(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された真空容器内に固定電極を配置し、この固定電極と接離する可動電極を配置し、前記真空容器内と連通すると共に、一端側に開放端を有する管状の外側電極を前記真空容器に取付け、前記外側電極の外周側に磁界を発生する磁界発生部を配置し、前記外側電極の開放端に絶縁部をろう材により接合し、前記絶縁部を貫通し、かつ前記外側電極の内周面と対向して内側電極を配置し、前記内側電極と外側電極との間に電圧を印加し、前記外側電極から発生する電子を前記磁界により回転させ、この電子を真空容器内の残留ガスに衝突電離して発生するイオン電流により、前記真空容器内の圧力を測定する素子において、前記外側電極の材質を前記真空容器と同材質とし、前記外側電極と前記絶縁部との間にろう付け時の残留熱応力を吸収し、且つ前記外側電極よりも電子の放出性能の高い金属ブロックを挿入することを特徴とする真空絶縁開閉装置の圧力測定素子。
【請求項２】
前記金属ブロックはろう付け時の前記外側電極及び前記絶縁部の伸縮を吸収し、且つ電子を放出する部材であることを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁開閉装置の圧力測定素子。
【請求項３】
前記金属ブロックは無酸素銅であることを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁開閉装置の圧力測定素子。
【請求項４】
前記金属ブロックの端部に前記外側電極と前記内側電極とが対向する側に延びる突起部と、前記突起部及び前記金属ブロックに前記内側電極が貫通する貫通穴とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁開閉装置の圧力測定素子。
【請求項５】
前記真空容器及び前記外側電極にステンレス鋼を使用することを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁開閉装置の圧力測定素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力検出用の測定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及び耐電圧性能は圧力が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。また、特開平９−２４９０７６号公報に記載の絶縁開閉装置のように、単一真空バルブ内に遮断器・断路器・接地開閉器を集積した構造では、負荷或いは開閉装置本体を保守・点検する作業者の安全を確保する上で、操作時の真空圧力チェック機能、或いは圧力の常時監視機能を付加することが望まれる。
【０００３】
これまで、圧力検出装置を備えた真空バルブには、電離真空計を取付けたもの、真空容器内に設けた微小ギャップに電圧を印加し放電して圧力を検出するもの、マグネトロン端子を備えたものなどが知られている。また、特開平１１−３２９１７４号公報の真空絶縁開閉装置では接地真空容器より外部に突出する圧力測定素子が取付けられており、突出部を構成する外側電極と同軸電極の絶縁用絶縁物が直接接合されている。また、この公報では絶縁物のメタライズ面を電子供給源として積極的に利用して圧力測定素子の出力の増強を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、パイプ状の外側電極とセラミックを直接接合している。真空炉内のロウ付け接合では、外側電極とセラミックの間にロウ材を挿入し、高温に熱することで、ロウ材を溶かし、両者を接合させる。接合した両部材の熱膨張率が異なるため、ロウ付け後、室温状態に戻すと、残留熱応力が生じ、セラミックを破損する危険がある。従って、外側電極には延性の高い銅系の材料を使用せざるを得ない。銅系のパイプを使用すると、（１）真空容器は耐電圧性能からステンレス鋼の使用が望まれ、ステンレス鋼と銅はロウ付けでしか接合できず、ロウ付け回数が増える。（２）腐食、経年劣化などの問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、外側電極を真空容器と同材質の部材を使用でき、且つ圧力測定感度を良くした真空絶縁開閉装置の圧力測定素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空容器と同材質の外側電極を真空容器に取付け、この外側電極と絶縁部との間に外側電極及び絶縁部の熱膨張率の差を吸収し、且つ電子を放出する金属ブロックを介してろう材により接合することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１ないし図３を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図１に示す真空絶縁開閉装置の真空バルブ１は真空容器２とこれに取付けた圧力測定端子３０とから構成されている。接地したステンレス製の真空容器２はその周囲に２つのブッシング３，４、絶縁ロッド９、ベローズ１０、圧力測定端子３０により真空封止される。
【０００９】
真空容器２の内部には、接離自在な固定電極５と可動電極６を配置し、可動電極６は外部に設けた操作機構によって、可動電極６を固定電極５に接離させ、可動電極６を固定電極５に投入及び遮断を行う。ブッシング３を貫通する固定側導体１２に固定電極５を固定し、ブッシング４を貫通する可動側導体１３と可動電極６の間にフレキシブル導体８を接続する。
【００１０】
本実施例の真空バルブ１で電流は、固定側導体１２−固定電極５−可動電極６−フレキシブル導体８−可動側導体１３の経路で流れる。可動電極６は絶縁ロッド９と接続し、絶縁ロッド９はベローズ１０を介して真空容器２に固定される。アークシールド１１は遮断時にアークＡが真空容器２に触れて生じる地絡事故を回避するためのものである。
【００１１】
次に、真空バルブ１の動作について説明する。真空バルブ１を操作機構（図示せず）により絶縁ロッド９を上側方向に駆動し、可動電極６が固定電極５と接触して投入を行い。また絶縁ロッド９を下側方向に駆動し、可動電極６が固定電極５と離れて遮断を行う。
【００１２】
真空容器２内の圧力は圧力測定端子３０により測定する。圧力測定端子３０は図２（ａ），（ｂ）に示すマグネトロン方式の測定端子であり、同軸電極３８とその周囲に配置した永久磁石３７で構成する。永久磁石３７には、磁界発生用のコイルを用いても良い。また、永久磁石３７は常時備えておくのなではなく、圧力測定時（保守・点検時）にのみ取付けても良い。
【００１３】
同軸電極３８は円筒形の外側電極３３とそれを貫通する内側電極３４と、両者を絶縁する絶縁部材からなる絶縁部３１と、絶縁部３１と外側電極３３によって挟持した金属部材の金属ブロック３２とからなり、各々の部材は高温真空炉にてロウ付け接合する。ロウ材３５の設置箇所は図２（ａ）に示す通りである。
【００１４】
円筒状の外側電極３３は真空容器２に真空容器内と連通すると共に、一端側の開放端に絶縁部３１をろう材３５、例えばＡｇろうにより接合し、絶縁部３１の貫通穴３１ａには内側電極３４が貫通している。外側電極３３は真空容器２と同じ材料のステンレス鋼で製作し、真空容器２にはロウ付け、或いは溶接により取付けるが、真空容器２を製作時に、真空容器２の一部に円筒状の突起部を一体に成型し、この突起部を外側電極３３として使用しても良い。
【００１５】
金属ブロック３２及び中心電極３４は外側電極３３よりも電子の放出性能が高いと共に、延性の高い材料Ｃｕ，ＣｕＡｇなどで製作し、ロウ付後の残留応力によって絶縁部３１が破損するのを防止する。絶縁部３１には、高温ロウ付けに耐え得る部材例えばセラミックなどを用いる。図２（ｂ）に示すように金属ブロック３２の端部に外側電極３３と内側電極３４とが対向する側に延びる突起部３２ａと、金属ブロック３２を貫通する貫通穴３２ｂとを備えている。貫通穴３２ｂと対向する突起部３２ａの端部には角部３２ｃを形成してる。
【００１６】
圧力測定端子３０の作用について説明する。電源回路４０によって外側電極３３と内側電極３４の間に直流電圧を印加する。印加電圧の極性は、内側電極３４を陽極、外側電極３３及び金属ブロック３３を陰極とする。尚、印加電圧は交流電圧或いはパルス状の電圧であってもよい。
【００１７】
金属ブロック３２から放出された電子ｅは、電界Ｅと永久磁石３７で印加した磁界Ｂによってローレンツ力を受け、内側電極３４の周囲を回転運動する。回転運動する電子ｅが残留ガスＧに衝突電離させ、発生した陽イオンＩが外側電極３３に流れ込む。このイオン電流ｊは残留ガス量、即ち圧力に依存するため、抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖによって圧力を測定できる。
【００１８】
圧力を常時監視する場合には、抵抗Ｒの両端の電圧Ｖによってリレーを動作させ、警報ランプを点灯、或るいは警音を発生させればよい。尚、図３のグラフに示すように、真空バルブ１の遮断性能及び絶縁性能は圧力Ｐが１０−4Ｔｏｒｒ以上になると急激に低下する。本実施例で示した圧力測定端子３０は、１０−7Ｔｏｒｒ程度まで識別可能であり、圧力監視として十分有効である。
【００１９】
次に本実施例の効果について説明する。本実施例では、外側電極３３と絶縁部３１の間に、外側電極３３及び絶縁部３１の材質に比べ延性が大きい金属ブロック３２を挿入する。この金属ブロック３２は、真空容器２と同材質の外側電極３３と絶縁部３１との間に挿入してあり、ろう付け後の外側電極３３及び絶縁部３１の熱膨張係数の差による残留熱応力を吸収するので、絶縁部３１の破損を回避できる。
【００２０】
また金属ブロック３２の挿入によって、外側電極３３は真空容器２と同材料のステンレス鋼で製作できるようになるため、腐食による経年変化が抑制され、信頼性が向上する。外側電極３３は真空容器２と同材料のステンレス鋼で製作できるようになると、溶接による取付けが可能になり、高温真空炉にてロウ付け時の特殊な雇いが不要となり、高温真空炉によるロウ付け作業を簡素化することができる。また一部に突出部を設けた真空容器２を製作すれば、この突出部を外側電極として使用でき、一層低コストになる。
【００２１】
更に、金属ブロック３２は外側電極３３と接続しているので、陰極となる。外側電極３３及び金属ブロック３２と内側電極３４の間に直流電圧を印加すると、金属ブロック３２から電子ｅが放出され、この電子ｅは、電界Ｅと永久磁石３７で印加した磁界Ｂによってローレンツ力を受け、内側電極３４の周囲を回転運動する。回転運動する電子ｅが残留ガスＧに衝突電離させ、発生した陽イオンＩが外側電極３３に流れ込む。このイオン電流ｊは残留ガス量、即ち圧力に依存するため、抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖによって圧力を測定できる。
【００２２】
この実施例では、金属ブロック３２と内側電極３４との間隔が外側電極３３の内径より狭いから、金属ブロック３２の内側電極３４と対向する角部３２ｃに電界が集中し、より一層電子ｅの放出が盛んになる。それ故、電子ｅが残留ガスＧに衝突電離する回数が角部３２ｃを設けた分だけ盛んになり、イオン電流ｊの感度が良くなるため、図３のグラフで１０−7Ｔｏｒｒ程度まで識別可能となり、圧力監視をしゃすくなった。更に金属ブロック３２は仕事関数の小さい銅系の材料を用いるので、圧力測定として十分な電子を供給でき、出力の安定と感度をよくした信頼性のある圧力測定端子を提供できるようになった。また金属ブロック３２は突起部３２ａを形成し、突起部３２ａにより一層電子ｅの放出が盛んになり、イオン電流の感度が良くなり、圧力を測定しゃすくした。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、外側電極を真空容器と同材料を使用し、腐食による経年変化を抑制すると共に、使用時に一層電子ｅの放出を盛んにして、圧力を測定しゃすくした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である真空バルブおよび圧力測定端子の模式断面図である。
【図２】図1の真空バルブに取付けた圧力測定端子の側断面図である。
【図３】圧力Ｐと絶縁性能との関係を表した特性図である。
【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…穴、１６…絶縁筒、２０…主軸、２１…絶縁部、３０…圧力測定端子、３１…絶縁部、３２…金属ブロック、３３…外側電極、３４…内側電極、３５…ロウ材、３６…コイル、３７…永久磁石、３８…同軸電極、４０…電源回路、４１…メガー、５０…絶縁物、Ｂ…磁界、Ｅ…電界、Ｐ…圧力、Ｒ…抵抗、Ｖ…電圧、ｅ…電子。
【図１】
0003681962.tif 000002
【図２】
0003681962.tif 000003
【図３】
0003681962.tif 000004