JP3930208B2 - 真空絶縁開閉装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空排気装置を備えた真空絶縁開閉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
真空バルブの遮断性能は10−4Torr以下になると急激に低下する。真空圧力変動の原因には、亀裂発生による真空漏れは勿論のこと、金属・絶縁物に吸着していた気体分子の放出、更には雰囲気ガスの透過などがある。真空バルブの高電圧化に伴って真空容器が大型化すると、吸着ガスの放出、雰囲気ガスの透過が無視できなくなる。
【0003】
また、特開昭51−130873号公報には、真空容器より外部に突出する真空排気素子が取り付けられている構成が示されているが、真空排気素子が課電部に設けられているため、電源には絶縁トランスが必要となり、結果的に装置が大型化する欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小型化され、且つ保守点検時に安全な真空絶縁開閉装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載された真空絶縁開閉装置は、接地された真空容器の一部より外部に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする
【0006】
本発明の請求項2に記載された真空絶縁開閉装置は、接地された真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする。
【0007】
本発明の請求項3に記載された真空絶縁開閉装置は、接地された真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、該真空排気素子が絶縁被覆された他方側ロッドより短く、前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする。
【0008】
本発明の請求項4に記載された真空絶縁開閉装置は、真空排気素子が絶縁被覆された他方側ロッドの下側に配置され、前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明の請求項5に記載された真空絶縁開閉装置は、上記発明の構成に加えて真空排気素子の前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路に、絶縁抵抗測定器を直流電源として用いたことを特徴とする。
そのほか、前記電源回路を接地したり、前記突出部内壁面にゲッター層を設けてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図1ないし図11を用いて詳細に説明する。
【0015】
(実施例1)
本発明の第1の実施例を説明する。図1は真空絶縁開閉装置の全体構成図であり、図2は真空バルブ1の詳細断面図である。
【0016】
図1を用いて真空絶縁開閉装置について説明する。該図1は、真空バルブ1を操作機構25で操作する真空絶縁開閉装置を示している。該図に示す如く、操作機構25の主なものは遮断バネ21であり、ストッパー23を個別に設けたトリップ機構で開放して駆動力を発生し、駆動力はシャフト22を通じて絶縁ロッド9に伝達される。その結果、絶縁ロッド9は上下方向に駆動され、固定電極5と可動電極6が開閉する。
【0017】
図2に示すように、接地Eされた真空容器2の周囲には2つのブッシング3,4が設けられ、このブッシング3,4は真空容器2の直角方向に配置されている。真空容器2の内部には、固定電極5及び可動電極6が配置され、この固定電極5に可動電極6を接離させることによって投入及び遮断を行う。ブッシング3にロッド5Aを固定し、固定電極5にロッド5Aを接続している。ブッシング4にロッド6Aを固定し、ロッド6Aはフレキシブル導体8を介して可動電極6と接続している。つまり固定電極5と可動電極6とは真空容器2内から外に延びるロッド5Aとロッド6Aが互いに直角方向に延び、ブッシング3,4を貫通している。
【0018】
本実施例の真空バルブ1では、ロッド5A−固定電極5−可動電極6−フレキシブル導体8−ロッド6Aの経路で電流が流れる。可動電極6と絶縁ロッド9はベローズ10を介して真空容器2に固定され、絶縁ロッド9の先端は操作機構25と機械的に連結している。アークシールド11は遮断時のアークが真空容器2とロッド5Aとの間を電気的に短絡するのを遮断して、地絡事故を回避している。
【0019】
真空容器2の側面には、ブッシング4と同方向に真空排気素子30を取り付けている。真空排気素子30の詳細構造を図3に示し説明する。真空排気素子30は、真空容器2の一部側面に形成され、かつブッシング4と同方向に突出する金属容器から成る突出部33と、この突出部33に設けた真空容器2内外に連通する電極32と、電極32に接続した電源回路34と、電極32と対応する突出部33内に設けられ、かつ突出部33と同一電位のゲッター38と、突出部33の外側に配置した鉄心にコイル36を巻回して形成する磁界発生装置35と、から成る。電極32と突出部33との間は電気的に絶縁するために絶縁部31を設けている。電源回路34には直流電源43を接続している。なお、図3では直流電源43を用いているが交流、正パルス発生回路を用いてもよい。また、絶縁部31は電極32の一部に設けても良い。コイル36の代わりに図4に示すリング状の永久磁石37を用いてもよく、磁石の極性はNSどちらでも良い。電源回路34は接地Eされている。
【0020】
次に、真空排気素子30の動作について説明する。
【0021】
まず、電源回路34に直流電圧を印加する。これにより、突出部33内壁から電子eが放出され、放出された電子eは、電界Eとコイル36で印加した磁界Bによってローレンツ力を受け、電極32の周囲を回転運動する。回転運動する電子eは、容器内の残留ガスと衝突電離させ、残留ガスを陽イオンZとし、突出部33と同一電位のゲッター38に捕捉させる。
【0022】
このように本実施例によれば、陽イオンZが高速で突出部33と同一電位のゲッター38に引き寄せられるので、単にゲッターを設けた場合に比べて、排気効率を向上させることができ、真空劣化が進みにくくなり、真空劣化に対する信頼性が増し、その結果、安全性の高い真空絶縁開閉装置を提供できる。なお、電圧印加は常時実施しても良いし、あるいは保守・点検時にのみ実施しても良い。この場合、真空圧力の変化は図5のようになる。
【0023】
以下に本実施例の効果について説明する。本発明では真空容器2及び電源回路34は接地Eしているので、常にゼロ電位であるから、真空排気素子30は従来技術の真空排気素子に比べて高電圧を考慮した絶縁耐圧を必要とすることなく、通常の絶縁耐圧でよい。また従来技術の真空排気素子に比べて本発明の真空排気素子30を小型化できるばかりか、真空容器2及び真空排気素子30に作業員が保守点検時に接触しても安全である。
【0024】
また、本実施例では、固定及び可動の両電極に接続したロッド5Aとロッド6Aが互いに直角方向に配置されて真空容器2外に延び、真空容器2の一部からロッド6Aと同方向に突出部33を突出させ、この突出部33の外側に磁界発生装置35を配置すると共に、突出部33内に電極32及びゲッター38を配置し、電極32は電源回路34の一方側に接続し、電源回路34の他方側に突出部33と同一電位のゲッター38が接続されて、真空排気素子30を構成している。
【0025】
この実施例ではブッシング4の下側に真空排気素子30を配置しているので、ゴミ、塵埃等がブッシング4に積ることになり、真空排気素子30には積りにくいので、真空排気素子30を頻繁に清掃する必要がない。
【0026】
更にブッシング4より真空排気素子30を短くしているので、製造時或いは設置時の運搬車が接触する場合も長い方のブッシング4が先に衝突し保護され、真空排気素子30は破損しにくい。このことは接地Eされた真空排気素子30が小型化できたので、ブッシング4の下側に配置出来るようになったとも云える。また真空容器2及び真空排気素子30が接地Eしているので、真空排気素子30の保守点検時に作業員が接触しても安全である。
【0027】
(実施例2)
本発明の第2の実施例について図6を用いて説明する。本実施例の動作原理は図3で説明したものと同様である。これは、突出部33の内壁にゲッター材例えばチタン、ジルコニウム等をコーティングしたゲッター層38を設け、実施例1と同様の効果を有し、更にゲッター層38の範囲を広げることで、陽イオンZの捕獲面積が広くなる。また、突出部33をゲッター材で構成したり、もしくはゲッター材の薄膜を突出部33内壁に貼り付けた場合でも同様の効果を有する。
【0028】
(実施例3)
本発明の第3の実施例について図7を用いて説明する。本実施例は、図3で説明した真空排気素子30と真空容器2とを電気的に絶縁するために、真空容器2と突出部33との間の一部に絶縁物39を設けたものである。これにより、本実施例では、万が一地絡事故等の事故が起こった際であっても、外部電源回路に大電流が流れることがなくなり、真空排気素子30、直流電源43等の機器の保護や保守点検時の作業者の安全性が確保でき、開閉装置の信頼性を向上できる。
【0029】
(実施例4)
本発明の第4の実施例について図8を用いて説明する。本実施例の動作原理は図3で説明したものと同様である。ここでは、真空容器2の開口部15を真空排気素子30の突出部33より小さくとるか、突出部33と同電位の導電体を開口部に設けることにより、真空容器2内に進入しようとする電子が反発されるため、電離効率が向上するとともに真空容器2内の絶縁劣化を回避できる。また、開口部15に突出部33と同一電位のグリッドを設置することにより、真空容器2内への電子の流入が無くなり更に動作開始時のスパッタリングの影響を抑えることができる。
【0030】
(実施例5)
本発明の第5の実施例について図9を用いて説明する。本実施例の動作原理は図3で説明したものと同様である。本実施例は、突出部33及びゲッター38と絶縁部31との間にメタライズ面45を設けたもので、メタライズ面45を電子放出源として積極的に利用したものである。本実施例の利点としては局所的に電界強度が強まることである。
【0031】
(実施例6)
本発明の第6の実施例について図10を用いて説明する。本実施例では、絶縁部31で絶縁され、且つ放電間隙60を介して配置された高圧側電極46と低圧側電極47の間に高電圧を印加して、放電が開始すると電離気体が発生する。そのため電極近傍に配置したゲッター38の吸着効率が向上する。
【0032】
(実施例7)
本発明の第7の実施例について図11を用いて説明する。本実施例の動作原理は図3で説明したものと同様である。本実施例では、電源回路34に絶縁抵抗測定器のメガー41を直流電源として用いた。真空排気素子30に印加する直流電圧を発生するメガー41は、絶縁物に対して数kVの直流電圧を印加し、漏れ電流を検知してMΩレベルの抵抗値を測定するハンディタイプの測定器であり、高電圧機器の保守・管理者が通常所有している計測器の一つである。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、陽イオンが急速に突出部と同一電位のゲッターに引き寄せられるので、排気効果が向上し、その結果、真空劣化に対する信頼性が増し、寿命が長く安全性の高い真空絶縁開閉装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である絶縁真空開閉装置の概略図である。
【図2】 図1に使用した真空バルブの拡大した断面図である。
【図3】 図2に示した真空バルブに取り付けた真空排気素子の一側を示す断面図である。
【図4】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図5】 本発明における真空排気素子を取り付けた場合の真空圧力推移を示す特性図である。
【図6】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図7】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図8】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図9】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図10】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【図11】 本発明における真空排気素子の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
1…真空バルブ、2…真空容器、3,4…ブッシング、5…固定電極、6…可動電極、9…絶縁ロッド、10…ベローズ、15…開口部、21…遮断バネ、23…絶縁部、30…空排気素子、32…電極、33…突出部、34…電源回路、35…磁界発生装置、36…コイル、37…永久磁石、38…ゲッター、39…絶縁物、41…メガー、42…メガー電圧端子、43…電源、45…メタライズ面、46…高圧側電極、47…低圧側電極、B…磁界、E…電界、P…圧力、R…抵抗、V…電圧、e…電子。
Claims (7)
- 接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を配置し、両電極に接続したロッドが真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、
前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より外部に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、
前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする真空絶縁開閉装置。 - 接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を対向配置し、両電極に接続したロッドが互いに直角方向の真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、
前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、
前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする真空絶縁開閉装置。 - 接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を対向配置し、両電極に接続したロッドが互いに直角方向の真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、
前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、
かつ前記真空排気素子は、絶縁被覆された他方側ロッドより短く、
前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする真空絶縁開閉装置。 - 接地された真空容器内に一方側電極、該一方側電極に接離する他方側電極を対向配置し、両電極に接続したロッドが互いに直角方向の真空容器外に延びると共に、真空排気素子を備えている真空絶縁開閉装置において、
前記真空排気素子は、前記真空容器の一部より他方側ロッドと同方向に突出する突出部と、該突出部の外側に配置した磁界発生装置と、前記突出部内に設けた電極及びゲッターに接続される電源回路とを備え、
かつ前記真空排気素子は、絶縁被覆された他方側ロッドの下側に配置され、
前記真空容器と突出部との間に絶縁物を取り付けたことを特徴とする真空絶縁開閉装置。 - 前記電源回路が接地されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の真空絶縁開閉装置。
- 前記突出部内壁面にゲッター層を設けたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の真空絶縁開閉装置。
- 前記電源回路に絶縁抵抗測定器を直流電源として用いたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1記載の真空絶縁開閉装置。
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