(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接離自在の一対の接点と、
前記一対の接点にそれぞれ固着された通電軸と、
前記一対の接点を包囲するように設けられたアークシールドとを有する真空バルブであって、
前記通電軸を前記接点側端部に隔壁を設けた無機絶縁物で覆ったことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記通電軸径を前記接点径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通電軸の耐電圧特性を向上し得る接離自在の一対の接点を有する真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空中の優れた絶縁性、消弧性を利用した真空バルブは、絶縁ガスなどを用いず、環境に調和していることから、大容量化、高電圧化が進んでいる。大容量化においては、通電容量を増大させるため、接点径とともに、通電軸を太径にするものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、高電圧化においては、各部の電界緩和を図るものの、真空中の面積効果を利用し、破壊電界を向上させるものが知られている。具体的には、アークシールド端部の曲率半径を小さくし、絶縁破壊に寄与する面積を小さくし、耐電圧特性を向上させるものである（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７３４１５号公報
【特許文献２】特開平１０−２１８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の真空バルブにおいては、次のような問題がある。
【０００６】
大容量化のために棒状の通電軸を太径にすると、筒状のアークシールドとのギャップ長が短くなる。アークシールドにおいては、端部では耐電圧特性の向上が図られているものの、中間部ではギャップ長が短くなった割合に比例して電界強度が上昇する。そして、通電軸とアークシールド中間部間では、端部とは逆の真空中の面積効果が働き、絶縁破壊に寄与する面積が大きく、破壊電界が低下するので、益々、耐電圧特性が低下することになる。絶縁破壊は電界放射による電子放出により始まるので、この電子放出の抑制が必要なものとなる。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、通電軸からの電界放射による電子放出を抑制し、アークシールド間の耐電圧特性を向上させる真空バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、実施形態の真空バルブは、接離自在の一対の接点と、前記一対の接点にそれぞれ固着された通電軸と、前記一対の接点を包囲するように設けられたアークシールドとを有する真空バルブであって、前記通電軸を前記接点側端部に隔壁を設けた無機絶縁物で覆ったことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態の真空バルブは、通電軸の周りに無機絶縁物を設け、電界放射による電子放出を抑制するものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図である。
【００１２】
図１に示すように、セラミックスよりなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、棒状の固定側通電軸４が貫通固定され、その周りには無機絶縁物よりなる固定側無機絶縁層５が設けられている。固定側通電軸４の真空絶縁容器１内の端部には、固定側接点６が固着されている。
【００１３】
固定側接点６と対向し、接離自在の可動側接点７が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸８の端部に固着されている。可動側通電軸８の周りには、固定側と同様に、可動側無機絶縁層９が設けられている。可動側通電軸８の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３の中央開口部に封着されている。
【００１４】
これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って、可動側通電軸８を軸方向に移動させることができる。また、固定側接点６と可動側接点７を包囲するように、筒状のアークシールド１１が真空絶縁容器１内面の中間部に固定され、遮断時に発生した金属蒸気が真空絶縁容器１内面に付着し、絶縁抵抗が低下することを防いでいる。
【００１５】
ここで、固定側無機絶縁層５、可動側無機絶縁層９は、アルミナ、珪酸、窒化ホウ素、炭化ケイ素などの少なくとも一種類以上の無機絶縁物を、例えばプラズマ溶射で真空バルブを組立てる前の部品レベルにおいて設けている。絶縁厚さは、数１０〜数１００μｍである。また、少なくともアークシールド１１内面と対向し、真空中に曝される外周の部分に設けるものとする。対向する部分は、電気銅からなるものの通電容量を増大させるため、固定側接点６、可動側接点７を固着する端部よりも太径となっている。
【００１６】
このように固定側通電軸４、可動側通電軸８を太径にすることにより、アークシールド１１とのギャップ長が短くなり、電界強度が上昇する。また、真空中で対向する面積が最も大きくなる。
【００１７】
これにより、固定側通電軸４、可動側通電軸８とアークシールド１１間は、電界強度が上昇するうえに、絶縁破壊に寄与する面積が大きく破壊電界が低下する。しかしながら、固定側無機絶縁層５、可動側無機絶縁層９により、固定側通電軸４、可動側通電軸８が臨界電界に達しても、電界放射による電子放出が抑制される。破壊電圧は、固定側無機絶縁層５、可動側無機絶縁層９が絶縁破壊に到るまで上昇する。
【００１８】
なお、真空中において、固定側接点６と可動側接点７間でも対向する面積が大きいが、例えば、銅クロム合金のような金属材料を用いているので、電気銅と比べて耐電圧特性を向上させることができる。このため、真空中における面積効果を単純に適用することはできない。
【００１９】
ここで、無機絶縁層５、９を通電軸４、８に設けることを、通電軸４、８を無機絶縁物で覆うと称する。無機絶縁物にアルミナを用いれば、真空絶縁容器１と同様の材質となり、品質管理、コストの観点から好ましい。
【００２０】
上記実施例１の真空バルブによれば、真空絶縁容器１内でアークシールド１１と対向する面積が大きく破壊電界が低下する固定側通電軸４、可動側通電軸８の周りに、それぞれ固定側無機絶縁層５、可動側無機絶縁層９を設けているので、真空中の面積効果により破壊電界が低下しても、電界放射による電子放出が抑制され、耐電圧特性を向上させることができる。
【００２１】
上記実施例１では、通電軸４、８の直径を接点６、７の直径よりも小さく図１で作図しているが、更なる大容量化のため、通電軸４、８の直径を接点６、７よりも大きくすると、無機絶縁層５、９による電子放出の抑制効果を大きく出すことができる。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、無機絶縁物の設け方である。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図２に示すように、固定側通電軸４には、予め製造しておいた無機絶縁物からなる筒状の固定側無機絶縁筒１２を挿通させている。固定側無機絶縁筒１２は、固定側通電軸４にろう付け部１３で固定されている。可動側通電軸８も同様であり、筒状の可動側無機絶縁筒１４をろう付け部１５で固定している。絶縁厚さは、それぞれ数１００μｍ〜数ｍｍである。
【００２４】
ここで、無機絶縁筒１２、１４を通電軸４、８に挿通することを、通電軸４、８を無機絶縁物で覆うと称する。
【００２５】
上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１と同様の効果のほかに、固定側無機絶縁筒１２、可動側無機絶縁筒１４の絶縁厚さを厚い方に容易に制御することができ、アークシールド１１間の耐電圧特性を更に向上させることができる。
【実施例３】
【００２６】
次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、無機絶縁物に鍔を設けたことである。図３において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
図３に示すように、固定側無機絶縁筒１２の固定側接点６側の端部に、半径方向に広がる鍔部１６を設けている。可動側無機絶縁筒１５も同様に、可動側接点７側の端部に鍔部１７を設けている。
【００２８】
上記実施例３の真空バルブによれば、実施例２と同様の効果のほかに、接点６、７側からの放電を鍔部１６、１７で阻止することができ、真空バルブ全体の耐電圧特性を向上させることができる。
【００２９】
なお、実施例１においても、溶射時間を長くし、接点６、７側の無機絶縁層５、９端部の絶縁厚さを厚くすれば、鍔部１６、１７と同様の効果を得ることができ、真空バルブ全体の耐電圧特性を向上させることができる。これらのことを、無機絶縁物の接点側端部に隔壁を設けると称する。
【００３０】
以上述べたような実施形態は、通電軸を無機絶縁物で覆っているので、通電軸が臨界電界に達しても電子放出が抑制され、耐電圧特性を向上させることができる。
【００３１】
以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な構成は、種々の他の形態に具体化されてもよいし、さらに、本発明の主旨から逸脱することなく、ここにおいて述べた構成の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲および主旨に入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００３２】
１  真空絶縁容器
２  固定側封着金具
３  可動側封着金具
４  固定側通電軸
５  固定側無機絶縁層
６  固定側接点
７  可動側接点
８  可動側通電軸
９  可動側無機絶縁層
１０  ベローズ
１１  アークシールド
１２  固定側無機絶縁筒
１３、１５  ろう付け部
１４  可動側無機絶縁筒
１６、１７鍔部
【図１】
0005525364.tif 000002
【図２】
0005525364.tif 000003
【図３】
0005525364.tif 000004