JPH1021802A - 真空バルブ - Google Patents

真空バルブ

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JPH1021802A
JPH1021802A JP17767996A JP17767996A JPH1021802A JP H1021802 A JPH1021802 A JP H1021802A JP 17767996 A JP17767996 A JP 17767996A JP 17767996 A JP17767996 A JP 17767996A JP H1021802 A JPH1021802 A JP H1021802A
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JP
Japan
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shield
arc shield
vacuum valve
arc
auxiliary
Prior art date
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Pending
Application number
JP17767996A
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English (en)
Inventor
Kosuke Sasage
浩資 捧
Satoru Shioiri
哲 塩入
Hiromichi Somei
宏通 染井
Tokuhiro Aihara
督弘 相原
Mitsutaka Honma
三孝 本間
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電界値の特に大きくなるアークシールド端部
の電界を緩和し、シールド端部のコンディショニングの
効率化を行い、主に真空バルブの径方向寸法を縮小する
こと。 【解決手段】 真空バルブのアークシールドの少なくと
も片側端部の外周部側に、軸方向に重なり、かつ電気的
に絶縁された金属製の補助シールドを取付け、導電棒か
らアークシールド端部までの距離(a)とアークシール
ド端部から補助シールドまでの距離(b)との比(b/
a)を0.03〜0.43にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は真空バルブに係わ
り、特に真空バルブの高耐圧化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の真空バルブの断面図を示し
たものである。図中1は絶縁筒、2a、2bは金属端板
である。3、4はそれぞれ固定電極、可動電極で、5、
6はそれぞれ固定通電軸、可動通電軸である。可動通電
軸5は金属端板2aを貫通し、可動通電軸6は金属端板
2bを貫通している。7はベローズで、可動通電軸6と
ベローズ7、ベローズ7と金属端板2bは気密封着され
ており、可動通電軸6は、真空容器内を真空状態を保っ
たまま軸方向に移動可能となっている。8は金属製アー
クシールドで、電流遮断時に電極3、4から発生する金
属蒸気により絶縁筒1の内壁が汚損され、絶縁筒沿面の
絶縁耐力が低下するのを防止している。また、アークシ
ールド8は固定電極側と可動電極側からは電気的に絶縁
され、固定電極側と可動電極側の間に印加される電圧に
対し、中間の電位をとっており、アークシールド8の端
部の電界は、固定電極側と可動電極側の間にかかる電圧
に対し、ほぼ50%の電位のとき最小となる。
【0003】従来の真空バルブでは、電極間に電圧を印
加し絶縁破壊を繰り返すことにより、電極表面の凹凸、
付着物酸化物が取り除かれ、絶縁破壊電圧が上昇する、
いわゆるコンディショニング効果により、電極間の耐電
圧性能を向上させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高電圧
用として真空バルブを用いる場合、アークシールド8の
端部の電界値が大きくなり、これを緩和するために、ア
ークシールド端部にR部分を設け電界を緩和する方法等
がとられており、そのために真空バルブの径方向寸法が
大きくなっていた。
【0005】さらに絶縁筒1内面にアークシールド8が
取り付けてある構造の真空バルブでは、電界値が高く絶
縁破壊を起こしやすいアークシールド8の端部を十分に
コンディショニングすることができず、通電部や絶縁筒
1の沿面から十分な絶縁距離を確保してやる必要があっ
た。
【0006】そこで本発明は、電界値の特に大きくなる
アークシールド端部の電界を緩和し、シールド端部のコ
ンディショニングの効率化を行い、主に真空バルブの径
方向寸法を縮小することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、絶縁筒の両端をそれぞれ金属端板で気密封着した真
空容器と、この金属端板をそれぞれ貫通して一方が軸方
向に移動可能な一対の導電棒と、この導電棒の端部に対
向して設けられ真空容器内で接離自在な一対の電極と、
この電極を包囲するようにして真空容器内に設けられた
金属製のアークシールドを有する真空バルブにおける、
アークシールドの少なくとも片側端部の外周部側に、軸
方向に重なり、かつ電気的に絶縁された金属製の補助シ
ールドを取付け、導電棒からアークシールド端部までの
距離(a)とアークシールド端部から補助シールドまで
の距離(b)との比(b/a)が、0.03〜0.43
であることを特徴とする真空バルブの補助シールド部の
電位分担は、主に導電棒とアークシールド間のキャパシ
タンスとアークシールドと補助シールド間のキャパシタ
ンスで決まる。
【0008】従って、アークシールド部の電位が固定電
極側と可動電極側の間に印加される電圧に対しほぼ50
%になっているとき、すなわちアークシールド端部の電
界値が最も小さいとき、アークシールド靖部と補助シー
ルドが軸方向に重なっている部分(以下オーバーラップ
部とする)の寸法を径方向に変化させ調整することによ
って、補助シールド部の電位分担が最適な値に調整さ
れ、電界値の大きくなるアークシールド端部の電界をさ
らに緩和できる。すなわち、図5に示した従来の真空バ
ルプのように、シールド端部にR部分を設けることによ
り電界を緩和する方式とこの真空バルプの最大の相違点
は、アークシールド端部の電界を補助シールドの電位を
調整することによって緩和できることにある。
【0009】モデルバルブによる電界計算の結果から、
導電棒からアークシールド端部までの距離(a)と、ア
ークシールド端部から補助シールドまでの距離(b)の
比(b/a)が、0.03〜0.43のとき、アークシ
ールド端部の電界値を最小値〜最小値の5%増程度の範
囲にすることができる。
【0010】これらのことから、この範囲の中で各補助
シールド部の電位分担を調整することによって、アーク
シールド端部の電界値を小さくすることができ、従来の
真空バルブに比べて特に径方向の寸法縮小が可能とな
る。
【0011】ただし、アークシールド端部から補助シー
ルドまでの距離(b)が小さくなる範囲においては、最
大電界値は小さくなるが、面積効果のため絶縁破壊確立
は高くなる恐れがあるので注意を要する。
【0012】またアークシールド端部が補助シールドに
対して内側となっているのは、電流遮断時に電極から発
生する金属蒸気がアークシールドと補助シールドの隙間
から浸入し、絶縁筒の内壁が汚損されるのを防ぐためで
ある。
【0013】請求項2に対応する発明では、さらに、補
助シールドの軸方向長さ(c)と、前記アークシールド
端部と前記補助シールドとが軸方向に重なっている部分
の長さ(d)の比(d/c)が0.25〜0.79とな
ることを特徴とする。
【0014】この真空バルブによると、アークシールド
部の電位が固定電極側と可動電極側の間に印加される電
圧に対しほぼ50%になっているとき、オーバーラップ
部の寸法を軸方向に変化させ調整することによって、補
助シールド部の電位分担が最適な値に調整され、電界値
の大きくなるアークシールド端部の電界をさらに緩和で
きる。モデルバルブによる電界計算の結果から、導電棒
からアークシールド端部までの距離(a)とアークシー
ルド端部から補助シールドまでの距離(b)との比(b
/a)が請求項1に記載した範囲にあるとき、補助シー
ルドの軸方向長さ(c)と、この内アークシールド端部
と補助シールドが軸方向に重なっている部分の長さ
(d)の比(d/c)が0.25〜0.79となる範囲
で、アークシールド端部の電界値が最小値〜最小値の5
%増程度となる。
【0015】従って、この範囲の中で各補助シールド部
の電位分担を調整することによって、アークシールド端
部の電界値を小さくすることができ、従来の真空バルブ
より特に径方向の寸法縮小が可能となる。
【0016】請求項3に対応する発明では、絶縁筒を複
数個に分割し、各分割部の間に金属製のフランジを介し
てアークシールド、または補助シールドを取り付け、中
間電位部を真空容器外部に露出させたことを特徴とす
る。
【0017】この真空バルブによると、各中間電位部が
真空容器外部に露出しているため、外部からの電圧印加
が可能となり、絶縁破壊確率の高いシールド端部のコン
デイショニングが効率的に行われ、シールド端部の絶縁
破壊電圧が高くなる。従って、真空バルブの寸法縮小が
可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の態様につい
て図1乃至図4を用いて説明する。図1は本発明による
真空バルブの実施の態様を示す断面図である。図1にお
いて、真空容器はセラミック等の絶縁材料から形成され
た複数個の絶縁筒1を、金属端板2a、2bと金属製フ
ランジ9a、9b、9cで気密封着し、約0.01Pa
以下の高真空に保持してある。そして、金属端板2a、
2bをそれぞれ貫通して一対の導電棒5、6が取り付け
られ、この先端にはそれぞれ電極3、4が真空容器1内
に接離自在に対向して配置するように取り付けられる。
【0019】ここで、導電棒5、6の一方は、図示しな
い操作機構により軸方向に移動可能とし、真空容器内を
気密に保持するためのベローズ7と、金属製フランジ9
a,9b,9cにそれぞれ取り付けられた金属製のアー
クシールド10補助シールドlla,llbを有する。
アークシールド10、補助シールドlla,llbは、
電流遮断時に電極3,4から発生する金属蒸気により絶
縁筒の内壁が汚損され、絶縁筒沿面の絶縁耐力が低下す
るのを防止している。
【0020】また、補助シールドlla、llbは、ア
ークシールド10端部の外周部側に軸方向に重なり(オ
ーバーラップ部)を持つように配置されており、アーク
シールド10端部と補肋シールドlla,llbとの隙
間から金属蒸気が侵入し、絶縁筒の内壁が汚損されるの
を防止している。またアークシールド10、補助シール
ドlla,llbは電気的に絶縁されており、固定電極
側と可動電極側に印加される電圧の中間電位となってお
り、特にアークシールド10はほぼ50%の電位となっ
ている。アークシールド10、補助シールドlla,l
lbは、導電棒から内側シールドまでの距離(a)と内
側シールドから外側シールドまでの距離(b)の比(b
/a)が0.03〜0.43であり、補助シールドの軸
方向長さ(c)と、オーバーラップ部の長さ(d)の比
(d/c)が0.25〜0.79となっている。
【0021】次に作用について説明する。図2は図1の
固定側の要部断面拡大図、図3は(b/a)に対する最
大電界となるシールド端部の電界値EMAX の特性、図4
は、導電棒から内側シールドまでの距離(a)と内側シ
ールドから外側シールドまでの距離(b)の比(b/
a)が0.03〜0.43の範囲で変化するときの、補
助シールドの軸方向長さ(c)とこの内アークシールド
端部と補助シールドが軸方向に重なっている部分の長さ
(d)の比(d/c)に対するEMAX の特性である。
【0022】図2中、A,B部は電極間印加電圧に対し
中間電位となっている。ここで図3よりEMAX の値は、
補助シールドの軸方向長さ(c)と、この内アークシー
ルド端部と補助シールドが軸方向に重なっている部分の
長さ(d)が一定で、aとbの比(b/a)が0.03
〜0.43のとき、最小値から最小値の5%増程度まで
に抑えることができ、最適な値となる。ただし、内側シ
ールドから外側シールドまでの距離(b)が小さくなる
範囲においてはEMAX の値は小さくなるが、面積効果の
ため絶縁破壊確立は高くなる恐れが有るので注意を要す
る。
【0023】また図4より、(a),(b)が一定のと
きの(c)と(d)の比(d/c)の特性曲線(b/
a)を0.03〜0.43の範囲でプロットしていく
と、(d/c)が0.25〜0.79のとき、EMAX
値を最小値〜最小値の5%増程度に抑えることができ、
最適な値となる。
【0024】この範囲の中に入るように、中間電位部の
電位分担を調整することによって、最大電界値となるア
ークシールド10の端部の電界を緩和でき、従来の真空
バルプより寸法縮小が可能となっている。
【0025】以上の様に本実施例の真空バルブの最大の
特徴は、最大電界となるアークシールド端部の電界を、
オーバーラップ部の寸法を調整し、補助シールドの電位
を最適な値にすることによって緩和できることにある。
また図1の真空バルブは各中間電位部が真空容器外部に
露出しているため、外部からの電圧印加が可能となり、
絶縁破壊確立の高いシールド端部のコンディショニング
が効率的に行われ、これも寸法縮小に大きく寄与する。
これらの作用は可動側においても同様なことが言える。
以上のような作用により、本実施の形態によると、真空
バルブの絶縁耐力が向上し、寸法縮小が可能となる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、シールド構造を端部が
軸方向に重なりを持つような多重構造とし、 b/a=0.03〜0.43、 d/c=0.25〜0.79 とすることにより、最大電界となるアークシールド端部
の電界値を最小値からこの5%増程度までの範囲に抑え
ることができる。
【0027】また中間電位部が外部に露出しているため
に、各シールド端部のコンデイショニングが効果的に行
われ、耐電圧性能が向上し、従来より小型の高電圧用真
空バルブが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる真空バルブの実施例を示す断面
図。
【図2】図1の固定側の要部断面拡大図
【図3】シールドの径方向配置に対する最大電界値の特
性曲線図。
【図4】シールドのオーバーラップ部の長さに対する最
大電界値の特性曲線図。
【図5】従来の真空バルブの断面図。
【符号の説明】
1…絶縁筒 2a,2b…金属端板 3…
固定電極 4…可動電極 5…固定通電軸 6…
可動通電軸 7…ベローズ 8…アークシールド 9a,9b,9c…金属製フランジ 10…
アークシールド lla,llb…補助シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相原 督弘 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 本間 三孝 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁筒の両端をそれぞれ金属端板で気密
    封着した真空容器と、この金属端板をそれぞれ貫通して
    一方が軸方向に移動可能な一対の導電棒と、この導電棒
    の端部に対向して設けられ前記真空容器内において接離
    自在な一対の電極と、この電極を包囲するようにして前
    記真空容器内に設けられた金属製のアークシールドを有
    する真空バルブにおいて、 前記アークシールドの少なくとも片側端部の外周部側
    に、軸方向に重なり、かつ電気的に絶縁された金属製の
    補助シールドを取付け、前記導電棒からアークシールド
    端部までの距離(a)とアークシールド端部から補助シ
    ールドまでの距離(b)との比(b/a)が b/a=0.03〜0.43 であることを特徴とする真空バルブ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の真空バルブにおいて、
    前記補助シールドの軸方向長さ(c)と、前記アークシ
    ールド端部と前記補助シールドとが軸方向に重なってい
    る部分の長さ(d)の比(d/c)が d/c=0.25〜0.79 となることを特徴とする真空バルブ。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載した真空バ
    ルブにおいて、前記絶縁筒を複数個に分割し、各分割部
    の間に金属製のフランジを介してアークシールド、また
    は補助シールドを取り付け、中間電位部を真空容器外部
    に露出させたことを特徴とする真空バルブ。
JP17767996A 1996-07-08 1996-07-08 真空バルブ Pending JPH1021802A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1296950C (zh) * 2003-11-14 2007-01-24 三菱电机株式会社 真空阀
CN102243937A (zh) * 2010-05-13 2011-11-16 Ls产电株式会社 真空断续器

Cited By (4)

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