(57)【要約】絶縁筒（２）と、絶縁筒（２）の一端を封止する固定側フランジ（３）と、他端を封止する可動側フランジ（４）と、一端が固定側フランジ（３）に固着され他端である固定側端面（６ａ）に固定側電極嵌合軸（６ｂ）を備えた固定側電極棒（６）と、一端の側がベローズ（８）を介して可動側フランジ（４）に連結され他端である可動側端面（７ａ）に可動側電極嵌合軸（７ｂ）を備えた可動側電極棒（７）と、固定側電極嵌合軸（６ｂ）の端部に固着された固定側風車形電極（１２）と、可動側電極嵌合軸（７ｂ）の端部に固着された可動側風車形電極（１３）とを備えた真空バルブ（１）であって、固定側端面（６ａ）と固定側風車形電極（１２）との間に固定側スペーサ部（１４ａ）と固定側平板部（１４ｂ）とを備えた固定側支持具（１４）と、可動側端面（７ａ）と可動側風車形電極（１３）との間に可動側スペーサ部（１５ａ）と可動側平板部（１５ｂ）とを備えた可動側支持具（１５）とを設けた。
2020218137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒、
前記絶縁筒の一端を封止する固定側フランジ、
前記絶縁筒の他端を封止する可動側フランジ、
一端が前記固定側フランジに固着され、他端である固定側端面に前記固定側端面よりも小さい外径で突出する固定側電極嵌合軸を有した固定側電極棒、
一端の側が前記絶縁筒の内側でベローズを介して前記可動側フランジに連結され、他端である可動側端面に前記可動側端面よりも小さい外径で突出する可動側電極嵌合軸を有し、前記絶縁筒の軸方向に摺動する可動側電極棒、
前記固定側電極嵌合軸に固着され、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれた固定側風車形電極、
および前記可動側電極嵌合軸に前記固定側風車形電極に対向して固着され、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれた可動側風車形電極を備えた真空バルブであって、
前記固定側電極嵌合軸と離間して前記固定側電極嵌合軸を取り囲む筒状の固定側スペーサ部と、前記固定側スペーサ部の外周の側面に前記固定側風車形電極と対向して前記外周の外に広がる円盤状の固定側平板部と、を備えた固定側支持具が、前記固定側端面と前記固定側風車形電極との間に保持されるとともに、
前記可動側電極嵌合軸と離間して前記可動側電極嵌合軸を取り囲む筒状の可動側スペーサ部と、前記可動側スペーサ部の外周の側面に前記可動側風車形電極と対向して前記外周の外に広がる円盤状の可動側平板部と、を備えた可動側支持具が、前記可動側端面と前記可動側風車形電極との間に保持されたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記固定側平板部を前記固定側風車形電極と接する前記固定側スペーサ部の端部に設け、
または前記可動側平板部を前記可動側風車形電極と接する前記可動側スペーサ部の端部に設けた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】
前記固定側平板部を前記固定側風車形電極と接する前記固定側スペーサ部の端部に設けるとともに、前記固定側平板部と接する前記固定側風車形電極の端面の周囲に切り欠き部を備え、
または前記可動側平板部を前記可動側風車形電極と接する前記可動側スペーサ部の端部に設けるとともに、前記可動側平板部と接する前記可動側風車形電極の端面の周囲に切り欠き部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記固定側スペーサ部の一端と他端との間に前記固定側平板部を設け、
または前記可動側スペーサ部の一端と他端との間に前記可動側平板部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記固定側スペーサ部の一端の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部に前記固定側平板部を嵌め合わせて設け、
または前記可動側スペーサ部の一端の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部に前記可動側平板部を嵌め合わせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記固定側平板部を前記固定側端面と接する前記固定側スペーサ部の端部に設け、
または前記可動側平板部を前記可動側端面と接する前記可動側スペーサ部の端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記固定側端面と対向する前記固定側風車形電極の端面に設けた溝部と前記固定側スペーサ部とを嵌合し、
または前記可動側端面と対向する前記可動側風車形電極の端面に設けた溝部と前記可動側スペーサ部とを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項８】
前記固定側平板部と前記固定側スペーサ部とはＲ加工部もしくはテーパ加工部を介して連結され。
または前記可動側平板部と前記可動側スペーサ部とはＲ加工部もしくはテーパ加工部を介して連結されたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項９】
前記固定側端面の周囲に沿って設けた切り欠き部と前記固定側スペーサ部とを嵌合し、
または前記可動側端面の周囲に沿って設けた切り欠き部と前記可動側スペーサ部とを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１０】
前記固定側端面に設けた溝部と前記固定側スペーサ部とを嵌合し、
または前記可動側端面に設けた溝部と前記可動側スペーサ部とを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１１】
前記固定側スペーサ部の他端の内周から外周に向けて切り欠いて設けた段差部に前記固定側端面を嵌め合わせて設け、
または前記可動側スペーサ部の他端の内周から外周に向けて切り欠いて設けた段差部に前記可動側端面を嵌め合わせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１２】
前記固定側支持具は、前記固定側電極棒の電気抵抗よりも電気抵抗の高い金属であり、
前記可動側支持具は、前記可動側電極棒の電気抵抗よりも電気抵抗の高い金属であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１３】
前記固定側支持具と前記固定側風車形電極とが固着され、
または前記可動側支持具と前記可動側風車形電極とが固着されたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１４】
前記固定側支持具と前記固定側電極棒とが固着され、
または前記可動側支持具と前記可動側電極棒とが固着されたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１５】
前記固定側支持具と前記固定側風車形電極および前記固定側支持具と前記固定側電極とが固着され、
または前記可動側支持具と前記可動側風車形電極および前記可動側支持具と前記可動側電極棒とが固着されたことを特徴とする請求項１から請求項１２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】
本願は、真空バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空バルブは、アルミナセラミックス等から形成された絶縁円筒の両端に生成されたメタライズ層に、容器内を高真空で気密保持すべく金属フランジが真空ロウ付けによって固着され、真空容器となる絶縁容器が形成されている。絶縁円筒の両端に固着された金属フランジにはそれぞれ固定側電極棒、可動側電極棒が同軸上に対向して取り付けられており、各電極棒の対向面にはそれぞれ固定側電極と可動側電極が固着されている。【０００３】
また、可動側電極が気密を保持しながら絶縁容器の軸心上を可動するように、可動側電極棒と金属フランジとの間にベローズが設けられる。電流遮断時に発生したアークによってベローズが汚損されることを防ぐために設けられた傘状のベローズカバーが、可動側電極棒に固着されている。ベローズ自体は電極側がベローズカバーもしくはベローズカバーと可動側電極棒にロウ付接合され、電極の反対側は可動側フランジに取り付けられている。また、絶縁容器の内部にはアークシールドが対向する電極を囲繞するように設けられており、絶縁容器の内沿面が電流遮断時に発生するアークによって汚損されることを防いでいる。可動側電極棒はその開閉の過程において軸心上で円滑に動作するために軸受け機能を有するガイドが可動側電極棒の端部に取り付けられている。【０００４】
固定側電極および可動側電極の種類のひとつに風車形電極がある。風車形電極は、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれ、複数個の円弧部が溝に隣接して形成された電極である。真空バルブにおいて閉極して電流が通電されている場合、固定側電極と可動側電極における円弧部が互いに接触し、電流を遮断する場合、固定側電極と可動側電極を開極することで、固定側電極と可動側電極の円弧部上の任意点にアークが発生する。【０００５】
遮断時に円弧部上を高速でアークが回転移動し、電流ゼロ点を迎えるまでアークによる局部的な熱の集中が防止され、風車形電極の損傷を軽減させることができ、真空バルブの遮断性能を向上させることができる。風車形電極を組み込んだ真空バルブにおいて、風車形電極は電極棒に設けられた電極嵌合軸に嵌め合わされ、ロウ付等によって固着されている。電極棒の電極嵌合軸と電極表面のアーク発生箇所との距離が長いほどアーク駆動力は強くなる。【０００６】
風車形電極の裏側には、風車形電極および電極棒よりも電気抵抗の高い材料であるステンレス鋼等から製作された補強板が固着され、電極閉極時の荷重から電極の変形を防ぐと共に、電流遮断時に発生するアークによって絶縁容器の内部が汚損することを抑制している。また、補強板と同様に風車形電極および電極棒よりも電気抵抗の高い材料から製作されたスペーサが、補強板と電極棒との間に設けられる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５２５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１においては、風車形電極および電極棒よりも電気抵抗の高い材料から製作された補強板およびスペーサを風車形電極と電極棒との間に組み込むことで、電極閉極時の荷重から風車形電極の変形を防いで風車形電極を補強することはできる。また、電流遮断時に発生する金属スパッタの飛散を防止し、絶縁容器の内部の汚損を抑制することはできる。しかしながら、補強板およびスペーサに漏れ電流が流れるという課題があった。補強板およびスペーサに漏れ電流が流れると、風車形電極に流れる電流の電流密度が低下し、発生する磁界の磁束密度も低下する。即ち、磁束密度に比例したアークの駆動力も低下し、アークの回転速度が遅くなることで、アークによる局部的な熱の集中による風車形電極の損傷が軽減されにくくなり、遮断性能の低下を招くことになる。また、補強板およびスペーサを組み込むことで電極嵌合軸以外の箇所に電流経路が発生してしまい、アーク発生箇所までの電流経路が短くなり、アーク駆動力が低下する。風車形電極の径を大きくすることにより、電極嵌合軸と風車形電極のアーク発生箇所の距離を確保することができ、アーク駆動力を強めることが可能となるが、この方法では真空バルブの大形化を招き、真空バルブの重量増加、コスト増大に繋がるという課題があった。【０００９】
本願は前記のような課題を解決するためになされたものであり、風車形電極の補強機能、電流遮断時に発生する金属スパッタの飛散防止機能を備え、風車形電極および電極棒以外の部位に流れる漏れ電流を抑制した真空バルブを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に開示される真空バルブは、絶縁筒、絶縁筒の一端を封止する固定側フランジ、絶縁筒の他端を封止する可動側フランジ、一端が固定側フランジに固着され、他端である固定側端面に固定側端面よりも小さい外径で突出する固定側電極嵌合軸を有した固定側電極棒、一端の側が絶縁筒の内側でベローズを介して可動側フランジに連結され、他端である可動側端面に可動側端面よりも小さい外径で突出する可動側電極嵌合軸を有し、絶縁筒の軸方向に摺動する可動側電極棒、固定側電極嵌合軸に固着され、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれた固定側風車形電極、および可動側電極嵌合軸に固定側風車形電極に対向して固着され、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれた可動側風車形電極を備えた真空バルブであって、固定側電極嵌合軸と離間して固定側電極嵌合軸を取り囲む筒状の固定側スペーサ部と、固定側スペーサ部の外周の側面に前記固定側風車形電極と対向して外周の外に広がる円盤状の固定側平板部と、を備えた固定側支持具が、固定側端面と固定側風車形電極との間に保持されるとともに、可動側電極嵌合軸と離間して可動側電極嵌合軸を取り囲む筒状の可動側スペーサ部と、可動側スペーサ部の外周の側面に可動側風車形電極と対向して外周の外に広がる円盤状の可動側平板部と、を備えた可動側支持具が、可動側端面と可動側風車形電極との間に保持されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願に開示される真空バルブによれば、風車形電極の補強機能、電流遮断時に発生する金属スパッタの飛散防止機能を備え、風車形電極および電極棒以外の部位に流れる漏れ電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る真空バルブの構成概要を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る真空バルブの風車形電極を示す平面図である。
【図４】実施の形態１に係る真空バルブの支持具の構成概要を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る真空バルブの別の支持具の構成概要を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る真空バルブの別の支持具の構成概要を示す図である。
【図７】実施の形態２に係る真空バルブの構成概要を示す断面図である。
【図８】実施の形態２に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図９】実施の形態３に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１０】実施の形態３に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１４】実施の形態５に係る真空バルブの構成概要を示す断面図である。
【図１５】実施の形態５に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１６】実施の形態５に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【図１７】実施の形態５に係る真空バルブの風車形電極の周囲の構成概要を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願の実施の形態による真空バルブを図に基づいて説明する。各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は真空バルブ１の構成概要を示す断面図、図２は真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。真空バルブ１は、絶縁筒２と固定側フランジ３と可動側フランジ４とで形成された気密容器の内部に、電流の遮断時に開極される固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３とを備えたものである。
【００１５】
真空バルブ１の構成について説明する。真空バルブ１は、アルミナセラミック等の絶縁物を材質とする円筒状の絶縁筒２と、絶縁筒２の一端を封止しステンレス鋼等の金属を材質とする固定側フランジ３と、絶縁筒２の他端を封止しステンレス鋼等の金属を材質とする可動側フランジ４とを備える。真空バルブ１の内部は、高真空で気密保持される。固定側フランジ３と可動側フランジ４とは、絶縁筒２の両端に形成されたメタライズ層５に真空ロウ付によって固着される。
【００１６】
真空バルブ１は固定側電極棒６と可動側電極棒７を備える。固定側電極棒６は、一端が絶縁筒２の内側で固定側フランジ３に固着され、他端である固定側端面６ａに固定側端面６ａよりも小さい外径で突出する固定側電極嵌合軸６ｂを備える。可動側電極棒７は、一端の側が絶縁筒２の内側でベローズ８を介して可動側フランジ４に連結され、他端である可動側端面７ａに可動側端面７ａよりも小さい外径で突出する可動側電極嵌合軸７ｂを有し、絶縁筒２の軸方向に摺動する。ベローズ８の一端と可動側電極棒７はベローズカバー９を介して固着される。ベローズカバー９は、電流遮断時に発生するアークによるベローズ８の汚損防止を目的として設けられ、例えばステンレス鋼にて作製される。熱可塑性合成樹脂等で作製されたガイド１０が、真空バルブ１の真空封止後に、可動側フランジ４に取り付けられる。可動側電極棒７とガイド１０は摺動部となり、ガイド１０は軸受け機能を有する。電流の遮断時に固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３との間で発生したアークによる絶縁筒２の内沿面の汚損防止を目的として、アークシールド１１が固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３を囲繞するように設けられる。
【００１７】
図２に示すように、可動側風車形電極１３は可動側電極嵌合軸７ｂに嵌め合わされ、ロウ付等によって固着されている。なお、図２には可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示したが、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要も同様である。可動側風車形電極１３を固着した可動側電極棒７がベローズ８を介して可動側フランジ４に取り付けられているため、可動側風車形電極１３は気密を保持したまま絶縁筒２の軸心上で固定側風車形電極１２と接離自在である。図３は、実施の形態１に係る真空バルブ１の可動側風車形電極１３を示す平面図である。可動側風車形電極１３の中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝１３ｃが切り込まれ、２つの溝１３ｃに挟まれて円弧部１３ｄが形成されている。固定側風車形電極１２も同様の構成であり、円弧部１３ｄと対向して円弧部同士が接触する位置に固定側風車形電極１２の円弧部が設けられる。電流の遮断時に固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３を開極することで、円弧部１３ｄ上の任意点にアーク１００が発生する。可動側風車形電極１３に通電された電流ＩＸは、中心から円弧部１３ｄの形状に沿って流れ、さらにアーク１００を介して対向する固定側風車形電極１２の円弧部へ流れていく。この際に、電流ＩＸによって磁束密度ＢＸ（図示せず）が発生する。アーク１００はこの磁束密度ＢＸに比例した駆動力ＦＸを受け、円弧部１３ｄ上を左回りに高速で回転移動する。
【００１８】
図２に示すように、可動側端面７ａと可動側風車形電極１３との間に可動側支持具１５が保持される。同様に、固定側端面６ａと固定側風車形電極１２との間には固定側支持具１４が保持される。図４は真空バルブ１の可動側支持具１５の構成概要を示す図で、図４Ａは断面図、図４Ｂは斜視図である。固定側支持具１４も可動側支持具１５と同様の構成である。以後、同じ実施の形態においては固定側支持具１４と可動側支持具１５の形状は同一で、同一の機能を有するため、一方の可動側支持具１５のみを用いて説明する。可動側支持具１５は、可動側電極嵌合軸７ｂと離間して可動側電極嵌合軸７ｂを取り囲む筒状の可動側スペーサ部１５ａと、可動側スペーサ部１５ａの外周の側面に可動側風車形電極１３と対向して外周の外に広がる円盤状の可動側平板部１５ｂとを備える。可動側平板部１５ｂは、可動側風車形電極１３と接する可動側スペーサ部１５ａの端部に設けられる。可動側スペーサ部１５ａと可動側電極嵌合軸７ｂとの間は空間１６となる。
【００１９】
可動側支持具１５は、電気抵抗が可動側風車形電極１３および可動側電極棒７の電気抵抗よりも高い金属である。例えばステンレス鋼で、丸棒またはパイプ材からの切削加工、パイプ材または板材からプレス加工等により可動側支持具１５は作製される。可動側スペーサ部１５ａの断面積は小さいため、可動側スペーサ部１５ａの電気抵抗は高くなる。また、可動側スペーサ部１５ａと可動側電極棒７との接触面積は小さいため、これらの間の抵抗は高くなる。よって可動側風車形電極１３または可動側電極棒７から可動側スペーサ部１５ａ流れる漏れ電流は抑制される。なお、可動側支持具１５は一体的に作製される構成に限るものではなく、複数の部品を組み合わせて構成するものでも構わない。
【００２０】
可動側支持具１５は、可動側風車形電極１３の補強機能を備える。具体的には、可動側風車形電極１３と固定側風車形電極１２の閉極時の荷重から可動側風車形電極１３の変形を防ぎ、また可動側風車形電極１３と固定側風車形電極１２の間の接触面積の増加および接触抵抗の低下のために真空バルブ１に加えられる外部加圧力からの可動側風車形電極１３の変形を防ぐ機能である。また、可動側平板部１５ｂは、電流遮断時に発生する金属スパッタの飛散防止機能を備える。
【００２１】
可動側スペーサ部１５ａが設けられ、可動側電極嵌合軸７ｂは可動側スペーサ部１５ａと同等の長さで設けられているため、可動側電極棒７から可動側電極嵌合軸７ｂへ流れる電流が可動側電極嵌合軸７ｂで集約されるのに十分な距離が可動側電極嵌合軸７ｂに確保されている。
【００２２】
空間１６を備えたため、可動側電極嵌合軸７ｂ以外の部位から可動側風車形電極１３へ流れ込む電流の経路は制限される。また、遮断を繰り返した際に電極表面の損耗により徐々に円弧状の風車形電極の溝が埋まる現象が生じても、空間１６を備えることにより溝の全面が塞がれないため、遮断性能の低下が抑制され、短絡遮断寿命も改善される。
【００２３】
可動側支持具１５の固定について説明する。可動側支持具１５を、可動側支持具１５の接触箇所である可動側風車形電極１３および可動側電極棒７で固定することなく当接するのみで保持しても構わない。また、可動側支持具１５を、可動側支持具１５と可動側風車形電極１３の接触箇所においてのみ固着してもよい。固着の方法は、例えばロウ材を可動側支持具１５と可動側風車形電極１３との間に挟みこみ、ロウ付けにより固着する方法である。固着により可動側支持具１５の位置ずれが抑制される。可動側支持具１５と可動側電極棒７とは接触しているだけであり、これらの間の抵抗は高くなるため、これらの間に流れる漏れ電流を抑制することができる。それに伴い、可動側風車形電極１３に流れる電流を増大させ、アーク駆動力を強め、遮断性能を向上させることができる。
【００２４】
可動側支持具１５を、可動側支持具１５と可動側電極棒７の接触箇所においてのみ固着してもよい。固着の方法は、例えばロウ材を可動側支持具１５と可動側電極棒７との間に挟みこみ、ロウ付けにより固着する方法である。固着により可動側支持具１５の位置ずれが抑制される。可動側支持具１５と可動側風車形電極１３とは接触しているだけであり、これらの間の抵抗は高くなるため、これらの間に流れる漏れ電流を抑制することができる。それに伴い、可動側風車形電極１３に流れる電流を増大させ、アーク駆動力を強め、遮断性能を向上させることができる。
【００２５】
可動側支持具１５を、可動側支持具１５と可動側風車形電極１３、および可動側支持具１５と可動側電極棒７の接触箇所において固着してもよい。固着の方法は、例えばロウ付けにより固着する方法である。固着により可動側支持具１５の位置ずれが抑制される。短絡電流が流れた際に、外部から電磁力が可動側電極嵌合軸７ｂに加えられても、強度の高い材料で作製された可動側支持具１５が可動側風車形電極１３および可動側電極棒７の２ヵ所で固着されているため、比較的細く、強度の弱い可動側電極嵌合軸７ｂの変形を防止することができる。
【００２６】
可動側支持具１５の別の構成例について説明する。図５は実施の形態１に係る真空バルブ１の別の可動側支持具１５の構成概要を示す図で、図５Ａは断面図、図５Ｂは斜視図である。固定側支持具１４も可動側支持具１５と同様の構成である。可動側平板部１５ｂと可動側スペーサ部１５ａは、Ｒ加工部１７を介して連結されている。可動側支持具１５の作製を切削加工もしくはプレス加工にて行った場合、可動側平板部１５ｂと可動側スペーサ部１５ａの連結部であるＲ加工部１７をＲ形状とすることは容易であり、加工性は向上する。また、Ｒ形状とすることで閉極時の衝撃および外部加圧力による荷重に伴う連結部の応力集中を緩和することができる。なお、これらの効果を得るために、Ｒ加工部１７のＲの寸法は可動側支持具１５の厚み以上であることが望ましい。また、図６は実施の形態１に係る真空バルブ１のさらに別の可動側支持具１５の構成概要を示す図で、図６Ａは断面図、図６Ｂは斜視図である。可動側支持具１５の可動側平板部１５ｂと可動側スペーサ部１５ａは、テーパ加工部１８を介して連結されている。テーパ加工部１８を設けたことで、Ｒ加工部１７の場合と同様の効果が得られる。
【００２７】
以上のように、この真空バルブ１は固定側端面６ａと固定側風車形電極１２との間に固定側支持具１４を設け、可動側端面７ａと可動側風車形電極１３との間に可動側支持具１５を設けたため、固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３の補強機能を備えるとともに、固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３および固定側電極棒６と可動側電極棒７以外の部位に流れる漏れ電流を抑制することができる。また、固定側支持具１４と可動側支持具１５は固定側平板部１４ｂと可動側平板部１５ｂを備えるため、電流遮断時に発生する金属スパッタの飛散防止機能を備える。また、漏れ電流が抑制されて固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３に供給される電流が増大されるため、開極時に発生する磁界の磁束密度が向上し、アークの駆動力増大に伴うアークの回転速度加速によって、固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３を大形化させることなく遮断性能を向上させることができる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態２に係る真空バルブ１について説明する。図７は真空バルブ１の構成概要を示す断面図、図８は真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。実施の形態２に係る真空バルブ１は、実施の形態１で示した真空バルブ１の固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３のそれぞれに切り欠き部１２ａ、１３ａを設けた構成になっている。なお、図８には可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示したが、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要も同様である。
【００２９】
可動側平板部１５ｂと接する可動側風車形電極１３の端面の周囲に、切り欠き部１３ａが設けられる。固定側風車形電極１２には切り欠き部１２ａが設けられる。切り欠き部１２ａ、１３ａは、例えば固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３の作製後に、切削加工により形成される。
【００３０】
以上のように、この真空バルブ１は切り欠き部１２ａ、１３ａを設け、固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂと固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３との接触面積は小さくなるため、これらの間の抵抗は高くなり、固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３から固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂに流れる漏れ電流は抑制される。また、漏れ電流が抑制されて固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３に供給される電流が増大されるため、開極時に発生する磁界の磁束密度が向上し、アークの駆動力増大に伴うアークの回転速度加速によって、固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３を大形化させることなく遮断性能を向上させることができる。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態３に係る真空バルブ１について説明する。図９は真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。実施の形態３に係る真空バルブ１は、固定側支持具１４および可動側支持具１５を固定側電極棒６および可動側電極棒７に嵌め合って設けた構成になっている。なお、図９には可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示したが、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要も同様であるため固定側風車形電極１２の周囲の構成についての符号も併せて図９に示し、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要についての説明は省略する。
【００３２】
可動側端面７ａの周囲に沿って設けた端面切り欠き部７ｃと可動側支持具１５の可動側スペーサ部１５ａとを嵌合する。端面切り欠き部７ｃは、例えば可動側電極棒７の作製後に、切削加工により形成される。
【００３３】
可動側支持具１５を可動側電極棒７に嵌め合う構成は、図１０の断面図に示す構成でも構わない。可動側端面７ａに設けた溝部７ｄと可動側支持具１５の可動側スペーサ部１５ａとを嵌合する。また、可動側支持具１５を可動側電極棒７に嵌め合う構成は、図１１の断面図に示す構成でも構わない。可動側支持具１５の可動側スペーサ部１５ａの他端の内周から外周に向けて切り欠いて設けた段差部１５ｃに可動側端面７ａの外周を嵌め合わせる。
【００３４】
以上のように、この真空バルブ１は固定側支持具１４および可動側支持具１５を、端面切り欠き部６ｃ、７ｃまたは溝部６ｄ、７ｄまたは段差部１４ｃ、１５ｃを利用して固定側電極棒６および可動側電極棒７に嵌め合う構成なため、固定側支持具１４および可動側支持具１５が容易に位置決めされ、真空バルブ１の組立性を容易に向上させることができる。また、固定側支持具１４および可動側支持具１５と固定側電極棒６および可動側電極棒７とが嵌め合って固定されているため、可動側支持具１５および固定側支持具１４の位置ずれが抑制される。また、可動側支持具１５および固定側支持具１４が嵌め合って固定されているため、短絡電流が流れた際に、外部から電磁力が固定側電極嵌合軸６ｂおよび可動側電極嵌合軸７ｂに加えられても、比較的細く強度の弱い固定側電極嵌合軸６ｂおよび可動側電極嵌合軸７ｂの変形を防止することができる。また、可動側支持具１５および固定側支持具１４を溝部６ｄ、７ｄで嵌め合って固定した場合、固定側電極棒６および可動側電極棒７の外径寸法に依存することなく可動側支持具１５および固定側支持具１４を設計することができる。また、可動側支持具１５および固定側支持具１４を段差部１４ｃ、１５ｃで嵌め合って固定した場合、固定側電極棒６および可動側電極棒７の側面の一部が段差部１４ｃ、１５ｃの側面で覆われるため、固定側電極棒６および可動側電極棒７の周辺の電界緩和および耐電圧性能の向上を図ることができる。
【００３５】
実施の形態４．
実施の形態４に係る真空バルブ１について説明する。図１２は真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。実施の形態４に係る真空バルブ１は、固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂが固定側電極棒６および可動側電極棒７と接する構成になっている。なお、図１２には可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示したが、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要も同様であるため固定側風車形電極１２の周囲の構成についての符号も併せて図１２に示し、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要についての説明は省略する。
【００３６】
可動側平板部１５ｂを可動側端面７ａと接する可動側スペーサ部１５ａの端部に設ける。可動側支持具１５は、ステンレス鋼等の電気抵抗の高い金属で、丸棒またはパイプ材からの切削加工、パイプ材または板材からプレス加工等により作製される。なお、可動側支持具１５は一体的に作製される構成に限るものではなく、複数の部品を組み合わせて構成するものでも構わない。
【００３７】
本実施の形態にて示した可動側支持具１５を用いた別の真空バルブ１の構成例について説明する。図１３は実施の形態４に係る真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。可動側端面７ａと対向する可動側風車形電極１３の端面に設けた溝部１３ｂと可動側支持具１５の可動側スペーサ部１５ａとを嵌合する。溝部１３ｂは、例えば可動側風車形電極１３の作製後に、切削加工により形成される。
【００３８】
以上のように、この真空バルブ１は固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂがそれぞれ固定側電極棒６および可動側電極棒７と接する構成としたため、固定側支持具１４および可動側支持具１５と固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３との接触面積が縮小され、固定側支持具１４および可動側支持具１５に固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３から流れる漏れ電流を抑制することができる。また、固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３の外周部と固定側支持具１４および可動側支持具１５とが離間して接するため、主にアークが駆動した際に固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３の外周部に流れる電流が固定側支持具１４および可動側支持具１５に分流されることを抑制することができる。また、漏れ電流が抑制されて固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３に供給される電流が増大されるため、開極時に発生する磁界の磁束密度が向上し、アークの駆動力増大に伴うアークの回転速度加速によって、固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３を大形化させることなく遮断性能を向上させることができる。また、溝部１２ｂと溝部１３ｂを設けた場合、固定側支持具１４および可動側支持具１５が容易に位置決めされ、真空バルブ１の組立性を容易に向上させることができ、固定側支持具１４および可動側支持具１５の位置ずれが抑制される。また、溝部１２ｂと溝部１３ｂを設けた場合、溝部１２ｂと溝部１３ｂが形成された固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３の部位では電極同士が対向する面により近い位置に電流が流れ電流密度が向上し、開極時に発生する磁界の磁束密度が向上するため、遮断性能をさらに向上させることができる。
【００３９】
なお、実施の形態４では固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂを実施の形態１とは異なる位置に設けた例を示したが、実施の形態１で示した固定側支持具１４または可動側支持具１５と実施の形態４で示した固定側支持具１４または可動側支持具１５を組み合わせて設置しても構わない。
【００４０】
実施の形態５．
実施の形態５に係る真空バルブ１について説明する。図１４は真空バルブ１の構成概要を示す断面図、図１５は真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。実施の形態５に係る真空バルブ１の固定側支持具１４および可動側支持具１５は、固定側スペーサ部１４ａおよび可動側スペーサ部１５ａのそれぞれの一端と他端との間に固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂをそれぞれ設けた構成になっている。なお、図１５には可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示したが、固定側風車形電極１２の周囲の構成概要も同様である。
【００４１】
可動側スペーサ部１５ａの一端である可動側風車形電極１３と接する端部の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部１５ｄに、可動側平板部１５ｂが嵌め合わせて設けられる。同様に、固定側スペーサ部１４ａの一端である固定側風車形電極１２と接する端部の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部１４ｄに、固定側平板部１４ｂが嵌め合わせて設けられる。可動側スペーサ部１５ａは、ステンレス鋼等の電気抵抗の高い金属で、例えばパイプ材から嵌合部１５ｄを切削加工で形成することで作製される。可動側平板部１５ｂは、ステンレス鋼等の電気抵抗の高い金属で、例えば板材をプレス加工することで作製される。
【００４２】
可動側支持具１５の別の構成例について説明する。図１６は実施の形態５に係る真空バルブ１の可動側風車形電極１３の周囲の構成概要を示す断面図である。可動側スペーサ部１５ａの他端である可動側端面７ａと接する端部の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部１５ｄに可動側平板部１５ｂが嵌め合わせて設けられる。図１５、図１６の何れに示した構成においても、可動側風車形電極１３の可動の方向について嵌合部１５ｄの長さを変えることで、可動側平板部１５ｂが可動側スペーサ部１５ａに設置される位置を容易に変えることができる。また、可動側支持具１５と可動側風車形電極１３との接触面積をより小さく構成する場合は、図１５に示した構成が望ましい。可動側支持具１５と可動側電極棒７との接触面積をより小さく構成する場合は、図１６に示した構成が望ましい。
【００４３】
可動側支持具１５を別体の可動側スペーサ部１５ａと可動側平板部１５ｂとから形成する例について示したが、図１７の断面図に示すように、可動側支持具１５が一体的に作製されるものでも構わない。可動側支持具１５は、ステンレス鋼等の電気抵抗の高い金属で、例えば丸棒またはパイプ材からの切削加工により作製される。
【００４４】
以上のように、この真空バルブ１の固定側支持具１４および可動側支持具１５は固定側スペーサ部１４ａおよび可動側スペーサ部１５ａのそれぞれの一端と他端との間に固定側平板部１４ｂおよび可動側平板部１５ｂを設けた構成なため、固定側支持具１４および可動側支持具１５と固定側風車形電極１２および可動側風車形電極１３の接触面積と、固定側支持具１４および可動側支持具１５と固定側電極棒６および可動側電極棒７の接触面積がともに縮小され、固定側支持具１４および可動側支持具１５に流れる漏れ電流を抑制することができる。また、漏れ電流が抑制されて固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３に供給される電流が増大されるため、開極時に発生する磁界の磁束密度が向上し、アークの駆動力増大に伴うアークの回転速度加速によって、固定側風車形電極１２と可動側風車形電極１３を大形化させることなく遮断性能を向上させることができる。また、嵌合部１４ｄ、１５ｄを設けて固定側平板部１４ｂ、可動側平板部１５ｂを設置した場合、任意の位置に固定側平板部１４ｂ、可動側平板部１５ｂを設けることができるため、電流遮断時に発生する金属スパッタの飛散防止機能を得たい位置に固定側平板部１４ｂ、可動側平板部１５ｂを配置することができる。
【００４５】
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４６】
１  真空バルブ、２  絶縁筒、３  固定側フランジ、４  可動側フランジ、５  メタライズ層、６  固定側電極棒、６ａ  固定側端面、６ｂ  固定側電極嵌合軸、６ｃ  端面切り欠き部、６ｄ  溝部、７  可動側電極棒、７ａ  可動側端面、７ｂ  可動側電極嵌合軸、７ｃ  端面切り欠き部、７ｄ  溝部、８  ベローズ、９  ベローズカバー、１０  ガイド、１１  アークシールド、１２  固定側風車形電極、１２ａ  切り欠き部、１２ｂ  溝部、１３  可動側風車形電極、１３ａ  切り欠き部、１３ｂ  溝部、１３ｃ  溝、１３ｄ  円弧部、１４  固定側支持具、１４ａ  固定側スペーサ部、１４ｂ  固定側平板部、１４ｃ  段差部、１４ｄ  嵌合部、１５  可動側支持具、１５ａ  可動側スペーサ部、１５ｂ  可動側平板部、１５ｃ  段差部、１５ｄ  嵌合部、１６  空間、１７  Ｒ加工部、１８  テーパ加工部、１００  アーク
【図１】
2020218137.tif 000003
【図２】
2020218137.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020218137.tif 000007
【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】
2020218137.tif 000012
【図１１】
2020218137.tif 000013
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年7月6日(2021.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒、
前記絶縁筒の一端を封止する固定側フランジ、
前記絶縁筒の他端を封止する可動側フランジ、
一端が前記固定側フランジに固着され、他端である固定側端面に前記固定側端面よりも小さい外径で突出する固定側電極嵌合軸を有した固定側電極棒、
一端の側が前記絶縁筒の内側でベローズを介して前記可動側フランジに連結され、他端である可動側端面に前記可動側端面よりも小さい外径で突出する可動側電極嵌合軸を有し、前記絶縁筒の軸方向に摺動する可動側電極棒、
前記固定側電極嵌合軸に固着され、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれた固定側風車形電極、
および前記可動側電極嵌合軸に前記固定側風車形電極に対向して固着され、中心部から周縁部に向けて渦巻状の複数の溝が切り込まれた可動側風車形電極を備えた真空バルブであって、
前記固定側電極嵌合軸と離間して前記固定側電極嵌合軸を取り囲む筒状の固定側スペーサ部と、前記固定側スペーサ部の外周の側面に前記固定側風車形電極と対向して前記外周の外に広がる円盤状の固定側平板部と、を備えた固定側支持具が、前記固定側端面と前記固定側風車形電極との間に保持されるとともに、
前記可動側電極嵌合軸と離間して前記可動側電極嵌合軸を取り囲む筒状の可動側スペーサ部と、前記可動側スペーサ部の外周の側面に前記可動側風車形電極と対向して前記外周の外に広がる円盤状の可動側平板部と、を備えた可動側支持具が、前記可動側端面と前記可動側風車形電極との間に保持されたことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記固定側平板部を前記固定側風車形電極と接する前記固定側スペーサ部の端部に設け、
または前記可動側平板部を前記可動側風車形電極と接する前記可動側スペーサ部の端部に設けた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】
前記固定側平板部を前記固定側風車形電極と接する前記固定側スペーサ部の端部に設けるとともに、前記固定側平板部と接する前記固定側風車形電極の端面の周囲に切り欠き部を備え、
または前記可動側平板部を前記可動側風車形電極と接する前記可動側スペーサ部の端部に設けるとともに、前記可動側平板部と接する前記可動側風車形電極の端面の周囲に切り欠き部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記固定側スペーサ部の一端と他端との間に前記固定側平板部を設け、
または前記可動側スペーサ部の一端と他端との間に前記可動側平板部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記固定側スペーサ部の一端の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部に前記固定側平板部を嵌め合わせて設け、
または前記可動側スペーサ部の一端の外周から内周に向けて切り欠いて設けた嵌合部に前記可動側平板部を嵌め合わせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記固定側平板部を前記固定側端面と接する前記固定側スペーサ部の端部に設け、
または前記可動側平板部を前記可動側端面と接する前記可動側スペーサ部の端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記固定側端面と対向する前記固定側風車形電極の端面に設けた溝部と前記固定側スペーサ部とを嵌合し、
または前記可動側端面と対向する前記可動側風車形電極の端面に設けた溝部と前記可動側スペーサ部とを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項８】
前記固定側平板部と前記固定側スペーサ部とはＲ加工部もしくはテーパ加工部を介して連結され。
または前記可動側平板部と前記可動側スペーサ部とはＲ加工部もしくはテーパ加工部を介して連結されたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項９】
前記固定側端面の周囲に沿って設けた切り欠き部と前記固定側スペーサ部とを嵌合し、
または前記可動側端面の周囲に沿って設けた切り欠き部と前記可動側スペーサ部とを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１０】
前記固定側端面に設けた溝部と前記固定側スペーサ部とを嵌合し、
または前記可動側端面に設けた溝部と前記可動側スペーサ部とを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１１】
前記固定側スペーサ部の他端の内周から外周に向けて切り欠いて設けた段差部に前記固定側端面を嵌め合わせて設け、
または前記可動側スペーサ部の他端の内周から外周に向けて切り欠いて設けた段差部に前記可動側端面を嵌め合わせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１２】
前記固定側支持具は、前記固定側電極棒の電気抵抗よりも電気抵抗の高い金属であり、
前記可動側支持具は、前記可動側電極棒の電気抵抗よりも電気抵抗の高い金属であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１３】
前記固定側支持具と前記固定側風車形電極とが固着され、
または前記可動側支持具と前記可動側風車形電極とが固着されたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１４】
前記固定側支持具と前記固定側電極棒とが固着され、
または前記可動側支持具と前記可動側電極棒とが固着されたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１５】
前記固定側支持具と前記固定側風車形電極および前記固定側支持具と前記固定側電極棒とが固着され、
または前記可動側支持具と前記可動側風車形電極および前記可動側支持具と前記可動側電極棒とが固着されたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【国際調査報告】
2020218137.tif 000020
2020218137.tif 000021
2020218137.tif 000022
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