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公開番号2024126422
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023034788
出願日2023-03-07
発明の名称真空バルブ
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H01H 33/662 20060101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】絶縁樹脂を付加した際に空隙が発生した場合、電圧印加時に空隙内部の電界が上昇するのを抑制することで、当該空隙内部における部分放電の発生を防止する。
【解決手段】電極E1,E2を離接可能に収容するように、金属部材(2,3,5,6,7)と絶縁部材(1a,1b)を組み合わせて構成された真空容器1と、真空容器を覆うように付加して成型された絶縁樹脂12と、絶縁樹脂に添加され、電気泳動性を有すると共に、電界の上昇を抑制する機能を有する電界緩和手段と、絶縁樹脂を付加した際に絶縁樹脂と金属部材及び絶縁部材との間の界面のうち応力の集中し易い部分に沿って空隙Ag1,Ag2が発生した場合、電界緩和手段を空隙に向けて移動させて近接させる移動近接手段とを具備し、電界緩和手段を空隙に近接させた状態において、電圧印加時に空隙内部の電界が上昇するのを抑制することで、空隙内部における部分放電の発生を防止する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
一対の電極を離接可能に収容するように、金属部材と絶縁部材とを組み合わせて構成された真空容器と、
前記真空容器を覆うように付加して成型された絶縁樹脂と、
前記絶縁樹脂に添加され、電気泳動性を有すると共に、電界の上昇を抑制する機能を有する電界緩和手段と、
前記真空容器を覆うように前記絶縁樹脂を付加した状態において、前記絶縁樹脂と前記金属部材との間の界面、及び、前記絶縁樹脂と前記絶縁部材との間の界面の一方又は双方の前記界面のうち応力の集中し易い部分に沿って、前記絶縁樹脂の存在しない空隙が発生した場合、前記電界緩和手段を前記空隙に向けて移動させて近接させる移動近接手段と、を具備し、
前記電界緩和手段を前記空隙に近接させた状態において、電圧印加時に前記空隙内部の電界が上昇するのを抑制することで、前記空隙内部における部分放電の発生を防止する真空バルブ。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記電界緩和手段は、前記空隙の表面全体のうち少なくとも三重点に近接させて配置され、
前記三重点は、前記絶縁樹脂と前記金属部材と前記空隙とが互いに隙間無く接触する部位、並びに、前記絶縁樹脂と前記絶縁部材と前記空隙とが互いに隙間無く接触する部位を指している請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記絶縁樹脂と前記金属部材と前記空隙とが互いに隙間無く接触する前記三重点に近接させて配置された前記電界緩和手段は、前記金属部材に隙間無く接触し、
前記絶縁樹脂と前記絶縁部材と前記空隙とが互いに隙間無く接触する前記三重点に近接させて配置された前記電界緩和手段は、前記絶縁部材に隙間無く接触する請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記電界緩和手段は、複数の電界緩和フィラーを備えて構成され、
複数の前記電界緩和フィラーの一部を、前記空隙の表面全体のうち少なくとも前記三重点に近接させて配置させる際に、
複数の前記電界緩和フィラーは、前記空隙に近接した領域では凝集し、それ以外の領域では分散している請求項２又は３に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記絶縁樹脂には、応力の集中し易い部分に発生する前記空隙の周囲に沿って、予め、複数の前記電界緩和フィラーが添加されている請求項４に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記電界緩和フィラーには、前記絶縁樹脂に導電性を付与する導電性フィラーと、前記絶縁樹脂に誘電性を付与する低誘電率フィラーとが含まれ、
前記絶縁樹脂には、前記導電性フィラー及び前記低誘電率フィラーの一方又は双方が添加される請求項４に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記低誘電率フィラーの誘電率をε１、前記絶縁樹脂の誘電率をε２とすると、
ε１＜ε２なる関係を満足するように、前記低誘電率フィラーの誘電率が設定されている請求項６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。
続きを表示（約 1,500 文字）【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。真空バルブは、その内部が真空容器（絶縁容器とも言う）によって一定の絶縁状態に維持されている。この真空容器の内部には、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】
特開２０２０－１９８２７８号公報
特開２０２１－１７４５８７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、上記した真空バルブとしては、真空容器を覆うように絶縁樹脂を付加して成型したもの（例えば、モールド真空バルブ）がある。モールド真空バルブにおいて、真空容器は、一対の電極を囲むように配置されたアークシールドの両端に絶縁碍管を接続させた複合円筒形状を成していると共に、この複合円筒形状の真空容器の両端側に、絶縁碍管に接触すること無く当該絶縁碍管を一部囲むように延出した外部シールドを備えて構成されている。
【０００５】
なお、アークシールドは、例えば、銅やステンレス鋼などを主成分とする金属（導電）材料で構成された金属部材である。絶縁碍管は、例えば、アルミナセラミックなどの絶縁材料で構成された絶縁部材である。外部シールドは、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属（導電）材料で構成された金属部材である。
【０００６】
ここで、真空容器を覆うように絶縁樹脂を付加した状態において、当該絶縁樹脂と上記した金属部材（即ち、アークシールド、外部シールド）及び絶縁部材（即ち、絶縁碍管）とは、互いに隙間無く密接していることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、上記した三者（即ち、絶縁樹脂、金属部材、絶縁部材）は、互いに異なる線膨張係数（熱膨張係数とも言う）を有している。このため、例えば、温度変化によって、これら三者の長さや体積が増減変化した場合を想定すると、互いに異なる線膨張係数（熱膨張係数）に応じて、三者それぞれの長さや体積が増減変化する割合も互いに異なったものとなる。
【０００８】
そうすると、互いに異なる増減変化の割合の程度によっては、局部的に内部応力が発生することがあり、その発生した内部応力の大きさの程度によっては、絶縁樹脂と金属部材及び絶縁部材との間に局部的な剥離が生じる場合がある。特に、熱硬化性樹脂が適用された絶縁樹脂では、熱硬化に伴うヒケが生じる場合もある。
【０００９】
いずれにおいても、絶縁樹脂と金属部材との間の界面、及び／又は、絶縁樹脂と絶縁部材との間の界面に沿って、絶縁樹脂の存在しない空隙（空気溜り、隙間とも言う）が発生する場合がある。
【００１０】
このとき、空隙が発生した状態で、モールド真空バルブを運転（即ち、電圧印加）すると、空隙内部の電界が上昇して、当該空隙内部に高い電界（即ち、電界強度が高くなった状態）が発生する。そして、電界の高さが空気の部分放電発生電界を超えたとき、空隙内部で部分放電が発生し、この部分放電により、例えば、絶縁樹脂の分解劣化が進展したような場合には、地絡事故に繋がることは否めない。
（【００１１】以降は省略されています）

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