特許 7566657 真空バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-04

(45)【発行日】2024-10-15

(54)【発明の名称】真空バルブ

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/664 20060101AFI20241007BHJP

【ＦＩ】

H01H33/664 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021020783

(22)【出願日】2021-02-12

(65)【公開番号】P2022123456

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2023-11-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【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】吉田 剛

(72)【発明者】

【氏名】近藤 淳一

(72)【発明者】

【氏名】高根 直也

【審査官】荒木 崇志

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２３３１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０４６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８５４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９０７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６８１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１９１９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ １／０６ － １／６６

Ｈ０１Ｈ ３３／６０ － ３３／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極表面を対向させて配置され、互いに離接可能な一対の電極を有する真空バルブであって、
一対の前記電極の前記電極表面にそれぞれ設けられ、前記電極相互間のアークによって前記電極表面に生じた高温の溶融物が流動して電極外縁に達するのを抑制する溶融物流動抑制手段と、
一対の前記電極の前記電極表面にそれぞれ設けられ、アークの発生位置を制御するアーク発生位置制御手段と、を具備し、
前記溶融物流動抑制手段は、前記電極表面の周辺であって且つ前記電極外縁の内側において、周方向に連続して構成されていると共に、
前記アーク発生位置制御手段は、前記溶融物流動抑制手段の内側に設けられ、前記電極表面を越えて突出した輪郭形状を成して構成され、且つ、少なくとも一方の前記電極表面の中心のみで最大に突出した表面膨出構造を有し、
前記電極表面の中心は、前記真空バルブの中心を規定する１本の仮想軸線と一致している真空バルブ。

【請求項2】

前記溶融物流動抑制手段は、前記電極外縁に向かって流動する高温の溶融物を、前記電極外縁の手前で堰き止める機能を有する堰き止め構造を有している請求項１に記載の真空バルブ。

【請求項3】

前記堰き止め構造は、前記電極表面を一部周方向に沿って連続的に窪ませた収容機構を備え、
前記電極外縁に向かって流動した高温の溶融物は、前記収容機構に収容される請求項２に記載の真空バルブ。

【請求項4】

前記堰き止め構造は、前記収容機構に隣接して設けられた堰止機構を備え、
前記収容機構に収容された高温の溶融物は、前記堰止機構によって、その流動範囲が制限される請求項３に記載の真空バルブ。

【請求項5】

前記堰き止め構造は、前記収容機構に隣接して設けられたガイド機構を備え、
前記電極外縁に向かって流動した高温の溶融物は、前記ガイド機構によって、前記収容機構に案内される請求項３に記載の真空バルブ。

【請求項6】

前記表面膨出構造は、前記電極表面から円弧状に突出した輪郭形状を成し、
円弧状の前記表面膨出構造の曲率半径は、前記電極外縁の曲率半径よりも大きく設定されている請求項１に記載の真空バルブ。

【請求項7】

前記電極外縁と、前記表面膨出構造と、は別体で構成され、
前記表面膨出構造は、高温に耐えられる材料で成形され、
前記電極外縁は、高電界に耐えられる材料で成形されている請求項１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（真空容器）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】

【文献】特開２００６－３１８７９５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、例えば、電流が流れた状態で真空バルブを開放（即ち、一対の電極を離間）させた際、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、当該電極相互の対向面が加熱されて表面温度が上昇し、これにより、電極表面の一部が溶融した高温の溶融物（溶融金属）が電極外縁に向かって流動する場合がある。

【0005】

ここで、電極外縁は、電界強度が最も高くなる部位としての構造を有している。この場合、上記した高温の溶融物が電極外縁に達すると、電極外縁は、高温の溶融物と、電界強度の最も高くなる部位とが同一箇所に重なり合うことで、絶縁破壊し易い状態（換言すると、絶縁破壊の起点になり易い状態）となる。これにより、真空バルブの開放時における絶縁性能が低下し、その結果、電流の遮断が困難になってしまう虞がある。

【0006】

本発明の目的は、アークにより電極表面に生じた高温の溶融物と、電界強度の高い部分とが、電極外縁の同一箇所に重なり合うことを回避する技術が適用された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】

【0007】

実施形態によれば、電極表面を対向させて配置され、互いに離接可能な一対の電極を有する真空バルブであって、一対の電極の電極表面にそれぞれ設けられ、電極相互間のアークによって電極表面に生じた高温の溶融物が流動して電極外縁に達するのを抑制する溶融物流動抑制手段と、一対の電極の電極表面にそれぞれ設けられ、アークの発生位置を制御するアーク発生位置制御手段とを具備し、溶融物流動抑制手段は、電極表面の周辺であって且つ電極外縁の内側において、周方向に連続して構成されていると共に、アーク発生位置制御手段は、溶融物流動抑制手段の内側に設けられ、電極表面を越えて突出した輪郭形状を成して構成され、且つ、少なくとも一方の電極表面の中心のみで最大に突出した表面膨出構造を有し、電極表面の中心は、真空バルブの中心を規定する１本の仮想軸線と一致している。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る真空バルブの内部構成を示す断面図。

【図2】図１の電極表面の平面図。

【図3】図１の電極表面の斜視図。

【図4】図３のＦ４－Ｆ４線に沿う断面図。

【図5】一対の電極が真っ直ぐに接触した状態を示す断面図。

【図6】一対の電極が傾斜して接触した状態を示す断面図。

【図7】堰き止め構造の構成を示す断面図。

【図8】電極表面の電界分布を示す模式図。

【図9】堰き止め構造の他の構成を示す断面図。

【図10】堰き止め構造の他の構成を示す断面図。

【図11】変形例に係る真空バルブの電極表面部分の断面図。

【図12】変形例に係る真空バルブの電極表面部分の断面図。

【図13】変形例に係る真空バルブの電極表面部分の断面図。

【図14】変形例に係る真空バルブの電極表面部分の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

「一実施形態」
図１は、本実施形態に係る真空バルブＰの配置構成図である。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。

【0010】

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構成されている。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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

固定電極Ｅ１及び可動電極Ｅ２は、仮想軸線Ｐｘに沿って整列して延在されている。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。なお、固定接点８及び可動接点１０は、銅クロム（ＣｕＣｒ）材で成形され、固定通電軸９及び可動通電軸１１は、銅（Ｃｕ）材で成形されている。

【0014】

図１の例において、固定接点８は、円板形状を成し、固定通電軸９は、円筒形状を成している。固定接点８及び固定通電軸９は、互いに同一の直径を有している。このため、固定接点８及び固定通電軸９を備えた固定電極Ｅ１は、その全体がストレートな円柱形状の輪郭を有して構成されている。なお、固定接点８は、その両側に円形輪郭を有する面が構成され、一方側の面が後述する固定側電極表面８ａとして規定され、他方側（固定側電極表面８ａの反対側）の面が背面８ｂとして規定されている。

【0015】

一方、可動接点１０は、円板形状を成し、可動通電軸１１は、円筒形状を成している。可動接点１０及び可動通電軸１１は、互いに同一の直径を有している。このため、可動接点１０及び可動通電軸１１を備えた可動電極Ｅ２は、その全体がストレートな円柱形状の輪郭を有して構成されている。なお、可動接点１０は、その両側に円形輪郭を有する面が構成され、一方側の面が後述する可動側電極表面１０ａとして規定され、他方側（可動側電極表面１０ａの反対側）の面が背面１０ｂとして規定されている。

【0016】

固定接点８と可動接点１０とは、円形の電極表面（固定側電極表面８ａ、可動側電極表面１０ａ）が平行に対面するように、互いに対向して配置されている。固定接点８は、その背面８ｂが固定通電軸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、その背面１０ｂが可動通電軸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。

【0017】

ここで、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。

【0018】

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、当該ベローズ（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。

【0019】

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。

【0020】

ところで、真空バルブＰの開放時、電極Ｅ１,Ｅ２相互間に発生したアークによって、電極Ｅ１,Ｅ２相互の対向面（固定側電極表面８ａ、可動側電極表面１０ａ）の一部が溶融する場合がある。この場合、アーク発生時におけるプラズマ圧力は、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の中心（仮想軸線Ｐｘと一致）で高く、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の周辺（即ち、円環状の電極外縁８ｆ,１０ｆ）で低くなっている。このため、溶融した高温の溶融物（溶融金属）は、プラズマ圧力の勾配に沿って、電極外縁（固定側電極外縁８ｆ、可動側電極外縁１０ｆ）に向かって流動する。

【0021】

電極外縁８ｆ,１０ｆは、構造上、電界強度が高くなる部位となっている。このため、高温の溶融物が電極外縁８ｆ,１０ｆに達すると、高温の溶融物と、電界強度の高くなる部位とが同一箇所に重なり合うことで、当該重合箇所を起点に絶縁破壊し易い状態が形成される。そうなると、真空バルブＰの開放時における絶縁性能が低下してしまう。

【0022】

そこで、本実施形態に係る真空バルブＰには、真空バルブＰの開放時（換言すると、アーク発生時）における絶縁性能を向上させるべく、高温の溶融物が流動して電極外縁８ｆ,１０ｆに達するのを抑制する手段（以下、溶融物流動抑制手段１２と言う）が設けられている。

【0023】

図１の例において、溶融物流動抑制手段１２は、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の周辺であって且つ円環状の電極外縁８ｆ,１０ｆの直前において、周方向に連続した円環状を成して構成されている。

【0024】

更に、アークの発生に際し、電極Ｅ１,Ｅ２相互の対向面（固定側電極表面８ａ、可動側電極表面１０ａ）は加熱されて表面温度が高くなる。このような高温領域は、アークの発生位置に対応して形成される。この場合、当該高温領域は、電極外縁８ｆ,１０ｆを回避した位置（換言すると、電極外縁８ｆ,１０ｆから最も離間した位置）に制御することが好ましい。円環状の電極外縁８ｆ,１０ｆから最も離間した位置は、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の中心、即ち、仮想軸線Ｐｘと一致した部分である。

【0025】

そこで、本実施形態に係る真空バルブＰには、仮想軸線Ｐｘと一致した電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の中心並びにその近傍及びその周囲を含めた部分（以下、電極中心部Ｅｓと言う）に、アークの発生位置を制御する手段（以下、アーク発生位置制御手段１３と言う）が設けられている。

【0026】

図１の例において、アーク発生位置制御手段１３は、上記した円環状の溶融物流動抑制手段１２の内側であって且つ電極中心部Ｅｓにおいて、電極表面８ａ,１０ａを越えて突出した輪郭形状を成して構成されている。アーク発生位置制御手段１３は、電極中心部Ｅｓのうち、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の中心（仮想軸線Ｐｘと一致）で最大に突出している。

【0027】

図２は、電極Ｅ１,Ｅ２の電極表面（固定側電極表面８ａ、可動側電極表面１０ａ）の構成図、図３は、固定接点８及び可動接点１０の外観構成図、図４は、固定接点８及び可動接点１０の断面図である。

【0028】

図２～図４の例において、溶融物流動抑制手段１２として、円環状の電極外縁８ｆ,１０ｆに向かって流動する高温の溶融物を、当該電極外縁８ｆ,１０ｆの手前で堰き止める機能を有する堰き止め構造１２ｐが適用されている。堰き止め構造１２ｐは、電極Ｅ１,Ｅ２相互が対向する電極表面８ａ,１０ａにそれぞれ設けられ、収容機構１４（貯留機構とも言う）と、堰止機構１５と、ガイド機構１６と、を備えている。

【0029】

収容機構１４は、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の周辺において、円環状の電極外縁８ｆ,１０ｆの直前に連続して設けられている。収容機構１４は、電極表面８ａ,１０ａを一部周方向に沿って連続的に窪ませて構成されている。収容機構１４の断面形状としては、例えば、矩形状、三角形状、円弧状など各種の形状を適用することができる。これにより、電極外縁８ｆ,１０ｆの直前に、高温の溶融物を貯留可能な貯留溝が実現される。この場合、電極外縁８ｆ,１０ｆに向かって流動した高温の溶融物は、収容機構１４（貯留溝）に漏れなく収容（貯留）される。この結果、高温の溶融物が、収容機構１４（貯留溝）を越えて、電極外縁８ｆ,１０ｆに達することは無い。

【0030】

堰止機構１５は、収容機構１４（貯留溝）に隣接して設けられている。堰止機構１５としては、収容機構１４（貯留溝）の内部において、上記した仮想軸線Ｐｘに沿って立ち上げられた円環状の障壁部を想定することができる。これにより、収容機構１４（貯留溝）に収容（貯留）された高温の溶融物は、堰止機構１５（障壁部）によって、その流動範囲が制限される。この結果、高温の溶融物が、堰止機構１５（障壁部）を越えて、電極外縁８ｆ,１０ｆに達することは無い。

【0031】

ガイド機構１６は、堰止機構１５（障壁部）に対向するように、収容機構１４（貯留溝）に隣接して設けられている。ガイド機構１６としては、収容機構１４（貯留溝）の内部において、堰止機構１５（障壁部）に接近しつつ下り勾配を成した環状の斜面部を想定することができる。これにより、電極外縁８ｆ,１０ｆに向かって流動した高温の溶融物は、ガイド機構１６（斜面部）によって、漏れなく収容機構１４（貯留溝）に案内される。この結果、収容機構１４（貯留溝）の手前に溶融物が残留し、その後、当該収容機構１４（貯留溝）への新たな溶融物の流入が阻害されることは無い。

【0032】

また、アーク発生位置制御手段１３としては、アークの発生位置を、電極外縁８ｆ,１０ｆを回避した位置に制御する機能を有する表面膨出構造１３ｐが適用されている。表面膨出構造１３ｐは、電極表面８ａ,１０ａから円弧状に膨出し、電極表面８ａ,１０ａの中心（仮想軸線Ｐｘと一致）で最大に突出した輪郭形状を成している。

【0033】

この場合、円弧状の表面膨出構造１３ｐの曲率半径は、電極外縁８ｆ,１０ｆの曲率半径よりも大きく設定されている。換言すると、表面膨出構造１３ｐの曲率は、電極外縁８ｆ,１０ｆの曲率よりも小さく設定されている。これにより、後述の図８に示すように、電極外縁８ｆ,１０ｆの電界を高めると同時に、当該電極外縁８ｆ,１０ｆ以外の部位の電界を低く抑えることができる。

【0034】

なお、表面膨出構造１３ｐの突出量（高さ、長さ、距離）については、上記した電極表面８ａ,１０ａを基準に、当該表面膨出構造１３ｐの突出量を規定する方法、或いは、収容機構１４（貯留溝）の底面１４ｓ（図４参照）を基準に、当該表面膨出構造１３ｐの突出量を規定する方法などを想定することができる。

【0035】

例えば、底面１４ｓを基準とした場合、仮想軸線Ｐｘと平行な方向において、底面１４ｓから電極表面８ａ,１０ａまでの高さ（収容機構１４（貯留溝）の深さ）をａ、底面１４ｓから表面膨出構造１３ｐの最大突出位置（即ち、電極表面８ａ,１０ａの中心）までの高さをｂとすると、ａ＜ｂなる関係を満足するように表面膨出構造１３ｐの突出量を規定する。

【0036】

図５及び図６は、表面膨出構造１３ｐを有する電極表面８ａ,１０ａ（電極Ｅ１,Ｅ２）の接触状態図である。図５に示すように、真空バルブＰの閉状態において、双方の電極Ｅ１,Ｅ２は、表面膨出構造１３ｐが最大に突出した部位（即ち、電極表面８ａ,１０ａの中心）で接触し合う。ここで、図６に示すように、双方の電極Ｅ１,Ｅ２が多少傾いた場合でも、双方の電極表面８ａ,１０ａは、その中心近傍同士で接触し合う。

【0037】

これにより、真空バルブＰの開放時におけるアークの発生位置を、電極外縁８ｆ,１０ｆを回避した位置（換言すると、電極外縁８ｆ,１０ｆから最も離間した位置）、具体的には、電極Ｅ１,Ｅ２（電極表面８ａ,１０ａ）の中心（仮想軸線Ｐｘと一致）に制御することができる。

【0038】

図７は、堰き止め構造１２ｐの断面構成図である。図７の例において、堰止機構１５（障壁部）は、上記した仮想軸線Ｐｘと平行に立ち上げられている。この場合、堰止機構１５（障壁部）と電極表面８ａ,１０ａとの成す角度θは、９０°に設定されている。これにより、堰止機構１５（障壁部）は、収容機構１４（貯留溝）に収容（貯留）された高温の溶融物に対する防波堤としての機能を発揮することができる。

【0039】

図８は、電極表面８ａ,１０ａにおける電界の強度分布図である。図８に示すように、表面膨出構造１３ｐを、電極表面８ａ,１０ａから円弧状に膨出させたことで、電極外縁８ｆ,１０ｆ以外の電界強度を低く抑えることができる。換言すると、電極外縁８ｆ,１０ｆの電界強度を最も高くすることができる。これにより、真空バルブＰの開放時における絶縁性能を向上させることができる。

【0040】

図９は、堰き止め構造１２ｐの断面構成図である。図９の例において、堰止機構１５（障壁部）は、上記した仮想軸線Ｐｘと交差する方向、即ち、ガイド機構１６（斜面部）に接近する方向に傾斜させて立ち上げられている。この場合、堰止機構１５（障壁部）と電極表面８ａ,１０ａとの成す角度θは、９０°未満に設定されている。これにより、堰止機構１５（障壁部）は、収容機構１４（貯留溝）に収容（貯留）された高温の溶融物が溢れ出るのを防止する機能、換言すると、当該溶融物を収容機構１４（貯留溝）に押し留める機能を発揮することができる。

【0041】

図１０は、堰き止め構造１２ｐの断面構成図である。図１０の例において、堰止機構１５（障壁部）は、リング状のフランジ部１２ｆを備えて構成されている。フランジ部１２ｆは、収容機構１４（貯留溝）を部分的に覆うように突出しつつ、電極表面８ａ,１０ａと同一平面内において、堰止機構１５（障壁部）の上端に沿って周方向に連続して設けられている。これにより、より効果的に溶融物の流出を防ぐことができる。

【0042】

以上、本実施形態によれば、溶融物流動抑制手段１２（堰き止め構造１２ｐ）を、電極表面８ａ,１０ａの周辺であって且つ電極外縁８ｆ,１０ｆの直前に、周方向に連続して構成する。これにより、電極Ｅ１,Ｅ２相互間のアークによって電極表面８ａ,１０ａに生じた高温の溶融物が流動して電極外縁８ｆ,１０ｆに達するのを抑制することができる。この結果、アークにより電極表面８ａ,１０ａに生じた高温の溶融物と、電界強度の高い部分とが、電極外縁８ｆ,１０ｆの同一箇所に重なり合うことを回避、換言すると、当該重合箇所を起点に絶縁破壊し易い状態が形成されることを回避することができる。かくして、真空バルブＰの開放時における絶縁性能を一定に維持ないし向上させることができる。

【0043】

本実施形態によれば、堰き止め構造１２ｐとして、収容機構１４（貯留機構とも言う）を電極表面８ａ,１０ａにそれぞれ設ける。収容機構１４は、電極表面８ａ,１０ａを一部周方向に沿って連続的に窪ませて構成する。これにより、電極外縁８ｆ,１０ｆに向かって流動した高温の溶融物を、収容機構１４（貯留溝）に漏れなく収容（貯留）することができる。この結果、高温の溶融物が、収容機構１４を越えて、電極外縁８ｆ,１０ｆに達するのを防止することができる。

【0044】

本実施形態によれば、電極表面８ａ,１０ａにおいて、堰き止め構造１２ｐとして、堰止機構１５を収容機構１４（貯留溝）に隣接して設ける。堰止機構１５は、収容機構１４の内部に立ち上げられた円環状の障壁部として構成する。これにより、収容機構１４に収容（貯留）された高温の溶融物は、堰止機構１５（障壁部）によって、その流動範囲が制限される。この結果、高温の溶融物が、堰止機構１５を越えて、電極外縁８ｆ,１０ｆに達するのを防止することができる。

【0045】

本実施形態によれば、電極表面８ａ,１０ａにおいて、堰き止め構造１２ｐとして、ガイド機構１６を堰止機構１５（障壁部）に対向するように、収容機構１４（貯留溝）に隣接して設ける。ガイド機構１６は、収容機構１４の内部において、堰止機構１５に接近しつつ下り勾配を成した環状の斜面部として構成する。これにより、電極外縁８ｆ,１０ｆに向かって流動した高温の溶融物は、ガイド機構１６（斜面部）によって、漏れなく収容機構１４に案内される。この結果、収容機構１４の手前に溶融物が残留し、その後、当該収容機構１４への新たな溶融物の流入が阻害されるのを防止することができる。

【0046】

本実施形態によれば、アーク発生位置制御手段１３（表面膨出構造１３ｐ）を、溶融物流動抑制手段１２の内側に設けると共に、電極中心部Ｅｓにおいて、電極表面８ａ,１０ａを越えて突出した輪郭形状を成して構成する。これにより、真空バルブＰの閉状態において、双方の電極表面８ａ,１０ａは、常に、その中心近傍同士で接触し合う。この結果、真空バルブＰの開放時におけるアークの発生位置を、電極外縁８ｆ,１０ｆを回避した位置に制御することができる。別の捉え方をすると、アークを発生し易い部分を、予め、電極表面８ａ,１０ａ上の任意の位置（例えば、電極Ｅ１,Ｅ２の中心）に設定することができる。

【0047】

本実施形態によれば、表面膨出構造１３ｐを、電極表面８ａ,１０ａから膨出させたことで、電極外縁８ｆ,１０ｆ以外の電界強度を低く抑えることができる。これにより、電極外縁８ｆ,１０ｆの電界強度を最も高くすることができる。この結果、真空バルブＰの開放時における絶縁性能を飛躍的に向上させることができる。

【0048】

「変形例」
上記した実施形態では、双方の電極Ｅ１,Ｅ２において、表面膨出構造１３ｐを円弧状に膨出させているが、これに代えて、図１１に示すように、いずれか一方の表面膨出構造１３ｐの中心（仮想軸線Ｐｘ）周りを平坦状に構成してもよい。図１１の例において、可動電極Ｅ２の表面膨出構造１３ｐに平坦面１３ｍが構成されている。この場合、双方の表面膨出構造１３ｐの中心（仮想軸線Ｐｘ）周りを平坦状に構成してもよい。なお、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。

【0049】

上記した実施形態では、双方の電極Ｅ１,Ｅ２において、表面膨出構造１３ｐを円弧状に膨出させているが、これに代えて、図１２に示すように、矩形状に膨出させた表面膨出構造１３ｐを適用してもよい。この場合、矩形状の表面膨出構造１３ｐの周縁に沿って面取りＲを施すことが好ましい。なお、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。

【0050】

上記した実施形態では、電極外縁８ｆ,１０ｆと、表面膨出構造１３ｐと、が一体化した電極Ｅ１,Ｅ２を想定しているが、これに代えて、図１３に示すように、電極外縁８ｆ,１０ｆと、表面膨出構造１３ｐと、を別体で構成してもよい。この場合、表面膨出構造１３ｐは、高温に耐えられる材料（例えば、銅クロム材）で成形し、電極外縁８ｆ,１０ｆは、高電界に耐えられる材料（例えば、純クロム、ＳＵＳ、タングステン）で成形することが好ましい。

【0051】

加えて、例えば図１４に示すように、収容機構１４（貯留溝）を、固定接点８及び可動接点１０を貫通させて構成してもよい。この構成によれば、収容機構１４（貯留溝）に流入した高温の溶融物は、固定通電軸９（可動通電軸１１）の一端面９ｓ,１１ｓに接触することになるが、銅製の固定通電軸９（可動通電軸１１）は熱伝導率が高いので、短時間に冷やされるといった効果を実現することができる。なお、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。

【0052】

上記した実施形態では、電極外縁８ｆ,１０ｆの手前に１つの堰き止め構造１２ｐを設けたが、複数に亘って堰き止め構造１２ｐを設けてもよい。特に図示しないが、例えば、収容機構１４（貯留溝）を二周或いはそれ以上に亘って設ける。これにより、高温の溶融物の収容能力を更に向上させることができる。なお、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。

【0053】

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】

【0054】

Ｅ１,Ｅ２…電極、Ｅｓ…電極中心部、８ａ,１０ａ…電極表面、８ｂ,１０ｂ…背面、８ｆ,１０ｆ…電極外縁、１２…溶融物流動抑制手段、１３…アーク発生位置制御手段、１３ｐ…表面膨出構造、１４…収容機構（貯留溝）、１５…堰止機構（障壁部）、１６…ガイド機構（斜面部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】