(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が端板で気密に封止され内部が真空の絶縁筒と、この絶縁筒の片側の端板から前絶縁筒の内部に貫設された陽極と、前記絶縁筒の他側の端板から前記絶縁筒の内部に貫設された通電軸および一対のゲート通電軸と、前記通電軸の先端に配置された複数の針状電極と、この針状電極の前方に設けられ前記ゲート通電軸の先端で支持されるゲート電極板とを備えた電力用開閉器。
【請求項２】
前記ゲート電極板の外周を覆う円筒状の補助シールドを前記絶縁筒の他側の前記端板に固定したことを特徴とする請求項１に記載の電力用開閉器。
【請求項３】
前記陽極の先端の外周と前記ゲート電極板の外周を覆う中間シールドを前記絶縁筒に固定したことを特徴とする請求項１に記載の電力用開閉器。
【請求項４】
前記陽極の先端と前記ゲート電極板との間隙をＧ（mm）とし前記謡曲と前記通電軸との間に印加される公称電圧をＶａ（ｋＶ）としたとき、前記Ｇと前記Ｖａとの関係をＧ＝（0.7〜1.4）Ｖａとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力用開閉器。
【請求項５】
前記陽極の先端と前記ゲート電極板との間隙をＧ（mm）とし前記ゲート電極板の前面と前記補助シールドの前端までをＨ（mm）としたとき、前記Ｇと前記Ｈとの関係をＨ＝（0.15〜0.4）Ｇとしたことを特徴とする請求項２に記載の電力用開閉器。
【請求項６】
前記陽極の先端と前記ゲート電極板との間隙をＧ（mm）とし前記陽極の外周と前記中間シールドの内周との間隙をＬ（mm）としたとき、前記Ｇと前記Ｌとの関係をＬ＝（0.55〜0.8）Ｇとしたことを特徴とする請求項３に記載の電力用開閉器。
【請求項７】
前記絶縁筒を800℃〜1200℃で焼鈍したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電力用開閉器。
【請求項８】
前記補助シールド又は前記中間シールドの表面を複合電解研磨又は電子ビーム処理したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電力用開閉器。
【請求項９】
前記絶縁筒の端板に貫設した前記陽極と前記通電軸を複数台設け、逆並列接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力用開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に環境面を考慮した電力用開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力用開閉器には、気中遮断器や磁気吹消遮断器に続いて開発されたガス遮断器と真空遮断器がある。このうち、ガス遮断器は、空気と比べて約１００  倍の消弧性能を発揮するＳＦ６  ガスを電極の間に吹き付けてアークを遮断するもので、定格電圧が１０ｋＶ級から５００  ｋＶ級まで実用化され、特に６６ｋＶ以上の用途に使用されている。
【０００３】
ＳＦ６  ガスは、通常状態では、無色，無臭、無味、不燃性の非常に安定した気体であり、しかも無害である。この優れた安定性と電気的特性のために電気機器の気体絶縁材料としても広く利用されている。
【０００４】
しかし、落雷事故などによって電力系統に過電圧が発生し、事故の拡大を防ぐために開極したガス遮断器の接点間のＳＦ６  ガス中でアーク放電が発生すると、ＳＦ６  ガスはＳＯＦ２  ，ＳＯ２  ，ＳＯ２  Ｆ２  ，ＳＯＦ４  ，ＨＦ，ＳｉＦ４  等の分解生成物や分解ガスを生成する。
【０００５】
このＳＦ６  ガスの分解生成物や分解ガスは有害であり、その処理が必要となる。また、ＳＦ６  ガスは地球温暖化の原因となる温室効果ガスであり、温室効果係数が二酸化炭素の２４０００  倍である。
【０００６】
そのため、１９９７年１２月に京都で開催された第３回気候変動に関する国際連合枠組条約締約国会議（ＣＯＰ３）において、ＳＦ６  ガスも削減対象のガスとして加えられ、排出の抑制と削減についての対応が要求されている。したがって、電力用開閉器としてもＳＦ６  ガスの使用は廃止する方向にある。
【０００７】
一方、真空遮断器は、電極からアークで放出される金属蒸気が高速で拡散することを利用したもので、内部の真空度は１０−３Ｐａ以下に保持されている。さらに、真空遮断器は安全性の高さや保守点検の容易さ及び高い絶縁性能等の特性を活かして定格電圧６０ｋＶ以下の遮断器として広く用いられている。
【０００８】
しかしながら、真空中の絶縁性能は電極の表面状態で大きく影響するため、電流の遮断時のアークで電極表面が損傷されると、絶縁性能が低下する。このため、所定の寿命を保証するためには、絶縁性能の裕度を十分にとる必要がある。
【０００９】
さらに、この真空遮断器は、電極の開閉時に衝撃音を発生するため、都市部や住宅地で用いる場合は、多頻度の開閉操作が騒音上困難になっており、その対策が必要になっている。
したがって、環境面からはＳＦ６  ガス遮断器だけでなく、真空遮断器もこれに代わる開閉器が求められている。
【００１０】
このため、スイッチング素子としての電界放出型冷陰極素子（真空マイクロ素子）が検討され始めている。この電界放出型冷陰極素子は、高電界での電子放出を利用して電流を制御するもので、高絶縁耐力、耐温度・耐放射線性や電子の高速走行性の面で半導体素子よりも格段に優れている。
【００１１】
このため、超高速マイクロ波デバイス，パワースイッチングデバイス，電子線デバイス平板型画像表示装置など非常に広い分野での応用が期待されている。
【００１２】
図１３は、電界放出型冷陰極素子の基本構造を示す説明図である。図１３において、エミッタ１Ｂの中心には、鋭い針状電極２が形成され、この針状電極２の先端の周囲にはゲート電極４が配置され、更に、エミッタ１の先端とゲート電極４と対向する陽極３が設けられている。
【００１３】
なお、針状電極２は、サブミクロンから数ミクロンであるため、半導体の製造のために開発された蒸着やエッチングによる微細加工技術を利用して製作される。
【００１４】
この電界放出型冷陰極素子は、ゲート電極４と針状電極２の間のゲート電圧Ｖｇを正極性にすると、針状電極の先端が高電界となり、この先端から高密度の電子が放出され、ゲート電圧を変えることで電流を制御する。
したがって、ゲート電圧Ｖｇを零か負極性にすることで、針状電極からの電子放出を抑え電流を遮断することができる。
【００１５】
すなわち、ゲート電圧を抑制することでスイッチング動作が可能になるが、１個の針状電極２から放出される電子はきわめて微少のため、大容量の電力用として採用するためにはこれらを多数直並列に接続しなければならない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって電界放出型冷陰極素子で電力用開閉器を構成するためには、素子の高電圧化と冷陰極素子の集積度を上げなければならない。
高電圧化の面では、エミッタ１とゲート電極４で構成された電界放出型冷陰極板は薄い板状であるので、電界放出型冷陰極板の端部の電界強度が高くなり、陽極３と電界放出型冷陰極板の絶縁性能が低くなる。
【００１７】
電力用では、針状電極２から放出される電子の密度が高くなるので、陽極３への衝突エネルギーも大きくなり、陽極材料の衝突面の蒸発が増える。すると、この金属蒸気が絶縁容器の内面に付着し、この内面の絶縁性能が低下する。
そこで、本発明の目的は、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明の電力用開閉器は、両端が端板で気密に封止され内部が真空の絶縁筒と、この絶縁筒の片側の端板から絶縁筒の内部に貫設された陽極と、絶縁筒の他側の端板から絶縁筒の内部に貫設された通電軸および一対のゲート通電軸と、この通電軸の先端に配置された複数の針状電極と、この針状電極の前方に設けられゲート通電軸の先端で支持されるゲート電極板とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
特に請求項２に対応する発明の電力用開閉器は、ゲート電極板の外周を覆う円筒状の補助シールドを絶縁筒の他側の端板の内側に固定したことを特徴とする。
特に請求項３に対応する発明の電力用開閉器は、陽極の先端の外周とゲート電極板の外周を覆う中間シールドを円筒に固定したことを特徴とする。
【００２０】
特に請求項４に対応する発明の電力用開閉器は、陽極の先端とゲート電極板との間隙をＧ（ｍｍ）とし陽極と通電軸との間に印加される公称電圧をＶａ（ｋＶ）としたとき、ＧとＶａの関係をＧ＝（０．７  〜１．４  ）Ｖａとしたことを特徴とする。
【００２１】
特に請求項５に対応する発明の電力用開閉器は、陽極の先端とゲート電極板との間隙をＧ（ｍｍ）としゲート電極板の前面と補助シールドの前端までをＨ（ｍｍ）としたとき、ＧとＨとの関係をＨ＝（０．１５〜０．４  ）Ｇとしたことを特徴とする。
【００２２】
特に請求項６に対応する発明の電力用開閉器は、陽極の先端とゲート電極板との間隙をＧ（ｍｍ）とし陽極の外周と中間シールドの内周との間隙をＬ（ｍｍ）としたとき、ＧとＬとの関係をＬ＝（０．５５〜０．８  ）Ｇとしたことを特徴とする。
【００２３】
特に請求項７に対応する発明の電力用開閉器は、絶縁筒を８００  ℃〜１２００℃で焼鈍したことを特徴とする。
特に請求項８に対応する発明の電力用開閉器は、補助シールド又は中間シールドの表面を複合電解研磨又は電子ビーム処理したことを特徴とする。
【００２４】
さらに請求項９に対応する発明の電力用開閉器は、絶縁筒の端板に貫設した前記陽極と前記通電軸を複数台設け、逆並列に接続したことを特徴とする。
このような手段によって、本発明では、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電力用開閉器の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の電力用開閉器の第１の実施形態を示す縦断面図で、従来の技術で示した図１３に対応し、請求項１及び請求項４に対応する図である。
【００２６】
図１及び図２において、セラミック材から円筒状に製作され８００  ℃から１２００℃で焼もどし処理された絶縁筒１１Ａの上端には、ステンレス鋼板から環状に打ち抜かれた端板８Ａが薄い環状の接続板を介してろう付されている。
【００２７】
同様に、絶縁筒１１Ａの下端にも上端の端板８Ａと外径が同一で内径が小さく打ち抜かれた端板８Ｂが接続板を介して対称的にろう付されている。
このうち、上側の端板８Ａの中心に形成された打ち抜き穴には、上端にフランジ部を形成し、下端の外周が面取りされ無酸素銅から製作された陽極３が上方から挿入され、端板８Ａに上端部がろう付されている。
【００２８】
下側の端板８Ｂの中心に形成された打抜き穴には、上部の陽極３と比べて小径で無酸素銅から製作された通電軸１Ａが貫設され、端板８Ｂにろう付されている。
【００２９】
この端板８Ｂには、通電軸１Ａの外側の位置に対して、筒状の一対の絶縁管９が気密に且つ対称的に貫設されている。
このうち、通電軸１Ａの上端には、円板状のエミッタ基板６がろう付され、このエミッタ基板６の上面には、先端の挟角が約３０°の円錐状の針状電極２が等間隔に且つ前面に亘ってろう付されている。
【００３０】
さらに、エミッタ基板６の上面には、針状電極２が遊嵌する逆台形状の電極穴５ａが形成されエミッタ基板６と同一外径の円板状の絶縁板５が接合されている。
【００３１】
この絶縁板５のさらに上面には、陽極３と比べて外径が小さく、各針状電極２の先端部との対向部に貫通穴４ａが形成されシリコン材から製作されたゲート電極４が固定されている。
【００３２】
このゲート電極４の裏面には、各絶縁管９の軸心に気密に貫設されたゲート通電軸７の上端がろう付されている。
発明者らは、陽極３とゲート電極４の真空中のギャップ長（ｄ）を変えて、雷インパルス電圧を印加し破壊電圧（Ｖｂ）を試験したところ、図３の対数目盛のグラフで示す結果を得た。
【００３３】
ここで、このグラフの縦軸は、ギャップ長ｄが１ｍｍのときの破壊電圧を１としたときの、ギャップ長ｄに対する破壊電圧の増加比率（倍率）を示し、例えば、ギャップ長が１０ｍｍになると、破壊電圧（Ｖｂ）は、１０倍とならず約５倍となることを示す。
【００３４】
図３のグラフから、破壊電圧Ｖｂとギャップ長（ｄ）との関係は、
Ｖｂ＝Ｂ・ｄ０．６８・・・・・（１）
となる。
ここで、Ｂ；定数
一方、電力用開閉器の耐電圧特性の評価基準となる、電気学界電気規格調査会標準規格（ＪＥＣ−１４７  ）で規定した公称電圧（Ｖａ）と雷インパルス試験電圧（Ｖｉ）との関係は、
Ｖｉ＝Ａ・Ｖａ０．７  ・・・・・（２）
と表わすことができる。
【００３５】
したがって、図１で示した陽極３とゲート電極４との間隔Ｇと公称電圧（Ｖａ）との関係は、雷インパルス試験電圧（Ｖｉ）と公称電圧（Ｖａ）の関係に絶縁裕度を考慮して、
Ｇ＝（０．７  〜１．４  ）Ｖａ・・・・・（３）
とすることができる。
【００３６】
したがって、この電力用開閉器の適用回路の公称電圧に従い、式（３）  によって間隔Ｇを求めることで、前述したＪＥＣ−１４７  で規定した雷インパルス電圧に耐えることができ、開閉時の騒音が皆無で環境に配慮した直流用の電力用開閉器を得ることができる。
【００３７】
図４は、本発明の電力用開閉器の第２の実施形態を示し請求項７に対応し、絶縁円筒１１Ａを８００  から１２００℃で焼きもどしした時間と、絶縁円筒１１Ａの表面の残留応力（σ）および沿面の破壊電圧（Ｖｂ）との関係を示すグラフである。
【００３８】
図４に示すように、残留応力σは、焼きもどしを約３〜６時間行うことにより、焼きもどしを行わない場合と比べて約３分の１に減らすことができ、沿面の破壊電圧Ｖｂも約１８％上げることができる。
【００３９】
次に、図５は、本発明の電力用開閉器の第３の実施形態を示す縦断面図で、第１の実施形態で示した図１に対応し、請求項９に対応する図である。
図５において、第１の実施形態で示した図１と異なるところは、図１で示した電力用開閉器を２個極性を逆向きにして導体で並列接続したことで、他は、図１と同一である。したがって、この図１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
すなわち、左右の開閉器１７の通電軸１Ａの外面側には、接続導体１５Ａがそれぞれろう付され、各陽極３の外面側にも接続導体１５Ｂがろう付されている。
各接続導体１５Ａ，１５Ｂの更に外面には、並列接続導体１６の端部がろう付され、この並列接続導体１６の中央部の外面側に対して、端子導体１６ａがろう付されている。
【００４１】
このように構成された電力用開閉器においては、正負両方向の電流のスイッチングが可能となり、交流用の電力スイッチング素子や電力用開閉器として用いることができる。
【００４２】
図６は、本発明の電力用開閉器の第４の実施形態を示す縦断面図で、前述した実施形態で示した図１及び図５に対応し、請求項２及び請求項５に対応する図である。
【００４３】
図６において、前述した実施形態の図１及び図２と異なるところは、ゲート電極４とゲート用通電軸７の外側を囲む略円筒状の補助シールド１３を端板８Ｂの内面側にろう付したことで、他は、図１と同一である。
【００４４】
したがって、この補助シールド１３は、端板８Ｂと通電軸１Ａを介して接続されたエミッタ基板６や針状電極２と同電位になっている。この補助シールド１３の先端１３ａは、断面が半円状に内側に湾曲し、ゲート電極４の上面からの突き出し高さＨは、０．３  Ｇとなっている。
【００４５】
このような補助シールド１３が組み込まれた電力用開閉器においては、ゲート電極４の外周の端部の特に高い電界強度を緩和することができるので、図１で示した電力用開閉器と比べて、陽極３とゲート電極４の間の耐電圧特性を上げることができる。
【００４６】
図７は、図６で示した補助シールド１３の有無によるこれらの周辺の電界強度の違いを示すグラフで、横軸は、図６で示した寸法Ｈ，Ｇの比を示す。
このうち、上端に示す鎖線の直線Ｅ０  は、補助シールド１３が組み込まれないときの、ゲート電極４の端部の電界強度を示し、曲線Ｅ１  はＨ，Ｇの比と補助シールド１３の先端の電界強度の関係を示す曲線である。
【００４７】
また、曲線Ｅ２  は、Ｈ，Ｇの比とゲート電極４の上面の電界強度との関係を示し、曲線Ｅ１  は、Ｈ，Ｇの比に比例し、曲線Ｅ２  は反比例する。
さらに、破壊電界強度Ｅｂ  は、補助シールド１３の材料がステンレス鋼の場合の真空中の値であり、破壊電界強度Ｅｂ  は、ゲート電極４の材料をシリコンとした場合の真空中の値である。
【００４８】
ゲート電極４の破壊電界強度Ｅｂ  が破壊電壊電界強度Ｅａ  と比べて低い理由は、材料が異なるだけでなく、通電時においてゲート電極に対して陽極材料が蒸着するためと考える。
【００４９】
図７のグラフで示すように、Ｈ，Ｇの関係をＨ＝（０．１５〜０．４  ）Ｇとすることで、補助シールド１３とゲート電極４の上面の電界強度を下げることができ、小形で絶縁特性の優れた請求項５に対応する電力用開閉器を得ることができる。
【００５０】
図８は、本発明の電力用開閉器の第５の実施形態を示す縦断面図で、特に前述した実施形態で示した図１に対応し、請求項３及び請求項６に対応する図である。
【００５１】
図８において、図１と異なるところは、絶縁容器１１Ｂの内周に対して、ステンレス鋼板から円筒状に製作された中間シールド１４を設けて、内部のアークで発生した金属蒸気の絶縁容器１１Ｂの内周面への付着に起因する絶縁特性の低下を防いだことで、他は図１と同一である。
【００５２】
すなわち、この中間シールド１４は、上下方向の中央部が大径に形成され、この大径部が絶縁円筒１１Ｂの中央部に形成された凸部にろう付されている。
この結果、上端の陽極３の中間部から下部は、中間シールド１４の上部に所定の間隙を介して遊嵌し、ゲート電極４，針状電極２，エミッタ基端６と通電軸１Ａ及びゲート用通電軸７の上部も、中間シールド１４の下部に遊嵌している。
【００５３】
ここで、陽極３の外周と中間シールド１４の対向部の内周との間隙Ｌと、陽極３とゲート電極４との間隙Ｇとの関係は、図９で以下説明するようにＬ＝（０．５５〜０．８  ）Ｇとするのが好ましい。
【００５４】
図９は、上述したＬ，Ｇの比と中間シールド１４の上部内周の電界強度Ｅ３  との関係を示すグラフである。
すなわち、縦軸の電界強度Ｅｃ  は、中間シールド１４の材料をステンレス鋼とした場合の上端内周の破壊電界強度であり、電界強度Ｅｄ  は、Ｌ／Ｇが０．８  のときの中間シールド１４の上端内周の電界強度である。
【００５５】
図９で示すように、Ｌ／Ｇが０．８  以上になると、絶縁容器１１Ｂの外径が増えても中間シールド１４の電界強度はあまり下がらず、Ｌ，Ｇの比が０．５５以下になると電界強度の増加率が増える。
したがって、前述したＬ＝（０．５５〜０．８  ）Ｇとすることで、外形を抑えて絶縁特性の優れた請求項６に対応する電力用開閉器を得ることができる。
【００５６】
図１０は、発明者らが試験したゲート電極４と中間シールド１４の材料の違いによる銅材の陽極３に対する雷インパルス耐電圧特性を示すグラフである。
図１０において、左端の銅材と比べて、ステンレス鋼材では約１．７  倍で、右端のタングステンでは１．９  倍である。
なお、試験片は、直径３４ｍｍの平板電極で、ギャップ長１．５ｍｍ  とした。
【００５７】
この結果、図６に示した補助シールド１３の材料を、ステンレス鋼またはタングステンとすることで、陽極３との間の耐電圧特性を所定の値に維持するとともに、弧状面による電界緩和と相俟って、電力用開閉器の小形化を図ることができる。
【００５８】
図１１及び図１２は、請求項８に対応し、このうち、図１１は、図６で示した補助シールド１３の表面処理の違いによる雷インパルス耐電圧特性を示すグラフである。
発明者らは、へら絞りで成形した補助シールド１３に対して、その後に複合電解研磨処理を行ったものと行わないものとの雷インパルス耐電圧特性の比較試験を行った。なお、電解液は、リン酸６２：硫酸３８の割合で混合したバッテル電解液を用いた。
【００５９】
図１１において、十印でプロットした結果は、へら絞りだけの場合を示し、○印は前述したバッテル電解液によって複合電解研磨処理を施した場合を示す。
図１１に示すように、電圧印加回数が３００  〜５００  回では、○印で示す複合電解研磨を施したものは、へら絞りだけのものに比べて約２０ｋＶ高い破壊電圧を示している。
【００６０】
このように、複合研磨処理を施したものは、真空バルブと同様に製造の最終工程で行う両電極の間に電圧を印加して絶縁破壊を繰り返すコンディショニング処理に要する時間を短縮することができる利点がある。
【００６１】
なお、この複合電解研磨処理は、図８に示した中間シールド１４に施して、この中間シールド１４と陽極３との間の絶縁特性を上げてもよい。
図１２は、補助シールド１３に対して、複合電解研磨処理の代りに、電子ビーム処理を行った補助シールドの真空中における雷インパルス耐電圧特性を示すグラフである。
【００６２】
図１２に示すように、電子ビーム処理を行ったものは、この処理を施さなかったものと比べて、真空中における耐雷インパルス特性が、最終回の８００  回においても約２０ｋＶ高い。
したがって、図８で示した中間シールド１４にこの電子ビーム処理を施しても絶縁間隙Ｌ，Ｇを減らすことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上、請求項１に対応する発明によれば、両端が端板で気密に封止され内部が真空の絶縁筒と、この絶縁筒の片側の端板から絶縁筒の内部に貫設された陽極と、絶縁筒の他側の端板から絶縁筒の内部に貫設された通電軸および一対のゲート通電軸と、通電軸の先端に配置された複数の針状電極と、この針状電極の前方に設けられゲート通電軸の先端で支持されるゲート電極板とを備えることで、このゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切したので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００６４】
特に請求項２に対応する発明によれば、ゲート電極板の外周を覆う円筒状の補助シールドを絶縁筒の他側の端板の内側に固定することで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、ゲート電極板の外周の電界を補助シールドで緩和したので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００６５】
特に請求項３に対応する発明によれば、陽極の先端の外周とゲート電極板の外周を覆う中間シールドを円筒に固定することで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、中間シールドで絶縁筒の内周の絶縁特性の低下を防いだので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００６６】
特に請求項４に対応する発明によれば、陽極の先端とゲート電極板との間隙をＧ（ｍｍ）とし陽極と通電軸との間に印加される公称電圧をＶａ（ｋＶ）としたとき、ＧとＶａの関係をＧ＝（０．７  〜１．４  ）Ｖａとすることで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、陽極とゲート電極板の間隙を回路電圧に対応させたので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００６７】
特に請求項５に対応する発明によれば、陽極の先端とゲート電極板との間隙をＧ（ｍｍ）としゲート電極板の前面と補助シールドの前端までをＨ（ｍｍ）としたとき、ＧとＨとの関係をＨ＝（０．１５〜０．４  ）Ｇとすることで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、補助シールドによる電界緩和の効果を上げたので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００６８】
特に請求項６に対応する発明によれば、陽極の先端とゲート電極板との間隙をＧ（ｍｍ）とし陽極の外周と中間シールドの内周との間隙をＬ（ｍｍ）としたとき、ＧとＬとの関係をＬ＝（０．５５〜０．８  ）Ｇとすることで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、中間シールドと陽極間及び電極板と陽極間の電界を抑えたので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００６９】
特に請求項７に対応する発明によれば、絶縁筒を８００  ℃〜１２００℃で焼鈍することで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、絶縁容器の内面の絶縁特性を上げたので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００７０】
特に請求項８に対応する発明によれば、補助シールド又は中間シールドの表面を複合電解研磨又は電子ビーム処理することで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して、所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切するとともに、これらの補助シールド又は中間シールドと陽極間の耐電圧特性を上げたので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【００７１】
さらに請求項９に対応する発明によれば、絶縁筒の端板に貫設した前記陽極と前記通電軸を複数台設け、逆並列に接続することで、ゲート電極板に印加する電圧を制御して所定の間隙で対置した陽極と通電軸の間を流れる電流を制御し、回路を入・切したので、高電圧化を図り、環境に調和し、安全性と信頼性に優れた電力用開閉器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力用開閉器の第１の実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１の部分拡大詳細図。
【図３】本発明の電力用開閉器の第２の実施形態の作用を示すグラフ。
【図４】本発明の電力用開閉器の第２の実施形態を示すグラフ。
【図５】本発明の電力用開閉器の第３の実施形態を示す縦断面図。
【図６】本発明の電力用開閉器の第４の実施形態を示す縦断面図。
【図７】本発明の電力用開閉器の第４の実施形態の作用を示すグラフ。
【図８】本発明の電力用開閉器の第５の実施形態を示す縦断面図。
【図９】本発明の電力用開閉器の第５の実施形態の作用を示すグラフ。
【図１０】本発明の電力用開閉器の第６の実施形態の作用を示すグラフ。
【図１１】本発明の電力用開閉器の第７の実施形態の作用を示すグラフ。
【図１２】本発明の電力用開閉器の第８の実施形態の作用を示すグラフ。
【図１３】従来の電界放出型冷陰極素子の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１Ａ…通電軸、２…針状電極、３…陽極、４…ゲート電極、５…絶縁板、６…エミッタ基板、７…ゲート用通電軸、８Ａ，８Ｂ…端板、９…絶縁管、１１Ａ，１１Ｂ…絶縁筒、１３…補助シールド、１４…中間シールド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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