(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤形状を有し、厚さ方向に接点層と高導電層との２つの層からなる電気接点において、
前記接点層は、ＣｒとＣｕとＴｅからなり、
前記高導電層は、Ｃｕが主成分であり、
前記接点層の厚さをｔ1、前記高導電層の厚さをｔ2、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（１）および式（２）を満たす範囲にあり、
前記高導電層は、接点面と反対側の面に、電気接点と同心円の溝を１本または複数本有することを特徴とする電気接点。
０.１５ｔ2≦ｔ1≦１.２７ｔ2                   ・・・（１）
２.９４（ｔ1＋ｔ2）≦Ｄ≦５.５５（ｔ1＋ｔ2）  ・・・（２）
【請求項２】
円盤形状を有し、厚さ方向に接点層と高導電層とを有する複数の層からなる電気接点において、
前記接点層は、ＣｒとＣｕとＴｅからなり、
前記高導電層は、Ｃｕが主成分であり、
前記接点層と前記高導電層との間にそれらの中間的な組成からなる中間層を有し、
前記接点層の厚さをｔ1、前記高導電層と中間層との厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（３）および式（４）を満たす範囲にあることを特徴とする電気接点。
０.１５ｔ3≦ｔ1≦０.８０ｔ3                   ・・・（３）
２.９４（ｔ1＋ｔ3）≦Ｄ≦８.１０（ｔ1＋ｔ3）  ・・・（４）
【請求項３】
前記高導電層と前記中間層とは、接点面と反対側の面に、電気接点と同心円の溝を１本または複数本有することを特徴とする請求項２に記載の電気接点。
【請求項４】
接点面と反対側の面に設けられる前記同心円溝は、幅をｗ1、深さをｄ1、直径をＤ1、前記高導電層と前記中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（５）〜（７）の範囲にあることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気接点。
０.０１５Ｄ≦ｗ1≦０.０４５Ｄ                 ・・・（５）
０.０８ｔ3≦ｄ1≦０.９５ｔ3                   ・・・（６）
０.３５Ｄ≦Ｄ1≦０.８５Ｄ                     ・・・（７）
【請求項５】
前記高導電層又は前記中間層は、その側面外周に側面溝を有し、前記側面溝の幅をｗ2、深さをｄ2、接点面と反対側の面から側面溝までの距離をｈ、前記高導電層と前記中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（８）〜（１０）の範囲にあることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気接点。
０.０２５ｔ3≦ｗ2≦０.５ｔ3                   ・・・（８）
０.００３Ｄ≦ｄ2≦０.０８５Ｄ                 ・・・（９）
０.１ｔ3≦ｈ≦０.９ｔ3                      ・・・（１０）
【請求項６】
前記高導電層は、接点面の反対側の面において、電気接点の外周部へ向かって厚さが薄くなるテーパ形状を有し、前記テーパ形状の傾斜は１／２〜１／３０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気接点。
【請求項７】
前記接点層は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｔｅを０.０１〜０.２重量％含み、残部がＣｕからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気接点。
【請求項８】
前記接点層は、Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂのいずれか１種をＣｒとの合計で３０重量％以下含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気接点。
【請求項９】
円盤形状の円中心に形成された中心孔と、前記中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、前記スリット溝によって分離された羽根型の平面形状をなすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気接点。
【請求項１０】
前記高導電層をなすＣｕ中のＣｒ固溶量は、１０ppm以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電気接点。
【請求項１１】
円盤状部材と、前記円盤状部材の前記高導電層の面に一体に接合された電極棒とを有し、前記円盤状部材が請求項１〜１０のいずれかに記載の電気接点からなる電極。
【請求項１２】
真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極とを備えた真空バルブにおいて、
前記固定側電極及び可動側電極の少なくとも一方が、請求項１１に記載の電極からなる真空バルブ。
【請求項１３】
真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極を備えた真空バルブと、前記真空バルブ内の前記固定側電極および可動側電極の各々に前記真空バルブ外へ接続された導体端子と、前記可動側電極を駆動する開閉手段とを備え、前記真空バルブが請求項１２に記載の真空バルブからなる真空遮断器。
【請求項１４】
真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極を備えた真空バルブを導体によって直列に複数接続し、前記可動側電極を駆動する開閉手段を備え、前記真空バルブが請求項１２に記載の真空バルブからなる真空開閉機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器，真空スイッチギヤ等に用いられる新規な真空バルブ用電気接点に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空遮断器等の真空を媒体とした電流開閉機器は、環境への影響が小さいことからガス遮断器等への代替えが進められ、大容量化が求められている。大電流遮断のための電気接点部材は、通電容量を大きくし、良好な熱伝導を保つため、高密度であることが必要である。そのため、一般の真空開閉機器に用いられるＣｒ−Ｃｕ系の電気接点は、高密度化が可能な溶浸法や焼結法により製造されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、Ｃｒ−Ｃｕ低密度成形体にＣｕを溶融含浸して電気接点を製造している。また、特許文献２では、Ｃｒ−Ｃｕ系の高密度成形体を不活性雰囲気中で焼結することにより、高密度の電気接点を得ている。さらに、特許文献３では、偏平形状のＣｒ粉末を特定方向に配向させて焼結するため、Ｃｒ含有量を少なくでき、高密度焼結が可能である。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７４５２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１３５７７８号公報
【特許文献３】特許第３８２５２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶浸法により製造される従来のＣｒ−Ｃｕ系電気接点は、接点層におけるＣｕマトリクスへのＣｒ固溶により、導電率が低下するとともに硬さが大きい。このため、電気接点同士を接触させて通電するとき、実際の接触面積が小さくなり、発生するジュール熱が大きく、接点部分の温度上昇を招き、電気接点同士が溶着する場合がある。
【０００６】
通電抵抗を小さくし、ジュール熱を抑制する手段として、接点面と反対の側にＣｕを主成分とする層を設けることがあるが、これは溶浸法により接点層と一体で形成されるため、Ｃｒの固溶により導電率が低下し、ジュール熱抑制の顕著な効果が得られない。
【０００７】
一方、焼結法により製造される電気接点は、その製造過程でＣｕの溶融がないため、Ｃｕマトリクス中へのＣｒの固溶はない。
【０００８】
しかしながら、焼結法の生産性を活かすために全体がＣｒ−Ｃｕ系の接点層成分で構成され、また、溶浸法に比べると緻密性に劣るため、通電による発生ジュール熱の抑制効果が小さい。
【０００９】
したがって、焼結法で製造される電気接点において、接点面と反対の側にＣｕからなる層を設けることで、ジュール熱の発生量を抑えることが可能となるが、接点層とＣｕ層では焼結収縮率が異なるため、焼結後に反り変形が発生することが危惧される。
【００１０】
また、機械加工などにより反り部分を削除して電気接点に用いても、通電時の温度上昇により、通電中に反りが生じて電気接点同士の接触面積が低下し、接触抵抗増大によるジュール熱溶着が生ずる恐れがある。
【００１１】
本発明の目的は、二層以上からなる電気接点において、焼結時あるいは通電時における反り変形を抑え、優れた熱・電気伝導性を有する電気接点の適切な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電気接点は、円盤形状を有し、厚さ方向に２つの層からなるもので、接点層はＣｒとＣｕとＴｅからなり、導体に接続する側の高導電層はＣｕが主成分であり、接点層の厚さをｔ1、高導電層の厚さをｔ2、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（１）および式（２）を満たす範囲にあり、高導電層は接点面と反対側の面に、電気接点と同心円の溝を１本または複数本有するものである。
０.１５ｔ2≦ｔ1≦１.２７ｔ2                   ・・・（１）
２.９４（ｔ1＋ｔ2）≦Ｄ≦５.５５（ｔ1＋ｔ2）  ・・・（２）
また、本発明の電気接点は、円盤形状を有し、厚さ方向に複数の層からなるもので、接点層はＣｒとＣｕとＴｅからなり、導体に接続する側の高導電層はＣｕが主成分であり、接点層と高導電層の間にそれらの中間的な組成からなる中間層を有し、接点層の厚さをｔ1、高導電層と中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（３）および式（４）を満たすものである。
０.１５ｔ3≦ｔ1≦０.８０ｔ3                   ・・・（３）
２.９４（ｔ1＋ｔ3）≦Ｄ≦８.１０（ｔ1＋ｔ3）  ・・・（４）
さらに、本発明の電気接点は、高導電層とそれに連なる中間層において、接点面と反対側の面に電気接点と同心円の溝を１本または複数本有するものである。
【００１３】
本発明の電気接点において、接点面と反対側の面に設けられる同心円溝は、幅をｗ1、深さをｄ1、直径をＤ1、高導電層と中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（５）〜（７）の範囲にあるものである。
０.０１５Ｄ≦ｗ1≦０.０４５Ｄ                 ・・・（５）
０.０８ｔ3≦ｄ1≦０.９５ｔ3                   ・・・（６）
０.３５Ｄ≦Ｄ1≦０.８５Ｄ                     ・・・（７）
また、本発明の電気接点において、高導電層あるいはそれに連なる中間層は、その側面外周に溝を有し、側面溝の幅をｗ2、深さをｄ2、接点面と反対側の面から溝までの距離をｈ、高導電層と中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（８）〜（１０）の範囲にあるものである。
０.０２５ｔ3≦ｗ2≦０.５ｔ3                   ・・・（８）
０.００３Ｄ≦ｄ2≦０.０８５Ｄ                 ・・・（９）
０.１ｔ3≦ｈ≦０.９ｔ3                      ・・・（１０）
なお、本発明の電気接点における高導電層は、接点面の反対側の面において電気接点の外周部へ向かって厚さが薄くなるようなテーパ形状を有するもので、そのテーパの傾斜は１／２〜１／３０である。
【００１４】
本発明の電気接点における接点層は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｔｅを０.０１〜０.２重量％含み、残部がＣｕからなるもので、さらにＭｏ，Ｗ，Ｎｂのいずれか１種をＣｒとの合計で３０重量％以下含むことができる。
【００１５】
本発明の電気接点の形状は、円盤形状の円中心に形成された中心孔と、この中心孔に対して非接触で円中心から外周部に向かって形成された複数本の貫通したスリット溝とを有し、このスリット溝によって分離された羽根型の平面形状である。
【００１６】
本発明の電気接点における高導電層は、それをなすＣｕ中のＣｒ固溶量が１０ppm以下である。
【００１７】
本発明の電気接点の製造方法は、接点層をなす成分の粉末を所望の組成に配合した混合粉末と、中間層をなす成分の粉末を所望の組成に配合した混合粉末と、高導電層をなすＣｕ粉末とを層状に一体に加圧成形した後、Ｃｕの融点以下で加熱焼結するもので、この焼結は還元雰囲気中あるいは不活性雰囲気中で行うものである。
【００１８】
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状の電気接点の高導電層の面に一体に接合された電極棒を有するものである。
【００１９】
本発明に関わる真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極とを備え、固定側電極と可動側電極の少なくとも一方が前記の電極からなるものである。
【００２０】
本発明に関わる真空遮断器は、真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極を備えた前記の真空バルブと、真空バルブ内の固定側電極および可動側電極の各々に真空バルブ外へ接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備えたものである。
【００２１】
本発明に関わる真空開閉機器は、真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極を備えた前記の真空バルブを導体によって直列に複数接続し、可動側電極を駆動する開閉手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によって、二層以上からなる電気接点においては、焼結時あるいは通電時における反り変形を抑え、優れた熱・電気伝導性を有する電気接点の適切な構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本形態の電気接点は、円盤形状を有し、厚さ方向に２つの層からなる。このうち、接点層はＣｒとＣｕとＴｅからなり、導体に接続する側の高導電層はＣｕが主成分である。接点層をＣｒ−Ｃｕ系の合金とすることで、優れた遮断性能，耐電圧性能を有し、電気接点として必要な性能を満足することができる。
【００２４】
一方、接点面と反対側にＣｕからなる高導電層を設けることによって、電気接点全体の熱および電気の伝導性を向上させ、通電時のジュール熱の発生を抑制し、耐溶着性に優れた電気接点とすることができる。
【００２５】
また、接点層の厚さをｔ1、高導電層の厚さをｔ2、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（１）および式（２）を満たす範囲にあることが望ましい。
【００２６】
これにより、反りや層間剥離などの不具合のない健全な接点形状を有し、ジュール熱発生を抑制するのに十分な熱的・電気的特性を有する電気接点を得ることができる。
【００２７】
さらに、高導電層は接点面と反対側の面に、電気接点と同心円の溝を１本または複数本有することで、通電時のジュール熱による高導電層の伸びを抑制し、反りや剥離を防止することができる。
０.１５ｔ2≦ｔ1≦１.２７ｔ2                   ・・・（１）
２.９４（ｔ1＋ｔ2）≦Ｄ≦５.５５（ｔ1＋ｔ2）  ・・・（２）
本形態の電気接点は、接点層と高導電層の間にそれらの中間的な組成からなる中間層を有し、厚さ方向に複数の層からなるものでもよい。
【００２８】
この中間層を設けることで、製造過程における接点層と高導電層の収縮差から生ずる応力を緩和し、反りや層間剥離などの不具合の発生を防止できるとともに、通電時における熱膨張差を緩和し、反りによる接触抵抗増加を抑えることができる。
【００２９】
また、接点層の厚さをｔ1、高導電層と中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（３）および式（４）を満たすことが望ましく、これにより反り変形を防止できる。
【００３０】
さらに、高導電層とそれに連なる中間層は、接点面と反対側の面に電気接点と同心円の溝を１本または複数本有することで、通電時のジュール熱による高導電層の伸びを抑制し、反りや剥離を防止できる。
０.１５ｔ3≦ｔ1≦０.８０ｔ3                   ・・・（３）
２.９４（ｔ1＋ｔ3）≦Ｄ≦８.１０（ｔ1＋ｔ3）  ・・・（４）
本形態の電気接点において、接点面と反対側の面に設けられる同心円溝は、幅をｗ1、深さをｄ1、直径をＤ1、高導電層と中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（５）〜（７）の範囲にあることが反りや剥離を防止する上で望ましい。
【００３１】
幅ｗ1および深さｄ1が（５）式あるいは（６）式の範囲より小さいと、高導電層の伸び抑制に効果が見られず、（５）式あるいは（６）式の範囲より大きいと、電気接点の強度が低下し、開閉動作時に電気接点の破損が生じやすくなる。
【００３２】
また、直径Ｄ1が（７）式の範囲より小さいと、通電部材である電極棒との接合部に近い位置に同心円溝が設けられることになり、開閉動作時の衝撃による変形を招きやすく、（７）式の範囲より大きいと、外周付近に同心円溝が設けられることになり、高導電層の伸びを抑制する効果が不足する。
０.０１５Ｄ≦ｗ1≦０.０４５Ｄ                 ・・・（５）
０.０８ｔ3≦ｄ1≦０.９５ｔ3                   ・・・（６）
０.３５Ｄ≦Ｄ1≦０.８５Ｄ                     ・・・（７）
本形態の電気接点において、高導電層とそれに連なる中間層の側面外周に溝を設けることによって、通電ジュール熱で接点層と高導電層の熱膨張差から生ずる内部応力を緩和することができ、これが反りや剥離の抑制につながる。
【００３３】
側面溝は幅をｗ2、深さをｄ2、接点面と反対側の面から溝までの距離をｈ、高導電層と中間層の厚さの和をｔ3、電気接点の直径をＤとしたとき、それぞれが式（８）〜（１０）の範囲にあることが望ましい。
【００３４】
幅ｗ2および深さｄ2が（８）式あるいは（９）式の範囲より小さいと応力緩和の効果が得られず、（８）式あるいは（９）式の範囲より大きいと電気接点の強度低下を招く。
【００３５】
また、接点面と反対側の面から溝までの距離ｈが（１０）式の範囲より小さいと、応力緩和に効果を示さず、（１０）式の範囲より大きいと接点層と高導電層の剥離を誘発する。
０.０２５ｔ3≦ｗ2≦０.５ｔ3                   ・・・（８）
０.００３Ｄ≦ｄ2≦０.０８５Ｄ                 ・・・（９）
０.１ｔ3≦ｈ≦０.９ｔ3                      ・・・（１０）
本形態の電気接点における高導電層は、接点面の反対側の面において電気接点の外周部へ向かって厚さが薄くなるようなテーパ形状を有することが望ましい。
【００３６】
これによって、高導電層の伸びが減少し、通電時における電気接点の反りを抑制することができる。このテーパの傾斜は、反り変形抑制の効果や生産性を考慮して１／２〜１／３０の範囲が適切である。
【００３７】
本形態の電気接点における接点層は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｔｅを０.０１〜０.２重量％含み、残部がＣｕからなり、さらにＭｏ，Ｗ，Ｎｂのいずれか１種をＣｒとの合計で３０重量％以下含むことができる。
【００３８】
この組成により、優れた遮断性能，耐電圧性能および通電性能を維持することができ、Ｃｒ量がこれより多いと通電性能が著しく低下する。
【００３９】
また、Ｔｅを０.０１〜０.２重量％含むことにより材料強度が低下し、溶着時の開離を容易にすることができる。Ｔｅ量がこれより少ないと溶着開離に対する効果が不足し、これより多いとＴｅの揮散により耐電圧性能が低下する。
【００４０】
さらに、接点層に２０重量％以下のＭｏ，Ｗ，Ｎｂのいずれか１種を含むことにより、接点層中に硬質粒子が微細に分散することになり、溶着の発生を抑制するとともに、溶着した際の開離を容易にすることができる。
【００４１】
本形態の電気接点の形状は、円盤形状の円中心に中心孔を形成し、また、この中心孔に非接触で円中心から外周部に向かって複数本の貫通したスリット溝を形成することにより、スリット溝で分離された羽根型の平面形状とすることが望ましい。
【００４２】
この中心孔は、電流遮断時に発生するアークが電気接点の中心に点弧するのを防ぎ、アークの停滞による遮断不能を回避するためのものである。また、スリット溝は、電磁力によってアークを外周側へ駆動し、電流遮断を促進する効果をもつ。
【００４３】
本形態の電気接点における高導電層をなすＣｕは、含まれるＣｒの固溶量が１０ppm以下であることが望ましい。これにより、高導電層の熱および電気の伝導度を高く維持することができ、通電時のジュール熱の発生を低減する効果を発揮する。
【００４４】
以上の効果を有する電気接点は、以下に示す焼結法により製造することができる。
【００４５】
すなわち、接点層をなす成分の粉末を所望の組成に配合した混合粉末と、中間層をなす成分の粉末を所望の組成に配合した混合粉末と、高導電層をなすＣｕ粉末とを層状に一体に加圧成形した後、Ｃｕの融点以下で加熱焼結する。それぞれの層を構成する原料粉末を層状に一体で成形することにより、焼結時の層間剥離を防止できる。
【００４６】
また、焼結法で製造することにより、接点層の硬さは比較的低く、また、ＣｕマトリクスにＣｒの固溶がなく高導電性を有するため、相手側接点との接触抵抗を低減し、ジュール熱の発生を抑制することができる。
【００４７】
さらに、Ｃｕからなる高導電層へのＣｒの固溶がないため、Ｃｒ量を１０ppmに抑えることができ、前記の効果を得ることができる。
【００４８】
この焼結は、還元雰囲気中あるいは不活性雰囲気中で行うことにより、Ｃｕマトリクスの緻密化を促進し、健全な焼結組織と優れた熱的・電気的特性を有する電気接点が得られる。
【００４９】
なお、本形態の電気接点は、上記混合粉末の低密度成形体にＣｕを溶融含浸する方法によっても製造可能であるが、焼結法では最終形状の金型成形によって前記羽根型に成形できるため、より安価に製造が可能である。
【００５０】
本形態の電気接点を用いた電極は、円盤形状を有する電気接点の高導電層の面に、通電部材である電極棒が一体に接合されることにより、良好な通電性能を有するとともに、接点部で発生したジュール熱を速やかに真空バルブ外へ導くことができる。
【００５１】
なお、円盤状の電気接点は、その円中心に中央孔を設け、さらに曲線形状をもつスパイラル型のスリット溝によって羽根型に分離された形状を有することが望ましい。
【００５２】
中央孔を設けることにより、電流遮断時に発生するアークが接点面の中央で発生し、停滞するのを防ぐことができる。
【００５３】
また、スリット溝を設けることにより、発生したアークを電気接点の外周側へ移動させ、速やかに電流を遮断することができる。
【００５４】
なお、本形態の電気接点を用いた電極は、円盤状の電気接点の高導電層側に、Ｃｕからなるカップ形状をなすコイル電極を一体に接合し、そのコイル電極の底部に電極棒を一体に接合した構造でもよい。
【００５５】
これにより、電流遮断時に発生する磁界を利用してアークを消滅させ、優れた遮断性能を得ることができる。
【００５６】
本形態に関わる真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極および可動側電極とを備え、固定側電極と可動側電極の少なくとも一方が本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。
【００５７】
また、本形態に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた一対の固定側電極および可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極および可動側電極の各々に真空バルブ外へ接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備えたものである。
【００５８】
さらに、本形態に関わる真空開閉機器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた一対の固定側電極および可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブを、導体によって直列に複数接続し、可動側電極を駆動する開閉手段を備えたものである。
【００５９】
これにより、通電時に接点部で発生するジュール熱を抑え、電気接点同士の溶着が発生しにくく、通電性能および耐溶着性能に優れた真空遮断器、さらには各種真空開閉機器が得られる。
【００６０】
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６１】
【表１】
0004979604.tif 000002
【００６２】
【表２】
0004979604.tif 000003
【００６３】
表１および表２に示す組成を有する電気接点を作製し、これを用いて電極を作製した。
【００６４】
図１（ａ），（ｂ），図２（ａ），（ｂ），図３（ａ）は、上記電気接点を用いた電極の構造を示す図である。
【００６５】
図１（ａ），（ｂ），図２（ａ），（ｂ），図３（ａ）において、１は電気接点、２はアークに駆動力を与えるためのスリット溝、３は電流遮断時に溶融した電気接点１の成分がスリット溝２を通って裏面を汚損するのを防ぐためのステンレス製の汚損防止板、４は電極棒、５はろう材、４４は中央孔、４５は接点層、４６は高導電層、４７は同心円溝、４８は中間層、４９は側面溝、５０は高導電層の外周部に設けたテーパである。
【００６６】
表１および表２に示す組成を有する電気接点１の作製方法は、次の通りである。
【００６７】
まず、粒径７５μｍ以下のＣｒ粉末とＣｕ粉末、６０μｍ以下のＴｅ粉末あるいはＮｂ粉末とを、表１および表２に示す接点層の組成となるような配合比でＶ型混合器により混合し、接点層の原料とした。
【００６８】
また、中間層の原料についても、同様の方法で混合した。
【００６９】
このとき、Ｎｂ以外にＭｏあるいはＷを含む場合にも、同様にＭｏ粉末あるいはＷ粉末を混合することによって、接点層の原料粉末とすることができる。
【００７０】
次に、円盤状の金型に接点層，中間層の順でそれぞれの原料粉を層状に充填し、さらに高導電層の原料となる上記Ｃｕ粉末を充填し、油圧プレスにより４００ＭＰａの圧力で一体で加圧成形した。
【００７１】
この際、各層の厚さが表１に示す値となるように、原料粉の充填量を調整した。
【００７２】
なお、比較のため、一部の電気接点１については、それぞれの層ごとに別個に金型に充填し、成形した。
【００７３】
以上の方法で得られた成形体の相対密度は、およそ６８〜７３％であった。
【００７４】
これらを真空中で、１０６０℃×２時間加熱して焼結し、電気接点１の素材となる焼結体を作製した。
【００７５】
この際、層ごとに別個に成形した成形体については、接点層，中間層，高導電層の順で積層載置し、同様に焼結した。
【００７６】
この結果、相対密度が９３〜９７％の焼結体が得られたが、層ごとに成形し、それらを積層して焼結した場合（表１のＮo.１０）には、層間で剥離が生じたことから、それぞれの層を別個に成形する方法は適正でなく、一体で成形する必要があることが確認された。
【００７７】
また、図１（ａ）において接点層の厚さをｔ1、高導電層の厚さをｔ2、電気接点の直径をＤとしたとき、前記のこれらの関係式（１）および（２）の範囲外にあるＮo.５およびＮo.６の場合には、層間の収縮差から生ずる熱応力により、焼結体の外周部において層間の剥離が発生した。
【００７８】
また、同様に関係式（１）および（２）の範囲外にあるＮo.３の場合は、焼結後の反り寸法が著しく大きい。このことから、ｔ1，ｔ2およびＤの関係は式（１）および（２）の範囲内にあることが必要であることが確認された。
【００７９】
本実施例では、比較のために従来技術である溶浸製法によっても電気接点１を作製した。
【００８０】
原料には上記のＣｒ，ＣｕおよびＮｂ粉末を用い、Ｃｒ粉末を５５重量％、Ｃｕ粉末を４０.５重量％、Ｎｂ粉末を４.５重量％の割合でＶ型混合器により混合し、これを円盤状の金型に充填し、油圧プレスにより１４５ＭＰａの圧力で加圧成形してスケルトン（低密度成形体）を作製した。
【００８１】
このスケルトンを黒鉛るつぼに入れ、その上にＣｕインゴットを載置し、真空中において１２００℃×２時間加熱し、スケルトンにＣｕを溶融含浸させることによって、表１のＮo.１の接点層組成を有し、高導電層と一体化した溶浸体を作製した。
【００８２】
以上で得られた焼結体および溶浸体を機械加工し、表１および表２に示す寸法を有する図１（ａ），（ｂ），図２（ａ），（ｂ），図３（ａ）の形状をなす電気接点１を作製した。
【００８３】
この際、遮断性能に及ぼす反りの影響などを検証（実施例２および３）するため、接点面は加工せず、反り形状をそのまま残した。
【００８４】
なお、スリット溝２を有する最終形状を形作ることのできる金型に原料粉末を充填し、焼結する方法によっても電気接点１を得ることができ、この方法では機械加工などの後加工が不要であるため、容易に製作が可能である。
【００８５】
次に、電極を作製した。電極の作製方法は次の通りである。電極棒４を無酸素銅で、また、汚損防止板３をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）であらかじめ機械加工により作製しておき、前記で得られた電気接点１，汚損防止板３，電極棒４それぞれの間にろう材５を載置し、これを８.２×１０-4Ｐａ以下の真空中で９７０℃×１０分間加熱し、図１に示す電極を作製した。
【００８６】
この電極は定格電圧２４ｋＶ，定格電流１２５０Ａ，定格遮断電流２５ｋＡ用の真空バルブに用いられる電極である。
【００８７】
なお、汚損防止板３は、開閉動作による電気接点１の過度な変形を防ぐための補強板の役目もするが、電気接点１の強度が十分であれば汚損防止板３は省いてもよい。
【００８８】
続いて、仕様が定格電圧２４ｋＶ，定格電流１２５０Ａ，定格遮断電流２５ｋＡの真空バルブを作製した。
【００８９】
図４は、本実施例に関わる真空バルブの構造を示す図である。
【００９０】
図４において、１ａ，１ｂはそれぞれ固定側電気接点，可動側電気接点、３ａ，３ｂは汚損防止板、４ａ，４ｂはそれぞれ固定側電極棒，可動側電極棒で、これらをもってそれぞれ固定側電極６ａ，可動側電極６ｂを構成する。
【００９１】
なお、本実施例では、固定側と可動側の電気接点の溝が接触面において一致するように設置した。可動側電極６ｂは、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐ可動側シールド８を介して可動側ホルダー１２にろう付け接合される。
【００９２】
これらは、固定側端板９ａ，可動側端板９ｂ、及び絶縁筒１３によって高真空にろう付け封止され、固定側電極６ａ及び可動側ホルダー１２のネジ部をもって外部導体と接続される。
【００９３】
絶縁筒１３の内面には、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐシールド７が設けられ、また、可動側端板９ｂと可動側ホルダー１２の間には摺動部分を支えるためのガイド１１が設けられる。
【００９４】
可動側シールド８と可動側端板９ｂの間にはべローズ１０が設けられ、真空バルブ内を真空に保ったまま可動側ホルダー１２を上下させ、固定側電極６ａと可動側電極６ｂを開閉させることができる。
【００９５】
さらに、上記の真空バルブを搭載した真空遮断器を作製した。
【００９６】
図５は、本発明に関わる真空バルブ１４とその操作機構を示す真空遮断器の構成図である。
【００９７】
真空遮断器は、操作機構部を前面に配置し、背面に真空バルブ１４を支持する３相一括型の３組のエポキシ筒１５を配置した構造である。真空バルブ１４は、絶縁操作ロッド１６を介して、操作機構によって開閉される。
【００９８】
遮断器が閉路状態の場合、電流は上部端子１７，電気接点１，集電子１８，下部端子１９を流れる。電極間の接触力は、絶縁操作ロッド１６に装着された接触バネ２０によって保たれている。電極間の接触力および短絡電流による電磁力は、支えレバー２１およびプロップ２２で保持されている。
【００９９】
投入コイル３０を励磁すると開路状態からプランジャ２３がノッキングロッド２４を介してローラ２５を押し上げ、主レバー２６を回して電極間を閉じたあと、支えレバー２１で保持している。
【０１００】
遮断器が引き外し自由状態では、引き外しコイル２７が励磁され、引き外しレバー２８がプロップ２２の係合を外し、主レバー２６が回って電極間が開かれる。
【０１０１】
遮断器が開路状態では、電極間が開かれたあと、リセットバネ２９によってリンクが復帰し、同時にプロップ２２が係合する。この状態で投入コイル３０を励磁すると閉路状態になる。なお、３１は排気筒である。
【０１０２】
以上のように、本実施例に関わる電気接点１を用いて真空バルブ１４を作製し、それを搭載した定格電圧２４ｋＶ，定格電流１２５０Ａ，定格遮断電流２５ｋＡ仕様の真空遮断器を作製した。
【実施例２】
【０１０３】
表１に示す電気接点に関し、実施例１で作製した真空遮断器を用いて遮断試験を行い、電流２５ｋＡの遮断、並びに２５ｋＡ通電後の電極引離し（開離）の可否を評価した。
【０１０４】
表１は、電気接点の組成，各層の寸法，成形方法等および遮断試験の結果を示すもので、Ｎo.１〜Ｎo.１０が比較品、Ｎo.１１〜Ｎo.２１が本発明品である。
【０１０５】
なお、表１における反り寸法は、平板上に高導電層の面を下に置いた際の外周部と中央部との高さの差で表わした。電気接点のうち、Ｎo.５，Ｎo.６，Ｎo.１０については実施例１で示したように層間の剥離が生じ、遮断試験には供しなかった。
【０１０６】
溶浸製法で作製したＮo.１の電気接点は、反りや剥離などの不具合はなく、緻密体であるために２５ｋＡの電流遮断性能を満足するが、通電後の開離は不可能であった。
【０１０７】
これは、溶浸工程において高導電層のＣｕ中に接点層成分であるＣｒが固溶し、高導電層の熱および電気伝導性が低下し、ジュール熱の発生を抑制するという高導電層の効果が不足するためと思われる。
【０１０８】
Ｎo.２は、接点層成分のみの単層で電気接点を構成する電極である。この場合、高導電層がないために電気接点全体の導電率が比較的低く、遮断性能が不足し、ジュール熱による温度上昇によって接点同士が溶着し、開離ができなかった。
【０１０９】
Ｎo.３およびＮo.４は、高導電層を有するが、前記の電気接点の径Ｄと厚さｔ1＋ｔ2との関係式（２）の範囲から外れた場合である。Ｎo.３は、焼結後の反りが大きく、試験には供しなかった。Ｎo.４は反りは許容範囲内であるが、接点層の厚さが大きく、導電率が低くなり、溶着が生じ、開離できなかった。
【０１１０】
また、Ｎo.７は、層間剥離が生じたＮo.５およびＮo.６と同様に、接点層の厚さｔ1と高導電層の厚さｔ2が前記の関係式（１）の範囲外にある場合である。この場合、焼結後の反りは許容範囲内であるが、接点層の厚さが大きいために導電率が低くなり、溶着が生じた。
【０１１１】
これらに対し、電気接点の径Ｄと各層の厚さ（ｔ1，ｔ2）の関係が式（１）および式（２）の範囲にあるＮo.１１〜Ｎo.１６では、いずれも電流遮断および通電後の開離の性能を満足し、本発明に関わる電気接点が、優れた遮断性能と耐溶着性を有する電気接点として有効であることが確認された。
【０１１２】
このように、焼結後の反りを許容範囲内に抑えるとともに、通電時の反り変形を抑制し、接触抵抗ジュール熱による溶着を回避して、電極の性能を満足する電気接点を得るには、径と各層の厚さとの関係が式（１）および（２）の範囲にあることが望ましいことが確認された。
【０１１３】
ただし、Ｎo.１９およびＮo.２０のように、中間層を設ける場合にはこの限りではなく、必要な性能を満足することができる。すなわち、中間層を設ける場合には、電気接点の径Ｄと各層の厚さ（ｔ1，ｔ3）の関係を、前記の関係式（３）および（４）の範囲とすることによって、表１に示すように反り変形を抑えて溶着を回避し、十分な電極性能を有する電気接点を得ることができる。
【０１１４】
一方、Ｎo.８およびＮo.９は、接点層のＣｒ量が１５〜３０重量％の範囲外にある場合である。Ｎo.８では耐弧性金属であるＣｒが少ないために耐電圧性が不足し、遮断性能を満足できなかった。Ｎo.９ではＣｒが多いために接点層の導電率が低下し、ジュール熱による温度上昇が大きく、また、反りが大きいことも影響し、溶着が生じて開離に支障を来した。
【０１１５】
これらに対し、接点層のＣｒ量が上記範囲にあるＮo.１７およびＮo.１８では、いずれも必要な性能を満足した。
【０１１６】
なお、溶浸製法のＮo.１と同様にＮｂを３重量％含む接点層を有するＮo.２１では、焼結法で作製されたため、高導電層であるＣｕへのＣｒ固溶量が小さく、高導電性を有するため、通電時に発生するジュール熱を抑えることができ、必要な性能を満足することができる。
【０１１７】
以上のように、本形態に関わる電気接点によって、優れた遮断性能と耐溶着性能を有する真空バルブおよび真空遮断器を得ることができる。
【実施例３】
【０１１８】
表２に示す電気接点に関し、実施例１で作製した真空遮断器を用いて通電試験を行い、通電時における反り変形を評価した。
【０１１９】
本実施例では、表１のＮo.１４およびＮo.１５の電気接点を用いて、実施例１で示した図１（ａ），図２（ｂ）および図３（ａ）に示す電極を作製し、電気接点に同心円溝４７や側面溝４９，テーパ５０を設けたときの通電時における反り変形抑制効果を検証した。
【０１２０】
これらの溝やテーパは、機械加工により形成した。なお、通電時における反り変形量を実測することは困難なので、２０００Ａの電流を１０時間通電した後の真空バルブ端部の温度上昇値を測定することにより、反り変形を評価した。温度上昇値の測定は２４℃の室温で行い、表２にその結果を併せて示す。
【０１２１】
表２において、Ｎo.１４とＮo.１５は表１で示した電気接点であり、Ｎo.２２とＮo.２５は高導電層の外周部にテーパ５０を設けた図３（ａ）の形状の電極、Ｎo.２３とＮo.２６は高導電層に同心円溝４７を設けた図１（ａ）の形状の電極、Ｎo.２４とＮo.２７は側面溝４９を設けた図２（ｂ）の形状の電極で、いずれも電気接点には中間層を有さないものである。
【０１２２】
表２に示すように、テーパ５０，同心円溝４７，側面溝４９いずれを設けた場合にも、それらを設けない場合に比べて真空バルブ端部の温度上昇値は小さいことから、これらの電気接点形状によって通電時における反り変形が抑制されたと推測される。
【０１２３】
また、Ｎo.２５〜Ｎo.２７は、Ｎo.２２〜Ｎo.２４に比べてテーパ５０，同心円溝４７，側面溝４９を設けたことによる温度低減効果が大きいことから、これらの電気接点形状は、電気接点の全体厚さに対する接点層厚さが大きい場合に、反り変形の抑制効果が大きいと見られる。
【０１２４】
以上のように、本形態に関わる電気接点の形状によって、通電時における反り変形を抑制し、ジュール熱による温度上昇を抑え、優れた耐溶着性能を有する真空バルブおよび真空遮断器を得ることができる。
【実施例４】
【０１２５】
実施例１で作製した真空バルブを、真空遮断器以外の真空開閉装置に搭載した。図６は、実施例１で作製した真空バルブ１４を搭載した、路肩設置変圧器用の負荷開閉器である。
【０１２６】
この負荷開閉器は、主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が、真空封止された外側真空容器３２内に複数対収納されたものである。外側真空容器３２は、上部板材３３と下部板材３４及び側部板材３５を備え、各板材の周囲（縁）が互いに溶接によって接合されているとともに、設備本体とともに設置されている。
【０１２７】
上部板材３３には、上部貫通孔３６が形成されており、各上部貫通孔３６の縁には環状の絶縁性上部ベース３７が各上部貫通孔３６を覆うように固定されている。そして、各上部ベース３７の中央に形成された円形空間部には、円柱状の可動側電極棒４ｂが往復動（上下動）自在に挿入されている。
【０１２８】
すなわち、各上部貫通孔３６は上部ベース３７と可動側電極棒４ｂによって閉塞されている。
【０１２９】
可動側電極棒４ｂの軸方向端部（上部側）は、外側真空容器３２の外部に設置される操作器（電磁操作器）に連結されるようになっている。また、上部板材３３の下部側には、各上部貫通孔３６の縁に沿って外側ベローズ３８が往復動（上下動）自在に配置されており、各外側ベローズ３８は、軸方向の一端側が上部板材３３の下部側に固定され、軸方向の他端側が各可動側電極棒４ｂの外周面に装着されている。
【０１３０】
すなわち、外側真空容器３２を密閉構造とするために、各上部貫通孔３６の縁には各可動側電極棒４ｂの軸方向に沿って外側ベローズ３８が配置されている。また、上部板材３３には排気管（図示省略）が連結され、この排気管を介して外側真空容器３２内が真空排気されるようになっている。
【０１３１】
一方、下部板材３４には下部貫通孔３９が形成されており、各下部貫通孔３９の縁には絶縁性ブッシング４０が各下部貫通孔３９を覆うように固定されている。各絶縁性ブッシング４０の底部には、環状の絶縁性下部ベース４１が固定されている。そして、各下部ベース４１の中央の円形空間部には、円柱状の固定側電極棒４ａが挿入されている。
【０１３２】
すなわち、下部板材３４に形成された下部貫通孔３９は、それぞれ絶縁性ブッシング４０，下部ベース４１、及び固定側電極棒４ａによって閉塞されている。そして、固定側電極棒４ａの軸方向の一端側（下部側）は、外側真空容器３２の外部に配置されたケーブル（配電線）に連結されるようになっている。
【０１３３】
外側真空容器３２の内部には、負荷開閉器の主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が収納されており、各可動側電極棒４ｂは、２つの湾曲部を有するフレキシブル導体（可撓性導体）４２を介して互いに連結されている。このフレキシブル導体４２は、軸方向において２つの湾曲部を有する導電性板材としての銅板とステンレス板を交互に複数枚積層して構成されている。フレキシブル導体４２にはフレキシブル導体貫通孔４３が形成されており、各フレキシブル導体貫通孔４３に各可動側電極棒４ｂを挿入して互いに連結される。
【０１３４】
以上のように、実施例１で作製した本発明に関わる真空バルブは、路肩設置変圧器用の負荷開閉器にも適用可能であり、これ以外の真空絶縁スイッチギヤなどの各種真空開閉装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明の新規な真空バルブ用電気接点は、真空遮断器，真空スイッチギヤ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の第１実施例に関わる電気接点および電極の構造を示す図。
【図２】本発明の第１実施例に関わる電気接点および電極の構造を示す図。
【図３】本発明の第１実施例に関わる電気接点および電極の構造を示す図。
【図４】本発明の第１実施例に関わる真空バルブの構造を示す図。
【図５】本発明の第１実施例に関わる真空遮断器の構造を表す図。
【図６】本発明の第４実施例に関わる路肩設置変圧器用負荷開閉器の構造を表す図。
【符号の説明】
【０１３７】
１  電気接点
１ａ  固定側電気接点
１ｂ  可動側電気接点
２  スリット溝
３，３ａ，３ｂ  汚損防止板
４，４ａ，４ｂ  電極棒
５  ろう材
６ａ  固定側電極
６ｂ  可動側電極
７  シールド
８  可動側シールド
９ａ  固定側端板
９ｂ  可動側端板
１０  ベローズ
１１  ガイド
１２  可動側ホルダー
１３  絶縁筒
１４  真空バルブ
１５  エポキシ筒
１６  絶縁操作ロッド
１７  上部端子
１８  集電子
１９  下部端子
２０  接触バネ
２１  支えレバー
２２  プロップ
２３  プランジャ
２４  ノッキングロッド
２５  ローラ
２６  主レバー
２７  引き外しコイル
２８  引き外しレバー
２９  リセットバネ
３０  投入コイル
３１  排気筒
３２  外側真空容器
３３  上部板材
３４  下部板材
３５  側部板材
３６  上部貫通孔
３７  上部ベース
３８  外側ベローズ
３９  下部貫通孔
４０  絶縁性ブッシング
４１  下部ベース
４２  フレキシブル導体
４３  フレキシブル導体貫通孔
４４  中央孔
４５  接点層
４６  高導電層
４７  同心円溝
４８  中間層
４９  側面溝
５０  テーパ
【図１】
0004979604.tif 000004
【図２】
0004979604.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004979604.tif 000009