JPH1125814A

JPH1125814A - 真空遮断器およびそれに用いる真空バルブと電気接点

Info

Publication number: JPH1125814A
Application number: JP17803697A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kikuchi; 菊池　　茂; Masahito Kobayashi; 将人小林; Katsuhiro Komuro; 勝博小室; Toru Tanimizu; 徹谷水; Yoshimi Hakamata; 好美袴田; Katsuzo Kuroda; 勝三黒田; Hitoshi Okabe; 均岡部; Noboru Baba; 馬場　　昇
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】溶浸の際、支持部材及び電極棒を構成する高導
電性金属を溶解するための高温加熱により、接点部材を
構成する成分として耐溶着性を目的に添加したＮｂ，Ｓ
ｉなどの耐火性金属が、同じく接点部材の構成成分であ
るＣｒと反応し、溶浸後の組成が所望の組成と異なると
いう問題があった。【解決手段】固定側電極及び可動側電極は耐火性金属と
その化合物及び高導電性金属との複合金属からなる接点
部材と、該接点部材を支持する高導電性金属からなる支
持部材とを有し、前記接点部材及び支持部材とは前記高
導電性金属の溶融によって一体に形成することにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な真空遮断器
とそれに用いる真空バルブ、更にそれに用いられる電気
接点及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空遮断器に設置される真空バルブ内の
電極構造は、一対の固定電極及び可動電極からなってい
る。上記固定及び可動電極の構造は、接点部材と該接点
部材を支持する支持部材と、該支持部材に連なる電極棒
から構成されている。

【０００３】これら接点部材，支持部材及び電極棒で構
成される電極は、必要に応じて縦磁界発生コイル及び溶
融金属遮蔽板を有する。縦磁界発生コイルは、特公平3
− 17335 号にも開示されているように接点部材及び支
持部材の補強の役目もあるが、主な役目としては接点部
材に縦磁界を発生させ、縦磁界により接点部材表面に発
生するアークを接点部材全体に拡散させるとともに強制
遮断するものである。溶融金属遮蔽板は、アークにより
溶融揮散した接点部材表面の金属が電極に設けられたス
リット溝を通過して、電極棒周辺あるいは真空バルブを
構成する真空容器内壁に溶着し、耐電圧特性が低下する
のを防止するものである。

【０００４】これら接点部材，支持部材及び電極棒で構
成される電極の製造工程は、接点部材の製造と機械加
工，支持部材及び電極棒のそれぞれの機械加工と各部品
の組立とろう付け作業の工程を経て電極が完成する。

【０００５】前述の接点部材の製造方法は、構成成分で
ある耐火性金属の混合粉を所定の組成，形状，空孔量に
成形，焼結後，焼結体のスケルトンに高導電性金属ある
いはその合金溶湯をしみこませるいわゆる溶浸法が、あ
るいは溶浸前の焼結工程で密度を１００％にするいわゆ
る粉末冶金法により製造された接点部材を、更に機械加
工して所定形状とする。

【０００６】支持部材及び電極棒は、高導電性金属素材
から所定形状にそれぞれ切り出し加工される。

【０００７】このようにして溶浸後機械加工された各部
品を組立後、ろう付けして一連の電極構造となる。しか
し、ろう付け方法は接点部材，支持部材及び電極棒のそ
れぞれの間に濡れ性の良好なろう材を入れ、真空中ある
いは還元雰囲気中で昇温しろう付け接合されるが、ろう
付け接合を用いて構成される電極は、各部材の機械加工
とろう付けのための組立に非常な手間と時間がかかり、
併せて、ろう付け不良による電極材の破壊や脱落の事故
原因となる。

【０００８】そこで、製造過程において前述の接点部
材，支持部材及び電極棒を一体化する方法として、接点
部材の構成成分からなる混合粉末を所定の組成，形状，
空孔量に成形したスケルトン上に、支持部材及び電極棒
を構成する高導電性金属を載置し、これらを昇温し接点
部材に高導電性金属を溶浸するとともに、高導電性金属
の残部をもって支持部材及び電極棒を形成する、いわゆ
る一体溶浸法が開発された。この製法は特開平7−29461
号に開示されている。

【０００９】上述した接点部材は、高電圧，大電流を開
閉するために直接アークにさらされる。接点部材に要求
される満足すべき特性は、遮断容量が大きいこと，耐電
圧値が高いこと，接触抵抗値が小さいこと（電気伝導に
優れていること），耐溶着性に優れていること，接点消
耗量が少ないこと及び裁断電流値が小さいこと等、基本
的な要条が挙げられる。しかし、これらの特性をすべて
満足させることは困難であって、一般には用途に応じて
特に重要な特性を重視し、他の特性はある程度犠牲にし
た材料が使用されている。大電流，高電圧遮断用接点材
料としては、特開昭63−96204 号公報にはＣｒ又はＣｒ
−ＣｕスケルトンにＣｕを溶浸させる方法が開示されて
いる。また、同様の製法は特公昭50−21670 号公報にも
開示されている。

【００１０】このＣｒ−Ｃｕ系材料は、更なる特性向
上、特に耐溶着性の向上を目的に更にＮｂ，Ｓｉ，Ｖな
どの耐火性金属が添加される場合があり、例えば特開平
7− 29461号などに開示されている。

【００１１】一方、支持部材は、接点部材を補強すると
ともに支持部材の形状を工夫することで縦磁界を発生さ
せる効果も持っている。そして使用される材料は、導電
性の良好な純Ｃｕが使用されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一体溶浸法によれば、
各部材毎の機械加工やろう付けのための部品組立が不要
となり生産性が飛躍的に向上するとともに、ろう付け不
良による電極の破壊や脱落がなく、信頼性及び安全性に
優れた電極が得られる。しかしその一方、溶浸の際、支
持部材及び電極棒を構成する高導電性金属を溶解するた
めの高温加熱により、接点部材を構成する成分として耐
溶着性を目的に添加したＮｂ，Ｓｉなどの耐火性金属
が、同じく接点部材の構成成分であるＣｒと反応し、溶
浸後の組成が所望の組成と異なるという問題があった。
また、耐溶着性を目的に添加した耐火性金属がＣｏ，Ｍ
ｏ，Ｖなどの場合にはマトリックスとの反応はないもの
の、マトリックスとの結合が弱いために、電極同士の溶
着を開離する際にＣｏ等の添加金属は相手側電極に溶着
したままになり、添加金属が抜けた側の電極表面にはマ
トリックスが露出するため、効果的な耐溶着性能は望め
ない。

【００１３】本発明の目的は、電極の耐溶着性を効果的
に向上させる添加物を選定し、耐溶着性能に優れ、健全
で信頼性の高い電極を備えた真空遮断器とそれに用いる
真空バルブ及びそれに用いる電気接点とその製造法を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁容器内に
固定側電極と可動側電極とを備えた真空バルブと、該真
空バルブ内の前記固定側電極と可動側電極との各々に前
記真空バルブ外に接続された導体端子と、前記可動電極
に接続された絶縁ロッドを介して前記可動電極を駆動す
る開閉手段とを備えた真空遮断器において、前記固定側
電極及び可動側電極は耐火性金属とその化合物及び高導
電性金属との複合金属からなる接点部材と、該接点部材
を支持する高導電性金属からなる支持部材とを有し、前
記接点部材及び支持部材とは前記高導電性金属の溶融に
よって一体に形成されており、前記耐火性金属はＣｒで
あり、前記化合物はＴａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合
物であり、前記高導電性金属はＣｕ，Ａｇ又はＡｕを主
にした合金からなることを特徴とする真空遮断器にあ
る。

【００１５】前記接点部材はＣｒと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂ
ｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ
及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は２種以上と、Ｃｕ，Ａ
ｇ又はＡｕからなる合金又はこれらを主にした合金によ
り構成され、前記支持部材は前記合金により構成される
のが好ましい。

【００１６】更に、前記接点部材はＣｒを２０〜４０重
量％と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物の１種又
は２種以上の合計量５〜４０重量％と、Ｃｕ３５〜６５
重量％とを含む複合金属からなり、前記支持部材はＣ
ｒ，Ａｇ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦ
ｅの１種又は２種以上の合計量が４重量％以下とＣｕ，
Ａｇ又はＡｕとの合金からなるものが好ましい。

【００１７】本発明における接点部材は多孔質耐火金属
化合物中に含浸した高導電性金属との複合金属よりな
り、前記接点部材及び支持部材とは前記高導電性金属の
溶融によって一体に形成されているのが好ましい。

【００１８】本発明における支持部材は０.２％耐力が
１０kg／mm²以上で、比抵抗が２.８μΩcm以下のもの
とする。

【００１９】本発明は、前記固定側電極と可動側電極の
少なくとも一方は前記支持部材に高導電性金属からなる
縦磁界発生コイルが設けられているものである。

【００２０】前記縦磁界発生コイルは前記支持部材にろ
う付け又は前記高導電性金属の溶融凝固によって一体に
形成することができる。

【００２１】前記縦磁界発生コイルは円筒状でその円周
面にスリット溝が設けられた形状又はその横断面が略卍
状である形状がある。

【００２２】また本発明は、前記固定側電極と可動側電
極の少なくとも一方は前記支持部材に高導電性金属から
なる溶融金属遮蔽板が設けられているものである。

【００２３】前記溶融金属遮蔽板は前記支持部材にろう
付け又は前記高導電性金属の溶融凝固によって一体に形
成することができる。

【００２４】前記溶融金属遮蔽板は円盤状で電極面に平
行に設けられ、円周端部から前記支持部材に至るまでの
スリット溝を有することができるものである。

【００２５】本発明における前記固定側電極と可動側電
極は、それらの外周部がスリット溝によって分離された
羽根型を有するものである。

【００２６】前記真空バルブは三相に対しては３組あ
り、該３組の真空バルブを横に並べて樹脂の絶縁筒によ
って一体に組み込んだものが好ましい。

【００２７】また、本発明は、高真空に保たれた絶縁容
器内に固定側電極と可動側電極とを備えた真空バルブに
おいて、前記両電極は耐火性金属とその化合物及び高導
電性金属との複合金属よりなる接点部材と、該接点部材
を支持する高導電性金属からなる支持部材とを有し、前
記接点部材及び支持部材とは前記高導電性金属の溶融に
よって一体に形成されていることを特徴とする真空バル
ブにある。

【００２８】本発明における真空バルブの電極，縦磁界
発生コイル，溶融金属遮蔽板の構成は前述と同様であ
る。

【００２９】本発明は、耐火性金属とその化合物及び高
導電性金属との複合金属からなる接点部材と、該接点部
材を支持する高導電性金属からなる支持部材とが、前記
高導電性金属の溶融によって一体に形成されていること
を特徴とする電気接点にある。

【００３０】本発明における電気接点の構成は前述と同
様である。

【００３１】本発明は、耐火性金属とその化合物及び高
導電性金属との複合金属よりなる接点部材と、該接点部
材を支持する高導電性金属からなる支持部材とを有する
電気接点の製造法において、前記接点部材は耐火性金属
とその化合物を有する多孔質体上に前記高導電性金属を
載置し、該高導電性金属を溶融して前記多孔質体中に溶
浸させることにより形成し、前記支持部材は前記溶浸後
に残留する前記高導電性金属の厚さを前記支持部材とし
て必要な厚さに設定することによって形成することを特
徴とする電気接点の製造法にある。

【００３２】また、本発明は、前記接点部材及び支持部
材を前記高導電性金属を溶浸し凝固させて形成後、所望
の温度に保持させて前記高導電性金属中に過飽和に固溶
した金属又は金属間化合物を析出させる熱処理工程を有
するものである。

【００３３】前記電気接点は真空バルブの固定側電極又
は可動側電極に用いることができる。

【００３４】本発明は、前記支持部材に高導電性金属か
らなる縦磁界発生コイル及び、あるいは溶融金属遮蔽板
を有する電気接点の製造法において、前記高導電性金属
の前記多孔質体への溶浸後に残留する厚さと形状を前記
支持部材と縦磁界発生コイル及び、あるいは溶融金属遮
蔽板の形状に合わせて溶融凝固によって形成することが
できる。

【００３５】即ち、本発明における真空遮断器の電極構
造は、接点部材，支持部材、及び電極棒からなり、必要
に応じて縦磁界発生コイルあるいは溶融金属遮蔽板から
構成される。接点部材は耐火性金属とその化合物及び高
導電性金属との複合金属からなり、耐火性金属としては
融点約１８００℃以上の高融点金属で、高導電性金属と
してのＣｕ，Ａｇ，Ａｕに対して一体化製造工程での溶
浸温度における固溶量が４％以下のＣｒが用いられる。
化合物としてはＴａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物の
１種又は２種以上が好ましく、例えばＴａＣｒ₂，Ｎｂ
Ｃｒ₂，Ｂｅ₂Ｃｒなどが挙げられる。これらの化合物
は脆性で、接点部材中に分散することで溶着した際に開
離の起点となり、溶着防止につながる。

【００３６】また、これらの化合物は安定であるため、
Ｃｒなど他の成分と反応することがなく、所望の成分が
得られる。支持部材及び電極棒には特に純Ｃｕが好まし
いが、強度が弱いことからＣｒ，Ａｇ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚ
ｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦｅの１種又は２種以上の合
計量を４％以下含有せしめた高導電性金属が用いられ
る。縦磁界発生コイル及び溶融金属遮蔽板は、支持部材
及び電極棒と同成分で一体に形成される。

【００３７】接点部材はＣｒを２０〜４０重量％と、Ｔ
ａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔ
ｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は２種以
上の合計量５〜４０重量％と、Ｃｕ３５〜６５重量％と
を含む複合金属とすることで優れた耐溶着性が得られ、
Ｃｒ及びＴａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物の１種又
は２種以上からなる多孔質成形体あるいはそれに１０重
量％以下のＣｕを含む多孔質成形体にＣｕを溶融含浸さ
せた複合材とするのが好ましい。

【００３８】また、支持部材は接点部材を補強支持する
もので接点部材の半分以上の厚さとすることが好まし
く、特にそれと同等以上の厚さとするのが好ましい。支
持部材はＣｒ，Ａｇ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，
Ｃｏ及びＦｅの１種又は２種以上の合計量が４重量％以
下とＣｕ，Ａｇ又はＡｕとの合金とすることで、接点部
材を補強するに充分な強度を得ることができる。

【００３９】縦磁界発生コイル及び溶融金属遮蔽板は、
支持部材及び電極棒とともに多孔質成形体への溶浸の際
に同時に鋳造技術と同様の方法で製造することができ、
接点部材，支持部材及び電極棒とは金相学的に連続した
一体構造で構成できる。この結果、各部材の機械加工工
程，ろう付け時の各部材の組立工程の低減、また非接合
であることから従来のろう付け部の局部発熱，ろう付け
不良による接点部材の破壊，脱落等の問題がなくなる。

【００４０】また本発明によれば、支持部材及び電極棒
は縦磁界発生コイル及び溶融金属遮蔽板とともに同一工
程内で一体構造に構成され、Ｃｒ，Ａｇ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦｅの１種又は２種以上の
合計量４重量％以下をＣｕ，Ａｇ又はＡｕ中に含有せし
めることができる。従って、導電率をあまり低下させず
に機械的強度、特に耐力を大幅に高めることができ、そ
の結果、電極間の接触抵抗の増大，電極開閉時の衝撃力
にも充分対応でき、経時的な変形も解決できる。

【００４１】このように、接点部材，支持部材，電極棒
及び縦磁界発生コイルあるいは溶融金属遮蔽板とは非接
合であるとともに金相学的に連続した一体化構造にした
ことと、接点部材成分に脆性で安定なＣｒ化合物を添加
したことにより、信頼性及び安全性が高く、耐溶着性能
に優れた真空遮断器を提供できる。

【００４２】本発明によれば、Ｃｒと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂ
ｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ
及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は２種以上の粉末又はこ
れにＣｕ，Ａｇ，Ａｕ粉末を所定組成に混合し、その混
合粉を所定の空隙含有率に成形して多孔質成形体をつく
る。この多孔質成形体の上にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ又はこれ
らの合金からなるブロックを載置し、溶融させて多孔質
成形体の空隙にＣｕ又はＣｕ合金等の金属を含浸させ
る。その時、溶浸後の組成が前述の含有量となるように
複合化する。溶浸完了後の鋳塊を所定形状の電極に加工
する。

【００４３】高導電性金属の溶浸に際しては、溶融させ
る高導電性金属の融点，多孔質成形体に対する濡れ性，
多孔質成形体の空隙率などを考慮して溶浸が充分になさ
れるよう、溶浸温度と保持時間が設定される。その結
果、前述の強度が高く、比抵抗が小さい溶浸材料が得ら
れ、高性能の電極を得ることができる。

【００４４】本発明における電極は、前述の如く所望の
形状で溶浸と鋳造技術との組み合わせにより求め得る
が、前述した最終形状として切削加工により得られる。

【００４５】真空遮断器は、断路器，接地開閉器，避雷
器，変流器とともに用いられ、高層ビル，ホテル，イン
テリジェントビル，地下街，石油コンビナート，各種工
場，駅，病院，会館，地下鉄，上下水道等の公共設備な
どの電源として欠かせない高圧受変電設備として用いら
れる。

【００４６】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１（ａ）は、本発明の方法で試作した一
体構造電極の鋳塊断面を示すものである。図中、１が接
点部材、２が支持部材及び電極棒に相当する部分であ
る。

【００４７】図１（ｂ）は、電極の製造方法を示す図
で、３は黒鉛製るつぼ、４は溶浸後に接点部材となる多
孔質成形体、５は溶浸用Ｃｕである。４０重量％のＣｒ
粉末と４０重量％のＣｕ粉末、及びＣｒ化合物として２
０重量％のＮｂＣｒ₂とをＶミキサーにより混合後、直
径８０mmの金型を用いて、成形圧力１.５ton／cm²で直
径８０mm，厚さ９mmの成形体４を作製した。作製した成
形体４をるつぼの底に置き、その上に直径８０mm，長さ
７５mmの溶浸用Ｃｕインゴット５を重ねてセットする。

【００４８】溶浸条件は、６.７×１０^-3Ｐａ以下の真
空中で１２００℃×９０分間保持し、Ｃｕインゴット５
を接点部材用成形体４に均一に溶融含浸させた後、真空
雰囲気中で放冷凝固させる。図１（ａ）は、凝固後に黒
鉛製るつぼから取り出した鋳塊の断面外観模式図であ
り、接点部材１の組織を光学顕微鏡により観察した結
果、いずれの箇所もＣｕが十分に溶浸され、また接点部
材を構成する各成分はほぼ均一に分散し、健全な組織を
確保していることが明らかとなった。

【００４９】接点部材成分にＮｂＣｒ₂以外のＣｒ化合
物、例えばＴａＣｒ₂，Ｂｅ₂Ｃｒ，ＣｒＳｉ₂などを
添加した場合について同様の溶浸を行い、組織を確認し
たところ、いずれの場合にも良好な組織が得られた。

【００５０】このように本発明によれば、図１（ａ）か
らもわかるように接点部材成分としてＣｒ化合物を含
み、接点部材，支持部材及び電極棒とが一体で構成され
る電極が充分製作可能であることがわかる。接点部材と
支持部材とのそれぞれの界面は金相学的に完全に一体化
がなされており、ろう付け等による接合が不必要である
ことがわかる。このようにして得られた溶浸材料を所望
形状に機械加工することで、本発明の目的に即した電極
を作製することができる。

【００５１】（実施例２）実施例１で作製した溶浸材料
のうち、Ｃｒ化合物として２０重量％のNbCr₂を含む溶
浸材を用いて電極を試作し、遮断試験を行い、溶着後の
開離力を測定した。溶浸材は、接点部材成分が４０％Ｃ
ｒ―４０％Ｃｕ―２０％ＮｂＣｒ₂、径が８０mmのもの
である。なお、比較材として５０％Ｃｒ―５０％Ｃｕ溶
浸材についても同様の試験を行った。

【００５２】それぞれの溶浸材から直径２０mmの電極を
機械加工により切り出し、これを組立式遮断試験機に組
み込み、共振回路を用いて７.２ｋＶ，２９.８ｋＡの遮
断試験を行った。溶着後に電極部分を取り外し、引張試
験機により開離力を測定した。その結果、ＮｂＣｒ₂を
含む場合には開離力は１１７ＭＰａであったのに対し、
ＮｂＣｒ₂を含まない場合には２３１ＭＰａであった。
なお、ＮｂＣｒ₂以外のＣｒ化合物を含む溶浸材を用い
た場合にも同様の傾向がみられた。これより、接点部材
成分としてＣｒ化合物を含む電極は溶着した際の開離力
が非常に小さいため、可動側電極の開閉機構の駆動力を
小さくでき、真空遮断器の小型化が可能になるととも
に、溶着による開離不能が発生しにくくなる。

【００５３】上記試験後の電極の開離部分を走査型電子
顕微鏡により観察した。図２に、ＮｂＣｒ₂を含む電極
の開離部断面を観察した結果を模式図で表す。開離部表
面にはＮｂＣｒ₂が存在し、このＮｂＣｒ₂にはクラッ
クが生じていた。これはＮｂＣｒ₂以外のＣｒ化合物を
含む電極でも同様にみられた。この結果からＣｒ化合物
は脆性であるために、開離の際、破断の起点となり、小
さな力で開離が可能となり、耐溶着性能の向上に有効で
あることがわかった。なお、これらＣｒ化合物は開離の
起点となるため、接点部材中に小さい粒径で均一に分布
していることが望ましい。

【００５４】（実施例３）実施例２と同様の方法でＮｂ
Ｃｒ₂含有量の異なる溶浸材を作製し、機械的特性及び
電気的特性に及ぼすＣｒ化合物量の影響を調べた。

【００５５】接点部材の溶浸後の組成が５０％Ｃｒ―５
０％Ｃｕ、及びこれに対してNbCr₂含有量が５〜５０重
量％となるような溶浸材を前述の製法で作製した。

【００５６】得られたそれぞれの溶浸材の接点部分か
ら、引張試験片（平行部直径８mm，平行部長さ１４mm）
を切り出し、歪速度０.０５mm／分で引張試験を行った
結果を図３に示す。図から、ＮｂＣｒ₂の含有量が多く
なるに従い引張強さは低下することがわかる。これは、
電極が溶着しても、図２で示したようにＮｂＣｒ₂が破
壊の起点となり、ＮｂＣｒ₂含有量が多いほど開離の起
点が多くなるため小さな開離力で容易に開離できること
を示すものである。しかしながら、ＮｂＣｒ₂量が４０
％より多くなると引張強さはかなり小さくなり、また脆
くなって電極開閉時の破壊が危惧される。これらの傾向
は、他のＣｒ化合物を添加した場合にも同様にみられ
た。従って、Ｃｒ化合物の含有量は４０％までが望まし
い。

【００５７】また、それぞれの溶浸材の接点部分から、
３×３×３５mmの試験片を切り出し、４端子電位差法に
より比抵抗を測定した結果を図４に示す。図から、NbCr
₂の含有量が多くなるに従い比抵抗は大きくなることが
わかる。比抵抗が大きくなると、通電時の抵抗加熱によ
り接点部の局部加熱が生ずる為、この点からもＣｒ化合
物の含有量は４０％までとするのがよい。

【００５８】このように、本発明によるＣｒ化合物を含
有する接点部材は、溶着しても容易に開離が可能で、組
織的にも健全で電極材料に適した特性を有することが証
明された。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、接点部材と該接点部材
を支持する支持部材を有し、必要に応じて該支持部材に
連なる縦磁界発生コイルと溶融金属遮蔽板を有する固定
側電極及び固定側電極を備えた真空遮断器において、前
記接点部材はＣｒ化合物を含有することで優れた耐溶着
性が得られるとともに構成成分同士の反応がないために
所望の組成が確実に得られる。

【００６０】また、前記接点部材と支持部材、更に好ま
しくは縦磁界発生コイル及び溶融金属遮蔽板とは非接合
からなる溶融一体の構造を有し、前記支持部材，縦磁界
発生コイル及び溶融金属遮蔽板、更にそれに連なる電極
棒はＣｒ，Ａｇ，Ｖ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｗ及びＢｅ等
を含有するＣｕ合金から構成されるので、ろう付け接合
に伴う各部材の機械加工工程及び組立工程の低減とろう
付け接合不良による電極材の破壊や脱落を防止するとと
もに、支持部材，電極棒等の強度向上により電極変形に
伴う溶着障害を防止でき、信頼性及び安全性の高い真空
遮断器とそれに用いる真空バルブ及び電気接点を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気接点の製造法を示す工程図。

【図２】遮断試験後の開離部断面の断面模式図。

【図３】ＮｂＣｒ₂量と引張強さとの関係を示す特性
図。

【図４】ＮｂＣｒ₂量と比抵抗との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…接点部材、２…支持部材及び電極棒、３…黒鉛製る
つぼ、４…接点部材用多孔質成形体、５…溶浸用Ｃｕ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２２Ｃ 27/06 Ｃ２２Ｃ 27/06 (72)発明者谷水徹茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者袴田好美茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者黒田勝三茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者岡部均茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者馬場昇茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁容器内に固定側電極と可動側電極とを
備えた真空バルブと、該真空バルブ内の前記固定側電極
と可動側電極との各々に前記真空バルブ外に接続された
導体端子と、前記可動電極に接続された絶縁ロッドを介
して前記可動電極を駆動する開閉手段とを備えた真空遮
断器において、前記固定側電極及び可動側電極は耐火性
金属とその化合物及び高導電性金属との複合金属からな
る接点部材と、該接点部材を支持する高導電性金属から
なる支持部材とを有し、前記接点部材及び支持部材とは
前記高導電性金属の溶融によって一体に形成されてお
り、前記耐火性金属はＣｒであり、前記化合物はＴａ，
Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓ
ｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物であり、前記高導電性金
属はＣｕ，ＡｇまたはＡｕを主にした合金からなること
を特徴とする真空遮断器。
【請求項２】前記接点部材はＣｒと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂ
ｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ
及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は２種以上と、Ｃｕ，Ａ
ｇ又はＡｕからなる合金又はこれらを主にした合金によ
り構成され、前記支持部材は前記合金により構成される
請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項３】前記接点部材はＣｒを２０〜４０重量％
と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は
２種以上の合計量５〜４０重量％と、Ｃｕ３５〜６５重
量％とを含む複合金属からなり、前記支持部材はＣｒ，
Ａｇ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦｅの
１種又は２種以上の合計量が４重量％以下とＣｕ，Ａｇ
又はＡｕとの合金からなる請求項２に記載の真空遮断
器。
【請求項４】前記固定側電極と可動側電極の少なくとも
一方は前記支持部材に高導電性金属からなる縦磁界発生
コイルが設けられている請求項１〜３のいずれかに記載
の真空遮断器。
【請求項５】前記縦磁界発生コイルは前記支持部材にろ
う付け又は前記高導電性金属の溶融凝固によって一体に
形成されている請求項４に記載の真空遮断器。
【請求項６】前記縦磁界発生コイルは円筒状でその円周
面にスリット溝が設けられた形状又はその横断面が略卍
状である請求項４又は５に記載の真空遮断器。
【請求項７】前記固定側電極と可動側電極の少なくとも
一方は前記支持部材に高導電性金属からなる溶融金属遮
蔽板が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の
真空遮断器。
【請求項８】前記溶融金属遮蔽板は前記支持部材にろう
付け又は前記高導電性金属の溶融凝固によって一体に形
成されている請求項７に記載の真空遮断器。
【請求項９】前記溶融金属遮蔽板は円盤状で電極面に平
行に設けられ、円周端部から前記支持部材に至るまでの
スリット溝を有する請求項７又は８に記載の真空遮断
器。
【請求項１０】前記真空バルブは３組あり、該３組の真
空バルブを横に並べて樹脂の絶縁筒によって一体に組み
込まれている請求項１〜９のいずれかに記載の真空遮断
器。
【請求項１１】絶縁容器内に固定側電極と可動側電極と
を備えた真空バルブと、該真空バルブ内の前記固定側電
極と可動側電極との各々に前記真空バルブ外に接続され
た導体端子と、前記可動電極に接続された絶縁ロッドを
介して前記可動電極を駆動する開閉手段とを備えた真空
遮断器において、前記固定側電極及び可動側電極は耐火
性金属とその化合物及び高導電性金属との複合金属から
なる接点部材と、該接点部材を支持する高導電性金属か
らなる支持部材とを有し、前記接点部材と支持部材とは
前記高導電性金属によって一体に形成され、前記支持部
材の０.２％耐力が１０kg／mm²以上で比抵抗が２.８μ
Ωcm以下であることを特徴とする真空遮断器。
【請求項１２】高真空に保たれた絶縁容器内に固定側電
極と可動側電極とを備えた真空バルブにおいて、前記両
電極は耐火性金属とその化合物及び高導電性金属との複
合金属よりなる接点部材と、該接点部材を支持する高導
電性金属からなる支持部材とを有し、前記接点部材と支
持部材とは前記高導電性金属の溶融によって一体に形成
されていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項１３】前記固定側電極と可動側電極の少なくと
も一方の電極は前記支持部材に高導電性金属からなる縦
磁界発生コイルが設けられている請求項１２に記載の真
空バルブ。
【請求項１４】前記縦磁界発生コイルは円筒状でその円
周面にスリット溝が設けられた形状又はその横断面が略
卍状である請求項１２又は１３に記載の真空バルブ。
【請求項１５】前記固定側電極と可動側電極の少なくと
も一方は前記支持部材に高導電性金属からなる溶融金属
遮蔽板が設けられている請求項１２に記載の真空遮断
器。
【請求項１６】前記溶融金属遮蔽板は円盤状で電極面に
平行に設けられ、円周端部から前記支持部材に至るまで
のスリット溝を有する請求項１２又は１５に記載の真空
バルブ。
【請求項１７】前記固定側電極と可動側電極はそれらの
外周部がスリット溝によって分離された羽根型を有する
請求項１２に記載の真空バルブ。
【請求項１８】高真空に保たれた絶縁容器内に固定側電
極と可動側電極とを備えた真空バルブにおいて、前記両
電極は耐火性金属とその化合物及び高導電性金属との複
合金属よりなる接点部材と、該接点部材を支持する高導
電性金属からなる支持部材とを有し、前記接点部材と支
持部材とは前記高導電性金属の溶融によって一体に形成
され、前記支持部材の０.２％耐力が１０kg／mm²以上
で比抵抗が２.８μΩcm以下であることを特徴とする真
空バルブ。
【請求項１９】耐火性金属とその化合物及び高導電性金
属との複合金属からなる接点部材と、該接点部材を支持
する高導電性金属からなる支持部材とが、前記高導電性
金属の溶融によって一体に形成されていることを特徴と
する電気接点。
【請求項２０】前記接点部材はＣｒと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂ
ｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ
及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は２種以上と、Ｃｕ，Ａ
ｇ又はＡｕからなる合金又はこれらを主にした合金から
なり、前記支持部材は前記合金からなる請求項１９に記
載の電気接点。
【請求項２１】前記接点部材はＣｒを２０〜４０重量％
と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕのＣｒ化合物の１種又は
２種以上の合計量５〜４０重量％と、Ｃｕ３５〜６５重
量％とを含む複合金属からなり、前記支持部材はＣｒ，
Ａｇ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦｅの
１種又は２種以上の合計量が４重量％以下とＣｕ，Ａｇ
又はＡｕとの合金からなる請求項２０に記載の電気接
点。
【請求項２２】耐火性金属とその化合物及び高導電性金
属との複合金属よりなる接点部材と、該接点部材を支持
する高導電性金属からなる支持部材とが前記高導電性金
属の溶融によって一体に形成され、前記支持部材の０.
２％耐力が１０kg／mm²以上で比抵抗が２.８μΩcm以下
であることを特徴とする電気接点。
【請求項２３】耐火性金属とその化合物及び高導電性金
属との複合金属よりなる接点部材と、該接点部材を支持
する高導電性金属からなる支持部材とを有する電気接点
の製造法において、前記接点部材は耐火性金属及びその
化合物を有する多孔質体上に前記高導電性金属を載置
し、該高導電性金属を溶融して前記多孔質体中に溶浸さ
せることにより形成し、前記支持部材は前記溶浸後に残
留する前記高導電性金属の厚さを前記支持部材として必
要な厚さに設定することによって形成することを特徴と
する電気接点の製造法。
【請求項２４】前記接点部材及び支持部材を前記高導電
性金属を溶浸し凝固させて形成後、所望の温度に保持さ
せて前記高導電性金属中に過飽和に固溶した金属又は金
属間化合物を析出させる熱処理工程を有する請求項２３
に記載の電気接点の製造法。
【請求項２５】前記接点部材及び支持部材を前記高導電
性金属を溶浸させて形成後、不活性雰囲気中で加圧急冷
凝固させる熱処理工程を有する請求項２３又は２４に記
載の電気接点の製造法。
【請求項２６】前記電気接点は真空バルブの固定側電極
又は可動側電極である請求項２３〜２５のいずれかに記
載の電気接点の製造法。
【請求項２７】前記支持部材に高導電性金属からなる縦
磁界発生コイルを有する電気接点の製造法において、前
記高導電性金属の前記多孔質体への溶浸後に残留する厚
さと形状を前記支持部材及び縦磁界発生コイルの形状に
合わせて溶融凝固によって形成する請求項２３〜２６の
いずれかに記載の電気接点の製造法。
【請求項２８】前記支持部材に高導電性金属からなる溶
融金属遮蔽板を有する電気接点の製造法において、前記
高導電性金属の前記多孔質体への溶浸後に残留する厚さ
と形状を前記支持部材及び溶融金属遮蔽板の形状に合わ
せて溶融凝固によって形成する請求項２３〜２７のいず
れかに記載の電気接点の製造法。