JPH052956A - 真空遮断器 - Google Patents

真空遮断器

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JPH052956A
JPH052956A JP19286791A JP19286791A JPH052956A JP H052956 A JPH052956 A JP H052956A JP 19286791 A JP19286791 A JP 19286791A JP 19286791 A JP19286791 A JP 19286791A JP H052956 A JPH052956 A JP H052956A
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JP
Japan
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vacuum
circuit breaker
vacuum container
metal
insulating cylinder
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JP19286791A
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English (en)
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Morihisa Matsumoto
盛久 松本
Koji Suzuki
光二 鈴木
Shunkichi Endo
俊吉 遠藤
Yukio Kurosawa
幸夫 黒沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH052956A publication Critical patent/JPH052956A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66261Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H01H2033/66292Details relating to the use of multiple screens in vacuum switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66207Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
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    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
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    • H01H33/66261Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations

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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、沿面耐電圧を向上させた小型
化した真空遮断器を提供することである。 【構成】真空遮断器は、絶縁性真空容器と、その絶縁性
真空容器内に封入された固定および可動電極と、それら
の固定および可動電極を絶縁筒の真空容器内において取
り囲むシールド部材とを備え、金属粒子を絶縁筒内面の
少なくとも一部に分散付着させている。 【効果】このため、絶縁筒内面および表面には正電荷と
負電荷とが帯電する。正電荷は電子と結合して消滅す
る。残った負電荷つまり残留電荷は金属粒子の正電荷に
より遮断され、見掛け上絶縁筒表面は殆ど帯電しない。
絶縁筒内面は高電位にならず、金属シールドと絶縁筒内
面との間を広く取る必要がなく、このぶん真空遮断器を
小型化出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は真空遮断器の真空容器に
関する。
【従来の技術】従来の真空遮断器は、内部を真空にした
真空容器内に一対の電極を配置し、一対の電極間を開放
すると、電極間にアークを発生する。アークからの金属
蒸気が真空容器の内壁に付着するのを防ぐために、電極
と真空容器との間に金属シールドを設けている。真空容
器の部材はセラミック,ガラス等の絶縁性部材を使用し
ている。高電圧を印加した状態で電極間を開放すると、
金属シールドから放出された電子が真空容器に衝突す
る。真空容器から2次電子が放出される。2次電子は真
空容器の絶縁性部材内で電荷を帯電する。この電荷はプ
ラスとマイナスとを有し、プラス電荷と電子とは結合し
て消滅する。しかし、マイナス電荷は真空容器内面に帯
電した状態にあり、高電位状態を維持している。一方、
電極及び金属シールド端部と真空容器との間に高電圧に
よる電界等電位線が分布しているので、金属シールド端
部に電界集中を生じる。このため、金属シールド端部と
真空容器との間に絶縁破壊を生じる恐れがあった。この
対策として、絶縁部材内面の二次電子放出効率δが1よ
り小さな物質、例えば、特開昭60−93721 号公報により
酸化クロム(Cr23)をコーテングすることが提案さ
れている。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化ク
ロムの常温での抵抗率は103 オーム・センチのオーダ
であり、金属シールド部材と対向する絶縁筒体の内面に
0.1 〜5マイクロメータの厚さでコーテイングする
と、コーテイングの電気抵抗は一般に10マイクロオー
ム以下となる。電圧印加時、金属シールド端部からの電
子は酸化クロム層表面に衝突し、酸化クロム層の表面温
度を上昇させる。酸化クロムは温度上昇により抵抗率の
下がる負特性をもっており、電圧の印加された使用状態
では電子衝突により表面温度が上昇し、電気抵抗はさら
に低下する。このため、長時間電圧の印加されている真
空遮断器の電極に過電圧が加わると、初期の状態ではフ
ラッシュオーバしないが、酸化クロム層と金属シールド
端部との間でフラッシュオーバ事故にいたる。また、酸
化クロムのコーテイングを蒸着やスパッタリングで行う
と装置内部に多量の不純物が発生し、蒸着やスパッタリ
ング装置の寿命を極端に低下させてしまう。さらに、酸
化クロムの融点は2320℃とかなり高く、蒸着やスパ
ッタリングでコーテイングするには比較的長時間を必要
とする。このように、酸化クロムのコーテイングには種
々の問題がある。本発明の一つの目的は、沿面耐電圧を
向上させて小型化した真空遮断器を提供することであ
る。本発明の他の目的は、側面によれば金属粒子の粒径
を最大10マイクロメータとし付着された粒子あるいは
粒子群と隣接する粒子あるいは粒子群との間の距離を1
0〜100マイクロメータとする真空遮断器を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】真空容器内に配置された
接離自在な固定および可動電極と、前記真空容器内に支
持された前記両電極を包囲する金属シールド部材と、を
備え、前記真空容器を絶縁筒で構成し、前記絶縁筒に生
じる残留電荷を中和する金属部材を分散して設けること
を特徴とする真空遮断器。
【作用】絶縁筒内面に帯電性しているマイナス電荷は中
和金属部材により遮断され、真空容器内面は高電位にな
らず、金属シールドと真空容器内面との間を広く取る必
要がなく、このぶん真空遮断器を小型化出来る。
【実施例】以下、本発明の一実施例として示した図1の
真空遮断器の側断面図により説明する。真空容器1は電
気的絶縁性材料例えば図3に示した縦軸に2次電子放出
を、横軸に1次電子エネルギーをとり、その特性を有す
るセラミクの第1及び第2の絶縁筒2,3とこの両端に
金具2A,2B,3A,3Bを取りけ、外側金具2A,
3Aに端板4を取付け、内側金具2B,3B間に金属部
材より成る中間シールド5を溶接、ロー付け等により一
体に取付けている。中間シールド5は真空容器内に配置
されていると共に、中間シールド5は一対の固定および
可動電極6,7を包囲しいる。また第1及び第2の端部
シールド8,9は端板4に取付けられ、固定および可動
電極5,6の方向に延びて外側の金具2A,3Aを遮蔽
している。シールドは金属部材より形成されている。固
定および可動電極6,7はこの裏面より真空容器外に延
びるロッド10,11を設けている。一方のロッド10
と端板4との間にベーロズ12を取付けている。ベーロ
ズ12は、一方のロッド10に設けた操作機構を操作し
て、一方のロッド10を他方のロッド11より可動する
働きをしているので、可動電極6は固定電極7に接離す
ることが出来る。第1及び第2の端部シールド8,9は
端板4に取付けられ、固定および可動電極6,7の方向
に延びる第1及び第2の絶縁筒2,3に支持された外側
金具2A,3Aを遮蔽している。第1及び第2の絶縁筒
2,3の内面の少なくとも一部には金属粒子13を付着
している。好ましくは、中間シールド5の両端、端部シ
ールド8,9と中間シールド5と対向する絶縁筒2,3
内面の少なくとも一部に正電荷を有する金属粒子13を
散在付着させる。次に、可動電極6を固定電極7より離
し、ロッド10,11間に高電圧を印加した状態で、図
2に示すように、第1端部シールド8より放出される電
子eの一部14は矢印で示すように、直接、絶縁筒2に
衝突し、絶縁筒2より二次電子の放出する。このため、
絶縁筒体内面および表面には正電荷と負電荷とが帯電す
る。正電荷は電子eと結合して消滅する。残った負電荷
つまり残留電荷は金属粒子13の正電荷により遮断さ
れ、見掛け上絶縁筒表面は殆ど帯電しない。絶縁筒内面
は高電位にならず、第1端部シールド8と絶縁筒内面と
の間を広く取る必要がなく、このぶん真空遮断器を小型
化出来る。このことは、中間シールド5,端部シールド
9についても言えることは勿論である。また、金属粒子
13は分散付着させてあるため、金属粒子13間は絶縁
状態であり絶縁筒2,3の沿面絶縁抵抗を低下させるこ
とがない。沿面絶縁抵抗値の確保及び帯電防止等から、
金属粒子13の粒径は0.5 〜10マイクロメータある
いは粒子群と隣接する粒子あるいは粒子群との間の距離
は10〜100マイクロメータが最も効果があることが
わかった。金属粒子13の付着は例えばスパッタリング
で行うことができる。スパッタリングにより粒子と絶縁
筒2,3の内面に付着させるには、付着された粒子が成
長し、その一部は粒子群を形成する。絶縁筒2,3の内
面上の粒子あるいは粒子群は、全体として導体層を形成
しないように、好ましくは絶縁筒2,3の抵抗が1011
オーム以上とする。このためには、上述の粒子径及び粒
子/粒子群と隣接する粒子/粒子群との間の距離をもつ
ようにする。図4は、中間シールド5および端シールド
8,9には部分シールド5A,8A,9A端シールド
8,9を溶接により一体に取付けたものである。部分シ
ールド5A,8A,9Aと対応する絶縁筒2,3の内面
表面に高周波グロー放電されることにより集中して銅粒
子を付着して、各シールド部材端部付近の高電界部と絶
縁筒表面とで絶縁破壊を生じるのを防止した。図5は、
本発明の一実施例によって銅粒子をスパッタリングによ
り内面に付着させたセラミックの絶縁筒を備える真空容
器および金属粒子を付着させないサラミックの絶縁筒を
備える真空容器についての直流放電特性の図である。曲
線IVは本発明の一実施例による真空容器の、曲線Vは従
来の真空容器の特性を表す。図5から分かるように、本
発明の一実施例を代表する曲線IVにおいては電極間に2
55kVを印加しても放電しなかった。これに対して従
来品を代表する曲線Vにおいては、初め、90kVで放
電し、その後、16回の放電を起こした後でも放電電圧
は150kVまでしか増加しなかった。更に、付着させ
る金属粒子に無酸素銅を使用することによりスパッタリ
ング時にガスの放出が生じないため、真空容器の真空度
を低下させることがなく、電極の絶縁耐力の向上が図れ
る。また、銅金属粒子を散在付着させるだけでよいた
め、スパッタリング時間は導体層の形成より短いので経
済的に高耐電圧の真空遮断器を提供することができる。
更に、金属粒子を散在付着させるだけでよいためスパッ
タリング時間は導体層の形成より短いので経済的で高耐
電圧の真空遮断器を提供することができる。
【発明の効果】このように、本発明によれば、絶縁筒体
の帯電を防止できるため、沿面耐電圧を向上することが
できる絶縁筒内面は高電位にならず、真空遮断器を小型
化出来る。また、金属粒子を散在付着させるため絶縁性
筒体の沿面絶縁抵抗を低下させない。特に、付着させる
金属粒子に無酸素銅を使用することによりスパッタリン
グ時にガスの放出が生じないため、真空容器の真空度を
低下させることがなく従って、接点構造体の絶縁耐力の
向上が図れる。更に、金属粒子を散在付着させるだけで
よいためスパッタリング時間は導体層の形成より短いの
で経済的で高耐電圧の真空遮断器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による真空遮断器の縦断面を
示す図である。
【図2】本発明の一実施例による真空遮断器の内部の部
分拡大図である。
【図3】Al23セラミック,ガラス,金属の二次電子
放出特性図である。
【図4】本発明の他の一実施例による真空遮断器の縦断
面を示す図である。
【図5】本発明の一実施例による真空遮断器の放電特性
図である。
【符号の説明】
1…真空容器、2,3…絶縁筒、5,8,9…シール
ド、13…金属粒子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 幸夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気的絶縁性材料でできた真空容器と、前
    記真空容器内に封入された固定および可動電極と、前記
    固定および可動電極を前記真空容器内において取り囲ん
    でいるシールドと、前記真空容器の内面の少なくとも一
    部に付着された金属粒子と、を有する真空遮断器。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記金属は、銅であ
    る、真空遮断器。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記金属は、無酸素銅
    である、真空遮断器。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記金属は、Al,C
    r,Fe、あるいはステンレス鋼である、真空遮断器。
  5. 【請求項5】請求項1において、真空容器の内面の少な
    くとも一部に付着された粒子は、実質的に0.5 〜10
    マイクロメータの範囲の粒径をもち、それぞれ分離し
    て、および(あるいは)粒子群として分布し、前記分布
    した粒子および粒子群は、隣接する粒子および粒子群と
    は実質的に10〜100マイクロメータの範囲の距離隔
    てられている、真空遮断器。
  6. 【請求項6】一端が相互に結合された電気的絶縁性材料
    から成る第一及び第二の絶縁性筒体および前記第一およ
    び第二の絶縁性筒体の相互に結合されない方の端部と結
    合する第一および第二の端板を含む真空容器と、前記真
    空容器内に配置された固定および可動電極と、前記固定
    および可動電極より前記真空容器外に延びる通電軸と、
    前記固定および可動電極を包囲し前記真空容器に支持さ
    れた中間シールド部材と、前記第一及び第二の端板に設
    けられた前記真空容器内の前記通電軸の一部を包囲する
    第一及び第二の端部シールド部材とを備え、前記真空容
    器内の前記第一及び第二の絶縁性筒体のそれぞれの内面
    の少なくとも一部に付着された金属の粒子とを有する、
    真空遮断器。
  7. 【請求項7】真空容器内に配置された接離自在な固定お
    よび可動電極と、前記真空容器内に支持された前記両電
    極を包囲するシールド部材と、を備え、前記真空容器の
    少なくとも一部を絶縁筒で構成し、前記絶縁筒に金属部
    材を分散して設けることを特徴とする真空遮断器。
JP19286791A 1990-08-03 1991-08-01 真空遮断器 Pending JPH052956A (ja)

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JP2-205014 1990-08-03
JP20501490 1990-08-03
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100223890B1 (ko) * 1996-12-31 1999-10-15 구본준 반도체 메모리 소자 및 그의 제조 방법
JP2010073460A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Toshiba Corp 真空バルブ
JP2019110010A (ja) * 2017-12-18 2019-07-04 株式会社東芝 真空バルブ
JP2021089828A (ja) * 2019-12-03 2021-06-10 株式会社東芝 真空バルブ

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