JPS6032297B2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しや断器用真空バルブ特に高圧用に適した
電極を改良した真空バルブに関する。

周知のように真空しや断器は少なくとも１０４Ｔｏｒｒ
以下の高真空をなした雰囲気中で電極間を関離すること
により、真空のもつ優れた絶縁性および消弧性によって
雷流しや断を行う。

ところで真空しや断器用真空バルブは第１図に示すよう
に絶縁性外筒１の両端関口を固定端蓋２および可動端蓋
３によって密封して気密な容器となし、この内部を１０
‐４Ｔｏｎ以下の高真空の排気している。固定端蓋２に
は、固定電流４を支持した固定側導電榛５が支持固定さ
れており、この固定電極４と相対向して可動電極６が設
けられ、この可動電極６は図示しない外部操作器と連結
した可動導電棒７によって支持されている。しかも、こ
の可動導電棒７は可動端蓋３の関口端とそれぞれ耐気密
接続した金属べローズ８によって上記絶縁性外筒１内の
真空度を維持して動作することができる。固定、可動両
電極４，６を包囲して絶縁性外筒１に固定されたシール
ド９がある。

このシールド９は亀流しや断時のアークによって電極か
ら発生して拡散する金属蒸気が絶縁性外筒１の内面に付
着してその内部沿面絶縁耐力が低下するのを防止する。
而してこのような構成の真空しや断器において通電の場
合には電極４，６は投入状態にあり、この状態から図示
しない操作器の動作により、可動導電棒７が図の下方向
に移動すると、電極６は電極４から開離して、両電極４
，６間にはアークが発生する。

このアークは陰極例えば電極６からの金属蒸気の発生に
より維持され、電流が零点に達すると金属蒸気の発生が
止まり、アークが維持できなくなってしや断が完了する
。ところで上記電極４，６間に発生するアークはしや断
電流が大きいとアーク自身により生じる磁界と外部回路
の作る磁界との相互作用により著しく不安定な状態とな
る。

このためアークは電極面を移動し、電極の端部あるいは
周辺部に片寄り、その部分を局部的に過熱し、多量の金
属蒸気を放出させて容器内の真空度を低下させ、しや断
限界を低下させる。これらの現象はァーク発生中、金属
蒸気またはイオン化された金属蒸気が電極間の外に逃げ
出し、アーク維持に必要なイオンが不足するため、電極
間のアークが不安定になるためと考えられて、る。

このような現象を防止する手段としては電極面に垂直な
方向の磁界を印加することが効果的であることは既に知
られているところであり、このような効果を具体化した
ものとしては第２図に示すように、真空しや断器の容器
外周にコイル１００を配置し、電流を上記コイルに通電
し、電極面に直な磁界を発生させる方式（前者）や、第
３図に示すように前記方式に比較し、磁界をより効果的
にかつ簡単にしや断器を大型化することなく電極構造を
改良して、電極自身で強力な鞠方向磁界を発生させるよ
うな方式（後者）のものがある。

しかし前者においてはコイル１００と電極４，６の距離
が遠いので電極面に効果的に十分な強度の軸方向磁界を
得ることは困難となり、十分な磁界を得るためには磁界
発生用コイルが水型化し、真空しや断器全体が大型化す
る。これに対して後者は前者のように真空しや断器が大
型化することはない。

しかし高圧用の真空バルブの場合、その主電極間隙が大
きくなる可能性があり、アークに対してより効果的に十
分な強度の鍵方向磁界を与えることが要望されている。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところはアークに対して軸万向磁界を有す
る構造におて高圧用で、主電極間隙が大きくなってもア
クに対して有効な十分に大きい軸万向磁界を与えるよう
な電極構造を有する真空しや断器を提供しようとするも
のである。以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第４図は本発明に係る真空しや断器の真空バルブ
を示す断面図であり、第１図と同一部品には同一符号を
付している。

第４図に於て左半部は「閉」の状態を、また右半部は「
開」の状態の断面図である。真空容器１はたとえば高耐
電圧材で形成され、内部の不純ガスを充分に排気し、高
真空にしたものであって、この容器１内には、本実施例
の場合一対の主電極４，６を配置しその中間に中空平板
状中間電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃを同０状に配遣して
いる。主電極４，６の一方、例えば固定電極４は固定導
電機５の一方の端部に支持される。

固定電極４の構造は、第５図ａ，ｂで示すような構造と
なっている。すなわち固定電極４は、コイル電極４ａと
接触電極４ｂで構成されている。コイル電極４ａは腕部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、および円弧部２１ａ
，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄで構成され、円弧部２１の腕
部２０との接触部より遠い端部に接続部２２ａ，２２ｂ
，２２ｃ，２２ｄを有する。接触電極４ｂは高耐圧大軍
流しや断用接触子材料で成し、うず電流による磁界の相
殺を考慮し、多数本のスリット２５が存する。中空平板
状中間電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、その最終段
に位置する中空平板状中間電極１０ａの上記固定電極４
と同様の構造を成し、特にコイル電極１０ａ２への電流
の流入方向がコイル電極４ａと同方向となるように、接
触電極１０ａｌと接続される。

そしてこの中空平板状中間電極１０ａはコイル電極１０
ａ２に支持固定された支持棒１３および支持棒１３の他
端に固定される支持フランジー４支持円筒１１、接続金
具１５，１２により可動導電棒７と接触により接続され
る。主電極の一方である可動電極６は、例えば平板状電
極で構成され、その外径は後述する中空平板状中間電極
の中心部分に設けた中空内を挿通できるように径小に形
成され、固定電極４の接触電極４ｂとの接触面は高耐圧
大電流しや断用接触子材料で構成されている。

そして一方の端部は可動導電棒７に支持固定されている
。他の中空平板状中間電極１０ｂ，１０ｃの構造は第６
図ａ，ｂ，ｃで示すような構造となっている。

またこの中空平板状中間電極１０ｂ，１０ｃはともに同
様の構造となっているので、一方ｃだけについて説明す
る。中空平板状中間電極１０ｃはコイル電極１０ｃ２と
とこのコイル電極１０ｃ２を両端からはさむように取り
付けられる接触電極１０ｃｌ，１０ｃ３で構成されてい
る接触電極１０ｃｌ，１０ｃ３はともにその中心部分は
中空１００となっており、前記可動電極６が通過できる
ようになっている。

また接触電極１０ｃｌの表面には、コイル電極との接続
部、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが設けられ、一方
の接触電極１０ｃ３には同様に接続部３３ａ，３３ｂ，
３３ｃ，３３ｄが設けられている。コイル電極３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが設けられている。コイル電極
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、それぞれが円弧型
部材をなし、その両端部分には、接触電極と接続部分を
なす突出部３１ａ〜ｄ，３１ａ〜ｄが設けられている。
コイル電極の円弧部の外径が接触電極の外径を同等であ
ることはいうまでもない。それぞれの部材の接触部分、
２９ａ−３１ａ，２９ｂ−３１ｂ，２９ｃ−３１ｃ，２
９ｄ−３１ｄ，３２ａ−３３ｄ，３２ｂ−３３ｄ，３２
ｃ−３３ｃ，３２ｄ−３２ｄが接続されて中空平板状中
間電極１０ｃ，１０ｂが、構成されている。

このように構成された中空平板状中間電極１０ｃ，１０
ｂは、縄謙譲Ｉ性外筒１内の軸方向中間部において、一
端が前記絶縁性外筒１の金属部に溶接等により固定され
、かつ真空容器１の中心方向に延長された支持機１７，
１６の他端にロゥ付等により固定される。さらに、この
支持機１７，１６に径方向における中間部の適当な位置
に、アークによって発生する金属蒸気で、絶縁性外筒１
の内面が汚れるのを防止するためのシールドｇｃ，９ｂ
が溶接もしくは、ロウ付により固定されとりつけられる
。このとき支持機１７，１６のみ蚤は、絶縁性外筒１の
金属部外径と同径にまた内径は、中空平板状中間電極１
０ｃ，１０ｂの外径よりやや小さく構成し、例えば第６
図ｂのコイル電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの部
分１２、ロウ付等１２により固定することもできる。本
部分の実際の組立てにあっては、中空平板状中間電極１
０ｃ，１０ｂをロウ付等により組立てる時、支持機１７
，１６およびシールド９ｃ，９ｂもあらかじめ絹立てて
おき、最経的に絶縁性外筒１の金属部分と、支持機１７
，１６の一端を溶接等により固定して組立てる。上記中
空平板状中間電極は、使用回路の定格電圧に応じてそれ
ぞれの間隙長Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・・・・およびその
挿入枚数を適宜調整できることはもちろんである。

このように構成されたしや断器は常時は「閉」状態にあ
り、電流は固定導軍棒５→コイル電極４ａ→接触電極４
ｂ→可動電極６→可動導電榛７を通って外部線路に流れ
こむ。

異常時は図示されない操作器により、可動導電棒７およ
び可動電極６が第４図下方向に駆動され、固定側接触電
極４ｂと可動電極６との間にはアークが発生する。この
アークは外部回路あるいはアーク自身で発生する駆動力
により中心外方向へ強制的に駆動され、最終的に第４図
に示すアーク５０，５１，５２のような中空平板状中間
電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介した直列アークとなる
。このように中空平板状中間電極１０ａ，１０ｂ，１０
ｃおよび固定電極４を介してアークが生じるとそれぞれ
の円弧部分を流れる電流により、それぞれの間隙間には
軸方向磁界が発生する。

この鞠方向磁界により上記発生したアークが制御されア
ークに対して適正な大きさをもつ軸方向磁界を与えてや
ることにより、電極の溶融をなくすることができ、すみ
やかにしや断が完了する。以上のべた実施例は本発明の
一実施例であって次のような電極構造としても前記同様
の作用効果を奏し得るものである。中空平板状中間電極
１０ｃ，１０ｂとして、第７図ａ，ｂ，ｃに示すように
、一方の接触電極１０ｃｌは第６図ａに示す懐触電極と
同様の構造であり、その一方に、コイル電極との接触部
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが設けられ、うず電流
による藤方向磁界の減少効果を防止するために多数のス
リットが設けられる。

またその中心部は可動電極６が通過できるように中空１
０１が設けられている。一方の接触電極１０ｃ３も大略
は前記接触電極１０ｃｌと同様であり、異なるところは
コイル電極との接続部３３を中空部１０１に近い端部に
もってきたことである。コイル電極１０ｃ２はその中心
が中空１０１となっており、その外側には接続部３３ａ
を有し、この接続部から外方向へ腕部２８ａ，２８ｂ，
２８ｃ，２８ｄを有し腕部のみ端部には、円弧部３ａ，
３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが固着され、その端部には接触
電極との接続部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが設け
られている。

それぞれの電極の接続は、２９ａ−３１ａ，２９ｂ−３
１ｂ，２９ｃ一３１ｃ，２９ｄ−３１ｄ，３３ａ一３３
ｄのように接続される。このような中空平板状中間電極
１０ｃ，１０ｂとすると、一方の接触電極１０ｃ３は少
なくとも中空１０１に近い部分で接続されているため、
機械的にも強固になり、電極変形等の不正現象を防止で
きる。この他本発明はその要旨を変更しない範囲で種々
変形して実施できることはもちろんである。

以上のべたように本発明によれば、アークを発弧させる
一対の主電極の少なくとも一方を軸方向磁界が発生でき
るような電流径路を有する電極構造とし、その中間に、
同様に軸方向磁界が発生できるような電流、径路を有す
る電極構造をなし、その中心部分が中空である中空平板
状中間電極を少なくとも一枚以上挿入配置することによ
り、実質的にアークは２点直列ァークとなり、例えば中
空平板状中間電極１枚そう入し、間隙を２点とした場合
と、この２点での間隙長と同等の間隙長を１点だけで行
った場合との耐圧を比較すると２点での耐圧のほうがは
るかに大きくなり、多点切りのほうが、しや断後発生す
る不正現象（再点弧等）に対して有利に働らくことが実
験でたしかめられており、このような構造とすることに
より、高圧用として最適な真空しや断器を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、真空しや断器の原理構成を示す縦断面図、第
２図、および第３図は、アークに対して軸方向磁界を与
えるような構造を有する真空しや断器の縦断面図で第３
図ｂ及びｃは第３図ａに使用される電極部分の詳細側面
図及び平面図、第４図は本発明の一実施例を示す縦断面
図、第５図ａ，ｂ、第６図ａ，ｂ，ｃは同実施例におけ
る中空平板状中間電極部分の詳細図、第７図ａ，ｂ，ｃ
は、他の実施例における中空円板状中間電極部分の詳細
図である。 １：絶縁性外筒、４：固定電極、６：可動電極、１０ａ
，１０ｂ，１０ｃ：中空平板状中間電極、９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄ：シールド。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内に接離自在に設けられ、且つ、導電棒に
   それぞれ取付けられた一対の主電極により、電流を投入
   、しや断するものにおいて、その固定側主電極は軸方向
   磁界を発生させるようなコイル電極を有しており、また
   可動側主電極は平板状電極をなすとともに固定側主電極
   に比較し径小に構成されて駆動可能となつており、この
   駆動可能な可動側主電極の移動範囲内の周囲であつて軸
   方向に対して少なくとも一個の、一端が前記真空容器に
   固定された支持材の他端で固定支持された中空平板状の
   中間電極を備えてなり、この中空平板状中間電極の中心
   部分に設けた中空内を前記可動側主電極が挿通するよう
   に構成され、しや断時固定側主電極、中間電極を介して
   可動側主電極にアークが形成されるようにした事を特徴
   とする真空しや断器。 ２ 軸方向中心軸に対し、直角に配置された中空平板状
   の中間電極が軸方向磁界を発生させる構造を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空しや断器
   。 ３ 中空平板状中間電極は水平方向に対して上下２枚の
   アーク維持面を有し、一方のアーク維持面から他方のア
   ーク維持面に電流を流す径路をアーク維持面の円周に沿
   つてもうけられた複数等分コイルに形成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空しや断器。 ４ アークが維持される電極に半径方向の直線状スリツ
   トをコイル電極から導入されるループでんりゆうの導入
   端近傍で且つコイル電極によつて橋絡されないようにし
   て、複数本設けるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の真空しや断器。