JP4357132B2

JP4357132B2 - 真空遮断器

Info

Publication number: JP4357132B2
Application number: JP2001073554A
Authority: JP
Inventors: 功奥富; 貴史草野; 淑子南; 敦史山本; 経世関
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP2002279865A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮断特性と再点弧特性の優れた接点を有する真空バルブを備えた真空遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に真空遮断器は、真空中でのアークの拡散性を利用して高真空中で電流遮断を行わせる真空バルブの接点は、対向する固定、可動の２つの接点から構成されている。
【０００３】
代表的な真空バルブは図１に示すごとく、絶縁容器１０１の両端開口部を蓋体１０２ａ，１０２ｂにより閉塞した真空容器１０３内に、一対の接触子１０４，１０５を対向させて設けると共にこれらを蓋体１０２ａ，１０２ｂを貫通させて真空容器１０３内に挿入された通電軸１０６，１０７の端部にそれぞれ装着し、その一方の通電軸１０７を図示しない操作機構により軸方向に移動可能として、一方の接点（以下固定接点）１０４に対して、他方の接点（以下可動接点）１０５を接触または開離できるように構成してある。この場合、蓋体１０２ｂと通電軸１０７との間には、真空容器１０３内を真空気密に保持しかつ通電軸１０７の軸方向への移動を可能とするベローズ１０８が設けられる。また、各接点１０４，１０５および通電軸１０６，１０７を包囲するごとく設けられたシールド１０９は絶縁容器１０１の内壁及び蓋体１０２ａ，１０２ｂの内側に固定されている。
【０００４】
真空遮断器は、通電状態では通常両接点１０４，１０５が接触している。この状態から開動作により通電軸１０７が図中矢印Ｍ方向に移動すると、可動接点１０５が固定接点１０４から開離し、両接点間にはアークが発生する。このアークは陰極例えば可動接点１０５側からの金属蒸気の発生により維持され、電流がゼロ点（零点）に達すると金属蒸気の発生が止まってアークが維持できなくなり、遮断が完了する。
【０００５】
ところで、両接点１０４，１０５間に発生するアークは、遮断電流が大きいとアーク自身により生じた磁場と外部回路の作る磁場との相互作用により著しく不安定な状態となる。その結果、アークは接点面上を移動し（接点が電極に取り付けられ一体化している時には、アークは電極面上にも移動している場合もある）、接点の端部あるいは周辺部に片寄り、その部分を局部的に過熱し、多量の金属蒸気を発生させて、真空容器１０３内の真空度を低下させる。その結果、真空遮断器の遮断性能は低下する。これらは金属組織などで代表される接点の状態に依存することが多い。
【０００６】
図２は他の代表的な真空バルブの断面図である。この真空バルブが図１の真空バルブと異なる構成は、一対の接点４１，５１を対向させて設けると共に接点４１の背面には平板型電極４０、接点５１の背面には平板型電極５０をそれぞれ装着した点である。また接点４１の背面にはコイル電極、接点５１の背面にはコイル電極をそれぞれ装着した真空バルブも知られている。
一般に真空遮断器では、大電流遮断性能、耐電圧性能、耐溶着性能の基本３要件の他に再点弧現象の発生の抑制が重要な要件となっている。
【０００７】
しかしながら、これらの要件の中には相反するものがある関係上、単一の金属種によって総ての要件を満足させることは不可能である。このため、実用されている多くの接点材料においては、不足する性能を相互に補るような２種以上の元素を組合せることによって、例えば大電流用、高耐圧用などのように特定の用途に合った接点材料の選択採用が行われ、それなりに優れた特性を持つ真空バルブが開発されているが、それでも一部の機能を犠牲にして対応している製品が多い。さらに強まる要求を十分満足する真空バルブは未だ得られていないのが実状である。
【０００８】
例えば、大電流遮断特性を目的とした接点として、Ｃｒを５０ｗｔ％程度含有させたＣｕ−Ｃｒ合金（特公昭４５−３５１０１号公報）が知られている。この合金は、Ｃｒ自体がＣｕと略同等の蒸気圧特性を保持しかつ強力なガスのゲッタ作用を示す等の効果で高電圧大電流遮断性を実現し、高耐圧特性と大容量遮断とを両立させ得る接点として多用されている。
【０００９】
この合金は、活性度の高いＣｒを使用していることから、原料粉の選択、不純物の混入、雰囲気の管理などに十分に配慮しながら接点素材を製造（焼結工程など）したり、接点素材から接点片へと加工に配慮しながら接点製品としているが、再点弧の発生が引金となって遮断性能を低下させる場合が見られ、その改善が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例えばＣｕＣｒ接点は、両者の高温度での蒸気圧特性が近似していることなどが主因となって、遮断した後でも接点表面は比較的平滑な損傷特性を示し、安定した電気特性を発揮している。
【００１１】
近年では一層の大電流遮断やより高電圧が印加される可能性のある回路への適応が日常的に行われる結果、接点として加工した新品時の表面状態、電流遮断後の接点表面の損傷状態などによっては、次の定常電流の開閉時の接触抵抗の異常上昇や温度の異常上昇を引起こす原因となったり、耐電圧不良を示し再点弧発生の一因となっている。
【００１２】
しかし、接点の表面状態を管理しても完全には再点弧発生を抑制することができず十分な電流遮断特性が得られていないのが現実である。
更に、例えばＣｕＣｒ合金の再点弧特性と遮断特性は、合金中のＣｒ量の変動、Ｃｒ粒子の粒度分布、Ｃｒ粒子の偏析の程度、合金中に存在する空孔の程度などに依存することが判明しているが、これらの最適化を進めているにも拘わらず、上述した近年の適応状況では、まだ再点弧特性にはばらつきが見られ、遮断特性との両特性を兼備した真空バルブが必要となってきた。
【００１３】
本発明は上記状況に対処するためになされたもので、その目的は接点合金の再点弧特性を安定化させて電流遮断特性の優れた真空バルブを備えた真空遮断器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
電流を遮断した直後の接点面は、主としてアーク熱によって極めて高温度になり、溶融した接点面からは多量の気体成分（一般にガス成分）が電極空間に放出される。この気体成分が電極間に所定時間以上停滞していると、真空の持つ優れた絶縁性は破壊される。従って電極間の絶縁耐力を維持するには、放出された気体成分を速やかに電極間以外に拡散除去されることが重要であり、また接点面から放出される気体成分の絶対量をあらかじめ極少にしておくことも重要である。
【００１５】
本発明者等の研究によれば、気体成分中に質量数の大きい成分は拡散速度が遅く電極空間に残存しやすく、再点弧特性の向上、遮断特性の向上に対して、絶縁の回復性を速めなければならない。
【００１６】
また真空バルブの再点弧特性、遮断特性の安定化には、一般に接点材料の組成、成分量の変動、粒度、粒度分布、偏析の程度、合金中に存在する空孔の程度などに依存するが、特に再点弧特性のより一層の安定化には、上記に加えて接点からのガス放出挙動が関与する。特に気体分子の総量（ΣＧａｓ）中に含まれる質量数が３９以上である気体分子の総量（ΣＭ／Ｚ≧３９）との相互の関係が極めて重要であることが分かった。
【００１７】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、真空容器内に貫入された可動通電軸および固定通電軸と、一端が前記通電軸に接合され接離可能に対向する一対の接点と、必要によりアークシールドとを有する真空バルブを備えた真空遮断器において、前記接点は、０．００５〜０．５重量％のＣｒを固溶した１０〜８５重量％のＣｕＣｒ固溶体からなる導電性成分と、残部が平均粒子直径０．１〜１５０μｍ未満のＣｒからなる耐弧成分と、０．００２〜０．５重量％のＦｅと、必要により添加した補助成分と、から構成され、前記接点に含有される質量数が３９以上の気体分子の総量が、前記接点に含有される気体分子の総量の１．０×１０^-5容積％〜１．０×１０⁺¹容積％であることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、質量数が３９以上の気体分子が遮断直後の電極空間に所定量以上なお残存していると（所定量とは、気体分子の総量中に占める質量数３９以上の気体分子が１．０×１０⁺¹容積％以上占めている状態を指す）、再点弧の発生や遮断性能の低下を招き好ましくない。従って好ましい状態は気体分子の主体が質量数３９より低い気体分子によって構成され、１．０×１０⁺¹容積％以下であることが好ましい。質量数が３９以上の気体分子は、遮断直後に電極空間から系の外に拡散除去する迄の時間が大きく要し、また質量数が３９以上の気体分子の総量が、気体分子中に１．０×１０⁺¹容積％より多く残存すると絶縁破壊を一層助長する。一方、気体分子の総量を１．０×１０^-5容積％より低くした接点合金を生産するのには、経済的に不利であり工業的意味がない。
【００２６】
また、接点から放出される気体分子の総量中に含まれる質量数が３９以上である気体分子の総量を、例え１．０×１０⁺¹容積％以内に制御したとしても、接点合金中の導電性成分が１０％（重量％）未満では遮断特性が大幅に低下する。また導電性成分が８５％（重量％）より大の時では再点弧特性（再点弧が多発する）が大幅に低下し好ましくない。
【００２７】
また、耐弧性成分の平均粒子直径は、０．１〜１５０μｍの範囲のＣｒ粒子が少なくとも７５容積％を占める時、安定した再弧特性を発揮する。しかし接点から放出される気体分子の総量中に含まれる質量数が３９以上である気体分子の総量を１．０×１０⁺¹容積％以内に制御したとしても、Ｃｒ粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満では、Ｃｕ−Ｃｒ合金中のＣｒ粒子の分布は、十分には分散できず凝集部分が存在すると共に、Ｃｕ−Ｃｒ接点素材中のガス量が低減化できず、いずれも再点弧発生を増長させている。１５０μｍを越えると、仕上げ加工した接点表面には、Ｃｒ粒子とＣｕ相界面に引っかき状の傷を残し平滑で均一な状態が得難く再点弧発生に大きなバラツキを示す。
【００２９】
さらに、接点から放出される気体分子の総量中に含まれる質量数が３９以上である気体分子の総量を１．０×１０⁺¹容積％以内に制御したとしても、導電性成分（Ｃｕ相）中に固溶させたＣｒの量が０．５重量％を越すと、接点の製造技術上経済性の面で問題であると共に、接点合金自体の導電率が低下し遮断特性が大幅に低下する。また、導電性成分（Ｃｕ相）中に固溶させるＣｒの量を０．００５％（重量％）未満に制御するのは工業的にも経済的にも得策でない。
【００３５】
また、接点合金中のＦｅの存在は、接点面や電極空間に作用する外部からの磁界あるいは自己電流による磁界の分布などを改善し、接点面上でのアークのミクロ的な片寄りの平均化に寄与し、遮断電流特性の向上に対して相乗的効果を発揮する。総Ｆｅ量が０．００２〜０．５重量％含有する接点を配置すると、対向する一対の接点空間の磁束は、接点面の特定領域に集中することがなく、しかも平行でかつ接点表面に対してほぼ垂直なものとなり、遮断性能が向上すると共に安定化する。
【００３６】
また前記接点において、Ｃｕ領域中に分散しているＦｅの間隙を０．０１μｍ未満としても、０．０１μｍ未満に均一にする製造コストの大幅な上昇にもかかわらず、遮断特性の向上への格別の効果は示さない。５μｍを越えると接点間の磁束分布の均一性に欠けるため遮断特性の低下が見られる。
また前記接点において、Ｃｕ領域中のＦｅが５μｍよりも大きな粒子直径となると、接点空間の磁束分布の均一性が乱れ、安定した遮断特性が得られない。
【００３７】
また、Ｃｒ領域中のＦｅの間隙を０．０１μｍ未満としても、０．０１μｍ以上と比較して製造コストの増加の割には遮断特性の向上効果が少ない。なた１５０μｍを越えると接点空間の磁束分布の均一性に欠けるため遮断特性の低下が見られる。
【００３８】
また、接点中のＦｅの一部または総てをＣｏ、Ｎｉで代替しても接点空間の磁束は、接点面の特定領域に集中することがなく、しかも平行でかつ接点表面に対してほぼ垂直なものとなり、Ｆｅと同様に遮断性能が向上すると共に安定化する。
【００４４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空遮断器において、前記可動通電軸および固定通電軸の導電率が少なくとも７０％ＩＡＣＳであることを特徴とする。
【００４５】
すなわち、接点から放出される気体分子の総量中に含まれる質量数が３９以上である気体分子の総量を例え１．０×１０⁺¹容積％以内に制御したとしても、コイル電極の導電率が７０％ＩＡＣＳ未満では、回路抵抗を増加させ温度上昇の増加を招き遮断電流値の低下、定格開閉電流値の低下を来し好ましくない。
【００４６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の真空遮断器において、前記一対の接点のそれぞれの背面に装着されたコイル電極の導電率が少なくとも７０％ＩＡＣＳであることを特徴とする。
【００４７】
すなわち、接点から放出される気体分子の総量中に含まれる質量数が３９以上である気体分子の総量を例え１．０×１０⁺¹容積％以内に制御したとしても、通電軸の導電率が７０％ＩＡＣＳ未満では、回路抵抗、温度上昇の増加を招き遮断電流値の低下、定格開閉電流値の低下を来す。
【００４９】
【発明の実施の形態】
（１）まず供試接点の選出と質量数の確認について説明する。
接点素材中に含有される気体分子の総量およびその中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の調整は、各接点素材を各種条件の雰囲気中で加熱処理することによって調節した。すなわち加熱処理は加熱条件（加熱速度、冷却速度、加熱保持温度と時間）と雰囲気（真空の場合は真空度、各種ガスの場合は露点）の選択を調節して行った。また、各種ガス雰囲気中で加熱処理した後、真空雰囲気中で再加熱（複数の熱処理を組合せる）しながら微調整も行った。
【００５０】
一方、このようにして得た接点を十分洗浄しかつ乾燥した後、所定の温度（少なくとも８００℃）で所定時間（少なくとも１分間）加熱保持中に、接点から放出されるガス放出特性（全圧）を測定すると共にその時の各気体分子の放出特性（分圧）を測定し、質量数が３９以上の複数の気体分子の量を合計することによって質量数が３９以上気体分子の総量とし、それらの比率から求めた。この場合の質量数の確認は、質量分析器により測定した。
【００５１】
なお、少なくとも８００℃の温度を選定する理由は、接点表面に単に吸着している気体分子を確実かつ効率的に除外するために選択した温度であって、測定精度と効率に配慮するのに有利である。この場合接点の溶融温度以上の測定温度を選択してもよく、一層の測定精度と効率を向上させる。
【００５２】
本発明において、質量数が３９以上の複数の気体分子に注目する理由は、下記による。すなわち接点から０．１ｍ以下の極く近い場所、およびこの場所からステンレス管で数ｍ以上隔離した極く遠い場所、これらの中間的場所のごとく複数箇所に質量分析管を取り付けた実験用遮断装置を準備し、遮断瞬時の各箇所での各気体分子の到達状況を同時に観察すると、質量数の大きい各種炭化水素（質量数３９〜５７など）、二酸化炭素（質量数４４）は前記接点から極く近い場所で観察されているが、遠い場所では測定精度以下のわずかな量であったに対して、質量数の小さいまたは比較的小さい水素、水、一酸化炭素、酸素（質量数２，１８，２８，３２）は、前記接点から近い場所のみでなく、極く遠い場所でも十分観察された。設置した複数の質量分析管の取り付け間隔（距離）から推定した所定時間内例えば１０ｍｓでの移動距離の違いは、質量数の小さい水素または比較的小さい水では、質量数の大きい炭化水素（質量数５７）の約５〜１０倍であった。すなわち質量数の大きい炭化水素（質量数５７）の方が、質量数の小さいまたは比較的小さい水素や水よりも、遮断直後には電極空間に停滞している率が大であることを示唆し、その結果電極間の絶縁回復が遅れ、遮断特性を低下させている。そのことから接点中に質量数の大きい気体分子の所定量以上の存在は好ましくない。炭化水素（Ｃ₃Ｈ₃、Ｃ₃Ｈ₄、Ｃ₃Ｈ₅、Ｃ₃Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₇、Ｃ₄Ｈ₃、Ｃ₄Ｈ₄、Ｃ₄Ｈ₅、Ｃ₄Ｈ₆、Ｃ₄Ｈ₇、Ｃ₄Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₉）や、二酸化炭素（ＣＯ₂）を工業的安価に分別することは困難であって、接点中の質量数３９以上の気体分子は1つまたは混合体として存在する。これらの気体分子は遮断特性、再点弧特性に対して、質量数３９以上の複数の気体分子の総計量として、遮断特性、再点弧特性に関与する。
【００５３】
このようにして、複数の接点素材から所定の質量数を有する接点を選出し、接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量（容積比）を決定した。
【００５４】
（２）次に、遮断テスト用実験バルブの組立ての概要を説明する。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：Ａ₂ＬＯ₃）を用意し、このセラミックス製絶縁容器については、組立て前に１６００℃の前加熱処理を施した。封着金具として、板厚さ２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用意した。ロウ材として、厚さ０．１ｍｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板を用意した。上記用意した各部材を被接合物間（セラミックス製絶縁容器の端面と封着金具）に気密封着接合が可能なように配置して、５×１０^-4Ｐａの真空雰囲気で封着金具とセラミックス製絶縁容器との気密封着工程に供した。
【００５５】
（３）再点弧特性
直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状接点片を、ディマウンダブル型真空バルブに装着し、２４ｋｖ×５００Ａの回路を２０００回遮断した時の再点弧発生頻度を表示した。
【００５６】
なお、結果は（実施例１）の発生数の平均を１．０とした時の発生倍率が０．１未満の場合を（Ａ）、０．１〜０．８を（Ｂ）、０．８〜１．２を（Ｃ）、１．２〜１．５を（Ｄ）、１．５〜１０を（Ｘ）、１０〜１００を（Ｙ）、１００以上を（Ｚ）として表示した。
【００５７】
（４）遮断特性
直径７０ｍｍの接点を装着した遮断テスト用実験バルブを開閉装置に取り付けると共に、ベーキング、電圧エージング等を与えた後、２４ｋｖ、５０Ｈｚの回路に接続し、電流をほぼ１ｋＡずつ増加しながら遮断限界を真空バルブ３本につき比較評価した。なお、数値は（実施例１）の値を１．０とした時の比較値をバラツキ幅を持って示した。
【００５８】
次に、本発明の実施例と比較例について、以下詳細に説明する。
１（実施例１〜４，比較例１〜２）
この例では、接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の量に注目している。
【００５９】
そこで、本発明の実施例及び比較例では、接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量を、前記した方法（例えば処理雰の選択とその質、処理温度、時間、原料粉の調節など）によって調整した２．３×１０⁺¹から１．０×１０^-5の範囲にある素材を選出し試験に供した（比較例１，実施例１〜４）。すなわち、評価用代表接点としてＣｕ粉、Ｃｒ粉の成型体に対して、１０６０℃の加熱処理を与えたＣｕ−２５％Ｃｒ合金を選定し、これらの接点合金に対して、前記した方法で接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の容積比を、１．０×１０⁺¹容積％（実施例１：標準試料）、６．５×１０^-1容積％（実施例２）、４．８×１０^-3容積％（実施例３）、１．０×１０^-5容積％（実施例４）を製造した。
【００６０】
再点弧特性及び遮断特性の評価は、質量数が３９以上の気体分子の総量と（実施例１）の再点弧特性を標準とした時の各接点の再点弧発生頻度との相対値を調査すると共に、遮断特性も（実施例１）の遮断電流値を１．０とした時の各接点の相対値を調査した。
【００６１】
再点弧特性の頻度は、質量数３９以上の気体分子の総量が（実施例１）より少ない（実施例２）では、０．１未満（評価Ａ）と０．１〜０．８（評価Ｂ）を示し、（実施例３）では０．１未満（評価Ａ）、（実施例４）でも０．１未満（評価Ａ）を示し再点弧特性の改善が見られるのに対して、質量数３９以上の気体分子の総量が（実施例１）より多い２．３×１０⁺¹容積％（比較例１）では、遮断直後の絶縁回復が著しく遅く耐電圧性低下で再点弧特性は著しく低下した。明らかに接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数３９以上の気体分子の総量が減少する場合に再点弧特性は向上する傾向にある。
【００６２】
遮断特性は、質量数３９以上の気体分子の総量が（実施例１）より少ない（実施例２）の遮断倍率は（０．９〜１．０）倍を示し、（実施例１）とほぼ同程度の遮断特性であり、（実施例３）の遮断倍率は（１．０５〜１．２）倍に向上、（実施例４）の遮断倍率は（１．２〜１．３）倍に向上が見られるのに対して、質量数３９以上の気体分子の総量が（実施例１）より多い２．３×１０⁺¹容積％（比較例１）では、再点弧が多発し製品化が不能と判断したため、遮断特性評価を中止した。明らかに接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数３９以上の気体分子の総量が増加する場合に遮断特性は低下する傾向にある。
【００６３】
従って、接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量は、上限を１．０×１０⁺¹容積％とすることが好ましく、下限は経済性によって決定される。
【００６４】
２（実施例５〜７，比較例２〜３）
実施例１〜４及び比較例１〜２では、接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の再点弧特性、遮断特性に及ぼす影響を、接点合金中のＣｕ量を７５重量％（以下接点材料については重量％）とした７５％Ｃｕ−Ｃｒ接点について示したが、本発明はこれに限ることなく上記７５％Ｃｕ−Ｃｒ接点以外でもその効果を発揮する。
【００６５】
すなわち接点合金中のＣｕ量を５％とした５％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例２）、１０％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例５）、５０％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例６）、８０％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例７）、９８％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例３）を製造した上で、これらの接点材料の中から質量数３９以上の気体分子の総量が１．６〜８．３×１０^-1容積％の範囲内にある接点材料を選択した上で、前記１の場合と同様の評価を実施した。
【００６６】
再点弧発生の頻度は、接点中のＣｕ量が（実施例１）の７５％より多い８５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例７）では、（実施例１）とほぼ同等の０．８〜１．２および１．２〜１．５（評価Ｃ〜Ｄ）を示し、（実施例６）と（実施例５）では（実施例１）と同等もしくは向上した０．１〜０．８および０．８〜１．２（評価Ｂ〜Ｃ）を示し、再点弧特性の改善が見られ良好な特性を発揮している。接点中のＣｕ量が（実施例５）の１０％より少ない５％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例２）でも、（実施例５）と同等の０．１〜０．８および０．８〜１．２（評価Ｂ〜Ｃ）を示し、良好な再点弧特性を発揮している。これに対して、接点中のＣｕ量が（実施例７）の８５％より多い９８％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例３）では、電流遮断時に一部に溶着現象の発生や接点表面の荒れが大きくなる現象を見せ接点の耐電圧特性の低下によって、１．５〜１０（評価Ｘ）と１００以上（評価Ｚ）を示し、再点弧特性は大きなバラツキを示すと共に著しく低下し好ましくない。
以上の事例より、本発明を適応する接点素材中に含有されるＣｕ量は８５％以下が好ましい。
【００６７】
遮断特性は、接点中のＣｕ量が８５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例７）の遮断倍率は（１．０〜１．０）倍、５０％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例６）の遮断倍率は（１．０〜１．０５）倍、１０％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例５）の遮断倍率は（０．９〜１．０）倍を示し、（実施例１）とほぼ同程度の遮断特性にある。接点中のＣｕ量が（実施例５）の１０％より少ない５％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例２）の遮断倍率は、接点材料自体の低導電率化によって（０．５５〜０．７）倍を示し、大幅な低下を示している。これに対して、接点中のＣｕ量が（実施例７）の８５％より多い９８％Ｃｕ−Ｃｒ（比較例３）の遮断倍率は（０．７〜１．１５）倍を示し、接点表面の荒れが起因して遮断特性は大きなバラツキをした。
以上の事例より、本発明を適応する接点素材中に含有されるＣｕ量は１０〜８５％の範囲の接点を使用するのが好ましい。
【００６８】
３（実施例８〜１９）
実施例１〜７及び比較例１〜２では、接点素材中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の再点弧特性、遮断特性に及ぼす影響を、接点合金中のＣｕ量を７５重量％（以下接点材料については重量％）とした７５％Ｃｕ−Ｃｒ接点について示したが、本発明はこれに限ることなくＣｕ−Ｃｒ接点以外でもその効果を発揮する。
【００６９】
すなわち接点素材中に含有した耐弧性成分の種類が、Ｗ（残部が７５％Ｃｕ）、Ｍｏ（残部が７５％Ｃｕ）、Ｔｉ（残部が７５％Ｃｕ）、Ｃｒ：Ｗ＝９：１（残部が７５％Ｃｕ）、Ｃｒ：Ｗ＝５：５、Ｃｒ：Ｍｏ＝９：１（残部が７５％Ｃｕ）、Ｃｒ：Ｔｉ＝９：１、ＷＣ（残部が７５％Ｃｕ）、ＷＣ（残部が４０％Ａｇ）、Ｍｏ₂Ｃ（残部がＡｇ／Ｃｕ：５２／５３）、ＴｉＣ（残部が７５％Ｃｕ）、Ｃｒ₃Ｃ₂（残部が７５％Ｃｕ）で置換しても、（実施例１）とほぼ同等以上の（評価Ｄ）以上の再点弧特性、遮断倍率（０．９）倍以上の遮断特性を示した（実施例８〜１９）。
【００７０】
４（実施例２０〜２２，比較例４〜５）
実施例１〜７及び実施例１１〜１４並びに比較例１〜３では、接点合金中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の再点弧特性、遮断特性に及ぼす影響を、接点合金中の導電成分（Ｃｕ）中に固溶する耐弧成分の種類をＣｒ、その量を０．０２％とした接点について示したが、本発明はこれに限ることなく、上記した０．０２％以外でもその効果を発揮する。
【００７１】
すなわち接点合金中の導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｃｒ）の量を、０．００５％、０．１％、０．５％とした７５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例２０〜２２）７５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例２１）、７５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例２２）を、主として冷却過程での冷却速度を調整しながら製造した上で、これらの接点材料中の質量数３９以上の気体分子の総量が１．６〜８．３×１０^-1容積％の範囲内にある接点材料を選択し、前記１の場合と同様の評価を実施した。
【００７２】
再点弧発生の頻度は、導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｃｒ）の量が（実施例１）の０．０２％より少ない０．００５％（実施例２０）では、（実施例１）以上の０．１未満（評価Ａ）および０．１〜０．８（評価Ｂ）を示した。（実施例２１）と（実施例２２）では（実施例１）と同等の０．８〜１．２（評価Ｃ）を示し、再点弧特性の改善が見られ良好な特性を発揮している。導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｃｒ）の量が（比較例５）の０．５％以上（比較例５）では、０．８〜１．２および１０〜１００（評価Ｃ〜Ｙ）を示し、バラツキ幅の大きい再点弧特性を示し好ましくない。これに対して、導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｃｒ）の量を（実施例２０）の０．００５％より少なくした（比較例４）は、前記した（実施例２０）と同等の０．１未満および０．１〜０．８（評価Ａ）（評価Ｂ）を示し良好であったが、製造コストが高く供給性に難があり製造技術的観点から、本発明の好ましい範囲から除外する。
【００７３】
遮断特性は、導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｃｒ）の量が（実施例１）の０．０２％より少ない０．００５％（実施例２０）の遮断倍率は、（１．０〜１．１）倍、０．１％（実施例２１）の遮断倍率は（０．９〜０．９５）倍を示し、いずれも良好の範囲である。これに対して、導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｃｒ）の量を（実施例２２）の０．５％より大きくした（比較例５）は、０．６〜０．７５倍を示し大幅に劣化し好ましくない。
【００７４】
５（実施例２３）
実施例１〜７及び実施例１１〜１４並びに比較例１〜３では、接点合金中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の再点弧特性、遮断特性に及ぼす影響を、接点合金中の導電成分（Ｃｕ）中に固溶する耐弧成分の種類がＣｒの場合について示したが、本発明はこれに限ることなく、耐弧成分の種類がＴｉであってもその効果を発揮する。
【００７５】
すなわち接点合金中の導電成分中に固溶する耐弧成分（Ｔｉ）とし、その量を０．０２とした７５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例２３）を製造し、前記１の場合と同様の評価を実施した。
【００７６】
再点弧発生の頻度は、（実施例１）と同等以上の０．１〜０．８および０．８〜１．２（評価Ｂ〜Ｃ）を示し、良好な再点弧特性を発揮している。
遮断特性も、遮断倍率（０．９〜０．９５）倍を示し良好の範囲である。
【００７７】
６（実施例２４〜２５，比較例６〜７）
実施例１〜２３及び比較例１〜５では、接点合金中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の再点弧特性、遮断特性に及ぼす影響を、接点合金中のＦｅ量を０．０８％とした接点について示したが、本発明はこれに限ることなく、上記した接点合金中のＦｅ量は０．０８％以外でもその効果を発揮する。
【００７８】
すなわち接点合金中Ｆｅ量を、０．００２％、０．５％とした７５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例２４〜２５）を製造した上で、これらの接点材料中の質量数３９以上の気体分子の総量が１．６〜８．３×１０^-1容積％の範囲内にある接点材料を選択し、前記１と同様の評価を実施した。
【００７９】
再点弧発生の頻度は、Ｆｅ量を０．００２％とした（実施例２４）およびＦｅ量を０．５％とした（実施例２５）のいずれもが、０．１未満（評価Ａ）を示し、安定した再点弧特性を発揮している。これらは主として自己電流による磁界、外部磁界に作用して、接点表面、電極空間の磁界分布の改善に対するＦｅの存在効果による。一方、Ｆｅ量を０．００１％未満とした（比較例６）では、０．１未満（評価Ａ）および０．８〜１．２倍（評価Ｂ）の良好な再点弧特性を発揮したが、接点素材の製造において、性能向上／製造コストの比率が劣るため、本発明の好ましい範囲から除外する。これに対してＦｅ量を２．０％とした（比較例７）では、０．８〜１．２倍（評価Ｂ）および１０〜１００倍（評価Ｙ）となり、再点弧特性の大幅な低下とバラツキ幅の拡大が見られ好ましくない。
【００８０】
遮断特性は、Ｆｅ量を０．００２％とした（実施例２４）およびＦｅ量を０．５％とした（実施例２５）では、遮断倍率１．１倍、遮断倍率１．１５〜１．２倍を示し、いずれも遮断特性の向上とバラツキ幅の縮小化に寄与した。これに対して、Ｆｅ量を２．０％とした（比較例７）では、遮断倍率が０．８〜１．０倍を示し好ましくない。Ｆｅ量が２．０％の場合ではＦｅの偏析が起こり易いため、磁界分布の不均一化を招いていることが一因と考えられる。
【００８１】
７（実施例２６〜３１，比較例８）
実施例１〜２５及び比較例１〜７では、接点合金中に含有される気体分子の総量中に含まれている質量数が３９以上の気体分子の総量の再点弧特性、遮断特性に及ぼす影響を、接点合金中にＢｉなど耐溶着性を改善する補助成分のない接点について示したが、本発明はこれに限ることなく、上記した接点合金中にＢｉなどが所定量以内存在してもその効果を維持する。
【００８２】
すなわち接点合金中にＢｉを０．１％、１．０％添加した７５％Ｃｕ−Ｃｒ（実施例２６〜２７）を製造した上で、これらの接点材料中の質量数３９以上の気体分子の総量が１．６〜８．３×１０^-1容積％の範囲内にある接点材料を選択し、前記１と同様の評価を実施した。
【００８３】
再点弧発生の頻度は、Ｂｉ量を０．１％とした（実施例２６）およびＢｉ量を１．０％とした（実施例２７）では、０．１〜０．８（評価Ｂ）、０．８〜１．２（評価Ｃ）を示し、（実施例１）とほぼ同等の特性を示した。しかしＢｉ量を２．０％とした（比較例８）では、１０〜１００（評価Ｙ）および１００以上（評価Ｚ）となり、再点弧特性の大幅な低下とバラツキ幅の拡大が見られ好ましくない。なおＢｉの存在によって（実施例１）よりも大幅に耐溶着性が改善される。
【００８４】
遮断特性は、Ｂｉ量を０．１％とした（実施例２６）およびＢｉ量を１．０％とした（実施例２７）では、遮断倍率０．９５、遮断倍率０．９を示し、いずれも（実施例１）とほぼ同等の特性を示した。これに対してＢｉ量を２．０％とした（比較例８）では、遮断時に生ずるＢｉの選択的蒸発によって、接点表面の荒損し耐電圧特性の低下を招く結果、遮断倍率は０．３倍〜０．４５倍を示し好ましくない。
【００８５】
Ｐｂ量を０．３％とした（実施例２８）、Ｓｂ量を０．１％とした（実施例２９）、Ｔｅ量を３．０％とした（実施例３０）、Ｓｅ量を１．０％とした（実施例３１）などの他の耐溶着性成分を含有する７５％Ｃｕ−Ｃｒ合金においても、０．１〜０．８（評価Ｂ）および０．８〜１．２（評価Ｃ）を示し良好な再点弧特性を示すとともに遮断倍率も０．９倍〜０．９５倍を示し良好な遮断特性を示す。
上記各実施例及び各比較例の評価条件及び評価結果をまためたものを下記表１、表２、表３に示す。
【００８６】
【表１】

【００８７】
【表２】

【００８８】
【表３】

【００８９】
（変形例）
（変形例１）
前記接点中の耐弧成分は、０．１〜１５０μｍの平均粒子直径を持つことが好ましい。平均粒子直径が１５０μｍを越える接点では、（実施例１）と比較した再点弧発生の頻度は、１．２〜１．５（評価Ｄ）および１００以上（評価Ｚ）を示し、大きなバラツキ幅を示す。また遮断倍率も０．５倍〜０．９５倍を示してやはり大きなバラツキ幅を示し好ましくない。
【００９０】
（変形例２）
前記接点は、少なくとも２０％ＩＡＣＳの導電率を持つ合金であることが好ましい。導電率が２０％ＩＡＣＳ未満の場合では再点弧特性には変化は見られていないが、遮断倍率が０．６倍〜０．８倍を示し遮断特性の低下が認められる。
【００９１】
（変形例３）
真空遮断器の通電軸は、少なくとも７０％ＩＡＣＳの導電率を持つことが好ましい。導電率が７０％ＩＡＣＳ未満の場合では再点弧特性には変化は見られていないが、遮断倍率が０．７倍〜０．９５倍を示し遮断特性の低下が認められる。
【００９２】
（変形例４）
真空遮断器のコイル電極は、少なくとも７０％ＩＡＣＳの導電率を持つことが好ましい。導電率が７０％ＩＡＣＳ未満の場合では再点弧特性には変化が見られていないが、遮断倍率が０．６倍〜０．８５倍を示し遮断特性の低下が認められる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、再点弧特性と遮断特性とを両立させた真空バルブを備えた真空遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の真空バルブの構成図。
【図２】従来の他の真空バルブの構成図。
【符号の説明】
４０…電極、４１…固定側接点、５０…電極、５１…可動側接点、１０１…絶縁容器、１０２ａ…固定側蓋体、１０２ｂ…可動側蓋体、１０３…真空容器、１０４…固定接点、１０５…可動接点、１０６…固定通電軸、１０７…可動通電軸、１０８…ベローズ、１０９…アークシールド、Ｍ…通電軸の移動方向。

Claims

真空容器内に貫入された可動通電軸および固定通電軸と、一端が前記通電軸に接合され接離可能に対向する一対の接点と、必要によりアークシールドとを有する真空バルブを備えた真空遮断器において、
前記接点は、０．００５〜０．５重量％のＣｒを固溶した１０〜８５重量％のＣｕＣｒ固溶体からなる導電性成分と、残部が平均粒子直径０．１〜１５０μｍ未満のＣｒからなる耐弧成分と、０．００２〜０．５重量％のＦｅと、必要により添加した補助成分と、から構成され、前記接点に含有される質量数が３９以上の気体分子の総量が、前記接点に含有される気体分子の総量の１．０×１０^-5容積％〜１．０×１０⁺¹容積％であることを特徴とする真空遮断器。
前記可動通電軸および固定通電軸の導電率が少なくとも７０％ＩＡＣＳであることを特徴とする請求項１記載の真空遮断器。
前記一対の接点のそれぞれの背面に装着されたコイル電極の導電率が少なくとも７０％ＩＡＣＳであることを特徴とする請求項１又は２記載の真空遮断器。