(57)【要約】本発明の接点部材は、低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、溶浸材からなる接点層支持部、接点部保持導体とを備え、多孔質体は接点層の中央となる位置に開口部を有し、溶浸材は開口部の中から接点部保持導体にまで連続して成形されているものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点金属を主成分とする多孔質体からなり、中央部に開口部を設けた多孔質板を鋳型内に配置する工程と、
前記多孔質板の上側に低融点金属を主成分とする溶浸材を配置する工程と、
前記溶浸材を加熱して溶融させる工程と、
溶融した前記溶浸材の一部が前記開口部を通過する工程と、
溶融した前記溶浸材の上面側に前記多孔質板を浮上させる工程と、
前記溶浸材を冷却して固化させる工程と、
を備える接点部材の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質板の前記開口部で固化した前記溶浸材の一部を、前記多孔質板の接点となる側から除去する工程をさらに備える、
請求項１に記載の接点部材の製造方法。
【請求項３】
前記多孔質板を構成する高融点金属の主成分はＣｒであり、
前記溶浸材を構成する低融点金属はＣｕである、
請求項１または２に記載の接点部材の製造方法。
【請求項４】
真空バルブに用いる接点部材であって、
低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、
前記溶浸材からなる接点層支持部と接点部保持導体とを備え、
前記多孔質体は前記接点層の中央に開口部が設けられており、
前記溶浸材は前記開口部から前記接点部保持導体まで連続して一体成形されている接点部材。
【請求項５】
前記多孔質体の平均密度は前記溶浸材の密度より小さい、請求項４に記載の接点部材。
【請求項６】
前記多孔質体を構成する高融点金属の主成分はＣｒであり、
前記溶浸材を構成する低融点金属はＣｕである、
請求項４または５に記載の接点部材。
【請求項７】
前記多孔質体の平均密度は前記溶浸材の密度より大きい、請求項４に記載の接点部材。
【請求項８】
前記多孔質体を構成する高融点金属の主成分はＷＣであり、
前記溶浸材を構成する低融点金属はＣｕである、
請求項４または７に記載の接点部材。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか一項に記載の接点部材を、ネジ締結で通電導体に接続した真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電系統などで用いられる電流遮断用の真空遮断器に適用される真空バルブと、真空バルブに用いられる接点部材および接点部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空バルブは、高真空に保たれた絶縁容器の内部に、固定電極と可動電極とが同軸の位置に対向配置された構造を有している。通電時には、固定電極と可動電極とが接触しており、過負荷電流または短絡電流が発生した際に、これらの電極が瞬時に開極されることで電流を遮断することができる。【０００３】
このような真空バルブの固定電極と可動電極との接触部に使用される接点材料には、主に遮断性能と開極時の耐電圧性能が要求される。接点材料に要求されるこれらの性能は、互いに相反する性質であるため、接点材料を単一の元素からなる材料を用いて製造することは困難である。そのため、従来の接点材料は、二種以上の元素を組み合わせた材料を用いて製造されている。【０００４】
例えば、耐電圧材料には、高導電材料の銅（Ｃｕ）とタングステン（Ｗ）やクロム（Ｃｒ）を用いた、Ｃｕ−Ｗ接点やＣｕ−Ｃｒ接点などの接点材料が一般に用いられている。あるいは、低サージ性が要求される真空バルブの接点材料には、電流遮断時間を延ばすため、一般に、電子放出成分であるタングステンカーバイド（ＷＣ）を、高導電材料の銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）に分散させたＣｕ−ＷＣ系、Ａｇ−ＷＣ系の接点材料が用いられている。【０００５】
これらの接点材料の製造方法としては、次に述べる溶浸法が用いられる。まず、耐電圧材料の原料粉末を成形および焼結して多孔質体を得た後に、多孔質体の片面にＣｕ、Ａｇ等からなる溶浸材を設置して、溶浸材の融点以上に加熱する。多孔質体内部の気孔には、溶融した溶浸材が浸透（溶浸）する。この結果、得られる接点素板を、必要とされる形状に機械加工することで、接点を得ることができる。接点加工した後、通電時の導体となる銅棒にロウ付けされるが、接点表面にロウ材との濡れ性に劣る耐電圧材料成分の割合が大きい場合、ロウ付けが不完全になり、接点が脱落したり、銅棒と接点との接触面積が小さくなったりすることがある。【０００６】
この問題に対して、タングステン粉末を加圧成形して多孔質体を作製する方法がある（特許文献１参照）。このとき、溶浸材と接触させる側の成形体に凹部が形成されるように、金型の下パンチを工夫したものを使用する。そして、溶浸材の上に多孔質体を載せ、加熱して溶浸させると、凹部には溶浸材の金属がそのまま残る。焼結体を仕上げ加工した後に、残った溶浸材層を介して、ロウ材により台金に接合する。この方法を使用すれば、接合しにくい材料が接点の中にあっても、溶浸材と台金との接合になるので、ロウ付け不良の問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１２８２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の接点部材では、真空バルブを組み立てる際のロウ付け工程は必須であり、ロウ材が接点部側に拡散して接点の性能を劣化させたり、ロウ材の種類によっては抵抗値が高くなるといった問題がある。また、接点部の厚みは、仕上げの機械加工時に強度をもたせる必要があるため、実際に消耗する厚さと比較して過大な厚みのあるものを作製しなければならず、電極全体としての低抵抗化が図りにくいという課題があった。本発明は、上記の様な課題を解決するためになされたものであり、接点部のロウ付けを不要にして、接点部と接点部保持導体とを一体成型する真空バルブ用の接点部材を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の接点部材の製造方法は、高融点金属を主成分とする多孔質体からなり、中央部に開口を備えた多孔質板を鋳型内に配置する工程と、多孔質板の上側に低融点金属を主成分とする溶浸材を配置する工程と、溶浸材を加熱して溶融させる工程と、開口を溶融した前記溶浸材の一部が通過する工程と、溶融した溶浸材の上面側に前記多孔質板を浮上させる工程と、溶浸材を冷却して固化させる工程とを備えるものである。【００１０】
また、この発明の接点部材は、低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、溶浸材からなる接点層支持部と接点部保持導体とを備え、多孔質体は接点層の中央となる位置に開口部を有し、溶浸材は開口部の中から前記接点部保持導体にまで連続して一体成形されているものである。ここで接点部とは接点層と接点層支持部とを称するとする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、接点部と接点部保持導体とを一体成型することにより、低抵抗で信頼性の高い接点部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１を示す真空バルブ用の接点部材の断面図である。
【図２】実施の形態１を示す真空バルブ用の接点部材の上面図である。
【図３】実施の形態１における真空バルブ用の接点部材の溶浸に関わる工程を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１における、鋳型に多孔質板を配置する工程を示す断面図である。
【図５】実施の形態１における、鋳型に多孔質板を配置する工程を示す上面図である。
【図６】実施の形態１における、鋳型３２に溶浸材からなるペレット３４を配置する工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態１における、鋳型３２に溶浸材からなるペレット３４を配置する工程を示す上面図である。
【図８】実施の形態１における、溶解したペレットが鋳型底に滴り落ちる状況を示す断面図である。
【図９】実施の形態１における、溶解したペレットが鋳型底に滴り落ちる状況での上面図である。
【図１０】実施の形態１における、溶解したペレットが鋳型内の多孔質板下の領域を充填した状態を示す断面図である。
【図１１】実施の形態１における、溶解したペレットが鋳型内の多孔質板下の領域を充填した状態での上面図である。
【図１２】実施の形態１における、接点部材の冷却が完了した状態を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２における、鋳型に多孔質板ならびに小ペレットと底部ペレットを配置した状態を示す断面図である。
【図１４】実施の形態３に係る真空バルブの構造を示す断面模式図である。
【図１５】比較例３の溶浸後の状態を示す模式図である。
【図１６】比較例３の機械加工を行った後の多孔質体の形状を示す断面模式図である。
【図１７】比較例３の加工された多孔質体を用いて作製した導体を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明における真空バルブ用の接点部材とその製造方法、ならびに真空バルブの実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る真空バルブ用の接点部材１６の断面図である。接点層１８は溶浸済みの多孔質体である溶浸層３５の表面を研磨もしくは機械加工で削った表面であり、通常は平面を成している。接点層支持部２２は溶浸層３５と接触していて、溶浸層３５を支持している箇所である。溶浸層３５の中央部には凹部３６があり、後述するように溶浸層３５を構成する多孔質体の開口部に接点層支持部２２が露出しており、接点層１８の面から窪んだ形状を有している。この接点層支持部２２と、溶浸層３５（接点層１８）を合わせた部分が接点部である。図２は、図１の接点部材１６の上面図であり、接点層１８を形成する溶浸層３５と、その中央に位置する凹部３６は円形である。なお、接点層１８と凹部３６は楕円形など、円形以外の形状でもよい。
【００１４】
接点部保持導体３８は、接点層支持部２２と連続して形成されており、通電時に接点層１８を通して流れた電流を、接点層支持部２２経由で流す機能を持つ。接点部保持導体３８には、接点層１８と反対側の端部にネジ穴３７が設けられており、真空バルブの外部と接続される通電導体と容易に接続できるようになっている。
【００１５】
接点部材１６の材質について述べると、溶浸層３５は銅（Ｃｕ）あるいは銀（Ａｇ）を主体とする母相と、母相の融点よりも高い融点を有する高融点成分を主体とする成分から成り、その溶浸層３５から連続して、母相と同じ材質からなる保持導体が一体成型された構造を有するものである。この溶浸層３５の元になった多孔質板は、高融点成分を主体とする粒子を加圧成形して作製した板状の多孔質部材であり、通常、母相の材料に比べて高融点の金属を用いる。
【００１６】
このような構成を実現する為に、接点部材１６の製造工程においては、鋳型の上部に多孔質板３１を置き、その上に母材となる溶浸材（ペレット３４）を置いて、溶浸材の融点以上に加熱することによって溶浸材を多孔質板に溶浸させると同時に、開口部から鋳型底部に流れた溶浸材により接点部保持導体３８を一体成形する。溶浸工程を経た後、主に表面の機械加工によって図１に示した形状に整える。すなわち、溶浸材は多孔質板に比べて低融点の金属を用いる。
【００１７】
以下、図３〜図１２を用いて、本発明の接点部材１６の製造工程について詳しく説明する。図３は、真空バルブ用の接点部材１６の製造工程において、溶浸に関わる工程を示すフローチャートである。図４〜図１１は、図３のフローチャートのステップを説明する断面図と上面図である。
【００１８】
図４は、鋳型３２に多孔質板３１を配置する工程（ステップＳ１）における断面図であり、図５はその上面図である。ステップＳ１にて、段付きの鋳型３２の棚部分に、高融点金属の粒子を主成分とする、加圧成形された多孔質体からなる多孔質板３１を置く。多孔質板３１の下となっている鋳型３２の底部の径が多孔質板３１の径より小さくなっている。この構成により、接点層１８の面積を広げて閉極時の接触抵抗を下げると同時に、通電する接点部保持導体３８は必要最低限の太さで成形することにより、溶浸材の使用量を削減することができる。鋳型３２は、例えば黒鉛などの耐熱性のあるものを用いると良い。溶浸後に電極を取り出しやすくするために、鋳型３２の内壁にＢＮ（窒化硼素）を主成分とする剥離材を塗布しておくとよい。
【００１９】
高融点金属粒子を主成分とする粉体の加圧成形は、例えば、通常のプレス成形の金型に充填し、所定の圧力で加圧成形すればよい。加圧成形時の圧力としては、特に限定されないが、好ましくは５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である。多孔質板３１の中央部には、開口部３３が設けられている。多孔質板３１の厚さは、溶浸接点を製造する際に加圧成形される通常の５〜１５ｍｍの厚さよりも十分に薄い膜厚でよい。中央の開口部３３、は溶浸材を融点以上に加熱して溶解した際に、鋳型下部に流動できる大きさであればよく、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさに穴を開口する。多孔質体の成形時に中央に穴が開く様な金型を使用しても良い。また、多孔質板３１の面は溶浸材（ペレット等）を置く側のみ平坦な外形を持っていればよく、鋳型３２の棚部に接している側は必ずしも平坦である必要は無い。
【００２０】
成形後の多孔質板３１は、その後の工程で溶浸に使用する温度以上でかつ、高融点金属の融点以下の温度で仮焼結を行う。例えば、高融点金属がＣｒで溶浸材となる金属がＣｕならば、仮焼結温度は１０８３℃以上１８６０℃以下の範囲で行う。仮焼結時の雰囲気は、真空または水素雰囲気等の非酸化性雰囲気が適切である。焼結の所要時間は、焼結体が過焼結により大きく縮まない程度の時間であればよい。
【００２１】
図６は、鋳型３２に溶浸材からなるペレット３４を配置するステップＳ２における断面図であり、図７はその上面図である。ステップＳ２にて、多孔質板３１の上面に、溶浸させる金属材料からなるペレット３４を置く。ペレット３４としては、例えばＣｕやＡｇの丸棒や角柱状の塊を用いる。ペレット３４の体積は、多孔質板３１の体積よりも十分大きいことが必要であり、例えば２倍〜１００倍の範囲で行う。鋳型３２に納めた多孔質板３１と溶浸材のペレット３４を、溶浸材の融点以上で、仮焼結の温度以下の範囲で加熱して溶解させる（ステップＳ３）。溶解に伴い、液状化したペレット３４が溶浸材となって多孔質板３１に溶浸される（ステップＳ４）。
【００２２】
なお、溶浸は、多孔質体内の連続した空隙に、溶浸材である液化した金属が毛細管現象で浸透していく作用を利用するものである。溶融金属は、融点からの温度に較べて高くなるほど、徐々に表面張力が下がって流動性が増す傾向がある。毛細管現象を利用するには表面張力が大きい方がよい為、溶浸時の温度は融点に近い温度に設定することが望ましい。具体的には、融点に対して１０℃〜１００℃程度高い温度範囲が好ましい。
【００２３】
ペレット３４は溶解して液状になると、一部が多孔質板３１の中央に設けられた開口部３３を通過して鋳型底に滴るとともに、多孔質板３１の内部に溶浸材として溶浸していく。これにより、多孔質体３１は溶浸層３５となる。図８は、溶解したペレット３４ｍが鋳型底に滴り落ちる状況を示す断面図である。図９は図８に対応する上面図である。
【００２４】
ここで、しばらくの間、放置することで、溶浸後の多孔質板３１（溶浸層３５）の平均密度が、溶浸材の金属の平均密度よりも低い場合には、多孔質板３１は、溶けた溶浸材の上面側に浮かび上がる（ステップＳ５）。例えば、多孔質板３１の多孔質体に用いる高融点金属をＣｒ（平均密度７．１９ｇ／ｃｍ３）、Ｔｉ（４．５ｇ／ｃｍ３）、Ｎｉ（８．９ｇ／ｃｍ３）、Ｖ（６．１ｇ／ｃｍ３）、Ｆｅ（７．８７ｇ／ｃｍ３）、Ｃｏ（８．９ｇ／ｃｍ３）、Ｍｎ（７．４４ｇ／ｃｍ３）のいずれかもしくは２種以上の組合せから成るものとし、溶浸材金属をＣｕ（８．９６ｇ／ｃｍ３）、Ａｇ（１０．５ｇ／ｃｍ３）とすると、この関係が成り立つ。また、Ｍｏ（１０．２ｇ／ｃｍ３）やＷ（１９．３ｇ／ｃｍ３）やＴａ（１６．６５ｇ／ｃｍ３）といった比較的平均密度の大きい金属、あるいはＷＣ（１５．６ｇ／ｃｍ３）といった高融点の金属炭化物も多孔質体の主成分でない量であれば添加する事は可能である。図１０は、溶解したペレット３４ｍが鋳型底に溜まって溶浸層３５下の領域を充填した状態を示す断面図である。図１１は図１０に対応する上面図である。この状態において、多孔質板３１は鋳型３２の棚部分からやや浮上している。
【００２５】
次に、溶浸済みの多孔質板３１（溶浸層３５）が、溶けた溶浸材表面に浮かび上がったところで降温し冷却する（ステップＳ６）。冷却後、溶浸材が固化すると、溶浸層３５とその下部の鋳型３２中で固化した溶浸材部分とが一体化した接点部材となる。図１２は、冷却が完了した状態を示す断面図であり、多孔質板３１が溶浸材の上面まで浮上して、接点層３５となっている様子を示している。この接点部材を鋳型３２から取り出して（ステップＳ７）、溶浸の工程を終了する。
【００２６】
さらに、多孔質板３１中央部の開口部３３内に残った溶浸材が、真空バルブに組込んだ際に、対向する相手方の接点と接触して溶着するのを防ぐため、深さが０．５ｍｍ以上となるように溶浸材を削って凹部３６を形成してもよい。凹部３６の深さは適宜設定すればよく、切削以外の方法で一部の溶浸材を除去してもよい。そして、接点表面および側面の仕上げ加工や、図１に示すように底部にネジ穴３７を形成する加工などを行って、一体成形物としての接点部材１６が完成する。
【００２７】
本発明の接点部材１６は、真空バルブを組み立てる際のロウ付け工程は不要であるから、ロウ材が接点側に拡散して接点の性能を劣化させることはない。また、溶浸層３５の厚みは、実際に消耗する厚さより上回る寸法であればよく、必要最小限の厚みに設計することができることから電極全体としての低抵抗化が可能となる。さらに、接点層支持部２２によって支持されているため、仕上げ加工時の機械的なストレスに耐えうる強度を備えることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図１３は、鋳型３２の棚部に多孔質板３１ならびに溶浸材となる小ペレット４４と底部ペレット４５を配置した状態を示す断面図である。この実施の形態２では、ペレット３４に替えて小ペレット４４と底部ペレット４５の二つのペレットを用いる点が異なっている。加熱溶融の工程で、これらのペレットは溶融し、小ペレット４４が液化して多孔質板３１の中央に設けられた開口部３３から滴り落ちるとともに、多孔質板３１の内部に溶浸材として溶浸していく点は同じである。そして、溶融した小ペレット４４は溶融した底部ペレット４５と接触して一体化する。その後の状態については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２９】
このように、二つのペレットを用いることにより開口部３３から滴り落ちる溶浸材の容積を低減することができるため、溶浸に要する時間を短縮して生産性を高めることが可能となる。完成した接点部材１６は、実施の形態１と同様であるので、得られる効果も共通している。
【００３０】
実施の形態３．
図１４は、本発明の実施の形態３に係る真空バルブ１０の構造を示す断面模式図である。この真空バルブ１０は、接点と電極を一体化した固定子側接点部材１６ａと、可動子側接点部材１６ｂとが対となって用いられており、これらの接点部材として実施の形態１あるいは実施の形態２で説明した接点部材を用いる。真空バルブ１０の外囲器は、円筒状に形成された絶縁容器１２と、封止金具１３ａ、１３ｂによって絶縁容器１２の両端に固定された金属蓋１４ａ、１４ｂとからなっており、その内部は１×１０−３Ｐａ以上の高真空状態で密封されている。
【００３１】
金属蓋１４ａ、１４ｂには、その中央部を貫通するように、円柱形状の固定子側導体１７ａ、可動子側導体１７ｂがそれぞれ設けられている。固定子側導体１７ａ、可動子側導体１７ｂの外囲器内の先端部には、それぞれ固定子側接点部材１６ａ、可動子側接点部材１６ｂがネジ締結によって固定されている。この固定子側導体１７ａと、固定子側接点部材１６ａとを合わせた全体を、固定子側電極と呼ぶ。同様に、可動子側導体１７ｂと可動子側接点部材１６ｂとを合わせた全体を可動子側電極と呼ぶ。接点部材の固定方法としては、ロウ付けを使用しない嵌め合い構造を用いてもよい。固定子側接点部材１６ａと可動子側接点部材１６ｂ、それぞれの接点である固定子側接点層１８ａ、可動子側接点層１８ｂが互いに平行に向かい合って設置される。可動子側導体１７ｂには、真空バルブ１０の内部を真空機密に保持しながら、可動子側導体１７ｂを軸方向に移動可能とするベローズ１９が取り付けられている。図１４では、固定子側接点部材１６ａと可動子側接点部材１６ｂの間隔が開いており、開極した状態を示している。可動子側導体１７ｂが固定子側に移動することで、固定子側接点層１８ａと可動子側接点層１８ｂが接触して閉極状態となり、固定子側導体１７ａと可動子側導体１７ｂとが導通状態となる。
【００３２】
ベローズ１９の上部には、ベローズに開極時の接点間に発生したアークによる金属蒸気が付着することを防ぐために、金属製のベローズ用アークシールド２０が設けられている。また、開極した状態の固定子側接点部材１６ａと可動子側接点部材１６ｂの間隙を覆い隠すように、金属製の絶縁容器用アークシールド２１が設けられている。絶縁容器用アークシールド２１は、絶縁容器１２の内壁面がアーク蒸気で覆われることを防止するために設置されるものであり、図１４の例では金属蓋１４ａに固定されている。ベローズ用アークシールド２０に囲まれた領域は、遮断室１１を形成する。
【００３３】
通電状態から開極すると、固定子側接点層１８ａと可動子側接点層１８ｂの間隙にアークが発生する。このアークは、主に両接点部材の外周側、すなわち、絶縁容器用アークシールド２１に近い側で発生し、両接点部材の中心部ではほとんど発生しない。またこの中心部は接点層表面よりも凹んでいる為、電界集中が起きにくい。そのため、多孔質板３１の中央に設けられた開口部３３に向かってアークが集中的に移動することはなく、遮断性能に影響が出ることはない。また、接点層１８ａ、１８ｂの厚みは、実際に消耗する厚さを上回る程度の寸法であり、ロウ材も使用しないため、低抵抗で通電時の電力損失が小さい真空バルブ１０を実現することが可能となる。
実施例
【００３４】
以下に本発明の接点部材について、実施例を述べる。
（実施例１）
多孔質体の主成分をＣｒとし、Ｃｕの溶浸を容易にするために、Ｃｒの１０ｖｏｌ％の量のＣｕ粉を混合した。使用したＣｒ粉の平均粒径は３０ｕｍ、混合したＣｕ粉の平均粒径は３０ｕｍのものを用いた。空孔率は多孔質体の全体積の４０％とした。この多孔質体で作製した円盤状の多孔質板の直径は３０ｍｍ、厚みは３ｍｍである。多孔質板中央の開口部の直径（中央孔径）は５ｍｍとした。
【００３５】
溶浸材のペレットは、直径２５ｍｍの無酸素銅から成形された、高さ（厚み）４０ｍｍの丸棒を用いた。鋳型は、底部の直径が２０ｍｍ、棚部から底部までの深さが３５ｍｍ、棚部の内径は３２ｍｍのものを用いた。棚部から鋳型上部縁までの高さは２０ｍｍである。鋳型内部に剥離材のＢＮ粉をスプレー塗布した。
【００３６】
多孔質体の仮焼結条件は、温度は１２００℃、温度保持の時間を２時間とした。多孔質板の上に溶浸材のペレットを置いた状態で加熱を行い、溶浸を実施した。溶浸時の温度はＣｕの融点１０８３℃を僅かに超える１１００℃とした。溶浸時間は３時間であり、水素雰囲気下で実施した。
（実施例２）
実施例１に対して、多孔質板の開口部の直径を８ｍｍとした以外は、すべて同じ条件を用いた。
（実施例３）
実施例１に対して、多孔質板の厚みを２ｍｍ、中央の開口部の直径を３ｍｍとした以外は、すべて同じ条件を用いた。
（実施例４）
実施例１に対して、多孔質板の厚みを４ｍｍ、中央の開口部の直径を５ｍｍとした以外は、すべて同じ条件を用いた。
（比較例１）
実施例１とは異なり、多孔質板を同じ厚みであって中央の開口部の無い円盤とした。それ以外は、すべて実施例１と同じ条件を用いた。
（比較例２）
実施例１とは異なり、溶浸材のペレットを多孔質板の下に配置して溶浸を行った。それ以外は、すべて実施例１と同じ条件を用いた。
（比較例３）
従来から用いられている手法にて多孔質体の溶浸を行った。多孔質体の厚みは１０ｍｍで、溶浸材の厚みは８ｍｍである。多孔質板として、開口部の無い円盤を作製した。鋳型はこの円盤の形状に対応したものを用いた。それ以外は、すべて実施例１と同じ条件を用いて溶浸を実施した。後述するように、接点部材を形成するために、ロウ付けを行った。
【００３７】
溶浸工程を経た後の結果は、次のとおりである。実施例１〜４は、溶浸した多孔質体が鋳型内で浮上した。比較例１では、溶浸材のＣｕが底部に十分にたまらないうちに鋳型からあふれてしまった。また、比較例２では、多孔質体が鋳型上部縁に引っ掛かった。そのため、比較例１、２では接点部材を再現性良く作製することはできなかった。比較例３では、多孔質体への溶浸は適切に行われた。表１は、これらの実験の条件の一覧である。
【００３８】
【表１】
2017168990.tif 000003
【００３９】
溶浸後、実施例１から実施例４までの接点は、図１に示す形状とするため、機械加工を行った。多孔質体側表面については、約０．５ｍｍ研磨した。また側面も研削して、表面側の直径を２８ｍｍとし、接点支持部の側面に、接点層表面を基準にして約８０°のテーパーをつけた。接点部保持導体部となる箇所は、溶浸後の直径２０ｍｍのままで表面を平滑にする研磨のみ行い、接点層と反対側に締結用のネジ穴を設ける加工を行った。その後、金属蓋を介して真空バルブの外部に引き出される導体（ロッド）とネジで締結された後、真空バルブに組上げられた。
【００４０】
一方、比較例３では、多孔質体の上下両面を研磨して０．５ｍｍずつ薄くなるように加工し、側面の加工は、上記実施例と同様に、接点層の表面側になる方が直径２８ｍｍになるように研削して、側面のテーパー加工を接点層表面を基準にして約８０°になるまで実施した。図１５は、比較例３の溶浸後の状態を示す模式図であり、溶浸された円盤状の多孔質体５５ａの上側に、溶浸されずに残った溶浸材５４を確認することができる。図１６は、比較例３の機械加工を行った後の多孔質体５５ｂの形状を示す断面模式図であり、点線は図１５の溶浸後の多孔質体５５ａの外形を示す。図１６に示すように、多孔質体５５ｂの接点と反対側の底部側は、直径２０．５ｍｍで深さ３ｍｍの浅い穴を形成する加工を行った。図１７は、図１６の加工された多孔質体を用いて作製した電極部材を示す断面模式図であり、多孔質体５５ｂとＣｕからなる丸棒状の電極部５７の間にロウ材５６を挟み込んで、ロウ付けを行った。そして、実施例１〜４、比較例３の接点部材をそれぞれ２個ずつ用いて、図１４に示した態様の真空バルブを組上げた。
【００４１】
作製した実施例１〜４および比較例３の真空バルブについて評価を行うため、電極間に通電して遮断試験を行った。この遮断試験では、ＡＣ６０Ｈｚ、電圧１２ｋＶの電源を用い、電流がゼロになったタイミングで遮断できること、再点弧しないことを遮断成功として、同一の遮断電流で１０回の遮断試験を行った。電流は１２ｋＡから始め、４ｋＡずつ遮断電流値を上げて、２８ｋＡまで行い、１０回中で何回遮断に失敗したか調査した。表２は、遮断試験の結果を示す一覧表である。失敗（ＮＧ）回数は、電流の遮断に失敗した回数を意味しており、１０から失敗回数を引いた数が成功（ＯＫ）した回数である。
【００４２】
比較例３が２０ｋＡで遮断失敗があったのに対して、実施例１〜４では１０回全て成功であり、次の２４ｋＡで遮断失敗が出始めた。２８ｋＡでは、比較例３は１０回中１０回失敗だったが、実施例ではまだ遮断成功が出ており、特に接点部分が薄い実施例３では１回しか失敗が出ておらず、遮断性能が全体的に向上していることが確認された。これは、表１で確認できるように、電極全体の中でＣｒを含む抵抗の高い接点部分が薄くなった為、接触抵抗が低下していることの効果と考えることができる。接触抵抗が小さくなることにより、通電時の接点層表面の温度上昇が抑制され、遮断時のアークによる接点表面の温度が上がりにくくなり、接点表面からの接点材の蒸発によるアークの持続が起きにくくなって、遮断性能が向上したと考えられる。
【００４３】
【表２】
2017168990.tif 000004
【００４４】
上記の実施例は、いずれも実施の形態１に関するものであるが、実施の形態２によってほぼ同様の形状の接点部材を作製すれば、上記の傾向と同様の結果を得ることができる。
（実施例５）
多孔質体の主成分をＷＣとし、Ｃｕの溶浸を容易にするために、体積比でＷＣの３０％の量のＣｕ粉を混合した。使用したＷＣ粉の平均粒径は9ｕｍ、混合したＣｕ粉の平均粒径は３０ｕｍである。空孔率は多孔質体の全体積の３５％とした。この多孔質体で作製した円盤状の多孔質板の直径は３０ｍｍ、厚みは４ｍｍである。多孔質板中央の開口部の直径（中央孔径）は５ｍｍとした。多孔質体の仮焼結条件は、温度は１１５０℃、温度保持の時間を５時間とした。鋳型内部に剥離材のＢＮ粉をスプレー塗布した。鋳型は、底部の直径が２０ｍｍ、棚部から底部までの深さが３５ｍｍ、棚部の内径は３２ｍｍのものを用いた。棚部から鋳型上部縁までの高さは２０ｍｍである。溶浸材の無酸素銅のペレットは、直径１８ｍｍ×高さ３５ｍｍのものを鋳型底に置き、その上に多孔質板を置き、さらにその上に直径２５ｍｍ×高さ８ｍｍのものを置いた。溶浸時の温度はＣｕの融点１０８３℃を僅かに超える１１００℃とした。溶浸時間は３時間であり、水素雰囲気下で実施した。溶浸後、接点材を取り出し、図１に示す形状とするため、機械加工を行った。多孔質体側表面については、約０．５ｍｍ研磨した。また側面も研削して、表面側の直径を２８ｍｍとし、接点支持部の側面に、接点層表面を基準にして約８０°のテーパーをつけた。接点部保持導体部となる箇所は、溶浸後の直径２０ｍｍのままで表面を平滑にする研磨のみ行い、接点層と反対側に締結用のネジ穴を設ける加工を行った。その後、金属蓋を介して真空バルブの外部に引き出される導体（ロッド）とネジで締結された後、真空バルブに組上げられた。
（比較例４）
従来から用いられている手法にて多孔質体の溶浸を行った。多孔質体の直径は３０ｍｍ厚みは８ｍｍで、溶浸材の厚みは５ｍｍである。多孔質板として、開口部の無い円盤を作製した。鋳型はこの円盤の形状に対応したものを用いた。それ以外は、すべて実施例５と同じ条件を用いて溶浸を実施した。溶浸が終了した多孔質体に、機械加工を行い、厚さ３．５ｍｍ、表面の直径が２８ｍｍとし、側面も研削して、表面側の直径を２８ｍｍとし、接点支持部の側面に、接点層表面を基準にして約８０°のテーパーをつけた。その後、金属蓋を介して真空バルブの外部に引き出される導体（ロッド）とロウ付けされた後、真空バルブに組上げられた。
作製した実施例５および比較例４の真空バルブについて評価を行うため、電極間に通電して遮断試験を行った。この遮断試験では、ＡＣ６０Ｈｚ、電圧７．２ｋＶの電源を用い、電流がゼロになったタイミングで遮断できること、再点弧しないことを遮断成功として、同一の遮断電流で１０回の遮断試験を行った。電流は６ｋＡから始め、２ｋＡずつ遮断電流値を上げて０、１４ｋＡまで行い、１０回中で何回遮断に失敗したか調査した。表３は、遮断試験の結果を示す一覧表である。
比較例４が１０ｋＡで遮断失敗があったのに対して、実施例５では１０回全て成功であり、次の１２ｋＡで遮断失敗が出始めた。１４ｋＡでは、比較例４は１０回中１０回失敗だったが、実施例ではまだ遮断成功が出ており、遮断性能が全体的に向上していることが確認された。これは、実施例５はロウ付け工程が無い為、接触抵抗が低下していることの効果と考えることができる。接触抵抗が小さくなることにより、通電時の接点層表面の温度上昇が抑制され、遮断時のアークによる接点表面の温度が上がりにくくなり、接点表面からの接点材の蒸発によるアークの持続が起きにくくなって、遮断性能が向上したと考えられる。
【００４５】
【表３】
2017168990.tif 000005
【符号の説明】
【００４６】
１０  真空バルブ、１１  遮断室、１２  絶縁容器、１３ａ、１３ｂ  封止金具、１４ａ、１４ｂ  金属蓋、１６  接点部材、１６ａ  固定子側接点部材、１６ｂ  可動子側接点部材、１７ａ  固定子側導体、１７ｂ  可動子側導体、１８  接点層、１８ａ  固定子側接点層、１８ｂ  可動子側接点層、１９  ベローズ、２０  ベローズ用アークシールド、２１  絶縁容器用アークシールド、２２  接点層支持部、３１  多孔質板、３２  鋳型、３３  開口部、３４  ペレット、３５  溶浸層、３６  凹部、３７  ネジ穴、３８  接点部保持導体、５４  溶浸材の残り、５５ａ  溶浸後の多孔質体、５５ｂ  機械加工後の多孔質体、５６  ロウ材、５７  導体
【図１】
2017168990.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017168990.tif 000010
【図６】
2017168990.tif 000011
【図７】
2017168990.tif 000012
【図８】
2017168990.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2017168990.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2017168990.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月15日(2017.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点金属を主成分とする多孔質体からなり、中央部に開口部を設けた多孔質板を鋳型内に配置する工程と、
前記多孔質板の上側に低融点金属を主成分とする溶浸材を配置する工程と、
前記溶浸材を加熱して溶融させる工程と、
溶融した前記溶浸材の一部が前記開口部を通過する工程と、
溶融した前記溶浸材の上面側に前記多孔質板を浮上させる工程と、
前記溶浸材を冷却して固化させる工程と、
を備える接点部材の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質板の前記開口部で固化した前記溶浸材の一部を、前記多孔質板の接点となる側から除去する工程をさらに備える、
請求項１に記載の接点部材の製造方法。
【請求項３】
前記多孔質板を構成する高融点金属の主成分はＣｒであり、
前記溶浸材を構成する低融点金属はＣｕである、
請求項１または２に記載の接点部材の製造方法。
【請求項４】
真空バルブに用いる接点部材であって、
低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、
前記溶浸材からなる接点層支持部と接点部保持導体とを備え、
前記多孔質体は前記接点層の中央に開口部が設けられており、
前記溶浸材は前記開口部から前記接点部保持導体まで連続して一体成形されており、
前記多孔質体の平均密度は前記溶浸材の密度より小さい接点部材。
【請求項５】
前記多孔質体を構成する高融点金属の主成分はＣｒであり、
前記溶浸材を構成する低融点金属はＣｕである、
請求項４に記載の接点部材。
【請求項６】
真空バルブに用いる接点部材であって、
低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、
前記溶浸材からなる接点層支持部と接点部保持導体とを備え、
前記多孔質体は前記接点層の中央に開口部が設けられており、
前記溶浸材は前記開口部から前記接点部保持導体まで連続して一体成形されており、
前記多孔質体の平均密度は前記溶浸材の密度より大きい接点部材。
【請求項７】
前記多孔質体を構成する高融点金属の主成分はＷＣであり、
前記溶浸材を構成する低融点金属はＣｕである、
請求項６に記載の接点部材。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか一項に記載の接点部材を、ネジ締結で通電導体に接続した真空バルブ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、この発明の接点部材は、低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、溶浸材からなる接点層支持部と接点部保持導体とを備え、多孔質体は接点層の中央となる位置に開口部を有し、溶浸材は開口部の中から前記接点部保持導体にまで連続して一体成形されおり、多孔質体の平均密度は溶浸材の密度より小さいものである。ここで接点部とは接点層と接点層支持部とを称するとする。
また、この発明の別の接点部材は、低融点金属を主成分とする溶浸材が溶浸された、高融点金属を主成分とする板状の多孔質体からなる接点層と、溶浸材からなる接点層支持部と接点部保持導体とを備え、多孔質体は接点層の中央となる位置に開口部を有し、溶浸材は開口部の中から前記接点部保持導体にまで連続して一体成形されおり、多孔質体の平均密度は溶浸材の密度より大きいものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
溶浸後、実施例１から実施例４までの接点は、図１に示す形状とするため、機械加工を行った。多孔質体側表面については、約０．５ｍｍ研磨した。また側面も研削して、表面側の直径を２８ｍｍとし、接点支持部の側面に、接点層表面を基準にして約８０°のテーパーをつけた。接点部保持導体となる箇所は、溶浸後の直径２０ｍｍのままで表面を平滑にする研磨のみ行い、接点層と反対側に締結用のネジ穴を設ける加工を行った。その後、金属蓋を介して真空バルブの外部に引き出される導体（ロッド）とネジで締結された後、真空バルブに組上げられた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
上記の実施例は、いずれも実施の形態１に関するものであるが、実施の形態２によってほぼ同様の形状の接点部材を作製すれば、上記の傾向と同様の結果を得ることができる。
（実施例５）
多孔質体の主成分をＷＣとし、Ｃｕの溶浸を容易にするために、体積比でＷＣの３０％の量のＣｕ粉を混合した。使用したＷＣ粉の平均粒径は９ｕｍ、混合したＣｕ粉の平均粒径は３０ｕｍである。空孔率は多孔質体の全体積の３５％とした。この多孔質体で作製した円盤状の多孔質板の直径は３０ｍｍ、厚みは４ｍｍである。多孔質板中央の開口部の直径（中央孔径）は５ｍｍとした。多孔質体の仮焼結条件は、温度は１１５０℃、温度保持の時間を５時間とした。鋳型内部に剥離材のＢＮ粉をスプレー塗布した。鋳型は、底部
の直径が２０ｍｍ、棚部から底部までの深さが３５ｍｍ、棚部の内径は３２ｍｍのものを用いた。棚部から鋳型上部縁までの高さは２０ｍｍである。溶浸材の無酸素銅のペレットは、直径１８ｍｍ×高さ３５ｍｍのものを鋳型底に置き、その上に多孔質板を置き、さらにその上に直径２５ｍｍ×高さ８ｍｍのものを置いた。溶浸時の温度はＣｕの融点１０８３℃を僅かに超える１１００℃とした。溶浸時間は３時間であり、水素雰囲気下で実施した。溶浸後、接点材を取り出し、図１に示す形状とするため、機械加工を行った。多孔質体側表面については、約０．５ｍｍ研磨した。また側面も研削して、表面側の直径を２８ｍｍとし、接点層支持部の側面に、接点層表面を基準にして約８０°のテーパーをつけた。接点部保持導体となる箇所は、溶浸後の直径２０ｍｍのままで表面を平滑にする研磨のみ行い、接点層と反対側に締結用のネジ穴を設ける加工を行った。その後、金属蓋を介して真空バルブの外部に引き出される導体（ロッド）とネジで締結された後、真空バルブに組上げられた。
（比較例４）
従来から用いられている手法にて多孔質体の溶浸を行った。多孔質体の直径は３０ｍｍ厚みは８ｍｍで、溶浸材の厚みは５ｍｍである。多孔質板として、開口部の無い円盤を作製した。鋳型はこの円盤の形状に対応したものを用いた。それ以外は、すべて実施例５と同じ条件を用いて溶浸を実施した。溶浸が終了した多孔質体に、機械加工を行い、厚さ３．５ｍｍ、表面の直径が２８ｍｍとし、側面も研削して、表面側の直径を２８ｍｍとし、接点層支持部の側面に、接点層表面を基準にして約８０°のテーパーをつけた。その後、金属蓋を介して真空バルブの外部に引き出される導体（ロッド）とロウ付けされた後、真空バルブに組上げられた。
作製した実施例５および比較例４の真空バルブについて評価を行うため、電極間に通電して遮断試験を行った。この遮断試験では、ＡＣ６０Ｈｚ、電圧７．２ｋＶの電源を用い、電流がゼロになったタイミングで遮断できること、再点弧しないことを遮断成功として、同一の遮断電流で１０回の遮断試験を行った。電流は６ｋＡから始め、２ｋＡずつ遮断電流値を上げて０、１４ｋＡまで行い、１０回中で何回遮断に失敗したか調査した。表３は、遮断試験の結果を示す一覧表である。
比較例４が１０ｋＡで遮断失敗があったのに対して、実施例５では１０回全て成功であり、次の１２ｋＡで遮断失敗が出始めた。１４ｋＡでは、比較例４は１０回中１０回失敗だったが、実施例ではまだ遮断成功が出ており、遮断性能が全体的に向上していることが確認された。これは、実施例５はロウ付け工程が無い為、接触抵抗が低下していることの効果と考えることができる。接触抵抗が小さくなることにより、通電時の接点層表面の温度上昇が抑制され、遮断時のアークによる接点表面の温度が上がりにくくなり、接点表面からの接点材の蒸発によるアークの持続が起きにくくなって、遮断性能が向上したと考えられる。
【国際調査報告】
2017168990.tif 000023
2017168990.tif 000024
2017168990.tif 000025
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