JPS61216211A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、真空バルブに係り、特に低サージで大電流連
断が可能な電極の構造に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題々、］ 周知のように、縦磁界を利用した真空迩断器は、真空中
におけるアーク拡散性を有効に利用して電流遮断を行わ
せるものである。この主要部をなす真壁バルブは、略同
筒状に形成された絶縁容器の両端を７ランジで閉止して
真空容器を形成し、この内部に接離自在とした固定′電
極と可動電極が配設されている。両電極は略同様の構成
であるから、可動電極を例にとって構成を説明する。第
５図において、主電極１は相手領主ｔｉと対向する接触
子２と、これを保持するｉａｒ、極３がらなり、磁界を
形成してアークの集中を防き′、優れた遮断性能を発揮
させるため、主電極１上（二半径方向に伸びるスリット
４が形成されている。コイル１１１ｍ５は、縦方向の磁
界を形成させるため通電軸６の細心と直交する平面で円
周方向に延びた構成となっている。

ところで、近年、低サージ性を有しかつ大電流遮断可能
な真空バルブの要求が高まってきたが、低サージ性を確
保するために接触子材料（−低融点材料または高融点材
料等のアーク維持電流が低い材料を含む合金を用いると
、裁断レベルの低下、高周波遮断性能の１次下というよ
うなサージを低く抑える特性を示すが、同時に大電流遮
断能力も低下してしまう場合が多い。このため、大電流
遮断に有効な縦磁界を形成させるコイル電極と組合わせ
た場合においても、自ら電流遮断能力に限界が生じてい
た。

これ（一対して、電極を、低サージ性１ユ優れた材料か
ら成る負荷電流−閉型、極と、電流琳断（ユ適した材料
から成る電流遮断電極に分け、小電流の開閉は負荷電流
開閉電極で行い、犬′…：流遮断は電流遮断電極で行う
２領域構造の電極が検討されている。しかし、同図に示
す縦磁界１！極構成においては、アークを安定化する縦
磁界は電極中央部で最も強いから、低サージ材料を電極
中央Ｓに配置しその周囲に電流遮断領域を設は私と、ア
ークは、低サージ材料間のアーク電圧が低いので低サー
ジ材料に集中し、電流遮断領域には殆ど点弧しないとい
う不具合がある。逆１−１低サージ材料を磁界の弱い周
囲に配置する方法も考えられるが、低サージ材料間のア
ーク維持電圧が電流遮断領域間のアーク維持電圧より低
いため、アークは低サージ材料間に主に漬弧し、アーク
を電流遮断領域のみで消滅拡散させることは困難であっ
た。

又、負荷電流は、コイル１！極を経由して負荷電流開閉
電極に流れるため、電流路抵抗が大きく発生熱量も大き
くなるので大電流通電が困難シーなるという不具合も生
じる。

［発明の目的コ 本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、低サ
ージでかつ大電流遮断性能が優れ、大電流通電が可能な
真空バルブを提供することを目的とするものである。

［発明の概要］ 本発明は、真空容器と、この真空容器の内部（ユ接離自
在に配設した一対の電極と、この一対の電極の各裏面に
設けられ、電流遮断時に電極間に発生するアークに対し
略平行な磁界を発生するコイル電極を備えた真空バルブ
Ｃ−おいて、各電極を、低サージ性の材料で形成した第
１の遮断部の内側に耐電圧性を有する材料で形成した第
２の遮断部を設けて構成すると共に、磁界がこの第２の
遮断部Ｃ−作用するようにコイル電極を形成し、９荷電
流のような小電流は第１の遮断部で遮断し、大電流は縦
磁界によりアークを纂２の遮断部Ｃ二点弧させて遮断す
るようにしたものである。

「発明の実施例」 以下、本発明の真空バルブの一実施例を図面を門照して
説明する。＠１図において、真空容器ｌ］は絶縁円筒１
２の両端をフランジ１３．１４で閉止されて形成され、
この内部に接離自在とした同定電極１５と可動電極１６
が配設されている。ここで、固定電極１５は、通電軸１
７の端部がフランジ１３を気密（二貫通して同着されて
おり、可動電極１６は、通電軸１８がフランジ１４１ニ
ベローズ１９を介して気密でかつ軸方向の移動を自在に
設けられている。又、電流雛断の際１ユ金属蒸気が絶縁
円筒１２の内側面に付着して、真空バルブの耐圧低下を
防止するため電極部を囲むようにシールド１９が設けら
れている。

次ｉ−１上記した固定電極１５及び可動電極１６は、略
同様の構成であるから可動電極１６（二ついて説明する
。この可動電極１６の従来と異なる点は、電極を、低サ
ージ性の材料から形成された負荷電流開閉電極と、耐電
圧性の材料から形成された電流遮断電極に分割し、負荷
電流開閉電極を通電腕で通電軸Ｃ二接続した構造とした
ことである。即ち、第２図において、負荷電流開閉電極
２０はＡｇ合金または旧合金のような低サージ材料で環
状に形成され、適宜箇所に下方に伸びる突出部２０ａを
設ける。通電軸１８１−はこの突出部２０ｍに対応して
通電腕２１が設けられており、突出部２０ａとこの通電
腕２１を接合する。又、環状とした負荷電流開閉電極２
０の内側には、Ｃｕ合金のような耐電圧性の材料で円板
状に形成しかつ表面高さを適宜低くした電流遮断電極２
２を設ける。この電流遮断電極２２は、裏面側に段部な
有する突出部２２ａが設けられ、この段部２２ａで従来
と略同様の構造としたコイル電極部の基部（通電軸１８
側）２３ａに接合する。さら（ユ、この電流遮断電極２
２の裏面側には、高抵抗材料で円板状に形成した補強板
Ｕが設けられる。この補強板２４は、コイル電、極２３
と電流遮断電極２２、負荷電１流開閉電極２０とコイル
甫１檜２３のそＪｌそれの中間Ｃ二挿入され、■流遮断
市極２２の補強をｆ−ると共に２、負荷電流開閉′紙積
２０からコイル電極２３へ流、ねる′由；流を抑制する
。六だし、上記した負荷電流開閉電極２０の突出部２０
ａの部分には、Ｃの突出部２０ａか百通する穴が設けら
れている。通電軸］８の上端部には、簡抵抗材料で形成
したスペーサ２５が設けられている。このスペーサ２ｂ
は、通ＶＬ軛２１の基部２］ａとコイル電極２３の基部
２３Ｂにそねそれ設けた開口部に挿入される円筒状の基
部２５ａと、との基部２５ａの中間位置に設けられた円
板状のフランジ部２５ｂから形成されており、通電腕２
１とコイル電極２３．１′。

流辿Ｗｒ電極２２と通電軸Ｉ８のそれぞれの間を流れる
電流を抑制する。なお、スペーサ２５の基部２５ａとフ
ランジ部２５ｂは、一体構造でなくてもよい。

次に、上記構成の作用を酸１明する。１ず、狛衝電流の
ような小電流の開閉時には、′電流は負・靭電流開閉電
極２０から突出部２０ａをブｒして辿′ＩＩ′腕２１１
−流れ、この通電腕２１から通電軸■８へ流れる。この
場合、コイル電極２３と負荷電流開閉電極２０の表面よ
り低い表面の電流通断電極２２には、電流は流れない。

しかしながら、電流が増大してくると、負荷電流開閉電
極２０間のアークが不安定になり、急速に荷電粒子が拡
散し、電流遮断電極４η２２にもアークが臓弧するよう
Ｃ二なる。このときの電流路は、電流遮断電極２２→コ
イル電極２３→通電腕２１→通電軸１８となり、コイル
電極２３では１周未満の円弧部を流れる。これ（二より
、固定電極１５及び可ｋｌｌ電極１６間に縦磁界が発生
するので、荷電粒子はこの磁界（ユ捕促され、さらに電
流遮断電極２２間のアーク電流が増大してくる。この電
１流がさらに増大すると、負荷電流開閉電極２０間のア
ーク維持電圧よりも電流遮断電極２２間のアーク維持電
圧の方が高くなるので、アークは電流遮断電極２２間（
ユ集中するよう（−なる。一般に、低サージ材料間心二
点弧したアークの維持電圧は、電流連断Ｃ−適した材料
間のアーク維持電圧よりも低く、アークは低サージ材料
間に停留する場合が多いが、上記した実施例の電極構成
（二おいては、縦磁界を電流遮断電極２２間にのみ有効
に作用させることにより、大電流遮断時のアークを葡；
流迦断′電極２２間に集中させることができる。

一方、負荷電流開閉電極２０と通′Φ′軸１８は、コイ
ル’［ｆ＊　２３を電流が流れｌ「いように煎實腕２１
をブｔ−Ｌ。

て接続されているから、常時の大賢１流通電の除熱の発
生が少なくなる。

なお、本９３明は上記した実施例に限定されるものでは
なく、第３図に示すように電流迩ｅｒ′醒極（二負侑電
流開閉極を設け、コイル電極を甫１＃Ｌ辿断電極の外径
より小さくするよう（ユしてもよい。即ち、同図に示す
ように通電軸１７から流れる′電流を、同定電極２５の
コイル電＆２６１″−導き、コイル分割数ｌ二応じた円
周距離を流れた後電流辿断寛惚２７に得き、さらに負荷
電流開閉電極２８から可動電極２９の負荷電流開閉電極
３０、蜜１流辿断％極３１及びコイル市、極３２を介し
て通電軸１８へ流れるように構成する。ここで、負荷電
流開閉電極２８及び３１Ｊは低サージ材料で形成されて
いる。電流越断時には負荷電流開閉電極２８及び３０間
（−アーク柱が発生する。このアーク柱（ユは、電極中
を流れる電流が発生する磁界との相互作用Ｃ二より、半
径方向外向きの力が作用する。この力はアーク電流値（
ユ比例して増大していくので、アーク柱は不安定になり
、負荷電流開閉電極面積と材料によって決捷るある電流
値以上ではアーク電圧が急上昇する。しかして、アーク
電流がさらに増大した場合シーは、負荷電流開閉電極２
８及び３０の溶融が始まる。しかしながら、アーク電流
値が増大すると、これ１ユよって形成される縦磁界３３
もその強度が増大してくるので、アーク柱　　　□より
拡散してくる荷電粒子は縦磁界に捕促され、アーク柱が
電流遮断電極２７及び３１１ｆｆｉ　ｌ−形成されるよ
うになる。電流遮断電極２７及び３１間（二おけるアー
ク電圧は、縦磁界強度、磁界分布、電極材料等及びアー
ク電流恒等によって決まり、又、負荷電流開閉′ｖｔ極
２８及び３０間のアーク電圧は、接触子材料とアーク電
流値で決まるが、アーク電流がある値以上ではアーク柱
が不安定（二なり、さらに横方向磁界との相互作用によ
り半径方向の外側（二向う力を付加されるので、極めて
大きい値となる。−般（ユ、低サージ材料間に点弧した
アーク電圧は低いため、アークはこの材料間に停留する
場合が多いが、この実施例の構成（−おいては、上記し
たように負荷電流開閉電極２８及び３０間のアーク電圧
は、電流遮断電極２７及び３１間のアーク電圧より高く
、アークは電流遮断電極２７及び３１間にのみ点弧する
ようになる。

又、第４図に示す実施例は、コイル電極と電流遮断！極
を電極中心部で電気的に接続するようＣ二したものであ
る。即ち、同図に示すように通電軸１７から流れる電流
を、固定電極３５の通電腕３６からコイル電極３７の円
弧部Ｃ電流した後中央部に導き、さら１：電流遮断電極
３８から負荷電流開閉ｉ＆、極３９（−導き、この後可
動電極４０の負荷電流開閉電極４１から電流遮断電極４
２の中央部（ユ導さ、コイル電極４３から通電腕４４を
介して通電軸１８へ流れるようＣ−構成する。ここで、
負荷電流開閉電極３９及び４１は、低サージ材料で構成
される。この実施例も第３図と同じ作用をするが、特Ｃ
二電流遮断電極３８及び４２を流れる電流路Ａ−Ｂ、Ｃ
−Ｄが長いので、横方向磁界を有効に発生させることが
できると共に、コイル電流を電極中央（−集めてから電
流遮断ｔ′ＪｆＭＣ二流れるようにするため、分割方式
のコイル電極を用いても均一な縦方向磁界を発生するこ
とができる利点がある。

［発明の効果］ 本発明は、以上のようＩ：構成されているから、低サー
ジでかつ大電流遮断性能が優れ、大電流通電を可能とす
る真空バルブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空バルブの一実施例を示す断面図、
第２図は本発゛明の一実施例の要部を示す断面図、第３
図をま本発明の他の実施例の要部を示す断面図、第４図
は本発明のさらＣ：異なる他の実施例の要部を示す断面
図、第５図は従来の真空バルブの電極構成を示す斜視図
である。 １１・・・真空容器　　　１５，２５．３５・・・固定
電極１６．２９．４０・・・可動電極　１７．１８・・
・通電軸２０、２８．３０．３９．４１・・・負荷電流
開閉電極２２、２７．３１　、３８．４２・・・電流遮
断電極２３、２６．３２．３７．４３・・・コイル電極
代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名）第１図 第　２１！！ 第　　３　　図 ／Ｓ 第　　４　　図 第　　５　　図 ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器と、この真空容器の内部に接離自在に配設した
   一対の電極と、この一対の電極の各裏面側に設けられ、
   電流遮断時に前記電極間に発生するアークに対し略平行
   な磁界を発生するコイル電極を備えた真空バルブにおい
   て、前記各電極を、低サージ性の材料で形成した第１の
   遮断部の内側に耐電圧性の材料で形成した第２の遮断部
   を設けて構成すると共に、前記磁界がこの第２の遮断部
   に作用するように前記コイル電極を形成したことを特徴
   とする真空バルブ。