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公開番号2025176381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-04
出願番号2024082491
出願日2024-05-21
発明の名称真空バルブ
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H01H 33/662 20060101AFI20251127BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】真空バルブの高電界箇所の電界を緩和する。
【解決手段】実施形態かかる真空バルブは、開口を有する絶縁容器、開口と接合部を介して接合された封着金具を有する真空容器と、真空容器内に切離可能に対向配置された一対の電極と、封着金具と前記接合部を覆うように設けられた電界緩和シールドとを備え、電界緩和シールドは、導電性樹脂を含有する導電領域、及び導電領域上の少なくとも一部に設けられた絶縁性樹脂を含有する絶縁領域を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
開口を有する絶縁容器、及び前記開口と接合部を介して接合された封着金具を有する真空容器と、
前記真空容器内に切離可能に対向配置された一対の電極と、
前記封着金具と前記接合部を覆うように設けられた電界緩和シールドとを備え、
前記電界緩和シールドは、導電性樹脂を含有する導電領域、及び前記導電領域上の少なくとも一部に設けられた絶縁性樹脂を含有する絶縁領域を含む真空バルブ。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記絶縁性樹脂は、前記導電性樹脂と化学的に結合している請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂は、前記導電性樹脂の主鎖と同様の主鎖を有する請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記導電領域と、前記絶縁領域との間にさらに高誘電率樹脂を含有する高誘電率領域を含む請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記高誘電率樹脂は、前記絶縁性樹脂及び前記導電性樹脂と化学的に結合している請求項４に記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記高誘電率樹脂の主鎖は、前記絶縁性樹脂の主鎖、及び前記導電性樹脂の主鎖と同様である請求項４に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記高誘電率樹脂は、絶縁性樹脂を含有する母材と、前記母材に分散された導電性粒子成分とを含む請求項４に記載の真空バルブ。
【請求項８】
前記電界緩和シールドは、前記導電領域から前記高誘電率領域を介して前記絶縁領域にかけて導電性が連続的に低下している請求項４に記載の真空バルブ。
【請求項９】
前記電界緩和シールドと、前記真空容器とは離間している請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項１０】
前記真空容器と前記電界緩和シールドの周囲は絶縁雰囲気である請求項１に記載の真空バルブ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、真空バルブに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
高電界箇所の電界緩和方法として、金属製の電界緩和シールドを配置する方法がある。この電界緩和シールドを配置した真空バルブが使用される製品としてＳＦ
６
ガスを使用したキュービクル形ガス絶縁スイッチギヤ（Ｃ－ＧＩＳ）（Ｃｕｂｉｃｌｅ－ＧａｓＩｎｓｕｌａｔｉｏｎＳｗｉｔｃｈｇｅａｒ）がある。ＳＦ
６
ガスは、温室効果ガスで将来的に使用規制される見込みのため、ＳＦ
６
ガスを代替ガスに置き換えたＣ－ＧＩＳが開発されている。代替ガスとして、例えばドライエア（乾燥空気）があるが、ＳＦ
６
ガスに比べて絶縁性能が約１／３程度しかなく、その他の代替ガスもＳＦ
６
ガスより絶縁性能が劣る場合が多く、代替ガスのみでＳＦ
６
ガスと同等の絶縁性能（絶縁破壊電圧）を実現することが難しい。そのため、固体絶縁物を複合的に使用することが検討されており、その一つとして、金属製の電界緩和シールドに対してその絶縁破壊電圧を向上させるために樹脂でその表面を被覆する。しかし、金属の電界緩和シールドに異種材料である樹脂を接着させるため、材料の膨張率の違いから温度上昇した際に応力が発生し、接着強度が低下し、その界面に欠陥ができる可能性がある。また接着強度を増すために金属表面に特殊な処理が必要になる可能性がある。また、電界緩和シールド自体も高電界であり、定格電圧が高い機種においては被覆した樹脂を貫通して絶縁破壊してしまう可能性があり、電界緩和シールドの表面電界も十分低減する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１１００１２号公報
特開２０１４－１８２８７７号公報
特開２００１－３３８５５７号公報
特開２０１７－１６５８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、真空バルブの高電界箇所の電界を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、開口を有する絶縁容器、及び前記開口と接合部を介して接合された封着金具を有する真空容器と、前記真空容器内に切離可能に対向配置された一対の電極と、前記封着金具と前記接合部を覆うように設けられた電界緩和シールドとを備え、前記電界緩和シールドは、導電性樹脂を含有する導電領域、及び前記導電領域上の少なくとも一部に設けられた絶縁性樹脂を含有する絶縁領域を含む真空バルブが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態にかかる真空バルブの一例を表す概略的な断面図である。
図１に用いられる電界緩和シールドの第１例を表す部分拡大図である。
図１に用いられる電界緩和シールドの第２例を表す部分拡大図である。
図１に用いられる電界緩和シールドの第３例を表す部分拡大図である。
ＣＮＦ含有量と導電率との関係を表すグラフ図である。
ＣＮＦ含有量と比誘電率との関係を表すグラフ図である。
ＢＴＯ含有量と比誘電率との関係を表すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態に係る真空バルブは、開口を有する絶縁容器、開口と接合部を介して接合された封着金具を有する真空容器と、真空容器内に切離可能に対向配置された一対の電極と、封着金具と接合部を覆うように設けられた電界緩和シールドとを備えている。電界緩和シールドは、導電性樹脂を含有する導電領域と、導電領域上の少なくとも一部に設けられた絶縁性樹脂を含有する絶縁領域とを含む。
【０００８】
実施形態によれば、電界緩和シールドの導電領域に、金属ではなく導電性樹脂を使用し、絶縁領域として絶縁性樹脂を使用することにより、導電領域と絶縁領域が十分な接着強度を有し、剥離などの欠陥が発生しにくい電界緩和シールドを得ることが可能となり、導電領域と絶縁領域との接着のための特殊な処理も不要となる。このような電界緩和シールドを用いることにより、真空バルブの高電界箇所の電界を緩和することができる。
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
図１に、実施形態にかかる真空バルブの一例を表す概略的な断面図を示す。
図示するように、真空バルブ１０５は、両端に開口１０ａ、１０ｂを有し、例えばアルミナ磁器等よりなる絶縁容器としての筒状のセラミックス容器１０と、一方の開口１０ａと接合部３１を介して接合された固定側封着金具１１と、他方の開口１０ｂと接合部３２を介して接合された可動側封着金具１２とを備えた真空容器１００を含み、真空容器１００内は真空が維持されている。固定側封着金具１１には中央開口部が設けられ、固定側通電軸１３が貫通固定されている。固定側通電軸１３のセラミックス容器１０内の端部に固定側接点１４が固着されている。固定側接点１４に対向し、切離自在の一対の接点となる可動側接点１５は、可動側封着金具１２に設けられた中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸１６の端部に固着されている。この可動側通電軸１６では、中央部分より可動側封着金具１２側の部分がセラミックス容器１０の外に導出される部分となっており、その部分に、気密封止のための伸縮自在の筒状のベローズ１７が配設されている。ベローズ１７の自由端１０１は可動側通電軸１６の中央部分に封着され、固定端１０２は可動側封着金具１２の中央開口部に封着されている。固定側接点１４と可動側通電軸１６の周囲には、筒状のアークシールド１８が設けられている。アークシールドは導電体であり、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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