(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、上記真空容器の内部に電極接触面が対向して配設されている固定電極および可動電極と、上記固定電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の一方の端板を貫通している電極棒と、上記可動電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の他方の端板を貫通している電極棒とを備えた真空バルブであって、
上記固定電極および上記可動電極のいずれの電極も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状であり、中央部に上記電極棒の電極棒挿入部が挿入されており、上記電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、上記通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、
上記電流経路制御部が、上記電極棒挿入部の外周側面から周方向に、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されるとともに、
上記電流経路制御部は、上記電極の上記電極接触面と反対側の面まで延在して形成され、
上記通電部が、周方向で隣接する上記電流経路制御部の間の領域であり、上記電流経路制御部より体積抵抗率が小さい導電材料で形成されるとともに、外周部分の外周リング部と、上記電極棒挿入部の外周側面から上記外周リング部までの部分である電流誘導部とで構成されており、
上記対向している固定電極および可動電極では、上記電極棒挿入部から周方向に延出する各上記電流経路制御部の方向が同じであり、
上記電極の軸方向の中間部に、上記通電部より熱伝導率が大きい熱拡散層が設けられており、
上記熱拡散層は、軸方向の面の形状が、隣接する上記電流経路制御部の間の上記外周リング部の軸方向の面の形状と同じであり、軸方向の厚みが、上記電極の軸方向の高さより小さいことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
上記電流経路制御部の軸方向の端面が、少なくとも上記電極の対向面である前記電極接触面に露出していることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
上記電極接触面の側において、上記電極棒挿入部の面が、上記通電部の面および上記電流経路制御部の面より凹んでいることを特徴とする請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
真空容器と、上記真空容器の内部に対向して配設されている固定電極および可動電極と、上記固定電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の一方の端板を貫通している電極棒と、上記可動電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の他方の端板を貫通している電極棒とを備えた真空バルブであって、
上記固定電極および上記可動電極のいずれの電極も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状であり、中央部に上記電極棒の電極棒挿入部が挿入されており、上記電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、上記通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、
上記電流経路制御部が、上記電極棒挿入部の外周側面から周方向に、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されており、
上記通電部が、周方向で隣接する上記電流経路制御部の間の領域であり、上記電流経路制御部より体積抵抗率が小さい導電材料で形成されるとともに、外周部分の外周リング部と、上記電極棒挿入部の外周側面から上記外周リング部までの部分である電流誘導部とで構成されており、
上記対向している固定電極および可動電極では、上記電極棒挿入部から周方向に延出する各上記電流経路制御部の方向が同じであって、
上記電極棒挿入部の半径より大きい半径の円板状の中央部カバーが、上記電極の対向面である電極接触面の中央部に上記電極棒挿入部と接して同心円に配設されており、且つ上記通電部より体積抵抗率が大きい導電材料で形成されており、
上記中央部カバーの外周と接している外側領域も上記外周リング部であり、
上記中央部カバーの外周より外側に位置する上記電流経路制御部の上記電極接触面の側の端面が、上記外周リング部で覆われていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項５】
真空容器と、上記真空容器の内部に対向して配設されている固定電極および可動電極と、上記固定電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の一方の端板を貫通している電極棒と、上記可動電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の他方の端板を貫通している電極棒とを備えた真空バルブであって、
上記固定電極および上記可動電極のいずれの電極も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状であり、中央部に上記電極棒の電極棒挿入部が挿入されており、上記電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、上記通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、
上記電流経路制御部が、上記電極棒挿入部の外周側面から周方向に、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されており、
上記通電部が、周方向で隣接する上記電流経路制御部の間の領域であり、上記電流経路制御部より体積抵抗率が小さい導電材料で形成されるとともに、外周部分の外周リング部と、上記電極棒挿入部の外周側面から上記外周リング部までの部分である電流誘導部とで構成されており、
上記対向している固定電極および可動電極では、上記電極棒挿入部から周方向に延出する各上記電流経路制御部の方向が同じであって、
上記電極棒挿入部の半径より大きい半径の円板状の中央部カバーが、上記電極の対向面である電極接触面の中央部に上記電極棒挿入部と接して同心円に配設されており、且つ上記通電部より体積抵抗率が大きい導電材料で形成されており、
上記中央部カバーの外周と接している外側領域も上記外周リング部であり、
上記中央部カバーの外周より外側に位置する上記電流経路制御部の上記電極接触面の側の端面に、厚みが、上記電流経路制御部の上記中央部カバーの外周より外側に位置する部分の厚みより薄い突出部を形成しており、上記突出部が上記外周リング部を軸方向に貫通して上記電極接触面まで延在して露出していることを特徴とする真空バルブ。
【請求項６】
上記中央部カバーの表面にざぐり部が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の真空バルブ。
【請求項７】
上記通電部にＣｕＣｒが用いられ、上記電流経路制御部にＣｒまたはＷまたはセラミックが用いられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項８】
上記通電部にＣｕＣｒが用いられ、上記電流経路制御部にＣｒまたはＷまたはセラミックが用いられ、上記中央部カバーにＣｒの比率が大きいＣｕＣｒ系材料またはＣｒまたはＷが用いられていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項９】
上記電極の軸方向の中間部に、上記通電部より熱伝導率が大きい熱拡散層が設けられており、
上記熱拡散層は、軸方向の面の形状が、隣接する上記電流経路制御部の間の上記外周リング部の軸方向の面の形状と同じであり、軸方向の厚みが、上記電極の軸方向の高さより小さいことを特徴とする請求項４から請求項６または請求項８のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１０】
スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成され、軸方向の端面の形状が電流経路制御部の軸方向の端面の形状と同様であり、高さが上記電流経路制御部の高さの整数倍である電流経路制御部用板部材を作製する第１工程と、
部品支持板の中央部に載置した位置決め機能を有する支柱の外周側面部に上記電流経路制御部用板部材の根元を嵌合させるとともに上記電流経路制御部用板部材を上記部品支持板に載置した後、上記部品支持板と上記支柱と上記電流経路制御部用板部材とを固定して一体にした組合せ部材を形成する第２工程と、
上記組合せ部材を鋳造型にセットし、上記鋳造型に通電部の材料の溶湯を注入した後、上記溶湯を冷却固化して、円柱状の電極母材を作製する第３工程と、
上記電極母材を輪切にして、複数の電極母材輪切体を作製する第４工程と、
上記電極母材輪切体の上記支柱の部分に、電極棒挿入孔を形成して電極を作製する第５工程と、を備えており、
上記第１工程から上記第５工程までを順番に行う真空バルブの製造方法。
【請求項１１】
スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成された電流経路制御部を作製する第１工程と、
部品支持板の中央部に載置した位置決め機能を有する支柱の外周側面部に上記電流経路制御部の根元を嵌合させるとともに上記電流経路制御部を上記部品支持板に載置し、上記電流経路制御部の電極接触面側の端面に中央部カバーを載置した後、上記部品支持板と上記支柱と上記電流経路制御部と上記中央部カバーとを固定して一体にした最下段の組合せ部材を形成する第２工程と、
下段の上記組合せ部材における上記中央部カバーの中央部に上段の支柱を載置し、上記上段の支柱の外周側面部に上段の上記電流経路制御部の根元を嵌合させるとともに上段の電流経路制御部を下段の上記組合せ部材の中央部カバーに載置し、上記上段の電流経路制御部の電極接触面側の端面に上段の中央部カバーを載置した後、上記下段の中央部カバーと上記上段の支柱と上記上段の電流経路制御部と上記上段の中央部カバーとを固定して一体にした上段の組合せ部材を、上記下段の組合せ部材に積層する第３工程と、
上記第３工程を繰返して、複数の組合せ部材を積層し、組合せ部材積層体を形成する第４工程と、
上記組合せ部材積層体を鋳造型にセットし、上記鋳造型に通電部の材料の溶湯を注入した後、上記溶湯を冷却固化して、円柱状の電極母材を作製する第５工程と、
上記電極母材を、上記部品支持板の上面の位置と、各上記中央部カバーの上面の位置とで輪切にして、複数の電極母材輪切体を作製する第６工程と、
上記電極母材輪切体の上記支柱の部分に、電極棒挿入孔を形成して電極を作製する第７工程と、を備えており、
上記第１工程から上記第７工程までを順番に行う真空バルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器に搭載される真空バルブ、特に、遮断性能が優れた電極を備えた真空バルブと、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空遮断器に搭載される真空バルブには、スパイラル電極が用いられている。
スパイラル電極は、円板状の電極を中央部から周辺部まで伸びたスパイラル溝によって複数に区画した構造となっている。そして、遮断の際に、中央部からアークまでの電流路で形成される磁界の作用によりアークを回転駆動させて、アークの停滞により電極表面の一部に多くのエネルギーが注入されて、電極表面が高温になるのを防止している。
すなわち、電極表面が高温となり、金属蒸気が多く発生して遮断性能が低下するのを防止している。
【０００３】
スパイラル電極は、表面にスパイラル溝があり電界が高くなるので、定格電圧の高い真空バルブには向かないが、円板電極に溝を設けるだけで簡単に製造できるので、３０ｋＶクラス以下の比較的に定格電圧が低い真空バルブに広く用いられている。
しかし、真空バルブは、遮断性能のさらなる向上が要求されている。そこで、例えば、電極のスパイラル溝における外周端に連絡部を設けて、スパイラル溝の先端部の電界を緩和するとともに、アークがスパイラル溝を飛び越える動作をスムーズにして、遮断性能を向上させるスパイラル電極が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７２９６号公報（第４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、スパイラル電極が適用される定格３０ｋＶ程度以下の真空バルブは、遮断後の開極状態では電極間に定格電圧が印加されるが、遮断時には、波高値が定格電圧よりも大きい過渡回復電圧が印加される。例えば、定格電圧が２４ｋＶの場合は、過渡回復電圧の波高値は４１ｋＶになる。
すなわち、真空バルブの電極は、遮断時に高い電圧が加わる。特に、従来のスパイラル電極は、スパイラル溝の端部で電界が高くなる。
そこで、従来のスパイラル電極は、固定電極と可動電極との間のギャップ長を長くするとともに開極スピードを速くして、開極途中での耐電圧を高める必要があるとの問題があった。
【０００６】
特許文献１に記載のスパイラル電極は、スパイラル溝の外周端に連絡部を設けることでスパイラル溝の外側先端部の電界集中を緩和している。しかし、それ以外の部位ではスパイラル溝の角部が高電界となるので、やはり、固定電極と可動電極との間のギャップ長を長くするとともに開極スピードを速くして、開極途中での耐電圧を高める必要があるとの問題が残った。
また、短絡遮断を繰り返すと、金属蒸気の凝固物がスパイラル溝に堆積してスパイラル溝を埋めてしまうことにより、遮断性能が低下して、遮断可能回数が少なくなるとの問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載のスパイラル電極は、スパイラル溝の外周端に連絡部を設けており、従来のスパイラル電極よりアークがスパイラル溝を飛び越えやすい。
しかし、スパイラル溝の部分が残っており、アークはスパイラル溝を飛び越える必要があるので、アークの駆動が妨げられて、遮断性能のさらなる向上が図りにくいとの問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電極表面でのアークの駆動を容易にするとともに、電界集中を防止して、遮断性能のさらなる向上が図れ、且つアークによって発生する金属蒸気の凝固に起因する遮断回数の低下が防止される真空バルブとその製造方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる真空バルブは、固定電極および可動電極のいずれの電極も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状であり、中央部に電極棒の電極棒挿入部が挿入されており、電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、電流経路制御部が、電極棒挿入部の外周側面から周方向に、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されるとともに、電流経路制御部は、電極の電極接触面と反対側の面まで延在して形成され、通電部が、周方向で隣接する電流経路制御部の間の領域であり、電流経路制御部より体積抵抗率が小さい導電材料で形成されるとともに、外周部分の外周リング部と、電極棒挿入部の外周側面から外周リング部までの部分である電流誘導部とで構成されており、対向している固定電極および可動電極では、電極棒挿入部から周方向に延出する各電流経路制御部の方向が同じであるものであり、
上記電極の軸方向の中間部に、上記通電部より熱伝導率が大きい熱拡散層が設けられており、
上記熱拡散層は、軸方向の面の形状が、隣接する上記電流経路制御部の間の上記外周リング部の軸方向の面の形状と同じであり、軸方向の厚みが、上記電極の軸方向の高さより小さい。
また、本発明に係わる真空バルブは、
真空容器と、上記真空容器の内部に対向して配設されている固定電極および可動電極と、上記固定電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の一方の端板を貫通している電極棒と、上記可動電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の他方の端板を貫通している電極棒とを備えた真空バルブであって、
上記固定電極および上記可動電極のいずれの電極も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状であり、中央部に上記電極棒の電極棒挿入部が挿入されており、上記電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、上記通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、
上記電流経路制御部が、上記電極棒挿入部の外周側面から周方向に、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されており、
上記通電部が、周方向で隣接する上記電流経路制御部の間の領域であり、上記電流経路制御部より体積抵抗率が小さい導電材料で形成されるとともに、外周部分の外周リング部と、上記電極棒挿入部の外周側面から上記外周リング部までの部分である電流誘導部とで構成されており、
上記対向している固定電極および可動電極では、上記電極棒挿入部から周方向に延出する各上記電流経路制御部の方向が同じであって、
上記電極棒挿入部の半径より大きい半径の円板状の中央部カバーが、上記電極の対向面である電極接触面の中央部に上記電極棒挿入部と接して同心円に配設されており、且つ上記通電部より体積抵抗率が大きい導電材料で形成されており、
上記中央部カバーの外周と接している外側領域も上記外周リング部であり、
上記中央部カバーの外周より外側に位置する上記電流経路制御部の上記電極接触面の側の端面が、上記外周リング部で覆われている。
また、本発明に係わる真空バルブは、
真空容器と、上記真空容器の内部に対向して配設されている固定電極および可動電極と、上記固定電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の一方の端板を貫通している電極棒と、上記可動電極を先端に固着するとともに、上記真空容器の他方の端板を貫通している電極棒とを備えた真空バルブであって、
上記固定電極および上記可動電極のいずれの電極も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状であり、中央部に上記電極棒の電極棒挿入部が挿入されており、上記電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、上記通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、
上記電流経路制御部が、上記電極棒挿入部の外周側面から周方向に、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されており、
上記通電部が、周方向で隣接する上記電流経路制御部の間の領域であり、上記電流経路制御部より体積抵抗率が小さい導電材料で形成されるとともに、外周部分の外周リング部と、上記電極棒挿入部の外周側面から上記外周リング部までの部分である電流誘導部とで構成されており、
上記対向している固定電極および可動電極では、上記電極棒挿入部から周方向に延出する各上記電流経路制御部の方向が同じであって、
上記電極棒挿入部の半径より大きい半径の円板状の中央部カバーが、上記電極の対向面である電極接触面の中央部に上記電極棒挿入部と接して同心円に配設されており、且つ上記通電部より体積抵抗率が大きい導電材料で形成されており、
上記中央部カバーの外周と接している外側領域も上記外周リング部であり、
上記中央部カバーの外周より外側に位置する上記電流経路制御部の上記電極接触面の側の端面に、厚みが、上記電流経路制御部の上記中央部カバーの外周より外側に位置する部分の厚みより薄い突出部を形成しており、上記突出部が上記外周リング部を軸方向に貫通して上記電極接触面まで延在して露出している。
【００１０】
本発明に係わる第１の真空バルブの製造方法は、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成され、軸方向の端面の形状が電流経路制御部の軸方向の端面の形状と同様であり、高さが電流経路制御部の高さの整数倍である電流経路制御部用板部材を作製する第１工程と、部品支持板の中央部に載置した位置決め機能を有する支柱の外周側面部に電流経路制御部用板部材の根元を嵌合させるとともに電流経路制御部用板部材を部品支持板に載置した後、部品支持板と支柱と電流経路制御部用板部材とを固定して一体にした組合せ部材を形成する第２工程と、組合せ部材を鋳造型にセットし、鋳造型に通電部の材料の溶湯を注入した後、溶湯を冷却固化して、円柱状の電極母材を作製する第３工程と、電極母材を輪切にして、複数の電極母材輪切体を作製する第４工程と、電極母材輪切体の支柱の部分に、電極棒挿入孔を形成して電極を作製する第５工程と、を備えており、第１工程から第５工程までを順番に行うものである。
【００１１】
本発明に係わる第２の真空バルブの製造方法は、スパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成された電流経路制御部を作製する第１工程と、部品支持板の中央部に載置した位置決め機能を有する支柱の外周側面部に電流経路制御部の根元を嵌合させるとともに電流経路制御部を部品支持板に載置し、電流経路制御部の電極接触面側の端面に中央部カバーを載置した後、部品支持板と支柱と電流経路制御部と中央部カバーとを固定して一体にした最下段の組合せ部材を形成する第２工程と、下段の組合せ部材における中央部カバーの中央部に上段の支柱を載置し、上段の支柱の外周側面部に上段の電流経路制御部の根元を嵌合させるとともに上段の電流経路制御部を下段の組合せ部材の中央部カバーに載置し、上段の電流経路制御部の電極接触面側の端面に上段の中央部カバーを載置した後、下段の中央部カバーと上段の支柱と上段の電流経路制御部と上段の中央部カバーとを固定して一体にした上段の組合せ部材を、下段の組合せ部材に積層する第３工程と、第３工程を繰返して、複数の組合せ部材を積層し、組合せ部材積層体を形成する第４工程と、組合せ部材積層体を鋳造型にセットし、鋳造型に通電部の材料の溶湯を注入した後、溶湯を冷却固化して、円柱状の電極母材を作製する第５工程と、電極母材を、部品支持板の上面の位置と、各中央部カバーの上面の位置とで輪切にして、複数の電極母材輪切体を作製する第６工程と、電極母材輪切体の支柱の部分に、電極棒挿入孔を形成して電極を作製する第７工程と、を備えており、第１工程から第７工程までを順番に行うものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係わる真空バルブは、固定電極および可動電極のいずれの電極もが、電極棒挿入部の径方向の外側の部分に、電流が流れる複数の通電部と、通電部に流れる電流の方向を制御する複数の電流経路制御部とが配設されており、電流経路制御部が、電極棒挿入部の外周側面から周方向にスパイラル状に延出する曲面板、または、直線状に延出する板、または、スパイラル状に延出する曲面板とこの曲面板から続く直線状の板と、で構成されており、通電部が、周方向で隣接する電流経路制御部の間の領域であるので、電極表面でのアークの駆動が容易であり、熱の蓄積が少なく、電界集中が防止されるので、高い遮断性能を有するとともに、小型化が図れる。
【００１３】
本発明に係わる真空バルブの製造方法は、鋳造により形成した、電流経路制御部と通電部との一体物である電極母材を輪切にして電極を製造するので、生産性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる真空バルブの断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる真空バルブの電極における電流とアークの状態とを説明する模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わる電極の製造において、電流経路制御部用板部材を位置決めする状態を説明する上面模式図（ａ）と、上面模式図のＤ−Ｄ断面の模式図（ｂ）とである。
【図６】本発明の実施の形態１に係わる電極の製造において、電極母材を鋳造する金型に組合せ部材をセットした状態（ａ）と鋳造で形成した電極母材（ｂ）とを示す断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わる電極の製造において、固定電極と固定電極棒との組合体を作製する状態（ａ）と可動電極と可動電極棒との組合体を作製する状態（ｂ）とを説明する模式図である。
【図８】従来のスパイラル電極における遮断時のアークの動きを高速カメラで観測した結果を示す模式図である。
【図９】従来のスパイラル電極における遮断時のアークの駆動速度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わる電極のアークの駆動状況（ａ）と従来のスパイラル電極のアークの駆動状況（ｂ）とを説明する模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ断面の模式図である。
【図１３】図１１のＧ−Ｇ断面の模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係わる真空バルブの電極における、通電部に埋まっている電流経路制御部の状態とアークの状態とを説明する斜視模式図（ａ）と、通電部に流れる電流とアークの状態とを説明する上面模式図（ｂ）とである。
【図１５】本発明の実施の形態２に係わる電極の製造において、位置決めされた電流経路制御部と中央部カバーとの組合せ部材を積層して作製した組合せ部材積層体を説明する斜視模式図（ａ）と、斜視模式図のＨ−Ｈ断面の模式図（ｂ）とである。
【図１６】本発明の実施の形態２に係わる電極の製造において、電極母材を鋳造する金型に組合せ部材積層体をセットした状態（ａ）と鋳造で形成した電極母材（ｂ）とを示す断面模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
【図１８】図１７のＩ−Ｉ断面の模式図である。
【図１９】図１７のＪ−Ｊ断面の模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に係わる真空バルブの電極と電極棒との断面模式図である。
【図２１】本発明の実施の形態５に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
【図２２】図２１のＬ−Ｌ断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る真空バルブおよび真空バルブの製造方法について、図を用いて説明する。
本発明における、周方向、径方向、軸方向、の各々は、特に指定しない限り、電極における周方向と径方向、および、電極棒が延在している方向である電極の軸方向、の各々を示すものとする。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる真空バルブの断面模式図である。
図１に示すように、本実施の形態の真空バルブ１００は、絶縁筒１と絶縁筒１の各端部の開口を塞ぐ一方の端板２ａと他方の端板２ｂとで構成されており、且つ内部が高真空状態になっている真空容器３を備えている。
真空容器３の内部には、一方の端板２ａを貫通した固定電極棒４ａの先端に固着された固定電極５と、他方の端板２ｂを貫通した可動電極棒４ｂの先端に固着された可動電極６とが対向して配置されている。
【００１７】
可動電極棒４ｂは、第２の端板２ｂに設けられているベローズ７と接合している。そして、ベローズ７は、操作機構（図示せず）の駆動により可動電極棒４ｂが軸方向で移動するのを可能にしている。
また、真空容器３の内部には、各電極５，６および各電極棒４ａ，４ｂを囲むシールド９が、真空容器３の内壁に設けられているシールド支え１０で保持されている。
【００１８】
すなわち、真空バルブ１００は、操作機構による可動電極棒４ｂの軸方法の移動により、固定電極５と可動電極６とが接離し、電流の投入および遮断が行われる。
真空バルブ１００は、遮断の際に、固定電極５と可動電極６とが離れ、固定電極５の可動電極６と接触する面である電極接触面５ａと、可動電極６の固定電極５と接触する面である電極接触面６ａとの間にアーク８が点弧する。この時、アーク８によって加熱された電極接触面から金属蒸気が発生するが、真空バルブ１００は、シールド９を備えているので、金属蒸気が絶縁筒１の内面に付着して、沿面耐電圧が低下するのを防止している。
図１には、発生したアーク８を示しているが、電極間でのアーク位置とアークの幅とは一例である。また、後述するが、アーク８は電極面を周方向に回動する。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
図３は、図２のＡ−Ａ断面の模式図である。
Ａ−Ａ断面は、Ａ−Ａ線の位置で電極および電極棒を軸方向にカットした面である。
図２と図３とに示す電極および電極棒は、可動電極６と可動電極棒４ｂとである。
図２と図３とに示すように、本実施の形態の可動電極６は、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状である。そして、可動電極６は、中央部に電極棒挿入部１７が挿入されており、電極棒挿入部１７の径方向の外側の部分に、電流が流れる通電部１８と、遮断時に通電部１８に流れる電流の方向を制御する電流経路制御部１１とを備えている。
【００２０】
電流経路制御部１１は、板状であり、電極棒挿入部１７の外周側面から周方向にスパイラル状に延出する曲面板のスパイラル部１１ｂと、スパイラル部１１ｂの先端から続く、直線状に延在して可動電極６の外周側面に至る平面板の直線部１１ａとで構成されている。
また、電流経路制御部１１は、可動電極６の軸方向における、一方の面から他方の面まで延在して、各面に露出しており、直線部１１ａが可動電極６の外周側面に露出している。また、複数の電流経路制御部１１は、スパイラル部１１ｂの根元部が、電極棒挿入部１７の外周側面に、周方向で等しいピッチで配設されている。
【００２１】
図２に示すように、可動電極６は、電流経路制御部１１が壁となり、複数の領域に分けられており、この分けられた領域が通電部１８となっている。本実施の形態では、３個の通電部１８の領域に分けられている。各領域は、みな等しくなっている。
すなわち、通電部１８は、周方向で隣接する電流経路制御部１１の間の部分であり、電極棒挿入部１７の外周側面からスパイラル状に延出しており、多くの部分が、可動電極６の外周部となっている。
【００２２】
また、通電部１８は、例えば、図２の点線ｃ１で示す、スパイラル部１１ｂの径方向における最も外側の位置を結ぶ円周の外側の外周部分が、外周リング部１８ａとなっている。
そして、通電部１８における、電極棒挿入部１７の外周側面から外周リング部１８ａまでの部分は、遮断時に、電流を電極棒挿入部１７から外周リング部１８ａまで導く、電流誘導部１８ｂとなっている。
【００２３】
固定電極５は、可動電極６と同様な構成である。
しかし、固定電極５の電極接触面５ａを軸方向の上方から見た場合の、スパイラル部１１ｂが電極棒挿入部１７から周方向に延出する方向は、可動電極６の電極接触面６ａを軸方向の上方から見た場合の、スパイラル部１１ｂが電極棒挿入部１７から周方向に延出する方向と、逆になっており、固定電極５の電極接触面５ａは、可動電極６の電極接触面６ａの鏡像となっている。
そして、真空バルブ１００内で、固定電極５と可動電極６とを電極接触面同士を対向させて配設すると、スパイラル部１１ｂが電極棒挿入部１７から周方向に延出する方向が同じになり、固定電極５と可動電極６との接触時には、電流経路制御部１１同士および通電部１８同士が重なるようになっている。
【００２４】
固定電極棒４ａと可動電極棒４ｂと電極棒挿入部１７とには、体積抵抗率の小さい無酸素銅が用いられている。
通電部１８には、遮断性能が高い金属である、例えば、ＣｕＣｒが用いられ、電流経路制御部１１には、通電部１８より体積抵抗率が大きい金属である、ＣｒまたはＷが用いられる。
各電極５，６とも、電極棒挿入部１７と通電部１８と電流経路制御部１１とは、各々の接触部が密着するようにして設けられている。
【００２５】
次に、本実施の形態の真空バルブ１００における電極の作用について説明する。
図４は、本発明の実施の形態１に係わる真空バルブの電極における電流とアークの状態とを説明する模式図である。
図４は、可動電極６の電極接触面６ａを示している。
本実施の形態の真空バルブ１００において、電流を遮断するために開極するとアーク８が発生する。
図４に示すように、アーク８は、開極した場合の、固定電極５と可動電極６とが最後に離れる位置に発生するので、外周リング部１８ａに発生する。
【００２６】
また、電流経路制御部１１の体積抵抗率より通電部１８の体積抵抗率が小さいので、可動電極棒４ｂ（図示せず）から電極棒挿入部１７に至った電流Ｉは、矢印Ｋで示すように、通電部１８を電流誘導部１８ｂから外周リング部１８ａに向かって流れ、アーク８を経て固定電極５（図示せず）に流れていく。
電流はインピーダンスが小さくなるように最短距離を流れようとするので、電極棒挿入部１７の付近では、可動電極６の軸方向における電極接触面６ａの反対側の面（反電極接触面と記す）に近い部位の電流密度が大きくなり、外周リング部１８ａのアーク８の付近では、電極接触面６ａに近い部位の電流密度が大きくなる。
【００２７】
また、図４に示すように、通電部１８における、電極棒挿入部１７からアーク８までの電流経路で形成される磁束密度Ｂが、アーク８において紙面前方の垂直方向へ流れる電流Ｉに作用して発生するローレンツ力（Ｉ×Ｂ）により、磁気駆動力Ｆがアーク８に作用する。
この磁気駆動力Ｆにより、アーク８が外周リング部１８ａを周方向に移動するので、アーク８が留まることによる電極表面への局所的なエネルギー注入が抑制されて、電極表面の温度上昇が抑えられる。
この結果、電極表面から発生する金属蒸気量が抑制されるので、固定電極５と可動電極６との間の耐電圧性能が向上するとともに、遮断性能も向上する。
【００２８】
特に、本実施の形態の真空バルブ１００では、固定電極５と可動電極６とに、スパイラル状の溝がないので、外周リング部１８ａの領域の電極接触面を周方向に移動するアーク８が、溝を飛び越える必要がない。
それゆえ、アーク８の動きがスムーズであり、電極表面の温度上昇抑制効果が、さらに向上するので、遮断性能がいっそう優れている。
また、本実施の形態の真空バルブ１００は、固定電極５および可動電極６における、電流経路制御部１１の、体積抵抗率および電極接触面と平行な方向の厚みを調整することで、電流経路制御部１１を貫通して流れる電流を調整することができるので、通電部１８に流れる電流の密度を制御して、磁気駆動力Ｆを調整することが可能である。
【００２９】
次に、本実施の形態の真空バルブの電極（固定電極５および可動電極６）の製造方法について説明する。
固定電極５および可動電極６は、同時に製造でき、各電極棒４ａ，４ｂへの取り付け方法によって分けられている。
従来のスパイラル電極は、まず、焼結法や溶浸法で円板状の素板を作製した後、機械加工でスパイラル状の溝を加工するという方法で製造されている。
【００３０】
しかし、本実施の形態の電極５，６は、電流経路制御部１１が埋め込まれているので、焼結法や溶浸法で製造することが困難である。
そこで、本実施の形態の電極の製造方法では、複数の電流経路制御部の源となる、曲面板のスパイラル部と平面板の直線部とを有し、軸方向の端面の形状が電流経路制御部１１の軸方向の端面の形状と同様である、電流経路制御部用板部材２０を先に作製する。後で、図６（ｂ）に示す電流経路制御部用板部材２０の高さｈａは、電流経路制御部１１の高さｈｂの、整数倍である。
次に、鋳造法で、電流経路制御部用板部材２０を、通電部となる母材（通電部母材と記す）２１に埋め込んで、複数の電極の源となる円柱状の電極母材２５を作製する。
次に電極母材２５を輪切にして複数の電極母材輪切体２５ａを作製し、この電極母材輪切体２５ａから電極を作製する。
【００３１】
次に、本実施の形態の電極の製造手順を詳細に説明する。
まず、ＣｒまたはＷの板材をプレス加工により、スパイラル部となる湾曲部の形成と厚みの調整とを行うことにより、電流経路制御部用板部材２０を作製する。
図５は、本発明の実施の形態１に係わる電極の製造において、電流経路制御部用板部材を位置決めする状態を説明する上面模式図（ａ）と、上面模式図のＤ−Ｄ断面の模式図（ｂ）とである。
【００３２】
図５に示すように、複数の電流経路制御部用板部材２０の位置決めは、部品支持板２２の中央部に載置した、位置決め機能を有する支柱２３の外周側面部に電流経路制御部用板部材２０の根元を嵌合させるとともに、電流経路制御部用板部材２０を部品支持板２２に載置する。部品支持板２２は、支柱２３および電流経路制御部用板部材２０を安定に支持するものである。
本実施の形態における電流経路制御部用板部材２０の根元とは、スパイラル部の根元である。
【００３３】
位置決めされた電流経路制御部用板部材２０を、支柱２３および部品支持板２２に、ロウ付けあるいは接着で固定して、電流経路制御部用板部材２０と支柱２３と部品支持板２２とが一体となった組合せ部材２４を形成する。
支柱２３は、後の工程で電極棒挿入部１７が挿入される孔（電極棒挿入孔と記す）をあける部位であるので、電流経路制御部１１と同じ材料で形成しており、直径を電極棒挿入部１７より１ｍｍ程度小さくすることにより、孔加工後に挿入された電極棒挿入部１７が、通電部１８と電流経路制御部１１とに物理的に直接に接触するようになっている。
【００３４】
次に、鋳造により、本実施の形態の電極における電極母材２５を形成する。
図６は、本発明の実施の形態１に係わる電極の製造において、電極母材を鋳造する金型に組合せ部材をセットした状態（ａ）と鋳造で形成した電極母材（ｂ）とを示す断面模式図である。
図６（ａ）に示すように、鋳造型２６ａに組合せ部材２４をセットした後、鋳造型２６ａの開口に蓋２６ｂを嵌める。次に、蓋２６ｂに設けられた注入口２６ｃから、溶湯（図示せず）を注入する。溶湯は、通電部の材料であるＣｕＣｒを溶かしたものであり、溶湯の温度は、ＣｕＣｒの融点より高く、電流経路制御部用板部材２０を形成する材料の融点より低い温度としている。
【００３５】
次に、溶湯を冷却固化して、電流経路制御部用板部材２０と通電部母材２１とを一体化させて、図６(ｂ)に示す、円柱状の電極母材２５を作製する。
次に、図６（ｂ）において点線ｃ２で示す部位で、すなわち、電極の軸方向の高さと同じ寸法で、電極母材２５を輪切にして、複数の電極母材輪切体２５ａを作製する。
次に、電極母材輪切体２５ａの支柱部分に、電極棒挿入孔を形成して電極を作製する。この後、電極に、耐電圧性能を高めるための、端部の面取り加工および表面粗さを小さくする仕上げ加工を施しても良い。
電極は、固定電極棒４ａに取り付けられる固定電極５あるいは可動電極棒４ｂに取り付けられる可動電極６となる。
【００３６】
次に、固定電極５および可動電極６を真空バルブ１００に組み込む工程について説明する。組み込み工程は、従来のスパイラル電極を用いた真空バルブと同様である。
まず、洗浄等の化学処理で電極の表面を清浄にする。
次に、電極の電極棒挿入孔に、固定電極棒４ａの電極棒挿入部１７をロウ材とともに挿着して固定電極５と固定電極棒４ａとの組合体を作製する。また、電極の電極棒挿入孔に、可動電極棒４ｂの電極棒挿入部１７をロウ材とともに挿着して、可動電極６と可動電極棒４ｂとの組合体を作製する。
【００３７】
図７は、本発明の実施の形態１に係わる電極の製造において、固定電極と固定電極棒との組合体を作製する状態（ａ）と可動電極と可動電極棒との組合体を作製する状態（ｂ）とを説明する模式図である。
図７（ａ）に示すように、電極２７における軸方向の一方の面Ｕの側から、電極棒挿入孔２７ａに、固定電極棒４ａの電極棒挿入部１７をロウ材とともに挿入して、固定電極５と固定電極棒４ａとの組合体を作製する。
【００３８】
図７（ｂ）に示すように、別の電極２７における軸方向の他方の面Ｖの側から、電極２７の電極棒挿入孔２７ａに、可動電極棒４ｂの電極棒挿入部１７をロウ材とともに挿入して、可動電極６と可動電極棒４ｂとの組合体を作製する。
すなわち、固定電極棒４ａに固定された固定電極５の電極接触面５ａと、可動電極棒４ｂに固定された可動電極６の電極接触面６ａとを対向させると、各電極の電流経路制御部１１が電極棒挿入部１７から周方向に延出する方向が同じになるようにしてある。
【００３９】
次に、固定電極５と固定電極棒４ａの組合体および可動電極６と可動電極棒４ｂの組合体と、他の真空バルブの構成部品とを用いて、真空容器内に各電極を配設した真空バルブ組立体を形成する。
次に、真空バルブ組立体を、真空炉で加熱処理することで、真空容器３の内部を真空に保った状態で、各部をロウ付けして、真空バルブ１００を作製する。
さらに、真空バルブ１００の内部の耐電圧性能を確保するために、例えば、固定電極と可動電極との間に電圧を印加して放電させるコンディショニング処理を行う。
そして、真空バルブは、遮断器に組み込まれる。この時、可動電極棒が操作機構に接続される。
【００４０】
本実施の形態の電極製造方法では、電極に、機械加工によりスパイラル溝を形成する必要がないので、電極製造の時間と手間とを低減でき、複数の電極を効率的に製造できる。
また、電極を、電極母材２５を輪切にして形成した電極母材輪切体２５ａから作製するので、同時に複数の電極を作製でき、電極毎に溝加工して作製する従来のスパイラル電極より、生産性が優れている。
【００４１】
次に、従来のスパイラル電極と比較して、本実施の形態の真空バルブの電極の効果を詳細に説明する。
図８は、従来のスパイラル電極における遮断時のアークの動きを高速カメラで観測した結果を示す模式図である。
図８において、ハッチングした楕円の面積がアーク８の断面積に対応している。
【００４２】
図８（ａ）は、従来のスパイラル電極９０の発弧直後のアーク８の位置を示しており、この例では、２個のアーク８が発生している。
図８（ｂ）は、発弧から２．２ｍｍｓ後のアーク８の状態であり、１個のアーク８に集約している。
図８（ｃ）は、発弧から３ｍｍｓ後のアーク８の状態であり、アーク８がスパイラル電極９０の隣の羽根９１に移っている。そして、この後、アーク８がアーク走行部９７を高速回転する。
【００４３】
図９は、従来のスパイラル電極における遮断時のアークの駆動速度の経時変化を示すグラフである。
図９に示すように、アークの速度は、発弧直後はほとんど動かず停滞しているが、徐々に加速し、その後高速になっている。
【００４４】
また、アーク８の面積と電流値の時間変化から、アーク８を流れる電流密度の時間変化を調べると、発弧直後は電流密度が大きく、その後減少していき、０．１ｋＡ／ｍｍ２程度に下がった後に、アーク８が高速回転することがわかる。
すなわち、発弧から高速駆動前までは、電流密度が高く、電極に注入されるエネルギーも大きい状態である。しかし、アーク８の高速駆動時は、電流密度も下がっており、図８（ｃ）に示すように、アーク面積も羽根９１の１個のアーク走行部９７の面積に近い状態となっている。
【００４５】
これらのことから、真空バルブに用いられる電極での遮断性能を高めるには、発弧からアークが高速駆動する前までの電流密度が高い間に、電極に注入された熱を拡散することが有効である。
また、加速される期間にアークが回動してスパイラル溝を超える場合、溝越えにより、アークの動きが妨げられるので、アークが溝を越える必要がない電極構造とすると、アークの動きがスムーズとなり、電極表面の局所にエネルギーが注入されることが抑制されて、遮断性能が向上する。
【００４６】
図１０は、本発明の実施の形態１に係わる電極のアークの駆動状況（ａ）と従来のスパイラル電極のアークの駆動状況（ｂ）とを説明する模式図である。
図１０は、電極の電極接触面を示しており、説明の都合上、直線状に延在する面で示している。
図１０（ａ）に示すように、アーク８は外周リング部１８ａを走行する。アーク８の根元の電極表面には溶融層２９が形成され電子や金属蒸気２８が供給される。アーク８が動く際には、例えば、一点鎖線の矢印で示す方向の移動先において、溶融層２９が形成され電極表面から電子や金属蒸気２８が供給される必要がある。
【００４７】
本実施の形態の電極では通電部１８に溝が無いので、アーク８の根元の熱が、破線の矢印で示す方向において、電流経路制御部１１を通して移動先の電極表面に伝達する。すると、移動先でも溶融層２９が形成されて、この部分にアーク８を移動させるのに必要な電子や金属蒸気２８が供給される。この結果、アーク８は電流経路制御部１１の位置をスムーズに移動する。
すなわち、加速期間にアーク８が溝を越える動作が、スムーズとなり、アーク８が停滞して電極表面の局所的部位での温度が大きく上昇して、溶融層２９が大きくなり、多量の金属蒸気を発生し続けるということがない。
その結果、溶融層２９はアークの駆動に必要な最小限の大きさとなり、金属蒸気発生量が抑制されるので、遮断性能が低下することがない。
【００４８】
また、アークによって電極表面に注入されたエネルギーによる発熱は通電部１８と電流経路制御部１１を通して拡散するので、発弧直後の電流密度が大きい期間に電極表面に注入されるエネルギーに基づく熱の蓄積が防止され、大きな熱エネルギーによる大きな溶融層の形成が抑制される。
この面からも、大きな溶融層の形成が抑制され、金属蒸気発生量を少なくできるので、遮断性能が高くなる。
【００４９】
これに対して、図１０（ｂ）に示すように、従来のスパイラル電極では、アーク走行部９７に溝９６が設けられており、アーク８が一点鎖線の矢印で示す方向において、溝９６を越えた先でアーク８が発生するには、溝９６の手前で停滞しているアーク８からのプラズマが、溝９６を越えた先に拡散する必要がある。すなわち、アーク８が溝９６を越える必要があり、アーク８が溝９６を越えるまでに時間がかかる。
その結果、前述の加速期間にアーク８が溝９６を越える動作がスムーズにいかず、停滞しているアーク８によって電極表面に注入されるエネルギーが増加し、図１０（ｂ）に示すように、接点表面の溶融層２９が大きくなって、金属蒸気２８が発生し続ける。
【００５０】
さらに、アーク８によって電極表面に注入されたエネルギーは溝９６がバリアとなって拡散が妨げられるので、発弧直後の電流密度が大きい期間に電極表面から注入されたエネルギーが蓄積されて、金属蒸気２８の発生量が増加する。
すなわち、金属蒸気２８が発生し続けることと、金属蒸気２８の発生量が増加することとにより、遮断性能が低下する。
【００５１】
また、従来のスパイラル電極において、アークが溝を越えやすくするために、溝の幅を狭くすると、少ない遮断回数で、溝に堆積する凝固物により溝が埋まってしまい、電流が溝を貫通して流れるようになる。
すなわち、電流経路が変化して、アークに対して本来の磁気駆動力を発生するべき方向とは逆の磁気駆動力が生じ、アークの駆動速度が低下したり、アーク停滞時間が長くなったりして、遮断性能が低下する。
先行技術文献に記載されたスパイラル電極では、スパイラル溝の外周端だけに連絡部を設けているが、連絡部の幅が小さいので、上記の従来のスパイラル電極と同様な欠点がある。
【００５２】
これに対して、本実施の形態の真空バルブの電極は、溝に相当する部分が電流経路制御部１１であり、溝構造でないので、エネルギーの拡散が抑制されて、局所的に高温となる部位がなく、遮断性能が低下することがない。
また、多くの電流が電流経路制御部１１を貫通して流れることがなく、電流経路の変化がないので、アークの駆動速度の低下およびアーク停滞時間の増加にともなう、遮断性能の低下が生じない。
また、溝に凝固物が堆積することによる遮断回数の低下が生じないので、遮断回数を増やすことができ、真空バルブの寿命が長くなる。
【００５３】
従来の、スパイラル電極の溝の幅は一定であるが、本実施の形態の電極における電流経路制御部の厚みは、一定にする必要がない。電流経路制御部は、アークに作用する磁気駆動力が最適となる電流経路を実現するように、厚みや形状が設定されている。
本実施の形態の電流経路制御部１１は、図２および図４に示すように、通電部１８の幅が電極棒挿入部１７から外周リング部１８ａにかけて徐々に増大するように、スパイラル部１１ｂの厚みが調整されている。
【００５４】
本実施の形態の電流経路制御部１１は、スパイラル部１１ｂと直線部１１ａとで形成されており、全てをスパイラル部とすることに比べて、作製の手間を省略できる。
また、直線部１１ａの厚みを薄くすることにより、アークの移動を容易にするとともに、アークで注入されたエネルギーの基づく熱に拡散を容易にしている。
【００５５】
また、外周リング部１８ａのうちで電極棒挿入部１７に最も近い位置は、電極棒からの電流経路が短くなるのでアークに作用する磁気駆動力が小さくなりやすい。
しかし、本実施の形態の電極ではスパイラル部１１ｂを長く取っているので、アークには大きな回転方向の磁気駆動力が作用する。それゆえ、電流経路制御部１１をスパイラル部１１ｂと直線部１１ａとで構成してもアークの駆動特性が劣ることは無い。
アークは開極動作の際に電極が最後に離れる位置に発生するので、外周リング部１８ａのうちで電極棒挿入部１７に最も近い位置にも発生する可能性がある。しかし、この位置でアークが発生しても、本実施の形態の電極では、上記のように、アークに特に大きな回転方向の磁気駆動力が作用するので、遮断性能がさらに優れている。
【００５６】
従来のスパイラル電極では、中央付近から外周部にかけてスパイラル状の溝が設けられており、溝の縁部での電界が高くなっている。
それゆえ、固定電極と可動電極との間のギャップ長を長くしたり、遮断時の開極途中での耐電圧を高めるために、開極スピードを速くしたりする必要がある。
これに対して、本実施の形態の電極５，６は、電極接触面５ａ，６ａが平面であるので、電界が緩和されており、固定電極５と可動電極６との間のギャップ長を短くしても、遮断時の開極スピードを遅くしても、開極途中での耐電圧を確保することができる。
すなわち、真空バルブの開極距離を短くするとともに、開極スピードを下げることができるので、真空遮断器の開閉機構を小形化できる。
【００５７】
大電流を遮断すると、アークのエネルギーで電極表面が溶け、その後に閉極した際に固定電極と可動電極が溶着する場合がある。
従来のスパイラル電極では、溶着した状態で開極動作を行うと電極の羽根の一部に大きな力がかかり羽根がとれて破損する場合がある。
しかし、本実施の形態の電極では、溝が無く電流経路制御部１１と通電部１８とが一体化しているので、機械的強度が高く、通電部１８の一部が取れて破損することがない。
すなわち、本実施の形態の電極は、大電流遮断後においても、機械的信頼性が優れている。
【００５８】
本実施の形態では、電極接触面５ａ，６ａにおいて、電極棒挿入部１７の面と、通電部１８および電流経路制御部１１の面とが、同一平面となっている。
しかし、各電極棒挿入部１７は銅製で耐電圧性能が電流経路制御部１１や通電部１８より劣るので、電極棒挿入部１７の面を、通電部１８および電流経路制御部１１の面より凹まして、電極棒挿入部１７の面での電界を抑制しても良い。
この場合は、通電部１８および電流経路制御部１１の内周縁部の電界が高くなるが、従来のスパイラル電極における溝縁部の電界より小さく、その影響は小さい。特に、通電部１８および電流経路制御部１１の内周縁部を、Ｒ加工や面取り加工して電界緩和するのが好ましい。
【００５９】
本実施の形態の電流経路制御部には、金属が用いられているが、真空容器にも使われている材料であり、ガスが発生して真空度を下げることもなく、耐熱性も高いセラミックを用いても良く、金属の電流経路制御部を用いた電極と同様な効果を有する。
ただし、セラミックは２次電子放出係数が大きいので電極表面に露出していると耐電圧性能に影響する恐れがある。そこで、電流経路制御部にセラミックを用いた電極は、真空バルブに組み込んだ後のコンディショニング処理の際に、数ｋＡから２０ｋＡ程度の電流遮断を行って、セラミックの上に溶融金属層を形成するのが好ましい。
【００６０】
本実施の形態の電極では、電流経路制御部が３個であるが、複数であれば、遮断責務や電極径などに応じて変えても良い。
また、電流経路制御部をスパイラル部と直線部とで構成したが、全てが曲面板となるスパイラル部のみ、あるいは、全てが電極棒挿入部の外周面から径方向に対して斜めに延出する平面板となる直線部のみにしても良い。
この場合であっても、熱の蓄積を少なくでき、電界集中を防止できるので、真空バルブの遮断性能を向上させるとともに、小型化が図れる。
【００６１】
実施の形態２．
本実施の形態の真空バルブは、電極の構造が異なる以外、実施の形態１の真空バルブ１００と同様である。
図１１は、本発明の実施の形態２に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
図１２は、図１１のＥ−Ｅ断面の模式図である。
図１３は、図１１のＧ−Ｇ断面の模式図である。
Ｇ−Ｇ断面は、Ｇ−Ｇ線の位置で電極および電極棒を軸方向にカットした面である。
図１１と図１２と図１３とに示す電極および電極棒は、可動電極３６と可動電極棒４ｂとである。
【００６２】
図１１と図１２と図１３とに示すように、本実施の形態の可動電極３６も、直径より軸方向の高さが小さい中空円柱状である。また、可動電極３６は、中央部に電極棒挿入部１７が挿入されており、電極棒挿入部１７の径方向の外側の部分に、電流が流れる通電部３８と、遮断時に通電部３８に流れる電流の方向を制御する電流経路制御部３１とを備えている。
電流経路制御部３１は、板状であり、電極棒挿入部１７の外周側面から周方向にスパイラル状に延出する曲面板のスパイラル部３１ｂとスパイラル部３１ｂの先端から続く、直線状に延在して可動電極３６の外周側面に至る平面板の直線部３１ａとで形成されている。直線部３１ａは可動電極３６の外周側面に露出している。
【００６３】
図１２に示すように、可動電極３６は、電流経路制御部３１が壁となり、複数の領域に分けられており、この分けられた領域が通電部３８となっている。本実施の形態では、３個の領域に分けられている。
すなわち、通電部３８は、周方向で隣接する電流経路制御部３１の間の部分であり、電極棒挿入部１７の外周側面からスパイラル状に延出している。そして、実施の形態１の可動電極６で示したのと同様な領域が、通電部３８における外周リング部３８ａと電流誘導部３８ｂとになっている。
【００６４】
しかし、本実施の形態の可動電極３６は、図１１と図１３とに示すように、電極接触面の中央部に、電極棒挿入部１７と接して同心円に配設されている、例えば、スパイラル部３１ｂの最大半径と同じ半径の、円板状の中央部カバー３２が設けられている。
そして、中央部カバー３２の外周と接している外側領域も外周リング部３８ａであり、特に中央部カバー接触外周リング部３８ｃとなっている。中央部カバー接触外周リング部３８ｃは、図１３における、電極接触面３６ａと点線ｃ３との間である。
すなわち、スパイラル部３１ｂの軸方向における電極接触面３６ａの側の端面が、中央部カバー３２で覆われており、直線部３１ａの軸方向における電極接触面３６ａの側の端面が、中央部カバー接触外周リング部３８ｃで覆われている。
【００６５】
また、中央部カバー３２の表面と中央部カバー接触外周リング部３８ｃの表面とは、同一平面内にあり、電極接触面３６ａを形成している。
また、直線部３１ａの中央部カバー接触外周リング部３８ｃと接触する端面は、スパイラル部３１ｂの中央部カバー３２と接触する端面より、電極接触面３６ａの側に突出しており、直線部３１ａの軸方向端面を覆う中央部カバー接触外周リング部３８ｃの厚みは薄くなっている。
【００６６】
固定電極の構成は、可動電極３６の構成と同様である。しかし、図１２に示すのと同様な状態では、固定電極の電流経路制御部が電極棒挿入部の外周側面からスパイラル状に周方向に延出する方向は、可動電極３６の電流経路制御部３１が電極棒挿入部１７の外周側面からスパイラル状に周方向に延出する方向と、逆になっている。
すなわち、固定電極の電極接触面を可動電極３６の電極接触面３６ａと対向するようにして配置した場合に、固定電極の電流経路制御部が電極棒挿入部の外周側面からスパイラル状に周方向に延出する方向は、可動電極３６の電流経路制御部が電極棒挿入部の外周側面から周方向にスパイラル状に延出する方向と、同方向になっている。
中央部カバーは、電極棒挿入部と通電部と電流経路制御部の各々と密着して設けられている。
【００６７】
固定電極棒と可動電極棒４ｂと電極棒挿入部１７とには、体積抵抗率の小さい無酸素銅が用いられている。
通電部３８には、遮断性能の高い、例えばＣｕＣｒが用いられ、電流経路制御部３１には、通電部３８より体積抵抗率が大きい金属であるＣｒまたはＷが用いられている。
中央部カバー３２には、通電部３８よりも耐電圧性が高い材料として、Ｃｒの比率が大きいＣｕＣｒ系材料またはＣｒまたはＷ等が用いられており、これらの材料は、体積抵抗率も通電部３８の材料より大きい。
【００６８】
次に、本実施の形態の真空バルブに用いられる電極の作用について説明する。
図１４は、本発明の実施の形態２に係わる真空バルブの電極における、通電部に埋まっている電流経路制御部の状態とアークの状態とを説明する斜視模式図（ａ）と、通電部に流れる電流とアークの状態とを説明する上面模式図（ｂ）とである。
図１４では、可動電極３６を示しており、中央部カバー３２を省略しているが、図１４（ｂ）の点線ｃ４で示す領域が、中央部カバー３２が覆う領域である。
【００６９】
電流を遮断するために開極すると、例えば、図１４に示す電極接触面３６ａにおける外周リング部３８ａの位置にアーク８が発生する。
また、電流経路制御部３１の体積抵抗率より通電部３８の体積抵抗率が小さいので、可動電極棒４ｂから電極棒挿入部１７に至った電流Ｉは、通電部３８を矢印Ｋで示すように、電流誘導部３８ｂから外周リング部３８ａに向かって流れ、アーク８を経て固定電極（図示せず）に流れていく。
電流はインピーダンスが小さくなるように最短距離を流れようとするので、電極棒挿入部１７の付近では、可動電極３６の反電極接触面に近い部位の電流密度が大きくなり、外周リング部３８ａのアーク８の付近では、電極接触面３６ａに近い部位の電流密度が大きくなる。
【００７０】
本実施の形態の可動電極３６では、電極接触面３６ａの中央に、中央部カバー３２が設けられている。そして、中央部カバー３２の体積抵抗率が通電部３８の体積抵抗率より大きいので、電流は中央部カバー３２を流れずに、電流誘導部３８ｂを通って外周リング部３８ａに流れていく。このような電流の流れと、アークの発弧が開極時の最後に乖離する位置で起きやすいこととから、開極の際にアーク８は外周リング部３８ａで発生する。
また、図１４に示すように、電極棒挿入部１７からアーク８までの電流経路が作る磁束密度Ｂが、アーク８を軸方向に流れる電流Ｉに作用することにより発生するローレンツ力（Ｉ×Ｂ）により、アーク８に磁気駆動力Ｆが働き、アーク８が外周リング部３８ａを回動する。
【００７１】
本実施の形態の真空バルブの電極も、実施の形態１の電極と同様に、アークによって電極表面から注入された熱が、電流経路制御部３１を通して拡散するので、発弧直後の電流密度が大きい期間に電極表面に注入されるエネルギーの蓄積により、大きな溶融層が形成されるのが防止される。すなわち、大きな溶融層による多量の金属蒸気の発生が抑制されるので、遮断性能が優れている。
また、電極接触面３６ａに溝が無いので、加速期間にアークが溝を越える動作がスムーズであり、アークが停滞することによる電極接触面３６ａの局所的な温度上昇で、溶融層が大きくなることが防止され、多くの金属蒸気が発生し続けることがない。この点からも、遮断性能が優れている。
【００７２】
特に、本実施の形態の電極は、アークが走行する外周リング部３８ａに電流経路制御部３１が露出しておらず、通電部３８と同じ材料で一様に覆われているので、アークの動きが、いっそうスムーズとなる。
このことより、溶融層は、移動先でアークを維持するに必要な最小限のプラズマを発生させるサイズで良く、金属蒸気の発生量が抑制されて、遮断性能が高くなる。
【００７３】
また、本実施の形態の電極は、電極接触面に露出する溝がなく電極接触面が平面であるので、溝の縁部により電界が高くなることがない。特に、電極接触面の中央に、高耐電圧材料を用いた中央部カバーを設けているので、さらに、耐電圧性能が向上している。
それゆえ、固定電極と可動電極との間のギャップ長を短くしたり、遮断時の開極スピードを遅くしたりしても、開極途中での耐電圧を確保することができる。すなわち、真空遮断器の開閉機構を小形化できる。
【００７４】
また、凝固物が堆積する溝がなく、凝固物の堆積による遮断回数の低下が生じないので、遮断回数を増やすことができ、真空バルブの寿命を長くできる。
また、凝固物が堆積する溝がなく、凝固物を介して大きな電流が隣接する通電部に流れることがないので、電流経路が変化して、アークに対して本来の磁気駆動力が発生すべき方向とは逆の方向の磁気駆動力を生じて、アークの駆動速度が低下したり、アーク停滞時間が長くなったりして、遮断性能が低下することがない。
また、電極に溝がないことにより、電極の機械強度も優れている。
【００７５】
次に、本実施の形態の真空バルブの電極（固定電極および可動電極）の製造方法について説明する。
まず、ＣｒまたはＷの板材をプレス加工によりスパイラル部となる湾曲部の形成と厚みの調整とを行うことにより、スパイラル部３１ｂと直線部３１ａとでなる電流経路制御部３１を作製する。
図１５は、本発明の実施の形態２に係わる電極の製造において、位置決めされた電流経路制御部と中央部カバーとの組合せ部材を積層して作製した組合せ部材積層体を説明する斜視模式図（ａ）と、斜視模式図のＨ−Ｈ断面の模式図（ｂ）とである。
ここで、Ｈ−Ｈ断面は、Ｈ−Ｈ線の位置で、組合せ部材積層体３４を軸方向にカットした面である。
【００７６】
組合せ部材積層体３４は、以下の手順で作製する。
まず、部品支持板４２の中央部に位置決め機能を有する支柱４３を載置し、この支柱４３の外周側面部に電流経路制御部３１の根元を嵌合させるとともに、電流経路制御部３１を部品支持板４２に載置する。
そして、電流経路制御部３１の電極接触面側の端面に中央部カバー３２を載置して、下側の第１段組合せ部材３４ａを形成する。
部品支持板４２は、支柱４３および電流経路制御部３１を安定に支持するものである。
【００７７】
次に、第１段組合せ部材３４ａにおける中央部カバー３２の中央部に支柱４３を載置し、この支柱４３の外周側面部に電流経路制御部３１の根元を嵌合させるとともに、電流経路制御部３１を第１段組合せ部材３４ａの中央部カバー３２に載置する。
そして、電流経路制御部３１の電極接触面側になる端面に中央部カバー３２を載置して、中側の第２段組合せ部材３４ｂを形成する。
次に、第２段組合せ部材３４ｂにおける中央部カバー３２の中央部に支柱４３を載置し、この支柱４３の外周側面部に電流経路制御部３１の根元を嵌合させるとともに、電流経路制御部３１を第２段組合せ部材３４ｂの中央部カバー３２に載置する。
そして、電流経路制御部３１の電極接触面側になる端面に中央部カバー３２を載置して、上側の第３段組合せ部材３４ｃを形成して、組合せ部材積層体３４を作製する。
本実施の形態では、電流経路制御部３１の根元とは、スパイラル部３１ｂの根元であり、中央部カバー３２は、スパイラル部３１ｂの電極接触面側になる端面に載置する。
【００７８】
各組合せ部材は、構成部品同士をロウ付けあるいは接着で固定して一体化している。
組合せ部材積層体３４も、各組合せ部材同士をロウ付けあるいは接着で固定して一体化しても良い。
支柱４３は、後の工程で電極棒挿入孔を空ける部位であるので、電流経路制御部３１と同じ材料で形成しており、直径を電極棒挿入部１７より１ｍｍ程度小さくすることにより、孔加工後に挿入された電極棒挿入部１７が、通電部３８と電流経路制御部３１とに物理的に直接に接触するようになっている。
本実施の形態では、組合せ部材積層体３４は、組合せ部材を３段積層したものであるが、３段より多くても良い。
【００７９】
次に、鋳造により、本実施の形態の電極における電極母材４５を形成する。
図１６は、本発明の実施の形態２に係わる電極の製造において、電極母材を鋳造する金型に組合せ部材積層体をセットした状態（ａ）と鋳造で形成した電極母材（ｂ）とを示す断面模式図である。
図１６（ａ）に示すように、鋳造型４６ａに組合せ部材積層体３４をセットした後、鋳造型４６ａの開口に蓋４６ｂを嵌める。次に、蓋４６ｂに設けられた注入口４６ｃから、溶湯（図示せず）を注入する。溶湯は、通電部の材料であるＣｕＣｒを溶かしたものであり、溶湯の温度は、ＣｕＣｒの融点より高く、電流経路制御部３１を形成する材料の融点より低い温度としている。
【００８０】
次に、溶湯を冷却固化して、電流経路制御部３１と通電部母材４１とを一体化させて、図１６(ｂ)に示す、円柱状の電極母材４５を作製する。
次に、図１６（ｂ）において点線ｃ４で示す部位で、電極母材４５を輪切にして、複数の電極母材輪切体４５ａを作製する。
図１５および図１６は、可動電極３６を作製する場合を例示しており、電極母材輪切体４５ａは、可動電極母材輪切体である。
【００８１】
固定電極母材輪切体は、スパイラル部の湾曲方向が、可動電極のスパイラル部の湾曲方向と逆になる電流経路制御部を用いることにより、可動電極母材輪切体と同様にして作製する。
次に、可動電極母材輪切体に、電極棒挿入孔を形成して可動電極を作製し、固定電極母材輪切体に、電極棒挿入孔を形成して固定電極を作製する。
この後、各電極の耐電圧性能を高めるために、端部の面取り加工や、表面粗さを小さくする仕上げ加工を施しても良い。
【００８２】
次に、固定電極および可動電極３６を真空バルブに組み込む工程について説明する。組み込み工程は、従来のスパイラル電極を用いた真空バルブと同様である。
まず、洗浄等の化学処理で各電極表面を清浄にする。
次に、固定電極の電極棒挿入孔に、固定電極棒の電極棒挿入部をロウ材とともに挿着して、固定電極と固定電極棒との組合体を作製する。また、可動電極の電極棒挿入孔に、可動電極棒の電極棒挿入部をロウ材とともに挿着して、可動電極と可動電極棒との組合体を作製する。
【００８３】
次に、固定電極と固定電極棒との組合体および可動電極と可動電極棒の組合体と、他の真空バルブの構成部品とを用いて、真空容器内に各電極を配設した真空バルブ組立体を形成する。
次に、真空バルブ組立体を、真空炉で加熱処理することで、真空容器の内部を真空に保った状態で、各部をロウ付けし、真空バルブを作製する。
さらに、真空バルブの内部の耐電圧性能を確保するために、例えば、固定電極と可動電極との間に電圧を印加して放電させるコンディショニング処理を行う。
そして、真空バルブは、遮断器に組み込まれる。この時、可動電極棒が操作機構に接続される。
【００８４】
本実施の形態の電極製造方法では、電極に、機械加工によりスパイラル溝を形成する必要がないので、電極製造の時間と手間とを低減でき、複数の電極を効率的に製造できる。
また、電極を、電極母材を輪切にして形成した電極母材輪切体から作製するので、同時に複数の固定電極あるいは可動電極を作製でき、電極毎に溝加工して作製する従来のスパイラル電極より、生産性が優れている。
【００８５】
本実施の形態では、電流経路制御部が３個であるが、複数個であれば、遮断責務や電極径などに応じて変えて良い。
また、電流経路制御部をスパイラル部と直線部とで構成したが、全てが曲面板となるスパイラル部のみ、あるいは、全てが電極棒挿入部の外周面から径方向に対して斜めに延出する平面板となる直線部のみにしても良い。
この場合も、中央部カバーの外周より外側に位置する電流経路制御部の電極接触面の側の端面が、外周リング部で覆われている。
【００８６】
本実施の形態では、中央カバーの半径はスパイラル部３１ｂの最大半径と同じであるが、中央カバーの半径は、電極棒挿入部の半径より大きく、中央カバーの外周より外側に外周リング部を設けることができるサイズであれば良い。
また、電流経路制御部は、ＣｒまたはＷが用いられているが、セラミックで形成しても良い。本実施の形態の電極では電流経路制御部が電極接触面に露出していないので、実施の形態１で示した処理をすることなしに、２次電子放出係数が大きいセラミックを用いても問題はない。
【００８７】
実施の形態３．
本実施の形態の真空バルブは、電極の構造が異なる以外、実施の形態２の真空バルブと同様である。
図１７は、本発明の実施の形態３に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
図１８は、図１７のＩ−Ｉ断面の模式図である。
図１９は、図１７のＪ−Ｊ断面の模式図である。
Ｊ−Ｊ断面は、Ｊ−Ｊ線の位置で電極および電極棒を軸方向にカットした面である。
図１７と図１８と図１９とに示す電極および電極棒は、可動電極５６と可動電極棒４ｂとである。
【００８８】
図１７と図１８と図１９とに示すように、本実施の形態の可動電極５６は、電流経路制御部５１が、直線部５１ａの電極接触面側の端面に、厚みが直線部５１ａの厚みより薄い突出部５１ｃを形成しており、突出部５１ｃが、中央部カバー接触外周リング部５８ｃを軸方向に貫通して電極接触面５６ａまで延在して露出している以外、実施の形態２の可動電極３６と同様である。
この突出部５１ｃも電流経路制御部となっている。
また、通電部５８が、径方向内側の電流誘導部５８ｂと中央部カバー３２と同径の円筒領域より径方向外側の外周リング部５８ａとで形成されており、中央部カバー接触外周リング部５８ｃも外周リング部となっている。
【００８９】
本実施の形態の固定電極の構成も、可動電極５６の構成と同様である。しかし、例えば、図１７に示すのと同じ状態では、固定電極の電流経路制御部が電極棒挿入部の外周側面からスパイラル状に周方向に延出する方向は、可動電極５６の電流経路制御部５１が電極棒挿入部１７の外周側面からスパイラル状に周方向に延出する方向と、逆になっている。
すなわち、固定電極の電極接触面を可動電極５６の電極接触面５６ａと対向するようにして配置した場合に、固定電極の電流経路制御部が電極棒挿入部の外周側面からスパイラル状に周方向に延出する方向は、可動電極５６の電流経路制御部５１が電極棒挿入部の外周側面から周方向にスパイラル状に延出する方向と、同方向になっている。
【００９０】
本実施の形態の真空バルブ用の電極も、スパイラル溝がなく、電極接触面の中央に中央部カバー３２が設けられているので、実施の形態２の真空バルブの電極と同様の効果を有する。
突出部５１ｃも、直線部５１ａと同じＣｒまたはＷであり、通電部のＣｕＣｒと比べて、遮断性能が低いが、電極接触面に露出している突出部５１ｃの幅が狭いので、遮断性能の低下が少ない。
【００９１】
本実施の形態の電極の製造方法は、実施の形態２の電極の製造方法と同様であり、実施の形態２の電極の製造方法と同様な効果を有する。
さらに、本実施の形態の電極の製造方法では、位置決めされた電流経路制御部と中央部カバーとの組合せ部材を積層した場合に、下側の電流経路制御部と中央部カバーとの組合せ部材における突出部と、上側の電流経路制御部と中央部カバーとの組合せ部材における直線部の下側端面とが接するので、組合せ部材積層体の安定性が向上し、組合せ部材積層体の製造が容易になる。
【００９２】
本実施の形態では、電流経路制御部の突出部と突出部以外とが同じ材料であるが、突出部を、例えばＷのような体積抵抗率の大きい金属で形成し、突出部以外をセラミックで形成しても良い。
このようにすると、突出部以外の電流経路制御部を貫通する電流の流れがなくなり、電極の中央からアークに流れ込む電流の流れが、アークのある通電部に限定されるので、アークに作用する回転駆動力が大きくなり、遮断性能がさらに向上する。
本実施の形態では、突出部が、電流経路制御部における直線部に形成されているが、電流経路制御部が、全て、スパイラル状に延出する曲面板の場合は、スパイラル部に形成されていている。
この場合も、中央部カバーの外周より外側に位置する電流経路制御部の電極接触面の側の端面に、厚みが、電流経路制御部の中央部カバーの外周より外側に位置する部分の厚みより薄い突出部を形成している。
【００９３】
実施の形態４．
本実施の形態の真空バルブは、中央カバーの構造が異なる以外、実施の形態３の真空バルブと同様である。
図２０は、本発明の実施の形態４に係わる真空バルブの電極と電極棒との断面模式図である。
図２０に示す電極および電極棒は、可動電極６６と可動電極棒４ｂとである。固定電極は、可動電極６６と同様な構成であるが、図２０に示すのと同じ状態では、電極棒挿入部１７から周方向に延出する電流経路制御部５１の方向が逆になっている。
【００９４】
図２０に示すように、本実施の形態の可動電極６６は、実施の形態３の電極の中央部カバーの表面が削られ、電極接触面の中央にざぐり部６７が設けられている以外、実施の形態３の可動電極５６と同様であり、実施の形態３の電極と同様な効果を有する。
ざぐり部６７の直径は中央部カバー６２と同じか、中央部カバー６２より小さくなっている。
ざぐり部は、実施の形態２の電極の中央部カバーに設けても良く、同様な効果を奏する。
【００９５】
実施の形態２および実施の形態３の電極は、電極接触面が平面であるので、外周リング部の内径側、すなわち中央部カバー３２でアークが発弧する可能性がある。
中央部カバー３２には耐電圧性の高い材料を用いているが、耐電圧性の高い材料は遮断性能が低い傾向にあるので、中央部カバー３２でアークが発弧すると遮断性能が低下する可能性がある。
しかし、本実施の形態の電極は、電極接触面の中央部にざぐり部６７が設けられており、アークが、中央部カバー接触外周リング部５８ｃで発弧するので、遮断性能が安定化する。
本実施の形態の電極の製造方法は、実施の形態３の電極の製造工程において、電極母材輪切体の作製後に、中央部カバーを削る工程を追加したものである。
【００９６】
実施の形態５．
本実施の形態の真空バルブは、電極の構造が異なる以外、実施の形態２の真空バルブと同様である。
図２１は、本発明の実施の形態５に係わる真空バルブの電極と電極棒との斜視模式図である。
図２２は、図２１のＬ−Ｌ断面の模式図である。
図２１と図２２とに示す電極および電極棒は、可動電極７６と可動電極棒４ｂとである。
【００９７】
図２１と図２２とに示すように、本実施の形態の可動電極７６は、実施の形態２の可動電極３６において、電極の軸方向の中間部に熱拡散層７７を設けたものである。
本実施の形態の可動電極７６も、通電部７８が、径方向内側の電流誘導部７８ｂと中央部カバー３２と同径の円筒領域より径方向外側の外周リング部７８ａとで形成されており、中央部カバー接触外周リング部７８ｃも外周リング部となっている。
電流経路制御部３１は、実施の形態２と同様である。
固定電極は、可動電極７６と同様な構成であるが、図２２に示すのと同じ状態では、電極棒挿入部１７から周方向に延出する電流経路制御部３１の方向が逆になっている。
【００９８】
熱拡散層７７は、軸方向の面の形状が、隣接する電流経路制御部３１の間の外周リング部７８ａの軸方向の面の形状と同じであり、軸方向両側の外周リング部７８ａと接するとともに、隣接する各電流経路制御部３１の周方向の面と接して設けられている。
そして、熱拡散層７７には、外周リング部７８ａを含む通電部７８を形成する材料であるＣｕＣｒより熱伝導率が大きい、Ｃｕまたは黄銅またはＣｒの含有量の少ないＣｕＣｒが用いられている。
【００９９】
本実施の形態の電極は、実施の形態２の電極と同様な効果を有する。
また、外周リング部７８ａも含む通電部７８に接して、熱拡散層７７が設けられているので、アークによって注入された熱の拡散性に優れている。
すなわち、発弧直後から高速回転する前の電流密度が大きい時のアークによって注入された熱の拡散が速くなるので、電極接触面の温度上昇が抑制され金属蒸気発生量が少なくなり、遮断性能が向上する。
また、電極での熱の拡散性に優れ、電極接触面の温度上昇が小さいことから、電極径を小さくすることが可能であり、真空バルブの直径を小さくできる。
本実施の形態の電極における、電極接触面側の外周リング部７８ａの厚みは、繰り返しの遮断よりＣｕＣｒが消耗しても、熱拡散層７７が露出しない厚みであることが好ましい。
【０１００】
本実施の形態の電極の製造方法は、組合せ部材の形成工程と鋳造による電極母材の形成工程とが異なる以外、実施の形態２の電極の製造方法と同様である。
組合せ部材の形成工程では、軸方向の面の形状が外周リング部７８ａと同じであり、軸方向の厚みが直線部３１ａの軸方向の高さより小さい熱拡散層７７を、組合せ部材の軸方向の中間部に配設する。
また、電極母材の形成工程では、例えば、溶湯のＣｕＣｒより融点が低いＣｕを熱拡散層７７に用いた場合は、溶湯により熱拡散層７７が溶け始めるので、熱拡散層７７が全て溶ける前に溶湯を固化させるように、金型を外部から冷却する。
また、熱拡散層７７は、溶けるのを見込んで軸方向の厚みを厚くする。
本実施の形態では、電流経路制御部に直線部がある。しかし、電流経路制御部が、全て、スパイラル状に延出する曲面板の場合は、熱拡散層の厚みはスパイラル部の高さより小さければ良い。
【０１０１】
本実施の形態の電極に熱拡散層を設けることは、実施の形態１または実施の形態３または実施の形態４の真空バルブの電極にも適用でき、同様の効果を奏する。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の真空バルブは、遮断性能が優れているとともに、遮断回数の低下が防止されているので、高性能で長寿命が要求される真空遮断器に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  絶縁筒、２ａ  一方の端板、２ｂ  他方の端板、３  真空容器、
４ａ  固定電極棒、４ｂ  可動電極棒、５  固定電極、５ａ  電極接触面、
６  可動電極、６ａ  電極接触面、７  ベローズ、８  アーク、９  シールド、
１０  シールド支え、１１  電流経路制御部、１１ａ  直線部、１１ｂ  スパイラル部、１７  電極棒挿入部、１８  通電部、１８ａ  外周リング部、１８ｂ  電流誘導部、
２０  電流経路制御部用板部材、２１  通電部母材、２２  部品支持板、２３  支柱、
２４  組合せ部材、２５  電極母材、２５ａ  電極母材輪切体、２６ａ  鋳造型、
２６ｂ  蓋、２６ｃ  注入口、２７  電極、２７ａ  電極棒挿入孔、２８  金属蒸気、
２９  溶融層、３１  電流経路制御部、３１ａ  直線部、３１ｂ  スパイラル部、
３２  中央部カバー、３４  組合せ部材積層体、３４ａ  第１段組合せ部材、
３４ｂ  第２段組合せ部材、３４ｃ  第３段組合せ部材、３６  可動電極、
３６ａ  電極接触面、３８  通電部、３８ａ  外周リング部、３８ｂ  電流誘導部、
３８ｃ  中央部カバー接触外周リング部、４１  通電部母材、４２  部品支持板、
４３  支柱、４５  電極母材、４５ａ  電極母材輪切体、４６ａ  鋳造型、４６ｂ  蓋、４６ｃ  注入口、５１  電流経路制御部、５１ａ  直線部、５１ｂ  スパイラル部、
５１ｃ  突出部、５６  可動電極、５６ａ  電極接触面、５８  通電部、
５８ａ  外周リング部、５８ｂ  電流誘導部、５８ｃ  中央部カバー接触外周リング部、６２  中央部カバー、６６  可動電極、６７  ざぐり部、７６  可動電極、
７７  熱拡散層、７８  通電部、７８ａ  外周リング部、７８ｂ  電流誘導部、
７８ｃ  中央部カバー接触外周リング部、９０  スパイラル電極、９１  羽根、
９６  溝、９７  アーク走行部、１００  真空バルブ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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