(57)【要約】【課題】アーク時間が長くなっても、アーク時に発生する電極からの放出物の絶縁筒内面への付着量を減少させ、耐電圧性能の低下を防止する。【解決手段】真空容器を構成するとともにアークシールドの作用をする金属筒３０の内面に固定電極３７及び可動電極３８の周囲を覆うアークシールド４０を設けるとともに、固定リード３５及び可動リード３６の先端部分に、該先端部分及び電極３７，３８の一部を覆う強化シールド４１，４２を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒を含んで構成された真空容器内に固定リードと可動リードを対向配置し、各リードの内端にそれぞれ固定電極及び可動電極を取り付けた真空インタラプタにおいて、真空容器内に設けられ、両電極の周囲を覆うアークシールドと、上記リード又は上記電極に取り付けられ、リードの先端部分及び電極の一部を覆い、遮断時に電極からの放出物が絶縁筒の内面に直接到達するのを阻止する強化シールドとを設けたことを特徴とする真空インタラプタ。
【請求項２】
強化シールドの外端を外側に曲げ加工して、放出物の捕捉ポケットを形成したことを特徴とする請求項１記載の真空インタラプタ。
【請求項３】
強化シールドの外周面上に、曲げ加工により形成される複数の放出物の捕捉ポケットを設けたことを特徴とする請求項１記載の真空インタラプタ。
【請求項４】
金属槽形または中間シールド支持構造としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空インタラプタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空開閉装置の真空インタラプタに関し、特にそのシールド構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、真空インタラプタには、発弧域から発生する金属蒸気が絶縁筒の内面に付着するのを防止し、また電界分布を最適化するために、アークシールドが設けられている。図８は非特許文献１に記載された真空インタラプタの縦断面図を示し、１はガラスやアルミナセラミックスからなる円筒状の絶縁筒であり、その両端には金属製の接続筒２，３を介して端板４，５が取り付けられ、内部が真空の真空容器が形成される。端板４の中心には固定軸６が挿通固着され、端板５の中心に形成された孔５ａには可動軸７が軸方向移動自在に挿入され、可動軸７はベローズ８を介して端板５に支持される。固定軸６及び可動軸７の内端には固定電極９及び可動電極１０が対向して設けられ、固定電極９及び可動電極１０の内端には相互に接離する接触子９ａ，１０ａが突出形成されている。１１は両電極９，１０を中心に形成される発弧域１２の周囲を覆うアークシールドであり、その一端は端板４の内面に取り付けられ、可動軸７にもベローズ８を覆うように補助シールド１３が取り付けられる。又、端板４には排気パイプ１４が真空容器内部と連通して取り付けられ、排気パイプ１４は排気系に接続され、加熱排気終了後に封じ切られる。
【０００３】
図８の真空インタラプタはアークシールド１１が片持支持であり、アークシールド１１の取付が容易であるが、アークシールド１１の電位が一方の電極の電位と同じになるため、真空インタラプタ内部の電位分布が不均一になる。特に、アークシールド１１の端部に電界の集中が起きるため、高耐圧用としては不向きである。
【０００４】
図９（ａ）〜（ｃ）も非特許文献１に記載された従来の他の真空インタラプタの縦断面図を示し、まず（ａ）においては、二分割された絶縁筒１５，１６の間に金属製の接続筒１７，１８を介してアークシールド１９が支持される。即ち、アークシールド１９の外周の中央部に設けられた支持部１９ａが接続筒１７，１８間に支持される。２０，２１は端板４，５の内面に片持支持された補助シールドである。補助シールド２０，２１は、アークシールド１９の端部及び絶縁筒１５，１６の端部の電界を緩和するために設けられる。又、（ｂ）においても、アークシールド１９の外周中央部に設けられた支持部１９ａが絶縁筒１に支持されている。また、（ｃ）においては、絶縁筒２２の中央部内周に設けられた環状の突出部２２ａにアークシールド１９の支持部１９ａが支持されている。
【０００５】
図９（ａ）〜（ｃ）に示す真空インタラプタは中間シールド支持構造となっており、アークシールド１９が真空容器の中央部に支持されているため、その電位は５０％となり、真空インタラプタの内部の電位分布が均等となるので、高電圧用に適している。
【０００６】
図１０も非特許文献１に記載されたさらに他の真空インタラプタの縦断面図を示し、絶縁筒１５，１６の間に金属製の接続筒２３，２４を介して金属筒２５を設けている。金属筒２５の径は、電極９，１０の径を大きくするために、絶縁筒１５，１６の径より大きくなっている。金属筒２５は、真空容器の形成とアークシールドの作用を兼ねるために設けられ、この真空インタラプタは金属槽形と呼ばれる。２６，２７は電界緩和のために接続筒２３，２４に取り付けられた補助シールドである。
【０００７】
【非特許文献１】
岩原皓一編「真空開閉器具と適用の実際」電気書院、昭和５９年１月２５日、ｐ．２７−２８
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、商用周波電流の遮断においては、単相回路の場合、アーク時間は１０ｍｓを超えることはない。しかしながら、特殊な適用においては、低周波電流を遮断することもあり、アーク時間が商用周波電流の場合よりも長くなる場合もある。そのような場合、アーク時間が長くなるため、商用周波電流の遮断の場合に比べてより長い期間アークから金属蒸気が放出されることになる。例えば、低周波電流を多数回遮断する試験では、絶縁筒の内面に電極からの放出物（電極を構成する金属が蒸発したもの又は電極の一部が溶けて微小な液滴として飛び出したもの）が付着し、耐電圧性能が低下することが判った。低周波電流遮断など、商用周波電流の遮断に比べてアーク時間が長くなる回路へ適用される真空インタラプタは、このような問題を解決できるものでなくてはならない。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、アーク時間が長くなっても絶縁筒の内面への金属蒸気等の電極からの放出物の付着を減少させ、耐電圧性能の低下を防止することができる真空インタラプタを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る真空インタラプタは、絶縁筒を含んで構成された真空容器内に固定リードと可動リードを対向配置し、各リードの内端にそれぞれ固定電極及び可動電極を取り付けた真空インタラプタにおいて、真空容器内に設けられ、両電極の周囲を覆うアークシールドと、上記リード又は上記電極に取り付けられ、リードの先端部分及び電極の一部を覆い、遮断時に電極からの放出物が絶縁筒の内面に直接到達するのを阻止する強化シールドとを設けたものである。
【００１１】
又、請求項２に係る真空インタラプタは、強化シールドの外端を外側に曲げ加工して、放出物の捕捉ポケットを形成したものである。
【００１２】
請求項３に係る真空インタラプタは、強化シールドの外周面上に、曲げ加工により形成される複数の放出物の捕捉ポケットを設けたものである。
【００１３】
請求項４に係る真空インタラプタは、金属槽形または中間シールド支持構造としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施形態１
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１はこの発明の実施形態１による真空インタラプラの縦断面図を示し、２８，２９はガラスやアルミナセラミックスからなる絶縁筒であり、各絶縁筒２８，２９の一端間は金属筒３０により接続される。絶縁筒２８，２９の他端には金属製の接続筒３１，３２を介して端板３３，３４が取り付けられる。このような絶縁筒２８，２９、金属筒３０、接続筒３１〜３２、端板３３，３４により真空容器が形成される。端板３３には固定リード３５が挿通固定され、端板３４には可動リード３６が軸方向移動自在に挿通され、固定リード３５と可動リード３６は真空容器内で対向配置される。各リード３５，３６の内端にはそれぞれ固定電極３７及び可動電極３８が取り付けられ、可動リード３６はベローズ３９を介して端板３４の内面に取り付けられる。
【００１５】
又、金属筒３０の内周にはアーク発生領域である両電極３７，３８の周囲を覆う二分割のアークシールド４０が取り付けられる。金属筒３０は真空容器の一部を構成するとともに、アークシールドの作用をなし、アークシールド４０と共に両電極３７，３８の周囲を覆うアークシールドを構成する。又、各リード３５，３６の先端部分には該先端部分及び電極３７，３８の一部を覆う強化シールド４１，４２が取り付けられる。
【００１６】
次に、実施形態１の作用を図２を用いて説明する。遮断時、可動リード３６を軸方向に動かし、可動電極３８を固定電極３７から離すと、両電極３７，３８間にアークが発生し、両電極３７，３８から前述したような放出物が発生する。例えば電極３８のＣ点で発生した放出物は、強化シールド４１，４２が無い場合、破線４８の経路を通って絶縁筒２８の内面のＤ点に到達する。低周波電流の遮断のようにアーク時間が長い場合には絶縁筒２８の内面への放出物の付着量が多くなり、耐電圧性能が低下する。しかしながら、強化シールド４１，４２が設けられているので、電極３７，３８からの放出物は強化シールド４１，４２に遮られて、絶縁筒２８の内面に直接到達することができず、例えば実線４９に示すように金属筒３０の内面及び固定リード３５の表面に反射した後、絶縁筒２８の内面のＥ点に到達する。
【００１７】
実施形態１においては、電極３７，３８間で発生した放出物は、例えば、金属筒３０及び固定リード３５で反射した後、絶縁筒２８の内面に到達した。このように、放出物が捕捉されずに反射する確率をαとすれば、ｎ回反射した後の放出物の量はαｎに減少する。従って、絶縁筒２８，２９の内面に到達する放出物量を減少させ、付着量を減少させることができ、耐電圧性能の低下を防止することができる。又、金属槽形としたので、電極３７，３８の径を大きくするのが容易となる。
【００１８】
図３は実施形態１の変形例を示し、接続筒３１と端板３３を一体にして端板５１とするとともに、接続筒３２と端板３４を一体にして端板５２としたものである。その他の構成、作用、効果は実施形態１と同様である。なお、以下の各実施形態においても、同様の変形例は成立する。
【００１９】
実施形態２
図４（ａ），（ｂ）は実施形態２による真空インタラプタの縦断面図及びその強化シールド部分の一部拡大図を示し、各リード３５，３６の先端部分には強化シールド４３，４４が取り付けられ、強化シールド４３，４４は各リード３５，３６の先端部分及び各電極３７，３８の一部を覆う。そして、強化シールド４３の外端（電極側を内端とする。）を外側に巻き込むように曲げ、捕捉ポケット４３ａを形成するとともに、強化シールド４４の外端も同様に外側に巻き込むように曲げ、捕捉ポケット４４ａを形成する。
【００２０】
実施形態２の作用を図５により説明すると、遮断時、電極３８のＦ点から発生した放出物は金属筒３０の内面のＧ点で反射し、強化シールド４３の捕捉ポケット４３ａであるＨ点に到達するが、捕捉ポケット４３ａは外側に巻き込むように曲げられているため、Ｈ点に到達した放出物は飛来した方向に反射されるか、あるいは捕捉ポケット４３ａ内での反射を繰り返して捕捉ポケット４３ａに捕捉される。この結果、絶縁筒２８，２９の内面に到達する放出物が減少し、その付着量も減少し、耐電圧性能の低下を防止することができる。
【００２１】
実施形態３
図６（ａ），（ｂ）は実施形態３による真空インタラプタの縦断面図及びその強化シールド部分の一部拡大図を示し、各リード３５，３６の先端部分には強化シールド４５，４６が取り付けられ、強化シールド４５，４６は各リード３５，３６の先端部分及び各電極３７，３８の一部を覆う。そして、強化シールド４５の外端を外側に巻き込むように曲げ、捕捉ポケット４５ａを形成するとともに、強化シールド４６の外端も同様に外側に巻き込むように曲げ、捕捉ポケット４６ａを形成する。又、強化シールド４５，４６の外周にも外側に巻き込むように曲げて形成された捕捉ポケット４５ｂ，４６ｂを設ける。
【００２２】
実施形態３においては、各強化シールド４５，４６の外端及び外周部に捕捉ポケット４５ａ，４５ｂ、４６ａ，４６ｂを設けており、捕捉ポケットの数を増加したことにより、放出物の捕捉効率が増加し、絶縁筒２８，２９の内面へ到達する放出物が少なくなり、その付着量も減少し、耐電圧特性の低下を防止することができる。
【００２３】
実施形態４
図７は実施形態４による真空インタラプタの縦断面図を示し、絶縁筒２８，２９の一端間が長さの短い接続筒５０を介して接続されるとともに、電極３７，３８の周囲を覆うアークシールド４７は外周中央部に突出した支持部４７ａを有し、この支持部４７ａを介して接続筒５０の内面に取り付けられている。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００２４】
実施形態４においても、強化シールド４１，４２を設けたことにより、絶縁筒２８，２９の内面に付着する放出物量を減少させることができ、耐電圧性能の低下を防止することができる。又、アークシールド４７は、その外周中央部に設けた支持部４７ａを介して接続筒５０の内周に取り付け、中間シールド支持構造となっており、実施形態１〜３の金属槽形とは異なるものとなっている。このため、適用条件によっては、小形化、部品点数の削減、構造の簡略化を行うことができる。
【００２５】
なお、上記各実施形態においては、強化シールド４１〜４６を各リード３５，３６に取り付けたが、各電極３７，３８に取り付けてもよい。又、アークシールド４０，４７は従来のように片持ち支持であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、遮断時に電極間に発生するアークによる電極からの放出物は強化シールドを設けたことにより直接絶縁筒の内面に到達することはなくなり、絶縁筒の内面に到達する放出物量は減少し、従って絶縁筒の内面に付着する放出物量も減少し、アーク時間が長くなっても耐電圧特性の低下を防止することができる。
【００２７】
又、請求項２によれば、強化シールドの外端を外側に曲げて放出物の捕捉ポケットを設けたので、飛来した放出物がこの捕捉ポケットに捕捉されたり、反射されたりすることにより、絶縁筒の内面に到達する放出物量がさらに減少し、その付着量も減少して、耐電圧性能の低下を一層防止することができる。
【００２８】
さらに、請求項３によれば、強化シールドの外周面上に複数の放出物の捕捉ポケットを設けたので、絶縁筒の内面に到達する放出物量がさらに減少し、その付着量も減少して、耐電圧性能の低下をなお一層防止することができる。
【００２９】
又、請求項４によれば、真空インタラプタを金属槽形又は中間シールド支持構造としており、金属槽形とした場合には、電極径を大きくするのが容易となり、中間シールド支持構造とした場合には、適用条件によっては、小形化、部品点数の削減、構造の簡略化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１による真空インタラプタの縦断面図である。
【図２】実施形態１による真空インタラプタの作用説明図である。
【図３】実施形態１の変形例による真空インタラプタの縦断面図である。
【図４】実施形態２による真空インタラプタの縦断面図及びその強化シールド部分の一部拡大図である。
【図５】実施形態２による真空インタラプタの作用説明図である。
【図６】実施形態３による真空インタラプタの縦断面図及びその強化シールド部分の一部拡大図である。
【図７】実施形態４による真空インタラプタの縦断面図である。
【図８】非特許文献１に記載された従来の真空インタラプタの縦断面図である。
【図９】非特許文献１に記載された従来の他の複数の真空インタラプタの縦断面図である。
【図１０】非特許文献１に記載された従来のさらに他の真空インタラプタの縦断面図である。
【符号の説明】
２８，２９…絶縁筒
３０…金属筒
３１，３２，５０…接続筒
３３，３４，５１，５２…端板
３５，３６…リード
３７，３８…電極
３９…ベローズ
４０，４７…アークシールド
４１〜４６…強化シールド
４３ａ，４４ａ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ…捕捉ポケット
４７ａ…支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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