(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路遮断装置用の電極アセンブリ(70)であって、
ステム部(92)及び接点部(94)を含む伝導アセンブリ(90)と、
複数の細長い本体(202)及び第１熱伝達面(204)を含む熱伝達アセンブリ(200)と、を含み、
前記第１熱伝達面(204)は、前記伝導アセンブリ(90)上に配置され、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、前記熱伝達アセンブリ(200)の一部として第２熱伝達面(206)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、複数の第２熱伝達面(206)に結合される前記第１熱伝達面(204)で前記伝導アセンブリ(90)に結合される、ことを特徴とする電極アセンブリ。
【請求項２】
前記熱伝達アセンブリの本体のそれぞれは、熱パイプ(208)であることを特徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項３】
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、ステム部(210)及び接点部(212)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれは、略円形の断面を有し、
前記伝導アセンブリ(90)には、略円形の熱伝達通路(220)が設けられ、
前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれは、前記熱伝達通路(220)に対応し、
前記第１熱伝達面(204)は、実質的に前記熱伝達通路(220)の面上に配置され、
前記第２熱伝達面(206)は、前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれの面上に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項４】
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、ステム部(210)及び接点部(212)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれは、略円形の断面を有し、
前記伝導アセンブリ(90)には、略半円形の熱伝達溝(240)が設けられ、
前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれは、前記熱伝達溝(240)に対応し、
前記第１熱伝達面(204)は、実質的に前記熱伝達溝(240)の面上に配置され、
前記第２熱伝達面(206)は、前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれの面の約１８０度分上に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項５】
前記伝導アセンブリ(90)は、複数のコイル状部材(100)を含み、
該コイル状部材(100)のそれぞれは、ステム部(104)及び前記コイル状部材の接点部(106)を含み、
前記コイル状部材の接点部(106)のそれぞれは、径方向部(120)及び周縁部(122)を含み、
前記コイル状部材のステム部(104)のそれぞれは、第１端部(112)、第２端部(114)、及び長手軸(107)を有し、
前記コイル状部材の径方向部(120)のそれぞれと、前記コイル状部材の周縁部(122)のそれぞれは、関連付けられたコイル状部材のステム部の第１端部(112)に配置されるとともに、前記コイル状部材のステム部の長手軸(107)に略直交する平面に沿って配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項６】
前記伝導アセンブリの接点部(94)は、略平板状の接点部材(160)及び複数の前記コイル状部材の接点部(106)を含み、
前記接点部材(160)のそれぞれは、第１面(164)及び第２面(166)を含み、
前記接点部材の第１面(164)のそれぞれには、溝部(230)が設けられ、
前記コイル状部材の接点部(106)のそれぞれは、第１面(124)及び第２面(126)を含み、
前記コイル状部材の接点部の第２面(126)のそれぞれには、溝部(232)が設けられ、
前記コイル状部材の接点部の第２面(126)は、前記コイル状部材の接点部の第２面の溝部(232)のそれぞれが前記接点部材の第１面の溝部(230)と揃えられて、前記接点部材の第１面(164)に結合され、前記コイル状部材の接点部の第２面の溝部(232)と前記接点部材の第１面の溝部(230)とで熱伝達通路(220)が構成され、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、ステム部(210)及び接点部(212)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれは、前記熱伝達通路(220)に対応し、
前記熱伝達アセンブリの本体の接点部(212)のそれぞれは、前記熱伝達通路(220)内に配置される、ことを特徴とする請求項５に記載の電極アセンブリ。
【請求項７】
前記コイル状部材のステム部(104)のそれぞれは、円弧状の断面を有し、かつ第１側面(108)及び第２側面(110)を含み、
前記複数のコイル状部材(100)は、共通の長手軸(107)周りに配置され、かつコイル状部材のステム部の側面(108, 110)のそれぞれは、隣り合うコイル状部材のステム部の側面(108, 110)から離れて配置され、前記複数のコイル状部材(100)の間に複数の長手方向の間隙(130)が存在し、
前記熱伝達アセンブリの本体のステム部(210)のそれぞれは、前記複数のコイル状部材(100)の間の長手方向の間隙(130)内に配置される、ことを特徴とする請求項６に記載の電極アセンブリ。
【請求項８】
前記伝導アセンブリのステム部(92)は、エンドキャップ(140)を含み、
前記エンドキャップ(140)は、前記コイル状部材の第２端部(114)のそれぞれに結合され、
前記熱伝達アセンブリの本体のステム部(210)のそれぞれは、第１端部(214)及び第２端部(216)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体のステム部の第２端部(216)のそれぞれは、コイル状部材のステム部の第１端部(112)に近接して配置され、
前記熱伝達アセンブリの本体のステム部の第１端部(214)のそれぞれは、前記エンドキャップ(140)を通じて延びる、ことを特徴とする請求項６に記載の電極アセンブリ。
【請求項９】
真空遮断器アセンブリ(30)であって、
側壁(40)及びベローズ(42)を含む真空チャンバー(34)を含んでおり、
前記真空チャンバーの側壁(40)は、閉鎖空間(38)を定め、かつ第１開口部(50)及び第２開口部(52)を含み、
前記ベローズ(42)は、第１端部(62)及び第２端部(64)を備える本体(60)を含み、
前記ベローズの本体の第１端部(62)は、前記真空チャンバーの側壁(40)に前記第２開口部(52)周りで密に結合され、
ステム部(80)及び接点部(82)を含む固定の第１電極アセンブリ(72)をさらに含み、
前記第１電極アセンブリのステム部(80)は、前記真空チャンバーの側壁(40)に前記側壁の第１開口部(50)周りで密に結合され、
ステム部(80)及び接点部(83)を含む可動の第２電極アセンブリ(74)をさらに含み、
前記第２電極アセンブリのステム部(80)は、前記ベローズの第２端部(64)に密に結合され、
前記第１電極アセンブリ及び前記第２電極アセンブリ(72,74)のうちの少なくとも１つは、請求項１から８のいずれか１項に記載の電極アセンブリを含む、ことを特徴とする真空遮断器アセンブリ。
【請求項１０】
前記熱伝達アセンブリ(200)は、ヒートシンク(250)をさらに含み、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、前記ヒートシンク(250)に結合される、ことを特徴とする請求項９に記載の真空遮断器アセンブリ。
【請求項１１】
前記ヒートシンク(250)は、前記真空チャンバー(34)の外部に配置される、ことを特徴とする請求項１０に記載の真空遮断器アセンブリ。
【請求項１２】
前記第１電極アセンブリ(72)は、
ステム部(92)及び接点部(94)を含む伝導アセンブリ(90)と、
複数の細長い本体(202)及び第１熱伝達面(204)を含む熱伝達アセンブリ(200)と、を含み、
前記第１熱伝達面(204)は、前記伝導アセンブリ(90)上に配置され、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、前記熱伝達アセンブリ(200)の一部として第２熱伝達面(206)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、複数の第２熱伝達面(206)に結合される前記第１熱伝達面(204)で前記伝導アセンブリ(90)に結合され、
前記第２電極アセンブリ(74)は、
ステム部(92)及び接点部(94)を含む伝導アセンブリ(90)と、
複数の細長い本体(202)及び第１熱伝達面(204)を含む熱伝達アセンブリ(200)と、を含み、
前記第１熱伝達面(204)は、前記伝導アセンブリ(90)上に配置され、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、前記熱伝達アセンブリ(200)の一部として第２熱伝達面(206)を含み、
前記熱伝達アセンブリの本体(202)のそれぞれは、複数の第２熱伝達面(206)に結合される前記第１熱伝達面(204)で前記伝導アセンブリ(90)に結合される、ことを特徴とする請求項９に記載の真空遮断器アセンブリ。
【請求項１３】
回路遮断装置(10)であって、
ハウジングアセンブリ(12)と、
前記ハウジングアセンブリ(12)に結合された上側端子(16)と、
前記ハウジングアセンブリ(12)に結合された下側端子(18)と、
前記ハウジングアセンブリ(12)に結合された作動機構(20)と、
請求項９から１２のいずれか１項に記載の真空遮断器アセンブリ(30)と、を含み、
前記真空遮断器アセンブリ(30)は、前記上側端子(16)及び前記下側端子(18)に結合される、ことを特徴とする回路遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年６月１４日に出願された米国特許出願第１３／９１８，０３１号の優先権及び利益を主張するものであり、この出願の開示は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
開示され、請求される概念は、回路遮断器に関し、より詳しくは、例えば熱伝達アセンブリを囲む電極を含む真空回路遮断器のような、真空回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００３】
回路遮断装置及び他のこのような装置は、過電流、短絡、及び低電圧状態などの電気的障害状態から電気システムを保護するものである。一形態において、回路遮断装置は、ばね動力式の作動機構を含んでおり、この機構は、異常状態に応答して電気接点を開き、電気システム中の導体を通じた電流を遮断する。特に、真空回路遮断器は、ハウジング内の、絶縁されかつ密封された真空チャンバー内に配置される分離可能な主接点を含む。この接点は、ステム部と接点部材とを含む電極の一部をなす。一般に、複数の電極のうちの１つはハウジングに対して固定され、他の電極はハウジング及び他の電極に対して移動可能である。真空回路遮断器において、可動電極アセンブリは、通常、円形の断面を有する銅製ステム部を含み、このステム部は、真空チャンバー内に封入された一端に接点部材を有し、真空チャンバーの外側の他端に駆動機構を有している。
【０００４】
一形態において、真空遮断器は、中電圧の交流（ＡＣ）電流を遮断するために使用されるとともに、数千アンペア以上の高電圧ＡＣ電流を遮断するためにも使用される。一形態において、多相回路のそれぞれの相用に１つの真空遮断器が備えられ、いくつかの相用の複数の真空遮断器は、共通の作動機構によって同時に駆動されるか、または、別々の作動機構によって別々にまたは独立して駆動される。電極は、閉位置、開位置、及び接地位置の３つの位置を取ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電極が閉位置にあるとき、接点部材は、電気的に接続され、電極を通じて電流が流れる。この配置構成において、電極は加熱される。発生する熱量は、一般に、電極の断面積と電流の関数である。すなわち、電極が小さくなるほど、及び／または、電流が増大するほど、発生する熱量は増大する。したがって、従来の電極を使用する場合、回路遮断装置の定格電流を高くするためには、電極を大きくしなければならない。
【０００６】
しかしながら、電極を大きくすることには、いくつかの欠点がある。例えば、大きな電極は高価であるとともに、頑丈な作動機構を要し、この作動機構も高価なものになる。さらに、作動機構を大きく及び／または頑丈にすると、作動のために要するエネルギーが増大し、したがって、使用のための費用も高騰する。したがって、より小さなサイズ及び／または体積を有しながら、定格電流が高い電極に対する要望がある。さらに、このような電極を、既存の回路遮断装置で作動可能なものにすることに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの要望、及び他の要望は、開示される概念により提供される回路遮断装置用の電極アセンブリの少なくとも１つの実施形態によって実現される。この電極アセンブリは、伝導アセンブリ及び熱伝達アンセブリを含む。伝導アセンブリは、ステム部及び接点部を含む。熱伝達アセンブリは、複数の細長い本体、第１熱伝達面、及び第２熱伝達面を含む。第１熱伝達面は、伝導アセンブリ上に配置される。熱伝達アセンブリの本体のそれぞれは、第２熱伝達面を含む。熱伝達アセンブリの本体のそれぞれは、複数の第２熱伝達面に結合される第１熱伝達面で伝導アセンブリに結合される。
【０００８】
熱伝達アセンブリによって電極から熱を取り出すことが可能となり、それによって、電極が冷却される。
【０００９】
開示される実施形態の以下の説明を添付図面とともに読むことにより、開示される概念の完全な理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、真空回路遮断装置を模式的に示す側断面図である。
【図２】図２は、真空遮断器アセンブリの断面を示す透視図である。
【図３】図３は、電極アンセブリの断面を示す透視図である。
【図４】図４は、複数のコイル状部材を示す透視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、複数のコイル状部材の一実施形態を示す底面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、複数のコイル状部材の別の実施形態を示す底面図である。
【図６】図６は、電極アセンブリの透視図である。
【図７】図７は、支持部材の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図面に図示され、以下の詳細な説明に記載された特定の要素は、開示される概念の単なる例示的な実施形態であり、説明のみを目的とする非限定的な例として提供されるものである。したがって、ここに開示される実施形態に関連する特定の寸法、向き、及び他の物理的特性は、開示される概念の範囲を限定するものとして考えられるべきものではない。
【００１２】
本明細で使用される方向を示す用語（例えば、時計回り、反時計回り、左、右、頂部、底部、上方、下方、及びこれらから派生する用語）は、図面に示される要素の向きに関するものであり、請求項中に明示的に記載されていない限り、請求項を限定するものではない。
【００１３】
本明細書で使用される単数の名詞は、文脈から複数ではないことが明白に決まらない限り、複数への言及を含むものである。
【００１４】
本明細書において、２以上の部分または構成要素が「結合される」という記述は、これらの部分または構成要素が、直接的に、あるいは、間接的に（すなわち、結び付きが生じている限り、１以上の中間の部品または構成要素を介して）接合されるか、または、共に作動することを意味する。本明細書において、「直接結合される」は、２つの要素が互いに直接接触していることを意味する。本明細書において、「固定的に結合される」または「固定される」は、２つの要素が、互いの相対的な向きを一定に維持しながら一体として移動するように結合されることを意味する。したがって、２つの要素が結合されているとき、それら２つの要素の全ての部分が結合されている。但し、第１の要素の特定の部分が第２の要素に結合される（例えば、軸の第１の端部が第１のホイールに結合される）という記載は、第１の要素のその特定の部分が、第２の要素に対して、第１の要素の他の部分よりも近接して配置されることを意味する。
【００１５】
本明細書において、「密に結合、または直接結合、または固定される」という表現は、結合された要素が、シール付きで結合されており、結合部を通じて流体が殆ど通過しないことを意味する。「密に結合、または直接結合、または固定され」た要素は、真空を長時間維持することができる。
【００１６】
本明細書において、２以上の部分または構成要素が互いに「係合する」という記述は、これらの部分または構成要素が、直接的に、または、１以上の中間の部品または構成要素を介して、互いに力を及ぼすことを意味する。
【００１７】
本明細書において、「単一体」という用語は、単一の部品またはユニットとして形成された構成要素を意味する。すなわち、別々に作成された複数の部品を含み、それらの部品が１ユニットとして結合された構成要素または物体は、「単一体」ではない。
【００１８】
本明細書において、「数」という用語は、１または１より大きい（すなわち、複数の）整数を意味する。
【００１９】
本明細書において、「結合アセンブリ」は、２以上の結合体または結合要素を含む。結合体または結合アセンブリの複数の構成要素は、一般に、同じ要素または他の構成要素の一部ではない。したがって、「結合アセンブリ」の複数の構成要素は、以下の説明において、同時に説明されない場合もある。
【００２０】
本明細書において、「結合体」または「結合要素」は、結合アセンブリの１以上の構成要素である。すなわち、結合アセンブリは、互いに結合されるように構成された少なくとも２つの構成要素を含む。結合アセンブリの複数の構成要素は、互いに適合するものである。例えば、結合アセンブリにおいて、１つの結合要素がスナップ式ソケットの場合、他の結合要素はスナップ式プラグである。また、１つの結合要素がボルトの場合、他の結合要素はナットである。
【００２１】
本明細書において、「関連付けられた」という表現は、複数の要素が、同じアセンブリの一部であること、及び／または、共に作動すること、あるいは何らかの形で互いに作用を及ぼすかもしくは共に動作することを意味する。例えば、自動車は４つのタイヤと４つのハブキャップを有している。これらの全ての要素が自動車の一部として結合されている間、それぞれのハブキャップは、特定のタイヤと「関連付けられ」ている。
【００２２】
本明細書において、「対応する」とういう表現は、２つの構造要素の大きさ及び形状が互いに同様であり、最小限の摩擦で結合され得ることを示す。したがって、ある部材に「対応する」開口部は、その部材が開口部を最小限の摩擦で通ることができるように、その部材よりも僅かに大きい。この定義は、２つの構成要素が「スナッグ（snug）」に嵌まるまたは「スナッグに対応する」と言われる場合、修正される。この場合、２つの構成要素の間の大きさの差はさらに小さく、それによって、摩擦が増大する。開口部が設けられる要素及び／またはその開口部に挿入される構成要素が変形可能なまたは圧縮可能な材料からなる場合、開口部は、その開口部に挿入される構成要素よりも僅かに小さい場合すらあり得る。この定義は、２つの構成要素が「十分に対応する」と言われる場合、さらに修正される。「十分に対応する」という表現は、開口部の大きさが、その開口部に挿入される要素の大きさに非常に近いことを意味する。この場合の近さは、言い換えれば、スナッグな嵌め合いのような実質的な摩擦が生じるほど近くはないが、「対応する」（すなわち、「僅かに大きい」）嵌め合いよりも強い接触及び大きな摩擦を伴う近さである。
【００２３】
図１に示すように、回路遮断装置１０は、複数の真空遮断器アセンブリ３０を含む。回路遮断装置１０は、上述した真空遮断器アセンブリ３０とともに、好ましくは、ハウジングアセンブリ１２、制御盤１４、上側端子１６、下側端子１６、作動機構１８を含む。回路遮断装置のハウジングアセンブリ１２は、制御盤１４及び作動機構２０に結合されるか、直接結合されるか、または固定される。例示的な一実施形態において、回路遮断装置のハウジングアセンブリ１２は、制御盤１４及び作動機構２０を部分的に囲み、かつ支持する。制御盤１４は、作動機構２０を手動で駆動するように構成される。作動機構２０は、（以下で説明する）電極７２、７４を、開配置と閉配置との間で移動させる。ハウジングアセンブリ１２は、さらに、上側端子１６及び下側端子１８に結合、または直接結合、または固定される。すなわち、例示的な一実施形態において、回路遮断装置のハウジングアセンブリ１２は、上側端子１６及び下側端子１８を支持する。回路遮断装置１０は、図示を省略する例示的な一実施形態において、さらなる端子を含んでいる。上側端子１６及び下側端子１８は、それぞれ、外部入力（図示は省略する）及び負荷（図示は省略する）に結合、または直接結合、または固定される。一般に、回路遮断装置１０は、制御盤１４に隣接する低電圧部２２と、真空遮断器アセンブリ３０を含む高電圧部２４とを有している。
【００２４】
真空遮断器アセンブリ３０は、真空チャンバー支持ハウジング３２、真空チャンバー３４、及び一対の可分離電極３６を含む。すなわち、例示的な一実施形態において、可分離電極３６は、後述する２つの実質的に同一の電極アセンブリ７０（図３）を含む。１つの電極アセンブリ７０は、固定の第１電極アセンブリ７２であり、他の電極アセンブリ７０は、可動の第２電極アセンブリ７４である。一般に、真空チャンバー支持ハウジング３２は、真空チャンバー３４に結合、または直接結合、または固定される。例示的な一実施形態において、真空チャンバー支持ハウジング３２は、真空チャンバー３４を実質的に囲むものである。
【００２５】
真空チャンバー３４は、側壁４０及びベローズ４２を含む。例示的な一実施形態において、真空チャンバーの側壁４０は、中空の略円筒形の部材４４、第１の略平板状のトーラス形部材４６、及び第２の略平板状のトーラス形部材４８を含む。すなわち、第１及び第２のトーラス形部材は、中央に開口部を備えた略円形を有している。以下、第１及び第２のトーラス形部材の開口部を、それぞれ第１開口部５０及び第２開口部５２という。真空チャンバーの側壁の円筒形部材４４は、第１端部５４と第２端部５６を含む。第１のトーラス形部材４６は、真空チャンバーの側壁の第１端部５４に密に結合、または直接結合、または固定される。第２のトーラス形部材４８は、真空チャンバーの側壁の第２端部５６に密に結合、または直接結合、または固定される。したがって、真空チャンバーの側壁４０によって、閉鎖空間３８が実質的に定まる。
【００２６】
ベローズ４２は、第１端部６２及び第２端部６４を有する伸縮可能な本体６０を含む。例示的な一実施形態において、ベローズの本体６０は、トーラス形である。ベローズの本体の第１端部６２は、第２のトーラス形部材４８に密に結合、または直接結合、または固定され、第２開口部５２周りに延在する。
【００２７】
固定電極アセンブリ７２及び可動電極アセンブリ７４は、実質的に真空チャンバーの閉鎖空間３８内に配置される。すなわち、固定電極アセンブリ７２及び可動電極アセンブリ７４のそれぞれは、細長いステム部８０と、接点部８２とを含む。固定電極アセンブリのステム部の基端部８８は、第１開口部５０において真空チャンバーの側壁４０を通じて部分的に延在する。真空チャンバーの側壁４０は、固定電極アセンブリのステム部の基端部８８に、密に結合、または直接結合、または固定される。可動電極アセンブリのステム部の基端部８８は、ベローズ４２を通じて延在する。ベローズの第２端部６４は、可動電極アセンブリのステム部の基端部８８に、密に結合、または直接結合、または固定される。この構成において、可分離電極３６は、真空チャンバーの閉鎖空間３８内に実質的に密封される。固定電極アセンブリのステム部の基端部８８は、さらに、上側端子１６に結合、または直接結合、または固定され、かつ上側端子１６と電気的に導通する。可動電極アセンブリのステム部の基端部８８は、さらに、下側端子１８に結合、または直接結合、または固定され、かつ下側端子１８と電気的に導通する。
【００２８】
電極アセンブリ７２、７４を駆動するための作動機構２０の詳細については、米国特許第４，７４３，８７６号に記載されている。一般に、作動機構２０は、可分離電極３６を、開いた第１位置と閉じた第２位置との間で移動させる。ここで、開いた第１位置では、可動電極アセンブリ７４は、固定電極アセンブリ７２から離隔され、かつ固定電極アセンブリ７２と電気的に導通しない。また、閉じた第２位置では、可動電極アセンブリ７４は、固定電極アセンブリ７２に結合、または直接結合され、かつ固定電極アセンブリ７２と電気的に導通する。固定電極アセンブリ７２及び可動電極アセンブリ７４は、実質的に同様ものである。
【００２９】
図３に示すように、電極アセンブリ７０は、ステム部８０及び接点部８２を含む。電極アセンブリのステム部８０は、細長い形状を有しており、先端部８６及び基端部８８を含み、さらに長手軸８４を備えている。本明細書において、電極アセンブリのステム部の先端部８６は、真空チャンバー３４内に配置される端部であり、電極アセンブリのステム部の基端部８８は、真空チャンバー３４を通じて延びる端部である。電極アセンブリの接点部８２は、例示的な一実施形態において、略平板状の部材８９である。電極アセンブリの接点部８２の平面は、電極アセンブリのステム部の長手軸８４に略直交して広がるものである。以下に説明される電極アセンブリ７０の他の要素は、電極アセンブリのステム部８０及び／または電極アセンブリの接点部８２のいずれか一方または両方の部品である。ここで、「ステム部の」及び「接点部の」という用語は、電極アセンブリ７０の他の要素の位置、近似的な位置、及び／または、部分の形状を示すために修飾することを目的として使用される場合がある。例えば、ある要素が、「ステム部の」として指定される場合、それは細長い形状を有しており、また、ある要素が、「接点部の」として指定される場合、それは略平板状であるか、または平面に沿って配置されている。
【００３０】
電極アセンブリ７０は、さらに、伝導アセンブリ９０及び熱伝達アセンブリ２００を含む。伝導アセンブリ９０は、ステム部９２及び接点部９４を含む。また、後述するように、第１熱伝達面２０４は、伝導アセンブリ９０に組み込まれている。伝導アセンブリ９０は、複数の細長いコイル状部材１００、エンドキャップ１４０、及び接点部材１６０を含む。さらに、複数のコイル状部材１００のそれぞれは、ステム部１０４及び接点部１０６を含む。伝導アセンブリのステム部９２は、コイル状部材のステム部１０４及びエンドキャップ１４０を含んでいる。伝導アセンブリの接点部９４は、コイル状部材の接点部１０６及び接点部材１６０を含んでいる。
【００３１】
複数のコイル状部材１００は、図４に示すように、略円形または円筒形のアセンブリをなすように組み立てられた伝導部材である。したがって、複数のコイル状部材１００のそれぞれは、円弧にわたって延在する。それぞれのコイル状部材１００の大きさ及び曲率は、コイル状部材１００の数によって定められる。例えば、図５Ａに示すように、４つのコイル状部材１００がある場合、それぞれのコイル状部材１００は、約９０度の円弧にわたって延在する。一方、３つのコイル状部材３０を備える実施形態では、図５Ｂに示すように、それぞれのコイル状部材１００は、約１２０度の円弧にわたって延在する。このように、一般に、各コイル状部材１００がなす円弧は、３６０°／Ｎである（ここで、Ｎはコイル状部材１００の数）。
【００３２】
例示的な一実施形態において、複数のコイル状部材１００は実質的に同様のものであり、したがって、以下ではその１つについてのみ説明する。コイル状部材１００は、ステム部１０４及び接点部１０６を有する本体１０２を含む。コイル状部材のステム部１０４は、細長い形状を有しており、かつ略円弧状の断面を有している。したがって、コイル状部材のステム部１０４は、長手軸１０７、第１側面１０８、第２側面１１０を含む。上述したように、コイル状部材のステム部１０４がなす円弧は、コイル状部材１００の数に関連する。さらに、後述するように、例示的な一実施形態において、隣り合うコイル状部材１００の間には、間隙１３０が存在する。したがって、例示的な一実施形態において、コイル状部材１００のステム部１０４がなす円弧は、３６０°／Ｎ（ここで、Ｎはコイル状部材１００の数）よりも僅かに小さい。さらに、コイル状部材のステム部１０４は、第１端部１１２及び第２端部１１４を含む。図３に示すように、コイル状部材のステム部の第１端部１１２は、電極アセンブリのステム部の先端部８６に配置され、コイル状部材のステム部の第２端部１１４は、電極アセンブリのステム部の基端部８８に配置される。
【００３３】
コイル状部材の接点部１０６は、内側の円弧状部１１８、径方向部１２０、周縁部１２２を含む。コイル状部材の接点部の内側の円弧状部１１８（以下、コイル状部材の円弧状部１１８という）は、例示的な一実施形態において、コイル状部材のステム部１０４と単一体をなし、例示的な一実施形態において、コイル状部材のステム部の第２端部１１４の延長部分である。コイル状部材の接点部の径方向部１２０（以下、コイル状部材の径方向部１２０という）は、コイル状部材の円弧状部１１８から半径方向外側に延び、かつコイル状部材のステム部の長手軸１０７に対して略直交する。すなわち、コイル状部材の径方向部１２０は、コイル状部材の円弧状部１１８に結合、または直接結合、または固定されるか、あるいは、コイル状部材の円弧状部１１８と単一体をなす。コイル状部材の径方向部１２０は、例示的な一実施形態において、コイル状部材のステム部１０４がなす円弧よりも実質的に小さい円弧にわたって延在する。
【００３４】
コイル状部材の接点部の周縁部１２２（以下、コイル状部材の周縁部１２２という）は、略平板状の円弧状部材である。コイル状部材の周縁部１２２は、コイル状部材の径方向部１２０に結合、または直接結合、または固定されるか、あるいは、コイル状部材の径方向部１２０と単一体をなす。コイル状部材の周縁部１２２は、コイル状部材のステム部１０４から離れて配置される。コイル状部材のステム部１０４と同様に、コイル状部材の周縁部１２２がなす円弧は、コイル状部材１００の数に関連する。さらに、後述するように、例示的な一実施形態において、隣り合うコイル状部材１００の間には、間隙１３０が存在する。したがって、例示的な一実施形態において、コイル状部材の周縁部１２２がなす円弧は、３６０°／Ｎ（ここで、Ｎはコイル状部材１００の数）よりも僅かに小さい。コイル状部材の周縁部１２２は、コイル状部材のステム部の長手軸１０７に対して略直交する平面に沿って配置される。
【００３５】
コイル状部材の接点部１０６は、外向きの第１面１２４及び内向きの第２面１２６を含む。ここで、コイル状部材の接点部の第１面１２４及び第２面１２６に準拠して、「外向き」は、２つの電極アセンブリ７０が互いに係合する箇所から離れる方向、「内向き」は、２つの電極アセンブリ７０が互いに係合する箇所に向かう方向を意味する。コイル状部材の接点部の第１面１２４は、コイル状部材の径方向部１２０及びコイル状部材の周縁部１２２の外向きの面を含む。コイル状部材の接点部の第２面１２６は、コイル状部材の円弧状部１１８、コイル状部材の径方向部１２０、及びコイル状部材の周縁部１２２の内向きの面を含む。
【００３６】
エンドキャップ１４０は、伝導部材であり、例示的な一実施形態において、略平円盤形の本体１４２を含んでいる。この本体は、外向きの第１面１４４、内向きの第２面１４６、及び径方向側面１４８を含む。エンドキャップ１４０は、さらに、エンドキャップの本体１４２を通じて延びる複数の通路１５０を含む。エンドキャップの径方向側面１４８は、電極アセンブリ７０の位置に応じて真空チャンバーの第１のトーラス形部材４６またはベローズの本体の第２端部６４のいずれか一方に、密に結合、または直接結合、または固定される。
【００３７】
図６に示すように、複数のコイル状部材１００は、エンドキャップ１４０に結合、または直接結合、または固定されるか、あるいは、エンドキャップ１４０と単一体をなす。例示的な一実施形態において、コイル状部材１００は、エンドキャップの第２面１４６から延びるものである。複数のコイル状部材１００は、共通の長手軸周りに配置される。この長手軸は、例示的な一実施形態において、電極アセンブリのステム部の長手軸８４である。上述したように、コイル状部材のステム部１０４がなす円弧は、３６０°／Ｎ（ここで、Ｎはコイル状部材１００の数）よりも僅かに小さい。したがって、複数のコイル状部材１００を共通の長手軸周りに等間隔に配置した場合、それぞれの隣り合う一対のコイル状部材のステム部の側面１０８、１１０の間に間隙１３０が存在する。すなわち、第１のコイル状部材のステム部の第１側面１０８は、隣りの第２のコイル状部材のステム部の第２面１１０と離れて配置される。したがって、伝導アセンブリのステム部９２にわたって長手方向に延びる複数の間隙１３０が存在する。
【００３８】
伝導アセンブリの接点部９４は、上述したコイル状部材の接点部１０６及び接点部材１６０を含む。接点部材１６０は、伝導部材であり、例示的な一実施形態において、略平円盤形の本体１６２を含んでいる。接点部材の本体１６２は、外向きの第１面１６４及び内向きの第２面１６６を含む。図１に示すように、固定電極アセンブリ７２と可動電極アセンブリ７４のように、２つの電極アセンブリ７０を互いに対向するように配置した場合、電極アセンブリ７０が閉じた第２位置にあるとき、２つの接点部材の第２面１６６が互いに係合し、かつ互いに電気的に導通する。接点部材の第１面１６４は、各コイル状部材１００に結合、または直接結合、または固定され、かつ各コイル状部材１００と電気的に導通する。例示的な一実施形態では、図３に示すように、各コイル状部材の接点部１０６（詳しくは、各コイル状部材の径方向部１２０及び各コイル状部材の周縁部の第２面１２６）は、接点部材の第１面１６４に結合、または直接結合、または固定され、かつ接点部材の第１面１６４と電気的に導通する。さらに、この配置構成において、伝導アセンブリ９０によって高効率の電流密度が可能になる。例示的な一実施形態において、伝導アセンブリ９０は、約２０ｍｍ以上の直径を有する。
【００３９】
熱伝達アセンブリ２００は、複数の細長い本体２０２、第１熱伝達面２０４、及び第２熱伝達面２０６を含んでいる。例示的な一実施形態において、細長い本体２０２は熱パイプ２０８である。ここで、本明細書において、「熱パイプ」は、中空の管状部材であり、かつ、例示的な一実施形態において、管状部材内に真空及びワイヤーメッシュ芯（図示は省略する）を有する密封された部材である。例示的な一実施形態において、熱伝達アセンブリの本体２０２は、略円形の断面を有する。熱伝達アセンブリの本体２０２のそれぞれは、ステム部２１０及び接点部２１２を含む。熱伝達アセンブリの本体のステム部２１０は、第１端部２１４（以下、熱伝達アセンブリの本体の第１端部２１４という）を含む。また、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２は、第２端部２１６（以下、熱伝達アセンブリの本体の第２端部２１６という）を含む。例示的な一実施形態において、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２は、平面に沿って配置され、この平面は、熱伝達アセンブリの本体のステム部２１０の長手軸に対して略直交する。さらに、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２は、例示的な一実施形態において、略円弧状であり、コイル状部材の周縁部１２２に対応する曲率を有する。
【００４０】
第１熱伝達面２０４は、伝導アセンブリ９０上に配置される。言い換えれば、第１熱伝達面２０４は、伝導アセンブリ９０の一部でもある。例示的な一実施形態において、第１熱伝達面２０４は、伝導アセンブリの接点部９４を通じて延びる熱伝達通路２２０の面である。例えば、図３に示すように、接点部材の本体の外向きの第１面１６４は、溝部２３０を含む。接点部材の溝部２３０は、断続的な区画の形であってもよい。さらに、コイル状部材の接点部の第２面１２６は、溝部２３２を含む。例示的な一実施形態において、コイル状部材の溝部２３２は、コイル状部材の円弧状部１１８の内向きの面上に配置される。接点部材の溝部２３０と各コイル状部材の溝部２３２は、コイル状部材１００が接点部材１６０に結合されたときに、接点部材の溝部２３０と各コイル状部材の溝部２３２が熱伝達通路２２０を形成するように配置される。すなわち、各コイル状部材の接点部の第２面１２６は、接点部材の第１面の溝部２３０が各コイル状部材の接点部の第２面の溝部２３２と揃えられた状態で、接点部材の第１面１６４に結合され、それによって、各コイル状部材の接点部の第２面の溝部２３２と接点部材の第１面の溝部２３０が熱伝達通路２２０を形成する。
【００４１】
この構成において、第１熱伝達面２０４は、実質的に熱伝達通路２２０の面上に配置される。さらに、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２は、熱伝達通路２２０に対応する大きさ及び形状を有している。したがって、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２が略円形の断面を有する場合、接点部材の第１面の溝部２３０と各コイル状部材の接点部の第２面の溝部２３２は、略半円形の断面を有している。組み立てられたとき、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２は、熱伝達通路２２０内に配置される。この構成において、第２熱伝達面２０６は、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２のそれぞれの面上に配置される。
【００４２】
図５Ｂに模式的に示すように、別の実施形態において、伝導アセンブリ９０には、略半円形の熱伝達溝２４０が形成されている。伝導アセンブリの熱伝達溝２４０は、上述した実施形態よりも大きな半径を有しており、接点部材の本体の外向きの第１面１６４及び（図示されるように）コイル状部材の周縁部１２２の内向きの面のうちの一方に配置される。図示は省略するが、熱伝達溝２４０がコイル状部材の円弧状部１１８とコイル状部材の周縁部１２２との間に配置される例示的な一実施形態において、熱伝達溝２４０は、半円形であり、熱伝達アセンブリの本体の接点部の略円形の断面に対応する。すなわち、熱伝達アセンブリのそれぞれの本体の接点部２１２の約半分が、熱伝達溝２４０内に配置される。別の実施形態では、図５Ｂに示すように、熱伝達溝２４０は、熱伝達アセンブリの本体の接点部２１２の直径と同程度の深さを有するか、またはそれよりも僅かに深いものである。
【００４３】
上述したように、固定電極アセンブリ７２及び可動電極アセンブリ７４のそれぞれは、上述した電極アセンブリ７０である。固定電極アセンブリ７２及び可動電極アセンブリ７４は、真空チャンバー３４内に互いに対向するように配置される。すなわち、固定電極アセンブリ７２及び可動電極アセンブリ７４のそれぞれの接点部材の第２面１６６は、互いに向かい合う。さらに上述したように、固定電極アセンブリ７２と可動電極アセンブリ７４は、開いた第１位置と閉じた第２位置との間で移動する。開いた第１位置において、可動電極アセンブリ７４は固定電極アセンブリ７２と離隔され、かつ固定電極アセンブリ７２と電気的に導通しない。また、閉じた第２位置において、可動電極アセンブリ７４は固定電極アセンブリ７２に結合、または直接結合され、固定電極アセンブリ７２と電気的に導通する。
【００４４】
例示的な一実施形態において、熱伝達アセンブリ２００は、ヒートシンク２５０を含む。すなわち、図１に示すように、熱伝達アセンブリの本体の第１端部２１４のそれぞれは、関連付けられたエンドキャップ１４０を通じて真空チャンバー３４の外部に延びている。例示的な一実施形態において、（模式的に図示されるように）、熱伝達アセンブリの本体の第１端部２１４のそれぞれは、さらに、ヒートシンク２５０に結合、または直接結合、または固定されるか、あるいは、ヒートシンク２５０と単一体をなす。例示的な一実施形態において、可動電極アセンブリ７４と関連付けられたヒートシンク２５０は、作動機構２０の可動要素に結合、または直接結合、または固定されており、可動電極アセンブリ７４が第１位置と第２位置との間で移動するとき、可動電極アセンブリ７４とともに移動する。
【００４５】
さらに、例示的な一実施形態において、図７に示すように、伝導アセンブリ９０は、支持部材２６０を含んでいる。支持部材２６０は、コイル状部材１００を囲むように構成される。したがって、例示的な一実施形態において、支持部材２６０は、ステム部２６２及び接点部２６４を含む管状の外殻である。組み立てられたとき、支持部材のステム部２６２は、コイル状部材１００の半径に対応する半径を有する。支持部材の接点部２６４は、接点部材１６０に対応する半径を有する。支持部材のステム部２６２と支持部材の接点部２６４との間には、テーパ部２６６が存在する。例示的な一実施形態において、支持部材２６０は、ステンレス鋼からなる。支持部材２６０は、電極アセンブリ７０の電界を改善するように構成される。すなわち、支持部材２６０は略円筒形の立体であり、高電圧に曝されたとき、支持部材２６０の略円筒形の表面の周りに略均一な電界が形成される。
【００４６】
以上、開示される概念の特定の実施形態を詳細に説明したが、本明細書の記載の全般的な教示を考慮すれば、その詳細に対して様々な修正及び代替が開発できることは、当業者には理解されるものである。したがって、開示された特定の構成は、説明のみを目的とするものであり、添付請求項に全容が与えられる開示される概念、並びに任意の及び全てのその均等物の範囲を限定するものではない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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