(57)【要約】【課題】絶縁性能を維持しつつ、損耗量を低減し、内部劣化を抑制することができる耐アーク性絶縁物、耐アーク性絶縁物の製造方法およびガス遮断器を提供する。【解決手段】実施形態の耐アーク性絶縁物１０は、電極と電極の間に発生するアークの近傍に配置される。この耐アーク性絶縁物１０は、フッ素系樹脂からなるマトリックス樹脂２０と、マトリックス樹脂２０に、マトリックス樹脂２０を構成するフッ素系樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部含有された酸化亜鉛からなるウィスカ３０と、マトリックス樹脂２０に含有された窒化ホウ素からなる粒子４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と電極の間に発生するアークの近傍に配置される耐アーク性絶縁物であって、
フッ素系樹脂からなるマトリックス樹脂と、
前記マトリックス樹脂に、前記マトリックス樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部含有された酸化亜鉛からなるウィスカと、
前記マトリックス樹脂に含有された窒化ホウ素からなる粒子と
を具備することを特徴とする耐アーク性絶縁物。
【請求項２】
前記粒子が、前記マトリックス樹脂１００質量部に対して０．１〜１質量部含有されていることを特徴とする請求項１記載の耐アーク性絶縁物。
【請求項３】
前記ウィスカが、核部および前記核部から４軸方向に延びる針状結晶部を備えるテトラポット形状であることを特徴とする請求項１または２記載の耐アーク性絶縁物。
【請求項４】
電極と電極の間に発生するアークの近傍に配置される耐アーク性絶縁物の製造方法であって、
所定量の酸化亜鉛からなるウィスカと所定量の窒化ホウ素からなる粒子とを攪拌して混合し、充填材混合物を形成する工程と、
前記充填材混合物に、所定量のフッ素系樹脂からなる粉体を添加し、攪拌して混合し、形成用混合物を形成する工程と、
前記形成用混合物を所定の型に充填して圧縮形成し、形成体を作製する工程と、
前記形成体を焼成する工程と
を具備することを特徴とする耐アーク性絶縁物の製造方法。
【請求項５】
前記ウィスカが、前記フッ素系樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部含有されていることを特徴とする請求項４記載の耐アーク性絶縁物の製造方法。
【請求項６】
前記粒子が、前記フッ素系樹脂１００質量部に対して０．１〜１質量部含有されていることを特徴とする請求項４または５記載の耐アーク性絶縁物の製造方法。
【請求項７】
固定電極と、その固定電極に接離する可動電極と、それらの電極間に設けられた絶縁物からなるノズルとを備え、電流遮断時に前記電極間に発生するアークに、前記ノズルからガスを吹き付けて消孤するガス遮断器であって、
前記絶縁物が、請求項１乃至３のいずれか１項記載の耐アーク性絶縁物であることを特徴とするガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、耐アーク性絶縁物、耐アーク性絶縁物の製造方法およびガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大容量電流を遮断または投入する装置として、パッファ形ガス遮断器が知られている。パッファ形ガス遮断器では、容器内に充填した消弧性ガスをパッファシリンダおよびパッファピストンからなるピストン機構で圧縮し、圧縮された消弧ガスをノズルから噴射し、電流遮断時に接触子間に発生したアークを消弧する。
【０００３】
このようなパッファ形ガス遮断器では、消弧性ガスとしてＳＦ６ガスを用い、ノズルの材質として絶縁性のフッ素樹脂を使用している。しかしながら、フッ素樹脂からなる絶縁物がアークに曝されると、アークから放射されたエネルギをフッ素樹脂の内部に浸透して吸収し、ノズル内部においてボイドや炭化現象を生じることがある。これにより、ノズルの絶縁性能が低下したり、ノズル材料が損耗され、ガス流れの状態が当初とは異なる状態となり、遮断性能が低下することがある。
【０００４】
これらを防止するため、樹脂材料に無機材料からなる充填剤を充填した材料を使用して、パッファ形ガス遮断器のノズルを構成するなどの様々な改良がなされている。このような従来の耐アーク性絶縁物における充填材として、酸化亜鉛からなるウィスカおよび窒化ホウ素などの粒子を添加することが検討されている。半導電性の酸化亜鉛からなるウィスカを添加することで、耐アーク性絶縁物における帯電を緩和することができる。窒化ホウ素を添加することで、アークから放射された紫外線を反射して耐アーク性絶縁物の劣化を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９０７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐アーク性絶縁物において、ウィスカの添加量を増加させることで、耐アーク性絶縁物における帯電を緩和する効果も増加する。従来の耐アーク性絶縁物の製造方法においては、フッ素樹脂、ウィスカおよび窒化ホウ素の３種類の粉体を同時に配合し、攪拌して混合していた。
【０００７】
この際、ウィスカの添加量が多いと、ウィスカが撹拌中に凝集し、均一に混合できないという問題があった。そのため、ウィスカの添加量は、多くてもフッ素系樹脂１００質量部に対して５質量部以下に抑えられていた。これによって、ウィスカを添加することによる十分な帯電の緩和効果が得られなかった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、絶縁性能を維持しつつ、損耗量を低減し、内部劣化を抑制することができる耐アーク性絶縁物、耐アーク性絶縁物の製造方法およびガス遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の耐アーク性絶縁物は、電極と電極の間に発生するアークの近傍に配置される。この耐アーク性絶縁物は、フッ素系樹脂からなるマトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂に、前記マトリックス樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部含有された酸化亜鉛からなるウィスカと、前記マトリックス樹脂に含有された窒化ホウ素からなる粒子とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の耐アーク性絶縁物の断面を模式的に示した図である。
【図２】実施の形態の耐アーク性絶縁物に含有される酸化亜鉛からなるウィスカを模式的に示した斜視図である。
【図３】実施の形態の耐アーク性絶縁物から形成されたノズルを備えるパッファ形ガス遮断器の断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０の断面を模式的に示した図である。図２は、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０に含有される酸化亜鉛からなるウィスカ３０を模式的に示した斜視図である。
【００１３】
第１の実施の形態の耐アーク性絶縁物１０は、図１に示すように、フッ素系樹脂からなるマトリックス樹脂２０と、マトリックス樹脂２０に含有された酸化亜鉛からなるウィスカ３０と、マトリックス樹脂２０に含有された窒化ホウ素からなる粒子４０とを備えている。ウィスカ３０および粒子４０は、マトリックス樹脂２０中に均一に分散されている。
【００１４】
マトリックス樹脂２０を構成するフッ素系樹脂としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン樹脂または四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体を用いることが好ましい。ポリ四フッ化エチレン樹脂の融点は約３２７℃であり、また、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体の融点は約３０２〜３１０℃であり、これらはフッ素系樹脂の中でも高い耐熱性を有している。
【００１５】
また、ポリ四フッ化エチレン樹脂は、溶融時の粘度が高いため、高温で溶融しても元の形状を維持することができるという特徴がある。そのため、例えば、耐アーク性絶縁物１０を、アークに対して適切な距離を確保して配置することで、アークによって加熱されたとしても、熱による変形を防止することができる。
【００１６】
さらに、ポリ四フッ化エチレン樹脂および四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体は、加熱分解時に、高分子を構成する単位構造分子となってガス化する。そのため、炭化物が残らず、導電性物質の生成による絶縁性能の低下が起き難いという利点がある。さらに、分解してガス化する際に多量のエネルギを消費することによって冷却効果が発揮され、ポリ四フッ化エチレン樹脂自体および四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体自体を保護する効果も得られる。
【００１７】
酸化亜鉛からなるウィスカ３０は、マトリックス樹脂２０の焼成温度である３００℃前後の温度で変化や変色しない耐熱性を有し、耐薬品性に優れた無機物である。また、ウィスカ３０は、シランカップリング処理などの表面処理が施されていないものを使用することが好ましい。シランカップリング処理剤の沸点がマトリックス樹脂２０の焼成温度よりも低い場合には、マトリックス樹脂２０の焼成時に、変色や炭化物の生成などによって、絶縁性能の低下を招くことがある。
【００１８】
なお、次の場合には、ウィスカ３０にシランカップリング処理を施すことができる。沸点が３００℃前後のシランカップリング処理剤であっても、高圧力雰囲気下で焼成を行うことによって、変色や炭化物の生成などが生じない場合には、シランカップリング処理を施してもよい。また、マトリックス樹脂２０の焼成温度よりも高い沸点を有するシランカップリング処理剤を使用する場合には、変色や炭化物の生成などの問題が生じないため、シランカップリング処理を施すことができる。このようにシランカップリング処理されたウィスカ３０を使用することで、マトリックス樹脂２０との親和性を向上させることができる。
【００１９】
シランカップリング処理剤としては、例えば、ＫＢＭ３０３（信越化学製）、ＳＺ６０８３（東レ・ダウコーニングシリコーン製）、Ａ−ＬＩＮＫ５９９（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製）などが挙げられる。
【００２０】
ウィスカ３０は、図２に示すように、核部３０ａと、この核部３０ａから４軸方向に伸びる針状結晶部３０ｂとから構成されるテトラポット形状を有している。このウィスカ３０において、核部３０ａの径Ｄは、耐アーク性絶縁物１０における帯電を防止するとともに、損耗を低減するという理由から、０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．３μｍ〜３μｍがさらに好ましい。針状結晶部３０ｂの長さＬは、耐アーク性絶縁物１０における帯電を防止するとともに、損耗を低減するという理由から、３μｍ〜２００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍがさらに好ましい。
【００２１】
また、酸化亜鉛からなるウィスカ３０としては、例えば、パナテトラ（アムテック社製商品名）を使用することができる。
【００２２】
ウィスカ３０は、マトリックス樹脂２０であるフッ素系樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部含有されることが好ましい。ウィスカ３０の含有量を上記した範囲とすることで、耐アーク性絶縁物１０における帯電を防止することができるとともに、損耗量を低減することができる。また、ウィスカ３０は、フッ素系樹脂１００質量部に対して１０〜１５質量部含有されることがさらに好ましい。この範囲においては、マトリックス樹脂２０中における粒子４０の分散効果がさらに良好となる。
【００２３】
粒子４０を構成する窒化ホウ素は、鱗片状構造を有している。窒化ホウ素は、結晶構造の違いにより、（Ａ）六方晶型窒化ホウ素、（Ｂ）菱面体晶型窒化ホウ素、（Ｃ）立方晶型窒化ホウ素、（Ｄ）乱層構造型窒化ホウ素、および（Ｅ）ウルツ鉱型窒化ホウ素に分類することができる。この中でも、本実施の形態では、（Ａ）六方晶型窒化ホウ素を使用することが好ましい。
【００２４】
以下に、窒化ホウ素として、（Ａ）六方晶型窒化ホウ素を使用することが好ましい理由を述べる。ここでは、マトリックス樹脂２０としてポリ四フッ化エチレン樹脂を使用した耐アーク性絶縁物１０をガス遮断器のノズルの材料に使用することを想定して、好ましい理由を述べる。
【００２５】
窒化ホウ素として（Ａ）六方晶型窒化ホウ素を使用した場合には、アークから放射されたエネルギに対する、損耗量、熱伝導率、沿面破壊電圧および耐酸性のそれぞれに設定された一定の基準値を同時に満たすことが可能になる。
【００２６】
窒化ホウ素として（Ｂ）菱面体晶型窒化ホウ素を使用した場合には、沿面破壊電圧および耐酸性が一定の基準値に達しない。また、窒化ホウ素として（Ｃ）立方晶型窒化ホウ素を使用した場合には、アークから放射されたエネルギに対する損耗量および沿面破壊電圧が一定の基準値に達しない。
【００２７】
窒化ホウ素として（Ｄ）乱層構造型窒化ホウ素または（Ｅ）ウルツ鉱型窒化ホウ素を使用した場合には、窒化ホウ素として（Ａ）六方晶型窒化ホウ素を使用した場合に比べて、破壊電圧値が低く、バラツキを生じて安定せず、材料安定性の点で問題がある。
【００２８】
このようなことから、本実施の形態においては、窒化ホウ素として、（Ａ）六方晶型窒化ホウ素を使用することとした。
【００２９】
窒化ホウ素からなる粒子４０は、マトリックス樹脂２０であるフッ素系樹脂１００質量部に対して０．１〜１質量部含有されていることが好ましい。粒子４０の含有量をこの範囲とすることで、紫外線を十分に遮蔽する機能を有し、かつ損耗量を低減することができる。また、粒子４０の含有量をこの範囲とし、上記したウィスカ３０を併用することで、耐アーク性絶縁物１０をガス遮断器のノズルの材料として使用した場合、絶縁抵抗が低減されて優れた帯電防止性が得られ、さらに損耗量の低減を図ることができる。
【００３０】
また、安定した配合物の得やすさや、充填率誤差の影響の少なさ、製造のしやすさという観点から、粒子４０は、マトリックス樹脂２０であるフッ素系樹脂１００質量部に対して０．２〜０．６質量部含有されていることがさらに好ましい。
【００３１】
粒子４０の平均粒径は、１０μｍ以下であることが好ましい。この範囲は、粒子４０の粒径が大きいほど、耐アーク性絶縁物１０の引張り強度が低下することを考慮して設定されている。ガス遮断器のノズルにおいて、粒子４０の粒子径が小さいほど加工性が良好になるが、成形作業性の観点を考慮して、粒子４０の平均粒径は、１μｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
ここで、鱗片状（平板状）構造を有する窒化ホウ素の平均粒径とは、平均直径を意味する。なお、鱗片状（平板状）構造の物質が円形を構成しない場合には、鱗片状（平板状）の物質の表面に亘って引ける最長の直線の平均長さが上記範囲内となればよい。この平均粒径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による樹脂硬化物の観察などによって測定される。
【００３３】
次に、耐アーク性絶縁物１０において、ウィスカ３０および粒子４０を含有することによる相乗効果について説明する。
【００３４】
粒子４０は、鱗片状粒子であるため、粒子４０のみを含有したマトリックス樹脂２０においては、マトリックス樹脂２０を成型する際に、粒子４０が配向（一定方向に揃うこと）する。これによって、一定方向からの紫外光には耐アーク性を有しても、他の方向からの紫外光には耐アーク性を示さないという欠点がある。
【００３５】
しかしながら、本実施の形態のように、ウィスカ３０および粒子４０を含有することで、粒子４０間にウィスカ３０が入り込む。そのため、粒子４０は、配向し難くなり、図１に示すように、粒子４０がマトリックス樹脂２０中で様々な方向を向きながら等方的に分散する。これによって、様々な方向からの紫外光を反射することが可能となる。
【００３６】
次に、耐アーク性絶縁物１０の作用効果について説明する。
【００３７】
図１に示すように、アークから発生した光Ｌが入射した際、酸化亜鉛からなるウィスカ３０は、アークからの光Ｌのうち、主に内部劣化に関与する波長領域（例えば、３６０ｎｍ未満）の光を吸収する。これにより、マトリックス樹脂２０の内部での炭化物の形成を抑制し、内部に発生したガスによってマトリックス樹脂２０が吹き飛ばされるという現象を防ぎ、絶縁性能の低下を抑えることができる。
また、ウィスカ３０は、半導電性であるため、耐アーク性絶縁物１０の帯電を抑制する機能を有する。例えば、帯電を抑制するために、カーボンのような導電性物質を充填剤として含有した場合には、含有量が少量であっても、マトリックス樹脂２０であるフッ素系樹脂の絶縁抵抗が大きく低下する。そのため、近接されたアークが導電性物質を含有したマトリックス樹脂２０の表面を流れやすくなり、耐アーク性が低下する。
【００３８】
これに対して、耐アーク性絶縁物１０では、ウィスカ３０を含有することで、フッ素系樹脂が本来有する体積低効率（１×１０１８Ω・ｃｍ）を４桁程度低減することができる。そのため、耐アーク性絶縁物１０の帯電が原因となる絶縁破壊電圧の低下を防止することができる。
【００３９】
一方、窒化ホウ素からなる粒子４０は、主に内部劣化に関与する波長領域の光を反射する。これにより、マトリックス樹脂２０の内部での炭化物の形成を抑制し、内部に発生したガスによってマトリックス樹脂２０が吹き飛ばされるという現象を防ぎ、絶縁性能の低下を抑えることができる。
【００４０】
次に、耐アーク性絶縁物１０の製造方法について説明する。
【００４１】
所定量の酸化亜鉛からなるウィスカ３０と、所定量の窒化ホウ素からなる粒子４０とを攪拌し、均一に混合し、充填材混合物を形成する。
【００４２】
続いて、充填材混合物に、マトリックス樹脂２０を構成する所定量のフッ素系樹脂からなる粉体を添加し、攪拌して混合し、形成用混合物を形成する。
【００４３】
ここで、フッ素系樹脂の粉末は、緻密な成形品が得られる、平均粒径が２０μｍ〜２７μｍのものを使用することが好ましく、特に、各種充填剤との混合用のベースパウダーに適した平均粒径が２２〜２５μｍのものがさらに好ましい。ここで示す平均粒径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径の意味であり、ＡＳＴＭ  Ｄ１４５７（ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）の仕様に関する国際基準）によって測定される。
【００４４】
なお、充填材混合物や形成用混合物を形成する際の攪拌は、例えば、攪拌機などによって行われる。
【００４５】
続いて、均一に混合された形成用混合物を所定の型に充填して圧縮形成し、圧縮形成体を作製する。ここで、例えば、耐アーク性絶縁物１０を使用してガス遮断器のノズルを作製する場合には、ガス遮断器のノズルを作製できるサイズの、例えば、円柱状の圧縮形成体を作製する。
【００４６】
続いて、圧縮形成体を炉に設置し、温度をフッ素系樹脂の焼成温度まで徐々に上昇させ、フッ素系樹脂の粉末を溶融して焼成する。その後、自然冷却により室温まで冷却し、成形品である耐アーク性絶縁物１０が得られる。
【００４７】
ここで、ガス遮断器のノズルを作製する場合には、円柱状の成形品をノズルの形状に機械加工することで、ガス遮断器のノズルが得られる。
【００４８】
このように、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０の製造方法においては、ウィスカ３０、粒子４０およびフッ素系樹脂からなる粉体が混合された形成用混合物を形成する際、まず、ウィスカ３０と粒子４０とを予め混合して充填材混合物を形成する。これによって、形成用混合物において、マトリックス樹脂２０であるフッ素系樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部のウィスカ３０を、凝集することなしに、均一に分散した状態で含有することができる。
【００４９】
一方、従来の耐アーク性絶縁物の製造方法においては、ウィスカ３０、粒子４０およびフッ素系樹脂からなる粉体を同時に配合して混合するため、ウィスカ３０の添加量が多いとウィスカ３０が撹拌中に凝集する。そのため、前述したように、従来においては、ウィスカの添加量は、多くてもフッ素系樹脂１００質量部に対して５質量部以下に抑えられていた。
【００５０】
ここで、実施の形態の製造方法によって耐アーク性絶縁物１０を製造することで、フッ素系樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部のウィスカ３０を、凝集することなしに、均一に分散した状態で含有する形成用混合物や耐アーク性絶縁物１０が得られる理由について述べる。
【００５１】
ウィスカ３０と、粒子４０とを攪拌し、均一に混合する際、ベアリング効果が生じ、ウィスカ３０は、均一に分散される。ベアリング効果とは、大きい粒子の間に入り込んだ小さい粒子が回転することで、大きい粒子を均一に分散させることができるというものである。本実施の形態の場合においては、ベアリング効果を示す小さい粒子が粒子４０、大きい粒子がウィスカ３０に相当し、ウィスカ３０を均一に分散させることができる。
【００５２】
また、粒子４０を構成する窒化ホウ素が、摺動面の保護や、摩擦および摩耗の低減のために用いられる固体潤滑剤となる材料であることも、上記したベアリング効果を高める要因となる。
【００５３】
なお、例えば、ウィスカ３０と、フッ素系樹脂からなる粉体とを予め混合した場合には、上記したベアリング効果が生じず、ウィスカ３０は均一に分散されない。また、ウィスカ３０、粒子４０およびフッ素系樹脂からなる粉体を同時に配合して混合する場合においても、ベアリング効果は生じない。
【００５４】
次に、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０から形成されたノズルを備えるガス遮断器について説明する。
【００５５】
実施の形態の耐アーク性絶縁物１０から形成されたノズルは、一般に広く使用されている、例えば、パッファ形ガス遮断器のノズルとして使用することができる。図３は、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０から形成されたノズル６５を備えるパッファ形ガス遮断器５０の断面を模式的に示した図である。
【００５６】
図３に示すように、パッファ形ガス遮断器５０は、ＳＦ６ガスなどの消弧性ガスを充填した容器（図示しない）を備え、その容器内には、固定電極として機能する固定接触子６０、可動電極として機能する可動接触子６１が接離可能に対向して配置されている。
【００５７】
可動接触子６１が支持された側には、パッファシリンダ６２およびパッファピストン６３が設けられ、これらによってパッファ室６４が形成されている。パッファシリンダ６２の先端部の外周部には、可動接触子６１を包囲し、かつ可動接触子６１より固定接触子６０側に延設された、筒状のノズル６５が配置されている。このノズル６５は、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０によって形成されている。ノズル６５の内部は、パッファシリンダ６２の先端部に設けられた開口部６６を介して、パッファ室６４と連通している。
【００５８】
そして、可動接触子６１を移動して、固定接触子６０との電気的な接続を遮断する際、パッファ室６４の消弧性ガスをパッファシリンダ６２およびパッファピストン６３からなるピストン機構で圧縮し、ノズル６５から噴射し、電流遮断時に電極間に発生したアーク６７を消弧する。
【００５９】
このように、ノズル６５を実施の形態の耐アーク性絶縁物１０で構成することで、アークが発生した場合においても、上記した耐アーク性絶縁物１０の作用効果を得ることができる。
【００６０】
上記したように、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０およびその製造方法によれば、酸化亜鉛からなるウィスカ３０と、窒化ホウ素からなる粒子４０とを予め攪拌し混合して形成された充填材混合物に、フッ素系樹脂からなる粉体を添加し、攪拌して混合することで、マトリックス樹脂２０であるフッ素系樹脂１００質量部に対して６〜２０質量部のウィスカ３０を、凝集することなしに、均一に分散した状態で含有することができる。
【００６１】
このように、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０によれば、ウィスカ３０の添加量を従来に比べて増加させることができるため、帯電を緩和する効果が増加し、絶縁性能を維持することができる。また、ウィスカ３０および粒子４０を含有することで、損耗量を低減し、内部劣化を抑制することができる。
【００６２】
（耐アーク性、重量損耗量および内部劣化の評価）
次に、実施の形態の耐アーク性絶縁物１０において、絶縁性能を維持しつつ、損耗量を低減し、内部劣化を抑制することができることを説明する。
【００６３】
ここでは、各試料に対して、耐アーク性、重量損耗量および内部劣化を評価した。各試料は、以下のように作製した。表１には、ウィスカ３０および粒子４０の、ポリ四フッ化エチレン１００質量部に対する添加質量部が示されている。
【００６４】
まず、酸化亜鉛からなるウィスカ３０と、平均粒径が１０μｍの窒化ホウ素（六方晶型窒化ホウ素）からなる粒子４０とを攪拌して、均一に混合し、充填材混合物を形成した。ウィスカ３０として、核部３０ａの径Ｄが０．１〜１０μｍ、針状結晶部３０ｂの長さＬが３〜２００μｍのものを使用した。なお、攪拌は、攪拌機を用いて行われた。
【００６５】
続いて、充填材混合物に、フッ素系樹脂であるポリ四フッ化エチレンからなる粉体を添加し、攪拌して混合し、形成用混合物を形成した。ポリ四フッ化エチレンからなる粉体の平均粒径は、２５μｍであった。
【００６６】
続いて、均一に混合された形成用混合物を、所定の型に充填して、温度２５℃（室温）、圧力２５ＭＰａで圧縮形成し、圧縮形成体を作製した。
【００６７】
続いて、圧縮形成体を炉に設置し、温度を３７０℃まで徐々に上昇させ、フッ素系樹脂の粉末を溶融して焼成した。その後、自然冷却により室温まで冷却し、機械加工により、直径が１００ｍｍ、厚さが３ｍｍの耐アーク性の評価に用いる試料１〜試料１０を作製した。
【００６８】
また、焼成して冷却したものを機械加工して、ガス遮断器用のノズルとし、重量損耗量および内部劣化の評価に用いする試料１〜試料１０を作製した。ここで、試料１〜試料５は、本実施の形態の耐アーク性絶縁物１０に係る試料であり、試料６〜試料１０は、本実施の形態の範囲外となる、比較例である。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
作製された試料１〜試料１０を用いて、耐アーク性、重量損耗量および内部劣化の評価を行った。
【００７１】
ここで、耐アーク性の評価（耐アーク性試験）は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて行った。なお、耐アーク性とは、絶縁材料がアークによる劣化に耐える能力であり、導通や発火に至るまでの時間を測定した秒数である。
【００７２】
内部劣化の評価は、作製された各試料のガス遮断器用のノズルをガス遮断器に取付け、同じ条件で遮断試験を実施し、その実施後のノズルの断面を観察し、劣化の有無を観察した。具体的には、試料の断面を目視で観察し、内部炭化跡の有無を調べた。
【００７３】
重量損耗量の評価は、内部劣化の評価で使用したガス遮断器用のノズルの遮断試験前と遮断試験後の試料の重量を測定し、それぞれの差を求めることで評価を行った。なお、この評価においては、より正確に比較するため、遮断試験前後の重量差を遮断試験で注入したエネルギ量で除して求めた、単位エネルギ当りの重量変化を用いた。
【００７４】
表２は、試験結果を示す。表２には、内部劣化がある場合を「有」、内部劣化がない場合を「無」と示している。ここで、内部劣化がない場合とは、内部炭化跡がなく、内部炭化に伴うエロージョンもない場合である。また、重量損耗量は、試料６における単位エネルギ当たりの重量損耗量を１００としたときの相対値で示されている。例えば、試料６における単位エネルギ当たりの重量損耗量を超える場合には、相対値は１００を超え、試料６における単位エネルギ当たりの重量損耗量を下回る場合には、相対値は１００を下回る。
【００７５】
【表２】
2014203557.tif 000004
【００７６】
表２に示すように、試料１〜試料５においては、内部劣化は無かった。試料１〜試料１０において、重量損耗量には大きな差はなく同程度であり、耐アーク性についても同程度であった。これらの結果から、試料１〜試料５においては、絶縁性能を維持しつつ、損耗量を低下し、内部劣化を抑制することができることがわかった。
【００７７】
（製造方法の影響）
次に、耐アーク性絶縁物の製造方法の影響について説明する。ここでは、本実施の形態の耐アーク性絶縁物１０の製造方法、または従来の耐アーク性絶縁物１０の製造方法によって製造された各試料（ガス遮断器用のノズル）の表面に発生する割れの有無を確認した。
【００７８】
本実施の形態の耐アーク性絶縁物１０の製造方法は、前述した、耐アーク性、重量損耗量および内部劣化の評価における試料の製造の際に使用した方法と同じである。すなわち、ウィスカ３０と、粒子４０とを予め攪拌し混合して形成された充填材混合物に、フッ素系樹脂からなる粉体を添加し、攪拌して混合することで形成用混合物を形成した。以下において、この製造方法を本実施の形態の製造方法という。
【００７９】
一方、従来の耐アーク性絶縁物１０の製造方法においては、ウィスカ３０、粒子４０およびフッ素系樹脂からなる粉体を同時に配合し、攪拌して混合することで形成用混合物を形成した。以下において、この製造方法を従来の製造方法という。
【００８０】
両製造方法において、形成用混合物を形成後の工程は、前述した、耐アーク性、重量損耗量および内部劣化の評価における試料の製造の際の工程と同じとした。そして、焼成して冷却したものを機械加工して、ガス遮断器用のノズルとし、試料１１〜試料１６を作製した。ここで、従来の耐アーク性絶縁物１０の製造方法によって製造された試料１４〜試料１６は、比較例である。
【００８１】
表３には、ウィスカ３０および粒子４０の、ポリ四フッ化エチレン１００質量部に対する添加質量部、および製造方法が示されている。
【００８２】
【表３】
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【００８３】
作製された各試料（ガス遮断器用のノズル）の表面を観察し、割れの有無を観察した。具体的には、各試料に係るノズルの表面を目視で観察し、割れの有無を調べた。
【００８４】
表４は、試験結果を示す。表４には、割れがある場合を「有」、割れがない場合を「無」と示している。ここで、割れがない場合とは、割れが一箇所も存在していない場合である。
【００８５】
【表４】
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【００８６】
表４に示すように、本実施の形態の製造方法によって製造された試料１１〜試料１３には、割れが存在しなかった。これは、マトリックス樹脂２０中において、ウィスカ３０ および粒子４０が均一に分散されたためと考えられる。
【００８７】
一方、従来の製造方法によって製造された試料１４〜試料１６には、割れが存在した。
【００８８】
以上説明した実施形態によれば、絶縁性能を維持しつつ、損耗量を低減し、内部劣化を抑制することが可能となる。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１０…耐アーク性絶縁物、２０…マトリックス樹脂、３０…ウィスカ、３０ａ…核部、３０ｂ…針状結晶部、４０…粒子、５０…パッファ形ガス遮断器、６０…固定接触子、６１…可動接触子、６２…パッファシリンダ、６３…パッファピストン、６４…パッファ室、６５…ノズル、６６…開口部、６７…アーク、Ｌ…光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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