【手続補正書】
【提出日】平成16年10月12日(2004.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  真空絶縁開閉装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を配置し、両電極に接続したロッドが真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より外部に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備えていることを特徴とする真空絶縁開閉装置。
【請求項２】  接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を対向配置し、両電極に接続したロッドが互いに直角方向の真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備えていることを特徴とする真空絶縁開閉装置。
【請求項３】  接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を対向配置し、両電極に接続したロッドが互いに直角方向の真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、かつ前記真空排気素子は、絶縁被覆された他方側ロッドより短いことを特徴とする真空絶縁開閉装置。
【請求項４】  接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を対向配置し、両電極に接続したロッドが互いに直角方向の真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、かつ前記真空排気素子が絶縁被覆された他方側ロッドの下側に配置されていることを特徴とする真空絶縁開閉装置。
【請求項５】  前記電源回路が接地されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の真空絶縁開閉装置。
【請求項６】  前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の真空絶縁開閉装置。
【請求項７】  前記突出部内に設けた電極を放電間隙を介して高圧側電極と低圧側電極とで構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の真空絶縁開閉装置。
【請求項８】  前記突出部内壁面にゲッター層を設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の真空絶縁開閉装置。
【請求項９】  前記電源回路に絶縁抵抗測定器を直流電源として用いたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の真空絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空排気装置を備えた真空絶縁開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブの遮断性能は１０−４Ｔｏｒｒ以下になると急激に低下する。真空圧力変動の原因には、亀裂発生による真空漏れは勿論のこと、金属・絶縁物に吸着していた気体分子の放出、更には雰囲気ガスの透過などがある。真空バルブの高電圧化に伴って真空容器が大型化すると、吸着ガスの放出、雰囲気ガスの透過が無視できなくなる。
【０００３】
また、特開昭５１−１３０８７３号公報には、真空容器より外部に突出する真空排気素子が取り付けられている構成が示されているが、真空排気素子が課電部に設けられているため、電源には絶縁トランスが必要となり、結果的に装置が大型化する欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小型化され、且つ保守点検時に安全な真空絶縁開閉装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載された真空絶縁開閉装置は、接地された真空容器の一部より外部に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とから成る真空排気素子を備えていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に記載された真空絶縁開閉装置は、接地された真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とから成る真空排気素子を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に記載された真空絶縁開閉装置は、接地された真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とから成る真空排気素子を備え、該真空排気素子が絶縁被覆された他方側ロッドより短いことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に記載された真空絶縁開閉装置は、真空排気装置が絶縁被覆された他方側ロッドの下側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に記載された真空絶縁開閉装置は、前記電源回路が接地されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項６に記載された真空絶縁開閉装置は、前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項７に記載された真空絶縁開閉装置は、前記突出部内に設けた電極を放電間隙を介して高圧側電極と低圧側電極とで構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項８に記載された真空絶縁開閉装置は、前記突出部内壁面にゲッター層を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項９に記載された真空絶縁開閉装置は、前記電源回路に絶縁抵抗測定器を直流電源として用いたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１ないし図１１を用いて詳細に説明する。
【００１５】
（実施例１）
本発明の第１の実施例を説明する。図１は真空絶縁開閉装置の全体構成図であり、図２は真空バルブ１の詳細断面図である。
【００１６】
図１を用いて真空絶縁開閉装置について説明する。該図１は、真空バルブ１を操作機構２５で操作する真空絶縁開閉装置を示している。該図に示す如く、操作機構２５の主なものは遮断バネ２１であり、ストッパー２３を個別に設けたトリップ機構で開放して駆動力を発生し、駆動力はシャフト２２を通じて絶縁ロッド９に伝達される。その結果、絶縁ロッド９は上下方向に駆動され、固定電極５と可動電極６が開閉する。
【００１７】
図２に示すように、接地Ｅされた真空容器２の周囲には２つのブッシング３，４が設けられ、このブッシング３，４は真空容器２の直角方向に配置されている。真空容器２の内部には、固定電極５及び可動電極６が配置され、この固定電極５に可動電極６を接離させることによって投入及び遮断を行う。ブッシング３にロッド５Ａを固定し、固定電極５にロッド５Ａを接続している。ブッシング４にロッド６Ａを固定し、ロッド６Ａはフレキシブル導体８を介して可動電極６と接続している。つまり固定電極５と可動電極６とは真空容器２内から外に延びるロッド５Ａとロッド６Ａが互いに直角方向に延び、ブッシング３，４を貫通している。
【００１８】
本実施例の真空バルブ１では、ロッド５Ａ−固定電極５−可動電極６−フレキシブル導体８−ロッド６Ａの経路で電流が流れる。可動電極６と絶縁ロッド９はベローズ１０を介して真空容器２に固定され、絶縁ロッド９の先端は操作機構２５と機械的に連結している。アークシールド１１は遮断時のアークが真空容器２とロッド５Ａとの間を電気的に短絡するのを遮断して、地絡事故を回避している。
【００１９】
真空容器２の側面には、ブッシング４と同方向に真空排気素子３０を取り付けている。真空排気素子３０の詳細構造を図３に示し説明する。真空排気素子３０は、真空容器２の一部側面に形成され、かつブッシング４と同方向に突出する金属容器から成る突出部３３と、この突出部３３に設けた真空容器２内外に連通する電極３２と、電極３２に接続した電源回路３４と、電極３２と対応する突出部３３内に設けられ、かつ突出部３３と同一電位のゲッター３８と、突出部３３の外側に配置した鉄心にコイル３６を巻回して形成する磁界発生装置３５と、から成る。電極３２と突出部３３との間は電気的に絶縁するために絶縁部３１を設けている。電源回路３４には直流電源４３を接続している。なお、図３では直流電源４３を用いているが交流、正パルス発生回路を用いてもよい。また、絶縁部３１は電極３２の一部に設けても良い。コイル３６の代わりに図４に示すリング状の永久磁石３７を用いてもよく、磁石の極性はＮＳどちらでも良い。電源回路３４は接地Ｅされている。
【００２０】
次に、真空排気素子３０の動作について説明する。
【００２１】
まず、電源回路３４に直流電圧を印加する。これにより、突出部３３内壁から電子ｅが放出され、放出された電子ｅは、電界Ｅとコイル３６で印加した磁界Ｂによってローレンツ力を受け、電極３２の周囲を回転運動する。回転運動する電子ｅは、容器内の残留ガスと衝突電離させ、残留ガスを陽イオンＺとし、突出部３３と同一電位のゲッター３８に捕捉させる。
【００２２】
このように本実施例によれば、陽イオンＺが高速で突出部３３と同一電位のゲッター３８に引き寄せられるので、単にゲッターを設けた場合に比べて、排気効率を向上させることができ、真空劣化が進みにくくなり、真空劣化に対する信頼性が増し、その結果、安全性の高い真空絶縁開閉装置を提供できる。なお、電圧印加は常時実施しても良いし、あるいは保守・点検時にのみ実施しても良い。この場合、真空圧力の変化は図５のようになる。
【００２３】
以下に本実施例の効果について説明する。本発明では真空容器２及び電源回路３４は接地Ｅしているので、常にゼロ電位であるから、真空排気素子３０は従来技術の真空排気素子に比べて高電圧を考慮した絶縁耐圧を必要とすることなく、通常の絶縁耐圧でよい。また従来技術の真空排気素子に比べて本発明の真空排気素子３０を小型化できるばかりか、真空容器２及び真空排気素子３０に作業員が保守点検時に接触しても安全である。
【００２４】
また、本実施例では、固定及び可動の両電極に接続したロッド５Ａとロッド６Ａが互いに直角方向に配置されて真空容器２外に延び、真空容器２の一部からロッド６Ａと同方向に突出部３３を突出させ、この突出部３３の外側に磁界発生装置３５を配置すると共に、突出部３３内に電極３２及びゲッター３８を配置し、電極３２は電源回路３４の一方側に接続し、電源回路３４の他方側に突出部３３と同一電位のゲッター３８が接続されて、真空排気素子３０を構成している。
【００２５】
この実施例ではブッシング４の下側に真空排気素子３０を配置しているので、ゴミ、塵埃等がブッシング４に積ることになり、真空排気素子３０には積りにくいので、真空排気素子３０を頻繁に清掃する必要がない。
【００２６】
更にブッシング４より真空排気素子３０を短くしているので、製造時或いは設置時の運搬車が接触する場合も長い方のブッシング４が先に衝突し保護され、真空排気素子３０は破損しにくい。このことは接地Ｅされた真空排気素子３０が小型化できたので、ブッシング４の下側に配置出来るようになったとも云える。また真空容器２及び真空排気素子３０が接地Ｅしているので、真空排気素子３０の保守点検時に作業員が接触しても安全である。
【００２７】
（実施例２）
本発明の第２の実施例について図６を用いて説明する。本実施例の動作原理は図３で説明したものと同様である。これは、突出部３３の内壁にゲッター材例えばチタン、ジルコニウム等をコーティングしたゲッター層３８を設け、実施例１と同様の効果を有し、更にゲッター層３８の範囲を広げることで、陽イオンＺの捕獲面積が広くなる。また、突出部３３をゲッター材で構成したり、もしくはゲッター材の薄膜を突出部３３内壁に貼り付けた場合でも同様の効果を有する。
【００２８】
（実施例３）
本発明の第３の実施例について図７を用いて説明する。本実施例は、図３で説明した真空排気素子３０と真空容器２とを電気的に絶縁するために、真空容器２と突出部３３との間の一部に絶縁物３９を設けたものである。これにより、本実施例では、万が一地絡事故等の事故が起こった際であっても、外部電源回路に大電流が流れることがなくなり、真空排気素子３０、直流電源４３等の機器の保護や保守点検時の作業者の安全性が確保でき、開閉装置の信頼性を向上できる。
【００２９】
（実施例４）
本発明の第４の実施例について図８を用いて説明する。本実施例の動作原理は図３で説明したものと同様である。ここでは、真空容器２の開口部１５を真空排気素子３０の突出部３３より小さくとるか、突出部３３と同電位の導電体を開口部に設けることにより、真空容器２内に進入しようとする電子が反発されるため、電離効率が向上するとともに真空容器２内の絶縁劣化を回避できる。また、開口部１５に突出部３３と同一電位のグリッドを設置することにより、真空容器２内への電子の流入が無くなり更に動作開始時のスパッタリングの影響を抑えることができる。
【００３０】
（実施例５）
本発明の第５の実施例について図９を用いて説明する。本実施例の動作原理は図３で説明したものと同様である。本実施例は、突出部３３及びゲッター３８と絶縁部３１との間にメタライズ面４５を設けたもので、メタライズ面４５を電子放出源として積極的に利用したものである。本実施例の利点としては局所的に電界強度が強まることである。
【００３１】
（実施例６）
本発明の第６の実施例について図１０を用いて説明する。本実施例では、絶縁部３１で絶縁され、且つ放電間隙６０を介して配置された高圧側電極４６と低圧側電極４７の間に高電圧を印加して、放電が開始すると電離気体が発生する。そのため電極近傍に配置したゲッター３８の吸着効率が向上する。
【００３２】
（実施例７）
本発明の第７の実施例について図１１を用いて説明する。本実施例の動作原理は図３で説明したものと同様である。本実施例では、電源回路３４に絶縁抵抗測定器のメガー４１を直流電源として用いた。真空排気素子３０に印加する直流電圧を発生するメガー４１は、絶縁物に対して数ｋＶの直流電圧を印加し、漏れ電流を検知してＭΩレベルの抵抗値を測定するハンディタイプの測定器であり、高電圧機器の保守・管理者が通常所有している計測器の一つである。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、陽イオンが急速に突出部と同一電位のゲッターに引き寄せられるので、排気効果が向上し、その結果、真空劣化に対する信頼性が増し、寿命が長く安全性の高い真空絶縁開閉装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例である絶縁真空開閉装置の概略図である。
【図２】
図１に使用した真空バルブの拡大した断面図である。
【図３】
図２に示した真空バルブに取り付けた真空排気素子の一側を示す断面図である。
【図４】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図５】
本発明における真空排気素子を取り付けた場合の真空圧力推移を示す特性図である。
【図６】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図７】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図８】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図９】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図１０】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図１１】
本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…真空バルブ、２…真空容器、３，４…ブッシング、５…固定電極、６…可動電極、９…絶縁ロッド、１０…ベローズ、１５…開口部、２１…遮断バネ、２３…絶縁部、３０…空排気素子、３２…電極、３３…突出部、３４…電源回路、３５…磁界発生装置、３６…コイル、３７…永久磁石、３８…ゲッター、３９…絶縁物、４１…メガー、４２…メガー電圧端子、４３…電源、４５…メタライズ面、４６…高圧側電極、４７…低圧側電極、Ｂ…磁界、Ｅ…電界、Ｐ…圧力、Ｒ…抵抗、Ｖ…電圧、ｅ…電子。