(57)【要約】【課題】電極周囲に生じる磁束を電極近くに分布させることができる真空バルブを提供するものである。【解決手段】実施形態の真空バルブは、一方に開口面を有し、内部に空洞部が形成されるカップ状であり、外周側面に複数本のスリットが設けられる電極と、前記開口面に取り付けられる接点と、前記接点とは反対側の前記電極の他方の面に取り付けられる通電軸と、前記空洞部内に配置され、前記接点側の軸方向端部および、前記接点とは反対側の軸方向端部が、内周側で前記接点から遠く、外周側で前記接点に近い第１の磁性体とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に開口面を有し、内部に空洞部が形成されるカップ状であり、外周側面に複数本のスリットが設けられる電極と、
前記開口面に取り付けられる接点と、
前記接点とは反対側の前記電極の他方の面に取り付けられる通電軸と、
前記空洞部内に配置され、前記接点側の軸方向端部および、前記接点とは反対側の軸方向端部が、内周側で前記接点から遠く、外周側で前記接点に近い第１の磁性体と
を有する真空バルブ。
【請求項２】
軸方向に電流が流れる通電軸と、
前記通電軸の軸方向に対して垂直方向外側に延長された腕部と、
前記腕部の先端に支持され、前記通電軸を中心とした円周方向に沿って円弧状に設けられた円弧部と、
前記円弧部に設けられる接続ピンと、
前記接続ピンを介して前記円弧部と電気的に接続される接点と、
前記円弧部の内周に沿って配置され、前記接点側の軸方向端部および、前記接点とは反対側の軸方向端部が、内周側で前記接点から遠く、外周側で前記接点に近い第１の磁性体と
を有する真空バルブ。
【請求項３】
前記第１の磁性体の前記接点とは反対側の軸方向端部は、前記内周側では軸方向長さが略同一であり、前記外周側では外周端部に向かうにしたがって前記接点に近くなるテーパ状である請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記第１の磁性体の前記接点とは反対側の軸方向端部は、内周端部から外周端部に向かうにしたがって前記接点に近くなるテーパ状である請求項１または請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記通電軸まわりに配置された第２の磁性体をさらに有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記電極あるいは前記円弧部の内側面は、前記第１の磁性体の前記接点とは反対側の軸方向端部に沿った形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項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、真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示すように従来の真空バルブでは、セラミックスなどの絶縁容器６０１の両端開口部に、固定側封着金具６０２と可動側封着金具６０３が封着される。固定側封着金具６０２には、固定側通電軸６０４が貫通固定され、端部に固定側電極６０５が固着される。
【０００３】
固定側電極６０５に対向して可動側電極６０６が、可動側封着金具６０３を移動自在に貫通する可動側通電軸６０７の端部に固着される。固定側電極６０５および可動側電極６０６により軸方向の磁界（縦磁界）が印加される。
【０００４】
可動側通電軸６０６の中間部には、伸縮自在のベローズ６０８の一端が封着される。ベローズ６０８の他端は、可動側封着金具６０３の開口部に封着される。絶縁容器６０１の内面には、電極６０５，６０６を包囲するように設けられた筒状のシールド６０９が固定される。
【０００５】
このように構成される真空バルブは樹脂等の絶縁材料でモールドされ、絶縁部６１０が形成される。絶縁部６１０の外周表面には、例えば銀塗料などの導電性塗料が塗布されることなどにより、導電部６１１が形成される。
【０００６】
上記の真空バルブは、図示しない操作機構が駆動することにより操作機構に接続された可動側通電軸６０７が軸方向に移動し、固定側電極６０５と可動側電極６０６が電気的に接離する。電極６０５，６０６が開極することによりアークが生じるが、シールド６０９により、アークから拡散する金属蒸気の絶縁容器６０１内壁への付着が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６２７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような真空バルブを小型化しようとすると、電極６０５，６０６と、シールド６０９や導電部６１１との距離を短くする必要がある。
【０００９】
その場合、電流遮断時や通電時に電極６０５，６０６により生じる磁束のうち、シールド６０９や導電部６１１と交わる磁束６１２が増大し、シールド６０９や導電部６１１に生じる誘導電流も増加する。
【００１０】
誘導電流が増加することにより発生する磁界も増加し、対向する電極６０５，６０６間の磁界分布に悪影響を及ぼす可能性がある。また、シールド６０９や導電部６１１が発熱する恐れがある。
【００１１】
そこで、本発明の実施形態はこれらの課題を解決するために、電極周囲に生じる磁束を電極近くに分布させることができる真空バルブを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態の真空バルブは、一方に開口面を有し、内部に空洞部が形成されるカップ状であり、外周側面に複数本のスリットが設けられる電極と、前記開口面に取り付けられる接点と、前記接点とは反対側の前記電極の他方の面に取り付けられる通電軸と、前記空洞部内に配置され、前記接点側の軸方向端部および、前記接点とは反対側の軸方向端部が、内周側で前記接点から遠く、外周側で前記接点に近い第１の磁性体とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面図。
【図２】第１の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図３】第１の実施形態に係る真空バルブの磁束密度分布の一例。
【図４】第２の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視図。
【図６】第３の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図７】第４の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図８】第５の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図９】第６の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図１０】第６の実施形態の変形例に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図。
【図１１】従来の真空バルブの構成を示す側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面図、図２は、第１の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図である。
【００１６】
真空バルブ全体の構成については、背景技術の項で説明した図１１と同様であるため省略する。
【００１７】
固定側電極と可動側電極は同様の構成であるため、図１、図２では一方の電極部１００のみを記載して説明する。
【００１８】
第１の実施形態の真空バルブに係る電極部１００は、電極１０１、接点１０２、通電軸１０３、磁性体１０４、補強部材１０５を有する。
【００１９】
電極１０１は、一方に開口面を有し、内部に空洞部１０１ｂが形成されるカップ状であり、例えば銅などの導電率の高い材料からなる。電極１０１の外周側面には、軸方向を斜めに横切るスリット１０１ａが複数本設けられる。電極１０１の開口面には、遮断性能の優れた銅−クロム合金からなる接点１０２の一方の面が固着される。接点１０２の他方の面は、対向する図示しない接点と接離する。
【００２０】
接点１０２とは反対側の電極１０１の他方の面には、軸方向に電流が流れる通電軸１０３が固着される。
【００２１】
電極１０１の空洞部１０１ｂ内には、例えば純鉄製の筒状の磁性体１０４が設けられる。ここで、磁性体１０４と電極１０１の内側面との間には、これらが電気的に接続しないように間隙が設けられる。間隙を設ける代わりに、磁性体１０４と電極１０１の内側面との間に高抵抗体や絶縁物を配置してもよい。また、磁性体１０４は周方向に連続していなくてもよい。
【００２２】
磁性体１０４は図２に示すように、接点１０２側の軸方向端部および、接点１０２とは反対側の軸方向端部が、内周側で接点１０２から遠く、外周側で接点１０２に近い。すなわち、磁性体１０４は、内周側で接点１０２とは反対方向に突出する突出部１０４ａを有し、空洞部１０１ｂの外周側かつ底部近くには磁性体１０４が存在しない領域１０１ｃが形成される。
【００２３】
空洞部１０１ｂ内には、空洞部１０１ｂの底部と、接点１０２の一方の面とを機械的に支持固定し、絶縁物やステンレスからなる補強部材１０５が設けられる。
【００２４】
このように構成された真空バルブでは、磁性体１０４の接点１０２側の軸方向端部が、内周側で接点１０２から遠く、外周側で接点１０２に近いため、軸方向に発生する縦磁界の磁束密度分布は図３に示すようなものになる。すなわち、電極１０１の中心軸近傍に比べて電極１０１の半径方向端部側の方が、磁性体１０４の断面積が大きく磁気抵抗が小さいため、磁束密度分布は電極１０１の中心軸近傍で極小値となり、電極１０１の半径方向端部側で極大値となる。
【００２５】
このような磁束密度分布となることで、電流遮断時に対向する接点１０２間に発生するアークの密度をおよそ均一にすることができ、接点１０２の局部溶損を防止することができる。
【００２６】
また、磁性体１０４が突出部１０４ａを有することにより、電流遮断時や通電時に電極１０１周囲に生じる磁束は、磁性体１０４が存在しない領域１０１ｃよりも磁気抵抗の小さい突出部１０４ａを通りやすくなる。
【００２７】
すなわち、突出部１０４ａは磁性体１０４の内周側に形成されるため、電極１０１周囲に生じる磁束を電極１０１近くに分布させることが可能となる。
【００２８】
そのことにより、図１１に示すようなシールド６０９や導電部６１１と交わる磁束が少なくなり、シールド６０９や導電部６１１に生じる誘導電流に起因する磁界の発生を抑制し、シールド６０９や導電部６１１の発熱も抑えることができる。そのため、真空バルブをより小型化することが可能となる。
【００２９】
なお、磁性体１０４の接点１０２側の軸方向端部は、内周側で接点１０２から遠く、外周側で接点１０２に近い形状となっていればよいため、内周端部から外周端部に向かうにしたがって接点１０２に近くなるテーパ状としてもよい。
【００３０】
また、突出部１０４ａは磁性体１０４と一体成型されていなくてもよく、分割されていたり、突出部１０４ａとそれ以外の部分とが異なる磁性体により構成されていてもよい。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の構成について、図４および図５を用いて説明する。なお、第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。図４は、第２の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図、図５は、図４のＡ−Ａ矢視図である。なお、図４および図５は一対の電極部のうち、一方の電極部を示している。
【００３２】
この第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は電極部２００にある。
【００３３】
電極部２００は、通電軸１０３、接点２０４、磁性体２０５、電極２０６を有する。電極２０６は、腕部２０１、円弧部２０２、接続ピン２０３を有する。
【００３４】
通電軸１０３の軸方向端部には、通電軸１０３の軸方向に対して垂直方向外側に延長された腕部２０１が結合され、円弧部２０２が腕部２０１の先端に支持され、通電軸１０３を中心とした円周方向に沿って円弧状に設けられる。
【００３５】
円弧部２０２の先端には、接続ピン２０３が設けられ、円弧部２０２は接続ピン２０３を介して接点２０４と電気的に接続される。接点２０４は、図示しない対向する接点と接離可能である。
【００３６】
磁性体２０５は、円弧部２０２の内周に沿って配置される。図４に示すように、磁性体２０５の接点２０４側の軸方向端部および、接点２０４とは反対側の軸方向端部は、内周側で接点２０４から遠く、外周側で接点２０４に近い。すなわち、磁性体２０５は、内周側で接点２０４とは反対方向に突出する突出部２０５ａを有し、円弧部２０２の下端部近くには磁性体２０５が存在しない領域２０７が形成される。
【００３７】
このように構成された真空バルブでは、遮断動作が行われると、事故電流や負荷電流は、一方の通電軸１０３から腕部２０１、円弧部２０２、接続ピン２０３、接点２０４を経て、他方の接点２０４に流入する。流入した電流は、接点２０４、接続ピン２０３、円弧部２０２、腕部２０１を経て通電軸１０１に流出する。
【００３８】
ここで、円弧部２０２を流れる電流により接点２０４間に軸方向の磁界（縦磁界）が生じる。本実施形態では、磁性体２０５の接点２０４側の軸方向端部が、内周側で接点２０４から遠く、外周側で接点２０４に近いため、軸方向に発生する縦磁界の磁束密度分布は第１の実施形態と同様に図３に示すようなものになる。
【００３９】
すなわち、磁性体２０５は電極２０６の中心軸近傍に比べて電極２０６の半径方向端部側の方が、磁性体２０５の断面積が大きく磁気抵抗が小さいため、磁束密度分布は電極２０６の中心軸近傍で極小値となり、電極２０６の半径方向端部側で極大値となる。
【００４０】
このような磁束密度分布となることで、電流遮断時に対向する接点２０４間に発生するアークの密度をおよそ均一にすることができ、接点２０４の局部溶損を防止することができる。
【００４１】
また、磁性体２０５が突出部２０５ａを有することにより、電流遮断時や通電時に電極２０６周囲に生じる磁束は、磁性体２０５が存在しない領域２０７よりも磁気抵抗の小さい突出部２０５ａを通りやすくなる。
【００４２】
すなわち、突出部２０５ａは磁性体２０５の内周側に形成されるため、電極２０６周囲に生じる磁束を電極２０６近くに分布させることが可能となる。
【００４３】
そのことにより、図１１に示すようなシールド６０９や導電部６１１と交わる磁束が少なくなり、シールド６０９や導電部６１１に生じる誘導電流に起因する磁界の発生を抑制し、シールド６０９や導電部６１１の発熱も抑えることができる。そのため、真空バルブをより小型化することが可能となる。
【００４４】
なお、磁性体２０５の接点２０４側の軸方向端部は、内周側で接点２０４から遠く、外周側で接点２０４に近い形状となっていればよいため、内周端部から外周端部に向かうにしたがって接点２０４に近くなるテーパ状としてもよい。
【００４５】
また、突出部２０５ａは磁性体２０５と一体成型されていなくてもよく、分割されていたり、突出部２０５ａとそれ以外の部分とが異なる磁性体により構成されていてもよい。
【００４６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の構成について、図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。図６は、第３の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図である。なお、図６は一対の電極部のうち、一方の電極部を示している。
【００４７】
この第３の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は磁性体１０４にある。
【００４８】
磁性体１０４の接点１０２とは反対側の軸方向端部は、内周側では軸方向長さが略同一（同一も含む）であり、外周側では外周端部に向かうにしたがって接点１０２に短くなるテーパ状である。すなわち、磁性体１０４は、接点１０２とは反対方向に突出する突出部３００を有する。
【００４９】
このように構成された第３の実施形態に係る真空バルブでは、図２で示した突出部１０４ａと比較して、図６に示す突出部３００の断面積は大きくなる。
【００５０】
突出部３００の断面積が大きくなることにより、磁気抵抗が小さくなるため、電極２０６周囲に生じる磁束はより突出部３００を通りやすくなる。
【００５１】
そのため、第１の実施形態で得られる効果に加えて、電極２０６周囲に生じる磁束をより電極２０６近くに分布させることが可能となる。そのことにより、図１１に示すようなシールド６０９や導電部６１１と交わる磁束が少なくなり、シールド６０９や導電部６１１に生じる誘導電流に起因する磁界の発生を抑制し、シールド６０９や導電部６１１の発熱も抑えることができる。そのため、真空バルブをより小型化することが可能となる。
【００５２】
なお、図６では第１の実施形態の磁性体１０４が突出部３００を有する構成を示しているが、第２の実施形態において磁性体２０５が突出部３００を有する構成としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の構成について、図７を用いて説明する。なお、第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。図７は、第４の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図である。なお、図７は一対の電極部のうち、一方の電極部を示している。
【００５４】
この第４の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は磁性体１０４にある。
【００５５】
磁性体１０４の接点１０２とは反対側の軸方向端部は、内周端部から外周端部に向かうにしたがって接点１０２に近くなるテーパ状である。すなわち、磁性体１０４は、接点１０２とは反対方向に突出する突出部４００を有する。
【００５６】
このように構成された第４の実施形態に係る真空バルブでは、突出部４００がテーパ状であるため、電極１０１の底部と磁性体１０４とが接触した場合でも点接触となる。
【００５７】
そのため、第１の実施形態で得られる効果に加えて、電流が電極１０１外周だけでなく磁性体１０４にも流れてしまうリスクを低減させることができ、接点１０２間に安定して縦磁界を発生させることが可能となる。
【００５８】
なお、図７では第１の実施形態の磁性体１０４が突出部４００を有する構成を示しているが、第２の実施形態において磁性体２０５が突出部４００を有する構成としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（第５の実施形態）
第５の実施形態の構成について、図８を用いて説明する。なお、第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。図８は、第５の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図である。なお、図８は一対の電極部のうち、一方の電極部を示している。
【００６０】
この第５の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は磁性体５００をさらに有することにある。
【００６１】
磁性体５００は、例えば純鉄製の筒状であり、通電軸１０３まわりに配置される。なお、磁性体５００は周方向に連続していなくてもよい。
【００６２】
このように構成された第５の実施形態に係る真空バルブでは、通電軸１０３まわりに磁気抵抗の小さい磁性体５００が配置されることにより、電流遮断時や通電時に電極１０１周囲に生じる磁束は磁性体５００を通りやすくなる。
【００６３】
そのため、第１の実施形態で得られる効果に加えて、電極１０１周囲に生じる磁束をより電極１０１近くに分布させることが可能となる。そのことにより、図１１に示すようなシールド６０９や導電部６１１と交わる磁束が少なくなり、シールド６０９や導電部６１１に生じる誘導電流に起因する磁界の発生を抑制し、シールド６０９や導電部６１１の発熱も抑えることができる。そのため、真空バルブをより小型化することが可能となる。
【００６４】
なお、図８では第１の実施形態に対して磁性体５００を追加する構成を示しているが、第２の実施形態乃至第４の実施形態において磁性体５００を追加した構成としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（第６の実施形態）
第６の実施形態の構成について、図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。図９は、第６の実施形態に係る真空バルブの電極部の構成を示す側面断面図である。なお、図９は一対の電極部のうち、一方の電極部を示している。
【００６６】
この第６の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は電極１０１にある。
【００６７】
電極１０１の内側面は、図９に示すように磁性体１０４の接点１０２とは反対側の軸方向端部（突出部１０４ａ）に沿った形状である。すなわち、磁性体１０４が存在しない領域１０１ｃに対して電極１０１の内側面が突出している（図９中点線部Ｂ）。
【００６８】
このように構成された第６の実施形態に係る真空バルブでは、第１の実施形態で得られる効果に加えて以下の効果が得られる。
【００６９】
電極１０１の断面積が増加するため、電極１０１の通電抵抗が低減し、通電時の発熱を抑えることができる。
【００７０】
また、電極１０１の機械的強度が向上する。さらに、電極１０１の内側面が突出部１０４ａに沿った形状であるため、磁性体１０４の位置が固定され、磁性体１０４の位置ずれを防止することができる。
【００７１】
なお、図９では第１の実施形態に対して電極１０１の形状を変更した例を示したが、第２の実施形態において円弧部２０２の内側面を、磁性体２０５の接点２０４とは反対側の軸方向端部（突出部２０５ａ）に沿った形状としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、第３の実施形態のように、磁性体１０４の接点１０２とは反対側の軸方向端部（突出部３００）がテーパ形状を有する場合、図１０に示すように電極１０１の内側面も突出部３００に沿ってテーパ形状となる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１００，２００…電極部
１０１，２０６…電極
１０１ａ…スリット
１０１ｂ…空洞部
１０２，２０４…接点
１０３…通電軸
１０４，２０５，５００…磁性体
１０４ａ，２０５ａ，３００，４００…突出部
１０５…補強部材
２０１…補強部材
２０２…円弧部
２０３…接続ピン
６０１…絶縁容器
６０２…固定側封着金具
６０３…可動側封着金具
６０４…固定側通電軸
６０５…固定側電極
６０６…可動側電極
６０７…可動側通電軸
６０８…ベローズ
６０９…シールド
６１０…絶縁部
６１１…導電部
６１２…磁束
【図１】
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【図２】
2015023008.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015023008.tif 000008
【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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