電気接点
【課題】
本発明は、Ｃｒ含有量やＣｒ粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成からなることで、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能とする電気接点を提供することにある。
【解決手段】
本発明の電気接点は、ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体であり、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）としたとき、Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）が次の式（１）の範囲にあるものである。
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
本発明は、Ｃｒ含有量やＣｒ粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成からなることで、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能とする電気接点を提供することにある。
【解決手段】
本発明の電気接点は、ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体であり、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）としたとき、Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）が次の式（１）の範囲にあるものである。
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
【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。
【０００３】
電気接点の多くは焼結製法によって得られるＣｒ−Ｃｕ系の合金が用いられ、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。特許文献１〜４参照。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３５７７８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４７４５６号公報
【特許文献３】特開２００２−２７９８６５号公報
【特許文献４】特開２００２−２７９８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＣｒ−Ｃｕ系電気接点において、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った。
【０００６】
この程度の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、焼結が不十分となりやすく、良好な通電性能や遮断性能が得られない場合がある。
【０００７】
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った。
【０００８】
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った。
【０００９】
本発明の目的は、Ｃｒ含有量やＣｒ粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成からなることで、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能と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】
【００１０】
本発明の電気接点は、ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体であり、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）としたとき、Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）が次の式（１）の範囲にあるものである。
【００１１】
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
また、本発明の電気接点は、ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体であり、Ｃｕと耐火性金属の界面において、その７０〜９０％に空隙を有する組織をなすものである。
【００１２】
さらに、本発明の電気接点は、耐火性金属がＭｏあるいはＣｒのいずれか１種で、それを１５〜４０重量％含むものである。
【００１３】
本発明の電気接点の製造方法は、ＣｕとＴｅと耐火性金属それぞれの粉末を混合し、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ある。
【００１４】
また、本発明の電気接点の製造方法は、Ｃｕの粉末と、表面にＴｅを被覆した耐火性金属の粉末とを混合して得られる混合粉末を加圧成形し、Ｃｕの融点以下の温度で加熱焼結するものである。
【００１５】
さらに、本発明の電気接点の製造方法は、耐火性金属の原料粉末の平均粒径ｄhpが２２〜８８μｍの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がｄhp±σの範囲の耐火性金属粉末を用い、圧力３０Ｐａ〜０.２ＭＰａの不活性あるいは還元性雰囲気中で加熱焼結するものである。
【００１６】
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状部材と、この円盤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とを有するものである。
【００１７】
本発明に関わる真空バルブは、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、それらの少なくとも一方が、本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。
【００１８】
本発明に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた固定側電極及び可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に真空バルブ外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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によって、Ｃｒ含有量やＣｒ粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成を見つけることによって、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能とする電気接点を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
本発明者らは、焼結電気接点におけるＴｅ添加による強度低減機構が、耐火性金属粒子とＣｕマトリクスの間の物理的乖離によることを見出した。すなわち、Ｔｅは優先的に耐火性金属とＣｕの界面に空隙を形成させ、界面強度の低下を招き、接点材料としての強度を低下させる。このため、強度低減に有効なＴｅ添加量は、耐火性金属とＣｕの界面の面積に依存し、耐火性金属の粒径と含有量によって最適値が決定されるとの知見を得た。
【００２２】
この知見を基に、本発明の電気接点はＣｕとＴｅと耐火性金属からなる焼結体で、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）としたとき、Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）は次の式（１）の範囲にある。
【００２３】
これにより、高い通電性能や遮断性能を有しながら、適量のＴｅによって耐火性金属とＣｕマトリクスの金属的な結合を乖離し、効果的に強度を低減することによって、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。Ｔｅの含有量がこの範囲より少ないと強度低減効果が不足し、この範囲より多いと耐火性金属とＣｕマトリクスとの界面においてＴｅが余剰となり、Ｃｕマトリクスの組織に気孔などの欠陥を形成し、接点材料としての組織の健全性を損なうとともに、通電性能などが低下する。
【００２４】
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
したがって、本発明の電気接点はＣｕとＴｅと耐火性金属からなる焼結体で、Ｃｕと耐火性金属の界面において、その７０〜９０％に空隙を有する組織をなすものである。Ｃｕと耐火性金属の界面の空隙による物理的乖離によって、界面強度が低下し、前述のように溶着引離し力を効果的に低減できる。
【００２５】
また、本発明の電気接点において、耐火性金属としてＭｏあるいはＣｒのいずれか１種を含むことにより、良好な耐電圧性能と遮断性能を有する電気接点を得ることができる。この耐火性金属の含有量は１５〜４０重量％であることが望ましく、これより少ないと耐電圧性能が不足し、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る。
【００２６】
本発明の電気接点の製造方法は、ＣｕとＴｅと耐火性金属それぞれの粉末を混合し、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。
【００２７】
Ｔｅの粉末を混合する代わりに、あらかじめ耐火性金属の表面をＴｅで被覆してもよく、これにより前述の界面強度の低減効果を、さらに効率よく発揮させることができる。Ｔｅ被覆は、蒸着などの物理気相析出法や、他の表面処理技術を応用することによって可能である。
【００２８】
また、混合粉末の加圧成形過程において最終形状に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、電気接点を製造することができる。この加熱焼結は、真空中で行っても本発明の目的とする接点材料が得られるが、圧力３０Ｐａ〜０.２ＭＰａの不活性あるいは還元性雰囲気中で行うことにより、加熱過程でのＴｅの揮散を抑制し、前述の界面強度の低減効果をより高めることができる。
【００２９】
本発明の電気接点の製造方法において、用いる耐火性金属の原料粉末の粒径は、そのばらつき範囲が小さいものを用いることが好ましい。具体的には、平均粒径ｄhpが２２〜８８μｍの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がｄhp±σの範囲の粉末を用いることが望ましい。平均粒径がこれより小さいと、Ｔｅの分散が不均一になり、界面強度の低減効果が不十分になりやすい。
【００３０】
また、耐火性金属粒子の微細分散により、Ｃｕマトリクスの結晶粗大化が抑制され、いわゆる組織の微細化強化機構が働き、電気接点の強度が高まる傾向にある。さらに、混合粉末の流動性が低下し、耐火性金属が凝集しやすくなるとともに生産性が低下する。耐火性金属の平均粒径が上記範囲より大きいと、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る。用いる粒径の範囲は、ｄhp±σの範囲にあることで、前記（１）式による強度低減効果が効率よく得られる。
【００３１】
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状部材と、この円盤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とを有し、円盤状部材が本発明の電気接点からなることにより、通電抵抗が小さく、所望の性能を有する電極が得られる。
【００３２】
本発明に関わる真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備え、その少なくとも一方が、本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。また、本発明に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた固定側電極及び可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に真空バルブ外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。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。
【実施例１】
【００３３】
表１に示す組成の電気接点を作製し、これを用いて電極を作製した。図１は作製した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はろう材である。
【００３４】
電気接点１の作製方法は次の通りである。まず、所定の粒径のＭｏ粉末またはＣｒ粉末と、６０μｍ以下のＣｕ粉末およびＴｅ粉末とを、表１の組成となるような配合比でＶ型混合器により混合した。次にこの混合粉末を、円盤形状の金型に充填し、油圧プレスにより４００ＭＰａの圧力で加圧成形した。成形体の密度は、およそ７３％であった。これを圧力４０Ｐａの水素雰囲気中で、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。
【００３５】
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。
【００３６】
さらに、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２】
【００３７】
実施例１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。
【００３８】
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。
【００３９】
このように、実施例１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、本発明に係わる真空バルブを作製した。
【実施例３】
【００４０】
実施例２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、本発明に関わる真空バルブ１４とその操作機構を示す真空遮断器の構成図である。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【実施例４】
【００４５】
実施例１で作製した電気接点を実施例２で示した定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡの真空バルブに用い、実施例３で示した真空遮断器に搭載して性能試験を行った。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１は、電気接点組成と性能試験結果を示すもので、No.１〜No.９が本発明品、No.１０〜No.２０が比較品で、各性能はＴｅを含まないNo.１０の結果を基準（１.０）とし、相対値で表わした。
【００４８】
従来技術であるＴｅを含む電気接点で、本発明の式（１）の範囲から外れた添加量の場合がNo.１１とNo.１２である。No.１１ではＴｅ添加量が少なく、引離し力の低減効果が見られない。また、No.１２ではＴｅ添加量が過剰のため、Ｃｕマトリクスに欠陥が生じて通電性能が低下するとともに、Ｔｅの揮散による耐電圧性能の低下が生ずる。同様に、No.１５〜No.１８もＴｅの添加量が本発明の式（１）の範囲から外れる場合で、Ｔｅが少ない場合（No.１５，No.１７）には引離し力の低減効果が小さく、Ｔｅが多い場合（No.１６，No.１８）には耐電圧性低下のほか、通電性能や遮断性能の低下が生ずる。なお、No.１３とNo.１４はＣｒ含有量が本発明の範囲から外れた場合で、比較的高融点の耐アーク成分であるＣｒが少ないと（No.１３）耐電圧性能が低下し、Ｃｒが多いと（No.１４）通電抵抗が大きくなり、それに伴い遮断性能も低下する。さらに、No.１９とNo.２０は、用いたＣｒ粉末の粒径が本発明の範囲から外れた場合で、Ｃｒ粒径が小さいと（No.１９）通電性能が低下するとともに、微細化強化機構との相殺作用によって強度低減効果が低下し、引離し力の低減効果が小さくなる。Ｃｒ粒径が大きいと（No.２０）Ｃｒ粒子の分布が不均一となりやすく、耐電圧性能が低下するとともに、Ｃｕの溶出に伴って溶着面積が増大し、引離し力が大きくなる。
【００４９】
以上の比較例に対し、本発明のNo.１〜No.６ではＴｅ添加量並びにＣｒ含有量が適正であるため、溶着接点同士の引離し性が大幅に改善され、通電性能や遮断性能および耐電圧性能の著しい低下は見られない。また、耐火性金属にＭｏを用いた場合でも（No.７〜No.９）、Ｔｅ添加量が本発明の範囲にあることによって、大幅な引離し力の低減効果が発揮されるとともに、他の性能も実用上支障のない範囲にある。
【００５０】
本発明のNo.１〜No.６の電気接点の断面組織を、走査電子顕微鏡により観察した。図４は、その電子顕微鏡像の一例である。このように、本発明に関わる電気接点においては、Ｃｒ粒子とＣｕマトリクスとの界面に、幅１μｍ程度の空隙が存在し、両者が物理的に乖離していた。また、界面に対する空隙の割合は、電子顕微鏡像から測定した結果、いずれの電気接点においても表１に示すように７０〜９０％の範囲にあった。以上の傾向は、耐火性金属にＭｏを用いたNo.７〜No.９の電気接点においても同様であった。
【００５１】
一方、Ｔｅ添加量が少ない場合（No.１５，No.１７）の走査電子顕微鏡像は、図５にその一例を示すように、Ｃｒ粒子とＣｕマトリクスとの界面に空隙は存在せず、界面強度が低下する様相がなく、引離し力低減効果が得られない。また、Ｔｅ添加量が多い場合（No.１６，No.１８）には、図４のようなＣｒとＣｕの界面乖離が見られたが、Ｃｕマトリクスには図６に一例を示すように気孔が多く見られ、マトリクスの健全性が損なわれている様相であった。
【００５２】
このように、本発明に関わる電気接点によって、健全な材料組織を維持することによって優れた遮断性能，通電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大幅に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】
【００５３】
実施例２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７は、実施例２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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
以上のように、実施例２で作製した本発明に関わる真空バルブは、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。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の新規な真空バルブ用電気接点は、真空遮断器，真空開閉器等に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施例に関わる電極の構造を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施例に関わる真空バルブの構造を示す図。
【図３】本発明の第３実施例に関わる真空遮断器の構造を表す図。
【図４】本発明の第４実施例に関わる電気接点材料の組織の一例を示す図。
【図５】本発明の第４実施例に関わる比較例の電気接点材料の組織の一例を示す図。
【図６】本発明の第４実施例に関わる比較例の電気接点材料の組織の一例を示す図。
【図７】本発明の第４実施例に関わる路肩設置変圧器用負荷開閉器の構造を表す図。
【符号の説明】
【００６２】
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
【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。
【０００３】
電気接点の多くは焼結製法によって得られるＣｒ−Ｃｕ系の合金が用いられ、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。特許文献１〜４参照。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３５７７８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４７４５６号公報
【特許文献３】特開２００２−２７９８６５号公報
【特許文献４】特開２００２−２７９８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＣｒ−Ｃｕ系電気接点において、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った。
【０００６】
この程度の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、焼結が不十分となりやすく、良好な通電性能や遮断性能が得られない場合がある。
【０００７】
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った。
【０００８】
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った。
【０００９】
本発明の目的は、Ｃｒ含有量やＣｒ粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成からなることで、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能と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】
【００１０】
本発明の電気接点は、ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体であり、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）としたとき、Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）が次の式（１）の範囲にあるものである。
【００１１】
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
また、本発明の電気接点は、ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体であり、Ｃｕと耐火性金属の界面において、その７０〜９０％に空隙を有する組織をなすものである。
【００１２】
さらに、本発明の電気接点は、耐火性金属がＭｏあるいはＣｒのいずれか１種で、それを１５〜４０重量％含むものである。
【００１３】
本発明の電気接点の製造方法は、ＣｕとＴｅと耐火性金属それぞれの粉末を混合し、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ある。
【００１４】
また、本発明の電気接点の製造方法は、Ｃｕの粉末と、表面にＴｅを被覆した耐火性金属の粉末とを混合して得られる混合粉末を加圧成形し、Ｃｕの融点以下の温度で加熱焼結するものである。
【００１５】
さらに、本発明の電気接点の製造方法は、耐火性金属の原料粉末の平均粒径ｄhpが２２〜８８μｍの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がｄhp±σの範囲の耐火性金属粉末を用い、圧力３０Ｐａ〜０.２ＭＰａの不活性あるいは還元性雰囲気中で加熱焼結するものである。
【００１６】
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状部材と、この円盤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とを有するものである。
【００１７】
本発明に関わる真空バルブは、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、それらの少なくとも一方が、本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。
【００１８】
本発明に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた固定側電極及び可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に真空バルブ外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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によって、Ｃｒ含有量やＣｒ粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成を見つけることによって、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能とする電気接点を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
本発明者らは、焼結電気接点におけるＴｅ添加による強度低減機構が、耐火性金属粒子とＣｕマトリクスの間の物理的乖離によることを見出した。すなわち、Ｔｅは優先的に耐火性金属とＣｕの界面に空隙を形成させ、界面強度の低下を招き、接点材料としての強度を低下させる。このため、強度低減に有効なＴｅ添加量は、耐火性金属とＣｕの界面の面積に依存し、耐火性金属の粒径と含有量によって最適値が決定されるとの知見を得た。
【００２２】
この知見を基に、本発明の電気接点はＣｕとＴｅと耐火性金属からなる焼結体で、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）としたとき、Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）は次の式（１）の範囲にある。
【００２３】
これにより、高い通電性能や遮断性能を有しながら、適量のＴｅによって耐火性金属とＣｕマトリクスの金属的な結合を乖離し、効果的に強度を低減することによって、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。Ｔｅの含有量がこの範囲より少ないと強度低減効果が不足し、この範囲より多いと耐火性金属とＣｕマトリクスとの界面においてＴｅが余剰となり、Ｃｕマトリクスの組織に気孔などの欠陥を形成し、接点材料としての組織の健全性を損なうとともに、通電性能などが低下する。
【００２４】
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
したがって、本発明の電気接点はＣｕとＴｅと耐火性金属からなる焼結体で、Ｃｕと耐火性金属の界面において、その７０〜９０％に空隙を有する組織をなすものである。Ｃｕと耐火性金属の界面の空隙による物理的乖離によって、界面強度が低下し、前述のように溶着引離し力を効果的に低減できる。
【００２５】
また、本発明の電気接点において、耐火性金属としてＭｏあるいはＣｒのいずれか１種を含むことにより、良好な耐電圧性能と遮断性能を有する電気接点を得ることができる。この耐火性金属の含有量は１５〜４０重量％であることが望ましく、これより少ないと耐電圧性能が不足し、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る。
【００２６】
本発明の電気接点の製造方法は、ＣｕとＴｅと耐火性金属それぞれの粉末を混合し、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。
【００２７】
Ｔｅの粉末を混合する代わりに、あらかじめ耐火性金属の表面をＴｅで被覆してもよく、これにより前述の界面強度の低減効果を、さらに効率よく発揮させることができる。Ｔｅ被覆は、蒸着などの物理気相析出法や、他の表面処理技術を応用することによって可能である。
【００２８】
また、混合粉末の加圧成形過程において最終形状に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、電気接点を製造することができる。この加熱焼結は、真空中で行っても本発明の目的とする接点材料が得られるが、圧力３０Ｐａ〜０.２ＭＰａの不活性あるいは還元性雰囲気中で行うことにより、加熱過程でのＴｅの揮散を抑制し、前述の界面強度の低減効果をより高めることができる。
【００２９】
本発明の電気接点の製造方法において、用いる耐火性金属の原料粉末の粒径は、そのばらつき範囲が小さいものを用いることが好ましい。具体的には、平均粒径ｄhpが２２〜８８μｍの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がｄhp±σの範囲の粉末を用いることが望ましい。平均粒径がこれより小さいと、Ｔｅの分散が不均一になり、界面強度の低減効果が不十分になりやすい。
【００３０】
また、耐火性金属粒子の微細分散により、Ｃｕマトリクスの結晶粗大化が抑制され、いわゆる組織の微細化強化機構が働き、電気接点の強度が高まる傾向にある。さらに、混合粉末の流動性が低下し、耐火性金属が凝集しやすくなるとともに生産性が低下する。耐火性金属の平均粒径が上記範囲より大きいと、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る。用いる粒径の範囲は、ｄhp±σの範囲にあることで、前記（１）式による強度低減効果が効率よく得られる。
【００３１】
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状部材と、この円盤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とを有し、円盤状部材が本発明の電気接点からなることにより、通電抵抗が小さく、所望の性能を有する電極が得られる。
【００３２】
本発明に関わる真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備え、その少なくとも一方が、本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。また、本発明に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた固定側電極及び可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に真空バルブ外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。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。
【実施例１】
【００３３】
表１に示す組成の電気接点を作製し、これを用いて電極を作製した。図１は作製した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はろう材である。
【００３４】
電気接点１の作製方法は次の通りである。まず、所定の粒径のＭｏ粉末またはＣｒ粉末と、６０μｍ以下のＣｕ粉末およびＴｅ粉末とを、表１の組成となるような配合比でＶ型混合器により混合した。次にこの混合粉末を、円盤形状の金型に充填し、油圧プレスにより４００ＭＰａの圧力で加圧成形した。成形体の密度は、およそ７３％であった。これを圧力４０Ｐａの水素雰囲気中で、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。
【００３５】
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。
【００３６】
さらに、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２】
【００３７】
実施例１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。
【００３８】
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。
【００３９】
このように、実施例１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、本発明に係わる真空バルブを作製した。
【実施例３】
【００４０】
実施例２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、本発明に関わる真空バルブ１４とその操作機構を示す真空遮断器の構成図である。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【実施例４】
【００４５】
実施例１で作製した電気接点を実施例２で示した定格電圧７.２ｋＶ，定格電流６００Ａ，定格遮断電流２０ｋＡの真空バルブに用い、実施例３で示した真空遮断器に搭載して性能試験を行った。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１は、電気接点組成と性能試験結果を示すもので、No.１〜No.９が本発明品、No.１０〜No.２０が比較品で、各性能はＴｅを含まないNo.１０の結果を基準（１.０）とし、相対値で表わした。
【００４８】
従来技術であるＴｅを含む電気接点で、本発明の式（１）の範囲から外れた添加量の場合がNo.１１とNo.１２である。No.１１ではＴｅ添加量が少なく、引離し力の低減効果が見られない。また、No.１２ではＴｅ添加量が過剰のため、Ｃｕマトリクスに欠陥が生じて通電性能が低下するとともに、Ｔｅの揮散による耐電圧性能の低下が生ずる。同様に、No.１５〜No.１８もＴｅの添加量が本発明の式（１）の範囲から外れる場合で、Ｔｅが少ない場合（No.１５，No.１７）には引離し力の低減効果が小さく、Ｔｅが多い場合（No.１６，No.１８）には耐電圧性低下のほか、通電性能や遮断性能の低下が生ずる。なお、No.１３とNo.１４はＣｒ含有量が本発明の範囲から外れた場合で、比較的高融点の耐アーク成分であるＣｒが少ないと（No.１３）耐電圧性能が低下し、Ｃｒが多いと（No.１４）通電抵抗が大きくなり、それに伴い遮断性能も低下する。さらに、No.１９とNo.２０は、用いたＣｒ粉末の粒径が本発明の範囲から外れた場合で、Ｃｒ粒径が小さいと（No.１９）通電性能が低下するとともに、微細化強化機構との相殺作用によって強度低減効果が低下し、引離し力の低減効果が小さくなる。Ｃｒ粒径が大きいと（No.２０）Ｃｒ粒子の分布が不均一となりやすく、耐電圧性能が低下するとともに、Ｃｕの溶出に伴って溶着面積が増大し、引離し力が大きくなる。
【００４９】
以上の比較例に対し、本発明のNo.１〜No.６ではＴｅ添加量並びにＣｒ含有量が適正であるため、溶着接点同士の引離し性が大幅に改善され、通電性能や遮断性能および耐電圧性能の著しい低下は見られない。また、耐火性金属にＭｏを用いた場合でも（No.７〜No.９）、Ｔｅ添加量が本発明の範囲にあることによって、大幅な引離し力の低減効果が発揮されるとともに、他の性能も実用上支障のない範囲にある。
【００５０】
本発明のNo.１〜No.６の電気接点の断面組織を、走査電子顕微鏡により観察した。図４は、その電子顕微鏡像の一例である。このように、本発明に関わる電気接点においては、Ｃｒ粒子とＣｕマトリクスとの界面に、幅１μｍ程度の空隙が存在し、両者が物理的に乖離していた。また、界面に対する空隙の割合は、電子顕微鏡像から測定した結果、いずれの電気接点においても表１に示すように７０〜９０％の範囲にあった。以上の傾向は、耐火性金属にＭｏを用いたNo.７〜No.９の電気接点においても同様であった。
【００５１】
一方、Ｔｅ添加量が少ない場合（No.１５，No.１７）の走査電子顕微鏡像は、図５にその一例を示すように、Ｃｒ粒子とＣｕマトリクスとの界面に空隙は存在せず、界面強度が低下する様相がなく、引離し力低減効果が得られない。また、Ｔｅ添加量が多い場合（No.１６，No.１８）には、図４のようなＣｒとＣｕの界面乖離が見られたが、Ｃｕマトリクスには図６に一例を示すように気孔が多く見られ、マトリクスの健全性が損なわれている様相であった。
【００５２】
このように、本発明に関わる電気接点によって、健全な材料組織を維持することによって優れた遮断性能，通電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大幅に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】
【００５３】
実施例２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７は、実施例２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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
以上のように、実施例２で作製した本発明に関わる真空バルブは、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。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の新規な真空バルブ用電気接点は、真空遮断器，真空開閉器等に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施例に関わる電極の構造を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施例に関わる真空バルブの構造を示す図。
【図３】本発明の第３実施例に関わる真空遮断器の構造を表す図。
【図４】本発明の第４実施例に関わる電気接点材料の組織の一例を示す図。
【図５】本発明の第４実施例に関わる比較例の電気接点材料の組織の一例を示す図。
【図６】本発明の第４実施例に関わる比較例の電気接点材料の組織の一例を示す図。
【図７】本発明の第４実施例に関わる路肩設置変圧器用負荷開閉器の構造を表す図。
【符号の説明】
【００６２】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体で、前記耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、前記耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）とするとき、前記Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）が式（１）の範囲にあることを特徴とする電気接点。
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
【請求項２】
ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体で、前記Ｃｕと耐火性金属の界面において、その７０〜９０％に空隙を有する組織をなすことを特徴とする電気接点。
【請求項３】
前記耐火性金属は、ＭｏあるいはＣｒのいずれか１種であることを特徴とする請求項１および２に記載の電気接点。
【請求項４】
前記耐火性金属の含有量は、１５〜４０重量％であることを特徴とする請求項１〜３に記載の電気接点。
【請求項５】
ＣｕとＴｅと耐火性金属それぞれの粉末を混合して得られる混合粉末を加圧成形し、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。
【請求項６】
Ｃｕの粉末と、表面にＴｅを被覆した耐火性金属の粉末とを混合して得られる混合粉末を加圧成形し、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。
【請求項７】
前記加熱焼結は、圧力３０Ｐａ〜０.２ＭＰａの不活性あるいは還元性雰囲気中でなすことを特徴とする請求項５および６に記載の電気接点の製造方法。
【請求項８】
前記耐火性金属の原料粉末は、平均粒径ｄhpは２２〜８８μｍの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がｄhp±σの範囲の粉末を用いることを特徴とする請求項５および６に記載の電気接点の製造方法。
【請求項９】
円盤状部材と、前記円盤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とを有し、前記円盤状部材が請求項１〜３に記載の電気接点からなる電極。
【請求項１０】
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５に記載の電極からなる真空バルブ。
【請求項１１】
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、前記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６に記載の真空バルブからなる真空遮断器。
【請求項１】
ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体で、前記耐火性金属の原料粉末の平均粒径をｄhp（μｍ）、前記耐火性金属の含有量をＣhp（重量％）とするとき、前記Ｔｅの含有量ＣTe（重量％）が式（１）の範囲にあることを特徴とする電気接点。
ＣTe＝Ｃhp｛（１.４／ｄhp2）＋８.７５×１０-4｝±０.００５ ・・・（１）
【請求項２】
ＣｕとＴｅと耐火性金属とからなる焼結体で、前記Ｃｕと耐火性金属の界面において、その７０〜９０％に空隙を有する組織をなすことを特徴とする電気接点。
【請求項３】
前記耐火性金属は、ＭｏあるいはＣｒのいずれか１種であることを特徴とする請求項１および２に記載の電気接点。
【請求項４】
前記耐火性金属の含有量は、１５〜４０重量％であることを特徴とする請求項１〜３に記載の電気接点。
【請求項５】
ＣｕとＴｅと耐火性金属それぞれの粉末を混合して得られる混合粉末を加圧成形し、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。
【請求項６】
Ｃｕの粉末と、表面にＴｅを被覆した耐火性金属の粉末とを混合して得られる混合粉末を加圧成形し、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。
【請求項７】
前記加熱焼結は、圧力３０Ｐａ〜０.２ＭＰａの不活性あるいは還元性雰囲気中でなすことを特徴とする請求項５および６に記載の電気接点の製造方法。
【請求項８】
前記耐火性金属の原料粉末は、平均粒径ｄhpは２２〜８８μｍの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がｄhp±σの範囲の粉末を用いることを特徴とする請求項５および６に記載の電気接点の製造方法。
【請求項９】
円盤状部材と、前記円盤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とを有し、前記円盤状部材が請求項１〜３に記載の電気接点からなる電極。
【請求項１０】
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５に記載の電極からなる真空バルブ。
【請求項１１】
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、前記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６に記載の真空バルブからなる真空遮断器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−７６２１８（Ｐ２００９−７６２１８Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４１７２５（Ｐ２００７−２４１７２５）
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【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２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【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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