JP3461907B2

JP3461907B2 - 消弧材料組成物およびそれを用いた消弧室の製法

Info

Publication number: JP3461907B2
Application number: JP08154394A
Authority: JP
Inventors: 康利山部; 和晴加藤; 忠禧村上; 廣士足達; 樟二高木; 真登東内
Original assignee: Ryoden Kasei Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Ryoden Kasei Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 2003-10-27
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: JPH07288034A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消弧材料組成物および
それを用いた消弧室の製法に関する。さらに詳しくは、
すぐれた耐熱性、耐アーク性、耐熱衝撃性などを呈し、
有害物質であるアスベストなどをまったく含有せず、容
易に調製することができ、電路を遮断する際に発生する
アーク熱から機器を保護するとともにアークエネルギー
を吸収冷却して消滅させる役割を有する消弧材料組成
物、および該消弧材料組成物を用いた、たとえば車両用
制御器、電磁接触器、気中接触器、高速度遮断器などの
消弧室の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、消弧材料としては、アスベスト繊
維をたとえばホウ酸塩系、セメント系などの無機質結合
剤などで結合硬化体としたもの（特公昭５４−７３６０
号公報）が多く用いられており、またこれ以外にも、マ
イカと低融点ガラスに酸化マグネシウムなどの無機質フ
ィラーが介在したものや（特公昭４３−９６１４号公
報）、種々焼成したセラミック系材料などが用いられて
いる。

【０００３】しかしながら、特公昭５４−７３６０号公
報に記載のアスベスト繊維を用いた消弧材料は、耐熱
性、耐アーク性、強度などにすぐれているものの、アス
ベストが取扱い上注意を要する特定化学物質であり、人
体の呼吸器官に障害をきたすこと、発ガン性の疑いがあ
ることなどから、近年、取扱いが安全なポスト・アスベ
スト材料への移行が行なわれている。また特公昭４３−
９６１４号公報に記載の材料には、アスベストは用いら
れていないが、結合剤として有害な酸化鉛を多く含有す
るガラスが用いられており、アスベストと同様に取扱い
に注意を要する。さらにセラミック系材料は、取扱い上
安全な材料であるが、アークが発生し、急激に加熱され
ると熱衝撃で破損しやすく、大事故につながる危険性が
あるほか、製造工程において、成形品を１３００℃以上
といった高温で焼成する必要があり、エネルギーロスと
寸法収縮を起こすため、複雑な形状の製品ほど歩留まり
がわるいなどの問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題を解決するためになされたものであり、有害物
質であるアスベストなどがまったく含有されず、すぐれ
た耐熱性、耐アーク性、耐熱衝撃性などを呈し、セラミ
ック系材料のように高温での焼成を必要とせず、低温処
理で容易にうることができ、寸法精度にすぐれた消弧材
料を提供することができる消弧材料組成物、および該消
弧材料組成物を用いた消弧室の製法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、耐
アーク性無機質粉末３５〜６０重量％、雲母粉末３〜１
５重量％、第一リン酸アルミニウム水溶液１０〜３０重
量％、第一リン酸アルミニウム水溶液の硬化剤０．５〜
１３．５重量％および水和アルミナ８〜２２重量％から
なり、耐アーク性無機質粉末がコーディエライト粉末ま
たはムライト粉末を含み、第一リン酸アルミニウム水溶
液の硬化剤がウォラストナイト結晶または炭酸カルシウ
ム粉末を含んでなる消弧材料組成物、および該消弧材料
組成物を混練して混合材料を調製し、該混合材料中の第
一リン酸アルミニウム水溶液の濃度を５５〜７０％に調
整して成形材料を調製したのち、該成形材料を加圧成形
して成形品を作製し、該成形品を１２０〜２００℃で加
熱養生させて硬化を進行させるとともに水分を除去し、
えられた消弧材料を用いることを特徴とする消弧室の製
法に関する。

【０００６】

【作用および実施例】本発明の消弧材料組成物は、前記
したように、耐アーク性無機質粉末３５〜６０重量％、
雲母粉末３〜１５重量％、第一リン酸アルミニウム水溶
液１０〜３０重量％、第一リン酸アルミニウム水溶液の
硬化剤０．５〜１３．５重量％および水和アルミナ８〜
２２重量％から構成されるものである。

【０００７】本発明に用いられる耐アーク性無機質粉末
は、えられる消弧材料組成物にすぐれた耐アーク性を付
与する成分である。

【０００８】前記耐アーク性無機質粉末としては、たと
えば酸化アルミニウム粉末（アルミナ粉末、Ａｌ
₂Ｏ₃）、コーディエライト粉末（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃
・５ＳｉＯ₂）、ムライト粉末（３Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｓｉ
Ｏ₂）などがあげられ、これらは単独でまたは２種以上
を混合して用いることができる。

【０００９】前記酸化アルミニウム粉末は、耐アーク
性、電気絶縁性にすぐれ、また結合剤として用いられ
る、後述する第一リン酸アルミニウム水溶液の硬化剤と
しても作用するので、本発明において好適に用いられ
る。

【００１０】前記コーディエライト粉末は、耐アーク性
にすぐれ、低熱膨張性を有し、えられる消弧材料組成物
が呈する耐熱衝撃性を向上させる効果を有するほか、原
料コストが安価であるという利点も有する。

【００１１】前記ムライト粉末は、耐熱性にすぐれ、低
熱膨張性を有し、えられる消弧材料組成物が呈する耐熱
衝撃性を向上させる効果を有するほか、原料コストが安
価であるという利点も有する。

【００１２】なお、前記耐アーク性無機質粉末の平均粒
子径にはとくに限定がないが、通常３〜２０μｍ程度で
あることが好ましい。

【００１３】本発明の消弧材料組成物における耐アーク
性無機質粉末の含有量は、あまりにも少ないばあいに
は、消弧材料組成物が呈する耐アーク性がおとり、消弧
材料としての特性を保持することができなくなるので、
３５重量％以上、好ましくは４０重量％以上となるよう
に調整し、またあまりにも多いばあいには、消弧材料組
成物からえられる消弧材料が耐アーク性にすぐれるもの
の、強度が低下して破損しやすくなるので、６０重量％
以下、好ましくは５５重量％以下となるように調整す
る。

【００１４】本発明に用いられる雲母粉末は、えられる
消弧材料組成物を用いて消弧材料をうる際の機械加工性
および成形性を向上させる成分である。

【００１５】前記雲母粉末としては、たとえばフッ素金
雲母粉末、金雲母粉末、白雲母粉末などがあげられる
が、本発明においては、消弧材料組成物からえられた消
弧材料がアークに接触しても熱分解を起こしにくく、ま
たガラスを形成しにくく、遮断不能になるおそれがない
ことから、熱分解温度が１１００℃以上と高温であるフ
ッ素金雲母粉末がとくに好適に用いられる。

【００１６】なお、前記フッ素金雲母粉末にはとくに限
定がなく、通常の合成フッ素金雲母粉末などを好適に用
いることができる。

【００１７】また、本発明の雲母粉末の平均粒子径には
とくに限定がないが、通常１５〜４０μｍ程度であるこ
とが好ましい。

【００１８】本発明の消弧材料組成物における雲母粉末
の含有量は、あまりにも少ないばあいには、消弧材料組
成物からえられる成形材料の加圧成形時の流動性がおと
り、またえられた消弧材料の機械加工性がおとることか
ら、孔加工、溝加工などを行ないにくくなるので、３重
量％以上、好ましくは６重量％以上となるように調整
し、またあまりにも多いばあいには、消弧材料の機械加
工性がすぐれるという利点があるものの、耐アーク性が
おとる結果となるので、１５重量％以下、好ましくは１
２重量％以下となるように調整する。

【００１９】本発明に用いられる第一リン酸アルミニウ
ム水溶液は、結合剤として作用する成分である。

【００２０】前記第一リン酸アルミニウム水溶液の濃度
は、あまりにも低いばあいには、後述するように、該水
溶液の濃度を５５〜７０％に調整して成形材料を調製す
る際に、余剰の水分を除去するのに長時間を要するよう
になる傾向があるので、４０％以上、なかんづく４２％
以上であることが好ましく、またあまりにも高いばあい
には、粘度が高くなるとともに硬化剤との反応が急激に
進行し、成形材料の調製が困難となる傾向があるので、
５５％以下、なかんづく５３％以下であることが好まし
い。

【００２１】本発明の消弧材料組成物における第一リン
酸アルミニウム水溶液の含有量は、あまりにも少ないば
あいには、消弧材料組成物から緻密な消弧材料がえられ
にくくなるので、１０重量％以上、好ましくは１５重量
％以上となるように調整し、またあまりにも多いばあい
には、消弧材料組成物の混合粉末が泥獎状態となって作
業が困難となり、えられた消弧材料の強度がおとるよう
になるので、３０重量％以下、好ましくは２５重量％以
下となるように調整する。

【００２２】ところで、前記第一リン酸アルミニウム
は、式：Ａｌ（Ｈ₂ＰＯ₄）₃で表わされ、該第一リン酸
アルミニウムは、特公昭５４−７３６０号公報に記載さ
れているように、５００℃未満の加熱では水溶性のもの
であるため、耐水性、電気絶縁性におとる。したがっ
て、かかる第一リン酸アルミニウムに耐水性を発現させ
るためには、５００℃以上の加熱が必要である。

【００２３】そこで、本発明者らは、第一リン酸アルミ
ニウムに適用しうる硬化剤について鋭意研究を重ねた結
果、１５０℃付近の加熱で第一リン酸アルミニウムに耐
水性を付与することができる硬化剤を見出した。

【００２４】本発明に用いられる第一リン酸アルミニウ
ム水溶液の硬化剤としては、たとえば、ウォラストナイ
ト結晶（ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、炭酸カルシウム粉末（Ｃ
ａＣＯ₃）などがあげられ、これらは単独でまたは２種
以上を混合して用いることができる。

【００２５】前記硬化剤の平均粒子径にはとくに限定が
ないが、通常６０μｍ程度以下、なかんづく０．２〜２
０μｍ程度となるように調整することが好ましい。

【００２６】なお、前記炭酸カルシウム粉末としては、
天然の方解石、石灰石などや、合成炭酸カルシウムなど
の粉末があるが、本発明においては、カリウム、ナトリ
ウムなどのアルカリ不純物の含有量が少ないものが好ま
しく、合成された沈降性炭酸カルシウム粉末が最適であ
る。なお、原料コストの点から通常の高純度の炭酸カル
シウム粉末であれば好適に用いることができ、とくに限
定がない。

【００２７】前記硬化剤の使用量は、あまりにも少ない
ばあいには、第一リン酸アルミニウム水溶液の耐水性の
発現温度が硬化剤を用いないばあいと大差がなく、５０
０℃付近での加熱を要するようになるので、第一リン酸
アルミニウム水溶液１００部（重量部、以下同様）に対
して５部以上、好ましくは１５部以上、すなわち本発明
の消弧材料組成物の０．５重量％以上、好ましくは１．
５重量％以上となるように調整し、またあまりにも多い
ばあいには、第一リン酸アルミニウムの硬化が速くなり
すぎて作業時間が短くなり、たとえば混合材料の調製時
に硬化して固化物となり、以降の作業を行なうことがで
きなくなるなどの問題が発生するので、第一リン酸アル
ミニウム水溶液１００部に対して４５部以下、好ましく
は４２部以下、すなわち本発明の消弧材料組成物の１
３．５重量％以下、好ましくは１０．５重量％以下とな
るように調整する。

【００２８】本発明において、前記範囲内で硬化剤を用
いたばあいには、作業時間が充分にあり、第一リン酸ア
ルミニウムの耐水性の発現温度も１５０〜２００℃付近
となり、消弧材料が調製しやすく、かつえられた消弧材
料が耐アーク性、強度、耐熱衝撃性にすぐれたものとな
る。

【００２９】本発明に用いられる水和アルミナは、第一
リン酸アルミニウムを調製するばあいの原料でもあり、
アルミナと同様に第一リン酸アルミニウムの硬化剤とし
ても有効であることが考えられるが、本発明において
は、前記したように、硬化剤としては、たとえばウォラ
ストナイト結晶や炭酸カルシウム粉末などが用いられ、
かかる水和アルミナは、消弧材料組成物からえられた消
弧材料の耐アーク性の向上を図るために用いられる。

【００３０】前記水和アルミナは、式：Ａｌ（ＯＨ）₃
で表わされ、３００℃以上に加熱すると酸化アルミニウ
ムとなり、結合水を分解する。すなわち、水和アルミナ
を含有する消弧材料組成物からえられた消弧材料は、ア
ーク熱によって結合水を放出するが、気化熱としてアー
ク熱を吸収する効果があり、その遮断性能が向上する。

【００３１】本発明の消弧材料組成物における水和アル
ミナの含有量は、あまりにも少ないばあいには、えられ
た消弧材料の遮断性能が水和アルミナを用いないばあい
と変わらず、かかる水和アルミナを用いる効果が発現さ
れないので、８重量％以上、好ましくは１３重量％以上
となるように調整し、またあまりにも多いばあいには、
アーク熱によって分解される結合水の量が多くなり、消
弧材料が破損するなどの問題が発生しやすくなるので、
２２重量％以下、好ましくは２１重量％以下となるよう
に調整する。

【００３２】なお、本発明の消弧材料組成物は、前記し
たように、耐アーク性無機質粉末、雲母粉末、第一リン
酸アルミニウム水溶液、第一リン酸アルミニウム水溶液
の硬化剤および水和アルミナから構成されるものである
が、本発明においては、これらのほかにも、本発明の目
的を阻外しない範囲内で、必要に応じて、たとえばガラ
スフリット、セラミックカラーなどの着色剤などを適宜
配合することができる。

【００３３】本発明の消弧材料組成物をうる方法にはと
くに限定がなく、含有量がそれぞれ前記範囲内となるよ
うに調整した各成分を配合すればよい。

【００３４】かくして調製される消弧材料組成物からえ
られた消弧材料を用い、消弧室が製造される。

【００３５】まず、前記消弧材料組成物を、たとえば擂
潰機などの混合機を用いて混練して混合材料を調製す
る。なお、このときの混合材料中の第一リン酸アルミニ
ウム水溶液の濃度は、混練前の濃度と同じである。

【００３６】前記混合材料をバットなどに広げて入れ、
たとえば８０〜１００℃程度のオーブンなどに入れ、混
合材料中の第一リン酸アルミニウム水溶液の濃度が５５
〜７０％になるまで余剰の水分を除去し、成形材料を調
製する。本発明の消弧室の製法においては、かかる第一
リン酸アルミニウム水溶液の濃度の調整がきわめて重要
であり、かかる第一リン酸アルミニウム水溶液の濃度が
あまりにも低いばあいには、後述する加圧成形時に成形
材料が金型内に付着しやすく、離型性におとり、寸法精
度の高い成形品がえられにくくなるので、５５％以上、
好ましくは６０％以上となるように調整し、またあまり
にも高いばあいには、成形材料の結着力が小さくなり、
また可塑性も発現しないため、緻密な成形品がえられ
ず、寸法精度もおとるようになるので、７０％以下、好
ましくは６５％以下となるように調整する。

【００３７】つぎに、成形材料をたとえば所望の形状を
有する金型内に充填し、加圧成形する。かかる加圧成形
時の圧力は、あまりにも小さいばあいには、加圧力不足
で成形品のしまりにバラツキが発生するおそれがあるの
で、１００ｋｇ／ｃｍ²以上であることが好ましく、ま
たあまりにも大きいばあいには、金型の間隙に成形材料
が流入し、金型が嵌合して型開きが困難となる傾向があ
るので、２００ｋｇ／ｃｍ²以下であることが好まし
い。なお、本発明においては、かかる加圧成形を常温で
行なってもよく、金型などを適宜加熱して行なってもよ
い。また、加圧成形を行なう時間も適宜調整すればよ
い。

【００３８】かくしてえられた成形品を、たとえば１〜
２日間程度自然放置したのち、たとえばオーブンなどに
入れ、１２０〜２００℃で加熱養生させて硬化を進行さ
せるとともに水分を除去することにより、消弧材料がえ
られる。なお、かかる加熱養生させる際の温度は、あま
りにも低いばあいには、硬化の進行に多大な時間を要す
るとともに、仮に硬化したとしても第一リン酸アルミニ
ウムに耐水性を付与しうる化合物の生成が不充分となる
ので、１２０℃以上、好ましくは１５０℃以上であり、
またあまりにも高いばあいには、急速に成形体の表層部
のみが硬化し、内部との反応が不均一となるので、２０
０℃以下、好ましくは１８０℃以下である。また、かか
る加熱養生を行なったのちには、消弧材料を適宜自然徐
冷してもよい。

【００３９】かくしてえられた消弧材料に必要に応じて
たとえば、孔加工、溝加工などの所望の機械加工を施し
たのち、たとえばかかる消弧材料を適宜２つ以上組み合
わせるなどして消弧室をうることができる。

【００４０】図１は、本発明の製法によってえられた消
弧室の一実施態様を示す概略説明図である。図１におい
て、１は、グリッド部２を有する消弧材料であり、該消
弧材料１が２つ組み合わされている。

【００４１】本発明の消弧材料組成物は、すぐれた耐熱
性、耐アーク性、耐熱衝撃性などを呈し、従来用いられ
ているアスベストなどの有害物質をまったく含有せず、
さらにセラミック系材料のようにアーク熱で破損しやす
いといった問題が解決されたものであるので、該消弧材
料組成物を用いた本発明の製法により、たとえば車両用
制御器、電磁接触器、気中接触器、高速度遮断器などの
消弧室を寸法精度よくうることができる。

【００４２】つぎに、本発明の消弧材料組成物およびそ
れを用いた消弧室の製法を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。

【００４３】［実施例１］耐アーク性無機質粉末として
アルミナ粉末（住友化学工業（株）製、ＡＭ−２１、平
均粒子径４μｍ）２４．５部とコーディエライト粉末
（（有）マルス釉薬製、ＳＳ−２００、平均粒子径７．
５μｍ）３０．５部、雲母粉末としてフッ素金雲母粉末
（トピー工業（株）製、ＰＤＭ−ＫＧ３２５、平均粒子
径２０μｍ）６部、第一リン酸アルミニウム水溶液（米
山化学（株）製、濃度５０％）２２部、硬化剤としてウ
ォラストナイト結晶（キンセイマテック（株）製、ＦＰ
Ｗ−３５０、平均粒子径２０μｍ）３．５部および水和
アルミナ（昭和電工（株）製、Ｈ−３４Ｌ）１３．５部
からなる混合物２００ｇを調製して消弧材料組成物と
し、これを石川式撹拌擂潰機で３０分間混練して混合材
料を調製した。

【００４４】つぎに、混合材料をバットに入れ、８０℃
のオーブン中で、硬化を進行させながら第一リン酸アル
ミニウム水溶液の濃度が６５％になるまで水分を除去し
た。かかる実施例１のばあいには、混合材料中に含有さ
れる第一リン酸アルミニウム水溶液は４４ｇであり、こ
のうち２２ｇが水分である。したがって、１０．１５ｇ
の水分を除去すれば第一リン酸アルミニウム水溶液の濃
度が６５％となる。すなわち、２００ｇの混合材料を１
８９．８５ｇまで乾燥し、成形材料を調製した。

【００４５】つぎに、えられた成形材料をたて１２０ｍ
ｍ、よこ１２０ｍｍ、深さ５０ｍｍの金型内に充填し、
常温で加圧力２００ｋｇ／ｃｍ²で１分間加圧成形し、
板厚約５．５ｍｍの成形品をえた。この成形品を１日間
自然放置したのちオーブンに入れ、室温から１５０℃ま
で０．５℃／分の昇温速度で昇温し、３時間保持して養
生させたのち、自然徐冷して消弧材料をえた。

【００４６】えられた消弧材料の物性として、曲げ強
さ、耐アーク性および電気絶縁抵抗を以下の方法にした
がって調べた。その結果を表２に示す。（イ）曲げ強さえられた消弧材料に幅が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍと
なるように切断加工を施して試験片とし、支点間距離８
０ｍｍおよびクロスヘッド速度０．５ｍｍ／分の条件で
ＪＩＳＫ６９１１５−１７項に準じて三点曲げ試験
を行ない、曲げ強さ（ｋｇ／ｃｍ²）を測定した。

【００４７】なお、かかる曲げ強さが３００ｋｇ／ｃｍ
²以上であるばあいを、消弧室に好適に使用しうる消弧
材料とする。（ロ）耐アーク性えられた消弧材料に幅が５０ｍｍ、長さが５０ｍｍとな
るように切断加工を施して試験片とし、ＪＩＳＫ６９
１１５−１５項に準じて耐アーク性（秒）を調べた。

【００４８】なお、かかる耐アーク性が４２０秒以上で
あるばあいを、消弧室に好適に使用しうる消弧材料とす
る。（ハ）電気絶縁抵抗えられた消弧材料に幅が２０ｍｍ、長さが４０ｍｍとな
るように切断加工を施して試験片とし、ＪＩＳＫ６９
１１５−１２項に準じて電気絶縁抵抗（ＭΩ）を測定
した。なお、測定条件は、１２０℃で３時間乾燥後（表
１中、と示す）と、２５℃、相対湿度８０％で１００
時間後（表１中、と示す）とである。また測定器とし
ては、５００Ｖポータブルメガーを用いた。

【００４９】なお、かかる電気絶縁抵抗が前記では５
０００ＭΩ以上、では１００ＭΩ以上であるばあい
を、消弧室に好適に使用しうる消弧材料とする。

【００５０】［実施例２〜３］実施例１において、組成
を表１に示すように変更したほかは実施例１と同様にし
て消弧材料組成物を調製したのち、該消弧材料組成物を
用い、実施例１と同様にして消弧材料をえた。

【００５１】えられた消弧材料の物性を実施例１と同様
にして調べた。その結果を表２に示す。

【００５２】なお、表１中のムライト粉末は、共立窯業
原料（株）製のＫＭ１０１で、平均粒子径が４μｍのも
のである。

【００５３】［実施例４］実施例１において、組成を表
１に示すように変更したほかは実施例１と同様にして消
弧材料組成物から混合材料を調製した。

【００５４】つぎに、混合材料をバットに入れ、８０℃
のオーブン中で、硬化を進行させながら第一リン酸アル
ミニウム水溶液の濃度が６０％になるまで水分を除去し
た。かかる実施例４のばあいには、混合材料中に含有さ
れる第一リン酸アルミニウム水溶液は３０ｇであり、こ
のうち１５ｇが水分である。したがって、５ｇの水分を
除去すれば、第一リン酸アルミニウム水溶液の濃度が６
０％となる。すなわち、２００ｇの混合材料を１９５ｇ
になるまで乾燥し、成形材料を調製した。

【００５５】えられた成形材料を用い、実施例１と同様
にして消弧材料をえた。

【００５６】えられた消弧材料の物性を実施例１と同様
にして調べた。その結果を表２に示す。

【００５７】なお、表１中の炭酸カルシウム粉末は、
（株）カルシード製の高純度炭酸カルシウム粉末で、平
均粒子径が０．３μｍのものである。

【００５８】［実施例５］実施例１において、組成を表
１に示すように変更したほかは実施例１と同様にして消
弧材料組成物を調製したのち、該消弧材料組成物を用
い、実施例１と同様にして消弧材料をえた。

【００５９】えられた消弧材料の物性を実施例１と同様
にして調べた。その結果を表２に示す。

【００６０】［比較例１］厚さ約５ｍｍのアスベスト系
材料（アスベスト４０部およびポルトランドセメント６
０部からなる成形品）について、実施例１の消弧材料と
同様にして物性を調べた。その結果を表２に示す。

【００６１】［比較例２］金雲母粉末４５．５重量％、
低融点ガラス粉末１９．５重量％および電融酸化マグネ
シウム３５重量％からなる厚さ約５ｍｍのマイカ−ガラ
ス系材料について、実施例１の消弧材料と同様にして物
性を調べた。その結果を表２に示す。

【００６２】［比較例３］厚さ約５ｍｍのアルミナ磁器
（アルミナ含有率が９６重量％、熱膨張率が８．３×１
０^-6／℃のもの）について、実施例１の消弧材料と同様
にして物性を調べた。その結果を表２に示す。

【００６３】なお、表１中には、第一リン酸アルミニウ
ム水溶液１００部に対する硬化剤の使用割合（部）（表
１中、硬化剤の使用割合（部）と示す）および成形材料
中の第一リン酸アルミニウム水溶液の濃度（％）（表１
中、第一リン酸アルミニウム濃度（％）と示す）をあわ
せて示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】表２に示された結果から、実施例１〜５の消弧材料組成
物を用いてえられた消弧材料は、いずれも曲げ強さが大
きく、耐アーク性にすぐれ、高温乾燥後および吸湿時の
電気絶縁抵抗が大きく、またアーク測定時にクラックが
生じたり、破損することがなく、耐熱衝撃性にもすぐ
れ、消弧室の材料として好適に使用しうるものであるこ
とがわかる。これに対して、比較例１のアスベスト系材
料は、曲げ強さおよび耐アーク性は好適であるものの、
電気絶縁抵抗、とくに吸湿時の電気絶縁抵抗が小さいこ
とがわかる。これは、材料中のポルトランドセメントが
吸湿し、水酸化カルシウムなどが生成するためであると
考えられる。また、比較例２のマイカ−ガラス系材料
は、曲げ強さおよび電気絶縁抵抗にはすぐれるものの、
耐アーク性におとることがわかる。さらに、比較例３の
アルミナ磁器は、曲げ強さおよび電気絶縁抵抗にはすぐ
れているが、アーク測定時にクラックが生じ、破損して
しまったことから、耐熱衝撃性におとることがわかる。

【００６６】つぎに、実施例１〜５および比較例１〜３
でえられた消弧材料について、重量変化が発生したとき
の温度を熱重量分析装置を用いて測定した。

【００６７】その結果、実施例１〜５でえられた消弧材
料は、いずれも１０００℃以上であり、一方比較例１で
えられた消弧材料は３５０℃、比較例２のものは４００
℃、比較例３のものは１５００℃であった。したがっ
て、実施例１〜５でえられた消弧材料が耐熱性にすぐれ
たものであることがわかる。

【００６８】［実施例６］実施例３の消弧材料組成物と
同じ組成の消弧材料組成物からなる成形材料を、図１に
示される消弧材料１の形状に対応した金型内に充填し、
常温で加圧力３００ｋｇ／ｃｍ²で１分間加圧成形し、
成形品をえた。えられた成形品は、凹凸部が均一に成形
されたものであり、複雑な形状の成形品の成形も可能で
あることが確認された。

【００６９】つぎに、この成形品を用い、実施例１と同
様にして消弧材料をえた。この消弧材料を２枚用意し、
該消弧材料を組み合わせて図１に示される消弧室（たて
５０ｍｍ、よこ６０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）を製造した。

【００７０】えられた消弧室について、２２０Ｖ、６
２．５Ａの試験条件で２５０００回遮断を繰り返し、そ
の遮断性能を調べた。

【００７１】その結果、アーク遮断時間（アークが消滅
する時間）は９〜１３ｍｓであり、従来品（比較例１の
アスベスト系材料を用いてえられた消弧室）が１５〜２
０ｍｓであったのに比べ、本発明の製法によってえられ
た消弧室がすぐれた遮断性能を有することがわかった。
また、消弧室のアークに接触した部分を目視にて観察し
たところ、損耗がほとんどなく、良好であった。

【００７２】［実施例７］実施例６において、実施例４
の消弧材料組成物と同じ組成の消弧材料組成物からなる
成形材料を用い、金型をより大容量のものに変更したほ
かは実施例６と同様にして図１に示される消弧室（たて
８０ｍｍ、よこ９５ｍｍ、高さ３５ｍｍ）を製造した。

【００７３】えられた消弧室について、４４０Ｖ、１２
５Ａの試験条件で２５０００回遮断を繰り返し、その遮
断性能を調べた。

【００７４】その結果、アーク遮断時間は２０〜２１ｍ
ｓであり、本発明の製法によってえられた消弧室が前記
従来品と同等のすぐれた遮断性能を有することがわかっ
た。また、消弧室のアークに接触した部分を目視にて観
察したところ、損耗がほとんどなく、良好であった。

【００７５】

【発明の効果】本発明の消弧材料組成物は、すぐれた耐
熱性、耐アーク性、耐熱衝撃性などを呈し、従来用いら
れているアスベストなどの有害物質をまったく含有せ
ず、取扱い上安全であるとともに、寸法精度にすぐれ、
アークに接触してもほとんど損耗することがない消弧材
料を提供することができるものである。また本発明の消
弧材料組成物は、セラミック系材料のばあいのような高
温の焼成を必要とせず、低温処理で容易にうることがで
きることから、低コスト化を実現することができる。

【００７６】したがって、前記消弧材料組成物を用いた
本発明の製法によってえられた消弧室は、すぐれた遮断
性能を有するものであり、たとえば車両用制御器、電磁
接触器、気中接触器、高速度遮断器などに好適に使用し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製法によってえられた消弧室の一実施
態様を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１消弧材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上忠禧尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者足達廣士尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者高木樟二丸亀市蓬莱町８番地三菱電機株式会社丸亀製作所内 (72)発明者東内真登丸亀市蓬莱町８番地三菱電機株式会社丸亀製作所内 (56)参考文献特開平６−12934（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 3/00 H01B 3/12 333 H01B 3/12 336 H01H 33/08 H01H 73/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】耐アーク性無機質粉末３５〜６０重量
％、雲母粉末３〜１５重量％、第一リン酸アルミニウム
水溶液１０〜３０重量％、第一リン酸アルミニウム水溶
液の硬化剤０．５〜１３．５重量％および水和アルミナ
８〜２２重量％からなる消弧材料組成物であって、前記
耐アーク性無機質粉末がコーディエライト粉末またはム
ライト粉末を含み、前記第一リン酸アルミニウム水溶液
の硬化剤がウォラストナイト結晶または炭酸カルシウム
粉末を含む消弧材料組成物。
【請求項２】雲母粉末がフッ素金雲母粉末である請求
項１記載の消弧材料組成物。
【請求項３】第一リン酸アルミニウム水溶液が濃度が
４０〜５５％のものである請求項１または２記載の消弧
材料組成物。
【請求項４】請求項１、２または３記載の消弧材料組
成物を混練して混合材料を調製し、該混合材料中の第一
リン酸アルミニウム水溶液の濃度を５５〜７０％に調整
して成形材料を調製したのち、該成形材料を加圧成形し
て成形品を作製し、該成形品を１２０〜２００℃で加熱
養生させて硬化を進行させるとともに水分を除去し、え
られた消弧材料を用いることを特徴とする消弧室の製
法。