(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に接離可能な一対の電極を有し、この一対の電極の対向表面にそれぞれ接触子を配置した真空バルブにおいて、
前記接触子間を放電させて、前記接触子の少なくとも接触子が接触する位置の表面層を溶融凝固させるとともに、前記接触子の接触子材料に含まれる金属よりも酸素との親和力の高い金属を含有する酸素吸着用合金を配置し、この酸素吸着用合金部分を加熱して、前記接触子の表面層の脱酸処理をすることを特徴とする真空バルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、真空バルブの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブは、真空の優れた絶縁耐力を利用しているため、他の絶縁媒体を使用した例えばＳＦ6 ガス遮断器に比べ、電極間距離を小さくでき、小形にすることができる。また、遮断容量に対しても、電極構造の改良により大きくすることができる。
【０００３】
真空バルブの遮断性能を向上させるためには、電極間に発生するアークによる電極の局部加熱を抑える必要がある。つまり、電極の局部加熱による異常な荷電粒子の発生及び金属蒸気の発生を抑えることにより、遮断性能を向上させることができる。このための電極構造としては、電極遮断時に電極間に発生するアークに対して、磁界により力を加える方法が一般的である。
【０００４】
磁界の印加方法の一つとして、電極間に発生するアークに対して、直交する磁界を印加する方法がある。この方法を採用した電極構造として、一般的にスパイラル電極やコントレート電極と呼ばれるものがある。この様な電極構造で発生する磁界は、電極中心から放射方向の磁界である。従って、電極間に発生したアークに対して、直交する磁界が印加されるため、アークには円周方向にローレンツ力が働く。この力により、アークは円周方向に回転駆動され、電極表面を回転する。アークを回転させることにより、局部的な熱入力を防止でき、電極の溶融を防止することができる。
【０００５】
しかしながら、真空遮断器の進歩により、近年、高電圧の回路にも適用される様になってきている。高電圧に適用するためには、電極間の耐電圧を向上するように電極間距離を増加させる必要がある。この様な場合、上記した電極間に発生するアークに対して直交する磁界を印加する電極構造を用いると、アークが電極表面を回転する時にアークが円周方向に伸ばされ、電極より放射方向に飛び出す場合がある。この様な場合では、電極から発生しているアークが電極周囲に取り付けられているアークシールドへ点弧する。この状態になると、アークはその位置に停滞し、局部的に過大な熱入力が発生する。この過大な熱入力により電極及びアークシールドが溶融し、遮断性能を低下させる場合があった。さらに、この様な方式の電極構造では、前述した様に、アークの状態は高温の集中アークであるために接触子の消耗が大きく、大電流遮断時の開閉寿命を低下させる場合があった。
【０００６】
電流遮断時に発生するアークに対して、磁界を印加する他の方法として、電極間に発生するアークに対して、平行な軸方向の磁界を印加する方法がある。この様な方法を採用した電極構造として、一般的に縦磁界電極と呼ばれるものがある。この場合での電極間に発生したアークは、電極全体に均一に広がるので電極の局部的な過大な熱入力を防止でき、遮断性能の優れた電極構造とすることができる。また、高電圧に対して電極間距離の大きな場合でも、磁界強度を適正にすることにより電極間に安定したアークを点弧することができ、遮断性能を向上させることができる。さらに、アーク形態が分散アークであるため、大電流遮断時においても、接触子の消耗が少なく、開閉寿命を長くさせることができる。
【０００７】
一方、耐電圧を向上させるためには、真空容器内部の電界強度を低減させる必要がある。このため、電界計算等によりアークシールド等の真空バルブ内部の形状の改良を図っている。また、接触子材料としては、銅ビスマス合金に代表される溶解系の合金より耐電圧特性の優れた材料の開発が進められてきている。銅ビスマス等の低融点金属を含有する接触子を使用する場合には、接触子の表面に電子ビームを照射し、接触子表面に残存する低融点材料を除去して耐電圧特性を向上させることがある。
【０００８】
このような接触子を使用した真空バルブを製造する場合、空気中で接触子を切削加工により加工してから、ロウ付け等により電極に固着する。また、切削加工時に発生する熱により酸化することがあるので、接触子を水素ガス内で加熱して表面の吸着ガスを除去している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、真空中での絶縁耐力は、気中絶縁の場合に比べ、接触子の表面状態の影響を強く受ける。特に、電流を遮断した直後に接触子間に加わる過渡回復電圧より速い絶縁回復速度を持っていなければ、絶縁回復途中で再発弧が発生する。この様な再発弧の発生は、特殊な負荷の場合では過電圧を発生させる要因の一つである。絶縁回復速度を増加するためには、耐電圧特性の高い接触子材料の採用が必要である。さらに、接触子間隙を広くしたり、接触子を開離する速度を速くする等の方法を使用している。
【００１０】
接触子材料では、従来の銅ビスマス合金等の溶解系の柔らかい合金よりも銅クロム合金等の焼結系の合金の方が耐電圧特性が良く、近年広く使用されてきている。
【００１１】
しかしながら、銅クロム合金では、クロムの酸化が発生しやすい。接触子材料表面の酸化は、絶縁回復速度を低下させる要因の一つである。また、接触子が酸化等により耐電圧特性が低下した場合でも性能を満足させるためには、真空バルブの電極間距離を増大させればよいが、真空バルブが大形化してしまう。
【００１２】
また、接触子に酸化防止処理を施すことも考えられるが、銅クロム合金ではクロムの酸素との親和力が強いので、従来より高い温度で、且つ水素ガス中の酸素分圧を低く抑える必要がある。このため、作業時間がかかり、生産性が低下してしまう。
【００１３】
本発明の目的は、生産性を確保でき、電流遮断後の絶縁回復特性を低下させることなく耐電圧特性を向上させた真空バルブが得られる真空バルブの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために本発明は、真空容器内に接離可能な一対の電極を有し、この一対の電極の対向表面にそれぞれ接触子を配置した真空バルブにおいて、前記接触子間を放電させて、前記接触子の少なくとも接触子が接触する位置の表面層を溶融凝固させるとともに、前記接触子の接触子材料に含まれる金属よりも酸素との親和力の高い金属を含有する酸素吸着用合金を配置し、この酸素吸着用合金部分を加熱して、前記接触子の表面層の脱酸処理をするようにしたので、接触子表面に吸着しているガスを除去することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の真空バルブの製造方法を説明するための真空バルブの断面図である。
【００１６】
同図において、真空バルブ10は、絶縁円筒11の両端を固定フランジ12および可動フランジ13により閉止して構成される真空容器内に、接離可能な固定電極14および可動電極15を配置して構成している。ここで、固定電極14は、固定通電軸16の先端に固着されており、真空容器の外部とはこの固定通電軸16により電気的に接続される。固定電極14と可動電極15の接触面には接触子21ａ，21ｂが固着されている。また、可動電極15は、可動通電軸17の先端に固着されており、真空容器の外部とはこの可動通電軸17により電気的に接続される。また、可動通電軸17は、ベローズ18を介して可動フランジ13に固着されており、真空容器内の真空を維持した状態で図示しない操作機構部により電極の接離を可能にしている。電極周囲で、絶縁円筒の内面には、アークシールド20が取り付けられている。
【００１７】
このような真空バルブ１０の接触子２１ａ、２１ｂは、次のような処理が施されている。接触子２１ａ、２１ｂを図示形状に切削加工などにより加工し、それぞれを固定電極１５と可動電極１６とに固着する。そして、接触子２１ａ、２１ｂ間を開離させ、図示しない脱酸処理エネルギー源により、接触子２１ａ、２１ｂ表面に高エネルギー密度のエネルギーを放電により注入し、その表面層を溶融させる。
【００１８】
この溶融においては、接触子２１ａ、２１ｂの表面積当たり０．０１〜０．５クーロン／ｍｍ２とするのが望ましい。ここで、真空バルブ１０で負荷電流を遮断する場合、接触子２１ａ、２１ｂ全面にアークが点弧するわけではなく、通電状態に接触子２１ａ、２１ｂが接触する位置にアークが点弧する。従って、この接触する位置の脱酸処理を行えば、電流遮断時の絶縁回復特性にガスの影響を受けないようにすることができる。即ち、接触子２１ａ、２１ｂが接触する位置とは、アークが点弧する位置となり、上述の放電により溶融される位置と同様な位置となる。このように、少なくとも接触子２１ａ、２１ｂが接触する位置の脱酸処理を行うようにすれば、脱酸処理時間を短縮することができる。
【００１９】
このような真空中での放電は陰極点からの放電であり、陰極点の温度は数千℃に達する。また、陰極点は大きさが小さく且つ移動し、その寿命は数μ秒である。このため、接触子表面層部分のみが溶融され、接触子内部および接触子の接合部分は加熱されることが無い。従って、真空中で接触子表面層を溶融することにより、まず接触子表面層の金属と酸素が解離され、解離した酸素は真空中に拡散されることになる。
【００２０】
以上のように本実施例によれば、接触子表面に吸着しているガスを除去することができ、このため電流遮断後の絶縁回復特性を低下することなく、耐電圧特性を向上させることができる。
【００２１】
ここで、切削加工後の脱酸処理をする場合、接触子２１ａ、２１ｂに５重量％以上含まれる金属より酸素との親和力の強い金属を含有する酸素吸着用合金を配置し、この部分を４００℃〜９００℃に加熱して脱酸処理を行えば、発生したガスを酸素吸着用合金に有効に吸着させることができる。このため、接触子２１ａ、２１ｂへのガスの再吸着を防止することができる。接触子２１ａ、２１ｂに銅クロム合金を使用している場合、酸素吸着用合金としては、例えばチタン、ジルコニウム、ヴァナジウム等の金属を含有する合金がある。このような合金は、表層部分の酸化被膜を加熱により解離させることにより、より活性化されガス吸着を促進させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、真空容器内に接離可能な一対の電極の対向表面に配置された接触子の少なくとも接触子が接触する位置を溶融凝固させるとともに、接触子の接触子材料に含まれる金属よりも酸素との親和力の高い金属を含有する酸素吸着用合金を配置し、この酸素吸着用合金部分を加熱して、前記接触子の表面層の脱酸処理をするようにしたので、脱酸処理時間が短縮して生産性が確保でき、電流遮断後の絶縁回復特性を低下させることなく耐電圧特性を向上させた真空バルブが得られる真空バルブの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空バルブの製造方法を説明するための真空バルブの断面図。
【符号の説明】
11…絶縁円筒、14…固定電極、15…可動電極、21ａ，21ｂ…接触子
【図１】
0003683921.tif 000002