特開 2023-119315 真空バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023119315

(43)【公開日】2023-08-28

(54)【発明の名称】真空バルブ

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/664 20060101AFI20230821BHJP

   H01H 33/662 20060101ALI20230821BHJP

【ＦＩ】

H01H33/664 D

H01H33/662 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022022146

(22)【出願日】2022-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大坊 昂

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 芳充

(72)【発明者】

【氏名】日俣 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】近藤 淳一

(72)【発明者】

【氏名】竪山 智博

(72)【発明者】

【氏名】浅利 直紀

【テーマコード（参考）】

5G026

【Ｆターム（参考）】

5G026BA07

5G026DA01

5G026DB01

(57)【要約】

【課題】接点隣接部における通電軸の大きさ（太さ）を既存のまま一定に維持することで、電極に流れる電流の通電容量の低下を防ぐと同時に、真空バルブの開放時に電極相互間に発生したアークを、停滞させること無く半径方向に移動させつつ外周縁に沿って円周方向に駆動させることが可能な真空バルブを提供する。
【解決手段】離接可能に対向して位置付けられ、複数のスリット１２,１３によって分画された電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓを有する接点８,１０と、接点に接続された通電軸９,１１とを具備し、通電軸のうち接点に隣接した接点隣接部９ｐ,１１ｐは、その大きさが一定に維持されていると共に、導電率の異なる複数の領域（高導電率領域Ｈ、低導電率領域Ｌ）で構成され、接点隣接部において、高導電率領域の外側を連続的に囲むように低導電率領域が配置されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

離接可能に対向して位置付けられ、複数のスリットによって分画された電極対向面を有する接点と、
前記接点に接続された通電軸と、を具備し、
複数の前記スリットは、前記電極対向面から前記接点を貫通して構成され、
前記通電軸のうち前記接点に隣接した接点隣接部は、その大きさが一定に維持されていると共に、導電率の異なる複数の領域で構成され、
複数の前記領域には、導電率の高い高導電率領域と、前記高導電率領域よりも導電率の低い低導電率領域とが含まれ、
前記接点隣接部において、前記高導電率領域の外側を連続的に囲むように前記低導電率領域が配置されている真空バルブ。

【請求項2】

前記高導電率領域は、前記真空バルブの中心を規定する仮想軸線に沿って同心状に延在した中実の輪郭形状を有し、
前記低導電率領域は、前記高導電率領域の外側に隙間無く隣接し、かつ、前記仮想軸線に沿って同心状に延在した中空の輪郭形状を有している請求項１に記載の真空バルブ。

【請求項3】

複数の前記スリットは、前記仮想軸線を中心として周方向に沿って等間隔かつスパイラル状に配置され、
それぞれの前記スリットは、閉鎖されたスリット先端と、前記接点から開口されたスリット基端と、前記スリット先端から前記スリット基端に亘って互いに対向して配置された２つのスリット壁とを備えて構成され、
前記仮想軸線から半径方向で見て、２つの前記スリット壁のうち前記仮想軸線に接近して位置するものを内側スリット壁とし、前記内側スリット壁の外側であって前記仮想軸線から離間して位置するものを外側スリット壁とし、
前記仮想軸線から半径方向において、前記外側スリット壁と前記仮想軸線との間の直線距離が最も短くなる相互間距離を半径とした第１仮想円を想定すると、
前記接点隣接部の大きさは、前記高導電率領域及び前記低導電率領域のうち、少なくとも前記高導電率領域が前記第１仮想円の内側に位置付けられるように設定されている請求項２に記載の真空バルブ。

【請求項4】

複数の前記スリットは、前記仮想軸線を中心として周方向に沿って等間隔かつスパイラル状に配置され、
それぞれの前記スリットは、閉鎖されたスリット先端と、前記接点から開口されたスリット基端と、前記スリット先端から前記スリット基端に亘って互いに対向して配置された２つのスリット壁とを備えて構成され、
前記仮想軸線から半径方向で見て、２つの前記スリット壁のうち前記仮想軸線に接近して位置するものを内側スリット壁とし、前記内側スリット壁の外側であって前記仮想軸線から離間して位置するものを外側スリット壁とし、
前記仮想軸線から半径方向において、前記スリット先端と前記仮想軸線との間の直線距離を半径とした第２仮想円を想定すると、
前記接点隣接部の大きさは、前記高導電率領域及び前記低導電率領域のうち、少なくとも前記高導電率領域が前記第２仮想円の内側に位置付けられるように設定されている請求項２に記載の真空バルブ。

【請求項5】

前記電極対向面には、前記接点が相互に接触した状態において、互いに非接触となる非接触領域と、互いに接触する接触領域とが前記仮想軸線を中心として同心状に配置され、
前記接触領域は、前記非接触領域の外側を囲むように延在した環状を成し、
前記接点隣接部の大きさは、前記高導電率領域及び前記低導電率領域のうち、少なくとも前記高導電率領域が環状の前記接触領域の内側に位置付けられるように設定されている請求項２に記載の真空バルブ。

【請求項6】

前記高導電率領域の輪郭形状には、前記接点に向かって大きさが一定となった輪郭形状と、前記接点に向かって大きさが先細りとなった輪郭形状とが含まれる請求項２に記載の真空バルブ。

【請求項7】

前記低導電率領域は、前記高導電率領域よりも高い剛性並びに高い耐圧性を有し、これにより、前記高導電率領域を補強する機能並びに保護する機能を発揮可能に構成されている請求項１に記載の真空バルブ。

【請求項8】

前記通電軸には、前記接点隣接部の電界を緩和させる電界緩和構造が前記仮想軸線に沿って設けられ、
前記電界緩和構造は、前記仮想軸線に沿った方向で見て、前記接点とは反対側の前記接点隣接部に隣接させて配置され、
前記電界緩和構造は、前記仮想軸線から半径方向に向けて前記接点隣接部よりも突出した突出部を有し、
前記突出部は、その突出端に面取りが施されている請求項２に記載の真空バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の実施形態は、真空バルブに関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２５２５５０号公報

【特許文献2】特開２０１２－１１９２５４号公報

【特許文献3】特開２０１１－０９６４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、通電状態から電流遮断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場合がある。

【0005】

この場合、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、或いは、電極対向面の一部が溶融（溶解）したりする。そうすると、真空バルブの真空度が劣化し、遮断性能（絶縁性能）が低下してしまう。

【0006】

このような事態を回避するには、アークが局所的に停滞しないようにすれば良い。このため、既存の真空バルブでは、例えば、双方の電極にスリット（溝部）をスパイラル状に設けることで電流の経路を制限して、アークに半径方向の磁界を印加する。このとき、アークには、フレミングの左手の法則によるローレンツ力が作用する。これにより、アークを円周方向に駆動させることができる。

【0007】

このとき同時に、電極（電極対向面）の相互間において、アークを、半径方向に移動させつつ外周縁に沿って円周方向に駆動させることができれば、遮断性能（絶縁性能）を更に向上させることができる。ここで、アークを半径方向に移動させるためには、当該アークに作用する電磁力（即ち、ローレンツ力）の半径方向成分を大きくすること（換言すると、双方の電極に流れる電流の半径方向成分を増加させること）が求められる。

【0008】

これに応える方策として、例えば、通電軸と、通電軸の一端に接続された接点とを備えた電極を想定すると、接点に隣接した部分（以下、接点隣接部と言う）における通電軸の大きさを小さく（換言すると、通電軸の太さを細く）することで、接点において電流が半径方向に流動可能な領域（流路長、流路距離）を大きく（長く）確保し、これにより、半径方向に流れる電流成分の増加を図ることが考えられる。

【0009】

しかしながら、上記したように通電軸の大きさ（太さ）を小さく（細く）すると、接点隣接部における通電軸の断面積が小さくなるため、その分だけ電極（即ち、通電軸から接点、或いは、接点から通電軸）に流れる電流の通電容量が低下してしまう。

【0010】

このため、通電軸の大きさ（太さ）を小さく（細く）したものは、通電軸の大きさ（太さ）を既存のまま一定に維持したものに比べて、例えば、正常運転時に真空バルブを経由して流れる電流量が低下し、その結果、スイッチギヤから安定した電力が供給され難くなってしまう虞がある。

【0011】

そこで、本発明の目的は、接点隣接部における通電軸の大きさ（太さ）を既存のまま一定に維持することで、電極に流れる電流の通電容量の低下を防ぐと同時に、真空バルブの開放時に電極相互間に発生したアークを、停滞させること無く半径方向に移動させつつ外周縁に沿って円周方向に駆動させることが可能な真空バルブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

実施形態によれば、離接可能に対向して位置付けられ、複数のスリットによって分画された電極対向面を有する接点と、接点に接続された通電軸と、を具備し、複数のスリットは、電極対向面から接点を貫通して構成され、通電軸のうち接点に隣接した接点隣接部は、その大きさが一定に維持されていると共に、導電率の異なる複数の領域で構成され、複数の領域には、導電率の高い高導電率領域と、高導電率領域よりも導電率の低い低導電率領域とが含まれ、接点隣接部において、高導電率領域の外側を連続的に囲むように低導電率領域が配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る真空バルブの内部構造を示す図。

【図2】アークが電極相互間に発生した状態における一対の電極の斜視図。

【図3】図２に示す電極における接点隣接部の内部構造を示す図。

【図4】図３に示す接点における電極対向面の平面図。

【図5】第１変形例に係る電極における接点隣接部の内部構造を示す図。

【図6】第２変形例に係る電極における接点隣接部の内部構造を示す図。

【図7】第３変形例に係る電極における接点隣接部の内部構造を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

「一実施形態」
図１は、本実施形態に係る真空バルブＰの内部構造図である。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、固定側封着部材２と、可動側封着部材３と、気密維持機構４と、アークシールド５と、を有している。固定電極Ｅ１、可動電極Ｅ２、気密維持機構４、アークシールド５は、絶縁容器１に収容されている。

【0015】

図１の例において、絶縁容器１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。固定側封着部材２及び可動側封着部材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。

【0016】

図１に示すように、中空円筒形の絶縁容器１は、真空バルブＰの中心を規定する仮想軸線Ｐｘを中心とした同心円状を成している。絶縁容器１は、仮想軸線Ｐｘ方向で見て、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、固定側封着部材２、及び、可動側封着部材３によって覆われている。具体的には、固定側封着部材２は、固定側封着金具６を介して、絶縁容器１の一方の固定側開口Ｋ１を閉塞している。可動側封着部材３は、可動側封着金具７を介して、絶縁容器１の他方の可動側開口Ｋ２を閉塞している。

【0017】

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。アークシールド５は、中空円筒形状を成し、絶縁容器１に固定されている。アークシールド５は、その内部（内側）に、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。なお、アークシールド５の固定方法としては、絶縁容器１以外に、例えば、固定側封着部材２や可動側封着部材３に固定される場合も想定される。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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、固定側封着部材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、可動側封着部材３を介して、図示しない操作機構に連結されている。

【0021】

なお、固定通電軸９の一端（換言すると、固定接点８に隣接した部分）、並びに、可動通電軸１１の一端（換言すると、可動接点１０に隣接した部分）には、それぞれ、後述する接点隣接部（固定側接点隣接部９ｐ、可動側接点隣接部１１ｐ）が構成されているが、当該接点隣接部９ｐ,１１ｐの構造及び材質については、固定接点８及び可動接点１０の構造及び材質と共に、後述する図２～図４の説明において詳述する。

【0022】

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。

【0023】

更に、可動通電軸１１と可動側封着部材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。

【0024】

ベローズ４は、その一端が可動側封着部材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。

【0025】

ところで、真空バルブＰの開放時（即ち、一対の電極Ｅ１,Ｅ２を離間させたとき）、電極Ｅ１,Ｅ２相互間（具体的には、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓの相互間）に発生したアークＡｒｃによって、例えば、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓから金属蒸気が噴出したり、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓが局所的に溶融（溶解）したりする場合がある。

【0026】

この場合、電極Ｅ１,Ｅ２（電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓ）の相互間において、アークＡｒｃを、上記した仮想軸線Ｐｘを中心として半径方向に移動させつつ外周縁に沿って円周方向に駆動させることができれば、上記したような不具合の発生を回避して、遮断性能（絶縁性能）の更なる向上を図ることができる。

【0027】

そこで、本実施形態の真空バルブＰにおいて、一対の電極Ｅ１,Ｅ２（具体的には、固定接点８、可動接点１０、後述する固定側接点隣接部９ｐ及び可動側接点隣接部１１ｐ）には、アークＡｒｃに作用する電磁力（即ち、ローレンツ力）の半径方向成分を大きくするために、双方の電極Ｅ１,Ｅ２に流れる電流の半径方向成分を増加させる構造並びに材質が適用されている。

【0028】

図２は、電極Ｅ１,Ｅ２の外部構造図である。図３は、接点８,１０及び接点隣接部９ｐ,１１ｐの内部構造図である。図４は、平面視における接点隣接部９ｐ,１１ｐの配置構成図である。図２～図４の例において、固定接点８及び可動接点１０は、互いに、同一の大きさを有する円板形状を成し、同一の構造及び材質を有して構成されている。固定側接点隣接部９ｐは、固定通電軸９の一端において固定接点８に隣接させて構成されている。可動側接点隣接部１１ｐは、可動通電軸１１の一端において可動接点１０に隣接させて構成されている。

【0029】

図２及び図３に示すように、固定接点８には、複数のスリット１２（溝部とも言う）が設けられている。可動接点１０には、複数のスリット１３（溝部とも言う）が設けられている。図２及び図３では一例として、双方の接点８,１０には、それぞれ、３つのスリット１２,１３が設けられている。これらのスリット１２,１３は、互いに同一の配置並びに構成を有している。

【0030】

図２～図４に示すように、これら３つのスリット１２,１３は、仮想軸線Ｐｘを中心としてスパイラル状（螺旋状とも言う）に延在し、かつ、円周方向に沿って等間隔に配置されている。各々のスリット１２,１３は、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓから接点８,１０を貫通して構成されている。これにより、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓは、スリット１２,１３によって、スパイラル状に分画されている。

【0031】

スリット１２,１３は、それぞれ、接点８,１０内部で閉鎖されたスリット先端Ｓと、接点８,１０外部に向けて開口されたスリット基端Ｔと、スリット先端Ｓからスリット基端Ｔに亘って互いに対向して配置された２つのスリット壁（内側スリット壁Ｍ、外側スリット壁Ｎ）とを備えて構成されている。

【0032】

ここで、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓを平面視した状態において、仮想軸線Ｐｘから半径方向で見て、２つのスリット壁Ｍ,Ｎのうち仮想軸線Ｐｘに接近して位置するものを内側スリット壁Ｍとし、内側スリット壁Ｍの外側であって仮想軸線Ｐｘから離間して位置するものを外側スリット壁Ｎとして規定する。

【0033】

スリット１２,１３の形状には、例えば、スリット先端Ｓからスリット基端Ｔに亘って真っ直ぐに延在する形状、或いは、スリット先端Ｓからスリット基端Ｔに亘って屈曲（湾曲）して延在する形状が含まれる。２つのスリット壁Ｍ,Ｎの配置には、例えば、互いに平行に対向する構成と、そうでない構成との双方が含まれる。図２及び図４では一例として、互いに平行に対向したスリット壁Ｍ,Ｎを備えたスリット１２,１３が、スリット先端Ｓからスリット基端Ｔに亘って真っ直ぐに延在されている。

【0034】

図２～図４に示すように、電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓには、接点８,１０が相互に接触した通電状態において、互いに非接触となる非接触領域Ｆｈ（例えば、ザグリ）と、互いに接触する接触領域Ｆｓとが仮想軸線Ｐｘを中心として同心状に配置されている。

【0035】

非接触領域Ｆｈは、仮想軸線Ｐｘを中心とした円形の輪郭を有すると共に、接触領域Ｆｓよりも通電軸９,１１寄りに後退しつつ、仮想軸線Ｐｘに向かって先細り状に凹んだ（窪んだ）円錐形状を成している。なお、非接触領域Ｆｈには、上記したスリット先端Ｓと共に、当該スリット先端Ｓに連続した２つのスリット壁Ｍ,Ｎの一部（即ち、スリット先端Ｓ寄りの部分）が入り込んだ状態で位置付けられている。

【0036】

接触領域Ｆｓは、仮想軸線Ｐｘを中心として、円形の非接触領域Ｆｈの外側に隣接しつつ同心状に配置されている。接触領域Ｆｓの表面は、凹凸の無い中空の平坦面として構成されている。これにより、接触領域Ｆｓは、円形の非接触領域Ｆｈの外側を囲むように環状に延在した平坦リング形状を成している。

【0037】

この場合、双方の接点８,１０において、接触領域Ｆｓには、スリット１２,１３（具体的には、スリット壁Ｍ,Ｎ）が周方向に沿って等間隔に横断している。これにより、環状の接触領域Ｆｓは、周方向に沿って３等分されている。

【0038】

なお、接点８,１０には、通電性と耐弧性（耐アーク性とも言う）が要求されるため、接点８,１０の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇなどの通電材料と、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、炭化タングステン（ＷＣ）などの耐弧材料との合金を適用することが好ましい。

【0039】

更に、固定接点８に隣接した固定通電軸９の一端には、固定側接点隣接部９ｐが設けられている。可動接点１０に隣接した可動通電軸１１の一端には、可動側接点隣接部１１ｐが設けられている。これらの接点隣接部９ｐ,１１ｐは、後述するように、その大きさが一定に維持されている。

【0040】

図２～図４では一例として、接点隣接部９ｐ,１１ｐは、通電軸９,１１の大きさ（太さ）に一致させて構成されている。即ち、接点隣接部９ｐ,１１ｐの大きさ（太さ）は、通電軸９,１１の大きさ（太さ）と同一に設定されている。換言すると、通電軸９,１１は、接点隣接部９ｐ,１１ｐを含めて、その全長に亘って一定の大きさ（太さ）の輪郭形状を有している。別の捉え方をすると、真空バルブＰに適用された既存の通電軸９,１１の通電容量が低下すること無く一定に維持されるように、接点隣接部９ｐ,１１ｐを含めた通電軸９,１１の大きさ（太さ）は、その全長に亘って均一の大きさ（太さ）に設定されている。

【0041】

このような接点隣接部９ｐ,１１ｐは、導電率の異なる複数の領域Ｈ,Ｌで構成された多層構造を有している。複数の領域Ｈ,Ｌには、導電率の高い高導電率領域Ｈと、高導電率領域Ｈよりも導電率の低い低導電率領域Ｌとが含まれている。なお、導電率は、抵抗率と捉えてもよく、その場合、高導電率領域Ｈは、抵抗率の低い領域として捉えられ、低導電率領域Ｌは、抵抗率の高い領域として捉えられる。

【0042】

高導電率領域Ｈの材質は、上記した通電軸９,１１と同様の材料、即ち、導電率の高い材料（例えば、Ｃｕ、銅合金、Ａｇ）で構成されている。低導電率領域Ｌの材質は、導電率の低い材料（例えば、Ｃｒ、ステンレス鋼（ＳＵＳ））で構成されている。なお、低導電率領域Ｌの材質は、その剛性（強度）並びに耐圧性が高導電率領域Ｈの材質よりも高くなっている。

【0043】

図３及び図４では一例として、接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、高導電率領域Ｈの外側を連続的に囲むように低導電率領域Ｌが配置されている。高導電率領域Ｈは、接点８,１０に向かって仮想軸線Ｐｘに沿って同心状に延在し、大きさ（太さ）が一定となった中実の輪郭形状（例えば、円柱形状）を有している。低導電率領域Ｌは、高導電率領域Ｈの外側全体に亘って隙間無く隣接し、かつ、仮想軸線Ｐｘに沿って同心状に延在した中空の輪郭形状（例えば、円筒形状）を有している。

【0044】

接点隣接部９ｐ,１１ｐの成形方法としては、例えば、高導電率領域Ｈとなる中実構造を通電軸９,１１と共に同心状に一体成形する。低導電率領域Ｌとなる中空構造を通電軸９,１１とは別体で成形する。そして、中実の高導電率領域Ｈの外側に中空の低導電率領域Ｌを後付け（例えば、溶接、ロウ付け）する。これにより、上記したような接点隣接部９ｐ,１１ｐを完成させることができる。

【0045】

また、図３及び図４に示すように、仮想軸線Ｐｘから半径方向において、外側スリット壁Ｎと仮想軸線Ｐｘとの間の直線距離が最も短くなる相互間距離を半径とした第１仮想円１４を想定する。第１仮想円１４は、仮想軸線Ｐｘを中心にして、３つの外側スリット壁Ｎに接触する内接円となる。

【0046】

ここで、接点隣接部９ｐ,１１ｐの大きさは、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌのうち、少なくとも高導電率領域Ｈが第１仮想円１４の内側に位置付けられるように設定することが好ましい（以下、第１条件と称する）。

【0047】

この場合、通電容量の低下を防ぐためには、接点隣接部９ｐ,１１ｐを含む通電軸９,１１の大きさ（太さ）は一定に維持することが求められる。そこで、上記した第１条件を満足させるように、スリット１２,１３の配置構成を変更する。

【0048】

図３及び図４では一例として、高導電率領域Ｈが第１仮想円１４の内側に位置付けられている。なお、接点隣接部９ｐ,１１ｐの全体が第１仮想円１４の内側に位置付けられるように、スリット１２,１３の配置構成を変更しても良い。これにより、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌの双方が第１仮想円１４の内側に位置付けられる。

【0049】

更に、図３及び図４に示すように、仮想軸線Ｐｘから半径方向において、スリット先端Ｓと仮想軸線Ｐｘとの間の直線距離を半径とした第２仮想円１５を想定する。第２仮想円１５は、仮想軸線Ｐｘを中心にして、３つのスリット先端Ｓを相互に連絡する連絡円となる。

【0050】

ここで、接点隣接部９ｐ,１１ｐの大きさは、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌのうち、少なくとも高導電率領域Ｈが第２仮想円１５の内側に位置付けられるように設定することが好ましい（以下、第２条件と称する）。

【0051】

この場合、通電容量の低下を防ぐためには、接点隣接部９ｐ,１１ｐを含む通電軸９,１１の大きさ（太さ）は一定に維持することが求められる。そこで、上記した第２条件を満足させるように、スリット１２,１３の配置構成を変更する。

【0052】

図３及び図４では一例として、高導電率領域Ｈが第２仮想円１５の内側に位置付けられている。なお、接点隣接部９ｐ,１１ｐの全体が第２仮想円１５の内側に位置付けられるように、スリット１２,１３の配置構成を変更しても良い。これにより、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌの双方が第２仮想円１５の内側に位置付けられる。

【0053】

加えて、図３及び図４に示すように、接点隣接部の大きさ９ｐ,１１ｐは、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌのうち、少なくとも高導電率領域Ｈが、上記した環状の接触領域Ｆｓの内側に位置付けられるように設定することが好ましい（以下、第３条件と称する）。

【0054】

この場合、通電容量の低下を防ぐためには、接点隣接部９ｐ,１１ｐを含む通電軸９,１１の大きさ（太さ）は一定に維持することが求められる。そこで、上記した第３条件を満足させるように、上記した円形の非接触領域（ザグリ）Ｆｈの配置構成を変更する。例えば、非接触領域（ザグリ）Ｆｈの最外周円の半径（直径）を大小変更して、第３条件を満足させる。

【0055】

図３及び図４では一例として、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌの双方が環状の接触領域Ｆｓの内側（換言すると、上記した非接触領域（ザグリ）Ｆｈの範囲内）に位置付けられている。

【0056】

次に、真空バルブＰの動作の一例として、通電状態から電流遮断状態に移行する場合を想定して説明する。図２～図４の例において、真空バルブＰを開放（即ち、一対の電極Ｅ１,Ｅ２を離間）させた際に、交流電流は、固定通電軸９から固定接点８並びに可動接点１０を経由して可動通電軸１１（或いは、可動通電軸１１から可動接点１０並びに固定接点８を経由して固定通電軸９）に流動する。

【0057】

このとき、接点８,１０において、交流電流は、スリット１２,１３を避けるように流動する。そして、当該交流電流が零点を迎えるまで、接点８,１０（電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓ）相互間にアークＡｒｃが発生する。

【0058】

この間、接点８,１０では、仮想軸線Ｐｘから半径方向において、交流電流の流動可能な領域Ｄｅ（流路長、流路距離）が大きく（長く）確保された状態となる。この状態において、半径方向に流れる電流成分が増加する。これにより、アークＡｒｃに作用する電磁力（即ち、ローレンツ力）の半径方向成分が大きくなる。この結果、アークＡｒｃは、停滞すること無く、仮想軸線Ｐｘを中心として半径方向に移動しながら外周縁に沿って円周方向に駆動する。

【0059】

以上、本実施形態によれば、接点隣接部９ｐ,１１ｐは、高導電率領域Ｈの外側を連続的に囲むように低導電率領域Ｌが配置された多層構造を有していると同時に、既存の通電軸９,１１の大きさ（太さ）に一致させて構成されている。この構成によれば、接点８,１０において、交流電流の半径方向に流動可能な領域Ｄｅ（流路長、流路距離）が大きく（長く）なるため、半径方向に流れる電流成分を増加させることができる。これにより、アークＡｒｃに作用する電磁力（即ち、ローレンツ力）の半径方向成分を大きくすることができる。この結果、接点８,１０（電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓ）相互間に発生したアークを、停滞させること無く半径方向に移動させつつ外周縁に沿って円周方向に駆動させることができる。かくして、真空バルブＰの開放時における遮断性能（絶縁性能）の更なる向上を図ることができる。

【0060】

本実施形態によれば、接点隣接部９ｐ,１１ｐにおける通電軸９,１１の大きさ（太さ）が既存のまま一定に維持されている。この構成によれば、電極Ｅ１,Ｅ２（即ち、通電軸９,１１から接点８,１０、或いは、接点８,１０から通電軸９,１１）に流れる電流の通電容量の低下を防ぐことができる。これにより、例えば、正常運転時に真空バルブＰを経由して流れる電流量の低下を防止し、一定の電流量を確保することができる。この結果、常に安定した電力供給を図ることが可能なスイッチギヤを実現することができる。

【0061】

本実施形態によれば、接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、導電率の低い材料（例えば、Ｃｒ、ＳＵＳ）で構成した低導電率領域Ｌは、導電率の高い材料（例えば、Ｃｕ、銅合金、Ａｇ）で構成した高導電率領域Ｈよりも高い剛性（強度）並びに高い耐圧性を有している。この構成によれば、接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、高導電率領域Ｈの外側を低導電率領域Ｌで連続的に囲んだ多層構造にしたことで、低導電率領域Ｌによって、高導電率領域Ｈを補強することができる。これにより、接点隣接部９ｐ,１１ｐを含めた通電軸９,１１の全体の剛性（強度）及び耐圧性を、当該通電軸９,１１の全長に亘って一定ないし均一に維持することができる。この結果、通電軸９,１１の早期劣化を防止しつつ、半径方向への電磁力の発生と通電容量の低下防止とを両立させて同時に満足させることが可能な真空バルブＰを実現することができる。

【0062】

本実施形態によれば、上記した第１条件及び第２条件を満足させるように、スリット１２,１３を配置構成することで、通電軸９,１１によってスリット１２,１３が短絡するのを防ぎつつ同時に、上記した電磁力を確保することができる。

【0063】

本実施形態によれば、上記した第３条件を満足させるように、上記した円形の非接触領域（ザグリ）Ｆｈを配置構成することで、接点８,１０（電極対向面Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓ）相互間に発生したアークを、外周縁即ち環状の接触領域Ｆｓに沿って点弧させ易くすることができる。

【0064】

「第１変形例」
図５は、第１変形例における接点８,１０及び接点隣接部９ｐ,１１ｐの内部構造図である。上記した実施形態の接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、高導電率領域Ｈは、接点８,１０に向かって大きさ（太さ）が一定となった輪郭形状を有しているが、これに代えて、本変形例の接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、高導電率領域Ｈは、接点８,１０に向かって大きさ（太さ）が連続的に先細りとなった輪郭形状を有している。

【0065】

図５では一例として、高導電率領域Ｈは、連続的に先細りとなった円錐台形状を成している。低導電率領域Ｌは、その外周が通電軸９,１１の外周と一致するように、高導電率領域Ｈの外側に隙間無く隣接させて配置されている。

【0066】

この場合、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌの厚さは、接点８,１０に向かって連続的に変化している。このため、双方の導電率領域Ｈ,Ｌの厚さは、例えば、厚さの最も大きい部位と、厚さの最も小さい部位との合計を２で割った平均値として規定する。

【0067】

以上、第１変形例によれば、通電軸９,１１の中心（即ち、仮想軸線Ｐｘ周りの部分）を流れる交流電流の通電容量を、上記した実施形態よりも多くすることができる。同時に、高導電率領域Ｈの輪郭形状を接点８,１０に向かって先細りに構成したことで、当該接点８,１０において、交流電流の半径方向に流動可能な領域Ｄｅを、上記した実施形態よりも大きく（長く）することができる。なお、第１変形例において、上記した以外のその他の構成及び効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

【0068】

「第２変形例」
図６は、第２変形例における接点８,１０及び接点隣接部９ｐ,１１ｐの内部構造図である。上記した実施形態の接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、高導電率領域Ｈは、接点８,１０に向かって大きさ（太さ）が一定となった輪郭形状を有しているが、これに代えて、本変形例の接点隣接部９ｐ,１１ｐにおいて、高導電率領域Ｈは、接点８,１０に向かって大きさ（太さ）が段階的に先細りとなった輪郭形状を有している。

【0069】

図６では一例として、高導電率領域Ｈは、段階的に先細りとなった階段形状を成している。低導電率領域Ｌは、その外周が通電軸９,１１の外周と一致するように、高導電率領域Ｈの外側に隙間無く隣接させて配置されている。

【0070】

この場合、高導電率領域Ｈ及び低導電率領域Ｌの厚さは、接点８,１０に向かって段階的に変化している。このため、双方の導電率領域Ｈ,Ｌの厚さは、例えば、厚さの最も大きい部位と、厚さの最も小さい部位と、厚さが段階的に変化している中間部位との合計を３で割った平均値として規定する。なお、本変形例では、中間部位は１か所であるため、３で割った平均値としているが、中間部位が２か所以上（例えば、３箇所）である場合には、５で割った平均値を適用する。

【0071】

なお、第２変形例の効果は、上記した第１変形例と同様であるため、その説明は省略する。更に、第２変形例において、上記した以外のその他の構成及び効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

【0072】

「第３変形例」
図７は、第３変形例における接点８,１０及び接点隣接部９ｐ,１１ｐの内部構造図である。本変形例では、接点隣接部９ｐ,１１ｐの製造プロセスに際し、高導電率領域Ｈと低導電率領域Ｌとの間にズレが生じた場合を想定する。図７では一例として、上記した第１変形例において、高導電率領域Ｈの最外径を越えて低導電率領域Ｌの外径が大きくなっている。

【0073】

この場合、仮想軸線Ｐｘに沿った方向で見て、低導電率領域Ｌのうち接点８,１０から最も離間した部分が、高導電率領域Ｈの最外径表面を越えて鋭く突出している。この結果、その鋭く突出した部分に、断面視で鋭角三角形の突出端Ｇが構成されている。この構成によれば、例えば、通電状態に際し、突出端Ｇにおける電界が増加する。このとき、電界の増加の程度によっては、低導電率領域Ｌ（即ち、接点隣接部９ｐ,１１ｐ）の耐圧性が低下してしまう虞がある。

【0074】

そこで、本変形例の真空バルブＰには、接点隣接部９ｐ,１１ｐの電界を緩和させる電界緩和構造１６が設けられている。図７では一例として、電界緩和構造１６は、通電軸９,１１に配置され、仮想軸線Ｐｘに沿って同心状に延在されている。

【0075】

電界緩和構造１６は、仮想軸線Ｐｘに沿った方向で見て、接点８,１０とは反対側の接点隣接部９ｐ,１１ｐに隣接させて配置されている。電界緩和構造１６は、仮想軸線Ｐｘから半径方向に向けて接点隣接部９ｐ,１１ｐよりも突出した突出部１６ｐを有している。突出部１６ｐは、その先端部に面取り１６Ｒが施されている。

【0076】

ここで、突出部１６ｐは、仮想軸線Ｐｘから半径方向で見て、低導電率領域Ｌの突出端Ｇを越えて突出させることが好ましい。このとき、突出部１６ｐは、通電軸９,１１と一体成形しても良いし、或いは、別体で成形し、通電軸９,１１に後付け（例えば、溶接、ロウ付け）しても良い。突出部１６ｐは、通電軸９,１１のうち接点隣接部９ｐ,１１ｐに隣接した部分を局部的に突出させても良いし、或いは、通電軸９,１１の全長に亘って突出部１６ｐを延在させても良い。

【0077】

突出部１６ｐは、低導電率領域Ｌの突出端Ｇに接触させても良いし、或いは、非接触でもよい。この場合、面取り１６Ｒは、突出部１６ｐのうち、低導電率領域Ｌの突出端Ｇに対向する突出面１６ｓに連続した先端部を円弧状に仕上げて構成することが好ましい。

【0078】

以上、第３変形例によれば、電界緩和構造１６（面取り１６Ｒを有する突出部１６ｐ）を設けたことで、突出端Ｇにおける電界が増加した場合でも、低導電率領域Ｌ（即ち、接点隣接部９ｐ,１１ｐ）の耐圧性が低下することはない。なお、第３変形例において、上記した以外のその他の構成及び効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

【0079】

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。

【符号の説明】

【0080】

１…絶縁容器、２…固定側封着部材、３…可動側封着部材、４…気密維持機構、５…アークシールド、６…固定側封着金具、７…可動側封着金具、８…固定接点、９…固定通電軸、１０…可動接点、１１…可動通電軸、１２,１３…スリット、１４…第１仮想円、１５…第２仮想円、Ｐ…真空バルブ、Ｐｘ…仮想軸線、Ｅ１…固定電極、Ｅ２…可動電極、Ｅ１ｓ,Ｅ２ｓ…電極対向面、Ｓ…スリット先端，Ｔ…スリット基端、Ｍ…内側スリット壁、Ｎ…外側スリット壁、Ｆｈ…非接触領域、Ｆｓ…接触領域、９ｐ…固定側接点隣接部、１１ｐ…可動側接点隣接部、Ｌ…低導電率領域、Ｈ…高導電率領域、Ｄｅ…流動可能な領域、Ｇ…突出端。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】