JP4770903B2 - 真空バルブの接触子構造及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、真空遮断器に使用される通電電流の開閉を行う真空バルブの接触子構造及びその製造方法に関する。
図４は、従来の真空バルブの要部の構成を示す断面図である。図４に示す真空バルブは、絶縁性を確保するためのセラミック製の絶縁筒１を備えている。その両端部には、ろう付けを可能とするためのメタライジング２（２ａ、２ｂ）が施されている。そのメタライズジング２の面に金属製の端板３（上部端板３ａ、下部端板３ｂ）をそれぞれ接合して気密容器４が形成されている。
この気密容器４内に、上部端板３ａ及び下部端板３ｂをそれぞれ貫通して、可動側接触子５の可動側通電棒６及び固定側接触子７の固定側通電棒８が配置されている。
一方の接触子である可動側接触子５の可動側通電棒６は、気密容器４の内部において、上部端板３ａの中央開口縁部に接合された伸縮自在なベローズ９の下部封止面中央部を貫通する形で、カバー１１と共にベローズ９に接合されて、ベローズ９により昇降可能に保持されている。
一方の接触子である可動側接触子５の可動側通電棒６は、気密容器４の内部において、上部端板３ａの中央開口縁部に接合された伸縮自在なベローズ９の下部封止面中央部を貫通する形で、カバー１１と共にベローズ９に接合されて、ベローズ９により昇降可能に保持されている。
そして、ベローズ９による保持部よりも上にある可動側通電棒６の外端部は気密容器４の外部に突き出ており、その突き出た部分には、外部の不図示の操作器と可動側通電棒６とを連結するためのオネジ１２が、ろう付け層１３を介して可動側通電棒６の外端部に固定して取り付けられている。
この可動側通電棒６の、上記オネジ１２が取り付けられている外端部とは反対側の内端部の先端には、この内端部先端の端面よりも面積の広い端面を有する可動接点組付け部１４が、可動側通電棒６と一体に形成されており、この可動接点組付け部１４の端面に、可動接点１５がろう付け層１６を介して固定して取り付けられている。
このように可動接点１５、この可動接点１５がろう付け層１６を介して固定して取り付けられている可動接点組付け部１４、この可動接点組付け部１４と一体な可動側通電棒６、この可動側通電棒６の外端部にろう付け層１３を介して固定して取り付けられているオネジ１２により、可動側接触子５が形成されている。
また、他方の接触子である固定側接触子７の固定側通電棒８は、その外端部を下部端板３ｂの中央開口縁部に接合されて固定されている。その外端部には、外端面から内部に埋め込むようにメネジ１７が、ろう付け層２０を介して接合されて固定されている。
この固定側通電棒８の、上記メネジ１７が埋め込まれて固定されている外端部とは反対側の内端部には、この内端部の端面よりも面積の広い端面を有する固定接点組付け部１８が、固定側通電棒８と一体に形成されており、この固定接点組付け部１８の端面に、固定接点１９がろう付け層２１を介して固定して取り付けられている。
このように固定接点１９、この固定接点１９がろう付け層２１を介して固定して取り付けられている固定接点組付け部１８、この固定接点組付け部１８と一体な固定側通電棒８、この固定側通電棒８の外端部に埋め込まれて固定して取り付けられているメネジ１７により、固定側接触子７が形成されている。
以上のような構成の図４に示す真空バルブは、外部の不図示の操作器と、可動側通電棒６とがオネジ１２を介して連結されることにより、伸縮自在なべローズ６に保持される可動側通電棒６の可動接点１５は、気密容器４の気密を保ったままで、固定接点１９に対し接離可能に動作する。
すなわち、真空バルブによる通電の際には、可動接点１５が固定接点１９に接触し、何らかのトラブル発生の際には、外部からの信号に応じて不図示の操作器が可動側通電棒６の外端部を上部端板３ａより外側に引き出し、これにより、可動側通電棒６の内端部に固設されている可動接点１５が、気密容器４内において気密を保ったまま、固定接点１９から引き離され、接点間が開放される。
可動接点１５が固定接点１９と離接する際には、接点間にはアークが発生し、火花が周囲に放散されるが、この火花による汚損から筒状体１の内壁を保護するために、可動接点１５と固定接点１９とが対向配置される接点間と筒状体１の内壁との中間部に、アークシールド２２が、固定側通電棒８に支持されて配置されている。
上述した図４の真空バルブは、従来の真空バルブの基本的な構成を示すものであるが、このような構成における接触子の組付けにおいては、可動接点１５と可動側通電棒６、固定接点１９と固定側通電棒８、更には可動側通電棒６と外部の操作器とを連結するオネジ１２、固定側通電棒８に外部配線端子を接続するメネジ１７が、それぞれ、ろう付け層１６、２１、１３及び２０を介して接合されている。
このため、真空バルブの組付けにおいては、ろう付け面に事前にろう付け層を形成するという手数の掛かる段取が必要であった。また、可動側通電棒６と操作器とを連結するオネジ１２や、固定側通電棒８に外部配線端子を接続するメネジ１７をろう付けする場合には、可動側通電棒６とオネジ１２相互、あるいは固定側通電棒８とメネジ１７相互の部品寸法を最適に確保しなければならないという面倒な問題があった。
また、オネジ１２の材質として、耐蝕性が要求される場合には、オーステナイト系のステンレスを使用する必要があるが、オーステナイト系のステンレスは、ろう材の濡れ性が劣るために、オーステナイト系のステンレスを使用したネジ部品には、Ｎｉめっきなどの表面処理を施すという事前処理も必要であった。
このような、ろう付けのための各種の面倒な事前処理を排除するために、電極部材と通電棒部材を固相接合又は熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）により一体化して形成した真空遮断器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０７−３３５０９２号公報
しかしながら、固相接合は、接合の界面に要求される界面強度に対して十分な接合密度が得られない場合がある。また、固相接合には、例えば１００ｔ（トン）以上のプレス機を必要とし、加工工程が大掛かりになるという問題を有している。
なた、熱間等方圧加圧は、固相接合に比較して接合密度の高い十分な界面強度が得られるが、高圧ガスを用いる装置の取り扱いが面倒であるという問題を有している。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、圧力を伴わない簡単な方法で接点と通電棒と外部操作部や配線に連結するためにネジ部とを一体化し、且つネジ部と通電棒相互の最適な部品寸法を容易に確保できる真空バルブの接触子構造及びその製造方法を提供すること
である。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、圧力を伴わない簡単な方法で接点と通電棒と外部操作部や配線に連結するためにネジ部とを一体化し、且つネジ部と通電棒相互の最適な部品寸法を容易に確保できる真空バルブの接触子構造及びその製造方法を提供すること
である。
第１の発明の真空バルブの接触子構造は、 通電電流の開閉を目的とする真空バルブの接触子構造において、上端部にフランジを有し下部外周にオネジ部を形成された筒状体と、該筒状体の内部に上記フランジを有する上部の一部を除いて充填され、下端面を外部に露出させ、加熱により溶浸した溶浸材により上記筒状体の内壁との界面で上記筒状体と一体化された通電棒と、上記フランジの上面に上部の広がり部分を載置された形状で下部を上記筒状体の内部の上記フランジを有する上記上部の一部に充填された形状で、加熱により溶浸した上記溶浸材により上記フランジの上面、上記筒状体の上記フランジを有する上記上部の一部の内壁、及び上記通電棒の上端面と一体化された接点と、を有して構成される。
第２の発明の真空バルブの接触子構造は、通電電流の開閉を目的とする真空バルブの接触子構造において、両端部が開口する筒状体と、該筒状体の上端開口から所定の長さ内部に入り込んだ空領域と上記筒状体の下端開口中央から所定の長さ内部に入り込んだ筒状領域とを除いて充填され、下端面を外部に露出させ、加熱により溶浸した溶浸材により上記筒状体の内壁との界面で上記筒状体と一体化された通電棒と、上記筒状体の上記上端開口の縁部に上部の広がり部分を載置された形状で下部を上記筒状体の上記空領域に充填された形状で、加熱により溶浸した上記溶浸材により上記筒状体の上記縁部、上記筒状体の上記空領域の内壁、及び上記通電棒の上端面と一体化された接点と、上記通電棒が未充填部で形成する上記筒状体の下端開口中央から所定の長さ内部に入り込んだ上記筒状領域に挿入された形状の小筒状体から成り、内壁にメネジを形成され、加熱により溶浸した上記溶浸材により上記小筒状体の外周面と上記通電棒が形成する上記筒状領域の内壁との界面で上記通電棒と一体化されたメネジ部と、を有して構成される。
第３の発明の真空バルブの接触子製造方法は、底部のあるカップ状の筒状体を用意する工程と、該筒状体に通電棒用母材を内装する工程と、該通電棒用母材を内装した筒状体の開口部に焼結体からなる成形体を保持させる工程と、該成形体の上面に溶浸材を載置する工程と、により、筒状体、通電棒用母材、成形体、及び溶浸材から成る組立品を構成する工程と、該組立品に対し非酸化性の雰囲気で粉末冶金法による加熱を行って溶浸材により、成形体に溶浸させて筒状体の上端部に接点を形成させ、更に筒状体の成形体保持部に溶浸させて接点と筒状体上端部を一体化させ、更に筒状体内に溶浸させ通電棒用母材と一体化させて筒状体内に通電棒を形成させ、該通電棒の外周を筒状体の内壁に溶浸させて通電棒と筒状体を一体化させる工程と、筒状体の底部を削除して通電棒の底面を外部に露出させる工程と、各工程のいずれかの工程に続いて筒状体の接点を形成される端部とは反対側の端部外周にオネジ部を形成する工程と、を含んで構成される。
第４の発明の真空バルブの接触子製造方法は、底部中央に内方に突設された凸部を有するカップ状の筒状体を用意する工程と、凸部に通電棒用母材を載置して該通電棒用母材を筒状体に内装する工程と、該通電棒用母材を内装した筒状体の開口部に焼結体から成る成形体を保持させる工程と、該成形体の上面に溶浸材を載置する工程と、により、筒状体、通電棒用母材、成形体、及び溶浸材から成る組立品を構成する工程と、該組立品に対し非酸化性の雰囲気で粉末冶金法による加熱を行って溶浸材により、成形体に溶浸させて筒状体の上端部に接点を形成させ、更に筒状体の成形体保持部に溶浸させて接点と筒状体上端部を一体化させ、更に筒状体内に溶浸させ通電棒用母材と一体化させて凸部を内包する通電棒を筒状体内に形成させ、通電棒の外周を筒状体の内壁に溶浸させて通電棒と筒状体を一体化させる工程と、筒状体の底部を削除して凸部の底部を取り巻く通電棒の底面を外部に露出させる工程と、各工程のいずれかの工程に続いて凸部の底部にメネジ部を形成する工程と、を含んで構成される。
本発明によれば、圧力を伴わない簡単な方法で接点と通電棒と外部操作部や配線に連結するためのネジ部とを一体化し、且つネジ部と通電棒相互の最適な部品寸法を容易に確保できる真空バルブの接触子構造及びその製造方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１(a),(b) は、本例の真空バルブの接触子製造方法における一体化の工程を示す図である。尚、本例の真空バルブの接触子製造方法により製造される接触子は、図４に示した
真空バルブの可動側接触子５に相当する接触子である。
真空バルブの可動側接触子５に相当する接触子である。
本例の真空バルブの接触子製造方法は、図１(a) に示すように、先ず、底部２５のあるカップ状の筒状体２６を用意する。この筒状体２６は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）の棒材から、外径１６ｍｍ、内径１０ｍｍ、深さ２５ｍｍのカップ状の容器として作成することができる。
そして、この筒状体２６の内部に、通電棒用母材２７を内装（充填）する。通電棒用母材２７は、外径約１０ｍｍ、長さ約１０ｍｍの無酸素銅のブロックである。
次に、この通電棒用母材２７を内装した筒状体２６の開口部に焼結体からなる成形体２８を載置して保持させる。この成形体２８は、溶浸法による加熱後に接点となるものであり、Ｃｕ−Ｃｒ（銅−クロム）焼結体で構成されている。そして、その形状は、外径１５〜１０ｍｍ、厚さ約１０ｍｍに成形されている。
次に、この通電棒用母材２７を内装した筒状体２６の開口部に焼結体からなる成形体２８を載置して保持させる。この成形体２８は、溶浸法による加熱後に接点となるものであり、Ｃｕ−Ｃｒ（銅−クロム）焼結体で構成されている。そして、その形状は、外径１５〜１０ｍｍ、厚さ約１０ｍｍに成形されている。
このＣｕ−Ｃｒ焼結体で構成される成形体２８の製作方法は次の通りである。先ず、溶解時にＡｌ（アルミニウム）などによって脱酸されたＣｒ塊を機械的に粉砕して粒径７４μｍ以下として粒度調整を行ったＣｒ粉と、電解法によって作成されたＣｕ粉（粒径４４μｍ以下）とを、５５Ｃｕ−Ｃｒ質量比で計量し、Ｖ型ミキサで混合する。
この混合物を、１ｔｏｎｆ／ｃｍ＾２（９８ＭＰａ）にて加圧成形し、その後に、非酸化性の雰囲気において、Ｃｕの融点以下、約１０００℃で加熱して、粉末冶金法でいう焼結を行って成形したものである。
なお、上記のＣｒ原料粉については、真空バルブに用いられる接点材は、アーク開閉による接点の溶融により接点材から種々のガス分子、主として酸素ガスが放出され、これによって真空容器内の圧力を低下させる原因となりやすい。したがって、できるだけ酸素含有量の少ないものとするために脱酸したＣｒ粉を使用したものである。
また、Ｃｕ粉については、本実施例では電解法によって得られたＣｕ粉を使用したが、アトマイズ法で作られたＣｕ粉でも特に問題はない。
次に、上記のように通電棒用母材２７を内装した筒状体２６の開口部に成形体２８を載置したのち、さらに、この成形体２８（Ｃｕ−Ｃｒ焼結体）の上面に、そのＣｕ−Ｃｒ焼結体の多孔性の孔部分を埋めて接点に形成するための溶浸材として、外径１０ｍｍ、長さ約８ｍｍの無酸素銅のブロックからなる溶浸材２９を載置した。
次に、上記のように通電棒用母材２７を内装した筒状体２６の開口部に成形体２８を載置したのち、さらに、この成形体２８（Ｃｕ−Ｃｒ焼結体）の上面に、そのＣｕ−Ｃｒ焼結体の多孔性の孔部分を埋めて接点に形成するための溶浸材として、外径１０ｍｍ、長さ約８ｍｍの無酸素銅のブロックからなる溶浸材２９を載置した。
このように、本例では、通電棒用母材２７と溶浸材２９には、同材質すなわち脱酸したＣｕ（銅）のブロックが用いられる。また、筒状体２６は、通電棒用母材２７や溶浸材２９の融点（本例ではＣｕ（銅）の融点）よりも高い融点を持つ材料であれば何でもよいが、本例では、例えばオーステナイト系ステンレスを母材としている。
このように筒状体２６の母材としてオーステナイト系ステンレスを選定した理由は、オーステナイト系ステンレスは耐蝕性に優れているので、後工程で特殊な表面処理をしなくても耐蝕性を有する部品が得られるからである。
上記のようにして、図１(a) に示す筒状体２６、通電棒用母材２７、成形体２８、及び溶浸材２９から成る組立品３０が形成される。
次に、上記のように配置された組立品３０を、水素雰囲気にて１２００℃で加熱して、筒状体２６内の通電棒用母材２７（Ｃｕブロック）および成形体２８（Ｃｕ−Ｃｒ焼結体）の上に置いた溶浸材２９（Ｃｕブロック）を溶融させる。
次に、上記のように配置された組立品３０を、水素雰囲気にて１２００℃で加熱して、筒状体２６内の通電棒用母材２７（Ｃｕブロック）および成形体２８（Ｃｕ−Ｃｒ焼結体）の上に置いた溶浸材２９（Ｃｕブロック）を溶融させる。
これにより、成形体２８（Ｃｕ−Ｃｒ焼結体）の上に置いた溶浸材２９（Ｃｕブロック）は、成形体２８（Ｃｕ−Ｃｒ焼結体）の多孔性の孔部分を充填する、すなわち粉末冶金法でいういわゆる溶浸するとともに、溶浸材２９の余剰となった部分は筒状体２６内に滴下して、筒状体２６内に配置した通電棒用母材２７（Ｃｕブロック）とともに筒状体２６内で凝固する。
図１(b) は、このようにして得られた加熱体の凝固後の加熱後凝固体３１の態様を示す図である。図１(b) に示すように、図１(a) に示した溶浸材２９は成形体２８上から完全に姿を消して、代わって、筒状体２６上部には、成形体２８と溶浸材２９の一部から成る仕上げ前の接点３２が形成され、筒状体２６の内部には、通電棒用母材２７と溶浸材２９の残部からなる通電棒３３が隙間無く充填されている。
この加熱後凝固体３１の断面における組織観察を行った結果、接点３２と筒状体２６との接合部界面３４、及び筒状体２６とその内部に溶融凝固した通電棒３３との接合部界面３５では、いずれの界面においてもＣｕ（銅）が筒状体２６の結晶粒界に浸透して、それぞれの界面部分が強固に接合されていることが確認された。
また、接点３２の内部３６では多孔性の孔が溶浸材２９（Ｃｕ（銅））で完全に埋め尽くされて接点全体が強化されていた。また、接点３２と通電棒３３との界面３７では、通電棒３３と一体となった溶浸材２９残部が、接点３２内部の溶浸材２９と連続して、ここでも界面部分が強固に接合されていることが確認された。
図２は、上記の加熱後凝固体３１の仕上げ加工後の形状を示す図である。図２に示すように、接点３２は、上面の円周縁部を例えばフィレット等で丸み付けして、真空バルブの接点の形状に加工され、筒状体２６は、接点３２の補強と通電棒３３の補強となるように一部分を残し、他の部分には外部の操作器と連結できるようにオネジが形成される。
すなわち、筒状体２６の約１／２の上部は、接点３２との接合部では接点３２の補強部としてフランジ部３８を形成するように切り残され、残る胴部分は厚さの約２／３を切除されて、残る１／３の厚さ部分が通電棒３３の補強部として円環部３９を形成するように切り残される。
そして、円環部３９に続く筒状体２６の約１／２の下部は、図１(a),(b) に示した底部２５が切除されて通電棒３３の底部が外部に露出され、その底部切除後の筒状体２６の約１／２の下部には、外部の操作器と連結するためのオネジ部４１が形成される。
尚、オネジ部４１の形成は加熱前であってもよい。また、加熱後にオネジ部４１を形成する場合は、オネジ部４１を形成してから底部２５を切除するようにしてもよく、または底部２５を切除してからオネジ部４１を形成するようにしてもよい。
これにより、図４に示した可動側接触子５と機能的に相当し、但し接点３２と通電棒３３及び接点補強部としてのフランジ部３８が強固に接合され、且つ円環部３９及びオネジ部４１が通電棒補強部として通電棒３３と強固に接合されている構造を有する接触子４２が完成する。
このように本例では、溶浸方による加熱によって接触子全体を一体化するので、ろう付けが不要となる。したがって、接点３２の補強部（フランジ部３８）、通電棒３３の補強部（円環部３９）、更にはオネジ部４１（筒状体２６の切り残し部）として、ろう材の濡れ性が劣るオーステナイト系のステンレスを使用しても、Ｎｉめっきなどの表面処理を施す必要がなく、そのまま用いて、オーステナイト系のステンレスが持つ優れた耐蝕性を活
用することができる。
用することができる。
尚、本実施例では接点３２の母材金属としてＣｕ−Ｃｒ合金を例にとって説明したが、接点材としては、Ｃｕ（銅）及び銀（Ａｇ）のうち一種または両方を含有し、更にクロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた１種類以上の金属、更にはそれらの炭化物を含有する構成としても、製作可能である。
また、テルリューム（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）等の低融点の元素を添加するようにしてもよい。
このように本例では、真空バルブの接触子の構造を、接点を形成するための溶浸作業と同時に加熱により筒状体と通電棒と接点を一体化して筒状体にオネジ部を形成するので、加熱前の各部品の組付け時の相互の部品寸法をラフな寸法としても、加熱・凝固後の相互の寸法関係を筒状体を中心として適正に確保することができる。
このように本例では、真空バルブの接触子の構造を、接点を形成するための溶浸作業と同時に加熱により筒状体と通電棒と接点を一体化して筒状体にオネジ部を形成するので、加熱前の各部品の組付け時の相互の部品寸法をラフな寸法としても、加熱・凝固後の相互の寸法関係を筒状体を中心として適正に確保することができる。
このように、組付け時の相互の部品寸法がラフな寸法でよく、且つろう付けの処理が不要であるので工程が簡略化され、また、部品間の界面の強固な結合を得るために溶浸法を用いているので、固相接合のように大掛かりな加圧装置が不要であり、安価な接触子を提供することが可能となる。
図３(a),(b) は、実施例２の真空バルブの他の接触子製造方法における一体化のための部品組付け方法の２例を示す図であり、図３(c) は、完成後の接触子の形状を示す断面図である。尚、本例の真空バルブの接触子製造方法により製造される接触子は、図４に示した真空バルブの固定側接触子７に相当する接触子である。
本例の真空バルブの接触子製造方法において用いられる各部品の母材は、一部の寸法と形状が異なることを除いて、材質は、図１(a) の場合と同様である。また、各部品の製法も図１(a) で説明した方法と同様である。
したがって、ここでは材質や個々の部品の製法の説明は省略し、専ら製造方法における手順のみを説明する、また、図３(a),(b),(c) には、図１(a),(b) 及び図２の場合と同様の機能を有する部分には図１(a),(b) 及び図２と同一の番号を付与して示している。
先ず、図３(a) 又は図３(b) に示すように、底部２５の中央に、内方に突設された凸部４５を有する、カップ状の筒状体２６を用意する。なお、図３(a) は、凸部４５を有する底部２５と円環部３９とが初めから一体に作成された筒状体２６を示し、図３(b) は、円環部３９とは別体に作成された凸部４５と底部２５から成る別体部品４６を、円環部３９の下端面に溶接４７で接合した筒状体２６を示している。
上記に続いて、凸部４５に通電棒用母材２７を載置して、筒状体２６に通電棒用母材２７を内装する。そして、この通電棒用母材２７を内装した筒状体２６の開口部に、焼結体から成る成形体２８を載置して保持させる。更に、その成形体２８の上面に溶浸材２９を載置する。
これにより、筒状体２６、通電棒用母材２７、成形体２８、及び溶浸材２９から成る組立品４３又は４４が形成される。この後、この組立品４３又は４４に対して、非酸化性の雰囲気（例えば水素雰囲気）にて粉末冶金法による１２００℃の加熱を行う。
この加熱により、成形体２８上の溶浸材２９及び筒状体２６内の通電棒用母材２７が溶融する。そして、溶浸材２９は成形体２８の多孔性の孔部分を充填（溶浸）するとともに
、余剰の溶浸材２９が筒状体２６内に滴下する。
、余剰の溶浸材２９が筒状体２６内に滴下する。
これにより、筒状体２６内部で一体となった余剰の溶浸材２９と通電棒用母材２７とが凸部４５を包み込むようにして筒状体２６内に充満したのち凝固する。
この溶融・凝固した形状の態様は、筒状体２６内に凸部４５が通電棒用母材２７と一体に形成されていることと、筒状体２６の厚さがオネジを形成するだけの厚さを持たず、それよりも薄い円環部３９の厚さになっていることを除いて、図１(b) に示した加熱後凝固体３１の態様と同様である。
この溶融・凝固した形状の態様は、筒状体２６内に凸部４５が通電棒用母材２７と一体に形成されていることと、筒状体２６の厚さがオネジを形成するだけの厚さを持たず、それよりも薄い円環部３９の厚さになっていることを除いて、図１(b) に示した加熱後凝固体３１の態様と同様である。
すなわち、各部に溶浸した溶浸材２９は、図３(c) に示すように（ただし図３(c) は仕上げ後の形状を示している）、筒状体２６の上端部に内部の強化された接点３２を形成し、筒状体２６の上端部（成形体保持部）に溶浸して接点３２と筒状体２６の上端部を一体化させる。
更に、溶浸した溶浸材２９は、筒状体２６内に滴下（溶浸）して通電棒用母材２７と一体化し、凸部４５を内包する通電棒３３を筒状体２６内に形成する。また、通電棒３３はその外周において筒状体２６の内壁に溶浸し、これにより通電棒３３と筒状体２６が一体化する。
この後、筒状体２６の底部２５を削除して凸部４５の底部を取り巻く通電棒３３の底面を外部に露出させ、凸部４５の底部にメネジ部４８を形成する。
尚、メネジ部４８の形成は加熱前であってもよい。また、加熱後にメネジ部４８を形成する場合は、メネジ部４８を形成してから底部２５を切除するようにしてもよく、または底部２５を切除してからメネジ部４８を形成するようにしてもよい。
尚、メネジ部４８の形成は加熱前であってもよい。また、加熱後にメネジ部４８を形成する場合は、メネジ部４８を形成してから底部２５を切除するようにしてもよく、または底部２５を切除してからメネジ部４８を形成するようにしてもよい。
これにより、図４に示した固定側接触子７と機能的に相当し、但し接点３２と通電棒３３、及び通電棒３３の補強部としての筒状体２６の円環部３９と接点３２とが強固に接合され、且つ円環部３９と通電棒３３と、及び通電棒３３とメネジ部４８とが強固に接合されている構造を有する接触子４９が完成する。
このように本例の場合も、溶浸方による加熱によって接触子全体を一体化するので、ろう付けが不要となる。したがって、通電棒３３の補強部（円筒体２６）として、更にはメネジ部４８（凸部４５）として、濡れ性が劣るオーステナイト系のステンレスを使用しても、Ｎｉめっきなどの表面処理を施す必要がなく、そのまま用いて、オーステナイト系のステンレスが持つ優れた耐蝕性を活用することができる。
このように本例では、真空バルブの接触子の構造を、接点を形成するための溶浸作業と同時に加熱により底部に凸部付きの筒状体と通電棒と接点を一体化して凸部にメネジ部を形成するので、加熱前の各部品の組付け時の相互の部品寸法をラフな寸法としても、加熱・凝固後の相互の寸法関係を筒状体を中心として適正に確保することができる。
このように、組付け時の相互の部品寸法がラフな寸法でよく、且つろう付けの処理が不要であるので工程が簡略化され、また、部品間の界面の強固な結合を得るために溶浸法を用いているので、固相接合のように大掛かりな加圧装置が不要であり、安価な接触子を提供することが可能となる。
尚、実施例１の接触子４２を真空バルブの可動側接触子に相当するとし、実施例２の接触子４９を真空バルブの固定側接触子に相当するとして説明したが、これに限ることなく、実施例１の接触子４２を固定側接触子とし、実施例２の接触子４９を可動側接触子としてもよく、また、可動側接触子及び固定側接触子ともに、実施例１の接触子４２で構成す
る、あるいは実施例２の接触子４９で構成するようにしてもよい。
る、あるいは実施例２の接触子４９で構成するようにしてもよい。
１ 絶縁筒
２（２ａ、２ｂ） メタライジング
３ 端板
３ａ 上部端板
３ｂ 下部端板
４ 気密容器
５ 可動側接触子
６ 可動側通電棒
７ 固定側接触子
８ 固定側通電棒
９ ベローズ
１１ カバー
１２ オネジ
１３ ろう付け層
１４ 可動接点組付け部
１５ 可動接点
１６ ろう付け層
１７ メネジ
１８ 固定接点組付け部
１９ 固定接点
２０、２１ ろう付け層
２２ アークシールド
２５ 底部
２６ 筒状体
２７ 通電棒用母材
２８ 成形体
２９ 溶浸材
３０ 組立品
３１ 加熱後凝固体
３２ 接点
３３ 通電棒
３４ 接点・筒状体接合界面
３５ 筒状体・通電棒接合界面
３６ 接点内部
３７ 接点・通電棒接合界面
３８ フランジ部
３９ 円環部
４１ オネジ
４２ 接触子
４３、４４ 組立品
４５ 凸部
４６ 別体部品
４７ 溶接部
４８ メネジ部
４９ 接触子
２（２ａ、２ｂ） メタライジング
３ 端板
３ａ 上部端板
３ｂ 下部端板
４ 気密容器
５ 可動側接触子
６ 可動側通電棒
７ 固定側接触子
８ 固定側通電棒
９ ベローズ
１１ カバー
１２ オネジ
１３ ろう付け層
１４ 可動接点組付け部
１５ 可動接点
１６ ろう付け層
１７ メネジ
１８ 固定接点組付け部
１９ 固定接点
２０、２１ ろう付け層
２２ アークシールド
２５ 底部
２６ 筒状体
２７ 通電棒用母材
２８ 成形体
２９ 溶浸材
３０ 組立品
３１ 加熱後凝固体
３２ 接点
３３ 通電棒
３４ 接点・筒状体接合界面
３５ 筒状体・通電棒接合界面
３６ 接点内部
３７ 接点・通電棒接合界面
３８ フランジ部
３９ 円環部
４１ オネジ
４２ 接触子
４３、４４ 組立品
４５ 凸部
４６ 別体部品
４７ 溶接部
４８ メネジ部
４９ 接触子
Claims (15)
- 通電電流の開閉を目的とする真空バルブの接触子構造において、
上端部にフランジを有し下部外周にオネジ部を形成された筒状体と、
該筒状体の内部に前記フランジを有する上部の一部を除いて充填され、下端面を外部に露出させ、加熱により溶浸した溶浸材により前記筒状体の内壁との界面で前記筒状体と一体化された通電棒と、
前記フランジの上面に上部の広がり部分を載置された形状で下部を前記筒状体の内部の前記フランジを有する前記上部の一部に充填された形状で、加熱により溶浸した前記溶浸材により前記フランジの上面、前記筒状体の前記フランジを有する前記上部の一部の内壁、及び前記通電棒の上端面と一体化された接点と、
を有することを特徴とする真空バルブの接触子構造。 - 通電電流の開閉を目的とする真空バルブの接触子構造において、
両端部が開口する筒状体と、
該筒状体の上端開口から所定の長さ内部に入り込んだ空領域と前記筒状体の下端開口中央から所定の長さ内部に入り込んだ筒状領域とを除いて充填され、下端面を外部に露出させ、加熱により溶浸した溶浸材により前記筒状体の内壁との界面で前記筒状体と一体化された通電棒と、
前記筒状体の前記上端開口の縁部に上部の広がり部分を載置された形状で下部を前記筒状体の前記空領域に充填された形状で、加熱により溶浸した前記溶浸材により前記筒状体の前記縁部、前記筒状体の前記空領域の内壁、及び前記通電棒の上端面と一体化された接点と、
前記通電棒が未充填部で形成する前記筒状体の下端開口中央から所定の長さ内部に入り込んだ前記筒状領域に挿入された形状の小筒状体から成り、内壁にメネジを形成され、加熱により溶浸した前記溶浸材により前記小筒状体の外周面と前記通電棒が形成する前記筒状領域の内壁との界面で前記通電棒と一体化されたメネジ部と、
を有することを特徴とする真空バルブの接触子構造。 - 前記接点は、固定接点、または該固定接点に対して離接可能に配置された可動接点である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の真空バルブの接触子構造。
- 前記接点は、Ｃｕ（銅）及び銀（Ａｇ）のうち一種または両方を含有し、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）及びその炭化物から成る、ことを特徴とする請求項１又は２記載の真空バルブの接触子構造。
- 前記接点は、Ｔｅ（テルリューム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）等の低融点元素が添加されている、ことを特徴とする請求項４記載の真空バルブの接触子構造。
- 前記オネジ部を形成された筒状体は、オーステナイト系ステンレスを母材とする、ことを特徴とする請求項１記載の真空バルブの接触子構造。
- 前記筒状体、又は前記メネジ部は、オーステナイト系ステンレスを母材とする、ことを特徴とする請求項２記載の真空バルブの接触子構造。
- 底部のあるカップ状の筒状体を用意する工程と、
該筒状体に通電棒用母材を内装する工程と、
該通電棒用母材を内装した前記筒状体の開口部に焼結体からなる成形体を保持させる工程と、
該成形体の上面に溶浸材を載置する工程と、
により、
前記筒状体、前記通電棒用母材、前記成形体、及び前記溶浸材から成る組立品を構成する工程と、
該組立品に対し非酸化性の雰囲気で粉末冶金法による加熱を行って前記溶浸材により、
前記成形体に溶浸させて前記筒状体の上端部に接点を形成させ、
更に前記筒状体の前記成形体保持部に溶浸させて前記接点と前記筒状体上端部を一体化させ、
更に前記筒状体内に溶浸させ前記通電棒用母材と一体化させて前記筒状体内に通電棒を形成させ、
該通電棒の外周を前記筒状体の内壁に溶浸させて前記通電棒と前記筒状体を一体化させる工程と、
前記筒状体の底部を削除して前記通電棒の底面を外部に露出させる工程と、
前記各工程のいずれかの工程に続いて前記筒状体の前記接点を形成される端部とは反対側の端部外周にオネジ部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする真空バルブの接触子製造方法。 - 底部中央に内方に突設された凸部を有するカップ状の筒状体を用意する工程と、
前記凸部に通電棒用母材を載置して該通電棒用母材を前記筒状体に内装する工程と、
該通電棒用母材を内装した前記筒状体の開口部に焼結体から成る成形体を保持させる工程と、
該成形体の上面に溶浸材を載置する工程と、
により、
前記筒状体、前記通電棒用母材、前記成形体、及び前記溶浸材から成る組立品を構成する工程と、
該組立品に対し非酸化性の雰囲気で粉末冶金法による加熱を行って前記溶浸材により、
前記成形体に溶浸させて前記筒状体の上端部に接点を形成させ、
更に前記筒状体の前記成形体保持部に溶浸させて前記接点と前記筒状体上端部を一体化させ、
更に前記筒状体内に溶浸させ前記通電棒用母材と一体化させて前記凸部を内包する通電棒を前記筒状体内に形成させ、
前記通電棒の外周を前記筒状体の内壁に溶浸させて前記通電棒と前記筒状体を一体化させる工程と、
前記筒状体の底部を削除して前記凸部の底部を取り巻く前記通電棒の底面を外部に露出させる工程と、
前記各工程のいずれかの工程に続いて前記凸部の底部にメネジ部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする真空バルブの接触子製造方法。 - 前記オネジ部を形成された筒状体は、オーステナイト系ステンレスを母材とする、ことを特徴とする請求項８記載の真空バルブの接触子製造方法。
- 前記筒状体、又は前記メネジ部は、オーステナイト系ステンレスを母材とする、ことを特徴とする請求項９記載の真空バルブの接触子製造方法。
- 前記通電棒用母材及び前記溶浸材は、Ｃｕ（銅）材である、ことを特徴とする請求項８又は９記載の真空バルブの接触子製造方法。
- 前記成形体は、Ｃｕ（銅）及びＡｇ（銀）のうち一種または両方を含有し、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）及びその炭化物から成る、ことを特徴とする請求項８又は９記載の真空バルブの接触子製造方法。
- 前記成形体は、Ｔｅ（テルリューム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）等の低融点元素が添加されている、ことを特徴とする請求項１３記載の真空バルブの接触子製造方法。
- 前記接点は、固定接点、または該固定接点に対して離接可能に配置される可動接点である、ことを特徴とする請求項８又は９記載の真空バルブの接触子製造方法。
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