(57)【要約】【課題】  ハイブリット車や電気自動車などの次世代自動車における３６Ｖ以上の直流の高電圧負荷の制御を可能とする自動車搭載の高電圧負荷用開閉装置装置を提供する。【解決手段】  ２．０〜２０．０重量％のＭｇＯ粒子と残部Ａｇとからなり、Ａｇマトリックス中にＭｇＯ粒子が分散された電気接点材料により形成した接点素子を備えるシングルブレーク構造の開閉機構を有する開閉装置であって、直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流０．０１〜１５Ａの高電圧負荷を制御することを特徴とする。また、ＭｇＯが８．１〜１５．０重量％であることが望ましく、電気接点材料はＡｇ粉末とＭｇＯ粉末とを混合することにより、Ａｇマトリックス中に平均粒径１．１〜６．０μｍのＭｇＯ粒子が分散されたものであることが好ましい。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２．０〜２０．０重量％のＭｇＯ粒子と残部Ａｇとからなり、Ａｇマトリックス中にＭｇＯ粒子が分散された電気接点材料により形成した接点素子を備えるシングルブレーク構造の開閉機構を有する開閉装置であって、
直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流０．０１〜１５Ａの高電圧負荷を制御することを特徴とする高電圧負荷用開閉装置。
【請求項２】
ＭｇＯが８．１〜１５．０重量％である請求項１に記載の高電圧負荷用開閉装置。
【請求項３】
電気接点材料は、Ａｇ粉末とＭｇＯ粉末とを混合することにより、Ａｇマトリックス中に平均粒径１．１〜６．０μｍのＭｇＯ粒子が分散されたものである請求項１又は請求項２に記載の高電圧負荷用開閉装置。
【請求項４】
２．０〜２０．０重量％のＭｇＯ粒子と残部Ａｇとからなり、Ａｇマトリックス中にＭｇＯ粒子が分散された電気接点材料により形成した接点素子を備えるダブルブレーク構造の開閉機構を有する開閉装置であって、
直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流５〜５００Ａの高電圧負荷を制御することを特徴とする高電圧負荷用開閉装置。
【請求項５】
ＭｇＯが８．１〜１５．０重量％である請求項４に記載の高電圧負荷用開閉装置。
【請求項６】
電気接点材料は、Ａｇ粉末とＭｇＯ粉末とを混合することにより、Ａｇマトリックス中に平均粒径１．１〜６．０μｍのＭｇＯ粒子が分散されたものである請求項４又は請求項５に記載の高電圧負荷用開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気の開閉装置に関し、特に、次世代の直流電圧４２Ｖ自動車、電気自動車、ハイブリッド車に搭載し、直流電圧３６Ｖ以上の高電圧負荷を制御するための開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路を機械的に開閉するための開閉装置は、一般に接点素子（場合により単に接点と称す）と呼ばれる電気接触子を備える。そして、この電気接点には、金属と金属とが接触する際に、その接点素子に流れる電流・信号を支障なく伝えることや、切り離した際に支障なく開離できることが要求されるものである。そして、この接点素子は、構造自体は比較的簡単なものの、その接点表面では物理的或いは化学的な様々な現象を生じることが知られている。例えば、吸着、酸化、硫化、有機化合物の合成、さらには、アーク放電を伴う溶融、蒸発、消耗、転移等が挙げられ、その現象は非常に複雑であり、学術的にも未解明な部分が多い。
【０００３】
そして、アーク放電による消耗、転移等の上記した現象が発生すると、接点素子の接触機能が阻害され、場合によっては導通不良やロッキングを起こしてしまい開閉機構が正常に動作できなくなり、そのような開閉装置を組み込んだ電子・電気機器等に重大な障害を与える場合がある。これは、組み込まれる開閉装置が電子・電気機器等の寿命や性能を決定する重要な部品の一つであることを意味する。
【０００４】
近年、電子・電気工学の著しい発展に伴い、開閉装置の使用範囲は、電信電話や各種電子機器などの弱電分野から、大電流を遮断する電気機器などの強電分野に至るまでの広い範囲にわたっている。そのため、要求される機能も千差万別で、各使用目的にあわせた特性を有する開閉機構の開発が進められ、それら開発された開閉機構を備える開閉装置が非常に多く市場に供給されている。
【０００５】
その中でも、自動車の分野に関するもの、即ち、自動車搭載負荷を制御する開閉装置では、溶解、鋳造法で製造されるＡｇ−Ｃｕ系（１〜４０重量％のＣｕと残部Ａｇとからなる合金）や、内部酸化法で製造されるＡｇ−ＳｎＯ２系（５〜１５重量％のＳｎＯ２と残部Ａｇとからなる合金）、Ａｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３系などの電気接点材料を使用した接点素子を備えるものが知られている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３０９８３４号公報
【特許文献２】国際公開第０１／０４３６８号パンフレット
【０００６】
しかし、次世代の自動車、例えば、ハイブリット車や電気自動車では、自動車に搭載した電子・電気機器の制御に直流電圧４２Ｖ（或いは直流４８Ｖ）が予定されており、最高電圧値としては３００〜４００Ｖまでの非常に高電圧負荷を制御する必要があると言われている。このように、従来の直流負荷とは比較にならない程の高電圧負荷、即ち３６Ｖ以上の直流負荷に対しては、現行の開閉機構に、従来から知られる電気接点材料を使用した接点素子を適用しても適応できるものではない。
【０００７】
このような高電圧負荷で確実にアークを遮断するには、接点ギャップを十分に確保する必要があるが、現行の開閉機構で用いられるシングルブレーク構造のままでは接点間ギャップを広げることに限界があり、３６Ｖ以上の高電圧負荷においては開離時に発生するアークを遮断することができない場合がある。そして、最悪の場合には制御する電子・電気機器を焼損させる事故を引き起こす。
【０００８】
このようなアークを遮断するには、磁気を利用したアークの消滅方法を採用した開閉装置が知られているが、開閉機構を複雑にすることになる。つまり、従来の自動車搭載用の開閉装置では、３６Ｖ以上もの高い直流負荷を制御することが不可能で、今までは要求されなかったレベルの特性を有した新たな開閉装置が強く要望されているの現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであり、ハイブリット車や電気自動車などの次世代自動車における高電圧負荷に適用可能な開閉機構を有する開閉装置、より具体的には３６Ｖ以上の直流の高電圧負荷の制御を可能とする高電圧負荷用開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を重ね、Ａｇマトリックス中にＭｇＯを分散させた電気接点材料により形成した接点素子を用いて開閉機構を構成したところ、３６Ｖ以上の高電圧負荷において、接点素子に生じるアーク継続時間を顕著に短くできる現象を見出し、本発明を想到するに至った。
【００１１】
本発明は、２．０〜２０．０重量％のＭｇＯ粒子と残部Ａｇとからなり、Ａｇマトリックス中にＭｇＯ粒子が分散された電気接点材料により形成した接点素子を備えるシングルブレーク構造の開閉機構を有する開閉装置であって、直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流０．０１〜１５Ａの高電圧負荷を制御することを特徴とする高電圧負荷用開閉装置とした。
【００１２】
本発明者らは、Ａｇマトリックス中に様々な酸化物を分散させたＡｇ−酸化物系の電気接点材料による接点素子について、シングルブレーク構造の開閉機構を形成して調査を行ったところ、調査範囲中、唯一ＭｇＯのみが酸化物を何も添加しない純Ａｇ接点よりも大きな差でアーク継続時間が短くなる現象を発見したのである。即ち、Ａｇマトリックス中にＭｇＯを分散させたＡｇ−酸化物系の電気接点材料を用いた接点素子を備える開閉装置である場合に限り、３６Ｖ以上の高電圧負荷に対しても、開離時に生じるアークを遮断することが可能で、正常な開閉動作を維持することができる。本発明者らの研究によると、Ａｇマトリックス中にＭｇＯ粒子が分散された電気接点材料による接点素子の直流高電圧負荷におけるアークの消滅現象は、Ａｇマトリックス中に分散しているＭｇＯの粒子量、分散状態、粒径に影響されることを確認している。
【００１３】
本発明に係る高電圧負荷用開閉装置の接点素子に用いる電気接点材料は、ＭｇＯが２．０重量％未満であるとアーク継続時間を短くする効果が明瞭に現れず、２０．０重量％を越えると接触抵抗の増加が顕著となり、材料の加工性が著しく悪くなる傾向がある。実用上、より望ましい組成は８．１〜１５重量％のＭｇＯを含むようにすることである。この範囲であると、アーク継続時間の短縮効果、低接触抵抗性、材料加工性のすべての面に関し良好な特性を有する接点素子が形成でき、高電圧負荷用に好適な開閉装置を実現することができるからである。
【００１４】
さらに本発明者らは、電気接点材料におけるＭｇＯ粒子の分散状態について考察を行った結果、ＭｇＯ粒子が層状に分散している電気接点材料により接点素子を形成したところ、ＭｇＯ粒子の直流高電圧負荷でのアーク抑制効果が小さくなることを見出した。
【００１５】
本発明に係るＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料は、いわゆる内部酸化法でも製造可能である（特許文献３参照）。しかしながら、本発明者らが先行技術である内部酸化法によりＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料の作製を試みたところ、得られた電気接点材料は、酸化物が層状に分散した状態か或いは非常に大きく凝集した状態のものしか得られず、そのような電気接点材料による接点素子を用いても直流高電圧負荷でのアークを十分に抑制できないことを確認したのである。
【００１６】
【特許文献３】特開２００２−３６３６６６号公報
【００１７】
ここで、Ａｇ−ＭｇＯの電気接点材料における組織状態に関して、具体的に組織断面写真を例示して説明をする。まず、内部酸化法による場合では、Ｍｇ３．０重量％、残部ＡｇとなるようにＭｇとＡｇとを溶解し、板型に鋳造した。その後板を圧延して、厚さ１．５ｍｍまで加工したところで、１０ｍｍ角に切断した。次に接点片を酸素圧５気圧で、温度７５０℃にて内部酸化を行い、得られたＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料におけるＭｇＯ粒子の分散状態を確認した。図１には、内部酸化法によった場合のＭｇＯ粒子の分散状態を示している。これを見ると判るように、ＭｇＯは、Ａｇマトリックス中に層状に分散していることが分かる。図２は、内部酸化条件を酸素圧０．２気圧で、温度７５０℃に変更した場合のＭｇＯ粒子の分散状態を示している。この場合、ＭｇＯ粒子は凝集して、大きなかたまりとなって、Ａｇマトリックス中に存在していることが分かる。
【００１８】
一方、本発明者らは、所定粒径のＡｇ粉末とＭｇＯ粉末とを所定の配合で混合し、圧縮加工して、その後焼結処理を行ってＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料を製造したところ、Ａｇマトリックス中に、ＭｇＯが粒状で分散している状態のものが得られることを確認した（図３）。この図３に示す電気接点材料は、上記したＭｇ３．０重量％（金属換算）、残部Ａｇの合金を内部酸化して作製した場合と同じ組成、即ち、ＭｇＯ４．９重量％、残部ＡｇのＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料となるように、Ａｇ粉末とＭｇＯ粉末とを混合して得たものである。
【００１９】
そして、内部酸化法によるものと、粉末冶金法によりものとを、直流高電圧負荷に対して使用したところ、内部酸化法によるものでは、開離時におけるアークが十分に抑制できなかったのである。
【００２０】
さらに、本発明に係るＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料は、いわゆるメカニカルアロイング法を採用した製造方法にて得ることも可能である（特許文献４参照）。しかしながら、本発明者らが、先行技術である特許文献４に基づきメカニカルアロイング化を行ったところ、開離時におけるアークが十分に抑制できなかったのである。
【００２１】
【特許文献３】特開平０９−１１１３６７号公報
【００２２】
以上のようなＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料における組織状態に関する検討の結果、本発明に係る自動車搭載の高電圧負荷用開閉装置では、Ａｇ粉末とＭｇＯ粉末とを混合して、平均粒径１．１〜６．０μｍのＭｇＯ粒子がＡｇマトリックス中に分散するように形成されたものであることが望ましいと判断した。本発明の対象とする直流電圧３６Ｖ以上の高電圧負荷に用いる開閉装置は、接点素子を形成するＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料におけるＭｇＯが粒子としてＡｇマトリックス中に存在することが必要である。例えば、Ａｇと合金化したような状態でＡｇマトリックス中に存在している状態の電気接点材料の場合には、直流高電圧負荷のアークを抑制することができなくなってしまう。
【００２３】
本発明の開閉装置に用いる電気接点材料は、ＭｇＯ粒子の平均粒径が１．１μｍ未満であると、直流高電圧負荷でのアーク抑制効果が低減する傾向となる。また６．０μｍを超えると、アークの集中が起こり易くなり、局部的な消耗を引き起こす。より望ましくは、ＭｇＯ粒子の平均粒径が１．５〜３．０μｍであることが最も実用的に良好な範囲である。
【００２４】
上述したＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料により接点素子を形成し、その接点素子によりシングルブレーク構造の開閉機構を構成した開閉装置にすると、直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流０．０１〜１５Ａの自動車搭載の高電圧負荷を制御することができる。図４には、シングルブレーク構造の模式図を示すが、これは開閉機構の最も一般的な構造であり、２つの接点素子の開閉により、高電圧負荷を電気的に制御するものである。
【００２５】
また、上記した本発明の開閉装置に用いるＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料により形成した接点材料は、いわゆるダブルブレーク構造の開閉機構を備える開閉装置に用いると、直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流５〜５００Ａの高電圧負荷を制御することが可能となる。図５には、ダブルブレーク構造の模式図を示すが、シングルブレーク構造と異なり４つの接点素子の２組の開閉により、高電圧負荷を電気的に制御するもので、シングルブレーク構造よりも接点ギャップを広くすることができる点に特徴がある。
【００２６】
このダブルブレーク構造の開閉装置の場合においても、接点素子を形成するＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料は、ＭｇＯが２．０重量％未満であるとアーク継続時間を短くする効果が明瞭に現れず、２０．０重量％を越えると接触抵抗の増加が顕著となり、材料の加工性が著しく悪くなる傾向がある。実用上、より望ましい組成は８．１〜１５重量％のＭｇＯを含むようにすることである。この範囲であると、アーク継続時間の短縮効果、低接触抵抗性、材料加工性のすべての面に関し良好な特性を有する接点素子が形成でき、高電圧負荷用に好適な開閉装置を実現することができるからである。そして、上記したシングルブレーク構造の開閉装置と同様に、Ａｇ粉末とＭｇＯ粉末とを混合して、平均粒径１．１〜６．０μｍのＭｇＯ粒子がＡｇマトリックス中に分散するように形成された電気接点材料であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、３６Ｖ〜４００Ｖ以上の直流の高電圧負荷であっても、電気の開閉機構における開閉時のアーク継続時間を極端に短でき、ハイブリット車や電気自動車などの次世代自動車に搭載される電子・電気機器を制御するための開閉動作が安定して行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良形態について、以下に記載する実施例１〜８に基づいて説明する。
【００２９】
表１には、開閉装置の接点素子に用いた実施例１〜８の電気接点材料の組成を示す。また、表１中に記載する従来例１〜５、比較例１は、実施例との比較のために採用した電気接点材料組成を示している。
【００３０】
【表１】
2005116480.tif 000002
【００３１】
図３には実施例２の組織断面写真を示しているが、これ見ると判るように、平均粒径２μｍのＭｇＯの粒子が、Ａｇマトリックス中に均一に分散していることが確認された。
【００３２】
実施例１〜８の電気接点材料は粉末冶金法にて製造したものであり、原料粉末として平均粒径６μｍのＡｇ粉末と平均粒径２μｍのＭｇＯ粉末を、所定の配合比に計量し、Ｖ型混合機にて混合粉末を作製した。次にこの混合粉末をφ５０ｍｍの円筒容器に納め、円柱長手方向から圧力を加えることで、円柱ビレットを圧縮加工した。この圧縮加工に続いて、８５０℃、４時間の焼結処理を行った。この圧縮加工及び焼結処理は、４回繰り返し最終的にφ５０ｍｍの円柱ビレットを作製した。
【００３３】
従来例１、３〜５の電気接点材料は内部酸化法にて製造したものであり、高周波溶解炉を用い、各組成のＡｇ合金を溶製後インゴットに鋳造して、チップ状に加工した。そして、このチップを酸素圧５気圧、温度７５０℃で４８時間、内部酸化処理を行い、内部酸化処理後のチップを集め、φ５０ｍｍの円筒容器に納め、円柱長手方向から圧力を加えることで、円柱ビレットを圧縮加工した。この圧縮加工に続いて、８５０℃、４時間の焼結処理を行った。この圧縮加工及び焼結処理は、４回繰り返し最終的にφ５０ｍｍの円柱ビレットを作製した。
【００３４】
従来例２は、特開昭５４−１１０１２４号公報に記載されるＡｇ−Ｓｎ系電気接点材料の製造方法に従ってφ５０ｍｍの円柱ビレットを作製した。
【００３５】
比較例１は、通常の高周波溶解炉にて鋳造を行って、最終的にφ５０ｍｍの円柱ビレットを作製した。
【００３６】
以上のようにして、それぞれの製造方法で作製されたビレットは、熱間押し出し加工により、φ７ｍｍの線材に形成した（押出面積比約５１：１）。続いて、線引き加工にて直径２．３ｍｍの線材とし、ヘッダーマシンによって、頭径３．５ｍｍ、頭厚１ｍｍのリベット接点を作製した。
【００３７】
それぞれ加工されたリベット接点は、ＡＳＴＭ試験機を用いてアーク継続時間を測定した。ＡＳＴＭ試験では表２に示すように、電圧、電流を自由に選べるようになっている。また、接点の開離速度は８０ｍｍ／秒とした。
【００３８】
【表２】
2005116480.tif 000003
【００３９】
自動車搭載用の開閉装置に使用されている電気接点材料として最も一般的である従来例１の各電圧、各電流のアーク継続時間を図６に示す。ＤＣ１４Ｖでは、電流値が５Ａ〜２５Ａまでの領域でアーク継続時間はあまり変化しないものであった。しかしＤＣ４２Ｖ以上の電圧になると電流に対して比例的な関係が無くなり始め、ある電流値を超えると、急激にアーク継続時間が増加する現象が見られた。このことにより、例えばＤＣ４２Ｖで２５A以上の電流を制御することについては、従来の電気接点材料の特性に基づき、その延長線的な対応をしても困難であることを示していると考えられる。
【００４０】
また、図７には、上記した従来例１と、実施例３及び４とについて、各電圧、各電流のアーク継続時間を纏めて示している。この図７を見ると判るように、３０Ｖ未満の電圧値では、従来例１も実施例３及び４も、共にアーク継続時間は余り変化しない。しかし、３６Ｖ以上の電圧値になると、従来例１では電流値が増加すると、急激にアーク継続時間が増加する傾向となるのに対し、実施例３及び４については、アーク継続時間が若干増加する傾向は見られるものの安定的であることが判明した。
【００４１】
次に図８には、従来例１の接点材料でＤＣ４２Ｖ時のインダクタンスを変化させた場合の結果を示している。自動車内で使用される負荷は、単純な抵抗負荷よりもモータ等のインダクタンスを有する誘導性負荷の方が多く、このようなインダクタンスを有する負荷は、単純な抵抗負荷よりもさらに条件が過酷になるものである。
【００４２】
そこで、図６及び図８で示した事項に関して、比較例１のＡｇ接点を基準にして、添加する酸化物量と、アーク継続時間の関係について調査を行った。図９及び図１０にその結果を示す。
【００４３】
図９及び図１０を見ると判るように、ＡｇにＳｎＯ２＋Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｕＯを添加した電気接点材料は、Ａｇ接点に比較してアーク継続時間が長くなる傾向にあることが判明した。一方、ＡｇにＺｎＯ、ＣｄＯ、ＭｇＯを添加した電気接点材料は、Ａｇ接点に比較してアーク継続時間が短くなる傾向にあり、特にＭｇＯの場合は従来例からは予測不可能なレベルでアーク継続時間が短縮されることを突き止めた。
【００４４】
図１１には、ＭｇＯの添加量を変えた場合の結果を示している。電流値が１５Ａ以下であれば、１３重量％で一番アーク継続時間が短くなっていることが判明した。一方電流値が２５Ａになると、ＭｇＯ８重量％で最もアーク継続時間が短くなる傾向が判った。図１１により、全ての電流値でアーク継続時間が短くなる組成を検討したところ、５〜１５重量％ＭｇＯの範囲が実用的な組成であると判断した。特に８．１〜１０．０重量％の範囲は、アーク継続時間を効率的に短縮化できることが予想された。
【００４５】
次に接点ギャップについて考察を行った。シングルブレーク構造とした場合には、スイッチで４ｍｍ以下、リレーで２ｍｍ以下の接点ギャップで機器の設計が行われることが一般的である。よって、このようなシングルブレーク構造では直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流０．０１〜１５Ａの範囲で使用することが適切である。定格電流の高い領域での使用を考えた場合には、ダブルブレーク構造にする必要があり、そのようなスイッチの場合には、直流電圧３６〜４００Ｖ、定格電流５〜５００Ａで使用することが可能と判断される。
【００４６】
以下には、ＭｇＯのみが何故このようなアーク抑制効果を有するかについて、本発明者らが考察した結果を説明する。本発明者らの研究によると、ＭｇＯの直流高電圧負荷のアークを抑制する効果のメカニズムは以下のように推測している。
【００４７】
本発明者らは、直流高電圧負荷でのアーク現象は、物質の光電子放出（仕事関数よりも大きな光子エネルギーの光を物質にあてると電子が飛び出す現象）と熱電子放出（物質の温度が高くなると電子が励起されて、仕事関数よりも大きなエネルギーをもつと電子が飛び出す現象）に関係すると考えた。つまり、これらの現象を把握するためには、それぞれの物質の仕事関数を測定する必要があると考えて、実際に測定を行った。表３にその測定結果を示す。仕事関数が低い物質ほど光電子放出や熱電子放出がし易いことを示している。なお。参考としてそれぞれに物質の融点と沸点も記載した。酸化物の中には、昇華する性質を有する場合は明瞭な沸点を示さない物質もあるため、その場合は−で表示している。
【００４８】
【表３】
2005116480.tif 000004
【００４９】
表３を見ると、それぞれの酸化物は、Ａｇよりも低い仕事関数値を持つＭｇＯと、逆に高い仕事関数値のＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯの２つに分類できることが分かる。
【００５０】
また、接点が開離する時に発生するアークは、始め２ｍｓ以下の継続時間の金属イオンと電子から構成される金属相アークが発生し、それに引き続き窒素イオンや酸素イオンから構成されるガス相アークへ移行することが知られている。そして、図６の４２Ｖでの結果を見れば明らかなように、直流高電圧負荷でのアークは、ほとんどガス相アークが支配しており、いかにガス相アークの持続を妨げるかが、直流高電圧負荷を制御するという目的を達成するためのブレークスルーとなることが分かる。
【００５１】
ここでＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料を考えてみると、金属相アークでは、仕事関数の低いＭｇＯから集中的に電子が放出されると考えられ、またそれに伴うイオン化したＭｇ２+の発生も起こる。次に、アーク内では大気中の窒素や酸素がイオン化して、アークがガス相アークへ移行するが、この時に金属相アークにより発生したＭｇ２+がＯ２−と結合してＭｇＯを生成するため、ガスイオンの濃度を著しく減少させ、ガス相アークの持続を阻害する。このような現象から、Ａｇ−ＭｇＯの電気接点材料はＡｇよりもアーク継続時間を短くするという特性を備える、と説明できる。
【００５２】
次にＡｇのみの電気接点材料の場合では、接点が開離する時に発生する金属相アークでＡｇはイオン化してＡｇ+となる。次にガス相アークへ移行した時にＡｇ+は、Ｎ２とＯ２がイオン化したものとは反応しないので、ガス相アークに何の影響も与えることが無いので、直流高電圧負荷でのアークを抑制する特性は示さないと考えられる。
【００５３】
そして、Ａｇ−ＣｕＯの電気接点材料では次のように考えられる。接点が開離する時に発生する金属相アークでは、仕事関数値の低いＡｇが集中して放出されるため、Ａｇがイオン化してＡｇ+となり放出される。次にガス相アークへ移行してもＡｇ+はＮ２とＯ２がイオン化したものとは反応しないため何も影響を与えない。しかし、アークによりＣｕＯが高温に晒された場合にはＣｕＯが熱分解を起こし、その時に放出する酸素がイオン化し、ガス相アークの持続に寄与する。このことからＡｇ−ＣｕＯは、Ａｇよりもアーク継続時間が長くなることが説明される。また、電流値が高くなるほど、この現象が顕著であることも理解できる。
【００５４】
ＳｎＯ２+Ｉｎ２Ｏ３が添加された従来例１やＳｎＯ２が添加された従来例２の接点材料における現象も、上述したＡｇ−ＣｕOの電気接点材料における現象と同様であると考えられる。
【００５５】
以上のような理由により、ＭｇＯのみがこのような特異な直流高電圧負荷のアークを抑制する効果を有するものと推測される。従って、ＭｇＯ以外であって、同様な効果を有する物質としては、仕事関数値がＡｇよりも低く、酸素との結合力が強い物質と想定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の開閉装置によれば、次世代自動車であるハイブリット車や電気自動車に搭載される直流の高電圧負荷を制御することが可能となる。これは、次世代自動車の更なる改良に大きく貢献し、今後の次世代自動車の普及に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】内部酸化法により製造したＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料の組織断面写真（倍率４００倍）。
【図２】内部酸化法により製造したＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料の組織断面写真（倍率４００倍）。
【図３】粉末冶金法により製造したＡｇ−ＭｇＯの電気接点材料の組織断面写真（倍率４００倍）。
【図４】シングルブレーク構造の模式図。
【図５】ダブルブレーク構造の模式図。
【図６】従来例１の電気接点材料における電圧−電流のアーク継続時間の測定結果を示すグラフ。
【図７】従来例１、実施例３、４の電気接点材料において、各電圧で電流値を変化させた場合のアーク継続時間の測定結果を示すグラフ。
【図８】従来例１の電気接点材料においてＤＣ４２Ｖ時のインダクタンスを変化させた場合のアーク継続時間の測定結果を示すグラフ。
【図９】従来例１〜３、比較例１、実施例４の電気接点材料において、ＤＣ４２Ｖで電流値を変化させた場合のアーク継続時間の測定結果を示すグラフ。
【図１０】従来例４、５、比較例１、実施例４の電気接点材料において、ＤＣ４２Ｖで電流値を変化させた場合のアーク継続時間の測定結果を示すグラフ。
【図１１】実施例１〜８の電気接点材料において、ＤＣ４２Ｖで電流値を変化させた場合のＭｇＯの添加量とアーク継続時間の関係を示すグラフ。
【図１】
2005116480.tif 000005
【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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【図１１】
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