성된다. 여기서, 깊은 홈(82)의 축방향에서의 깊이는 균일하다. 여기서, 치수 a(mm)는 0<a≤5의 관계가 성립하는 것이 바람직하다. 이것은, 풍차판(18)의 풍차 코일부(18d)와 제2 코일부(74A)와의 둘레 방향의 겹침을 크게 하도록 함으로써, 급전부(71) 주변의 종방향 자계를 강하게 할 수 있다. 또한, 풍차판(18)의 풍차 코일부(18d)와 제2 코일부(74A)를 흐르는 전류의 방향이 반대이며, 이것에 의해 오른 나사의 법칙에 의해 서로 축방향 자계를 서로 강하게 한다.

도 16으로 돌아와 코일 전극(7A) 배면의 경계 전계를 완화하는 치수 설정에 대하여 설명한다. 이 구성에서, 풍차판(18)의 축방향의 두께를 t라고 하면, 코일 전극(7A)의 배면의 경계 전계를 고려하여, 얕은 홈(81)의 깊이 e를 풍차판(18)의 두께 t와 동일하게(e=t) 하는 것이 바람직하다. 한편으로, 풍차판(18)과 코일 전극(7A) 사이의 통전 성능을 우선하는 경우는, 얕은 홈(81)의 깊이 e는 풍차판(18)의 두께 t 이하가 되도록(e≤t) 하여도 된다. 또한, 풍차판(18)의 외경은 기본적으로 코일 전극(7A)의 외경과 동일하게 하면 되지만, 전계 설계를 고려한 후에, 단부에 R 가공을 부가하거나 테이퍼를 부가하거나 하는 등, 적절히 코일 전극(7A)의 외주 형상과 맞춘 형상으로 하는 것이 바람직하다.

이상, 실시 형태 5에 관한 진공 밸브를 설명하였다. 실시 형태 5에 관한 진공 밸브는, 실시 형태 1에 관한 효과에 더하여 급전부(71)의 배면측을 흐르는 누설 전류에 의해, 급전부(71) 주변에서의 종방향 자계를 증대시키는 효과를 달성한다.

실시 형태 6.

이하, 도 20으로부터 도 23을 이용하여 본 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 구성을 간단하게 설명한다. 본 실시 형태에서는, 얕은 홈(81) 및 깊은 홈(82)의 형상이 실시 형태 5에 관한 진공 밸브와 다르다.

도 20은 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 코일 전극(7A)과 풍차판(18)을 조합한 상태를 설명하는 설명도이다. 도 21은 실시 형태 6에 관한 풍차판(18)의 배면 개략도이다. 도 22는 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 코일 전극에서의 전류의 흐름을 설명하는 전면 개략도이다. 도 23은, 실시 형태 6에 관한 진공 밸브의 코일 전극과 풍차판(18)을 조합한 상태를 설명하는 배면 개략도이다.

도 20에서 실시 형태 5와 마찬가지로, 깊은 홈(82)은 급전부(71)의 슬릿(76)측의 일단부로부터 타단부로 연장되어 형성되어 있고, 해당 급전부(71)의 타단부가 제2 코일부를(74) 치수 a(치수 a(mm)는 0<a≤5가 바람직함.)만큼 둘레 방향으로 연장하여 형성하여도 된다.

여기서, 도 20 및 도 21에서, 코일 전극(7A)에 형성된 얕은 홈(81) 및 깊은 홈(82)의 외경을 각각 φg 및 φh라고 한다. 또한, 풍차판(18)의 외경을 φi, 코일 전극(7A)의 외경을 φj이라고 한다. 본 실시 형태에 관한 진공 밸브는, 다음과 같은 치수 설정이 실시 형태 5에 관한 진공 밸브와 다르다. 즉, φg<φh<φj 또한, φg=φi가 성립하도록 치수 설정이 이루어지는 점이 다르다. 다시 말하면, 깊은 홈(82) 외경 φh는 얕은 홈(81) 외경 φg보다도 크고, 또한, 코일 전극(7A) 외경 φj보다도 작게 된다. 또한, 코일 전극(7A)(도 20)과 풍차판(18)(도 21)을 조합하여 도 23에 나타내는 구성으로 하지만, 상술한 치수 설정에 의해, 코일 전극(7A) 측면으로부터 노출되는 면적이 풍차판(18)에 의해 감소하기 때문에, 코일 전극(7A)에서의 경계 전계의 저하를 억제할 수 있다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서도 실시 형태 5와 마찬가지로 누설 전류(19)가 흐르는 구성에 의해 급전부(71) 주변의 종방향 자계 강도를 높아지는 구성이다.

실시 형태 5에서의 풍차판(18)의 코일 전극(7A)에는, 측면으로부터의 노출 부분이 있다(도 16). 한편, 본 실시 형태에서는, 풍차판(18)이 상기 노출 부분의 면적을 감소시키도록 풍차판(18) 및 코일 전극(7A)의 치수 설정이 이루어진다. 이것에 의해 코일 전극(7A)과 풍차판(18)과의 사이의 간극을 감소시킬 수 있고, 결과로서 코일 전극(7A) 측면의 경계 전계의 저하를 억제할 수 있다.

이상, 실시 형태 6에 관한 진공 밸브를 설명하였다. 실시 형태 6에 관한 진공 밸브는, 실시 형태 5에 관한 효과에 더하여, 코일 전극(7A) 측면으로부터 노출되는 면적을 풍차판(18)에 의해 작게 함으로써 코일 전극(7A)과 풍차판(18)의 사이에 간극을 작게 할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

상술한 실시 형태에서는, 코일 전극이 3개로 분할되었을 경우를 설명했지만, 코일 전극의 분할 수는 3개에 한정되지 않고, 분할 수는 2이거나 4 이상으로 해도 된다. 복수의 제1 코일부 각각에 대응하도록 복수의 우회부를 마련하고 있지만, 적어도 1개의 우회부를 제1 코일부에 대응시켜 배치하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서 각 실시 형태를 조합시키거나, 각 실시 형태를 적절히, 변형, 생략하거나 하는 것이 가능하다.

1: 절연 원통
5: 고정측 전극봉
6: 가동측 전극봉
5a, 6a: 끼워 맞춤부
7, 7a, 7b, 7c, 7d: 코일 전극
8: 접점부
18: 풍차판
18a: 풍차 끼워 맞춤부
18b: 풍차 노치부
18c: 풍차 암부
18d: 풍차 코일부
70, 70a, 70b, 70c, 70d: 제1 코일부
71: 급전부
72, 72a, 72b: 제1 암부
73, 73a, 73b: 제2 암부
74, 74a, 74b: 제2 코일부
75: 링부
76: 슬릿
77: 제1 노치부
78: 제2 노치부
80: 방열부
81: 얕은 홈
82: 깊은 홈

Claims (14)

1. 바닥이 있는 통 모양의 용기의 일단부에 고정된 고정측 전극봉과, 상기 용기의 타단부에 이동 가능하게 마련된 가동측 전극봉과, 상기 가동측 전극봉 및 상기 고정측 전극봉의 양 전극봉 각각의 대향단에 마련되고, 통전에 의해 상기 양 전극봉의 축선을 따르는 방향인 축방향의 자계를 발생시키는 코일 전극과, 상기 각 코일 전극의 대향측에 마련된 접점부를 구비한 진공 밸브에 있어서,
   상기 각 코일 전극은,
   상기 양 전극봉 각각과 동심 모양으로 고정된 링부와,
   상기 코일 전극의 둘레 방향으로 서로가 슬릿에 의해 이간(離間)하여 배치된 복수의 제1 코일부와,
   상기 복수의 제1 코일부 각각의 일단부에 마련된 복수의 급전부와,
   상기 복수의 제1 코일부 중 적어도 하나에 대응하여 마련되고, 상기 대응하는 제1 코일부와 상기 링부를 접속하는 적어도 하나의 우회부를 구비하고,
   상기 적어도 하나의 우회부는,
   상기 대응하는 제1 코일부와 상기 제1 코일부에 대향하는 급전부에 상기 둘레 방향으로 겹침을 가지고 연재(延在)되는 제2 코일부와,
   상기 제2 코일부와 상기 링부를 접속하는 제1 암부와,
   상기 제2 코일부와 상기 제1 코일부를 접속하는 제2 암부를 가지는, 진공 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 암부 및 상기 제2 암부 중 적어도 일방은, 상기 슬릿이 연재되는 방향에 대하여 상기 코일 전극의 지름 방향에 평행하게 연장되어 마련된, 진공 밸브.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 코일부와 상기 링부와의 사이에는, 상기 링부를 따라 상기 둘레 방향으로 연재되어 마련된 제1 노치부가 형성되어 있고,
   상기 제2 코일부와 상기 제1 코일부와의 사이에는, 상기 제1 코일부 및 상기 대향하는 급전부를 따라 상기 둘레 방향으로 연재되어 마련된 제2 노치부가 형성되는 진공 밸브.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 우회부는, 복수이고,
   상기 복수의 우회부 각각의 상기 제1 암부가 상기 코일 전극의 축심으로부터 방사 모양으로 신장된 위치에 마련되고,
   상기 코일 전극의 축심과 상기 제1 암부의 상기 둘레 방향의 중앙부를 잇는 선을 기준선으로 하고,
   상기 제2 코일부의 상기 대향하는 급전부에 가까운 측의 일단부 및 상기 코일 전극의 축심을 잇는 선과 상기 기준선이 이루는 각도를 α라고 하고,
   상기 대향하는 급전부의 상기 제1 코일부에 가까운 측의 단부 및 상기 코일 전극의 축심을 잇는 선과 상기 기준선이 이루는 각도를 β라고 한 경우,
   β-15°≤α≤ β+15°인 진공 밸브.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 슬릿이 상기 코일 전극의 축심으로부터 방사 모양으로 신장된 위치에 마련되어 있고,
   상기 제1 암부 및 상기 제2 암부는, 상기 슬릿이 연재되는 방향에 대하여 상기 코일 전극의 지름 방향에 평행하게 연장되어 마련된, 진공 밸브.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 코일 전극은, 상기 제2 코일부의 상기 제1 코일부에 가까운 측의 일단부로부터 상기 제1 노치부를 상기 둘레 방향으로 연장하여 마련되는 방열부를 갖는 진공 밸브.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 코일 전극의 배면측에 배치된 풍차판을 더 구비하고,
   상기 코일 전극의 배면측에는, 얕은 홈 및 상기 얕은 홈보다 깊은 홈인 깊은 홈이 형성되고,
   상기 얕은 홈은, 상기 링부, 상기 제1 암부, 상기 제2 코일부, 상기 제2 암부, 및 상기 제1 코일부에서의 상기 슬릿의 단면으로부터 상기 제2 암부의 연장선 상의 범위에 대응하여 형성되어 있고,
   상기 깊은 홈은, 상기 급전부로부터 상기 제2 코일부의 범위에 대응하여 형성되고,
   상기 풍차판은, 상기 급전부로부터 상기 급전부를 사이에 두고 대향하는 제1 코일부에의 누설 전류가 발생하도록 상기 얕은 홈 및 상기 깊은 홈에 장착되는 진공 밸브.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 풍차판은, 상기 둘레 방향으로 방사 모양으로 배치된 복수의 원호 모양 부재 및 상기 복수의 원호 모양 부재를 상기 양 전극봉의 축심에 고정하는 풍차 끼워 맞춤부를 갖고,
   상기 원호 모양 부재에는 상기 풍차 끼워 맞춤부에 상기 둘레 방향을 따라 마련된 원호 모양의 풍차 노치부가 형성되어 있고,
   상기 제1 노치부의 외경을 φb라고 하고, 상기 제2 노치부의 내경을 φc라고 하고, 상기 풍차 노치부의 외경을 φd라고 한 경우,
   φb≤φd<φc의 관계가 성립하는 진공 밸브.
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 코일 전극에서의 상기 축방향에서의 상기 얕은 홈의 깊이를 e라고 하고, 상기 풍차판의 상기 축방향에서의 두께를 t라고 한 경우,
   e≤t의 관계가 성립하는 진공 밸브.
10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 깊은 홈의 외경 φh는 상기 얕은 홈의 외경 φg보다도 크고, 또한, 상기 깊은 홈의 외경 φh이 상기 코일 전극의 외경 φj보다도 작게 되도록 형성되는 진공 밸브.
11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얕은 홈의 외경을 φg, 상기 깊은 홈의 외경을 φh, 상기 풍차판의 외경을 φi, 및 상기 제1 코일부의 외경을 φj라고 한 경우,
    φg<φh<φj 및 φg=φi의 관계가 성립하는 진공 밸브.
12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부로부터 상기 제2 코일부보다도 상기 둘레 방향으로 치수 a만큼 떨어진 위치까지의 영역에서, 상기 축방향에서의 상기 깊은 홈에서의 홈의 깊이가 동일해지도록 형성되어 있는 진공 밸브.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 치수 a는, 0mm보다도 크고 5mm 이하인 진공 밸브.
14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 코일부에서, W1 및 W2를 각각, 상기 제1 코일부에 상기 둘레 방향에서 겹쳐지는 폭 및 상기 급전부에 상기 둘레 방향에서 겹쳐지는 폭이라고 하면,
    W1<W2가 성립하는 진공 밸브.

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