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JP7830164B2 - vacuum valve - Google Patents
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JP7830164B2 - vacuum valve - Google Patents

vacuum valve

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JP7830164B2 JP2022030920A JP2022030920A JP7830164B2 JP 7830164 B2 JP7830164 B2 JP 7830164B2 JP 2022030920 A JP2022030920 A JP 2022030920A JP 2022030920 A JP2022030920 A JP 2022030920A JP 7830164 B2 JP7830164 B2 JP 7830164B2
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Description

この発明の実施形態は、真空バルブに関する。 This embodiment of the invention relates to a vacuum valve.

ビルや大型施設に設けられる受配電用の開閉装置として、例えば、遮断器や断路器などの開閉器を具備したスイッチギヤが知られている。スイッチギヤには、開閉器の構成要素として真空バルブが適用されている。真空バルブの内部は、絶縁容器によって一定の絶縁状態に維持され、この絶縁容器の内部に一対の電極が離接可能に収容されている。この場合、一対の電極を離接操作することで、事故電流の遮断や負荷電流の開閉が行われ、スイッチギヤから電力が安定して供給される。 Switchgears equipped with switches such as circuit breakers and disconnectors are known as power distribution devices installed in buildings and large facilities. In these switchgears, vacuum valves are used as components of the switches. The inside of the vacuum valve is maintained in a constant state of insulation by an insulating container, and a pair of electrodes are housed inside this insulating container so as to be able to connect and disconnect. In this case, by connecting and disconnecting the pair of electrodes, fault currents are interrupted or load currents are switched on or off, and power is stably supplied from the switchgear.

特開2021-150260号公報Japanese Patent Publication No. 2021-150260 特許第6519167号公報Patent No. 6519167 特開2006-80036号公報Japanese Patent Publication No. 2006-80036 特許第5175516号公報Patent No. 5175516

ところで、通電状態から開極状態に移行する際に、真空バルブを開放(即ち、一対の電極を離間)させたとき、電極相互間に発生したアーク放電(以下、アークと言う)によって、例えば、電極相互の対向面(以下、電極対向面という)が局所的に加熱されて表面温度が上昇する。そして、表面温度の上昇の程度によっては、例えば、電極対向面から金属蒸気が噴出したり、電極対向面が溶融(溶解)したりして、その一部が絶縁容器内に拡散する場合がある。 Incidentally, when transitioning from an energized state to an open state, if the vacuum valve is opened (i.e., the pair of electrodes are separated), the arc discharge generated between the electrodes (hereinafter referred to as the arc) causes localized heating of, for example, the opposing surfaces of the electrodes (hereinafter referred to as the electrode opposing surfaces), raising their surface temperature. Depending on the degree of the surface temperature increase, for example, metal vapor may be ejected from the electrode opposing surfaces, or the electrode opposing surfaces may melt, and some of this may diffuse into the insulating container.

このとき、電極対向面から拡散した金属蒸気や溶融物(溶解物)が絶縁容器の内面に付着すると、これにより、絶縁容器の内面が汚損され、その結果、真空バルブの絶縁性能(遮断性能)を一定に維持することが困難になってしまう。これを防ぐために、真空バルブには、浮遊電位(即ち、電流が0(ゼロ)となる電圧)を有する円筒形状の金属製アークシールドが適用されている。 At this time, if metal vapor or molten material diffused from the electrode-facing surface adheres to the inner surface of the insulating container, the inner surface of the insulating container becomes contaminated, making it difficult to maintain a constant insulating performance (shutting performance) of the vacuum valve. To prevent this, a cylindrical metal arc shield with a stray potential (i.e., a voltage at which the current is zero) is applied to the vacuum valve.

アークシールドを真空バルブに適用する方法としては、例えば、円筒形状のアークシールドの外周を周方向に沿って一部フランジ状に突出させた突出部を絶縁碍管の相互間で挟持する突出部挟持法や、円筒形状のアークシールドの両端を絶縁碍管の相互間で挟持する両端挟持法などが知られている。なお、いずれの挟持法においても、2つの絶縁碍管と、これら絶縁碍管の相互に挟持されたアークシールド(或いは、突出部)によって、単体の筒状絶縁容器が構成される。 Methods for applying arc shields to vacuum valves include, for example, the projection clamping method, in which a portion of the cylindrical arc shield's outer circumference is partially flanged and protrudes circumferentially, and this projection is clamped between two insulating tubes; and the double-ended clamping method, in which both ends of the cylindrical arc shield are clamped between two insulating tubes. In either clamping method, a single cylindrical insulating container is formed by two insulating tubes and the arc shield (or projection) clamped between these tubes.

この場合、両端挟持法において、アークシールドは、その全長に亘って絶縁容器の一部として併用される。これにより、両端挟持法では、絶縁容器を構成するための絶縁碍管の全長を短くすることができる。この結果、両端挟持法は、突出部挟持法よりも真空バルブの低コスト化を図ることが可能となる。 In this case, with the double-ended clamping method, the arc shield is used as part of the insulating container along its entire length. This allows the overall length of the insulating tube required to constitute the insulating container to be shortened in the double-ended clamping method. As a result, the double-ended clamping method allows for lower costs for vacuum valves compared to the protruding clamping method.

一方、両端挟持法は、突出部挟持法に比べて、アークシールドの外部に露出する領域が増大する。即ち、両端挟持法では、アークシールドの全長に亘る部分が外部に露出する。このため、通電状態から開極状態への移行時(換言すると、真空バルブの開放時(即ち、電極相互を離間させた時))において、アークシールドの浮遊電位を最適な状態に維持することが困難になってしまう。なお、最適な浮遊電位(単に、最適な電位と言ってもよい)とは、例えば、電極の離接方向で見て、真空バルブの一方(可動)側と他方(固定)側との間の電位差を100%と規定した場合、その中間値となる50%及びその近傍の電位を指す。 On the other hand, the clamping method at both ends increases the area of the arc shield exposed to the outside compared to the clamping method at the protruding portion. That is, with the clamping method at both ends, the entire length of the arc shield is exposed to the outside. Therefore, it becomes difficult to maintain the arc shield's stray potential at an optimal level during the transition from the energized state to the open state (in other words, when the vacuum valve is opened (i.e., when the electrodes are separated)). The optimal stray potential (or simply the optimal potential) refers to, for example, the potential difference between one (movable) side and the other (fixed) side of the vacuum valve, when viewed in the direction of electrode separation, defined as 100%, and the potential at or near 50% of that value.

従来、このような事態を回避するために、アークシールドの電位分担を改善する各種の電位分担改善法が提案されている。例えば、アークシールドに加えて複数のサブシールドを増設する方法、アークシールドを二重化する方法、絶縁樹脂でモールドされた真空バルブの外側を金属製の円筒部材で覆う方法、絶縁樹脂でモールドされた真空バルブの外部シールド(電界緩和シールドとも言う)を設計変更する方法などである。 Conventionally, various methods have been proposed to improve the potential distribution of the arc shield in order to avoid such situations. For example, these include adding multiple sub-shields in addition to the arc shield, doubling the arc shield, covering the outside of a vacuum valve molded with insulating resin with a metal cylindrical member, and redesigning the external shield (also called an electric field mitigation shield) of a vacuum valve molded with insulating resin.

しかし、上記した電位分担改善法では、いずれも、既存の真空バルブをそのまま利用することができず、例えば、真空バルブの基本構造に対する変形ないし改造などの各種の設計変更が伴われる。このため、設計変更の程度によっては、開極時におけるアークシールドの浮遊電位を最適な状態に維持することはできるものの、既存の真空バルブが元来有している絶縁性能(遮断性能)を一定に維持することができなくなってしまう。 However, none of the above-mentioned methods for improving potential sharing can utilize existing vacuum valves as they are. They require various design changes, such as deformation or modification of the basic structure of the vacuum valve. Therefore, depending on the extent of the design changes, while it may be possible to maintain the arc shield's stray potential at an optimal state when the valve is open, it may become impossible to maintain the original insulation performance (breaking performance) of the existing vacuum valve.

本発明の目的は、既存の真空バルブの基本構造に対する設計変更を伴うこと無くそのまま利用しつつ、当該真空バルブが元来有している絶縁性能(遮断性能)を一定に維持すると同時に、開極時におけるアークシールドの浮遊電位を最適な状態に維持することが可能な低コストの真空バルブを提供することにある。 The objective of this invention is to provide a low-cost vacuum valve that can maintain the original insulation performance (breaking performance) of an existing vacuum valve while simultaneously maintaining the stray potential of the arc shield at an optimal state when open, without requiring any design changes to the basic structure of the existing vacuum valve.

実施形態によれば、電極を離接可能に収容した筒状の絶縁容器と、電極を囲むように延在した筒状のアークシールドとを具備し、絶縁容器は、アークシールドの両端に筒状の絶縁碍管を接続させて構成されている真空バルブであって、開極時におけるアークシールドの電位を上昇させるアークシールド電位上昇手段を有し、アークシールド電位上昇手段は、絶縁容器を構成する絶縁碍管並びにアークシールドを含めた全体領域のうち、少なくとも一部領域に接触させて設けられ、一部領域における静電容量を増減変化させる。 According to the embodiment, the vacuum valve comprises a cylindrical insulating container housing electrodes that can be connected and disconnected, and a cylindrical arc shield extending to surround the electrodes. The insulating container is constructed by connecting cylindrical insulating tubes to both ends of the arc shield, and has an arc shield potential raising means for raising the potential of the arc shield when the electrodes are open. The arc shield potential raising means is provided in contact with at least a portion of the entire area including the insulating tubes and arc shield constituting the insulating container, and increases or decreases the capacitance in that portion of the area.

一実施形態に係る真空バルブの内部構造を示す図。A diagram showing the internal structure of a vacuum valve according to one embodiment. 図1に示す浮遊静電容量を回路モデル化した図。Figure 1 shows a circuit model of the stray capacitance. アークシールド電位上昇手段の厚さと比誘電率との関係を示す図。A diagram showing the relationship between the thickness of the arc shield potential raising means and the relative permittivity. 第1変形例に係る真空バルブの内部構造を示す図。A diagram showing the internal structure of a vacuum valve according to the first modified example. 第2変形例に係る真空バルブの内部構造を示す図。A diagram showing the internal structure of a vacuum valve according to the second modified example. 第3変形例に係る真空バルブの内部構造を示す図。A diagram showing the internal structure of a vacuum valve according to the third modified example. 第4変形例に係る真空バルブの内部構造を示す図。A diagram showing the internal structure of a vacuum valve according to the fourth modified example. 第5変形例に係る真空バルブの内部構造を示す図。A diagram showing the internal structure of a vacuum valve according to the fifth modified example. 誘電率材料の塗布長さとアークシールド電位の変化との関係を示す図。This figure shows the relationship between the coating length of the dielectric material and the change in arc shielding potential.

「一実施形態」
図1は、本実施形態に係る真空バルブPの基本構造を示す図である。真空バルブPは、固定電極E1と、可動電極E2と、絶縁容器1(真空容器とも言う)と、固定側封着金具2と、可動側封着金具3と、気密維持機構4と、アークシールド5と、固定側外部シールド6と、可動側外部シールド7とを具備している。
"One embodiment"
Figure 1 shows the basic structure of the vacuum valve P according to this embodiment. The vacuum valve P comprises a fixed electrode E1, a movable electrode E2, an insulating container 1 (also called a vacuum container), a fixed-side sealing fitting 2, a movable-side sealing fitting 3, an airtightness maintenance mechanism 4, an arc shield 5, a fixed-side external shield 6, and a movable-side external shield 7.

図1の例において、固定電極E1、可動電極E2、気密維持機構4は、絶縁容器1に収容されている。この場合、可動電極E2や可動側封着金具3が配置された側ないし領域を絶縁容器1の一方と規定し、それとは反対側において、固定電極E1や固定側封着金具2が配置された側ないし領域を絶縁容器1の他方と規定する。 In the example shown in Figure 1, the fixed electrode E1, the movable electrode E2, and the airtightness maintenance mechanism 4 are housed in the insulating container 1. In this case, the side or region where the movable electrode E2 and the movable side sealing fitting 3 are located is defined as one side of the insulating container 1, and the side or region on the opposite side where the fixed electrode E1 and the fixed side sealing fitting 2 are located is defined as the other side of the insulating container 1.

図1に示すように、絶縁容器1は、真空バルブPの中心を規定する仮想軸線Pxを中心とした中空円筒形状を成している。絶縁容器1は、仮想軸線Px方向(換言すると、後述する電極E1,E2の離接方向とも言う)で見て、その両端が開口されている。双方の開口(固定側開口K1、可動側開口K2)は、固定側封着金具2、及び、可動側封着金具3によって覆われている。即ち、絶縁容器1の一方の可動側開口K2は、可動側封着金具3によって閉塞されている。絶縁容器1の他方の固定側開口K1は、固定側封着部材2によって閉塞されている。 As shown in Figure 1, the insulating container 1 has a hollow cylindrical shape centered on a virtual axis Px that defines the center of the vacuum valve P. The insulating container 1 has openings at both ends when viewed in the direction of the virtual axis Px (in other words, the direction of contact and separation of electrodes E1 and E2, as described later). Both openings (fixed-side opening K1 and movable-side opening K2) are covered by a fixed-side sealing fitting 2 and a movable-side sealing fitting 3. Specifically, one movable-side opening K2 of the insulating container 1 is closed by the movable-side sealing fitting 3. The other fixed-side opening K1 of the insulating container 1 is closed by the fixed-side sealing member 2.

絶縁容器1は、仮想軸線Px方向(電極E1,E2の離接方向)において、アークシールド5の両端(一端T1、他端T2)に絶縁碍管(固定側絶縁碍管1a、可動側絶縁碍管1b)を接続させて構成されている。即ち、アークシールド5の一端T1に可動側絶縁碍管1bが接続され、アークシールド5の他端T2に固定側絶縁碍管1aが接続されている。 The insulating container 1 is constructed by connecting insulating tubes (fixed insulating tube 1a and movable insulating tube 1b) to both ends (one end T1 and the other end T2) of the arc shield 5 in the direction of the virtual axis Px (the direction in which electrodes E1 and E2 move away from each other). Specifically, the movable insulating tube 1b is connected to one end T1 of the arc shield 5, and the fixed insulating tube 1a is connected to the other end T2 of the arc shield 5.

絶縁碍管1a,1bは、互いに同一の厚さを有している。これら絶縁碍管1a,1b並びにアークシールド5は、仮想軸線Pxを中心とした中空円筒形状を成し、それぞれの径寸法(半径、直径)は、互いに略同一に設定されている。これにより、双方の絶縁碍管1a,1bと、絶縁碍管1a,1bの相互間に介在させたアークシールド5とは、仮想軸線Pxに沿って延在しつつ互いに真っ直ぐに並んで配置されている。 The insulating tubes 1a and 1b have the same thickness. These insulating tubes 1a and 1b, along with the arc shield 5, form a hollow cylindrical shape centered on a virtual axis Px, and their respective diameters (radius, diameter) are set to be approximately the same. As a result, both insulating tubes 1a and 1b, and the arc shield 5 interposed between them, are aligned straight along the virtual axis Px.

この状態において、アークシールド5は、一対の電極E1,E2を囲むように、具体的には、その内部(内側)に、後述する固定電極E1の固定接点8、並びに、可動電極E2の可動接点10を収容するように配置されている。 In this state, the arc shield 5 is positioned to surround the pair of electrodes E1 and E2, specifically, to house the fixed contact 8 of the fixed electrode E1 and the movable contact 10 of the movable electrode E2, which will be described later, inside it.

アークシールド5の両端T1,T2の相互間には、一定の厚さを有して仮想軸線Px方向(電極E1,E2の離接方向)に沿って延在した筒状の本体部5mが備えられている。アークシールド5の両端T1,T2は、互いに同一の構成を有している。アークシールド5の両端T1,T2は、それぞれ、接続部5aと移行部5bとから構成されている。 A cylindrical body portion 5m, having a constant thickness, is provided between the two ends T1 and T2 of the arc shield 5, extending along the direction of the virtual axis Px (the direction in which electrodes E1 and E2 move toward and away from each other). The two ends T1 and T2 of the arc shield 5 have identical configurations. Each end T1 and T2 of the arc shield 5 consists of a connecting portion 5a and a transition portion 5b.

接続部5aは、一定の厚さを有して仮想軸線Px方向(電極E1,E2の離接方向)に沿って延在している。仮想軸線Pxを中心に半径方向で見て、接続部5aの厚さは、本体部5mの厚さよりも薄く設定されている。接続部5aは、例えば、銀ロウを用いたロウ付けによって、絶縁碍管1a,1bに接続させることが可能になっている。これにより、アークシールド5の一端T1(接続部5a)が可動側絶縁碍管1bに接続され、アークシールド5の他端T2(接続部5a)が固定側絶縁碍管1aに接続される。 The connection portion 5a has a constant thickness and extends along the direction of the virtual axis Px (the direction of contact and separation of electrodes E1 and E2). Viewed radially around the virtual axis Px, the thickness of the connection portion 5a is set to be thinner than the thickness of the main body portion 5m. The connection portion 5a can be connected to the insulating tubes 1a and 1b, for example, by brazing using silver solder. As a result, one end T1 (connection portion 5a) of the arc shield 5 is connected to the movable insulating tube 1b, and the other end T2 (connection portion 5a) of the arc shield 5 is connected to the fixed insulating tube 1a.

移行部5bは、上記した接続部5aを本体部5mに連続的に繋げるように、当該接続部5aと本体部5mとの間に設けられている。図1の例において、移行部5bは、本体部5mから接続部5aに向かって先細り形状(換言すると、接続部5aから本体部5mに向かって末広がり形状)を成している。 The transition section 5b is provided between the connection section 5a and the main body section 5m so as to continuously connect the connection section 5a to the main body section 5m. In the example in Figure 1, the transition section 5b has a tapered shape from the main body section 5m toward the connection section 5a (in other words, a widening shape from the connection section 5a toward the main body section 5m).

上記した図1の例において、固定側封着金具2及び可動側封着金具3は、例えば、ステンレス鋼を主成分とする金属材料で構成されている。絶縁碍管1a,1bは、例えば、アルミナセラミックなどの絶縁材料で中空円筒形状に成形されている。アークシールド5は、例えば、銅やステンレス鋼などを主成分とする金属材料で構成されている。 In the example shown in Figure 1 above, the fixed-side sealing fitting 2 and the movable-side sealing fitting 3 are made of a metal material, for example, stainless steel as the main component. The insulating tubes 1a and 1b are formed into a hollow cylindrical shape from an insulating material, such as alumina ceramic. The arc shield 5 is made of a metal material, for example, copper or stainless steel as the main component.

また、固定電極E1及び可動電極E2は、仮想軸線Pxを中心に同心状に構成されていると共に、仮想軸線Pxに沿って整列して延在されている。この状態において、固定電極E1と可動電極E2とは、それぞれの電極対向面E1s,E2sが平行に対向するように位置付けられている。 Furthermore, the fixed electrode E1 and the movable electrode E2 are arranged concentrically around a virtual axis Px and extend in alignment along the virtual axis Px. In this configuration, the fixed electrode E1 and the movable electrode E2 are positioned so that their respective electrode opposing surfaces E1s and E2s are parallel to each other.

固定電極E1は、固定接点8と、固定通電軸9とを備えている。可動電極E2は、可動接点10と、可動通電軸11とを備えている。上記した一方の電極対向面E1sは、固定接点8に設けられ、他方の電極対向面E2sは、可動接点10に設けられている。固定通電軸9及び可動通電軸11は、互いに同一の直径を有する円柱形状を成し、導電率の高い材料(例えば、銅(Cu)、銅合金、銀(Ag))で構成されている。 The fixed electrode E1 comprises a fixed contact 8 and a fixed current-carrying shaft 9. The movable electrode E2 comprises a movable contact 10 and a movable current-carrying shaft 11. One of the electrode opposing surfaces E1s is provided on the fixed contact 8, and the other electrode opposing surface E2s is provided on the movable contact 10. The fixed current-carrying shaft 9 and the movable current-carrying shaft 11 are cylindrical in shape with the same diameter and are made of a highly conductive material (e.g., copper (Cu), copper alloy, silver (Ag)).

固定接点8及び可動接点10は、双方の電極対向面E1s,E2sが平行に対向するように、互いに対向して配置されている。固定接点8は、固定通電軸9の一端に接続され、固定通電軸9の他端は、固定側封着金具2を介して、仮想軸線Pxに沿って移動不能に真空バルブPに固定されている。可動接点10は、可動通電軸11の一端に接続され、可動通電軸11の他端は、可動側封着金具3を介して、図示しない操作機構に連結されている。 The fixed contact 8 and the movable contact 10 are arranged facing each other such that their respective electrode surfaces E1s and E2s are parallel to each other. The fixed contact 8 is connected to one end of the fixed energizing shaft 9, and the other end of the fixed energizing shaft 9 is fixed to the vacuum valve P immovably along the virtual axis Px via the fixed-side sealing fitting 2. The movable contact 10 is connected to one end of the movable energizing shaft 11, and the other end of the movable energizing shaft 11 is connected to an operating mechanism (not shown) via the movable-side sealing fitting 3.

ここで、図1に示すように、操作機構によって可動通電軸11を仮想軸線Pxに沿って移動させる。これにより、可動接点10を固定接点8に対して離接、具体的には、双方の電極対向面E1s,E2sを離接させることができる。この結果、真空バルブPを開閉操作(即ち、一対の電極E1,E2を離接操作)することができる。 Here, as shown in Figure 1, the movable energizing shaft 11 is moved along the virtual axis Px by the operating mechanism. This allows the movable contact 10 to move toward and toward the fixed contact 8; specifically, the opposing electrode surfaces E1s and E2s can be moved toward and toward each other. As a result, the vacuum valve P can be opened and closed (i.e., the pair of electrodes E1 and E2 can be moved toward and toward each other).

また、可動通電軸11と可動側封着金具3との間には、気密維持機構4が配置されている。気密維持機構4は、伸縮性を有するベローズで構成され、ベローズ(気密維持機構)4は、例えば、ステンレスなどの薄い金属で構成されている。ベローズ4は、仮想軸線Px方向に伸縮可能な蛇腹状を成し、可動通電軸11の外側を隙間無く覆っている。 Furthermore, an airtightness maintenance mechanism 4 is positioned between the movable energizing shaft 11 and the movable side sealing fitting 3. The airtightness maintenance mechanism 4 is composed of a bellows with expandability, and the bellows (airtightness maintenance mechanism) 4 is made of a thin metal, such as stainless steel. The bellows 4 has a bellows-like shape that expands and contracts in the direction of the virtual axis Px, and completely covers the outside of the movable energizing shaft 11 without any gaps.

ベローズ4は、その一端が可動側封着金具3に隙間無く接合され、その他端が可動通電軸11に隙間無く接合されている。これにより、絶縁容器1の内部は、常に気密状態(即ち、真空状態)に維持される。この結果、真空バルブPの開閉操作に際し、可動通電軸11を仮想軸線Pxに沿って移動させている間も、絶縁容器1の内部に大気(空気)が浸入することはない。 The bellows 4 is joined seamlessly at one end to the movable sealing fitting 3, and its other end is joined seamlessly to the movable energizing shaft 11. This ensures that the inside of the insulating container 1 is always airtight (i.e., a vacuum). As a result, even while the movable energizing shaft 11 is moving along the virtual axis Px during the opening and closing operation of the vacuum valve P, no air enters the inside of the insulating container 1.

加えて、上記した基本構造を有する真空バルブPは、後述するアークシールド電位上昇手段14と共に、絶縁樹脂12で覆われ、これにより、予め設定された輪郭形状に成型されている。図1の例において、真空バルブPは、絶縁樹脂12によって円筒形状の輪郭に成型されている。この場合、絶縁樹脂12としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などが適用される。 In addition, the vacuum valve P having the basic structure described above, together with the arc shield potential raising means 14 described later, is covered with an insulating resin 12, thereby molding it into a predetermined contour shape. In the example in Figure 1, the vacuum valve P is molded into a cylindrical contour by the insulating resin 12. In this case, the insulating resin 12 can be, for example, epoxy resin or polyester resin.

更に、絶縁樹脂12により円筒形状の輪郭に成型された真空バルブPは、絶縁樹脂12の外側を覆うように設けられた導電性の接地層13を具備している。接地層13は、円筒形状の絶縁樹脂12の外周に、例えば、導電性塗料を塗布して成形され、アースが施されている。 Furthermore, the vacuum valve P, molded into a cylindrical shape using insulating resin 12, includes a conductive grounding layer 13 that covers the outside of the insulating resin 12. The grounding layer 13 is formed by, for example, applying a conductive paint to the outer circumference of the cylindrical insulating resin 12, and is grounded accordingly.

このようなモールド真空バルブPには、通電時ないし開極時において、上記した封着金具2,3への電界集中を緩和する外部シールド(固定側外部シールド6、可動側外部シールド7)が設けられている。これにより、これらの封着金具2,3に対する電界緩和が図られている。外部シールド6,7は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)などの金属(導電)材料で成形することができる。 Such molded vacuum valves P are equipped with external shields (fixed-side external shield 6, movable-side external shield 7) to mitigate the electric field concentration on the sealing fittings 2 and 3 when energized or open. This reduces the electric field on these sealing fittings 2 and 3. The external shields 6 and 7 can be molded from, for example, a metal (conductive) material such as aluminum or stainless steel (SUS).

固定側外部シールド6は、接触シールド部6aと、非接触シールド部6bとを有している。接触シールド部6aは、固定側封着金具2に接触しつつ当該固定側封着金具2の全面を被覆している。非接触シールド部6bは、絶縁容器1の外周領域に接触すること無く、当該外周領域を一部囲むように接触シールド部6aから連続して仮想軸線Px方向(電極E1,E2の離接方向)に延出している。 The fixed-side external shield 6 has a contact shield portion 6a and a non-contact shield portion 6b. The contact shield portion 6a contacts the fixed-side sealing fitting 2 and covers its entire surface. The non-contact shield portion 6b extends continuously from the contact shield portion 6a in the direction of the virtual axis Px (the direction of contact and separation of electrodes E1 and E2) without contacting the outer peripheral region of the insulating container 1, partially surrounding the outer peripheral region.

可動側外部シールド7は、接触シールド部7aと、非接触シールド部7bとを有している。接触シールド部7aは、可動側封着金具3に接触しつつ当該可動側封着金具3の全面を被覆している。非接触シールド部7bは、絶縁容器1の外周領域に接触すること無く、当該外周領域を一部囲むように接触シールド部7aから連続して仮想軸線Px方向(電極E1,E2の離接方向)に延出している。 The movable external shield 7 has a contact shield portion 7a and a non-contact shield portion 7b. The contact shield portion 7a contacts the movable sealing fitting 3 and covers its entire surface. The non-contact shield portion 7b extends continuously from the contact shield portion 7a in the direction of the virtual axis Px (the direction of contact and separation of electrodes E1 and E2) without contacting the outer peripheral region of the insulating container 1, partially enclosing the outer peripheral region.

この場合、外部シールド6,7の接触シールド部6a,7aと、絶縁容器1の外周領域との隙間Wは、絶縁碍管1a,1bの厚さの1/2以上に設定されている。これにより、後述するアークシールド電位上昇手段14及び絶縁樹脂12の充填性の向上を図ることができる。 In this case, the gap W between the contact shield portions 6a and 7a of the external shields 6 and 7 and the outer peripheral region of the insulating container 1 is set to be at least half the thickness of the insulating tubes 1a and 1b. This improves the filling efficiency of the arc shield potential raising means 14 and the insulating resin 12, which will be described later.

ここで、絶縁容器1の外周領域には、上記した双方の絶縁碍管1a,1bの外周を規定する碍管外周領域1s、及び、アークシールド5の外周を規定するアークシールド外周領域5sが含まれる。なお、アークシールド外周領域5sは、上記した本体部5m並びに両端T1,T2(接続部5a、移行部5b)の全てを含めた範囲で規定される。 Here, the outer periphery of the insulating container 1 includes the outer periphery region 1s defining the outer periphery of both insulating tubes 1a and 1b described above, and the outer periphery region 5s defining the outer periphery of the arc shield 5. The outer periphery region 5s of the arc shield is defined by the entire area including the main body portion 5m and both ends T1 and T2 (connection portion 5a, transition portion 5b).

ところで、上記した基本構造を有するモールド真空バルブPにおいて、例えば、対向する導体(電極E1,E2、アークシールド5、外部シールド6,7、接地層13)に電圧が印加されると、その間には、目に見えないコンデンサ(電気溜まり)が発生する。これを「浮遊静電容量(単に、静電容量)」と言う。図1には、モールド真空バルブPに発生する浮遊静電容量が示されており、図2には、この浮遊静電容量を見やすいように整理した回路モデルが示されている。 By the way, in the molded vacuum valve P having the basic structure described above, when a voltage is applied to opposing conductors (electrodes E1, E2, arc shield 5, external shields 6, 7, and ground layer 13), an invisible capacitor (electric charge reservoir) is generated between them. This is called "stray capacitance" (simply put, capacitance). Figure 1 shows the stray capacitance generated in the molded vacuum valve P, and Figure 2 shows a circuit model that organizes this stray capacitance for easier visualization.

図1及び図2において、C1は固定電極E1とアークシールド5との間の浮遊静電容量、C2は可動電極E2とアークシールド5との間の浮遊静電容量、C3は固定側外部シールド6とアークシールド5との間の浮遊静電容量、C4は可動側外部シールド7とアークシールド5との間の浮遊静電容量、C5はアークシールド5と接地層13との間の浮遊静電容量を模式的に示している。 In Figures 1 and 2, C1 schematically represents the stray capacitance between the fixed electrode E1 and the arc shield 5, C2 represents the stray capacitance between the movable electrode E2 and the arc shield 5, C3 represents the stray capacitance between the fixed-side external shield 6 and the arc shield 5, C4 represents the stray capacitance between the movable-side external shield 7 and the arc shield 5, and C5 represents the stray capacitance between the arc shield 5 and the ground layer 13.

図1及び図2では一例として、真空バルブPの固定側(電極E1、外部シールド6)に高電圧が印加され、可動側(電極E2、外部シールド7、アークシールド5)を接地(アース)した場合を想定する。この場合、固定側の電位をVi、アークシールド5の電位をVsとする。そうすると、アークシールド5の電位Vsは、下記の如く表される。
即ち、Vs=Vi×(C1+C3)/(C1+C2+C3+C4+C5)
ここで、固定側の電位Viを100%と規定した場合、通電時にアークシールド5の電位Vsが、その中間値となる50%及びその近傍の電位となる条件は、下記の如く表される。即ち、C1+C3=C2+C4+C5 … 等式1
通常、絶縁容器1内(即ち、真空中)の浮遊静電容量C1,C2は小さく、絶縁樹脂12中の浮遊静電容量C3,C4,C5は大きくなる。このため、下記の如き関係となる。
即ち、C1+C3<C2+C4+C5 … 不等式1
そうすると、開極時(真空バルブPの開放時(即ち、電極E1,E2相互を離間させた時))において、アークシールド5の電位Vsが低下し、その結果、絶縁容器1の片側に極端な電圧が印加される場合がある。このとき、絶縁容器1の沿面絶縁距離が充分ではない場合、絶縁破壊に至る虞がある。
Figures 1 and 2 show, as an example, a case where a high voltage is applied to the fixed side (electrode E1, external shield 6) of the vacuum valve P, and the movable side (electrode E2, external shield 7, arc shield 5) is grounded. In this case, let the potential of the fixed side be Vi and the potential of the arc shield 5 be Vs. Then, the potential Vs of the arc shield 5 can be expressed as follows.
That is, Vs=Vi×(C1+C3)/(C1+C2+C3+C4+C5)
Here, if the potential Vi on the fixed side is defined as 100%, the conditions under which the potential Vs of the arc shield 5 becomes an intermediate value of 50% or near that value when energized can be expressed as follows: That is, C1 + C3 = C2 + C4 + C5 ... Equation 1
Normally, the stray capacitances C1 and C2 inside the insulating container 1 (i.e., in a vacuum) are small, while the stray capacitances C3, C4, and C5 in the insulating resin 12 are large. Therefore, the following relationship holds.
That is, C1+C3<C2+C4+C5... Inequality 1
Consequently, when the electrodes are open (when the vacuum valve P is opened, i.e., when electrodes E1 and E2 are separated from each other), the potential Vs of the arc shield 5 decreases, and as a result, an extreme voltage may be applied to one side of the insulating container 1. In this case, if the creepage distance of the insulating container 1 is insufficient, there is a risk of dielectric breakdown.

このような不具合の発生を防ぐためには、不等式1を等式1に近付けるように、浮遊静電容量C3,C4,C5を制御すればよい。制御方法の一例としては、高電位側の浮遊静電容量C3を増加させる方法、或いは、接地側の浮遊静電容量C4,C5を低減させる方法が想定される。 To prevent such malfunctions, the stray capacitances C3, C4, and C5 should be controlled to bring inequality 1 closer to equation 1. One possible control method is to increase the stray capacitance C3 on the high-potential side, or to decrease the stray capacitances C4 and C5 on the ground side.

そこで、本実施形態の真空バルブPは、浮遊静電容量C3,C4,C5を制御することが可能なアークシールド電位上昇手段14を有している。アークシールド電位上昇手段14によれば、上記した基本構造を設計変更すること無くそのまま利用しつつ、開極時におけるアークシールド5の電位Vsを上昇させることができる。 Therefore, the vacuum valve P of this embodiment has an arc shield potential raising means 14 that can control the stray capacitances C3, C4, and C5. The arc shield potential raising means 14 allows for raising the potential Vs of the arc shield 5 when open, while utilizing the basic structure described above without any design changes.

アークシールド電位上昇手段14は、絶縁容器1を構成する双方の絶縁碍管1a,1b並びにアークシールド5を含めた全体領域のうち、少なくとも一部領域に接触させて設けられ、一部領域における浮遊静電容量C3,C4,C5を増減変化させる。 The arc shield potential raising means 14 is provided in contact with at least a portion of the entire area, including both insulating tubes 1a and 1b that constitute the insulating container 1 and the arc shield 5, and increases or decreases the stray capacitances C3, C4, and C5 in that portion of the area.

ここで、絶縁容器1の内部(真空中)において、浮遊静電容量C1,C2は小さな値を有している。このため、アークシールド電位上昇手段14を絶縁容器1の内部に設けても、開極時におけるアークシールド5の電位Vsを上昇させる効果を期待できない。 Here, inside the insulating container 1 (in a vacuum), the stray capacitances C1 and C2 have small values. Therefore, even if the arc shield potential raising means 14 is provided inside the insulating container 1, it cannot be expected to increase the potential Vs of the arc shield 5 when the electrodes are open.

この場合、アークシールド電位上昇手段14は、上記した絶縁容器1の外周領域1s,5sのうち、少なくとも一部領域に接触させて設けることが好ましい。図1の例において、アークシールド電位上昇手段14は、上記した接地層13に接触させること無く、上記した双方の絶縁碍管1a,1bの碍管外周領域1s、及び、アークシールド5のアークシールド外周領域5sの双方に接触させて設けられている。 In this case, it is preferable that the arc shield potential raising means 14 be provided in contact with at least a portion of the outer peripheral regions 1s and 5s of the insulating container 1 described above. In the example in Figure 1, the arc shield potential raising means 14 is provided in contact with both the outer peripheral regions 1s of the insulating tubes 1a and 1b described above, and the outer peripheral region 5s of the arc shield 5, without contacting the grounding layer 13 described above.

更に、アークシールド電位上昇手段14には、絶縁樹脂12よりも誘電率の小さい低誘電率材料が適用されている。低誘電率材料としては、例えば、シリコーンやポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂材料が想定される。このようなアークシールド電位上昇手段14は、双方の絶縁碍管1a,1b並びにアークシールド5を含めた絶縁容器1の外周領域1s,5sの全体に亘って隙間無く積層されている。 Furthermore, the arc shield potential raising means 14 utilizes a low dielectric constant material, which has a lower dielectric constant than the insulating resin 12. Examples of low dielectric constant materials include resin materials such as silicone and polytetrafluoroethylene. This arc shield potential raising means 14 is seamlessly laminated across the entire outer peripheral regions 1s and 5s of the insulating container 1, including both insulating tubes 1a and 1b and the arc shield 5.

アークシールド電位上昇手段14を積層する方法としては、例えば、低誘電率材料を絶縁容器1の外周領域1s,5sの全体に亘って塗布することで、所望の膜厚に設定することができる。このとき、低誘電率材料による塗布層の外周輪郭は、凹凸の無い滑らかな円筒形を成して構成される。 One method for laminating the arc shield potential raising means 14 is to apply a low dielectric constant material over the entire outer peripheral regions 1s and 5s of the insulating container 1, thereby setting the desired film thickness. In this case, the outer contour of the coating layer made of the low dielectric constant material is formed into a smooth cylindrical shape without irregularities.

図3には、低誘電率材料による塗布層の厚さと、比誘電率とをパラメータとして、アークシールド5の電位(即ち、浮遊電位)がどの程度変化するかを電界解析により求めた結果が示されている。これによれば、比誘電率が低く、かつ、塗布層を厚膜化することで、開極時におけるアークシールド5の電位を上昇させることができる。 Figure 3 shows the results of an electric field analysis determining how much the potential of the arc shield 5 (i.e., the floating potential) changes, using the thickness of the coating layer made of a low dielectric constant material and its relative permittivity as parameters. According to this, by using a material with a low relative permittivity and increasing the thickness of the coating layer, the potential of the arc shield 5 at the open electrode can be increased.

以上、本実施形態によれば、既存の真空バルブPの基本構造に対する設計変更を伴うこと無くそのまま利用しつつ、アークシールド電位上昇手段14として低誘電率材料から成る塗布層を設けることができる。これにより、真空バルブPの低コスト化と共に、当該真空バルブPが元来有している絶縁性能(遮断性能)を一定に維持しつつ同時に、低電位側に属するアークシールド5と接地層13との間の浮遊静電容量C5、並びに、低電位側に属する一方の外部シールド7とアークシールド5との間の浮遊静電容量C4を低減させることができる。この結果、仮想軸線Px方向(電極E1,E2の離接方向)で見て、真空バルブPの一方側と他方側との間の電位差を100%と規定した場合において、開極時におけるアークシールド5の浮遊電位を、その中間値となる50%及びその近傍の電位となるように上昇制御することができる。かくして、開極時におけるアークシールド5の浮遊電位を最適な状態に維持することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, a coating layer made of a low dielectric constant material can be provided as the arc shield potential raising means 14, without requiring any design changes to the basic structure of the existing vacuum valve P. This reduces the cost of the vacuum valve P, maintains its original insulation performance (breaking performance) at a constant level, and simultaneously reduces the stray capacitance C5 between the arc shield 5 (belonging to the low potential side) and the ground layer 13, as well as the stray capacitance C4 between one of the external shields 7 (also belonging to the low potential side) and the arc shield 5. As a result, when the potential difference between one side and the other side of the vacuum valve P is defined as 100% in the direction of the virtual axis Px (the direction of contact and separation of electrodes E1 and E2), the stray potential of the arc shield 5 when open can be controlled to rise to an intermediate value of 50% or a potential near that value. Thus, it becomes possible to maintain the stray potential of the arc shield 5 at open state in an optimal condition.

本実施形態によれば、外部シールド6,7の接触シールド部6a,7aと、絶縁容器1の外周領域との隙間Wは、絶縁碍管1a,1bの厚さの1/2以上に設定されている。これにより、例えば注型に際し、上記の隙間Wを介して、アークシールド電位上昇手段14及び絶縁樹脂12の流れ込みを向上させることができる。この結果、注型時の歩留まりの低下を防ぐことができる。 According to this embodiment, the gap W between the contact shield portions 6a and 7a of the external shields 6 and 7 and the outer peripheral region of the insulating container 1 is set to be at least half the thickness of the insulating tubes 1a and 1b. This allows for improved flow of the arc shield potential raising means 14 and the insulating resin 12 through the gap W during casting, for example. As a result, a decrease in yield during casting can be prevented.

「第1変形例」
図4は、第1変形例に係るアークシールド電位上昇手段14の配置構成図である。図4の例において、アークシールド電位上昇手段14は、アークシールド5(アークシールド外周領域5s)及び接地層13の双方に接触しつつ、アークシールド5(アークシールド外周領域5s)と接地層13との相互間に亘って設けられている。
"First Variation"
Figure 4 is a diagram showing the arrangement of the arc shield potential raising means 14 according to the first modified example. In the example of Figure 4, the arc shield potential raising means 14 is provided in contact with both the arc shield 5 (arc shield outer peripheral region 5s) and the grounding layer 13, and extends between the arc shield 5 (arc shield outer peripheral region 5s) and the grounding layer 13.

この場合、アークシールド電位上昇手段14には、上記した低誘電率材料を適用しても良いし、これに代えて、例えば、温度可変型誘電材料や膨張材を適用してもよい。温度可変型誘電材料は、温度が上昇している状態でのみ比誘電率が低くなる特性を有している。膨張材は、熱により膨張する特性を有している。 In this case, the arc shield potential raising means 14 may be made of the low dielectric constant material described above, or alternatively, a temperature-variable dielectric material or an expandable material may be used. A temperature-variable dielectric material has the characteristic of having a lower relative dielectric constant only when the temperature is rising. An expandable material has the characteristic of expanding with heat.

なお、温度可変型誘電材料としては、例えば、使用温度範囲で強誘電相を形成、又は、使用温度範囲内にキュリー温度を有するチタン酸バリウムなどの強誘電体以外の常誘電体材料であれば、一般に温度上昇に対して誘電率は低下する。膨張材としては、負の熱膨張を有さない材料である必要がある。一般に絶縁樹脂は正の熱膨張率を有するが、充填剤を添加した絶縁樹脂については、充填剤であるフィラーや繊維などの材料や配向状態などによって材料全体の熱膨張率が負になる場合がある。また、相転移により熱膨張率が低下することが考えられるため、絶縁樹脂はガラス転移温度以下で使用されることが望ましい。 Furthermore, for temperature-variable dielectric materials, for example, paraelectric materials other than ferroelectrics, such as barium titanate which forms a ferroelectric phase within the operating temperature range or which have a Curie temperature within the operating temperature range, generally show a decrease in dielectric constant with increasing temperature. The expanding material must be one that does not exhibit negative thermal expansion. While insulating resins generally have a positive thermal expansion coefficient, insulating resins with added fillers may have a negative overall thermal expansion coefficient depending on the material and orientation of the filler (such as fillers or fibers). Also, since a decrease in thermal expansion coefficient due to phase transitions is possible, it is desirable to use insulating resins below their glass transition temperature.

ここで、開極時において、電極E1,E2相互間に発生したアークが拡散してアークシールド5に接触することで、アークシールド5自体の温度が一時的に上昇する場合がある。このとき、温度可変型誘電材料を適用したアークシールド電位上昇手段14では、加熱されたアークシールド5によって、当該アークシールド電位上昇手段14の比誘電率が低くなる。一方、膨張材を適用したアークシールド電位上昇手段14では、加熱されたアークシールド5によって、当該アークシールド電位上昇手段14が膨張してアークシールド5と接地層13との間の距離が長くなる。 Here, when the electrodes are open, the arc generated between electrodes E1 and E2 diffuses and comes into contact with the arc shield 5, which may cause the temperature of the arc shield 5 itself to temporarily rise. In this case, in the arc shield potential raising means 14 using a temperature-variable dielectric material, the relative permittivity of the arc shield potential raising means 14 decreases due to the heated arc shield 5. On the other hand, in the arc shield potential raising means 14 using an expandable material, the arc shield potential raising means 14 expands due to the heated arc shield 5, increasing the distance between the arc shield 5 and the ground layer 13.

これにより、温度可変型誘電材料及び膨張材のいずれをアークシールド電位上昇手段14として適用しても、アークシールド5と接地層13との間の浮遊静電容量C5を低減させることができる。この結果、開極時におけるアークシールド5の浮遊電位を最適な状態に維持することが可能となる。なお、その他の構成並びに効果は、上記した一実施形態と同様であるため、その説明は省略する。また、電流遮断の責務を負わない断路器については、電流遮断に伴うアークが発生しないため、アークシールドの温度は上昇しない。このため、温度可変型誘電材料及び膨張材のいずれも適用することができない。 This allows for a reduction in the stray capacitance C5 between the arc shield 5 and the ground layer 13, regardless of whether a temperature-variable dielectric material or an expandable material is used as the arc shield potential raising means 14. As a result, the stray potential of the arc shield 5 during opening can be maintained at an optimal state. Note that the other configurations and effects are the same as those of the embodiment described above, and therefore their explanation is omitted. Furthermore, for disconnectors that are not responsible for current interruption, no arc is generated due to current interruption, and therefore the temperature of the arc shield does not rise. For this reason, neither the temperature-variable dielectric material nor the expandable material can be applied.

「第2変形例」
図5は、第2変形例に係るアークシールド電位上昇手段14の配置構成図である。図5の例において、アークシールド電位上昇手段14は、接地層13に接触させること無く、アークシールド5(アークシールド外周領域5s)に接触させて設けられている。
"Second variation"
Figure 5 is a diagram showing the arrangement of the arc shield potential raising means 14 according to a second modified example. In the example of Figure 5, the arc shield potential raising means 14 is provided in contact with the arc shield 5 (outer peripheral region 5s of the arc shield) without contacting the ground layer 13.

このような配置構成によれば、上記した第1変形例の配置構成と同様の効果を実現することができる。なお、その他の構成並びに効果は、上記した一実施形態と同様であるため、その説明は省略する。 This arrangement configuration achieves the same effects as the arrangement configuration of the first modified example described above. Note that the other configurations and effects are the same as those of the embodiment described above, and therefore their explanation is omitted.

「第3変形例」
図6は、第3変形例に係るアークシールド電位上昇手段14の配置構成図である。図6の例において、アークシールド電位上昇手段14は、双方の外部シールド6,7に接触させて設けられている。具体的には、アークシールド電位上昇手段14は、外部シールド6,7の非接触シールド部6b,7bと、当該非接触シールド部6b,7bによって囲まれた絶縁容器1の外周領域(即ち、碍管外周領域1s)との間に充填されている。
"Third variation"
Figure 6 is a diagram showing the arrangement of the arc shield potential raising means 14 according to the third modified example. In the example in Figure 6, the arc shield potential raising means 14 is provided in contact with both external shields 6 and 7. Specifically, the arc shield potential raising means 14 is filled between the non-contact shield portions 6b and 7b of the external shields 6 and 7 and the outer peripheral region of the insulating container 1 surrounded by the non-contact shield portions 6b and 7b (i.e., the outer peripheral region 1s of the insulator tube).

この場合、アークシールド電位上昇手段14には、絶縁樹脂12よりも誘電率の大きい高誘電率材料が適用されている。高誘電率材料としては、例えば、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムなどの樹脂材料が想定される。 In this case, the arc shield potential raising means 14 uses a high dielectric constant material with a higher dielectric constant than the insulating resin 12. Examples of high dielectric constant materials include resin materials such as barium titanate and strontium titanate.

このような配置構成によれば、アークシールド5と外部シールド6,7との間の浮遊静電容量C3,C4を増加させることができる。ただし、低電位側(例えば、外部シールド7側)に高誘電率材料を適用すると、当該低電位側の浮遊静電容量C4が大きくなり、電位改善効果が低減する場合がある。この場合、高電位側(例えば、外部シールド6側)にのみ高誘電率材料を適用することが好ましい。 This arrangement configuration allows for an increase in the stray capacitances C3 and C4 between the arc shield 5 and the external shields 6 and 7. However, applying a high dielectric constant material to the low-potential side (e.g., the external shield 7 side) may increase the stray capacitance C4 on that side, potentially reducing the potential improvement effect. In this case, it is preferable to apply the high dielectric constant material only to the high-potential side (e.g., the external shield 6 side).

ここで、上記したような浮遊静電容量C3,C4を増加させる効果は、高誘電率材料に代えて、例えば、非線形誘電材料をアークシールド電位上昇手段14として適用しても実現することができる。非線形誘電材料は、磁界強度に応じて材料の誘電率が非線形に変化する特性、換言すると、電界が掛かっていない状態(即ち、低電界となる領域)では、比誘電率が低くなり、高電界となる領域では、比誘電率が高くなる特性を有している。 Here, the effect of increasing the stray capacitances C3 and C4 as described above can also be achieved by applying, for example, a nonlinear dielectric material as the arc shield potential raising means 14 instead of a high dielectric constant material. Nonlinear dielectric materials have the characteristic that the dielectric constant of the material changes nonlinearly in response to the magnetic field strength; in other words, the relative permittivity is low in the absence of an electric field (i.e., in the low electric field region) and high in the high electric field region.

そこで、図6に示すように、非線形誘電材料を双方の外部シールド6,7に接触させて設けることで、開極時に外部シールド6,7付近が局所的に高誘電率となるため、上記した高誘電率材料と同様の効果を実現するこができる。このとき、低電位側(例えば、外部シールド7側)において、磁界強度はそれほど大きくならず、比誘電率も高くならない。これにより、上記した高誘電率材料を適用した場合に生じる弊害を解消させることができる。 Therefore, as shown in Figure 6, by providing a nonlinear dielectric material in contact with both external shields 6 and 7, the area near the external shields 6 and 7 becomes locally high in dielectric constant when the electrodes are open, thus achieving the same effect as the high dielectric constant material described above. In this case, the magnetic field strength does not become significantly larger on the low-potential side (for example, on the external shield 7 side), and the relative dielectric constant does not become high either. This eliminates the drawbacks that occur when applying the high dielectric constant material described above.

更に、非線形誘電材料を適用した場合には、例えば図1に示すように、アークシールド電位上昇手段14を、双方の絶縁碍管1a,1b並びにアークシールド5を含めた絶縁容器1の外周領域1s,5sの全体に亘って隙間無く積層させてもよい。この場合、非線形誘電材料としては、例えば、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムに代表される強誘電体がフィラーとしてエポキシ樹脂などの絶縁樹脂に添加されたものが想定される。 Furthermore, when a nonlinear dielectric material is applied, for example, as shown in Figure 1, the arc shield potential raising means 14 may be laminated seamlessly over the entire outer peripheral regions 1s and 5s of the insulating container 1, including both insulating tubes 1a and 1b and the arc shield 5. In this case, the nonlinear dielectric material could be, for example, a ferroelectric material such as barium titanate or strontium titanate added as a filler to an insulating resin such as epoxy resin.

「第4変形例」
図7は、第4変形例に係るアークシールド電位上昇手段14の配置構成図である。図7の例において、アークシールド電位上昇手段14は、外部シールド6,7の非接触シールド部6b,7bの外周を規定する外周領域6s,7sに接触させて設けられている。具体的には、アークシールド電位上昇手段14は、外部シールド6,7(非接触シールド部6b,7b)及び接地層13の双方に接触しつつ、外部シールド6,7(非接触シールド部6b,7b)と接地層13との相互間に亘って設けられている。
"Fourth variation"
Figure 7 is a diagram showing the arrangement of the arc shield potential raising means 14 according to the fourth modified example. In the example of Figure 7, the arc shield potential raising means 14 is provided in contact with the outer peripheral regions 6s, 7s that define the outer periphery of the non-contact shield portions 6b, 7b of the outer shields 6, 7. Specifically, the arc shield potential raising means 14 is provided in contact with both the outer shields 6, 7 (non-contact shield portions 6b, 7b) and the ground layer 13, and extends between the outer shields 6, 7 (non-contact shield portions 6b, 7b) and the ground layer 13.

このような配置構成によれば、上記した第3変形例の配置構成と同様の効果を実現することができる。なお、その他の構成並びに効果は、上記した一実施形態と同様であるため、その説明は省略する。 This arrangement configuration achieves the same effects as the arrangement configuration of the third modified example described above. Note that the other configurations and effects are the same as those of the embodiment described above, and therefore their explanation is omitted.

「第5変形例」
図8は、第5変形例に係るアークシールド電位上昇手段14の配置構成図である。図8の例において、アークシールド電位上昇手段14は、高電位側から低電位側に亘る領域に亘って配置されている。具体的には、アークシールド電位上昇手段14は、固定側絶縁碍管1aとアークシールド5の双方に部分的に接触しつつ、接地層13との相互間に亘って設けられている。
"Fifth Variation"
Figure 8 is a diagram showing the arrangement of the arc shield potential raising means 14 according to the fifth modified example. In the example shown in Figure 8, the arc shield potential raising means 14 is arranged over a region extending from the high potential side to the low potential side. Specifically, the arc shield potential raising means 14 is provided between the grounding layer 13 and the fixed-side insulating tube 1a and the arc shield 5, while partially contacting both of them.

この場合、アークシールド電位上昇手段14には、例えば、上記した低誘電率材料、高誘電率材料、非線形誘電材料、温度可変型誘電材料、膨張材を適宜選択的に適用することが可能である。ただし、図9に示すように、高誘電率材料の塗布長さを長くし過ぎると、アークシールド5の浮遊電位が過剰に上昇してしまうことに留意する必要がある。これに対して、低誘電率材料を上記した一実施形態(図1参照)のように延在させた場合、当該低誘電率材料がアークシールド5の周囲に存在し、これにより、当該一実施形態と同様の効果を実現することができる。 In this case, the arc shield potential raising means 14 can be selectively applied to, for example, the low dielectric constant material, high dielectric constant material, nonlinear dielectric material, temperature-variable dielectric material, and expandable material as appropriate. However, as shown in Figure 9, it is necessary to note that if the coating length of the high dielectric constant material is made too long, the floating potential of the arc shield 5 will rise excessively. In contrast, if the low dielectric constant material is extended as in the embodiment described above (see Figure 1), the low dielectric constant material will be present around the arc shield 5, thereby achieving the same effect as in that embodiment.

「その他の変形例」
上記した一実施形態並びに各変形例では、双方の絶縁碍管1a,1bの碍管外周領域1sと、アークシールド5のアークシールド外周領域5sとの仮想軸線Px方向における位置関係について特に言及しなかったが、これらの碍管外周領域1sとアークシールド外周領域5sとは、同一円筒面上に沿って互いに面一となるように位置付けてもよいし、そうでなくてもよい。
"Other variations"
In the embodiment described above and in each of its modifications, the positional relationship between the outer peripheral regions 1s of the insulator tubes 1a and 1b and the outer peripheral region 5s of the arc shield 5 in the direction of the virtual axis Px was not specifically mentioned. However, these outer peripheral regions 1s of the insulator tubes and the outer peripheral region 5s of the arc shield may or may not be positioned flush with each other along the same cylindrical surface.

例えば、仮想軸線Pxを中心に半径方向で見て、碍管外周領域1sをアークシールド外周領域5sよりも突出させて位置付けてもよいし、或いは、碍管外周領域1sよりもアークシールド外周領域5sを突出させて位置付けてもよい。なお、いずれのレイアウトであっても、上記した一実施形態(図1参照)のようにアークシールド電位上昇手段14を絶縁容器1の外周領域1s,5sの全体に亘って積層した状態において、当該アークシールド電位上昇手段14による外周輪郭は、凹凸の無い滑らかな円筒形を成して構成される。 For example, when viewed radially with respect to the virtual axis Px, the outer peripheral region 1s of the insulator tube may be positioned to protrude beyond the outer peripheral region 5s of the arc shield, or the outer peripheral region 5s of the arc shield may be positioned to protrude beyond the outer peripheral region 1s of the insulator tube. In either layout, as in the above-described embodiment (see Figure 1), when the arc shield potential raising means 14 is stacked over the entire outer peripheral regions 1s and 5s of the insulating container 1, the outer contour formed by the arc shield potential raising means 14 is a smooth cylindrical shape without irregularities.

以上、本発明の一実施形態及びいくつかの変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above describes one embodiment of the invention and several variations. These embodiments and variations are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments and variations can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as described in the claims.

1…絶縁容器、1a…固定側絶縁碍管、1b…可動側絶縁碍管、1s…碍管外周領域、2…固定側封着金具、3…可動側封着金具、4…気密維持機構、5…アークシールド、5m…本体部、5a…接続部、5b…移行部、5s…アークシールド外周領域、6…固定側外部シールド、7…可動側外部シールド、6a,7a…接触シールド部、6b,7b…非接触シールド部、8…固定接点、9…固定通電軸、10…可動接点、11…可動通電軸、12…絶縁樹脂、13…接地層、14…アークシールド電位上昇手段、P…真空バルブ、E1…固定電極、E2…可動電極、K1…固定側開口、K2…可動側開口、T1…一端、T2…他端。 1…Insulating container, 1a…Fixed-side insulating tube, 1b…Movable-side insulating tube, 1s…Outer circumference region of the insulating tube, 2…Fixed-side sealing fitting, 3…Movable-side sealing fitting, 4…Airtightness maintenance mechanism, 5…Arc shield, 5m…Main body, 5a…Connection part, 5b…Transition part, 5s…Outer circumference region of the arc shield, 6…Fixed-side external shield, 7…Movable-side external shield, 6a, 7a…Contact shield part, 6b, 7b…Non-contact shield part, 8…Fixed contact, 9…Fixed current-carrying shaft, 10…Movable contact, 11…Movable current-carrying shaft, 12…Insulating resin, 13…Grounding layer, 14…Arc shield potential raising means, P…Vacuum valve, E1…Fixed electrode, E2…Movable electrode, K1…Fixed-side opening, K2…Movable-side opening, T1…One end, T2…Other end.

Claims (10)

一対の電極を離接可能に収容し、かつ、前記電極の離接方向において両端が開口した筒状の絶縁容器と、
一対の前記電極を囲むように前記離接方向に沿って延在した筒状のアークシールドと、を具備し、
前記絶縁容器は、前記離接方向において、前記アークシールドの両端に筒状の絶縁碍管を接続させて構成されている真空バルブであって、
開極時における前記アークシールドの電位を上昇させるアークシールド電位上昇手段を有し、
前記アークシールド電位上昇手段は、前記絶縁容器を構成する双方の前記絶縁碍管並びに前記アークシールドを含めた全体領域のうち、少なくとも一部領域に接触させて設けられ、前記一部領域における静電容量を増減変化させる真空バルブ。
A cylindrical insulating container that houses a pair of electrodes so as to be able to move them apart, and has openings at both ends in the direction in which the electrodes move apart and apart,
The device comprises a cylindrical arc shield extending along the direction of separation so as to surround the pair of electrodes,
The insulating container is a vacuum valve configured by connecting cylindrical insulating tubes to both ends of the arc shield in the direction of separation and contact,
It has an arc shield potential raising means for raising the potential of the arc shield when the electrode is open,
The arc shield potential raising means is a vacuum valve provided in contact with at least a portion of the entire region, including both insulating tubes and the arc shield that constitute the insulating container, and which increases or decreases the capacitance in the portion of the region.
前記真空バルブは、前記アークシールド電位上昇手段と共に、絶縁樹脂で覆われ、これにより、予め設定された輪郭形状に成型されている請求項1に記載の真空バルブ。 The vacuum valve according to claim 1, wherein the vacuum valve, together with the arc shield potential raising means, is covered with an insulating resin, thereby being molded into a predetermined contour shape. 前記アークシールドの前記両端の相互間には、一定の厚さを有して前記離接方向に沿って延在した筒状の本体部が備えられ、
前記アークシールドの前記両端は、それぞれ、
一定の厚さを有して前記離接方向に沿って延在し、前記絶縁碍管に接続させることが可能な接続部と、
前記接続部を前記本体部に連続的に繋げるように、前記接続部と前記本体部との間に設けられた移行部と、から構成され、
前記接続部の厚さは、前記本体部の厚さよりも薄く設定されている請求項1に記載の真空バルブ。
Between the two ends of the arc shield, there is a cylindrical body portion having a certain thickness and extending along the direction of separation.
The aforementioned ends of the arc shield are,
A connecting portion having a certain thickness and extending along the direction of separation and connection, which can be connected to the insulating tube,
It consists of a connecting portion and a transition portion provided between the connecting portion and the main body so as to connect the connecting portion to the main body in a continuous manner,
The vacuum valve according to claim 1, wherein the thickness of the connecting portion is set to be thinner than the thickness of the main body portion.
筒状の前記絶縁容器の外周を規定する外周領域において、前記アークシールド電位上昇手段は、前記外周領域のうち、少なくとも前記一部領域に接触させて設けられている請求項2に記載の真空バルブ。 The vacuum valve according to claim 2, wherein the arc shield potential raising means is provided in contact with at least a portion of the outer peripheral region defining the outer circumference of the cylindrical insulating container. 前記絶縁容器の前記外周領域には、それぞれの前記絶縁碍管の外周を規定する碍管外周領域、及び、前記アークシールドの外周を規定するアークシールド外周領域が含まれ、
前記アークシールド電位上昇手段は、前記碍管外周領域の少なくとも一方、或いは、前記アークシールド外周領域のみ、又は、前記碍管外周領域及び前記アークシールド外周領域の双方に接触させて設けられている請求項4に記載の真空バルブ。
The outer peripheral region of the insulating container includes an outer peripheral region of the insulating tube that defines the outer circumference of each of the insulating tubes, and an outer peripheral region of the arc shield that defines the outer circumference of the arc shield.
The vacuum valve according to claim 4, wherein the arc shield potential raising means is provided in contact with at least one of the outer peripheral regions of the insulator tube, or only the outer peripheral region of the arc shield, or both the outer peripheral region of the insulator tube and the outer peripheral region of the arc shield.
前記真空バルブは、
前記絶縁容器の前記両端の開口を閉塞する封着金具と、
前記封着金具への電界集中を緩和する外部シールドと、を具備し、
前記外部シールドは、
前記封着金具に接触しつつ前記封着金具を被覆する接触シールド部と、
前記絶縁容器の前記外周領域に接触すること無く、前記外周領域を一部囲むように前記接触シールド部から連続して前記離接方向に延出した非接触シールド部と、を有し、
前記アークシールド電位上昇手段は、前記非接触シールド部の外周を規定する前記外周領域に接触させて設けられている請求項4に記載の真空バルブ。
The aforementioned vacuum valve is
A sealing fitting that closes the openings at both ends of the insulating container,
The device comprises an external shield to mitigate the concentration of the electric field on the sealing fitting ,
The aforementioned external shield is
A contact shield portion that contacts the sealing fitting and covers the sealing fitting,
The insulating container has a non-contact shield portion that extends continuously from the contact shield portion in the direction of separation without contacting the outer peripheral region, so as to partially surround the outer peripheral region.
The vacuum valve according to claim 4, wherein the arc shield potential raising means is provided in contact with the outer peripheral region that defines the outer peripheral region of the non-contact shield portion.
前記外部シールドの前記接触シールド部と、前記絶縁容器の前記外周領域との隙間は、前記絶縁碍管の厚さの1/2以上に設定されている請求項6に記載の真空バルブ。 The vacuum valve according to claim 6, wherein the gap between the contact shield portion of the external shield and the outer peripheral region of the insulating container is set to be 1/2 or more of the thickness of the insulating tube. 前記絶縁樹脂により予め設定された輪郭形状に成型された前記真空バルブは、
前記絶縁樹脂の外側を覆うように設けられた導電性の接地層を具備し、
前記離接方向で見て、前記真空バルブの一方側と他方側との間の電位差を100%と規定した場合において、開極時における前記アークシールドの電位が、その中間値となる50%及びその近傍の電位となるように、前記アークシールド電位上昇手段は、低電位側に属する前記アークシールドと前記接地層との間の前記静電容量を低減させる機能を有している請求項6に記載の真空バルブ。
The vacuum valve, which is molded from the insulating resin into a predetermined contour shape,
It comprises a conductive grounding layer provided so as to cover the outside of the insulating resin,
The vacuum valve according to claim 6, wherein, when the potential difference between one side and the other side of the vacuum valve is defined as 100% when viewed in the aforementioned moving-away direction, the arc shield potential raising means has the function of reducing the capacitance between the arc shield belonging to the low potential side and the ground layer such that the potential of the arc shield when open becomes 50% or near that intermediate value.
前記絶縁樹脂により予め設定された輪郭形状に成型された前記真空バルブは、
前記絶縁樹脂の外側を覆うように設けられた導電性の接地層を具備し、
前記離接方向で見て、前記真空バルブの一方側と他方側との間の電位差を100%と規定した場合において、開極時における前記アークシールドの電位が、その中間値となる50%及びその近傍の電位となるように、前記アークシールド電位上昇手段は、低電位側に属する一方の前記外部シールドと前記アークシールドとの間の前記静電容量を低減させる機能を有している請求項6に記載の真空バルブ。
The vacuum valve, which is molded from the insulating resin into a predetermined contour shape,
It comprises a conductive grounding layer provided so as to cover the outside of the insulating resin,
The vacuum valve according to claim 6, wherein, when viewed in the aforementioned connecting/closing direction, the potential difference between one side of the vacuum valve and the other side is defined as 100%, the arc shield potential raising means has the function of reducing the capacitance between the outer shield belonging to the lower potential side and the arc shield so that the potential of the arc shield when open becomes 50% or near that intermediate value.
前記絶縁樹脂により予め設定された輪郭形状に成型された前記真空バルブは、
前記絶縁樹脂の外側を覆うように設けられた導電性の接地層を具備し、
前記離接方向で見て、前記真空バルブの一方側と他方側との間の電位差を100%と規定した場合において、開極時における前記アークシールドの電位が、その中間値となる50%及びその近傍の電位となるように、前記アークシールド電位上昇手段は、高電位側に属する他方の前記外部シールドと前記アークシールドとの間の前記静電容量を増加させる機能を有している請求項6に記載の真空バルブ。
The vacuum valve, which is molded from the insulating resin into a predetermined contour shape,
It comprises a conductive grounding layer provided so as to cover the outside of the insulating resin,
The vacuum valve according to claim 6, wherein, when viewed in the aforementioned moving-away direction, the potential difference between one side and the other side of the vacuum valve is defined as 100%, the arc shield potential raising means has the function of increasing the capacitance between the other external shield belonging to the higher potential side and the arc shield so that the potential of the arc shield when open becomes 50% or near that intermediate value.
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