(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
つぼ形導体の円筒部に、該つぼ形導体の開口部側端面から傾斜するスリットを備え、該傾斜スリットと連続し、前記つぼ形導体の開口部側端面に対して垂直に伸びるスリットを備え、
前記つぼ形導体の開口部側端面から前記傾斜スリット端部までの距離をＨ、前記垂直スリットの長さＬとするとき、
３.０≧（Ｈ＋Ｌ）/Ｈ＞１.５
の関係を有することを特徴とする真空遮断器用電極。
【請求項２】
円筒状に形成された絶縁筒の軸方向両端部が端板で封じられた真空容器と、該真空容器内に配置された相対的に開離する一対の固定及び可動電極と、該固定及び可動電極の裏面より前記真空容器外に延びる固定及び可動ロッドと、前記可動ロッドを前記端板に対して移動可能なように取り付けるベローズと、前記固定電極及び可動電極の周囲に設けられたシールドとを備えた真空遮断器において、
前記固定電極及び可動電極は、請求項１に記載の真空遮断器用電極であることを特徴とする真空遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空遮断器用電極及び真空遮断器に係わり、特に、接点電極背部に磁界発生用コイルを備えているものに好適な真空遮断器用電極及び真空遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空遮断器は受配電系統に配置される機器であり、必要に応じて特定箇所を電力系統から切り離す役割を果たすものである。特に、系統事故時には、数千から数万アンペアの電流を遮断する責務を負う。
【０００３】
真空遮断器は、真空容器の内部に配置された一対の接点電極を接離することにより、電流を投入又は遮断するものであり、接点電極端面に垂直な磁界（以下、縦磁界という）を印加することによって、電流遮断性能が向上することが広く知られている。
【０００４】
このような縦磁界型の真空遮断器として、接点電極背部に磁界発生用のコイル導体を備えた構造が広く採用されている。電流遮断時に発生するアークを磁界で拘束することで、アークによる電極表面の局所的な加熱が抑制され、アークによる熱負荷を電極表面全体に分散させることで、電流遮断性能を向上させている。
【０００５】
磁界発生用コイル導体を備えた真空遮断器用電極として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１には、つぼ形導体の円筒部に傾斜スリットを設けることでコイル部を形成し、ここに電流を流すことで縦磁界を発生させる真空遮断器用電極が記載されている。
【０００６】
一方、縦磁界型の真空遮断器では、電極内に渦電流が発生することにより、磁界強度の低下や残留磁界の増加を引き起こし、遮断性能が低下することが知られている。
【０００７】
そこで、特許文献１では、つぼ形導体のつぼ深さを深くすることにより、特に強い渦電流が発生するつぼ形導体の底部をアーク発生部から遠ざけ、渦電流の影響を低減する構造が採用されている。
【０００８】
また、傾斜スリットと垂直スリットを組み合わせた真空遮断器用電極が、特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載されている真空遮断器用電極は、接点導体側に形成されているスリットが垂直スリットであり、該垂直スリットに傾斜スリットが続いて階段状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１５１４１３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載されているように、真空遮断器用電極を形成するつぼ形導体を深くすることで渦電流の影響が低減され、磁界強度の低下や残留磁界の増加を低減することができる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、つぼ形導体を深くすると共に円筒部の傾斜スリットが軸方向に延伸すると、コイル部の中心（コイル高さ方向（上下方向）中心）がアーク発生部から遠ざかるため、アンペアターンが同一の場合には、アーク発生部の磁界強度が低下してしまう。
【００１２】
また、つぼ形導体を深くするとき、円筒部の傾斜スリットの傾斜角度を固定したまま延長させてターン数を増加させた場合は、磁界強度の増加と共に残留磁界も増加するため、遮断性能の低下が懸念される。
【００１３】
更に、円筒部の傾斜スリットの形状（傾斜角度、スリット高さ）を固定したままつぼ形導体を深くすると、傾斜スリットの下方に位置する円筒部に渦電流が発生するため、残留磁界が増加する。
【００１４】
一方、特許文献２に記載の真空遮断器用電極のように、接点導体と傾斜スリットの間に垂直スリットが形成されていると、傾斜スリットがアーク発生部から遠ざかり、磁場強度が低下するため、望ましいスリット配置とはならない。
【００１５】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、磁界強度の増加と残留磁界の低減を両立させることのできる真空遮断器用電極及び真空遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の真空遮断器用電極は、上記目的を達成するために、つぼ形導体の円筒部に、該つぼ形導体の開口部側端面から傾斜するスリットを備え、該傾斜スリットと連続し、前記つぼ形導体の開口部側端面に対して垂直に伸びるスリットを備え、前記つぼ形導体の開口部側端面から前記傾斜スリット端部までの距離をＨ、前記垂直スリットの長さＬとするとき、３.０≧（Ｈ＋Ｌ）/Ｈ＞１.５の関係を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、磁界強度の増加と残留磁界の低減を両立させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の真空遮断器用電極の実施例１を示す側面図である。
【図２】本発明の真空遮断器用電極の実施例１を示す断面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】つぼ形導体の円筒部に傾斜スリットを形成した一般的な縦磁界電極を示す斜視図である。
【図５】垂直スリットがつぼ形導体の底部に到達しない縦磁界電極を示す斜視図である。
【図６】傾斜スリットの高さをＨとし、垂直スリット高さＬを変化させた場合の（Ｈ＋Ｌ）／Ｈと磁場強度及び残留磁界との関係を示すグラフである。
【図７】実施例１の真空遮断器用電極を採用した本発明の真空遮断器を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図示した実施例に基づき、本発明の真空遮断器用電極及び真空遮断器を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１乃至図３に、本発明の真空遮断器用電極の実施例１を示す。
【００２２】
該図に示す如く、本実施例の真空遮断器用電極は、接点導体１とつぼ形導体２及び支持体３とから概略構成されている。
【００２３】
接触導体１は円板形状をなし、その一方の端面には、つぼ形導体２の開口部側端面２ａ及び支持体３が接している。この接点導体１は、導電率が高く耐電圧性能に優れた材料、例えば銅を主成分とした合金で製作されている。
【００２４】
つぼ形導体２は中空円筒形状を成し、円筒部２ｂと底部２ｃとからなる。円筒部２ｂには、開口部側端面２ａに対して角度αで傾斜し、かつ、開口部側端面２ａからＨの距離まで伸びる傾斜スリット４、及び傾斜スリット４の端部から開口部側端面２ａに対して垂直にＬの距離だけ伸びる垂直スリット５が形成されている。また、つぼ形導体２の底部２ｃは、図示されない通電棒を介して外部回路と接続されている。尚、つぼ形導体２は、導電率の高い材料、例えば無酸素銅から製作されている。
【００２５】
このつぼ形導体２の直径をＤとすると、１つの傾斜スリット４が包囲する角度β（図３参照）は、（１）で与えられる。
【００２６】
β＝arcsin(Ｈ／Ｄ／tanα)            （１）
支持体３は、円柱の両端面に該円柱よりも直径の大きく、かつ、つぼ形導体２の内径よりも直径の小さな円板が接続された形状であり、一方の端面には接触導体１の端面が接しており、他方の端面にはつぼ形導体２の底部２ｃが接している。この支持体３は、導電率が低く、かつ、弾性係数の高い材料、例えばステンレス鋼で製作されている。
【００２７】
真空遮断器は、後述するが、図１乃至図３に示した真空遮断器用電極を２つ対向させて配置し、互いの真空遮断器用電極の接点導体１同士を接離することにより、電流の投入動作と遮断動作を行うものである。
【００２８】
本実施例の真空遮断器用電極では、接点導体１を介してコイル部６に流入した電流により、接点導体１の端面に垂直な磁界、いわゆる縦磁界が発生する。この時の磁界強度は、コイル部６を流れる電流とコイルの巻き数の積、いわゆるアンペアターンに比例する。
【００２９】
つぼ形導体２の底部２ｃなどの渦電流発生部は、アークから遠い方が電極間の縦磁界に与える渦電流の影響は小さく、一方、コイル部６は、アークに近い方が電極間の縦磁界強度が強くなる。よって、電流遮断性能を示す指標の一つとして、渦電流発生部までの距離とコイル高さの比を用いることができる。
【００３０】
図４に示すように、つぼ形導体２に傾斜スリット４を形成した一般的な縦磁界電極では、つぼ形導体２のつぼ深さＨｔが、接点導体１から渦電流発生部（円筒部２ｂのスリットが形成されていない部分）までの距離を表す。よって、（渦電流発生部までの距離）／（コイル高さ）＝Ｈｔ／Ｈにより電極の遮断性能を表すことができる。
【００３１】
図４に示す一般的な縦磁界電極では、Ｈｔ／Ｈ＝１であるが、本実施例では、傾斜スリット４の下端に垂直スリット５をもうけることで、（２）式とする。
【００３２】
Ｈｔ／Ｈ＞１        （２）
図５に示すように、垂直スリット５がつぼ形導体２の底部２ｃに到達しない場合、つまり、Ｈ＋Ｌ＜Ｈｔの場合には、垂直スリット５とつぼ形導体の底部２ｃとの間に位置する円筒部に渦電流が発生する。よって、接点導体から渦電流発生部までの距離はＨ＋Ｌとなり、式（２）は、式（３）に修正される。尚、垂直スリット５がない場合には、Ｌ＝０となる。
【００３３】
（Ｈ＋Ｌ）／Ｈ＞１        （３）
図１乃至図３に示す真空遮断器用電極に対して、垂直スリット長さＬを変化させた場合の磁場強度及び残留磁界と（Ｈ＋Ｌ）／Ｈとの関係を図６に示す。尚、磁場強度及び残留磁界は、最大値により規格化している。
【００３４】
図６から分かるように、（Ｈ＋Ｌ）／Ｈを大きくすることにより磁場強度は増加する。一方、１＜（Ｈ＋Ｌ）／Ｈ＜１．５程度では、渦電流の影響低減効果と磁場強度の増加が相殺し、残留磁場は同程度であるが、（Ｈ＋Ｌ）／Ｈ＞１．５程度になると残留磁場が減少し始める。また、電極寸法が増大すると装置が大型化するので、（Ｈ＋Ｌ）／Ｈは、３．０程度以下が望ましい。よって、磁界強度の増加と残留磁界の低減を両立させるためには、式（４）に示す条件が望ましい。
【００３５】
３．０≧（Ｈ＋Ｌ）／Ｈ＞１．５（４）
このように、本実施例の構成とすることにより、磁界強度の増加と残留磁界の低減を両立させる縦磁界型の真空遮断器用電極を提供することができる。また、本実施例は、従来の傾斜スリットを有する縦磁界電極の下端に、垂直スリットを設けるだけで容易に実現することができる。
【００３６】
尚、上述した特許文献２における真空遮断器用電極は、接点導体側のスリットが垂直スリットで、この垂直スリットに傾斜スリットが続いている構成であり、本実施例の真空遮断器用電極のような、接点導体側のスリットが傾斜スリットで、この傾斜スリットに垂直スリットが続く構成とは異なる。傾斜スリットは縦磁界を発生させる役割をもち、接点電極に近いことが望ましいことから、特許文献２のように、接点導体と傾斜スリットの間に垂直スリットがあると、傾斜スリットがアーク発生部から遠ざかり、磁場強度が低下することは明らかであり、本実施例のような効果が得られないことになる。
【００３７】
次に、実施例１の真空遮断器用電極を採用した本発明の真空遮断器を、図７を用いて説明する。
【００３８】
該図に示す真空遮断器は、円筒状に形成された絶縁筒７の軸方向両端部が金属から成る端板８ａ及び８ｂで封じられた真空容器１４と、この真空容器１４内に配置された相対的に開離する一対の固定及び可動電極１０ａ及び１０ｂと、この固定及び可動電極１０ａ及び１０ｂの裏面より真空容器１４外に延びる固定及び可動ロッド９ａ及び９ｂとから概略構成されている。また、端板８ａを通して固定された固定ロッド９ａの先端に固定電極１０ａが固定され、端板８ｂを通して移動可能なように可動ロッド９ｂが、ベローズ１１介して取り付けられ、可動ロッド９ｂの先端に可動電極１０ｂが固定されている。固定電極１０ａ及び可動電極１０ｂの周囲には、絶縁筒７を保護するためのシールド１２が設けられている。
【００３９】
そして、本発明の真空遮断器では、上述の固定電極１０ａ及び可動電極１０ｂとして、実施例１で説明した真空遮断器用電極が採用されている。
【００４０】
次に、電流を遮断するときの動作について、図７を用いて説明する。
【００４１】
図示しない操作器によって可動電極１０ｂを固定電極１０ａと反対の方向に駆動することにより、固定電極１０ａと可動電極１０ｂが開極し、両電極間にアーク１３が発生する。アーク１３を通して電流が接点導体１に流れ込み、つぼ形導体２を介して固定ロッド９又は可動ロッド９ｂに流れる。
【００４２】
このような構成により、良好な遮断性能を有する真空遮断器を提供することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…接点導体、２…つぼ形導体、２ａ…つぼ形導体の開口部側端面、２ｂ…つぼ形導体の円筒部、２ｃ…つぼ形導体の底部、３…支持体、４…傾斜スリット、５…垂直スリット、６…コイル部、７…絶縁筒、８ａ、８ｂ…端板、９ａ…固定ロッド、９ｂ…可動ロッド、１０ａ…固定電極、１０ｂ…可動電極、１１…ベローズ、１２…シールド、１３…アーク、１４…真空容器。
【図１】
0005550626.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005550626.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005550626.tif 000007
【図７】
0005550626.tif 000008