(57)【要約】【課題】接点板で発生したアークスポットを早期に消滅させて真空バルブの気密性部材に熱的影響を与えない真空バルブ用接点を提供する。【解決手段】円筒部１２を有する電極１０と、円筒部の一端側開口部を閉塞する円板形状の接点板１１とを備えた真空バルブ用接点である。円筒部の周面には、軸方向に対して傾斜する電極スリット１４が周方向に離間して複数本形成されている。接点板の外周側には、中央部を囲むように曲線状の接点スリット１５，１６が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部を有する電極と、円筒部の一端側開口部を閉塞する円板形状の接点板とを、備え、
前記円筒部の周面に、軸方向に対して傾斜する電極スリットが周方向に離間して複数本形成されているとともに、
前記接点板に、該接点板に発生したアークスポットが流れ込み、該アークスポットを消滅させる接点スリットを形成したことを特徴とする真空バルブ用接点。
【請求項２】
前記接点スリットは、前記接点板の外周側に、中央部を囲むように形成された複数の接点スリットからなることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ用接点。
【請求項３】
前記接点スリットは、前記中央部に寄った位置で形成されている曲線状の内側接点スリットと、前記内側接点スリットより半径を大きくして形成されている外側接点スリットと、を備え、前記内側接点スリット及び前記外側接点スリットは、それらの長手方向の端部が半径方向で互いに重なるような長さで形成されていることを特徴とする請求項２記載の真空バルブ用接点。
【請求項４】
円筒部を有する電極と、円筒部の一端側開口部を閉塞する円板形状の接点板とを、備え、
前記円筒部の周面に、軸方向に対して傾斜する電極スリットが周方向に離間して複数本形成されているとともに、
前記接点板の接点面の外周側に、円環状の接点溝が形成されていることを特徴とする真空バルブ用接点。
【請求項５】
前記接点溝は、方形状の凹部として形成されていることを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ用接点。
【請求項６】
前記接点溝は、三角形状の凹部として形成されているとともに、前記接点板の中央側に位置している溝開口縁部が、鈍角の角部で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ用接点。
【請求項７】
前記接点溝は、凹部として形成されているとともに、前記接点板の中央側に位置している溝開口縁部が、丸みを付けて外側に突出する形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ用接点。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の真空バルブ用接点を、真空容器内に、互いに接離自在な一対の接点部として搭載したことを特徴とする真空バルブ。
【請求項９】
真空容器内に、固定側接点部と、前記固定側接点部に対して接離自在な可動側接点部とが搭載されており、
前記可動側接点部は、円筒部を有する電極と、前記円筒部の一端側開口部を閉塞して固定した接点板と、前記電極に端部が固定された可動側通電軸と、前記可動側通電軸を可動自在に支持するベローズと、を備え、
前記円筒部の周面に、軸方向に対して傾斜する電極スリットが周方向に離間して複数本形成されているとともに、
前記電極及び前記ベローズの間の前記可動側通電軸の外周に、前記外周から径方向外方に延在する円板部と、前記円板部の外周から前記電極側に突出している円筒状の折り返し部とからなる導電性を有するリング部材が固定されていることを特徴とする真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空バルブ用接点及び真空バルブに関する。
【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、特定箇所を電力系統から切り離す役割を果たし、特に、事故電流が発生した際には電流を遮断して電力系統を保護する責務を負う。
真空遮断器の真空容器内には一対の接点を接離することで、通常時は電流を通電し、事故電流発生時は電流遮断する真空バルブが設けられている。
【０００３】
真空バルブは、真空容器内部に、固定側接点及び可動側接点と、可動側接点に連結されている可動側通電軸を可動自在に支持し、真空容器内の密閉性を確保するベローズと、を備えている。
固定側接点及び可動側接点は、カップ形状の電極と、電極の開口部を閉塞する円板形状の接点板と、を備えている。そして、カップ形状の電極の円筒部に軸方向に対して傾斜するスリットを複数設け、固定側接点及び可動側接点の接点板間に電極軸方向の磁界（以下、縦磁界という）を印加することで、電流遮断性能を向上させる縦磁界方式が採用されている。
【０００４】
縦磁界方式の真空バルブ用接点を備えた真空バルブとして、特許文献１の装置が知られている。この特許文献１の真空バルブは、電流遮断時に発生したアークが縦磁界によって拡散されることで、電極端部に位置する接点表面の熱が拡散されるため、アークを形成する金属蒸気の供給が制限されて電流遮断を達成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６１３８６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献１の真空バルブは、電流遮断時に発生した金属蒸気、その他のプラズマ粒子、一対の接点部間で発生したアークスポットが、接点板の中心から接点板の外周端部へ拡散した後、電極の円筒部から固定側電極及び可動側通電軸に移動していく。
可動側電極軸に移動したアークスポットがベローズに移動すると、ベローズが損傷して真空容器内の密閉性が損なわれるおそれがある。
そこで、本発明は、接点板で発生したアークスポットを早期に消滅させて真空バルブの気密性部材に熱的影響を与えない真空バルブ用接点及び真空バルブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る真空バルブ用接点は、円筒部を有する電極と、円筒部の一端側開口部を閉塞する円板形状の接点板とを、備えている。円筒部の周面には、軸方向に対して傾斜する電極スリットが周方向に離間して複数本形成されている。そして、接点板には、接点板に発生したアークスポットが流れ込み、アークスポットを消滅させる接点スリットが形成されている。
また、本発明の一態様に係る真空バルブは、真空容器内に、上述した真空バルブ用接点を、接離自在な一対の接点部として搭載した装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る真空バルブ用接点及び真空バルブによれば、接点部で発生したアークスポットを真空バルブの気密性部材に移動するまでに消滅させ、気密性部材への熱的影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の真空バルブの内部構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の可動側接点部を構成する電極の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の可動側接点部を平面視で示した図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の可動側接点部を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の可動側接点部を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の可動側接点部を構成する接点板に形成した接点スリットの断面形状を示す図であり、図６（ａ）は、接点スリットにアークスポットが流れ込む直前の状態、図６（ｂ）は、接点スリットにアークスポットが流れ込んでアークが溝開口縁部に接触している状態を示す図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態の第１変形例である接点スリットの断面形状を示す図であり、図７（ａ）は、接点スリットにアークスポットが流れ込む直前の状態、図７（ｂ）は、接点スリットにアークスポットが流れ込んでアークが溝開口縁部に接触している状態を示す図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態の第２変形例である接点スリットの断面形状を示す図であり、図８（ａ）は、接点スリットにアークスポットが流れ込む直前の状態、図８（ｂ）は、接点スリットにアークスポットが流れ込んでアークが溝開口縁部に接触している状態を示す図である。
【図９】本発明に係る第３実施形態の真空バルブの内部構造を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の可動側接点部、可動側通電軸及びベローズを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１〜第３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の真空バルブ１の概要を示すものである。
真空バルブ１は、筒状の真空絶縁容器２の一方端に固定側封着金具３、他方端に可動側封着金具４が封着されている。固定側封着金具３には、固定側通電軸５が貫通して固定され、真空絶縁容器２内の固定側通電軸５の端部に固定側接点部６が設けられている。
また、固定側接点部６に対向して接離自在とした可動側接点部７は、可動側封着金具４を移動自在に貫通する可動側通電軸８の端部に設けられている。
【００１２】
また、可動側接点部７には、可動側封着金具４に連結されて可動側通電軸８を可動自在に支持し、真空絶縁容器２の密閉性を確保するベローズ９が設けられている。
可動側接点部７は、真空絶縁容器２内の可動側通電軸８の端部に固定されているカップ形状の電極１０と、電極１０の開口部を閉塞して固定した円板形状の接点板１１と、を備えている。
【００１３】
電極１０は、図２に示すように、円筒部１２と、円筒部１２の軸方向一端に形成された底部１３と、備えた部材である。
電極１０の円筒部１２には、軸方向に対して斜めに横切る複数の電極スリット１４が周方向に所定間隔をあけて形成されている。
可動側接点部７の接点板１１には、図３に示すように、中央部を囲む位置に曲線状の内側接点スリット１５及び外側接点スリット１６が２本ずつ形成されている。
【００１４】
内側接点スリット１５及び外側接点スリット１６は、接点板１１の中央部に設けた半径中心Ｐを一致させ、外側接点スリット１６が内側接点スリット１５に対して長い半径で形成されている。
そして、２本の内側接点スリット１５は、半径中心Ｐを基準として点対称となる位置に形成されている。また、２本の外側接点スリット１６は、内側接点スリット１５に対して９０度回転した位置で、半径中心Ｐを基準として点対称となる位置に形成されている。
【００１５】
また、内側接点スリット１５及び外側接点スリット１６の長手方向の両端部は、半径方向で互いに重なるような長さに設定されている。
また、固定側通電軸５の端部に設けられている固定側接点部６も、可動側接点部７と同一構造である。
なお、本発明に記載されている真空バルブ用接点が、固定側接点部６及び可動側接点部７に対応し、本発明に記載されている真空容器が、筒状の真空絶縁容器２、固定側封着金具３及び可動側封着金具４に対応している。
【００１６】
次に、第１実施形態の真空バルブ１の動作について説明する。
電流遮断時に、固定側接点部６及び可動側接点部７の間でアークが発生すると、固定側接点部６及び可動側接点部７のカップ形状の電極１０の円筒部１２には、軸方向に対して斜めに横切る複数の電極スリット１４が形成されているので、円筒部１２に円周方向の電流が流れる。これにより、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板１１の間で発生したアークに平行な磁界（縦磁界）が加わる。このように、アークに縦磁界が加わると、アークが拡散、安定し、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板１１間のアーク電圧が低減されていく。
【００１７】
ここで、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板１１の中央位置で発生したアークスポットは、接点板１１の外周側に拡散していく。
接点板１１には、２本の内側接点スリット１５及び２本の外側接点スリット１６が中央位置を囲むように接点板１１の全周に渡って形成されているので、接点板１１の外周側に拡散していったアークスポットは、内側接点スリット１５及び外側接点スリット１６の何れかに流れ込んで消滅する。
そして、固定側接点部６の接点板１１の中央位置で発生したアークスポットも、接点板１１の外周側に拡散していくと、接点板１１に形成した何れかの内側接点スリット１５及び２本の外側接点スリット１６に流れ込んで消滅する。
【００１８】
次に、第１実施形態の真空バルブ１の効果について説明する。
第１実施形態の真空バルブ１によると、電流遮断時に、固定側接点部６及び可動側接点部７の間でアークが発生すると、複数の電極スリット１４が形成されている固定側接点部６及び可動側接点部７の電極１０の円筒部１２に円周方向の電流が流れることで、固定側接点部６及び可動側接点部７に発生したアークに縦磁界が加わる。これにより、アークは拡散され、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板１１間のアーク電圧が低減されていくので、アークの遮断性を向上させることができる。
【００１９】
同時に、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板１１の中央位置で発生したアークスポットは、接点板１１の外周側に拡散していき、接点板１１に形成した内側接点スリット１５及び外側接点スリット１６に流れ込むことで早期に消滅する。
したがって、アークスポットを接点板１１上で早期に消滅させることで、ベローズ９に熱的影響を与えることがなく、真空絶縁容器２内の気密性が損なわれない。
また、内側接点スリット１５及び外側接点スリット１６を互いの長手方向の両端部が半径方向で互いに重なるように形成したことで、接点板１１の外周に渡って接点スリットが設けられている状態となり、接点板１１の中央位置で発生したアークスポットを確実に消滅させることができる。
【００２０】
［第２実施形態］
次に、図４から図６は、第２実施形態の真空バルブ１を構成する可動側接点部７を示すものである。なお、第１実施形態の真空バルブ１で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
図４に示すように、第２実施形態の可動側接点部７は、真空絶縁容器２内の可動側通電軸８の端部に固定されているカップ形状の電極１０と、電極１０の開口部を閉塞して固定した円板形状の接点板２０と、を備えている。
【００２１】
接点板２０の外周側には、環状の接点溝２１が形成されている。
環状の接点溝２１は、図５に示すように、接点板２０の上面を方形状（正方形や長方形）の凹部として形成した溝であり、この接点溝２１の内周側溝開口縁部２１ａ及び外周側溝開口縁部２１ｂは直角の角部として形成されている。そして、この接点溝２１の底の一部には溝底開口部２１ｃが形成されており、この溝底開口部２１ｃと電極１０に形成した複数の電極スリット１４の上端部とが連通した状態で、接点板２０が電極１０の開口部に固定されている。
【００２２】
また、固定側通電軸５の端部に設けられている第２実施形態の固定側接点部６も、可動側接点部７と同一構造である。
次に、第２実施形態の可動側接点部７の接点板２０の中央位置でアークスポットが発生したときの動作について説明する。
図６（ａ）で示すように、接点板２０の中央位置で発生したアークスポット２２は、接点板２０の外周へ拡散していき、接点溝２１に流れ込む直前のアーク２３は、アーク電圧が維持されている。
【００２３】
そして、図６（ｂ）に示すように、アークスポット２２が接点溝２１に流れ込み、アーク２３が内周側溝開口縁部２１ａに接触すると、アークスポット２２と内周側溝開口縁部２１ａとの間が同電位となるので、アーク２３はアーク電圧を維持できずに消滅する。
これにより、アークスポット２２は接点板２０の外周側で消滅する。
また、第２実施形態の可動側接点部７と同一構造の固定側接点部６も、発生したアークスポット２２が接点板２０の外周側で消滅する。
【００２４】
次に、第２実施形態の真空バルブ１の効果について説明する。
固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板２０の中央位置で発生したアークスポット２２は、接点板２０の外周側に拡散していき、接点板２０の外周側に形成した環状の接点溝２１に流れ込むことで早期に消滅する。
したがって、第２実施形態も、アークスポット２２を接点板２０上で早期に消滅させるので、ベローズ９に熱的影響を与えることがなく、真空絶縁容器２内の気密性が損われることがない。
【００２５】
［第２実施形態の変形例］
ここで、接点板２０に形成される接点溝の他の形状として、図７及び図８に示すものがある。
図７（ａ）に示す接点板２０の外周側に形成されている環状の接点溝２４は、接点板２０の上面を直角三角形状の凹部として形成した溝であり、アークスポット２２が流れ込む側の内周側開口縁部２４ａが鈍角の角部で形成されている。
【００２６】
なお、本発明に記載されている接点板の中央側に位置している溝開口縁部が内周側開口縁部２４ａに対応している。
図７（ａ）で示した接点溝２４は、アークスポット２２が流れ込む側の内周側開口縁部２４ａが鈍角の角部で形成されているので電界集中が緩和される。これにより、接点溝２４にアークスポット２２がすぐに流れ込みやすくなる。
【００２７】
そして、図７（ｂ）に示すように、アークスポット２２が接点溝２４に流れ込み、アーク２３が内周側開口縁部２４ａに接触すると、アークスポット２２と内周側開口縁部２４ａとの間が同電位となるので、アーク２３はアーク電圧を維持できずに消滅する。これにより、アークスポット２２は接点板２０の外周側で消滅する。
また、図８（ａ）に示す接点板２０の外周側に形成されている環状の接点溝２５は、接点板２０の上面を凹部として形成した溝であり、アークスポット２２が流れ込む側の内周側開口縁部２５ａが、丸みを付けて外側に突出する形状として形成されている。
【００２８】
なお、本発明に記載されている接点板の中央側に位置している溝開口縁部が、内周側開口縁部２５ａに対応している。
図８（ａ）で示した接点溝２５の内周側開口縁部２５ａが丸みを付けて外側に突出する形状で形成されているので、電界集中が緩和される。これにより、接点溝２５にアークスポット２２がすぐに流れ込みやすくなる。
【００２９】
そして、図８（ｂ）に示すように、アークスポット２２が接点溝２５に流れ込み、アーク２３が内周側開口縁部２５ａに接触すると、アークスポット２２と内周側開口縁部２５ａとの間が同電位となるので、アーク２３はアーク電圧を維持できずに消滅する。これにより、アークスポット２２は接点板２０の外周側で消滅する。
したがって、図７及び図８に示す接点溝２４，２５の形状とすることで、内周側開口縁部２４ａ，２５ａにおける電界集中が緩和されてアークスポット２２が接点溝２４，２５に短時間で流れ込むのでアーク２３の消滅時間を短縮することができ、アーク２３の遮断性をさらに向上させることができる。
【００３０】
［第３実施形態］
次に、図９及び図１０は、第３実施形態の真空バルブ１を示すものである。
第３実施形態の真空バルブ１の固定側接点部６及び可動側接点部７は、カップ形状の電極１０と、電極１０の開口部を閉塞して固定した円板形状の接点板２６と、を備えている。
図１０に示すように、可動側接点部７の接点板２６は、中央部に円形の孔２７ａが形成されているとともに、孔２７ａの周囲から外周側に向けて複数の接点スリット２７ｂが形成されている。
【００３１】
可動側接点部７の電極１０に端部を固定した可動側通電軸８には、ベローズ９に覆われていない外周位置に導電性を有するリング部材２８が固定されている。
リング部材２８は、可動側通電軸８の外周から径方向外方に延在する円板部２８ａと、円板部２８ａの外周から電極１０側に延在している円筒形状の折り返し部２８ｂと、を備えている。
【００３２】
また、固定側接点部６の接点板２６にも、円形の孔２７ａと複数の接点スリット２７ｂが形成されている。
次に、第３実施形態の可動側接点部７の接点板２６の中央位置でアークスポットが発生したときの動作について、図１０を参照して説明する。
可動側接点部７の接点板２６で発生したアークスポット２２は、電極１０（円筒部１２）の外周面に沿って可動側通電軸８側に移動していく。
【００３３】
可動側通電軸８側に移動したアークスポット２２はベローズ９に向かって移動していくが、可動側通電軸８の外周に設けたリング部材２８の円板部２８ａに入り込む。そして、リング部材２８の円板部２８ａに入り込んだアークスポット２２は、円板部２８ａの外周側に移動しても円筒形状の折り返し部２８ｂにより外部に出ることができず、アーク電圧が維持できずに消滅していく。
【００３４】
次に、第３実施形態の真空バルブ１の効果について説明する。
可動側接点部７の接点板２６の中央位置で発生したアークスポット２２は、接点板２６の外周側に拡散していき、電極１０の外周面から可動側通電軸８に沿ってベローズ９に向かって移動していくが、可動側通電軸８の外周に設けたリング部材２８の円板部２８ａに入り込み、外部に出ることが出来ず消滅していく。
したがって、第３実施形態も、アークスポット２２を可動側通電軸８の途中で消滅させるので、ベローズ９に熱的影響を与えることがなく、真空絶縁容器２内の気密性が損われることがない。
【符号の説明】
【００３５】
１  真空バルブ
２  真空絶縁容器
３  固定側封着金具
４  可動側封着金具
５  固定側通電軸
６  固定側接点部
７  可動側接点部
８  可動側通電軸
９  ベローズ
１０  電極
１１  接点板
１２  円筒部
１３  底部
１４  電極スリット
１５  内側接点スリット
１６  外側接点スリット
２０  接点板
２１  接点溝
２１ａ  内周側溝開口縁部
２１ｂ  外周側溝開口縁部
２１ｃ  溝底開口部
２２  アークスポット
２３  アーク
２４  接点溝
２４ａ  内周側開口縁部
２５  接点溝
２５ａ  内周側開口縁部
２６  接点板
２７ａ  円形の孔
２７ｂ  接点スリット
２８  リング部材
２８ａ  円板部
２８ｂ  折り返し部
Ｐ  半径中心
【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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