JPH04132127A - 真空バルブ用接点 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、低サージ性および大電流遮断性能に優れた真
空バルブ用接点に関する。

（従来の技術） 真空バルブ用接点は、負荷機器の破壊防止および遮断性
能の確保するために、低サージ性および大電流遮断性を
兼ね備えている必要がある。低サージ性を良好にするに
は、接点からの蒸気放出を充分にするため導電率をある
程度小さくする必要がある。また、大電流遮断性を良好
にするには、放出した蒸気を早く拡散させると共に接点
の温度上昇を低く抑える必要性から導電率をある程度大
きくする必要がある。

従来の真空バルブ用接点には、例えば銀−炭化タングス
テン（以下、Ａｇ−ＷＣと記す）系接点合金、銅−ビス
マス（以下Ｃｕ−Ｂ１と記す）系接点合金、銀−銅一炭
化タングステン（以下、Ａｇ−Ｃｕ　−Ｗ　Ｃと記す）
系接点合金、銅−クロム（以下、Ｃｕ−Ｃｒと記す）系
接点合金等がある。

（発明が解決しようとする課題） このような真空バルブ用接点では、低サージ性および大
電流遮断性の両者とも優れた特性を得ることはできない
。

すなわち、Ａｇ−ＷＣ系接点合金・Ｃｕ−Ｂ１系接点合
金・Ｃｕ−Ｃｕ系接点合金については低サージ性が不十
分であり、Ａｇ−Ｃｕ−ＷＣ系については大電流遮断性
が不十分である。

本発明の目的は、低サージ性にも大電流遮断性にも優れ
た真空バルブ用接点を提供することにある。

〔発明の構成〕 （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は、少なくともＡｇま
たはＣｕの１種から成る高導電材に耐弧材を含有させて
なる真空バルブ用接点において、接点表面の高導電材の
含有量を接点の高導電材の総含有量よりも小さくして構
成する。

（作　用） このような構成において、低サージ性に依存する接点表
面の導電成分量を大電流遮断性に依存する接点全体の導
電成分量より小さくして、接点表面の導電率は小さく接
点全体の導電率は大きくするので、低サージ性および大
電流遮断性の両者とも向上する。

（実施例） 以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の真空バルブの断面図、第２図は本発明
の真空バルブ用接点の断面図である。

なお、本実施例では高導電材がＡｇおよびＣｕ、耐弧材
がＷＣ，焼結助材がＣｏである。Ａ　ｇ　−Ｃｕ−Ｗ　
Ｃ−Ｃｏ接点材料について説明する。

第１図に於いて、しゃ断電１は、絶縁材料によりほぼ円
筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に封止金具３
ａ、　３ｂを介して設けた金属性の蓋体４ａ、　４ｂと
で真空密に構成されている。

前記しゃ断電１内には、導電棒５，６の対向する端部に
取付けられた１対の電極７，８が配設され、上部の電極
７を固定電極、下部の電極８を可動電極としている。ま
たこの電極８の電極棒６には、ベローズ９が取付けられ
しゃ断電１内を真空密に保持しながら電極８の軸方向の
移動を可能にしている。またこのベローズ９上部には金
属性のアークシールド１０が設けられ、ベローズ９がア
ーク蒸気で覆われることを防止している。又、前記電極
７，８を覆うようにしゃ断電１内に金属性のアークシー
ルド１１が設けられ、これにより絶縁容ｌＩ２がアーク
蒸気で覆われることを防止している。

更に電極８は、第２図に拡大して示す如く導電棒６にろ
う何部１２によって固定されるか、又はかしめによって
圧着接続されている。接点１３ａは電極８にろう付１４
によってろう付で取付けられる。なお、接点１３ｂは電
極７にろう付により取付けられる。

次に、この接点材料の製造方法の一例につき説明する。

製造に先立って、必要粒径別に耐弧性成分および補助成
分を分類する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併
用して行うことで容易に所定粒径の粉末を得る。まず所
定粒径のＷＣとＣＯおよび／またはＣを所定量および、
ＷＣ粒径より十分大きい所定粒径のＡｇを所定量の一部
用意し。

これらを混合し、その後加圧成型して粉末成形体を得る
。

ついで、この粉末成形体を露点が一５０℃以下の水素雰
囲気或いは真空度が、１．３　Ｘ　１０−″Ｐａ以下で
、所定温度２例えば１１５０℃×１時間にて仮焼結し、
仮焼結体を得る。

ついで、この仮焼結体の残存空孔中に所定量のＡｇ−Ｃ
ｕを１１５０℃×１時間で溶浸しＡ　ｇ　−Ｃｕ　−Ｇ
　ｏ　−Ｗ　Ｃ合金を得る。溶浸は主として真空中で行
うが、水素中でも可能である。

Ｇｏを配合しないＡｇ−Ｃｕ−ＷＣについても同様であ
りカーボンは、ＷＣ或いはＡｇ−Ｃｕといずれか又は双
方に、あらかじめ混合させておき、仮焼結体を得る。

尚、Ａｇ及びＣｕの双方が存在する場合の合金中の導電
成分の比率Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の制御は、次の様にし
て行った。例えばあらかじめ所定比率Ａ　ｇ　／　ＣＡ
　ｇ　十Ｃｕ　）を有するインゴットを、温度１２００
℃、真空度１．３　Ｘ　１０””　Ｐ　ａで真空溶解を
行ない、切断し溶浸用素材として用いた。導電成分の比
率Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の制御の他の方法は仮焼結体を
作る際、あらかじめ、所定量の一部をＷＣ中に混合させ
ておき後から残余のＡｇ又はＡｇ＋Ｃｕを溶浸させるこ
とでも、所望組成の接点合金を得ることが出来る。

この様にして作製した組成が均一な接点材料は、バルブ
組立ての際、導電成分の融点以上の温度においてろうづ
けを行うことにより、第３図のように表面のみ導電成分
量を減少させることができる。

これは、以下の理由によるものである。

接点材料中に含まれる導電成分には、粉末配合時に導入
されたものと、溶浸時に導入されたものの２種類ある。

前者は接点材料中に島状に分布し、その大きさは配合時
のＡｇ、Ｃｕ粉末の大きさ程度でこの場合は約４４−１
一方後者は粒子間が５１以下のＷＣスケルトン間に存在
している。ろうづけを行う前は、接点の加工面にはこの
両者が混在しているが、導電成分の融点以上の温度にお
いてろうづけを行えば導電成分は再溶融するため、表面
張力のつりあいから接点表面のＷＣ粒子間距離の広い部
分からは、導電成分がなくなり（スケルトン内部にひき
こまれ、その分だけろうづけ部分からしみだす。）結果
として接点表面の導電成分量は減少する。以上のように
して、接点表面の導電成分量は接点からの蒸気放出が充
分になるように（低サージ性を良好にするように）小さ
くする。

また、接点の平均導電成分量は放出した蒸気を早く拡散
させ且つ大電流通電時に接点の温度上昇を抑えるように
（大電流遮断性を良好にするように）接点表面に比べ大
きくする。

■　電流さい断時性 各接点を取付けて１０−’Ｐａ以下に排気した組立て式
真空バルブを製作し、この装置を０．８ｍ　／秒の開極
速度で開極させ遅れ小電流をしゃ断した時のさい断電流
を測定した。しゃ断電流は２０Ａ（実効値）　＋　５０
Ｈｚとした。開極位相はランダムに行い５００回しゃ断
されたときのさい断電流を接点数３令色 個につき測定しその平均値および最大値を第手フｉ毒に
示した。

■　大電流遮断特性 遮断試験をＪＥＣ規格の５号−試験で行い、これにより
接点材料の遮断特性を評価した。

（実施例１〜２、比較例１〜２） これらの接点材料の平均組成は、いずれも以下の通りで
ある。

導電成分：　Ａｇ　７１．８ｗｔ％−Ｃｕ導電成分量：
４０％Ｉｔ％ Ｃｏ含有量：　０，７ｗｔ％ ＷＣ粒径：　０．８．ｇｍ ただし、接点表面の導電成分量は、５〜４０％＋１％表
面の組成が平均組成にくらべ小さい接点のほうが、均一
な接点にくらべ裁断電流値が低く、従って裁断特性に優
れていることがわかる。しかも、接点表面の組成が１０
〜３０ｗｔ％で、裁断電流値が最も小さくなっている。

また、１０ｗｔ％以上においては、接点の遮断性能はほ
ぼ一定である。また、接点表面の組成が５ｗｔ％のもの
では、遮断性能の低下が見られるが、これは放電に伴う
接点表面の導電成分の蒸発による消失により、接点表面
温度が極端に高くなるためである。また、この接点では
、裁断特性も同時に劣化しているが、これは、接点表面
の導電成分が蒸発による消失した部分にアークがあたっ
て大きな電流値で電流裁断が発生したためである。

（実施例３〜４、比較例３〜４） これらの接点材料の表面の組成は、いずれも以下の通り
である。

導電成分：　Ａｇ　７１．８ｗｔ％−Ｃｕ接点表面の導
電成分量：　１０ｗｔ％ ＣＯ含有量＝０．７警ｔ％ ＷＣ粒径：　０．８．ｃａｎ の平均組成が２０〜５０％ｉｔ％では、良好な遮断性能
を示し、かつ、裁断電流値も低い。しかし接点平均組成
が６０ｗｔ％では、裁断特性の低下が見られる。

これは、接点の平均の熱伝導率が高すぎるためである。

また、　１０ｗｔ％では、接点表面の導電成分が蒸発に
よる消失した部分にアークがあたって大きな電流値で電
流裁断が発生したためである。

（実施例５〜７、比較例５〜６） これらの接点材料の組成は、いずれも以下の通りである
。

導電成分：Ａｇ−Ｃｕ合金 接点表面の導電成分量：　２０ｗｔ％ 接点平均の導電成分量：　４０ｖｔ％ Ｃｏ含有量：　０，７ｗｔ％ ＷＣ粒径：　Ｏ，ａ。

ただし、接点の導電成分組成は、導電成分中の分量が６
０〜９５ｗｔ％の接点では、遮断特性、裁断特性共に、
良好である。導電成分組成がＡｇ　５０ｗｔ％のもので
は、裁断電流値の増加が見られる。これは、接点材料の
融点が上昇し過ぎたため、接点表面を溶融しながら移動
する陰極点を維持するためのエネルギーが増大したため
である。また導電成分組成がＡｇ　９８％＋１％のもの
では、遮断特性の低下が見られている。これは導電成分
中のＡｇ成分量が多くなると、大電流放電時に陽極から
のＡｇ蒸気の過剰な蒸発が起り、これが原因で局部的な
アーク集中を引起こすため、遮断が不能となるためであ
る。

（実施例８〜９、比較例７〜８） これらの接点材料の組成は、いずれも以下の通りである
。

導電成分：Ａｇ−Ｃｕ合金 接点表面の導電成分量：　２０ｗｔ％ 接点平均の導電成分量：　４０ｖｔ％ ＷＣ粒径：　０．８− ただし、接点のＣＯ含有量は、０．３〜７．０％ｌｔ％
の間で変化している。表１かられかるように、接点のＧ
ｏ含有量は、０．３〜３．０ｗｔ％のものでは、、遮断
特性、裁断特性共に、良好である。しかし、Ｃ。

含有量が７．０％ｉｔ％のものでは、裁断電流値に顕著
な低下が見られる。これは、アークを維持している導電
成分の蒸気圧をＣｏが低下させているためである。

（実施例９〜１０、比較例９〜１０） これらの接点材料の組成は、いずれも以下の通りである
。

導電成分：ＡｇＣｕ合金 接点表面の導電成分量：　２０ｗｔ％ 接点平均の導電成分量：４０％＋１％ Ｇｏ含有量：　０．７ｗｔ％ 材のＷＣ粒径が、０．３〜３．０Ｉｎａのでは、遮断特
性、裁断特性共に、優れた特性を示している。しかし。

耐弧材のＷＣ粒径が、　１０．０．のでは遮断特性、裁
断特性共に、低下が見られる。遮断特性の低下について
は、耐弧材のＷＣ粒径が大きくなると、陰極点の動きが
妨げられ、アークが接点表面に速やかに広がって行かな
いためであり、また、裁断特性の低下は、電流裁断直前
の陰極点の大きさに対し、耐弧材のＷＣ粒径が同等ある
いは、それ以上大きいため、たまたま、陰極点が、ＷＣ
に点弧した場合、大きな裁断電流値を示すためである。

以上の実施例および比較例では、耐弧材としてＷＣを使
用した例につき示したが、２５００　Ｋ以上の高融点物
質例えば、ＴｉＣ，ＺｒＣｔ　ＨｆＣｔ　ＶＣ。

ＮｂＣ，Ｔａｃ、ＣｒＣ，ＭｏＣの群から選ばれた物質
であっても同じ効果が得られた。

また、導電成分としては、Ａｇ−Ｃｕにつき示したが、
Ａｇであっても、（実施例１４、比較例９）。

またＣｕであっても（実施例１５、比較例１０）同様な
効果が得られた。

更に、焼結助材として、ＣＯにつき示したが、Ｇｏ以外
には、Ｆｅ、Ｎｉが有効で同様な効果が得られた。

さらに、耐弧材の粒径を１．０−以下とすると効果的で
ある。

〔発明の効果〕

以上で述べたように、本発明は接点材料の表面の高導電
材の含有量を接点の高導電材の総合有量より少なくする
ことにより、低サージ性に優れ。

かつ、大電流遮断可能な真空バルブ用接点を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空バルブの断面図、第２５．６・・
・導電棒、　　　　　７，８・・・電極。 １０、１１・・・アークシールド、１２．１４・・・ろ
う何部、１３ａ、　１３ｂ−接点、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＡｇまたはＣｕのうち少なくとも１種から成る高導
   電材に耐弧材を含有させてなる真空バルブ用接点におい
   て、 前記接点表面の高導電材の含有量を前記接点の高導電材
   の総含有量よりも小さくしたことを特徴とする真空バル
   ブ用接点。 ２、前記接点表面の高導電材の含有量が前記接点の高導
   電材の総含有量の１０〜３５重量％であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の真空バルブ用接点。 ３、前記高導電材はＡｇおよびＣｕから成り、このうち
   Ａｇ含有量は総含有量（Ａｇ＋Ｃｕ）の５０〜９５重量
   ％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   真空バルブ用接点。 ４、前記接点が補助成分としてＣｏ、ＮｉまたはＦｅの
   少なくとも１種を１重量％以下含有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の真空バルブ用接点。 ５、前記耐弧材の粒径を１μｍ以下にしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の真空バルブ用接点。