(57)【要約】【課題】電極は通電のため銅および銅合金材で構成するが、真空中の耐電圧特性が低いため、真空容器の縮小化ができない。【解決手段】真空遮断器１の真空容器２は、金属筒３と絶縁筒４と金属密閉部５とで構成されている。真空容器２内の固定電極６及び可動電極７は、金属筒３で囲繞される空間に配置されている。金属筒３と対向する電極６，７の周囲には、ステンレスからなる電界シールド１３Ａ，１３Ｂを配置することにより、電極６，７の外周端と金属筒３との間の絶縁耐力が増加して、真空容器２を小型化できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属筒と、金属筒の両端にそれぞれ接続された絶縁筒と、絶縁筒の端部を密閉する密閉部とを有する真空容器と、
前記真空容器内のうち前記金属筒に囲繞された空間に配置された開閉自在な一対の電極を備えた真空遮断器において、
前記電極の周囲を囲む状態で、前記電極よりも耐電圧特性の高い材料からなる電界シールドを配置したことを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
金属筒と、金属筒の両端にそれぞれ接続された絶縁筒と、絶縁筒の端部を密閉する密閉部とを有する真空容器と、
前記真空容器内のうち前記金属筒に囲繞された空間に配置された開閉自在な一対の電極を備えた真空遮断器において、
前記電極の周囲を囲む状態で、前記電極よりも耐電圧特性の高い材料からなる電界シールドを配置し、
この電界シールドの先端部が、当該電界シールドを設けた電極の先端部よりも対向する電極側に突出するように、前記電界シールドを配置したことを特徴とする真空遮断器。
【請求項３】
前記電界シールドの表面及び前記金属筒の内周面の少なくとも一つには、クロム層が被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の真空遮断器。
【請求項４】
前記電界シールドは、ステンレスからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空遮断器。
【請求項５】
前記電界シールドは、銅クロム合金、銅の表面にクロム層を被覆した材料、銅合金の表面にクロム層を被覆した材料、導電性材料の表面にクロム層を被覆した材料のうちのいずれか１つで形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器内に配置された電極周辺のシールドを改良しつつ小型化を図った真空遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に真空中では電界の強さが同じならば、材料により耐電圧特性が大幅に異なり、ステンレスは銅および銅合金の数倍の耐電圧特性を有する。また、母材に関わらずクロム被覆するとステンレスと銅の中間の特性が得られる。かかる知見をもとに、真空遮断器では、低い耐電圧特性をもつ材料は電界の強さを緩和しておく必要がある。
【０００３】
真空遮断器では、真空容器内に開閉自在な一対の電極、例えば、固定電極と可動電極とが配置されており、固定電極に対して可動電極を接触したり離したりしつつ真空状態を維持しながら開閉動作をしている。この場合、可動電極の移動を許容しつつ真空容器内の真空状態を維持させるために、ベローズを用いている。このベローズは、一端が可動電極用の可動ロッドに固定されて移動し他端が真空容器の端面に固定されて伸縮するようになっている。
【０００４】
真空容器は、一般には、セラミック材などで成型された絶縁筒の両端を、金属密閉部材により密閉して形成されている。この真空容器の内部は真空状態にされて電極が配置されている。このような技術の真空遮断器として特許文献１を揚げることができる。
【０００５】
真空遮断器の真空容器としては、上述したようなタイプの他に、銅製の金属筒と、金属筒の両端に接合した絶縁筒と、絶縁筒の端部を密閉する金属密閉部とで形成したタイプの物もある。このような金属筒，絶縁筒，金属密閉部からなる真空容器内に、銅および銅合金からなる固定電極と可動電極とを対向配置し、可動電極を固定電極に接離して電気的に開閉できるようにして真空遮断器が構成される。この場合、金属筒は固定電極と可動電極とを囲繞する状態、換言すると固定電極と可動電極が金属筒に対向する位置となるように、配置構成されている。
【０００６】
このように、金属筒が固定電極及び可動電極を囲繞しているため、つまり、金属筒は固定電極及び可動電極に対向しているため、電極開放時に発生・飛散する金属蒸気は殆どが金属筒の内周面に付着する。この結果、絶縁筒には殆ど金属蒸気が付着することがなくなり、絶縁筒の破壊を防ぐことができる。
【０００７】
この場合、銅および銅合金からなる電極の外周端と銅製の金属筒との間は、前記のごとく耐電圧特性が悪くなる。
【０００８】
【特許文献献１】
特開平１１−１９５３５７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、電極の外周端と金属筒との間の距離を増加し、電界の強さを緩和すれば問題は解決される。しかしながら、このようにしたのでは、真空容器の径方向寸法が増加して、真空遮断器の大型化は避けられない。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、電極の外周端と金属筒との間の距離を増加することなく耐電圧特性を良好に維持しつつ、小型化することができる真空遮断器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本出願にかかる発明は、絶縁筒の接合時の破壊を防ぐための銅製金属筒と、金属筒の両端に接合した絶縁筒と、絶縁筒の外側端に設けられた金属密閉部とを備え、この真空容器の内部を真空状態にして、この真空容器内に配置された開閉自在な一対の電極とを有し、金属筒側と対向する電極の周囲にステンレス製等の電界シールドを配置することにより、材料に頼った耐電圧特性向上を特徴とし、真空容器の径寸法を縮小する。
【００１２】
また本出願にかかる発明は、金属筒側と対向する電極の周囲にステンレス等からなる電界シールドを配置し、この電界シールドを電界シールド側電極先端部より対向する電極先端部側に突出するように配置することにより、電極の電界の強さを緩和して耐電圧特性向上させることを特徴とし、真空容器の長さ寸法を縮小する。
【００１３】
また本出願にかかる発明は、電界シールド及び金属筒の少なくとも一つに、クロム層をその表面に被覆して耐電圧特性を向上させることを特徴とし、真空容器の寸法を縮小する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は高電圧に使用する真空遮断器の真空容器を側面から示した断面図である。図２は図１に使用した電極を側面から示した断面図である。
【００１６】
真空遮断器１の真空容器２は、中央の金属筒３と、金属筒３の両端に設けられた絶縁筒４と、絶縁筒４の外側の端部に設けられて密閉する金属密閉部５とから構成され、内部を真空状態にしている。真空容器２内には、開閉自在な一対の固定電極６及び可動電極７を対向配置している。固定電極６及び可動電極７の背面から真空容器外に固定側ロッド６Ａ及び可動側ロッド７Ａが伸びている。可動側ロッド７Ａと真空容器２との間には、可動電極７を固定電極６に移動させるためのベローズ８を取り付けている。ベローズ８により、可動電極７は固定電極６に真空状態で開閉する働きができるようになる。
【００１７】
この場合、金属筒３は固定電極６と可動電極７とを囲繞する状態、換言すると固定電極６と可動電極７が金属筒３に対向する位置となるように、配置構成されている。
【００１８】
可動側ロッド７Ａには、ベローズ８を覆う第１端部電界シールド１０を取付けている。金属密閉部５には、金属密閉部５と絶縁筒４の一部との間を覆う第２部端部電界シールド１１を取付けている。固定電極６及び可動電極７と対向する金属筒３には、金属筒３と絶縁筒４の一部とを覆う中間電界シールド１２を設けている。
【００１９】
金属筒３と対向する固定電極６及び可動電極７は、電界シールド１３Ａ，１３Ｂで覆われている。電界シールド１３Ａは、固定電極６の周囲を囲む状態で固定側ロッド６Ａに取り付けられている。電界シールド１３Ｂは、可動電極７の周囲を囲む状態で可動電極７に取り付けられている。電界シールド１３Ａ，１３Ｂとしては放電し難いステンレス部材を使用している。
【００２０】
このため、  固定電極６及び可動電極７と金属筒３との間はステンレスからなる電界シールド１３Ａ，１３Ｂにより絶縁耐圧が向上するので、電界シールド１３Ａ，１３Ｂの大きさ分が増えても、固定電極６及び可動電極７と金属筒３との間の距離を短くすることができ、真空容器２の径寸法を縮小することでできる。結果として真空遮断器１を小型することができる。
【００２１】
なお、前記電界シールド１３Ａ，１３Ｂの材料としては、ステンレスの他に、銅クロム合金、銅の表面にクロム層を被覆した材料、銅合金の表面にクロム層を被覆した材料、導電性材料の表面にクロム層を被覆した材料など、電極６，７よりも耐電圧特性の高い材料を使用することもできる。
【００２２】
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の第２の実施の形態を図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は可動電極７を固定電極６に接触した投入状態を示している。図４は図３の投入状態から遮断状態に移行した状態を示している。
【００２３】
図３及び図４に示すように、金属筒３と対向する一方側の電界シールド１３Ｃは、この電界シールド１３Ｃ側の可動電極７の先端部７Ｘよりも対向する固定電極６の先端部６Ｘ側に突出するように長く形成されている。つまり、電界シールド１３Ｃは可動電極７の周囲を囲っており、しかも、電界シールド１３Ｃの先端部１３Ｘは可動電極７の先端部７Ｘよりも固定電極６側に突出している。
【００２４】
また同じように、金属筒３と対向する他方側の電界シールド１３Ｄは、この電界シールド１３Ｄ側の固定電極６の先端部６Ｘよりも対向する可動電極７の先端部７Ｘ側に突出するように長く形成されている。つまり、電界シールド１３Ｄは固定電極６の周囲を囲っており、しかも、電界シールド１３Ｄの先端部１３Ｙは固定電極６の先端部６Ｘよりも可動電極７側に突出している。
【００２５】
なお、先端部６Ｘ，７Ｘには、コロナ放電を防止するためにＲ面を形成している。電界シールド１３Ｃ，１３Ｄは、放電し難い材料であるステンレス部材を使用し、放電しやすい電極６，７での電界集中を緩和するようにしている。
【００２６】
前述した第１の実施の形態では、図２のように例えば可動電極７の先端部７Ｘの方が電界シールド１３の先端部１３Ｘより固定電極６側に突出するように長いと、先端部７Ｘと先端部１３Ｘとの間で電界が強くなり放電し、高電圧では真空容器が長くなる。
【００２７】
これに対して、本実施の形態では、図２とは異なり、一方側の電界シールド１３Ｃの先端部１３Ｘは可動電極７の先端部７Ｘより固定電極６の先端部Ｘ６側に突出するように長く形成されている。また、他方側の電界シールド１３Ｄの先端部１３Ｙは固定電極６の先端部６Ｘより可動電極７の先端部７Ｘ側に突出するように長く形成されている。したがって、図３の投入状態から、可動電極７を固定電極６から離す図４の遮断状態において、電界シールド１３Ｃ，１３Ｄの先端部１３Ｘ，１３Ｙに電界が集中し、固定電極６と可動電極７との間での電界を緩和することができる。この結果、電界が緩和した分だけ、固定電極６と可動電極７との間の隙長を短くすることができ、真空容器２の長さ寸法（軸方向寸法）を縮小でき、結果として真空遮断器１を小型することができる。
【００２８】
このように電界集中を生じる電界シールド１３Ｃ，１３Ｄには放電し難い材料を使用し、放電しやすい電極６，７での電界を緩和するようにしている。
【００２９】
なお、前記電界シールド１３Ｃ，１３Ｄの材料としては、ステンレスの他に、銅クロム合金、銅の表面にクロム層を被覆した材料、銅合金の表面にクロム層を被覆した材料、導電性材料の表面にクロム層を被覆した材料など、電極６，７よりも耐電圧特性の高い材料を使用することもできる。
【００３０】
＜第３の実施の形態＞
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。第３の実施の形態では、図１〜図４に示す第１及び第２の実施の形態において、金属筒３の内周面や、電界シールド１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの表面など、電界が強い場所にクロムメッキを施している。このようにクロムメッキを施す（クロム層を被覆する）ことにより、絶縁耐力が向上するので、更なる、真空容器２の縮小化、結果として真空遮断器１の小型化をすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明によれば、電極周辺の材料と形状の改良により、電極と金属筒間での寸法の縮小（径方向寸法の縮小）、固定電極と可動電極との間での寸法の縮小（軸方向寸法の縮小）ができるので、真空容器ひいては真空遮断器を小型化できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる真空遮断器を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に使用した電極及び電界シールドの部分を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる真空遮断器に使用した電極及び電界シールドの部分を、電極接合状態で示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる真空遮断器に使用した電極及び電界シールドの部分を、電極開放状態で示す断面図である。
【符号の説明】
１  真空遮断器
２  真空容器
３  金属筒
４  絶縁菅
５  金属密閉部
６  固定電極
６Ａ    固定ロッド
６Ｘ  先端部
７  可動電極
７Ａ  可動ロッド
７Ｘ  先端部
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ  電界シールド
１３Ｘ，１３Ｙ  先端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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