(57)【要約】【課題】  本発明は、電気接点が当初設定した摩耗限界に達したことを直接的に検出するための電気接点、電気接点摩耗検出装置およびその検出方法を提供することにある。【解決手段】  本発明の電気接点摩耗検出装置１は、銅、アルミニウム等からなる接点の母材４に対して、母材４と波長の異なる発光を有する銀等導電性材料からなる表面処理層５１を有する電極５とを備えた電気接点３を備え、この電気接点３は、周囲を囲む筐体２内部に突出し、外部を図示しない駆動装置によって開閉可能に構成されている。また、この検出装置１は、接点３の開閉動作時に発生する光を、波長選択性のあるフィルタ６に透過させ特定の波長の光を検出して電気信号に変換する光センサ７と、この光センサ７と接続され、この電気信号を記録・解析する信号処理装置８とを備える。【選択図】図１
2005071727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に設けられ電気回路の開閉を行う一対の電気接点と、前記電気接点の摩耗を測定する測定部とを備えた電気接点摩耗検出装置において、
前記測定部は、前記電気接点の開閉動作時に、この接点間で発生する光の波長を選択して透過するフィルタと、該接点間で発生する光を検出して電気信号に変換する光センサと、前記電気信号を記録・解析する信号処理装置とを備え、
前記電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とを備え、
前記表面処理層は、前記電気接点の摩耗限界付近に設けられたことを特徴とする電気接点摩耗検出装置。
【請求項２】
筐体内に設けられ電気回路の開閉を行う一対の電気接点と、前記電気接点の摩耗を測定する測定部とを備えた電気接点摩耗検出装置において、
前記筐体には、前記電気接点の開閉動作時に接点間で発生する光を透過する窓が設けられ、
前記電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とを備え、
前記表面処理層は、前記電気接点の摩耗限界付近に設けられ、
前記測定部は、該接点間で発生する光を前記窓を介して測定するように、前記筐体外に設けられていることを特徴とする電気接点摩耗検出装置。
【請求項３】
前記窓には、筐体内部に突出するように光格子またはスリット状の迷光除去機構が設けられ、さらにこの迷光除去機構は前記電気接点の開閉動作時に接点間で発生する光の方向に対して平行に設けられていることを特徴とする請求項２記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項４】
前記迷光除去機構には、放電による分解生成物を吸収する吸着材が設けられていることを特徴とする請求項３記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項５】
前記測定部は、前記光センサの光を受光する受光部近傍に設けられ前記電気接点の開閉動作時に該接点間で発生する光の波長を選択して透過するフィルタを備えることを特徴とする請求項２記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項６】
前記フィルタは、波長選択性の異なる種類を組合せることにより、透過する光の波長が可変となるように構成されていることを特徴とする請求項１または５記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項７】
前記測定部は、前記筐体の外部に設けられ、
前記電気接点近傍には光ファイバの受光部が設置され、この光ファイバは筐体内部から外部に配設されるとともに、この光ファイバの前記受光部と反対の端部は、筐体外部において前記測定部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項８】
前記電気接点と前記測定部とが複数設けられると共に、前記測定部は前記筐体の外部に配設され、
前記各接点近傍には光ファイバの受光部が設置され、
この光ファイバは各接点ごとに筐体内部から外部に配設され、
前記光ファイバの受光部と反対の端部は、筐体外部において前記測定部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項９】
前記電気接点が複数設けられると共に、前記測定部は前記筐体の外部に配設され、
前記各接点近傍には光ファイバの受光部が設置され、
この光ファイバは各接点ごとに筐体内部から外部に配設され、
前記光ファイバの前記受光部と反対の端部は、筐体外部において前記測定部に一括して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項１０】
前記光ファイバには、紫外線を透過し難い素材が用いられることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の電気接点摩耗検出装置。
【請求項１１】
電気回路の開閉を行う一対の電気接点において、
この電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ前記電気接点の開閉動作時に該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とを備え、
前記表面処理層は、前記電気接点の摩耗限界付近に設けられたことを特徴とする電気接点。
【請求項１２】
電気回路の開閉を行う一対の電気接点において、
この電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ前記電気接点の開閉動作時に該母材と同一の材料あるいは波長の異なる発光を有する導電性材料からなる表面処理層を有する電極とを備え、
前記母材と前記電極との間の摩耗限界付近には、摩耗限界指示成分として、前記母材および前記表面処理層とは発光波長または強度の異なる光を発する金属または合金層が形成されていることを特徴とする電気接点。
【請求項１３】
導電性の金属からなる母材を備えた電気接点の摩耗限界付近には、この母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料からなる金属またはその合金、あるいは発光物質が埋め込まれ、かつ機械的に固定されていることを特徴とする電気接点。
【請求項１４】
導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ該母材と同一の材料あるいは波長の異なる発光を有する導電性材料からなる表面処理層を有する電極とを備え、
前記母材と前記電極との間には、摩耗指示成分として、前記母材および前記表面処理層とは発光波長または強度の異なる光を発する金属または合金層が多層に形成されていることを特徴とする電気接点。
【請求項１５】
電気回路の開閉を行う一対の電気接点の摩耗を検出する電気接点摩耗検出方法において、
前記電気接点を、導電性の金属からなる母材と、この母材表面に設けられ該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とで形成し、
前記表面処理層を、前記電気接点の摩耗限界付近に設け、
前記電気接点の開閉動作時に当該接点間で発生する光を波長選択性のあるフィルタで透過させ、
この透過させた特定の波長の光を前記光センサが検出して電気信号に変換し、
前記電気信号を前記信号処理装置によって記録・解析し、前記接点の摩耗限界を検出することを特徴とする電気接点摩耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接点の摩耗を検出するためのものであり、特に、電気接点が当初設定した摩耗限界に達したことを直接的に検出するための電気接点、電気接点摩耗検出装置およびその摩耗検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所における高電圧用の遮断器、断路器あるいは開閉器などの電力機器には電気回路を開閉するための電気接点が組み込まれている。また、近年では、経済性と環境調和性を高める観点から、電力機器のコンパクト化が進められており、電気接点は小径化する傾向にあるが、一方で、電力需要の増大に伴って電力機器の高電圧・大容量化も図られており、小径化した電気接点における電流密度は増大している。
【０００３】
上記のような電力機器においては、高電圧下で遮断動作が繰り返し行われるため、その電気接点には、開閉時に発生するアーク熱による蒸発や摩耗が生じる。そのため従来より、電気接点に生じる摩耗限界を正確に把握することは、電気接点を正しく作動させ、電力機器の稼動率を挙げる上で非常に重要であった。
【０００４】
従来から電気接点の摩耗限界検出装置あるいは方法として、以下の特許文献に記載された技術が提案されている。例えば、下記特許文献１では、ブラシにマグネットを取り付けて磁気的な変化を検知する方法が提案されている。また、特許文献２あるいは３では、接点に圧電素子を取り付けて、電圧変化を監視するものや開閉機器に振動センサや加速度センサを取り付けて本体の異常振動等を検出するものが提案されている。これらの従来技術は、いずれも接点付近にセンサ等を設置し、電気または機械的な特性変化を計測することで、異常を検出するものである。
【特許文献１】特開平６−１４５０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４１４８１号公報
【特許文献３】特開平１１−３５４３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の摩耗限界検出装置あるいは方法は、いずれも変形または摩耗を原因とする接点の特性変化を測定し、接点の異常の発生を検出するものである。したがって、これらの従来技術において、接点の異常が検出できるのは、異常発生前ではなく異常が発生した後であり、いかに早くても検出したとしてもそれは異常発生の初期段階に過ぎない。つまり、これら従来技術においては、異常が発生する以前において、接点の摩耗限界を直接的に検出、把握することは困難であったのである。
【０００６】
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、電気接点が当初設定した摩耗限界に達したことを直接的に検出するための電気接点、電気接点摩耗検出装置およびその摩耗検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の電気接点摩耗検出装置は、筐体内に設けられ電気回路の開閉を行う一対の電気接点と、前記電気接点の摩耗を測定する測定部とを備えた電気接点摩耗検出装置において、前記測定部は、前記電気接点の開閉動作時に、この接点間で発生する光の波長を選択して透過するフィルタと、該接点間で発生する光を検出して電気信号に変換する光センサと、前記電気信号を記録・解析する信号処理装置とを備え、前記電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とを備え、前記表面処理層は、前記電気接点の摩耗限界付近に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１１記載の発明は、請求項１記載の電気接点摩耗検出装置に使用される電気接点に関するものであり、電気回路の開閉を行う一対の電気接点において、この電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ前記電気接点の開閉動作時に該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とを備え、前記表面処理層は、前記電気接点の摩耗限界付近に設けられたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、電気回路の開閉を行う一対の電気接点の摩耗を検出する電気接点摩耗検出方法において、前記電気接点を、導電性の金属からなる母材と、この母材表面に設けられ該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とで形成し、前記表面処理層を、前記電気接点の摩耗限界付近に設け、前記電気接点の開閉動作時に当該接点間で発生する光を波長選択性のあるフィルタで透過させ、この透過させた特定の波長の光を前記光センサが検出して電気信号に変換し、前記電気信号を前記信号処理装置によって記録・解析し、前記接点の摩耗限界を検出することを特徴とする。
【００１０】
以上のような、請求項１、１１又は請求項１５に記載の発明では、電気接点の使用開始当初においては、電気接点の開閉時に接点間に発生するアークとして、母材表面に設けられ導電性材料からなる電極から母材とは波長の異なる発光が信号処理装置から検出される。そして、接点の開閉動作を繰り返すことにより、徐々に母材表面の導電性材料が消失し、母材が露出してくる。この際、信号処理装置においては、母材特有の波長の光を計測されるので、表面処理層が消失し、摩耗限界に達したことを直接的に検知することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、筐体内に設けられ電気回路の開閉を行う一対の電気接点と、前記電気接点の摩耗を測定する測定部とを備えた電気接点摩耗検出装置において、前記筐体には、前記電気接点の開閉動作時に接点間で発生する光を透過する窓が設けられ、前記電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ該母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料の表面処理層を有する電極とを備え、前記表面処理層は、前記電気接点の摩耗限界付近に設けられ、前記測定部は、該接点間で発生する光を前記窓を介して測定するように、前記筐体外に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
以上のような請求項２に記載の発明では、電気接点の開閉動作を行う際に生じる発光を、任意の位置に設置した透過窓を通して、筐体の外部からの観察することができるようになる。また、このような透過窓を設けたことにより、専用の光計測装置ではなく、筐体の外側に波長選択性のあるフィルタと光センサで構成された信号処理装置やプリズム等の波長分散装置と光センサから構成される信号処理装置など、必要に応じて測定性能の異なる装置を適用することが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記窓には、筐体内部に突出するように光格子またはスリット状の迷光除去機構が設けられ、さらにこの迷光除去機構は前記電気接点の開閉動作時に接点間で発生する光の方向に対して平行に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
以上のような請求項３に記載の発明では、筐体の内壁や筐体内部の各部品等で反射した光が、このスリット状の迷光除去機構に遮られて透過窓を通過できなくなるため、反射光による測定ノイズを低減することができる。また、一部の部品から発生する蛍光またはりん光を低減することも可能となり、測定精度が向上される。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記迷光除去機構には、放電による分解生成物を吸収する吸着材が設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項４に記載の発明では、スリット状の迷光除去機構に適当な吸着材を取り付けることにより、請求項３の効果に加えて透過窓に付着するなどの計測上有害な分解ガスまたは生成物が発生した場合にも、透過窓の汚損を低減することができ、検出感度の低下を抑制することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記測定部は、前記光センサの光を受光する受光部近傍に設けられ前記電気接点の開閉動作時に該接点間で発生する光の波長を選択して透過するフィルタを備えることを特徴とする。
以上のような請求項５に記載の発明では、光センサの受光部近傍に波長選択性を有するフィルタを設けることにより、光センサにおいて特定の波長の光のみを検出することができるので、精度の高い摩耗検出装置を提供できる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１または５記載の発明において、前記フィルタは、波長選択性の異なる種類を組合せることにより、透過する光の波長が可変となるように構成されていることを特徴とする。以上のような請求項６に記載の発明では、上記請求項１または５の発明に加えて、波長選択性の異なる数種類を組合せることにより、透過する光の波長をより細かく特定することができるため、光センサにおける検出精度をより高めることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記測定部は、前記筐体の外部に設けられ、前記電気接点近傍には光ファイバの受光部が設置され、この光ファイバは筐体内部から外部に配設されるとともに、この光ファイバの前記受光部と反対の端部は、筐体外部において前記測定部に接続されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電気接点と前記測定部とが複数設けられると共に、前記測定部は前記筐体の外部に配設され、前記各接点近傍には光ファイバの受光部が設置され、この光ファイバは各接点ごとに筐体内部から外部に配設され、前記光ファイバの受光部と反対の端部は、筐体外部において前記測定部に接続されていることを特徴とする。
【００２０】
以上のような請求項７または８に記載の発明では、電気接点の開閉動作により発光した光は、接点近傍に受光部が設けられ、筐体外部に敷設された光ファイバを介して筐体外部の任意の場所で測定することが可能となる。特に、請求項８においては、電気接点及び測定部を複数設けた場合であっても、当該電気接点近傍から筐体外部に光ファイバを敷設することによって、測定部を必ずしも筐体近傍に設ける必要はなく、ある一定の個所に測定部を集める等できるので、装置全体の構成や配置における制約を解消することができる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電気接点が複数設けられると共に、前記測定部は前記筐体の外部に配設され、前記各接点近傍には光ファイバの受光部が設置され、この光ファイバは各接点ごとに筐体内部から外部に配設され、前記光ファイバの前記受光部と反対の端部は、筐体外部において前記測定部に一括して接続されていることを特徴とする。
【００２２】
以上のような構成を有する請求項９に記載の発明では、電気接点が複数で構成されている電気接点において、各接点近傍に光ファイバの受光部を設置することで、複数の接点を分離して摩耗限界を測定することができる。また、運用開始直後等の接点の摩耗の度合いが低い場合や複数接点の分離監視の必要がない場合には、複数本の光ファイバを束ねて一つの計測部に接続することで、一台の装置で複数の接点を監視することも可能となる。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の発明において、前記光ファイバには、紫外線を透過し難い素材が用いられることを特徴とする。
以上のような請求項１０に記載の発明では、上記請求項７乃至９の発明における光ファイバの材質として、紫外域の透過性のないファイバを適用することにより、接点の指示成分の発光波長によっては、短波長側の遮蔽フィルタを不要とすることもできる。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、電気回路の開閉を行う一対の電気接点において、この電気接点は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ前記電気接点の開閉動作時に該母材と同一の材料あるいは波長の異なる発光を有する導電性材料からなる表面処理層を有する電極とを備え、前記母材と前記電極との間の摩耗限界付近には、摩耗限界指示成分として、前記母材および前記表面処理層とは発光波長または強度の異なる光を発する金属または合金層が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
以上のような請求項１２に記載の発明では、電気接点が開閉動作を繰り返すことにより、徐々に母材を覆った表面処理層が消失し、さらに接点母材が露出し母材の材料特有の波長の光を計測することによって、電気接点が摩耗限界に達したことを直接的に検知することができる。
【００２６】
請求項１３記載の発明は、導電性の金属からなる母材を備えた電気接点の摩耗限界付近には、この母材とは波長の異なる発光を有する導電性材料からなる金属またはその合金、あるいは発光物質が埋め込まれ、かつ機械的に固定されていることを特徴とする。
以上のような請求項１３に記載の発明では、上記請求項１１と同様、電気接点の開閉動作を繰り返すと、徐々に表面を覆う導電性材料が摩耗し、埋め込んだ成分が露出し、その成分特有の波長の光を放射する。このように、摩耗限界付近に埋め込まれた金属またはその合金あるいは発光物質特有の波長の光を計測することによって、電気接点が摩耗限界に達したことを直接的に検知することができる。
【００２７】
請求項１４記載の発明は、導電性の金属からなる母材と、この母材の表面に設けられ該母材と同一の材料あるいは波長の異なる発光を有する導電性材料からなる表面処理層を有する電極とを備え、前記母材と前記電極との間には、摩耗指示成分として、前記母材および前記表面処理層とは発光波長または強度の異なる光を発する金属または合金層が多層に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
以上のような請求項１４に記載の発明では、上記請求項１１に加えて、接点材料とは波長の異なる発光を有する金属またはその合金層を電極表面と摩耗限界の中間付近である摩耗限界付近に多層に形成することによって、電気接点の開閉動作を繰り返すと、徐々に表面を覆う導電性材料が摩耗し、埋め込んだ第１の層が露出することにより、例えば、第１の層特有の波長の光を放射し、摩耗限界までの中間であることを検出できる。更に、開閉動作を続けて、第２の層が露出した時点で、第２の層特有の波長を有する光を放射し、使用限界であることを検出できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、接点の開閉動作時に発光する光の波長または強度が摩耗限界に達すると変化するように構成された電極と、その特定の波長の光を検出する装置とを有するものであり、本発明の電気接点、電気接点摩耗検出装置及び電気接点摩耗検出方法により、任意に設定した摩耗限界まで接点が摩耗したことを直接的に検出することができるようになる。したがって、電気接点の保守、監視が容易になると共に接点の正確な動作が保証でき、電力機器の信頼性や安全性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明を実現するための最良の形態（以下、実施形態という。）について図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
〔１．第１の実施形態〕
〔１−１．構成〕
〔電気接点摩耗検出装置の構成〕
まず、図１および図２を用いて第１の実施形態を説明する。本実施形態における電気接点摩耗検出装置１（以下、単に検出装置ともいう。）は、筐体２内に電気接点３を備えている。この電気接点３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等からなる接点の母材４と、この母材４と波長の異なる発光を有する銀（Ａｇ）等導電性材料からなり、電気接点３の摩耗限界を指示するものとして設けられた表面処理層５１を有する電極５とを備える。また、この電気接点３は、周囲を囲む筐体２内部に突出し、外部を図示しない駆動装置によって開閉可能に構成されている。
【００３２】
また、検出装置１は、電気接点３の開閉動作時に当該接点間で生ずる光を検出する測定部Ｓとして、フィルタ６、光センサ７及び信号処理装置８とを備える。このフィルタ６は、光センサ７の受光部近傍に設けられ、接点３の開閉時に接点間でアークとして発生する光の波長を選択的に透過させるものであり、例えば、波長選択性の異なる数種類を組合せることにより、透過する光の波長が可変となるように構成してもよい。
【００３３】
光センサ７は、フィルタ６を透過した特定の波長の光を検出して電気信号に変換するものである。この光センサ７は、電気接点３の接点近傍に光センサの受光部およびフィルタ６が位置するように、筐体２外部からその内部に突出して設けられると共に、外部の信号処理装置８と接続されている。この信号処理装置８は、光センサ７から電気信号を受信し、記録・解析するものである。
【００３４】
つまり、この測定部Ｓは、光センサ７が電気接点３の開閉時に接点間で発生する光をフィルタ６を介して検出し、この光センサ７から筐体２外部に設けられた光信号処理装置８に電気信号として送信するように構成されている。
【００３５】
〔電気接点の構成〕
上記のような構成からなる検出装置１に用いられる電気接点３は、上記の通り、銅、アルミニウム等からなる接点の母材４に対して、銀等の表面処理層５１を有する電極５から構成される態様の他、以下に示すような態様によって構成してもよい。
【００３６】
例えば、図３に示すように、母材４とこの母材４と同一あるいは波長の異なる発光を有する表面処理層５１との間の摩耗限界付近に、母材４及び表面処理層５１と波長の異なる発光を有する銀、アルミニウム、銅等の成分を電気めっき・無電解めっき・溶融めっき等の各種のめっき法によって埋め込んで構成する。つまり、母材４と表面処理層５１との間に発光波長または強度の異なる金属または合金層５２を摩耗限界を指し示す指示成分層として電気めっき等により作成し、更にその上に母材４と同じ金属または銀等の高導電性材料の表面処理層５１で覆う構成とする。
【００３７】
上記指示成分には、例えば、インジウム（Ｉｎ）あるいはクロム（Ｃｒ）等が考えられ、これらの発光スペクトルは、インジウムでは４１０ｎｍおよび４５０ｎｍ付近の発光が最も明瞭に観察され、クロムでは４２８ｎｍ付近の発光が最も明瞭に観察される。また、この他に錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）を指示成分として適用することも可能である。
【００３８】
また、指示成分層を生成する方法として、上記のようなめっき法を適用する代わりに、溶射・肉盛溶接・圧接（ＨＩＰ等も含む）を用いて構成してもよい。また、接点を成型する際に、指示成分を銅板やアルミニウム板等の接点材料で挟み込んだクラッド材を用いることにより構成してもよい。
【００３９】
さらに、電気接点３の表面処理層５１に溶射・肉盛溶接・圧接・クラッドを適用する場合には、めっき法では製作が難しい指示成分または指示成分を含む合金を導入することができる。特に広く使用されている電極成分である銀、アルミニウム、銅等の発光スペクトルと重ならない、４００ｎｍから５００ｎｍ付近に強い発光を示す元素が適しており、例えば、Ｂａ（約４５５ｎｍ）、Ｂｉ（約４７２ｎｍ）、Ｃｓ（約４５９ｎｍ）、Ｅｕ（約４５９ｎｍ）、Ｆｅ（約４４０ｎｍ）、Ｇａ（約４１７ｎｍ）、Ｈｇ（約４３５ｎｍ）、Ｌａ（約４３３ｎｍ）、Ｌｉ（約４６０ｎｍ）、Ｎｂ（約４０５ｎｍ）、Ｐｂ（約４０５ｎｍ）、Ｒｂ（約４２０ｎｍ）、Ｒｅ（約４８８ｎｍ）、Ｓｒ（約４６０ｎｍ）等が適用可能である。
【００４０】
さらに、図４に示すように、母材４に銀、アルミニウム、銅等の母材４とは波長の異なる発光を有する指示成分を摩耗限界Ｐ付近に機械的に固定し、その上から母材４と同一の材料で作られたキャップ５３をして固定する構成も可能である。具体的には、母材４にねじ穴を空け、摩耗限界付近に指示成分９または、指示成分９を含む金属片をねじ込み、その上から母材４と同一の材料で製作したキャップ１０をねじ込み、溶接等で固定したのち、接点の形状を機械加工等で補正するようにして構成したものである。
【００４１】
また、図５に示すように、母材４及び表面処理層５１との間に、銀、アルミニウム、銅等からなるこれらの部材とは波長の異なる発光を有する材料を指示成分として、摩耗限界の中間層５５付近に第１の指示成分５４を、摩耗限界付近に第２の指示成分５６を埋め込み、多層構造として構成することも可能である。
【００４２】
〔１−２．作用効果〕
以上のように構成された本実施形態の作用効果を説明する。本実施形態の電気接点摩耗検出装置１は、概略的には図１に示すように、電気接点３の開閉動作時において、母材４に対して導電性材料からなる表面処理層５１を有する電極５から母材４とは波長の異なる発光が発生し、この光を波長選択性のあるフィルタ６に透過させ、このフィルタ６を透過した特定の波長の光を光センサ７で電気信号に変換し、それを信号処理装置８が検出するものである。
【００４３】
ここで、図２を用いて、使用材料の発光スペクトルの相違による摩耗検出方法を説明する。すなわち、電気接点３の表面処理層５１には、銀からなる電極５が設けられており、この電極５は、同図の発光スペクトルＡに示すように、３３０ｎｍ付近と５２０および５５０ｎｍ付近に強い発光が検出される。しかしながら、接点３の開閉動作を繰り返すことにより、徐々に母材４を覆った銀めっき層が消失し、接点母材が露出してくる。この場合、例えば母材４がアルミニウムから構成される場合にはアルミニウムの発光スペクトルＢに示すように３９５ｎｍ付近の発光が認められるようになる。また、母材４が銅を使用している場合には、発光スペクトルＣに示すように３３０ｎｍ付近の発光強度が増加する傾向が認められる。
【００４４】
このように、母材４の材料特有の波長の光を測定部Ｓにおいて計測することで、表面処理層５１が存在する場合と消失した場合との発光スペクトルの差を検出することができ、電気接点３が摩耗限界に達したことを直接的に検知することができる。
【００４５】
また、上記電気接点３の構成で示したように、電気接点３の表面処理層５１を電気めっき・無電解めっき・溶融めっき等の各種のめっき法によって埋め込んで構成した場合には、上記と同様に、接点３が開閉動作を繰り返すことにより、徐々に母材４を覆った表面処理層５１が消失し、接点母材が露出し母材４の材料特有の波長の光を計測することによって、電気接点３が摩耗限界に達したことを直接的に検知することができる。特に、このように構成した場合には、摩耗許容厚さの均一な接点３を作成することができる。
【００４６】
また、母材４を多層構造として構成した場合には、電気接点の開閉動作を繰り返すと、徐々に表面処理層５１を形成する導電性材料が摩耗し、埋め込んだ第１番目の指示成分が露出することにより、第１の指示成分５４特有の波長の光を放射し、摩耗限界までの中間であることを検出できる。更に、開閉動作を続けて、第２番目の指示成分が露出した時点で、第２の指示成分５６特有の波長を有する光を放射し、使用限界であることを検出することができる。
【００４７】
例えば、第１番目の指示成分としてクロムを、第２番目の指示成分としてインジウム（Ｉｎ）を用いた場合には、まず、クロムに起因する４２８ｎｍ付近の発光がまず観察され、電気接点３が開閉動作を繰り返すと共に４２８ｎｍ付近の発光は徐々に減少し、限界付近でインジウムの４１０ｎｍおよび４５０ｎｍ付近の発光が観察され、使用限界を検出することが可能となる。また、第１の指示成分５４と第２指示成分５６として上記の構成以外に、上記の溶射・肉盛溶接・圧接・クラッドを適用することにより、適当な成分を組み合わせることが可能であり、この場合も上記同様の効果が得られる。
【００４８】
〔２．第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６〜８を用いて説明する。なお、上記第１の実施形態と共通する構成に関しては、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
図６に示すように、本実施形態における電気接点摩耗検出装置２０は、銅やアルミニウム等の接点の母材４に対して銀等の表面処理層５１を有する電極５と、筐体２に設けられ接点の開閉動作時に発生する光を透過する窓２１と、透過した光を検出するための測定部Ｓ（図６においては、図示せず）から構成されている。なお、この測定部Ｓの構成は、上記第１の実施形態におけるセンサ７、信号処理装置８とを含むものである。
【００４９】
このように構成された本実施形態において、電気接点の開閉動作による発光は、図６に示す任意の位置に設置した透過窓２１を通して、筐体２外部からの観察を可能になる。また、このような透過窓２１を設けたことにより、本実施例における測定部Ｓとしては、図７または図８に示すように透過窓の外側に波長選択性のあるフィルタ６と光センサ７と信号処理装置８で構成した場合（図７）のような専用の光計測装置に限られず、やプリズム等の波長分散装置１２と光センサ７と信号処理装置８（図８）で構成した場合など、必要に応じて測定性能の異なる装置を適用することが可能となる。
【００５０】
〔３．第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図９を用いて説明する。なお、上記第１の実施形態と共通する構成については同一符号を付し、さらに説明を省略する。
本実施形態における電気接点摩耗検出装置３０は、銅、アルミニウム等の母材４に対して銀等の表面処理層５１を有する電極５と、筐体２内部に突出し接点３の開閉動作時に発生する光を筐体２外部に導く光ファイバ３１と、この光ファイバ３１から送られてくる光を検出するための測定部Ｓ（図示せず）とから構成されている。
【００５１】
このように構成された検出装置３０では、電気接点３の開閉動作により発光した光は、光ファイバ３１を通して筐体２外部の任意の場所で測定することが可能となる。また、この場合、指示成分の発光波長によっては、光ファイバの材質として紫外域の透過性のないファイバを適用することにより短波長側の遮蔽フィルタを不要とすることもできる。
【００５２】
さらに、接触部が複数で構成されている電気接点３においては、各接点近傍に光ファイバ３１の受光部を設置することで、複数の接点を分離して摩耗限界を測定することができる。さらに、運用開始直後等の摩耗の可能性が低い場合や複数接点の分離監視が必要ない場合には、複数本の光ファイバを束ねて一つの計測部に接続することで、一台の装置で複数の接点を監視することも可能となる。
【００５３】
〔４．第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態を図１０を用いて説明する。なお、上記第１の実施形態と共通する構成については同一符号を付し、さらに説明を省略する。
本実施形態における電気接点摩耗検出装置４０は、銅、アルミニウム等の電気接点３の母材４に対して銀等の表面処理層５１を有する電極５を備え、さらに、この検出装置４０には、筐体２の任意の箇所に固定的に設けられ接点３の開閉軸方向と平行な面に、接点動作時に発生する光を透過する窓４１が設けられ、この窓４１には、接点３側に接点から生じる光のうち、直接入射する光Ｌ１、Ｌ２のみを透過し、迷光Ｌ３、Ｌ４は入射しないように黒色に塗られた３枚のスリット４２が光Ｌ１、Ｌ２に平行な方向に設けられている。その他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
【００５４】
このように構成された検出装置４０では、図１０に示す開閉装置内壁や各部品等で反射した光は、このスリット４２に遮られて透過窓２１を通過できなくなるため、反射光による測定ノイズを低減することができる。また、一部の部品から発生する蛍光またはりん光を低減することも可能となり、測定精度が向上される。
【００５５】
また、スリット４２に放電による分解生成物を吸収する適当な吸着材を取り付けることにより、上記の効果に加えて透過窓２１に付着するなどの計測上有害な分解ガスまたは生成物が発生した場合にも、透過窓２１の汚損を低減することができ、検出感度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明第１の実施形態に係る電気接点摩耗検出装置の構成を示す模式図。
【図２】本発明第１の実施形態に係る接点材料の発光スペクトルを示すグラフ。
【図３】本発明第１の実施形態に係る電気接点の構成を示す断面図。
【図４】本発明第１の実施形態に係る電気接点の構成を示す模式図。
【図５】本発明第１の実施形態に係る電気接点の構成を示す模式図。
【図６】本発明第１の実施形態に係る電気接点の構成を示す模式図。
【図７】本発明第２の実施形態に係る電気接点摩耗検出装置の構成を示す模式図。
【図８】本発明第２の実施形態に係る光計測装置としてプリズムを適用した例を示す図。
【図９】本発明第３の実施形態に係る電気接点摩耗検出装置の構成を示す模式図。
【図１０】本発明第４の実施形態に係る電気接点摩耗検出装置の構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００５７】
１、２０、３０、４０…電気接点摩耗検出装置
２…筐体
３…電気接点
４…母材
５…電極
６…フィルタ
７…光センサ
８…信号処理装置
９…指示成分
１０、５３…キャップ
１２…波長分散装置
２１、４１…透過窓
３１…光ファイバ
４２…スリット
５１…表面処理層
５２…合金層
５４…第１の指示成分
５５…中間層
５６…第２の指示成分
Ｓ…測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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