真空バルブ用電気接点およびそれを用いた真空遮断器
【課題】本発明の目的は、溶着引離し力が小さく、優れた通電性能，遮断性能を有する電気接点を提供することにある。
【解決手段】クロム，銅、およびテルルを含み、銅マトリックス中にクロムと銅とテルルからなる金属間化合物およびクロムが分散した組織を有する電気接点であって、該金属間化合物が銅マトリックスの結晶粒内および粒界、並びにクロムと銅の界面に存在することを特徴とする電気接点。
【解決手段】クロム，銅、およびテルルを含み、銅マトリックス中にクロムと銅とテルルからなる金属間化合物およびクロムが分散した組織を有する電気接点であって、該金属間化合物が銅マトリックスの結晶粒内および粒界、並びにクロムと銅の界面に存在することを特徴とする電気接点。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器，真空開閉器等に用いられる新規な真空バルブ用電気接点に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空遮断器等の受配電機器には、小型・低価格化が求められている。そのためには真空バルブ内の電気接点を低強度化し、ジュール熱により電気接点同士が溶着した際の引離し力を低減することによって、電気接点の開閉動作を行う操作機構部を小型化する必要がある。電気接点の多くはＣｒ−Ｃｕ系の焼結合金が用いられ、これを低強度化させる手段として、Ｔｅなどの低融点金属を添加する方法が用いられる。
【０００３】
低融点金属は耐溶着成分として、あるいは電流遮断後の接点表面の荒れを抑制するために添加され、数重量％の添加量が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３５７７８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４００７３号公報
【特許文献３】特開２００３−２２３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
数重量％の低融点金属を添加すると、通電成分であるＣｕマトリクスに欠陥が生じたり、焼結が不十分となるなど、電気接点に良好な通電性能や遮断性能が得られない場合がある。
【０００６】
また、真空バルブを真空封止ろう付けして製作する場合、電気接点から低融点金属が揮散してろう付け部の健全性を損ない、真空バルブ内の真空度低下を招く恐れがある。
【０００７】
さらに、低融点金属添加量が適正量に対して少ない場合には、電気接点の低強度化が十分でなく、引離し力の低減効果が不足する場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、溶着引離し力が小さく、優れた通電性能，遮断性能を有する電気接点を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、ＣｒとＣｕを主成分とし、Ｃｕマトリックス中にＣｒが分散した組織を有する電気接点であって、さらにＣｕマトリックス中に金属間化合物を分散させたものである。特に、金属間化合物が、Ｃｕマトリックスの結晶粒内，粒界，ＣｒとＣｕの界面に存在することを特徴とする。金属間化合物はＣｒとＣｕとＴｅからなる三元系化合物である。Ｃｒの含有量が１８〜４５体積％であることが好ましい。また、金属間化合物の含有量が０.０２〜２.０体積％であることが好ましい。特に、金属間化合物としてＣｒ2ＣｕＴｅ4，Ｃｒ4Ｃｕ2Ｔｅ7のいずれか、もしくは両方を含む。
【００１０】
また、上記課題を解決する本発明は、Ｃｒの粉末と、Ｃｕの粉末と、ＣｒとＣｕとＴｅからなる三元系化合物よりなる金属間化合物の粉末を混合し、加圧成形し、Ｃｕの融点以下の温度で加熱焼結することを特徴とする電気接点の製造方法にある。前記Ｃｒ粉末の粒径が１０４μｍ以下、前記Ｃｕ粉末および前記金属間化合物粉末の粒径が６１μｍ以下の粉末を用いることが好ましい。
【００１１】
また、金属間化合物の粉末は、ＣｒとＣｕとＴｅの粉末を混合し、もしくはＣｕ2ＴｅとＣｒ2Ｔｅ3の粉末を混合したのち、加圧成形し、金属間化合物の融点以下の温度で加熱し、粉砕することにより得られる。混合粉末の加熱は真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行う。
【発明の効果】
【００１２】
上記の構成によれば、溶着引離し力が小さく、優れた通電性能，遮断性能を有する電気接点を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電極の構造を示す断面図。
【図２】真空バルブの構造を示す図。
【図３】真空遮断器の構造を表す図。
【図４】路肩設置変圧器用負荷開閉器の構造を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
真空遮断器は、真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備える。また、真空開閉機器は、真空バルブを導体によって直列に複数接続し、可動側電極を駆動する開閉手段を備えたものである。真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極とを備える。この固定側電極及び可動側電極の少なくとも一方に、本発明の構成を用いることができる。
【００１５】
真空遮断器用の電極は、円板形状をなし、円板形状の円中心に形成された中心孔と、この中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、円板形状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒を有する。前記の円板形状部材（電気接点）に優れた通電性能，遮断性能を有する材料を用いることで、真空遮断器，真空開閉機器等の機器の小型化が可能となる。
【００１６】
本発明者らは、低融点金属を添加したＣｒ−Ｃｕ焼結電気接点における強度低減機構が、焼結材組織中のＣｒ粒子とＣｕマトリクスとの界面における脆化層の形成であることを見出した。すなわち、低融点金属は焼結過程において溶融し、Ｃｒ粉末とＣｕ粉末の間に移動した後、ＣｒとＣｕと低融点金属成分からなる三元系の金属間化合物を形成する。この金属間化合物の機械的特性（破壊靱性値ＫIC）を測定した結果、焼結材中のＣｒ粒子の約１／２以下の値であった。破壊靱性値ＫICは、破壊に対する抵抗を示す特性値で、値が小さいほどき裂が進展しやすく、脆性であることを表わす。したがって、Ｃｒ粒子とＣｕマトリックスの界面に形成された脆性の金属間化合物層がＣｒとＣｕの界面強度を低下させ、破壊の進展を促進し、焼結材強度を低減したものと考えられる。このことから、焼結電気接点の強度低減には、組織中に金属間化合物を分散させることが有効であるとの知見を得た。
【００１７】
この知見を基に、ＣｒとＣｕ、および金属間化合物からなり、Ｃｕマトリックス中にＣｒおよび金属間化合物が分散した組織を有する電気接点とした。この金属間化合物はＣｒとＣｕの界面のみならず、Ｃｕマトリックスの結晶粒内および粒界にも存在するものである。脆性の金属間化合物がＣｒ粒子とＣｕマトリックスの界面だけでなく、延性のＣｕマトリックス中にも存在することによって、Ｃｕの伸び変形を抑制して脆性破壊を促進し、溶着した電気接点同士を引離す力を小さくすることができる。また、一般に毒性を有する低融点金属を用いずに上記効果が得られるため、環境負荷を小さくできる。さらに、金属間化合物を用いたことで、焼結過程の加熱や電流遮断時のアーク加熱によっても低融点金属の揮散減少が生じないため、強度低減効果の劣化や真空度低下に伴う耐電圧性能低下を防止できる。
【００１８】
この金属間化合物はＣｒとＣｕとＴｅからなる三元系化合物であり、Ｃｒ2ＣｕＴｅ4，Ｃｒ4Ｃｕ2Ｔｅ7のうちのいずれか１種または２種以上からなるものである。金属間化合物をこれらの元素により構成することで、電気接点中に含んでも電流遮断性能に悪影響を及ぼすことなく、脆性破壊の起点を電気接点中に形成することができる。
【００１９】
Ｃｒの含有量は１８〜４５体積％、金属間化合物の含有量は好ましくは０.０２〜２.０体積％の範囲にあることが望ましい。Ｃｒ量がこれより少ないと耐電圧性能が低下し、これより多いと通電性能が低下するとともに焼結性が低下して緻密な電気接点の製造が困難になり、十分な遮断性能が得られない。金属間化合物がこれより少ないと強度低減効果が不足し、これより多いと導電率が低下するとともに、接触抵抗が大きくなり溶着面積が増す傾向となるため、溶着引離し性を向上させる効果が小さい。また、金属間化合物が多いと有害なＴｅの絶対量が多くなり、Ｔｅ単体に替えて金属間化合物を添加することの利点がなくなる。
【００２０】
電気接点の製造方法は、前記のＣｒの粉末と、Ｃｕの粉末と、金属間化合物の粉末とを混合し、この混合粉末を加圧成形した後、Ｃｕの融点以下の温度で加熱焼結するもので、比較的容易に低コストで製造することが可能になる。混合粉末の加圧成形は、最終形状の金型を用いて成形することにより、加熱焼結後に機械加工を用いることなく、最終形状の電気接点を製造することができる。
【００２１】
この金属間化合物の粉末は、ＣｒとＣｕとＴｅの粉末を化学量論組成比に混合し、加圧成形し、金属間化合物の融点以下の温度で加熱合成したのち、粉砕するか、あるいはＣｕ2ＴｅとＣｒ2Ｔｅ3の粉末を化学量論組成比に混合し、加圧成形し、金属間化合物の融点以下の温度で加熱合成したのち、粉砕することによって得られる。これらの方法により、所望の金属間化合物成分が比較的容易に得られ、粉砕の程度によって粒度を調整することができる。
【００２２】
以上の電気接点を得るための加熱焼結、あるいは金属間化合物を得るための加熱合成は、真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行うことにより、加熱中の酸化を防止して真空バルブを高真空に保つとともに、所望の電気接点組成あるいは金属間化合物組成を得ることができる。
【００２３】
また、電気接点を得るために用いる原料粉末の粒径は、Ｃｒ粉末が１０４μｍ以下、Ｃｕ粉末および金属間化合物粉末が６１μｍ以下とすることが望ましい。それぞれの粒径がこの値より大きいと、焼結後の組織の均一性が低下し、電流遮断時における接点面においてＣｕが溶出し、溶着が発生しやすくなり、あるいは金属間化合物による強度低減効果が不安定となる。
【００２４】
上記の電気接点を用いた電極は、円板形状をなし、この円板形状の円中心に形成された中心孔と、この中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、さらに円板形状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒を有するもので、円板形状部材が上記の電気接点からなることにより、遮断性能に優れ、溶着引離し力の小さい所望の性能を有する電極が得られる。
【００２５】
真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備え、その少なくとも一方が、上記の電気接点を用いた電極からなるものである。また、真空遮断器は、真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備えたものである。さらに、真空開閉機器は、真空バルブを導体によって直列に複数接続し、可動側電極を駆動する開閉手段を備えたものである。これにより、優れた遮断性能や通電性能を有し、電気接点同士が溶着した際の引離し力が小さく、操作機構部を小型化することができ、小型で低価格の真空遮断器、さらには各種真空開閉装置が得られる。
【００２６】
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
本実施例では、表１に示す組成の電気接点１の素材となる焼結体を作製した。
【００２８】
電気接点１の作製方法について説明する。まず、三元系金属間化合物の粉末を作製した。本実施例ではＣｕ2ＴｅとＣｒ2Ｔｅ3の粉末（いずれも粒径１０μｍ以下）を、組成が４８.２Ｃｕ2Ｔｅ−５１.８Ｃｒ2Ｔｅ3（重量％）となるように乳鉢で混合し、金型に充填して２９４ＭＰａの圧力で加圧成形した後、真空中で８００℃×１時間加熱してＣｒ2ＣｕＴｅ4を合成した。これを乳鉢を用いて粉砕し、粒径が５０μｍ以下のＣｒ2ＣｕＴｅ4粉末を作製した。次に、粒径が８０μｍ以下のＣｒ粉末と、粒径６０μｍ以下のＣｕ粉末と、上記Ｃｒ2ＣｕＴｅ4粉末とを、表１に示す組成でＶ型混合器により混合し、この混合粉末を金型に充填して２９４ＭＰａの圧力で加圧成形した。成形体の相対密度は、およそ７４％であった。これを真空中で１０６０℃×２時間加熱して焼結し、電気接点１の素材となる焼結体を作製した。得られた焼結体の相対密度は、およそ９６％であった。
【００２９】
〔比較例１〕
比較例として、Ｔｅを単体で添加した従来材であるＣｒ−Ｃｕ−Ｔｅ焼結体を、次の方法により作製した。粒径が８０μｍ以下のＣｒ粉末と、粒径６０μｍ以下のＣｕ粉末と、粒径４５μｍ以下のＴｅ粉末とを、表１（Ｎo.１１）に示す組成で乳鉢およびＶ型混合器により混合し、この混合粉末を実施例１と同様の方法で加圧成形後、加熱して焼結体を作製した。成形体および焼結体の相対密度は、いずれも実施例１と同等であった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
実施例１，比較例１で得られた焼結体の電気的特性として、導電率を測定した結果を表１に併せて示す。導電率は渦電流式測定器を用いて測定し、焼きなまし純銅の導電率を１００％とした相対値（ＩＡＣＳ％）で表わした。表１に示すように、導電率にはＣｒの含有量が大きく影響し、Ｃｒが多いほど導電率は小さくなる。これに対し、金属間化合物の添加量による影響は小さく、Ｃｒ量が２３体積％の場合、導電率（ＩＡＣＳ）は４５％前後でＴｅを添加した場合（Ｎo.１１）と同程度の値となるが、金属間化合物が多くなると導電率は小さくなる傾向にある。
【００３２】
また、得られた焼結体の断面を研磨し、走査電子顕微鏡およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて、断面組織中における金属間化合物の存在箇所を観察した結果を表１に併せて示す。金属間化合物を添加した場合には（Ｎo.１１を除く全て）、金属間化合物はＣｒ粒子とＣｕマトリックスの界面のみならず、Ｃｕマトリックス中（結晶粒内および結晶粒界）にも均一に分散していた。この傾向は、Ｃｒ含有量や金属間化合物の添加量に関わらず、同様であった。一方、Ｔｅを添加したＮo.１１の場合には、Ｃｒ粒子とＣｕマトリックスの界面にはＣｒ−Ｃｕ−Ｔｅ系の金属間化合物が存在していたが、Ｃｕマトリックス中には単体Ｔｅが部分的に存在するものの、金属間化合物は見られなかった。これは、Ｃｒ粒子とＣｕマトリックスの界面においてのみ、ＣｒとＣｕとＴｅが共存し、金属間化合物を生成し得るためであり、Ｔｅを単体で添加した場合には金属間化合物はＣｕマトリックス中には存在しないことが明らかとなった。
【実施例２】
【００３３】
図１は電極の構造を示す断面図である。図１において、１は電気接点、２はアークに駆動力を与えるためのスリット溝、３はステンレス製の補強板，４は電極棒，５はろう材、４４は電気接点１の中央にアークが発生して停滞するのを防ぐための中央孔である。
【００３４】
実施例１で得られた焼結体を機械加工し、図１に示す形状の電気接点１を作製した。なお、スリット溝２および中央孔４４を有する最終形状を形作ることのできる金型に混合粉末を充填し、焼結する方法によっても電気接点１を得ることができ、この方法では機械加工などの後加工が不要であるため、容易に製作が可能である。
【００３５】
電極の作製方法は次の通りである。電極棒４を無酸素銅で、また、補強板３をＳＵＳ３０４であらかじめ機械加工により作製しておき、前記の焼結および機械加工で得られた電気接点１，補強板３，電極棒４それぞれの間にろう材５を載置し、これを８.２×１０-4Ｐａ以下の真空中で９７０℃×１０分間加熱し、図１に示す電極を作製した。この電極は定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡ用の真空バルブに用いられる電極である。なお、電気接点１の強度が十分であれば、補強板３は省いてもよい。
【実施例３】
【００３６】
実施例２で作製した電極を用いて、真空バルブを作製した。真空バルブの仕様は，定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡである。
【００３７】
図２は、本実施例に関わる真空バルブの構造を示す図である。図２において、１ａ，１ｂはそれぞれ固定側電気接点，可動側電気接点、３ａ，３ｂは補強板、４ａ，４ｂはそれぞれ固定側電極棒，可動側電極棒で、これらをもってそれぞれ固定側電極６ａ，可動側電極６ｂを構成する。なお、本実施例では、固定側と可動側の電気接点の溝が接触面において一致するように設置した。可動側電極６ｂは、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐ可動側シールド８を介して可動側ホルダー１２にろう付け接合される。これらは、固定側端板９ａ，可動側端板９ｂ、及び絶縁筒１３によって高真空にろう付け封止され、固定側電極６ａ及び可動側ホルダー１２のネジ部をもって外部導体と接続される。絶縁筒１３の内面には、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐシールド７が設けられ、また、可動側端板９ｂと可動側ホルダー１２の間には摺動部分を支えるためのガイド１１が設けられる。可動側シールド８と可動側端板９ｂの間にはベローズ１０が設けられ、真空バルブ内を真空に保ったまま可動側ホルダー１２を上下させ、固定側電極６ａと可動側電極６ｂを開閉させることができる。
【００３８】
このように、実施例２で作製した電気接点を図２に示す電気接点１ａ，１ｂに用いて、真空バルブを作製した。
【実施例４】
【００３９】
実施例３で作製した真空バルブを搭載した真空遮断器を作製した。図３は、真空バルブ１４とその操作機構を示す真空遮断器の構成図である。
【００４０】
真空遮断器は、操作機構部を前面に配置し、背面に真空バルブ１４を支持する３相一括型の３組のエポキシ筒１５を配置した構造である。真空バルブ１４は、絶縁操作ロッド１６を介して、操作機構によって開閉される。
【００４１】
遮断器が閉路状態の場合、電流は上部端子１７，電気接点１，集電子１８，下部端子１９を流れる。電極間の接触力は、絶縁操作ロッド１６に装着された接触バネ２０によって保たれている。電極間の接触力および短絡電流による電磁力は、支えレバー２１およびプロップ２２で保持されている。投入コイル３０を励磁すると開路状態からプランジャ２３がノッキングロッド２４を介してローラ２５を押し上げ、主レバー２６を回して電極間を閉じたあと、支えレバー２１で保持している。
【００４２】
遮断器が引き外し自由状態では、引き外しコイル２７が励磁され、引き外しレバー２８がプロップ２２の係合を外し、主レバー２６が回って電極間が開かれる。
【００４３】
遮断器が開路状態では、電極間が開かれたあと、リセットバネ２９によってリンクが復帰し、同時にプロップ２２が係合する。この状態で投入コイル３０を励磁すると閉路状態になる。なお、３１は排気筒である。
【００４４】
次に、本実施例４の真空遮断器の性能試験を行った。上述のように、真空バルブは、定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡである。表２に、性能試験結果を示す。各性能は、Ｔｅを単体で添加した従来材であるＣｒ−Ｃｕ−Ｔｅ焼結体（Ｎo.１１）の結果を基準とし、相対値で表わした。引離し性は、２８ｋＡ通電後の溶着引離し力（相対値）の逆数とした。
【００４５】
【表２】
【００４６】
Ｎo.１〜Ｎo.４は、金属間化合物として添加したＣｒ2ＣｕＴｅ4の量を変化させた場合である。Ｃｒ2ＣｕＴｅ4の量が多くなると、最大遮断電流値や耐電圧性は従来材（Ｎo.１１）と同等以上で、引離し性が明らかに向上する。これは、脆性の金属間化合物が焼結体中に均一に分散し、溶着後の引離しに伴う破壊を容易にするためと考えられる。
【００４７】
Ｎo.５とＮo.６はＣｒ含有量を変化させた場合で、Ｃｒ量が多いと導電率の低下に伴い最大遮断電流値が低下し、耐アーク成分のＣｒ量が少ないと耐電圧性が低下するが、いずれも実用上支障のない範囲である。Ｃｒ含有量に関わらず、引離し性はＣｒ2ＣｕＴｅ4の均一分散によって優れた値を示している。なお、Ｃｒ量が多いＮo.６の場合、同じＣｒ2ＣｕＴｅ4量のＮo.２に比べて引離し性が低下するのは、硬質で電気抵抗が比較的大きなＣｒが多いため、接点間の接触抵抗が大きくなり、溶着面積が増大するためである。
【００４８】
Ｎo.７はＣｒ2ＣｕＴｅ4を微量添加した場合、Ｎo.８はＣｒ2ＣｕＴｅ4を比較的多く添加した場合である。Ｔｅを単体で添加したＮo.１１に比べて、Ｎo.７では電流遮断に伴うアーク加熱によるＴｅの揮散がないため、最大遮断電流値や耐電圧性は優れる傾向にあるが、引離し性は改善効果が見られない。Ｎo.８では引離し性に優れるものの、硬質のＣｒ2ＣｕＴｅ4が多いために接触抵抗が増大し、溶着面積が大きく、引離し改善効果はＮo.４に比べて小さい。また、Ｃｒ2ＣｕＴｅ4が比較的多いために焼結性が低下し、導電率が小さいため、最大遮断電流値や耐電圧性が従来材（Ｎo.１１）と同等である。さらに、Ｃｒ2ＣｕＴｅ4が多いとＴｅの絶対量が多くなるため、有害なＴｅ単体に替えて金属間化合物を添加する利点がなくなる。したがって、金属間化合物の添加量は０.０２〜２.０体積％の範囲が好ましいといえる。
【００４９】
Ｎo.９，１０は、Ｃｒの含有量を変化させた例である。Ｎo.９はＮo.２の電気接点のＣｒ含有量を少なくした場合、Ｎo.１０は多くした場合である。耐アーク成分のＣｒが少ないＮo.９では耐電圧性が、Ｃｒ量が多いために導電率が小さいＮo.１０では最大遮断電流値がそれぞれ低下した。したがって、Ｃｒの含有量は１８〜４５体積％が適するといえる。
【００５０】
このように、上記の電気接点によって、優れた電流遮断性能および耐電圧性能を有しながら、溶着した接点同士の引離し力を低減することができ、操作機構部の小型化が実現可能な真空バルブおよび真空遮断器が得られる。
【実施例５】
【００５１】
実施例３で作製した真空バルブを、真空遮断器以外の真空開閉装置に搭載した。図４は、実施例３で作製した真空バルブ１４を搭載した、路肩設置変圧器用の負荷開閉器である。
【００５２】
この負荷開閉器は、主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が、真空封止された外側真空容器３２内に複数対収納されたものである。外側真空容器３２は、上部板材３３と下部板材３４及び側部板材３５を備え、各板材の周囲（縁）が互いに溶接によって接合されているとともに、設備本体とともに設置されている。
【００５３】
上部板材３３には、上部貫通孔３６が形成されており、各上部貫通孔３６の縁には環状の絶縁性上部ベース３７が各上部貫通孔３６を覆うように固定されている。そして、各上部ベース３７の中央に形成された円形空間部には、円柱状の可動側電極棒４ｂが往復動（上下動）自在に挿入されている。すなわち、各上部貫通孔３６は上部ベース３７と可動側電極棒４ｂによって閉塞されている。
【００５４】
可動側電極棒４ｂの軸方向端部（上部側）は、外側真空容器３２の外部に設置される操作器（電磁操作器）に連結されるようになっている。また、上部板材３３の下部側には、各上部貫通孔３６の縁に沿って外側ベローズ３８が往復動（上下動）自在に配置されており、各外側ベローズ３８は、軸方向の一端側が上部板材３３の下部側に固定され、軸方向の他端側が各可動側電極棒４ｂの外周面に装着されている。すなわち、外側真空容器３２を密閉構造とするために、各上部貫通孔３６の縁には各可動側電極棒４ｂの軸方向に沿って外側ベローズ３８が配置されている。また、上部板材３３には排気管（図示省略）が連結され、この排気管を介して外側真空容器３２内が真空排気されるようになっている。
【００５５】
一方、下部板材３４には下部貫通孔３９が形成されており、各下部貫通孔３９の縁には絶縁性ブッシング４０が各下部貫通孔３９を覆うように固定されている。各絶縁性ブッシング４０の底部には、環状の絶縁性下部ベース４１が固定されている。そして、各下部ベース４１の中央の円形空間部には、円柱状の固定側電極棒４ａが挿入されている。すなわち、下部板材３４に形成された下部貫通孔３９は、それぞれ絶縁性ブッシング４０，下部ベース４１、及び固定側電極棒４ａによって閉塞されている。そして、固定側電極棒４ａの軸方向の一端側（下部側）は、外側真空容器３２の外部に配置されたケーブル（配電線）に連結されるようになっている。
【００５６】
外側真空容器３２の内部には、負荷開閉器の主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が収納されており、各可動側電極棒４ｂは、２つの湾曲部を有するフレキシブル導体（可撓性導体）４２を介して互いに連結されている。このフレキシブル導体４２は、軸方向において２つの湾曲部を有する導電性板材としての銅板とステンレス板を交互に複数枚積層して構成されている。フレキシブル導体４２には貫通孔４３が形成されており、各貫通孔４３に各可動側電極棒４ｂを挿入して互いに連結される。
【００５７】
以上のように、実施例３で作製した真空バルブは、路肩設置変圧器用の負荷開閉器にも適用可能であり、これ以外の真空絶縁スイッチギアなどの各種真空開閉装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電気接点
１ａ 固定側電気接点
１ｂ 可動側電気接点
２ スリット溝
３，３ａ，３ｂ 補強板
４，４ａ，４ｂ 電極棒
５ ろう材
６ａ 固定側電極
６ｂ 可動側電極
７ シールド
８ 可動側シールド
９ａ 固定側端板
９ｂ 可動側端板
１０ ベローズ
１１ ガイド
１２ 可動側ホルダー
１３ 絶縁筒
１４ 真空バルブ
１５ エポキシ筒
１６ 絶縁操作ロッド
１７ 上部端子
１８ 集電子
１９ 下部端子
２０ 接触バネ
２１ 支えレバー
２２ プロップ
２３ プランジャ
２４ ノッキングロッド
２５ ローラ
２６ 主レバー
２７ 引き外しコイル
２８ 引き外しレバー
２９ リセットバネ
３０ 投入コイル
３１ 排気筒
３２ 外側真空容器
３３ 上部板材
３４ 下部板材
３５ 側部板材
３６ 上部貫通孔
３７ 上部ベース
３８ 外側ベローズ
３９ 下部貫通孔
４０ 絶縁性ブッシング
４１ 下部ベース
４２ フレキシブル導体
４３ フレキシブル導体貫通孔
４４ 中央孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器，真空開閉器等に用いられる新規な真空バルブ用電気接点に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空遮断器等の受配電機器には、小型・低価格化が求められている。そのためには真空バルブ内の電気接点を低強度化し、ジュール熱により電気接点同士が溶着した際の引離し力を低減することによって、電気接点の開閉動作を行う操作機構部を小型化する必要がある。電気接点の多くはＣｒ−Ｃｕ系の焼結合金が用いられ、これを低強度化させる手段として、Ｔｅなどの低融点金属を添加する方法が用いられる。
【０００３】
低融点金属は耐溶着成分として、あるいは電流遮断後の接点表面の荒れを抑制するために添加され、数重量％の添加量が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３５７７８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４００７３号公報
【特許文献３】特開２００３−２２３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
数重量％の低融点金属を添加すると、通電成分であるＣｕマトリクスに欠陥が生じたり、焼結が不十分となるなど、電気接点に良好な通電性能や遮断性能が得られない場合がある。
【０００６】
また、真空バルブを真空封止ろう付けして製作する場合、電気接点から低融点金属が揮散してろう付け部の健全性を損ない、真空バルブ内の真空度低下を招く恐れがある。
【０００７】
さらに、低融点金属添加量が適正量に対して少ない場合には、電気接点の低強度化が十分でなく、引離し力の低減効果が不足する場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、溶着引離し力が小さく、優れた通電性能，遮断性能を有する電気接点を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、ＣｒとＣｕを主成分とし、Ｃｕマトリックス中にＣｒが分散した組織を有する電気接点であって、さらにＣｕマトリックス中に金属間化合物を分散させたものである。特に、金属間化合物が、Ｃｕマトリックスの結晶粒内，粒界，ＣｒとＣｕの界面に存在することを特徴とする。金属間化合物はＣｒとＣｕとＴｅからなる三元系化合物である。Ｃｒの含有量が１８〜４５体積％であることが好ましい。また、金属間化合物の含有量が０.０２〜２.０体積％であることが好ましい。特に、金属間化合物としてＣｒ2ＣｕＴｅ4，Ｃｒ4Ｃｕ2Ｔｅ7のいずれか、もしくは両方を含む。
【００１０】
また、上記課題を解決する本発明は、Ｃｒの粉末と、Ｃｕの粉末と、ＣｒとＣｕとＴｅからなる三元系化合物よりなる金属間化合物の粉末を混合し、加圧成形し、Ｃｕの融点以下の温度で加熱焼結することを特徴とする電気接点の製造方法にある。前記Ｃｒ粉末の粒径が１０４μｍ以下、前記Ｃｕ粉末および前記金属間化合物粉末の粒径が６１μｍ以下の粉末を用いることが好ましい。
【００１１】
また、金属間化合物の粉末は、ＣｒとＣｕとＴｅの粉末を混合し、もしくはＣｕ2ＴｅとＣｒ2Ｔｅ3の粉末を混合したのち、加圧成形し、金属間化合物の融点以下の温度で加熱し、粉砕することにより得られる。混合粉末の加熱は真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行う。
【発明の効果】
【００１２】
上記の構成によれば、溶着引離し力が小さく、優れた通電性能，遮断性能を有する電気接点を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電極の構造を示す断面図。
【図２】真空バルブの構造を示す図。
【図３】真空遮断器の構造を表す図。
【図４】路肩設置変圧器用負荷開閉器の構造を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
真空遮断器は、真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備える。また、真空開閉機器は、真空バルブを導体によって直列に複数接続し、可動側電極を駆動する開閉手段を備えたものである。真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極とを備える。この固定側電極及び可動側電極の少なくとも一方に、本発明の構成を用いることができる。
【００１５】
真空遮断器用の電極は、円板形状をなし、円板形状の円中心に形成された中心孔と、この中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、円板形状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒を有する。前記の円板形状部材（電気接点）に優れた通電性能，遮断性能を有する材料を用いることで、真空遮断器，真空開閉機器等の機器の小型化が可能となる。
【００１６】
本発明者らは、低融点金属を添加したＣｒ−Ｃｕ焼結電気接点における強度低減機構が、焼結材組織中のＣｒ粒子とＣｕマトリクスとの界面における脆化層の形成であることを見出した。すなわち、低融点金属は焼結過程において溶融し、Ｃｒ粉末とＣｕ粉末の間に移動した後、ＣｒとＣｕと低融点金属成分からなる三元系の金属間化合物を形成する。この金属間化合物の機械的特性（破壊靱性値ＫIC）を測定した結果、焼結材中のＣｒ粒子の約１／２以下の値であった。破壊靱性値ＫICは、破壊に対する抵抗を示す特性値で、値が小さいほどき裂が進展しやすく、脆性であることを表わす。したがって、Ｃｒ粒子とＣｕマトリックスの界面に形成された脆性の金属間化合物層がＣｒとＣｕの界面強度を低下させ、破壊の進展を促進し、焼結材強度を低減したものと考えられる。このことから、焼結電気接点の強度低減には、組織中に金属間化合物を分散させることが有効であるとの知見を得た。
【００１７】
この知見を基に、ＣｒとＣｕ、および金属間化合物からなり、Ｃｕマトリックス中にＣｒおよび金属間化合物が分散した組織を有する電気接点とした。この金属間化合物はＣｒとＣｕの界面のみならず、Ｃｕマトリックスの結晶粒内および粒界にも存在するものである。脆性の金属間化合物がＣｒ粒子とＣｕマトリックスの界面だけでなく、延性のＣｕマトリックス中にも存在することによって、Ｃｕの伸び変形を抑制して脆性破壊を促進し、溶着した電気接点同士を引離す力を小さくすることができる。また、一般に毒性を有する低融点金属を用いずに上記効果が得られるため、環境負荷を小さくできる。さらに、金属間化合物を用いたことで、焼結過程の加熱や電流遮断時のアーク加熱によっても低融点金属の揮散減少が生じないため、強度低減効果の劣化や真空度低下に伴う耐電圧性能低下を防止できる。
【００１８】
この金属間化合物はＣｒとＣｕとＴｅからなる三元系化合物であり、Ｃｒ2ＣｕＴｅ4，Ｃｒ4Ｃｕ2Ｔｅ7のうちのいずれか１種または２種以上からなるものである。金属間化合物をこれらの元素により構成することで、電気接点中に含んでも電流遮断性能に悪影響を及ぼすことなく、脆性破壊の起点を電気接点中に形成することができる。
【００１９】
Ｃｒの含有量は１８〜４５体積％、金属間化合物の含有量は好ましくは０.０２〜２.０体積％の範囲にあることが望ましい。Ｃｒ量がこれより少ないと耐電圧性能が低下し、これより多いと通電性能が低下するとともに焼結性が低下して緻密な電気接点の製造が困難になり、十分な遮断性能が得られない。金属間化合物がこれより少ないと強度低減効果が不足し、これより多いと導電率が低下するとともに、接触抵抗が大きくなり溶着面積が増す傾向となるため、溶着引離し性を向上させる効果が小さい。また、金属間化合物が多いと有害なＴｅの絶対量が多くなり、Ｔｅ単体に替えて金属間化合物を添加することの利点がなくなる。
【００２０】
電気接点の製造方法は、前記のＣｒの粉末と、Ｃｕの粉末と、金属間化合物の粉末とを混合し、この混合粉末を加圧成形した後、Ｃｕの融点以下の温度で加熱焼結するもので、比較的容易に低コストで製造することが可能になる。混合粉末の加圧成形は、最終形状の金型を用いて成形することにより、加熱焼結後に機械加工を用いることなく、最終形状の電気接点を製造することができる。
【００２１】
この金属間化合物の粉末は、ＣｒとＣｕとＴｅの粉末を化学量論組成比に混合し、加圧成形し、金属間化合物の融点以下の温度で加熱合成したのち、粉砕するか、あるいはＣｕ2ＴｅとＣｒ2Ｔｅ3の粉末を化学量論組成比に混合し、加圧成形し、金属間化合物の融点以下の温度で加熱合成したのち、粉砕することによって得られる。これらの方法により、所望の金属間化合物成分が比較的容易に得られ、粉砕の程度によって粒度を調整することができる。
【００２２】
以上の電気接点を得るための加熱焼結、あるいは金属間化合物を得るための加熱合成は、真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行うことにより、加熱中の酸化を防止して真空バルブを高真空に保つとともに、所望の電気接点組成あるいは金属間化合物組成を得ることができる。
【００２３】
また、電気接点を得るために用いる原料粉末の粒径は、Ｃｒ粉末が１０４μｍ以下、Ｃｕ粉末および金属間化合物粉末が６１μｍ以下とすることが望ましい。それぞれの粒径がこの値より大きいと、焼結後の組織の均一性が低下し、電流遮断時における接点面においてＣｕが溶出し、溶着が発生しやすくなり、あるいは金属間化合物による強度低減効果が不安定となる。
【００２４】
上記の電気接点を用いた電極は、円板形状をなし、この円板形状の円中心に形成された中心孔と、この中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、さらに円板形状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒を有するもので、円板形状部材が上記の電気接点からなることにより、遮断性能に優れ、溶着引離し力の小さい所望の性能を有する電極が得られる。
【００２５】
真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備え、その少なくとも一方が、上記の電気接点を用いた電極からなるものである。また、真空遮断器は、真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備えたものである。さらに、真空開閉機器は、真空バルブを導体によって直列に複数接続し、可動側電極を駆動する開閉手段を備えたものである。これにより、優れた遮断性能や通電性能を有し、電気接点同士が溶着した際の引離し力が小さく、操作機構部を小型化することができ、小型で低価格の真空遮断器、さらには各種真空開閉装置が得られる。
【００２６】
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
本実施例では、表１に示す組成の電気接点１の素材となる焼結体を作製した。
【００２８】
電気接点１の作製方法について説明する。まず、三元系金属間化合物の粉末を作製した。本実施例ではＣｕ2ＴｅとＣｒ2Ｔｅ3の粉末（いずれも粒径１０μｍ以下）を、組成が４８.２Ｃｕ2Ｔｅ−５１.８Ｃｒ2Ｔｅ3（重量％）となるように乳鉢で混合し、金型に充填して２９４ＭＰａの圧力で加圧成形した後、真空中で８００℃×１時間加熱してＣｒ2ＣｕＴｅ4を合成した。これを乳鉢を用いて粉砕し、粒径が５０μｍ以下のＣｒ2ＣｕＴｅ4粉末を作製した。次に、粒径が８０μｍ以下のＣｒ粉末と、粒径６０μｍ以下のＣｕ粉末と、上記Ｃｒ2ＣｕＴｅ4粉末とを、表１に示す組成でＶ型混合器により混合し、この混合粉末を金型に充填して２９４ＭＰａの圧力で加圧成形した。成形体の相対密度は、およそ７４％であった。これを真空中で１０６０℃×２時間加熱して焼結し、電気接点１の素材となる焼結体を作製した。得られた焼結体の相対密度は、およそ９６％であった。
【００２９】
〔比較例１〕
比較例として、Ｔｅを単体で添加した従来材であるＣｒ−Ｃｕ−Ｔｅ焼結体を、次の方法により作製した。粒径が８０μｍ以下のＣｒ粉末と、粒径６０μｍ以下のＣｕ粉末と、粒径４５μｍ以下のＴｅ粉末とを、表１（Ｎo.１１）に示す組成で乳鉢およびＶ型混合器により混合し、この混合粉末を実施例１と同様の方法で加圧成形後、加熱して焼結体を作製した。成形体および焼結体の相対密度は、いずれも実施例１と同等であった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
実施例１，比較例１で得られた焼結体の電気的特性として、導電率を測定した結果を表１に併せて示す。導電率は渦電流式測定器を用いて測定し、焼きなまし純銅の導電率を１００％とした相対値（ＩＡＣＳ％）で表わした。表１に示すように、導電率にはＣｒの含有量が大きく影響し、Ｃｒが多いほど導電率は小さくなる。これに対し、金属間化合物の添加量による影響は小さく、Ｃｒ量が２３体積％の場合、導電率（ＩＡＣＳ）は４５％前後でＴｅを添加した場合（Ｎo.１１）と同程度の値となるが、金属間化合物が多くなると導電率は小さくなる傾向にある。
【００３２】
また、得られた焼結体の断面を研磨し、走査電子顕微鏡およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて、断面組織中における金属間化合物の存在箇所を観察した結果を表１に併せて示す。金属間化合物を添加した場合には（Ｎo.１１を除く全て）、金属間化合物はＣｒ粒子とＣｕマトリックスの界面のみならず、Ｃｕマトリックス中（結晶粒内および結晶粒界）にも均一に分散していた。この傾向は、Ｃｒ含有量や金属間化合物の添加量に関わらず、同様であった。一方、Ｔｅを添加したＮo.１１の場合には、Ｃｒ粒子とＣｕマトリックスの界面にはＣｒ−Ｃｕ−Ｔｅ系の金属間化合物が存在していたが、Ｃｕマトリックス中には単体Ｔｅが部分的に存在するものの、金属間化合物は見られなかった。これは、Ｃｒ粒子とＣｕマトリックスの界面においてのみ、ＣｒとＣｕとＴｅが共存し、金属間化合物を生成し得るためであり、Ｔｅを単体で添加した場合には金属間化合物はＣｕマトリックス中には存在しないことが明らかとなった。
【実施例２】
【００３３】
図１は電極の構造を示す断面図である。図１において、１は電気接点、２はアークに駆動力を与えるためのスリット溝、３はステンレス製の補強板，４は電極棒，５はろう材、４４は電気接点１の中央にアークが発生して停滞するのを防ぐための中央孔である。
【００３４】
実施例１で得られた焼結体を機械加工し、図１に示す形状の電気接点１を作製した。なお、スリット溝２および中央孔４４を有する最終形状を形作ることのできる金型に混合粉末を充填し、焼結する方法によっても電気接点１を得ることができ、この方法では機械加工などの後加工が不要であるため、容易に製作が可能である。
【００３５】
電極の作製方法は次の通りである。電極棒４を無酸素銅で、また、補強板３をＳＵＳ３０４であらかじめ機械加工により作製しておき、前記の焼結および機械加工で得られた電気接点１，補強板３，電極棒４それぞれの間にろう材５を載置し、これを８.２×１０-4Ｐａ以下の真空中で９７０℃×１０分間加熱し、図１に示す電極を作製した。この電極は定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡ用の真空バルブに用いられる電極である。なお、電気接点１の強度が十分であれば、補強板３は省いてもよい。
【実施例３】
【００３６】
実施例２で作製した電極を用いて、真空バルブを作製した。真空バルブの仕様は，定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡである。
【００３７】
図２は、本実施例に関わる真空バルブの構造を示す図である。図２において、１ａ，１ｂはそれぞれ固定側電気接点，可動側電気接点、３ａ，３ｂは補強板、４ａ，４ｂはそれぞれ固定側電極棒，可動側電極棒で、これらをもってそれぞれ固定側電極６ａ，可動側電極６ｂを構成する。なお、本実施例では、固定側と可動側の電気接点の溝が接触面において一致するように設置した。可動側電極６ｂは、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐ可動側シールド８を介して可動側ホルダー１２にろう付け接合される。これらは、固定側端板９ａ，可動側端板９ｂ、及び絶縁筒１３によって高真空にろう付け封止され、固定側電極６ａ及び可動側ホルダー１２のネジ部をもって外部導体と接続される。絶縁筒１３の内面には、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐシールド７が設けられ、また、可動側端板９ｂと可動側ホルダー１２の間には摺動部分を支えるためのガイド１１が設けられる。可動側シールド８と可動側端板９ｂの間にはベローズ１０が設けられ、真空バルブ内を真空に保ったまま可動側ホルダー１２を上下させ、固定側電極６ａと可動側電極６ｂを開閉させることができる。
【００３８】
このように、実施例２で作製した電気接点を図２に示す電気接点１ａ，１ｂに用いて、真空バルブを作製した。
【実施例４】
【００３９】
実施例３で作製した真空バルブを搭載した真空遮断器を作製した。図３は、真空バルブ１４とその操作機構を示す真空遮断器の構成図である。
【００４０】
真空遮断器は、操作機構部を前面に配置し、背面に真空バルブ１４を支持する３相一括型の３組のエポキシ筒１５を配置した構造である。真空バルブ１４は、絶縁操作ロッド１６を介して、操作機構によって開閉される。
【００４１】
遮断器が閉路状態の場合、電流は上部端子１７，電気接点１，集電子１８，下部端子１９を流れる。電極間の接触力は、絶縁操作ロッド１６に装着された接触バネ２０によって保たれている。電極間の接触力および短絡電流による電磁力は、支えレバー２１およびプロップ２２で保持されている。投入コイル３０を励磁すると開路状態からプランジャ２３がノッキングロッド２４を介してローラ２５を押し上げ、主レバー２６を回して電極間を閉じたあと、支えレバー２１で保持している。
【００４２】
遮断器が引き外し自由状態では、引き外しコイル２７が励磁され、引き外しレバー２８がプロップ２２の係合を外し、主レバー２６が回って電極間が開かれる。
【００４３】
遮断器が開路状態では、電極間が開かれたあと、リセットバネ２９によってリンクが復帰し、同時にプロップ２２が係合する。この状態で投入コイル３０を励磁すると閉路状態になる。なお、３１は排気筒である。
【００４４】
次に、本実施例４の真空遮断器の性能試験を行った。上述のように、真空バルブは、定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡである。表２に、性能試験結果を示す。各性能は、Ｔｅを単体で添加した従来材であるＣｒ−Ｃｕ−Ｔｅ焼結体（Ｎo.１１）の結果を基準とし、相対値で表わした。引離し性は、２８ｋＡ通電後の溶着引離し力（相対値）の逆数とした。
【００４５】
【表２】
【００４６】
Ｎo.１〜Ｎo.４は、金属間化合物として添加したＣｒ2ＣｕＴｅ4の量を変化させた場合である。Ｃｒ2ＣｕＴｅ4の量が多くなると、最大遮断電流値や耐電圧性は従来材（Ｎo.１１）と同等以上で、引離し性が明らかに向上する。これは、脆性の金属間化合物が焼結体中に均一に分散し、溶着後の引離しに伴う破壊を容易にするためと考えられる。
【００４７】
Ｎo.５とＮo.６はＣｒ含有量を変化させた場合で、Ｃｒ量が多いと導電率の低下に伴い最大遮断電流値が低下し、耐アーク成分のＣｒ量が少ないと耐電圧性が低下するが、いずれも実用上支障のない範囲である。Ｃｒ含有量に関わらず、引離し性はＣｒ2ＣｕＴｅ4の均一分散によって優れた値を示している。なお、Ｃｒ量が多いＮo.６の場合、同じＣｒ2ＣｕＴｅ4量のＮo.２に比べて引離し性が低下するのは、硬質で電気抵抗が比較的大きなＣｒが多いため、接点間の接触抵抗が大きくなり、溶着面積が増大するためである。
【００４８】
Ｎo.７はＣｒ2ＣｕＴｅ4を微量添加した場合、Ｎo.８はＣｒ2ＣｕＴｅ4を比較的多く添加した場合である。Ｔｅを単体で添加したＮo.１１に比べて、Ｎo.７では電流遮断に伴うアーク加熱によるＴｅの揮散がないため、最大遮断電流値や耐電圧性は優れる傾向にあるが、引離し性は改善効果が見られない。Ｎo.８では引離し性に優れるものの、硬質のＣｒ2ＣｕＴｅ4が多いために接触抵抗が増大し、溶着面積が大きく、引離し改善効果はＮo.４に比べて小さい。また、Ｃｒ2ＣｕＴｅ4が比較的多いために焼結性が低下し、導電率が小さいため、最大遮断電流値や耐電圧性が従来材（Ｎo.１１）と同等である。さらに、Ｃｒ2ＣｕＴｅ4が多いとＴｅの絶対量が多くなるため、有害なＴｅ単体に替えて金属間化合物を添加する利点がなくなる。したがって、金属間化合物の添加量は０.０２〜２.０体積％の範囲が好ましいといえる。
【００４９】
Ｎo.９，１０は、Ｃｒの含有量を変化させた例である。Ｎo.９はＮo.２の電気接点のＣｒ含有量を少なくした場合、Ｎo.１０は多くした場合である。耐アーク成分のＣｒが少ないＮo.９では耐電圧性が、Ｃｒ量が多いために導電率が小さいＮo.１０では最大遮断電流値がそれぞれ低下した。したがって、Ｃｒの含有量は１８〜４５体積％が適するといえる。
【００５０】
このように、上記の電気接点によって、優れた電流遮断性能および耐電圧性能を有しながら、溶着した接点同士の引離し力を低減することができ、操作機構部の小型化が実現可能な真空バルブおよび真空遮断器が得られる。
【実施例５】
【００５１】
実施例３で作製した真空バルブを、真空遮断器以外の真空開閉装置に搭載した。図４は、実施例３で作製した真空バルブ１４を搭載した、路肩設置変圧器用の負荷開閉器である。
【００５２】
この負荷開閉器は、主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が、真空封止された外側真空容器３２内に複数対収納されたものである。外側真空容器３２は、上部板材３３と下部板材３４及び側部板材３５を備え、各板材の周囲（縁）が互いに溶接によって接合されているとともに、設備本体とともに設置されている。
【００５３】
上部板材３３には、上部貫通孔３６が形成されており、各上部貫通孔３６の縁には環状の絶縁性上部ベース３７が各上部貫通孔３６を覆うように固定されている。そして、各上部ベース３７の中央に形成された円形空間部には、円柱状の可動側電極棒４ｂが往復動（上下動）自在に挿入されている。すなわち、各上部貫通孔３６は上部ベース３７と可動側電極棒４ｂによって閉塞されている。
【００５４】
可動側電極棒４ｂの軸方向端部（上部側）は、外側真空容器３２の外部に設置される操作器（電磁操作器）に連結されるようになっている。また、上部板材３３の下部側には、各上部貫通孔３６の縁に沿って外側ベローズ３８が往復動（上下動）自在に配置されており、各外側ベローズ３８は、軸方向の一端側が上部板材３３の下部側に固定され、軸方向の他端側が各可動側電極棒４ｂの外周面に装着されている。すなわち、外側真空容器３２を密閉構造とするために、各上部貫通孔３６の縁には各可動側電極棒４ｂの軸方向に沿って外側ベローズ３８が配置されている。また、上部板材３３には排気管（図示省略）が連結され、この排気管を介して外側真空容器３２内が真空排気されるようになっている。
【００５５】
一方、下部板材３４には下部貫通孔３９が形成されており、各下部貫通孔３９の縁には絶縁性ブッシング４０が各下部貫通孔３９を覆うように固定されている。各絶縁性ブッシング４０の底部には、環状の絶縁性下部ベース４１が固定されている。そして、各下部ベース４１の中央の円形空間部には、円柱状の固定側電極棒４ａが挿入されている。すなわち、下部板材３４に形成された下部貫通孔３９は、それぞれ絶縁性ブッシング４０，下部ベース４１、及び固定側電極棒４ａによって閉塞されている。そして、固定側電極棒４ａの軸方向の一端側（下部側）は、外側真空容器３２の外部に配置されたケーブル（配電線）に連結されるようになっている。
【００５６】
外側真空容器３２の内部には、負荷開閉器の主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が収納されており、各可動側電極棒４ｂは、２つの湾曲部を有するフレキシブル導体（可撓性導体）４２を介して互いに連結されている。このフレキシブル導体４２は、軸方向において２つの湾曲部を有する導電性板材としての銅板とステンレス板を交互に複数枚積層して構成されている。フレキシブル導体４２には貫通孔４３が形成されており、各貫通孔４３に各可動側電極棒４ｂを挿入して互いに連結される。
【００５７】
以上のように、実施例３で作製した真空バルブは、路肩設置変圧器用の負荷開閉器にも適用可能であり、これ以外の真空絶縁スイッチギアなどの各種真空開閉装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電気接点
１ａ 固定側電気接点
１ｂ 可動側電気接点
２ スリット溝
３，３ａ，３ｂ 補強板
４，４ａ，４ｂ 電極棒
５ ろう材
６ａ 固定側電極
６ｂ 可動側電極
７ シールド
８ 可動側シールド
９ａ 固定側端板
９ｂ 可動側端板
１０ ベローズ
１１ ガイド
１２ 可動側ホルダー
１３ 絶縁筒
１４ 真空バルブ
１５ エポキシ筒
１６ 絶縁操作ロッド
１７ 上部端子
１８ 集電子
１９ 下部端子
２０ 接触バネ
２１ 支えレバー
２２ プロップ
２３ プランジャ
２４ ノッキングロッド
２５ ローラ
２６ 主レバー
２７ 引き外しコイル
２８ 引き外しレバー
２９ リセットバネ
３０ 投入コイル
３１ 排気筒
３２ 外側真空容器
３３ 上部板材
３４ 下部板材
３５ 側部板材
３６ 上部貫通孔
３７ 上部ベース
３８ 外側ベローズ
３９ 下部貫通孔
４０ 絶縁性ブッシング
４１ 下部ベース
４２ フレキシブル導体
４３ フレキシブル導体貫通孔
４４ 中央孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム，銅、およびテルルを含み、銅マトリックス中にクロムと銅とテルルからなる金属間化合物およびクロムが分散した組織を有する電気接点であって、該金属間化合物が銅マトリックスの結晶粒内および粒界、並びにクロムと銅の界面に存在することを特徴とする電気接点。
【請求項２】
前記金属間化合物としてＣｒ2ＣｕＴｅ4，Ｃｒ4Ｃｕ2Ｔｅ7のうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項３】
前記クロムの含有量が１８〜４５体積％であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項４】
前記金属間化合物の含有量が０.０２〜２.０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項５】
クロムの粉末と、銅の粉末と、クロムと銅とテルルからなる金属間化合物の粉末とを混合し、加圧成形し、銅の融点以下の温度で加熱焼結することを特徴とする電気接点の製造方法。
【請求項６】
前記の混合粉末の加熱焼結は、真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項７】
前記金属間化合物の粉末を、クロムと銅とテルルの粉末を混合し、加圧成形し、該金属間化合物の融点以下の温度で加熱したのち、粉砕して得ることを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項８】
前記金属間化合物の粉末を、Ｃｕ2Ｔｅの粉末とＣｒ2Ｔｅ3の粉末とを混合し、加圧成形し、該金属間化合物の融点以下の温度で加熱したのち、粉砕して得ることを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項９】
前記の混合粉末の加熱は、真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項７または８に記載の電気接点の製造方法。
【請求項１０】
前記クロム粉末の粒径は１０４μｍ以下、前記銅粉末および前記金属間化合物粉末の粒径は６１μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項１１】
円板形状をなし、該円板形状の円中心に形成された中心孔と、該中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、該円板形状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒を有する電極であって、
前記円板形状部材は請求項１〜４に記載の電気接点からなることを特徴とする電極。
【請求項１２】
真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極とを備えた真空バルブにおいて、前記固定側電極及び可動側電極の少なくとも一方が、請求項１１に記載の電極からなる真空バルブ。
【請求項１３】
真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備えた真空バルブと、該真空バルブ内の前記固定側電極及び可動側電極の各々に前記真空バルブ外に接続された導体端子と、前記可動側電極を駆動する開閉手段とを備えた真空遮断器において、前記真空バルブが請求項１２に記載の真空バルブからなる真空遮断器。
【請求項１４】
真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極を備えた真空バルブを導体によって直列に複数接続し、前記可動側電極を駆動する開閉手段を備え、前記真空バルブが請求項１２に記載の真空バルブからなる真空開閉機器。
【請求項１】
クロム，銅、およびテルルを含み、銅マトリックス中にクロムと銅とテルルからなる金属間化合物およびクロムが分散した組織を有する電気接点であって、該金属間化合物が銅マトリックスの結晶粒内および粒界、並びにクロムと銅の界面に存在することを特徴とする電気接点。
【請求項２】
前記金属間化合物としてＣｒ2ＣｕＴｅ4，Ｃｒ4Ｃｕ2Ｔｅ7のうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項３】
前記クロムの含有量が１８〜４５体積％であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項４】
前記金属間化合物の含有量が０.０２〜２.０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項５】
クロムの粉末と、銅の粉末と、クロムと銅とテルルからなる金属間化合物の粉末とを混合し、加圧成形し、銅の融点以下の温度で加熱焼結することを特徴とする電気接点の製造方法。
【請求項６】
前記の混合粉末の加熱焼結は、真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項７】
前記金属間化合物の粉末を、クロムと銅とテルルの粉末を混合し、加圧成形し、該金属間化合物の融点以下の温度で加熱したのち、粉砕して得ることを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項８】
前記金属間化合物の粉末を、Ｃｕ2Ｔｅの粉末とＣｒ2Ｔｅ3の粉末とを混合し、加圧成形し、該金属間化合物の融点以下の温度で加熱したのち、粉砕して得ることを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項９】
前記の混合粉末の加熱は、真空中，不活性雰囲気中または還元性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項７または８に記載の電気接点の製造方法。
【請求項１０】
前記クロム粉末の粒径は１０４μｍ以下、前記銅粉末および前記金属間化合物粉末の粒径は６１μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の電気接点の製造方法。
【請求項１１】
円板形状をなし、該円板形状の円中心に形成された中心孔と、該中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、該円板形状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒を有する電極であって、
前記円板形状部材は請求項１〜４に記載の電気接点からなることを特徴とする電極。
【請求項１２】
真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極とを備えた真空バルブにおいて、前記固定側電極及び可動側電極の少なくとも一方が、請求項１１に記載の電極からなる真空バルブ。
【請求項１３】
真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備えた真空バルブと、該真空バルブ内の前記固定側電極及び可動側電極の各々に前記真空バルブ外に接続された導体端子と、前記可動側電極を駆動する開閉手段とを備えた真空遮断器において、前記真空バルブが請求項１２に記載の真空バルブからなる真空遮断器。
【請求項１４】
真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極を備えた真空バルブを導体によって直列に複数接続し、前記可動側電極を駆動する開閉手段を備え、前記真空バルブが請求項１２に記載の真空バルブからなる真空開閉機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１０８３８０（Ｐ２０１１−１０８３８０Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９４０１（Ｐ２００９−２５９４０１）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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