JP2001243857A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】真空バルブの遮断電流特性の一層の向上に対し
て、安定した温度上昇特性も備えた真空バルブを提供す
る。 【解決手段】真空バルブの接点部をＣｕ−ＴｉＣ合金、
接合層をＡｇ（Ａｇの一部またはすべてをＣｕで置換）
とＭｎ（Ｍｎの一部またはすべてをＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒの
一つで置換）とからなるＡｇ−Ｃｕ−Ｍｎ系接合層とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブに係
り、特に遮断電流特性と温度上昇特性とに優れた真空バ
ルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】真空バルブの接点は、耐溶着特性、耐電
圧特性、遮断電流特性（以下、遮断特性）で代表される
基本三要件の他に電流裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特
性、温度上昇特性等を維持向上させるために種々の素材
から構成されている。しかし、上述要求特性は一般に互
いに相反する材料物性を要求する場合が多いことから、
１つの元素で十分満足させることは不可能とされてい
る。そこで、材料の複合化、素材張合わせなどによっ
て、大電流遮断用途、高耐電圧用途、低裁断用途などの
ように、特定用途別に接点材料の開発が行われそれなり
に優れた特性を発揮しているのが現状である。汎用の真
空遮断器の上記基本三要件を満たすための大電流遮断用
接点材料として、例えばＢｉやＴｅのような溶着防止成
分を５ｗｔ％以下含有するＣｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ
合金が知られている（特公昭４１―１２１３１号、特公
昭４４―２３７５１号）。Ｃｕ−Ｂｉ合金では、結晶粒
界に析出した脆いＢｉ。Ｃｕ−Ｔｅ合金では結晶粒界及
び粒内に析出した脆いＣｕ２Ｔｅが合金自体を脆化させ
低溶着引き外し力が実現したことから大電流遮断特性に
も優れている。この合金うちＢｉを例えば１０ｗｔ％程
度とした接点では、適度の蒸気圧特性を有するので、優
れた電流裁断特性を発揮している（特公昭３５―１４９
７４号）。

【０００３】同じく基本三要件を満たした高耐圧・大電
流遮断用接点材料としては、Ｃｕ−Ｃｒ合金が知られて
いる。この合金は前記Ｃｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金
よりも、構成成分間の蒸気圧差が少ないため均一な性能
発揮を期待し得る利点があり使い方によっては優れたも
のである。一方、近年高信頼度型化、小型化を志向する
真空遮断器としては、一層の遮断特性が必要となってい
る。例えば一部の真空遮断器では、適用する負荷によっ
ては再点弧現象の発生を極力避ける必要のある回路に使
用することがある。このような時には再点弧現象が発生
した時点で、その真空バルブの遮断限界と判断する場合
があり、再点弧現象の発生の状況を遮断特性の判断の重
要な一つとしている場合がある。真空バルブでは定格
電流を投入あるいは遮断した場合、事故電流を遮断し
た場合、電流遮断後真空バルブ内で閃絡が発生し接点
間が再び導通状態となる再点弧現象が発生した場合な
ど、あらゆる機会に接点表面凹凸状に荒れを呈する。こ
の凹凸状の荒れは接触抵抗特性や温度特性の低下を招く
重大な一因となると共にこの凹凸上の荒れは再び再点弧
現象の引き金となったり、温度特性の低下を招いたり、
遮断特性を低下させる直接的若しくは間接的要因となっ
ている。

【０００４】コンデンサバンクを遮断させ再点弧を過大
に発生させる本発明者らの実験によれば、遮断電流特性
として好ましい前記Ｃｕ−Ｃｒ合金を搭載した遮断器で
あっても、極めて大きな過電圧の発生や、過大な高周波
電流の発生が観測され、遮断特性の低下が見られてい
る。Ｃｕ−Ｃｒ合金の再点弧現象の発生メカニズムはい
まだ知られていないが、本発明者らの実験観察によれ
ば、再点弧発生の起点は真空バルブ内の接点／接点間、
接点／アークシールド間でかなり高い頻度で発生してい
る。そのため本発明者らは、例えば接点がアークを受け
た時に放出される突発性ガスの抑制技術、接点表面形態
の最適化技術など、再点弧の発生抑制に極めて有効な技
術を明らかにし、再点弧発生の抑制に貢献した。すなわ
ち加熱過程で接点から放出されるガス総量、ガスの種類
ならびに放出形態に注目し、再点弧発生との相関を詳細
に観察したところ、溶融点近傍で極めて短時間ではある
がパルス状に突発的に放出されるガスが多い接点では、
再点弧発生率（測定は接点温度が室温まで十分に下がっ
てから実施）も高くなることを見出した。そこでＣｕな
どを溶融温度以上に加熱し、あらかじめＣｕ−Ｃｒ合金
中の突発的ガス放出の一因を除去しておくことや、ガス
源の別の原因となり得る合金中のポアや組織的編析を抑
制するように焼結技術を改良することなどによって、再
点弧現象の発生を低減させた。再点弧発生の測定を接点
温度が室温まで十分に下がる前に実施すると、再点弧発
生の増加が観察され、接点温度の重要性も示唆される。
しかし、Ｃｕ−Ｃｒ合金の表面形態や合金中のポアや組
織編析など、再点弧現象の発生抑止に対して、十分に配
慮したにもかかわらず、再点弧発生にはなおばらつきが
見られているのが現状である。この事実は開発すべき他
の技術開発の必要性や解明すべき他の現象解析の必要性
を示唆している。

【０００５】近年の更なる遮断特性の一層の向上要求に
対しては、なお改善の必要性を認めると共に他の施策の
開発が重要となっている。他の施策の一つとして上記し
た温度特性を挙げることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来では、大電流遮断
用途、高耐電圧用途、低裁断用途などの様に、特定用途
別に接点材料を使い分けてきた。しかし近年の過酷化し
た要求に対して、同一条件の接点材料を使用しても真空
バルブの遮断限界に大きなばらつき現象が見られ、温度
上昇特性に強く依存する。そこで遮断電流特性の一層の
向上に対して、真空バルブとして安定した温度上昇特性
も備えることが要求されるようになってきた。本発明
は、上記の事情を鑑みてなされてもので、遮断電流特性
と温度上昇特性とを兼ね備えた真空バルブを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、真空容器内に対向して配置された
接離可能な一対の電極と、耐弧成分として平均粒径が
０．1〜９μｍで２５〜７５ｖｏｌ％のＴｉＣと、導電
成分としてＣｕとを備えたＣｕ−ＴｉＣ合金よりなる接
点部と、接点部と電極とを接続して一体化させる０．1
〜５ｗｔ％のＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒのうち少なくとも1つ
と、残部がＡｇ、Ｃｕの少なくとも１つからなる接合層
とからなる真空バルブを提供する。真空容器内に対向し
て配置された一対の電極と、耐弧成分として平均粒径が
０．1〜９μｍで２５〜７５ｖｏｌ％のＴｉＣと、平均
粒径が０．０１〜５μｍの範囲にあり、ＴｉＣ量に対し
て、０．００５〜０．５ｗｔ％含有され、粒子の間隔が
最隣接する粒子の大きさとほぼ同等もしくはそれより大
きく隔離してなる非固溶状態もしくは化合物非形成状態
にあるＣと、導電成分として残部がＣｕよりなるＣｕ−
ＴｉＣ−Ｃ合金よりなる接点部と、1〜５ｗｔ％のＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｃｒのうち少なくとも1つと、残部がＡｇ、
Ｃｕの少なくとも１つからなる接合層からなる真空バル
ブを提供する。接合層がＭｎを０．１〜４０ｗｔ％を含
有し、残部がＡｇ、Ｃｕの少なくとも１つからなる真空
バルブを提供する。

【０００８】接合層に１０ｗｔ％以下のＮｉを含有して
いる真空バルブを提供する。接合層中に１０ｗｔ％以下
のＩｎ、Ｓｎの少なくとも１つを含有した真空バルブを
提供する。接点部が、補助成分として１０μｍ以下の平
均粒径を有するＣｒを、ＴｉＣ量に対して３ｗｔ％以下
含有している真空バルブを提供する。接点部が、補助成
分として１０μｍ以下の平均粒径を有するＣｏ、Ｎｉ、
Ｆｅの１つを、ＴｉＣ量に対して５ｗｔ％以下含有した
真空バルブを提供する。接点部のＴｉとＣの比率ＴｉＣ
_Ｘが１：１〜０．７（ ＴｉＣ_１ 〜 ＴｉＣ
_{０ ．７} ）の範囲である真空バルブを提供する。接点部
中のＴｉＣの一部またはすべてをバナジウム炭化物ＶＣ
またはジルコニウム炭化物ＺｒＣで置換した真空バルブ
を提供する。接点部がＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅの少なくとも１
つを０．０５〜０．５ｗｔ含有した真空バルブを提供す
る。接点部のＣｕの一部またはすべてをＡｇで置換した
真空バルブを提供する。接点部の電極側の面がＣｕ層で
ある真空バルブを提供する。このような真空バルブで
は、接点部としてＣｕ−ＴｉＣ合金を選択し、接合層と
してＡｇ（Ａｇの一部またはすべてをＣｕで置換）とＭ
ｎ（Ｍｎの一部またはすべてをＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒの一つ
で置換）とからなるＡｇ−Ｃｕ−Ｍｎ系接合層とを組み
合せたことから、接合層中のＭｎの還元作用によって、
良好な界面を得られるようになり、従来では接続一体化
が困難であったＣｕ−ＴｉＣ系の接点部と電極との接続
一体化が、所定の結合強さを維持した上で可能となり、
Ｃｕ−ＴｉＣ系接点の持つ遮断特性、温度特性、裁断特
性を十分に発揮することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。本発明は、裁断特性と温度上昇を兼ね
備えた真空バルブを提供するに際して、Ｃｕ−ＴｉＣ系
合金を選択した接点部と、接合層としてＴｉ、Ｚｒ、Ｃ
ｒ、Ｍｎから選ばれた少なくとも１つを０．1〜５ｗｔ
％と残部がＡｇ、Ｃｕの少なくとも１つとから成る接合
層とを、電気的に接続一体化させることにある。以下に
本発明の効果を明らかにするための評価条件、評価方法
等を示す。 （１）遮断特性 表面粗さを５μｍに仕上げたフラット接点と、同じ表面
粗さを持つ曲率半径１００Ｒの凸状の接点とを対向させ
る。開閉機構を持つ真空度１０^―３Ｐａ以下に排気した
着脱可能な真空遮断実験装置に接点を取り付け、４０ｋ
ｇの荷重を与えた上で、７．２ｋＶ−２５ｋＡの電力を
投入・遮断する。この投入・遮断を１０回繰り返した
時、再点弧の発生状況を評価し、あらかじめ定めた標準
の比較例１の値を１．０とした時の相対値をもって遮断
特性を判断した。なお投入・遮断の回数が、１０回に至
る前に溶着の発生や著しい再点弧の発生が見られたとき
には、テストを中止した。 （２）温度特性 組立式真空バルブに接点片（直径４２ｃｍ、厚さ３ｍ
ｍ）を組み込んだ後、遮断テスト中の表面温度をバルブ
端子部の温度を高感度赤外温度計を用いて非接触的に測
定した。測定値から室温を差し引いた後の数値を、あら
かじめ定めた標準の接点の値を１．０とした時の相対値
をもって温度上昇特性とした。上昇値の低い程優れた特
性を有していることになる。

【００１０】（３）裁断特性 一部の例については、参考として裁断特性を求めた。直
径２０ｍｍ、厚さ３ｍｍで、一方は平面、他方が曲率半
径５０ｍｍＲの所定接点を着脱式の裁断電流テスト用真
空遮断装置に装着する。真空度１０^―３Ｐａ以下に排気
し、接点表面をベーキング、放電エージングなどで清浄
化して後、この装置を０．８ｍ／ｓｅｃの開極速度で開
極させた。裁断電流値はＬＣ回路を経て５０Ｈｚ、実効
値４４Ａの回路電流を開閉中（１〜１００回開閉）の接
点に直列に挿入した同軸型シャントの電圧降下を観測す
ることによって求めたものである。この裁断電流値はそ
の値が小さく、ばらつき範囲も小さいほど優れた裁断特
性を有していることになる。 （４）接点の製造方法の一例 本発明に供する接点部材の製造方法についてその一例を
説明する。この接点部材の製造方法は大別すると、Ｔｉ
とＣで構成したスケルトンにＣｕを溶かし流し込む溶浸
法と、ＴｉＣ、Ｃｕ粉とを所定割合で混合した粉末を焼
結又は成型焼結する焼結法とがある。すなわち、本発明
の実施において好適なＴｉＣ粉は、例えば加熱処理温度
及び時間、雰囲気等を制御することによって、非固溶若
しくは化合物非形成状態）野量の制御技術として、上記
したＴｉＣ粉を加熱処理する方法以外には例えばＴｉＣ
と共にある種の有機物を熱分解させた時、ＴｉＣ表面に
分解析出したＣを利用することによっても得ることがで
きる。また、ＴｉＣ表面にＣスパッタ膜を付着させた
後、これを原料ＴｉＣとして利用する方法も選択した。

【００１１】このＣｕ−ＴｉＣ接点部材中のＣ（非固溶
若しくは化合物非形成状態）の量及び大きさは、多くす
ると再点弧発生確率が増大（特性低下）する傾向にあ
る。なおＣｕ−ＴｉＣ接点部材中のＴｉＣの総量を多く
しても同様に再点弧発生率が増増大（特性低下）する傾
向にある。再点弧発生率の増大は、遮断特性の低下をも
たらし好ましくない。Ｃｕ−ＴｉＣ合金の製造方法に
は、所定量ＴｉＣ、Ｃｕを混合、成型した後、両者の溶
融温度以下に加熱して焼結する固相焼結法（製法例
１）。あらかじめ製造したＴｉＣスケルトンの空孔中に
Ｃｕを溶かし込む溶浸法（製法例２）とを利用する。Ｃ
ｕ−ＴｉＣ−Ｃ合金の製造方法は、Ｃの量がＴｉＣ量、
Ｃｕ量に比較し極めて少量なため、均質混合性をよくす
ることが重要な課題である。その均質混合性をよくする
手段として、本発明では、例えば最終的に必要なＴｉＣ
量（２５〜７５ｖｏｌ％）の内の一部から取り出したご
く少量のＴｉＣとＣ粉とを（好ましくは近似の容積）を
あらかじめ混合（必要によりＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅの少なく
とも１つを追加。またＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒも同様に
取り扱っても良い。）して第１次混合粉を得る（必要に
よりこれを第ｎ次混合過程まで繰り返す）。この第１次
混合粉（または第ｎ次混合粉）と残りのＴｉＣ粉とを再
度混合し、最終的に十分な良好な混合状態にある［Ｔｉ
Ｃ，Ｃ］粉を得る。この［ＴｉＣ，Ｃ］粉と所定量のＣ
ｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、
例えば９３０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは
複数回組み合わせて、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材（また
はＣｕ−ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｃ、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｆｅ−Ｃ、
Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｎｉ−Ｃ、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｆｅ−
Ｃ、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｃ−Ｂｉ接点素材など）を製
造（以下Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃで代表）し、所定形状に加工
して接点とした（製法例３）。

【００１２】別の合金化の方法として、逆に最終的に必
要なＣｕ量の内の一部から取り出したごく少量のＣｕと
Ｃ粉とを（好ましくは近似の容積）を混合（必要により
Ｂｉを追加、また必要によりＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒも
同様に取り扱ってもよい）して得た第１次混合粉を得る
（必要によりこれを第ｎ次混合過程まで繰り返す）。こ
の第１次混合粉（または第ｎ次混合粉）と残りのＣｕ粉
とを再度混合し、最終的に十分な良好な混合状態にある
［Ｃｕ，Ｃ］粉を得る。この［Ｃｕ，Ｃ］粉と所定量の
ＴｉＣ粉（最終的に必要なＴｉＣ量）とを混合した後、
水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば９４０℃の温
度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組み合わせ
て、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材またはＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ
−Ｂｉ接点素材を製造した（製法例４）。他の製造方法
としては、上記方法で製造した第ｎ次混合［ＴｉＣ，
Ｃ］粉または［ＴｉＣ，Ｃｏ，Ｃ］粉を、１２００℃の
温度で焼結し所定空隙率を持つ［ＴｉＣ，Ｃ］スケルト
ンを作製し、その空孔中にＣｕ（必要によりＢｉも追
加）を例えば１１５０℃の温度で溶浸しＣｕ−ＴｉＣ−
Ｃ接点素材またはＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ−Ｂｉ接点素材を製
造した（製法例５）。

【００１３】また別の合金化の方法としては、［Ｔｉ
Ｃ，Ｃ］粉または［ＴｉＣ，Ｃｏ，Ｃ］粉を、１５００
℃の温度で焼結し所定空隙率を持つスケルトンを作製
し、その空孔中に別途用意したＣｕを例えば１１５０℃
の温度で溶浸しＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材を製造した
（製法例６）。また別の合金化の方法としては、イオン
プレーティング装置を用いた物理的方法あるいはボール
ミル装置を用いた機械的方法で、Ｔｉ粉の表面にＣを被
覆（必要によりＢｉも同時に）したＣ被覆Ｔｉ粉を得
て、このＣ被覆Ｔｉ粉とＣｕ粉（必要によりＢｉを同時
に添加）との混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）
で、例えば１０５０℃の温度での焼結と加圧とを１回若
しくは複数回組み合わせて、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材
またはＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ−Ｂｉ接点素材を製造した（製
法例７）。また別の合金化の方法としては、特にＣｕ
粉、ＴｉＣ粉とＣ粉との均一混合技術において、揺動運
動と攪拌運動とを重畳させる方法も有益である。これに
よって、混合粉は一般的におこなわれているアセトンな
ど溶剤使用時に見られる固まりとなったり凝集体となっ
たりする現象がなく、作業性も向上する。また混合作業
での攪拌容器の攪拌運動の攪拌数Ｒと攪拌容器に与える
揺動運動の揺動数Ｓとの比率Ｒ／Ｓをほぼ１０〜０．１
程度の好ましい範囲に選択すれば、解砕、分散、混合中
の粉末へのエネルギー入力が好ましい範囲となり、混合
作業での粉末の変質や汚染の程度を低く抑えることがで
きる特徴を有する。従来のらいかい機などによる混合、
粉砕では粉体を強く押しつぶす作用が加わるが、揺動運
動と攪拌運動とを重畳させる本方法では、前記Ｒ／Ｓ比
率をほぼ１０〜０．１程度に分布しているため、粉体同
士が絡み合う程度の混合となり、良好な通気性を持つた
め焼結性が向上し、良質な成型体または焼結体あるいは
スケルトンを得る。更に必要以上のエネルギー入力がな
く粉体が変質することがない。このような状態の混合粉
を原料とすれば、焼結、溶浸後の合金も低ガス化が可能
となり、遮断性能、再点弧特性の安定に寄与している
（製法例８）。

【００１４】本発明技術の実施で使用する接点部は、こ
れらの方法を適宜選択し採用したものである。いずれの
技術の選択でも本発明の効果を発揮する接点部を得られ
る。以下に本発明の実施例を詳細に説明する。まず、遮
断テスト用実験バルブの組立ての概要を示す。セラミッ
クス製絶縁容器として、その端面の平均表面粗さを約
１．５μｍに研磨したセラミックス製絶縁容器（主成
分：Ａｌ_２Ｏ_３）を用意し、組立て前に１６５０℃の前
加熱処理を施した。金属端板として厚さ１．5ｍｍの銅
円板を、封着金具として板厚さ２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金を、接点部としてＣｕ−ＴｉＣ、Ａｇ−ＴｉＣ、
Ｃｕ−ＶＣ、Ａｇ−ＷＣ接点材料などを、接合層として
厚さ０．１〜０．２ｍｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板、Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｍｎ合金板、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金板などを
用意した。接点部と磁界制御用電極との接続、接点部と
通電軸との接続に際し、両者間に前記接合層を配置し接
続一体化した。上記セラミックス容器内に上記用意した
各部材を内蔵配置して、５×１０^―４Ｐａの真空雰囲気
で金属端板と封着金具とセラミックス製絶縁容器とを気
密封着し、テスト用実験バルブを組立てた。以下の実施
例では主として接点部と磁界制御用電極との間に接合層
を配置した例で代表した。

【００１５】図1には評価条件を、図2には実験結果を示
す。遮断特性、ロウ付け強さを測定し比較例１の特性と
比較検討した。温度上昇特性は測定値をそのまま比較検
討した。一部の真空バルブでは参考として裁断特性を測
定した。なお、本発明においては、接点部は便宜上Ｔｉ
Ｃと残部Ｃｕをｖｏｌ％とし、接合層の元素は作業上便
利なため、ｗｔ％として実施した。まず接点部を接合層
とを下記のように組み合わせて真空バルブを製造した。 接点部（ｖｏｌ％） 接合層（ｗｔ％） 比較例１ Ａｇ−４０ＷＣ ７２％Ａｇ−残部Ｃｕ (標準的低裁断接点) (標準的ロウ合金) 比較例２ Ａｇ−４０ＴｉＣ 同上 比較例３ Ａｇ−４０ＷＣ ７２％Ａｇ−１％Ｔｉ−残部Ｃｕ 実施例１ Ａｇ−４０ＴｉＣ 同上 （実施例１、比較例１〜３）接点部として、平均粒径が
１．５μｍのＷＣ粉を使用したＣｕ―４０ｖｏｌ％ＷＣ
合金（比較例１）、平均粒径が１．５μｍのＴｉＣ粉を
使用したＣｕ―４０ｖｏｌＴｉＣ合金（比較例２）を選
択、厚さを４ｍｍ、接触面の平均表面粗さを０．３μｍ
とした接点部を用意した。

【００１６】接合層として、厚さ０．１ｍｍの従来の代
表的ロウ合金である７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板を用意し、
接点部として従来のＣｕ−４０ＷＣ合金（比較例１）と
Ｃｕ−４０ＴｉＣ合金（比較例２）を搭載させて組み立
てたテストバルブについて、まず遮断特性を比較する。
接点部が従来の標準的なＣｕ−４０ＷＣ合金（比較例
１）の遮断特性を１．０とした場合の、Ｃｕ−４０Ｔｉ
Ｃ合金（比較例２）の場合の値は、０．６５〜１．２５
倍を示し、極めて優れた遮断特性を発揮する時と大幅に
劣る時とが混在し、大きなばらつきを示す傾向があっ
た。次いで温度上昇特性を比較する。接点部が従来の標
準的なＣｕ−４０ＷＣ合金（比較例１）の温度上昇値
は、６〜１７℃であったのに対して、Ｃｕ−４０ＴｉＣ
合金（比較例２）の場合の値は、１１〜４５℃を示し、
両者とも大幅に変動を示し、好ましくない。次いで、参
考として裁断特性を比較する。接点部が従来の標準的な
Ｃｕ−４０ＷＣ合金（比較例１）の電流裁断値は、１．
７Ａ（平均値）〜２．７Ａ（最大値）であったのに対し
て、Ｃｕ−４０ＴｉＣ合金（比較例２）の場合の値は
１．４Ａ（平均値）〜３．５Ａ（最大値）であり、後者
の方がばらつき幅が大きい傾向を示した。なお後者、Ｃ
ｕ−４０ＴｉＣ合金（比較例２）の場合のロウ付け特性
は、Ｃｕ−４０ＷＣ合金（比較例１）と比較して著しく
低下している。

【００１７】観察の結果、Ｃｕ−４０ＴｉＣ合金（比較
例２）接点部と接合層との接触界面には、両者間の濡れ
性不良のためと考えられる著しい空孔の存在や接続不良
部分存在が部分的に認められ、完全な接続がなされてい
ないという決定的な課題が潜在している。この接点部分
の不良が前記記載した遮断特性、温度上昇特性、裁断特
性において、Ｃｕ−４０ＴｉＣ合金（比較例２）のほう
が、Ｃｕ−４０ＷＣ合金（比較例１）よりも、大幅なば
らつき幅として示された。これらは接点部としてＣｕ−
４０ＴｉＣ合金（比較例２）を選択した場合、接合層と
接点部との接触界面の接触状態が、遮断特性と裁断特性
と温度上昇特性とに重要な影響を与えるという従来予期
していなかった重要な知見である。単に遮断特性、裁断
特性の優れたＣｕ−４０ＴｉＣ合金（比較例２）の接点
部を選択し、従来のロウ材を選択し両者を組み合わせた
だけでは、信頼性の高い真空バルブを得るのに困難であ
ることを示唆している。そこで接点部として、平均粒径
が１．５μｍのＷＣ粉を使用したＣｕ−４０ｖｏｌ％Ｗ
Ｃ合金（比較例３）、平均粒径が１．５μｍのＴｉＣ粉
を使用したＣｕ−４０ｖｏｌ％ＷＣ合金（実施例１）を
選択し、厚さを４ｍｍ、接触面の平均表面粗さを０．3
μｍとした接点部を用意した。

【００１８】接合層として、厚さ０．１５ｍｍの７２％
Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金板（Ａｇ＝５〜９５ｗｔ
％の範囲が好ましい）を用意した。これらの接点部と接
合層とを組み合わせて真空バルブを製造した。接合層と
して７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金板を使用し一
定とし、接点部としてＣｕ−４０ＷＣ合金を搭載したと
き（比較例３）と、Ｃｕ−４０ＴｉＣ合金を搭載したと
き（実施例１）とについて評価した。接点部をＣｕ−４
０ＷＣ合金／接合層を７２％Ａｇ−残部Ｃｕ合金板とし
た時の遮断特性を１．０（比較例１）とし基本とした。
接点部をＣｕ−４０ＷＣ合金／接合層を７２％Ａｇ−１
％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金とした時（実施例１）の遮断特性
の値は、１．２５〜１．４５倍を示し、大幅に優れた遮
断特性を発揮した。これに対して比較例３では、１．０
〜１．０５倍を示し、比較例１と比較して特性への影響
を（向上）は見られなかった。次いで温度上昇特性、ロ
ウ付け特性を比較すると、比較例３、実施例１とも同程
度であったのに対して、裁断特性において実施例１で
は、１．４〜１．７Ａで安定した好ましい範囲であった
が、比較例３では、最大値２Ａ以上となりばらつきを示
し、好ましくなかった。

【００１９】観察の結果、実施例１では接点部と接合層
との接触界面は、十分な濡れ性を得て空孔の存在や接続
不良の部分が認められず完全な接続がなされ、前記した
比較例２より濡れ性が改善されている。比較例３でも接
触界面は、空孔の存在や接続不良部分の存在などは見ら
れず完全に接続されている。すなわち接合層と接点部と
の接触界面状態の観点からは、接合層として選択した７
２Ａｇ―１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金板の効果によって、両
接点部とも良好な接続状態を得て、良好な温度上昇特
性、ロウ付け特性を発揮している。従って上記したよう
に、真空バルブとしての遮断特性と裁断特性の観点から
は、従来の標準的なＣｕ−４０ＷＣ合金よりも、Ｃｕ−
４０ＴｉＣ合金を選択した方多好ましいが、本発明の目
的を達成するためにいまだ不十分でないことが示され、
接合層として７２Ａｇ―１％Ｔｉ―残部Ｃｕを選択した
上で、接点部としてＣｕ−４０ＴｉＣ合金を選択し（実
施例１）、これらを組み合わせることによって、信頼性
の高い真空バルブを得ることが示されている。 （実施例２、比較例４）前記実施例1、比較例３では、
接合層として７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用
し、接点部のＴｉＣのＴｉとＣとの比率としてＴｉＣ
_１．0を使用した合金中について、本発明の効果を示し
たが、本発明ではＴｉＣは、ＴｉＣ_１．０に限ることな
く実施できる。

【００２０】すなわち（接合層として同じ７２％Ａｇ−
１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用した上で）、接点部における
ＴｉＣのＴｉとＣとの比率を、 ＴｉＣ_０．７０（実施
例２）としたときにも同様の効果を示した。この他に実
施した例としてＴｉＣのＴｉとＣとの比率をＴｉＣ
_０．９５としたときでも、同様の好ましい効果を示し
た。すなわち上記同様の評価を実施したところ、遮断特
性倍率は１．０５〜１．１５倍で安定した値である。し
かも温度上昇値は比較対象としている比較例１が６〜１
７℃と高くかつ不安定であるのに対して、実施例２では
３〜５℃を示し極めて低く安定している上、ロウ付け特
性も比較例１の１．４〜１．６倍の接合強さを発揮し好
ましい状態にある。裁断電流値も比較例１が１．７Ａ
（平均値）〜２．７Ａ（最大値）を示し好ましくなかっ
たのに対して、実施例２では１．５Ａ（平均値）〜１．
８Ａ（最大値）を示し許容範囲にある。これに対して、
（接合層として同じ７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕを
使用した上で）、接点部におけるＴｉＣのＴｉとＣとの
比率を、ＴｉＣ_０．５０（比較例４）としたときには、
ロウ付け特性も比較例１の１．５〜１．８倍の接合強さ
を発揮し極めて良好であったが、温度上昇値１５〜２３
℃と著しく高い上、裁断電流値にも大きなばらつき
（２．１Ａ〜３．３Ａ）が見られる。

【００２１】比較例４では、上述のように特に問題なの
は遮断特性、裁断特性ともばらつき幅が増大する傾向を
示すと共に大きな温度上昇値を示したことである。更
に、接点部と接合層との接触界面は、十分な濡れ性が得
られず、空孔の存在や接続不良の部分の存在が認めら
れ、完全な接続がなされない。このように接点部がＴｉ
ＣでなくＴｉＣ_０．５０（比較例４）では、接合層とし
て７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用したとしても
接点部の優れた効果は発揮されず、適切な接点部との組
合せによる相乗効果によって本発明の目的を達成するこ
とが示唆された。 （実施例３〜４、比較例５〜６）前記実施例1〜２、比
較例３〜４では（接合層として７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―
残部Ｃｕを使用した上で）、接点部中の耐弧成分ＴｉＣ
の量を４０ｖｏｌ％とした例を示したが、本発明の技術
では４０ｖｏｌ％に限ることなく効果を発揮する。すな
わち接点部中のＴｉＣ量を２５ｖｏｌ％、７５ｖｏｌ％
残部ＣｕとしたＣｕ―ＴｉＣ合金では、遮断特性、温度
特性、裁断特性のいずれもが、比較対象としている比較
例１よりも良好な特性を発揮し、７２％Ａｇ−１％Ｔｉ
―残部Ｃｕ接合層と組み合わせた効果が発揮された（実
施例３〜４）。

【００２２】しかし接点部中のＴｉＣ量を１５ｖｏｌ％
残部ＣｕとしたＣｕ−ＴｉＣ合金では、同様の評価を実
施したところ、例え接合層を７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残
部Ｃｕ合金板を使用したとしても、温度上昇特性は比較
対象としている比較例１とほとんど同等以上の良好な特
性を発揮しているが、遮断特性は標準としている比較例
１の値の０．８〜０．９５倍に低下する。裁断特性も比
較例１と比較して特性の低下と共に大幅なばらつきの発
生も見られる（比較例５）。一方、接点部中のＴｉＣ量
を９５ｖｏｌ％残部ＣｕとしたＣｕ−ＴｉＣ合金では、
同様の評価を実施したところ、例え接合層を７２％Ａｇ
−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金板を使用したとしても、裁断
特性が比較例１の０．３〜０．７倍に大幅に低下する。
温度上昇特性も大幅な増加（特性劣化）とばらつきとが
見られた（比較例６）。顕微鏡観察の結果によれば、比
較例５の接点表面では材料消耗や溶着による表面荒れ、
比較例６の接点表面ではＣｕの不在部分の発生と点在、
ＴｉＣの凝集とＴｉＣの脱落が見られた。従って遮断特
性と温度特性とのバランスを得るためには、実施例４〜
５で示した接点部中のＴｉＣ量２５〜７５ｖｏｌ％の範
囲とした上で、前記接合層とを組み合わせるとき、本発
明の技術が有効に発揮される。

【００２３】（実施例５〜７、比較例７）前記実施例1
〜４、比較例４〜６では（接合層として７２％Ａｇ−１
％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用した上で）、接点部中の耐弧成
分ＴｉＣの平均粒径が１．５μｍのＴｉＣ粉を使用した
例を示したが、ＴｉＣ粉の平均粒径を１．５μｍに限る
ことなく効果を発揮する。すなわち接点部中のＴｉＣの
平均粒径を０．１〜０．９μｍ、０．９〜３μｍ、６〜
９μｍとしたＣｕ―ＴｉＣ合金では、遮断特性、温度特
性、裁断特性のいずれもが、比較対象としている比較例
１よりも良好な特性を発揮し、７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―
残部Ｃｕ接合層と組み合わせた効果が発揮された（実施
例５〜７）。しかし接点部中のＴｉＣの平均粒径を１２
〜３０μｍとしたＣｕ−ＴｉＣ合金では、同様の評価を
実施したところ、例え接合層を７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―
残部Ｃｕ合金板を使用したとしても、温度上昇特性は比
較対象としている比較例１とほとんど同等以上の良好な
特性を発揮しているが、遮断特性は標準としている比較
例１の値の０．７〜１．０倍に低下する。裁断特性にお
いては比較例１と比較して特性の低下と共に大幅なばら
つきの発生が見られる（比較例７）。従って、実施例５
〜７で示した接点部中のＴｉＣの平均粒径を０．１〜９
μｍの範囲とした上で、前記接合層とを組み合わせると
き、本発明の技術が有効に発揮される。

【００２４】（実施例８〜９、比較例８〜９）前記実施
例1〜７、比較例３〜７では（接合層として同じ７２％
Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用した上で）、接点部中
に非固溶状態もしくは化合物非形成状態にあるＣ量を
０．０５ｗｔ％に一定とした場合のＣｕ−ＴｉＣ合金の
各特性に及ぼすＣ量の影響について示したが、接点部中
の非固溶状態もしくは化合物非形成状態にあるときのＣ
量は、０．０５ｗｔ％に限ることなく本発明の効果は発
揮される。すなわち、（接合層として同じ７２％Ａｇ−
１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用した上で）上記Ｃ量を０．０
０５ｗｔ％以下（比較例８）、０．００５ｗｔ％〜０．
５ｗｔ％（実施例８〜９）、１．５ｗｔ％（比較例９）
含有するＣｕ−ＴｉＣ系合金を選択した上で、接合層と
して前記同様の７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金を
組合せ真空バルブを製造した。比較例８では、遮断特性
の倍率は0．９２〜２．2倍、温度上昇特性も２〜４℃を
示し、良好な特性の範囲にあるが、しかし、参考として
測定した１〜１００回開閉中の裁断特性においては、例
え接合層として前記の７２Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合
金を組み合わせたとしても、ばらつき幅の増大が見られ
好ましくなかった。その理由は表面の顕微鏡観察の結果
によれば、前記Ｃ量が０．００５ｗｔ％以下（比較例
８）では遮断後の接点表面はＣ量の不足による表面損傷
及びＣｕの飛散した痕跡を示す軽い凹凸が広い範囲にわ
たって存在しているのが観察され、接合層として７２％
Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金の組合せ効果は得えられ
ていない。

【００２５】これに対して前記Ｃ量が０．００５ｗｔ％
〜０．５ｗｔ％（実施例８〜９）では、遮断特性、温度
特性、裁断特性のいずれもが良好な特性を発揮ている。
すなわち、Ｃ量が０．００５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％のＣ
ｕ−ＴｉＣ合金の場合（実施例８〜９）では、遮断特性
の倍率は１．３〜１．５倍、１．１〜１．２倍を示し好
ましい範囲にある。一方の裁断特性においても、１．１
〜１．３Ａ、１．０〜１．２Ａと示し好ましい範囲にあ
ることを示している。接点部中に非固溶状態もしくは化
合物非形成状態にあるＣ量の分布効果とＡｇ−Ｃｕ−Ｔ
ｉ合金の接合層の採用の効果の発揮とで低い温度上昇を
得て、広い範囲にわたって平滑な表面状態が観察されて
いる（実施例８〜９）。一方、前記Ｃ量を１．５ｗｔ％
としたＣｕ−ＴｉＣ系合金（比較例９）に対して同様の
評価を実施したところ、電流裁断特性では優れた特性を
発揮しているが、しかし例え接合層として前記の７２％
Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金を組み合わせたとして
も、著しく大きな温度上昇値とばらつき幅（１９〜３０
℃）を示し好ましくない。遮断特性も比較例１よりも大
幅に劣化し、０．５〜０．７倍を示している。その理由
は接点表面の顕微鏡観察によれば、比較例９では接点表
面は広い範囲にわたってＣｕが飛散揮発した痕跡を示す
著しい凹凸が存在し、かつ遮断後表面に巨大なＣの脱落
跡による凹凸も観察された。接点表面にはＣｕの欠乏層
やＴｉＣの凝縮、脱落も見られた。Ｃｕ−ＴｉＣ中のＣ
量が同量であっても、所定量のＣが非固溶状態若しくは
炭化物などの化合物非形成状態にあるとき（本発明）に
は、多数回開閉後でも裁断特性を良好に維持した上で優
れた遮断特性を得るのに有利である点がわかった。

【００２６】これらより、接合層として７２％Ａｇ−1
％Ｔｉ−残部Ｃｕ合金板を使用した上で、接点部をＣｕ
−ＴｉＣ中の非固溶状態もしくは化合物非形成状態にあ
るＣ量を、０．００５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の範囲とし
たときに本発明の効果を発揮する。すなわちＣ量は、総
Ｃ量でなく非固溶状態もしくは化合物非形成状態にある
Ｃ量が重要であることを示している。これに対してＣが
非固溶状態もしくは炭化物などの化合物非形成状態にな
いＣｕ−ＴｉＣでは、開閉回数の進行とともに接点表面
荒れが多くなる傾向を示し、裁断特性（裁断電流値の低
下やばらつき）が観察された。以上から、遮断特性と温
度特性と裁断特性とのバランスを得るためには、接点部
中に非固溶状態もしくは化合物非形成状態にあるＣ量
は、０．００５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％（実施例８〜９）
の範囲において、前記接合層との組合せによる相乗効果
が有効に発揮される。 （実施例１０〜１１）前記実施例1〜９、比較例３〜９
では（接合層として同じ７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃ
ｕを使用した上で）、接点部中の導電成分としてＣｕを
選択した場合のＣｕ−ＴｉＣ合金の各特性に及ぼす耐弧
成分の影響や接点部中の非固溶状態もしくは化合物非形
成状態にあるときのＣ量の影響について示したが、本発
明での接点部中の導電成分は、Ｃｕに限ることなく本発
明の効果は発揮される。

【００２７】すなわち、（接合層として同じ７２％Ａｇ
−１％Ｔｉ−残部Ｃｕを使用した上で）接点部中の導電
成分としてＡｇ，ＡｇＣｕを選択しても、遮断特性は
０．９〜０．９５倍、１．０〜１．１倍。温度上昇特性
は１〜３℃、３〜６℃、裁断特性は１．３〜１．６Ａ、
１．２〜１．４Ａを示し、安定した好ましい値を示して
いる。（実施例１０〜１１） （実施例１２〜１３、比較例１０）前記実施例1〜１
１、比較例３〜９では（接合層として同じ７２％Ａｇ−
１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用した上で）、接点部として耐
弧成分と導電成分とで構成したＣｕ−ＴｉＣ合金につい
て示したが、本発明の接点部には、更に補助成分（第１
の補助成分）として所定のＣｒを含んでいても遮断特性
や裁断特性に対して同等の特性を示す。接点部中でのＣ
ｒの存在の効果は、例えばＴｉＣ粒径の不揃いやＣの分
布の不揃いなどによる接点部中の空孔の残存など焼結性
への悪い影響を緩和し、結果的に遮断特性や裁断特性の
安定化（ばらつき幅の縮小）に貢献するところにある。
すなわち接点部中の第1の補助成分として、０．２％、
３％のＣｒの添加は、遮断特性が１．２５〜１．４倍、
１．１５〜１．３５倍に、温度上昇特性が４〜６℃、６
〜８℃に、裁断特性が１．４〜１．７Ａ、１．３〜１．
６Ａを示し、安定した好ましい値を示している（実施例
１２〜１３）。

【００２８】しかし、接点部中の第１の補助成分とし
て、６％のＣｒ添加は、裁断特性が１．３〜１．６Ａを
示し良好な範囲であったのに対して、温度上昇特性が１
１〜１６℃に達し好ましくない（比較例１０）。接点部
中の第１の補助成分としては、Ｃｒ以外には５％以下の
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅも同様の効果を示し有益である。なお
これらの第１の補助成分の平均粒子直径は１０μｍ以
下、特に０．１〜５μｍが好ましい。その理由は、第１
の補助成分の平均粒子直径は１０μｍ以上の場合には、
特に裁断値にばらつきが発生し好ましくないからであ
る。顕微鏡観察の結果によれば、所定量以上のＣｒは、
組織中で過剰のＣｒとして存在し組織中のＣを凝縮させ
たり粗大化させる傾向にあるとともにＣｒ同士の接触チ
ャンスの懸念が生じる。Ｃｒの偏析が遮断特性の増大さ
せた一因と考えられた。したがって遮断特性と裁断特性
とのバランスを得るためには実施例１２〜１３で示した
ように、Ｃｒ量は３％を上限（前記実施例１〜１１に示
しているようにＣｒゼロも含む）としたＣｕ−ＴｉＣ接
点において、本発明の技術が有効に発揮される。 （実施例１４〜１６）前記実施例1〜１３、比較例３〜
１０では（接合層として同じ７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残
部Ｃｕを使用した上で）、接点部として耐弧成分と導電
成分とで構成したＣｕ−ＴｉＣ合金について、前記実施
例１２〜１３、比較例１０では、接点部として耐弧成分
と導電成分と第１の補助成分とで構成したＣｕ−ＴｉＣ
合金について示したが、本発明の接点部には、更に第２
の補助成分として所定のＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅを含んでいて
も、遮断特性や裁断特性に対して同等の特性を示す。接
点部中でのＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅの存在の効果は、例えば特
に大電流遮断後のＣｕ−ＴｉＣ合金の接点表面の過度の
荒損によって引き起こされる開局不能（溶着）や遮断特
性へ及ぼす悪い影響を緩和し、結果的に遮断特性や裁断
特性の安定化（ばらつき幅の縮小）に貢献する。

【００２９】すなわち接点部中の第２の補助成分とし
て、０．０５％のＢｉの存在、０．１％のＳｂの存在、
５％のＴｅの存在で遮断特性が０．９〜１．０倍に、温
度上昇特性が４〜９℃に、裁断特性が１．３〜１．７Ａ
を示し、安定した好ましい値を示している（実施例１４
〜１６）。顕微鏡観察の結果によれば、所定の第２の補
助成分の存在によって、接点表面を平滑に保つととも通
電に対する有効接触面積を確保することができ、その結
果安定な温度上昇特性を発揮した。 （実施例１７〜１８、比較例１１〜１２）前記実施例1
〜１６、比較例３〜１０では（接合層として同じ７２％
Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕを使用した上で）、組み合わ
せる接点部の条件の最適化を図ったが、本発明の技術で
は接合層中の補助成分は上記した１％Ｔｉに限ることな
く同様の効果を得る。すなわち、接点部を一定（実施例
１で使用したＣ量が０．０５ｗｔ％でＣｕ−４０ｖｏｌ
％ＴｉＣ_１．０なる条件）とした上で、接合層中のＴｉ
量を０．1％および５％含有させた７２％Ａｇ−１％Ｔ
ｉ―残部Ｃｕ合金（実施例１７〜１８）としても、接合
強さは０．９５〜１．１倍、１．０〜１．１倍を示して
いるとともに温度上昇特性も２〜４℃の範囲であり、遮
断特性も１．２〜１．４倍、１．２５〜１．４５倍を発
揮し好ましい特性を示した（実施例１７〜１８）。

【００３０】しかし、接合層中のＴｉ量を０．０５％含
有させた７２％Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金では、遮
断特性は１．１５〜１．４倍、温度上昇特性も２〜４℃
の範囲にあり、良好であったが、しかし接合強さが０．
４〜０．７５倍に極端に低下し、総合的には好ましくな
い組合せとなった。またＴｉ量が０．０５％の場合には
遮断テスト中に接点部が脱落する場合が見られた（比較
例１１）。更に、接合層中のＴｉ量を１０％含有させた
６３Ａｇ−１％Ｔｉ―残部Ｃｕ合金では、接合強さが
１．０〜１．２倍を示して良好であり、遮断テスト中の
接点部の脱落はなかったが、温度上昇値が７〜１７℃の
範囲に大幅に上昇し、総合的には、好ましくない組合せ
となった（比較例１２）。上記の結果から接点部と組合
せる接合層中のＴｉ量０．１〜５％の範囲が好ましい
（実施例１７〜１８）。観察の結果、比較例１１では接
点部と接合層との接触界面には、両者間の濡れ性の不良
のためと考えられる著しい空孔の存在や接続不良部分の
存在が部分的に認められ、完全な接続がなされていなか
った。この接続部分の不良が温度上昇特性の低下に関与
しているものと考えられる。これに対して実施例１７〜
１８の接点部と接合層との接触界面は、良好な接触が保
たれている。これらはＣｕ−４０ＴｉＣを接点部として
選択した場合に、接合層と接点部との接触界面の接触状
態が、遮断特性と裁断特性と温度上昇特性とに重要な影
響を与えるという従来予期していなかった重要な知見で
あり、単に接合性の優れた接合層を使用するだけでは信
頼性の高い真空バルブを得ることは困難であることを示
唆している。

【００３１】（実施例１９〜２０）前記実施例１〜１
８、比較例３〜１２では、接合層中の補助成分としてＴ
ｉを選択したが、本発明ではＴｉ以外の補助成分として
Ｚｒ、Ｃｒを選択しても同様の効果が得られている。す
なわち、接合層中のＺｒ量を０．5％含有させた７０Ａ
ｇ−残部Ｃｕ合金。接合層中のＣｒ量を０．5％含有さ
せた７０Ａｇ−残部Ｃｕ合金としても、接合強さは１．
０〜１．１倍を示していると共に温度上昇値も３〜６℃
の範囲であり、遮断特性も１．２５〜１．３５倍を発揮
し好ましい特性を示した（実施例１９〜２０）。観察の
結果、実施例１９〜２０の接点部と接合層との界面は、
全面にわたりよく濡れ良好な接触が保たれている。 （実施例２１〜２３、比較例１３）前記実施例１〜２
０、比較例３〜１２では、接合層中の補助成分としてＴ
ｉを選択した。前記実施例１９〜２０では、接合層中の
補助成分としてＺｒ、Ｃｒを選択したが、本発明では前
記Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ以外の補助成分としてＭｎを選択し
ても同様の効果が得られている。すなわち、接合層中の
Ｍｎ量を０．１％含有させた７０Ａｇ−残部Ｃｕ合金。
Ｍｎ量を１０％含有させた６３Ａｇ−残部Ｃｕ合金。Ｍ
ｎ量を４０％含有させた４５Ａｇ−残部Ｃｕ合金として
も、接合強さは１．０〜１．１倍を示していると共に温
度上昇値も３〜６℃の範囲であり、遮断特性も１．２〜
１．３倍、１．１５〜１．２５倍を発揮し好ましい特性
を示した（実施例２１〜２３）。観察の結果、接点部と
接合層との接触界面は、全面にわたりよく濡れ良好な接
触が保たれている。

【００３２】これに対して、接合層中のＭｎ量を５０％
含有させた３５Ａｇ−残部Ｃｕ合金（比較例１３）で
は、接合強さは１．０〜１．１倍を示しているが温度上
昇値が６〜２２℃に達し好ましくなく遮断特性も０．８
倍に低下し好ましくない特性を示した。 （実施例２４〜２５、比較例１４）前記実施例１７〜２
３、比較例１１〜１３では、接合層中の補助成分として
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ（第１の補助成分）を選択した
が、本発明ではＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎに、さらに第２
の補助成分としてＮｉを追加したＴｉ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｎ
ｉ、Ｃｒ−Ｎｉ、Ｍｎ−Ｎｉ接合層中でも同様の効果が
得られている。すなわち、例えば接合層中のＭｎ量を
０．１％とし第２の補助成分としてＮｉを２％含有させ
た７０Ａｇ−残部Ｃｕ合金。Ｍｎ量を１％とし第２の補
助成分としてＮｉを１０％含有させた６５Ａｇ−残部Ｃ
ｕ合金としても、接合強さは１．０〜１．１倍を示して
いると共に温度上昇値も３〜６℃、５〜９℃の範囲であ
り、遮断特性も１．２〜１．３倍、１．１〜１．２５倍
を発揮し好ましい特性を示した（実施例２４〜２５）。
観察の結果、実施例２４〜２５の接点部と接合層との接
触界面は、全面にわたり一層よく濡れ良好な接触が保た
れている。

【００３３】なお、上記接合層にはさらに１０％以下の
Ｉｎ、Ｓｎの少なくとも一方よりなる第３の補助成分を
含有させた６０Ａｇ−残部Ｃｕ合金としても、接合強
さ、温度上昇値、遮断特性とも好ましい特性を示した。
観察の結果、Ｉｎ、Ｓｎ効果によって接点部と接合層と
の接触界面は、全面にわたり一層よく濡れ良好な接触が
保たれている。これに対して、接合層中の第２の補助成
分としてＮｉ量を３０％含有させた５０Ａｇ−残部Ｃｕ
合金では、接合強さは１．０〜１．１倍を示している
が、温度上昇値が８〜１６℃に達し好ましくなく遮断特
性も０．８倍に低下し好ましくない特性を示した。（比
較例１４） （実施例２６〜２７）前記実施例1〜２５では、接点部
中の耐弧成分としてＴｉＣを選択した場合の例について
示したが、本発明の技術での耐弧成分は、ＴｉＣに限ら
ず前記した接合層との組合せにおいて、その相乗効果を
発揮する。すなわち（接合層として同じ７０Ａｇ−１％
Ｔｉ−残部Ｃｕを使用した上で）、接点部中のＶＣを５
０ｖｏｌ％残部ＣｕとしたＣｕ−ＶＣ合金、接点部中の
ＺｒＣを５０ｖｏｌ％残部ＣｕとしたＣｕ−ＺｒＣ合
金、接点部中のＺｒＣを５０ｖｏｌ％残部ＣｕとしたＣ
ｕ−ＺｒＣ合金よりなる接点部であっても、遮断特性、
温度特性、裁断特性のいずれもが、比較対象としている
比較例１よりも良好な特性を発揮する。（実施例２６〜
２７）。

【００３４】また接点部の厚さについては、本発明の実
施例では、（接合層として７０Ａｇ−１％Ｔｉ−残部Ｃ
ｕを使用した上で）接点部の厚さを３ｍｍに一定に揃え
たときについての実施効果を示したが、本発明の効果で
は接点厚さは3ｍｍに限ることなく発揮される。すなわ
ち、接点の厚さが０．3ｍｍで好ましい特性を発揮して
いる。しかしながら接点の厚さを０．０５ｍｍとした場
合では、接合層の構成成分が接点部の接触面にまで到達
する場合や接点部の変形が見られ、遮断特性の変動や接
合層に亀裂、破断が認められ、更には開閉あるいは遮断
の途中で接点部が台から脱落した。したがって接合層の
厚さは０．３ｍｍ以上を選択し上で、前記接合層と組合
せることが望ましい。また接点面の平均表面仕上げの粗
さについては、本発明の実施例では、接点面の平均表面
仕上げの粗さを０．３μｍに一定に揃えたときについて
の実施効果を示したが、本発明の効果は平均表面仕上げ
の粗さを０．３μｍに限ることなく発揮される。すなわ
ち、接触面の平均表面仕上げの粗さを０．０５μｍ、１
０μｍとしても好ましい特性を発揮した。なお、接触面
の平均表面仕上げの粗さを逆に極端に平滑にすること
は、経済的に問題を残す。

【００３５】一方、接触面の平均表面仕上げの粗さを３
６μｍをしたときには、裁断特性としては開閉初期（１
〜１００回開閉中）では、極めて安定した好ましい特性
を示している。しかし、遮断特性のばらつきが大きくな
った。従って接触面の平均表面仕上げの粗さは、０．０
５μｍ〜１０μｍとした上で、前記接合層と組合せるこ
とが望ましい。なお接触面の平均表面仕上げの粗さを、
前記０．０５μｍ〜１０μｍに仕上げした接触面に対し
て、電圧１０ｋＶを印加した状態で電流１〜１０ｍＡの
小電流を遮断させ、接点表面に追加仕上げを与えること
によって、遮断特性は一層安定化する。上記実施例の結
果からも理解されるように、本発明に係わる真空遮断器
では、Ｃｕ−ＴｉＣ系の接点部とＡｇ−Ｍｎ−Ｃｕ系の
接合層とを組合せて備えたことを特徴とし、Ａｇ−Ｍｎ
−Ｃｕ系の接合層の効果によって、従来接続一体化が困
難であったＣｕ−ＴｉＣ系接点部と磁界制御用電極やＣ
ｕ−ＴｉＣ系接点部と通電軸との接続一体化が、所定の
接合強さを維持した上で可能となり、Ｃｕ−ＴｉＣ系接
点部の遮断特性、温度特性、裁断特性を十分に発揮する
ことが可能となった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、接点部をＣｕ−ＴｉＣ
合金、接合層をＡｇ（Ａｇの一部またはすべてをＣｕで
置換）とＭｎ（Ｍｎの一部またはすべてをＴｉ、Ｚｒ、
Ｃｒの一つで置換）とからなるＡｇ−Ｃｕ−Ｍｎ系接合
層にすることで、遮断電流特性と温度上昇特性とを兼ね
備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空バルブの接点部と接合層の評
価条件を示す表図。

【図２】本発明に係る真空バルブの接点部と接合層の実
験結果を示す表図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草野 貴史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 長部 清 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 山本 敦史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 大島 巖 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 本間 三孝 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5G026 BA01 BA07 BB02 BB13 BB14 BB18 BC04 BC07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に対向して配置された接離可能
   な一対の電極と、耐弧成分として平均粒径が０．1〜９
   μｍで２５〜７５ｖｏｌ％のＴｉＣと、導電成分として
   Ｃｕとを備えたＣｕ−ＴｉＣ合金よりなる接点部と、前
   記接点部と前記電極とを接続して一体化させる０．1〜
   ５ｗｔ％のＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒのうち少なくとも1つと、
   残部がＡｇ、Ｃｕの少なくとも１つからなる接合層とを
   備えたことを特徴とする真空バルブ。
2. 【請求項２】真空容器内に対向して配置された一対の電
   極と、耐弧成分として平均粒径が０．1〜９μｍで２５
   〜７５ｖｏｌ％のＴｉＣと、平均粒径が０．０１〜５μ
   ｍの範囲にあり、ＴｉＣ量に対して、０．００５〜０．
   ５ｗｔ％含有され、粒子の間隔が最隣接する粒子の大き
   さとほぼ同等もしくはそれより大きく隔離してなる非固
   溶状態もしくは化合物非形成状態にあるＣと、導電成分
   として残部がＣｕよりなるＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ合金よりな
   る接点部と、０． 1〜５ｗｔ％のＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒのう
   ち少なくとも1つと、残部がＡｇ、Ｃｕの少なくとも１
   つからなる接合層とを備えたことを特徴とする真空バル
   ブ。
3. 【請求項３】接合層を０．１〜４０ｗｔ％のＭｎと、残
   部がＡｇ、Ｃｕの少なくとも１つからなるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バ
   ルブ。
4. 【請求項４】前記接合層中に１０ｗｔ％以下のＮｉを含
   有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載の真空バルブ。
5. 【請求項５】前記接合層中に１０ｗｔ％以下のＩｎ、Ｓ
   ｎの少なくとも１つを含有していることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれかに記載の真空バルブ。
6. 【請求項６】前記接点部は、補助成分として１０μｍ以
   下の平均粒径を有しＴｉＣ量に対して３ｗｔ％以下のＣ
   ｒを含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   に記載の真空バルブ。
7. 【請求項７】前記接点部は、補助成分として１０μｍ以
   下の平均粒径を有しＴｉＣ量に対して５ｗｔ％以下のＣ
   ｏ、Ｎｉ、Ｆｅの１つを含有することを特徴とする請求
   項１〜６のいずれかに記載の真空バルブ。
8. 【請求項８】前記接点部のＴｉとＣの比率ＴｉＣ_Ｘが
   １：１〜０．７（ ＴｉＣ_１ 〜 ＴｉＣ_０．７ ）の
   範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに
   記載の真空バルブ。
9. 【請求項９】前記接点部におけるＴｉＣの一部またはす
   べてをバナジウム炭化物ＶＣまたはジルコニウム炭化物
   ＺｒＣで置換したことを特徴とする請求項１〜８のいず
   れかに記載の真空バルブ。
10. 【請求項１０】前記接点部は、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅの少な
    くとも１つを０．０５〜０．５ｗｔ含有することを特徴
    とする請求項１〜９のいずれかに記載の真空バルブ。
11. 【請求項１１】前記接点部におけるＣｕの一部またはす
    べてをＡｇで置換したことを特徴とする請求項１〜１０
    のいずれかに記載の真空バルブ。
12. 【請求項１２】前記接点部における電極側の面がＣｕ層
    であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記
    載の真空バルブ。