JPH04334833A - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、真空バルブの接点材
料に用いられる焼結合金に関し、特に電流さい断特性お
よび高周波消弧特性を改良した真空バルブ用接点に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】真空中でのア―ク拡散性を利用して高真
空中で電流しゃ断を行な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。こ
の真空バルブを用いて、電動機負荷などの誘導性回路の
電流をしゃ断するとき、過度の異常サ―ジ電圧が発生し
、負荷機器を破壊させる恐れがある。

【０００３】この異常サ―ジ電圧の発生原因は、例えば
、真空中における小電流しゃ断時に発生するさい断現象
（交流電流波形の自然ゼロ点を待たずに強制的に電流し
ゃ断が行なわれること）、或いは高周波消弧現象などに
よるものである。

【０００４】さい断現象による異常サ―ジ電圧の値Ｖｓ
は、回路のサ―ジインピ―ダンスＺｏと、電流さい断値
Ｉｃの積、すなわちＶｓ＝Ｚｏ・Ｉｃで表される。従っ
て、異常サ―ジ電圧Ｖｓを低くするためには電流さい断
値Ｉｃを小さくしなくてはならない。

【０００５】上記の要求に対して、炭化タングステン（
ＷＣ）と銀（Ａｇ）とを複合化した合金の接点を用いた
真空開閉器が開発され（米国特許第　３６８３１３８号
）、これが実用化されている。このＡｇ−ＷＣ系合金の
接点は、（１）ＷＣの介在が電子放射を容易にさせ、（
２）電界放射電子の衝突による電極面の加熱に基づく接
点材料の蒸発を促進させ、更に、（３）接点材料の炭化
物がア―クにより分解し、荷電体を生成してア―クを接
続する等の点で優れた低さい断電流特性を発揮する。

【０００６】また、低さい断電流特性を発揮する他の接
点材料として、ビスマス（Ｂｉ）と銅（Ｃｕ）とを複合
化した合金が製造され、この材料が真空バルブに実用化
されている（特公昭３５−　１４９７４号、米国特許第
　２９７５２５６号、特公昭４１−　１２１３１号、米
国特許第　３２４６９７９号）。この合金のうち、Ｂｉ
を１０重量％（以下ｗｔ％と記載する。）としたもの（
特公昭３５−　１４９７４号）は、その適度な蒸気圧特
性を有するので、低いさい断電流特性を発揮し、またＢ
ｉを　０．５ｗｔ％としたもの（特公昭４１−　１２１
３１号）は、Ｂｉが結晶粒界に偏析して存在する結果、
白金自体を脆化し、低い溶着引外力を実現し大電流しゃ
断性に優れている。

【０００７】低さい断電流特性を得る他の接点材料とし
て、ＡｇとＣｕとの比率をほぼ７：３としたＡｇ−Ｃｕ
−ＷＣ合金が提案されている（特開昭５８−１５７０１
５号）。 この合金において、従来にない限定をしたＡｇとＣｕと
の比率を選択するので、安定したさい断電流特性を発揮
すると記載されている。

【０００８】更に、特開昭６２−　７７４３９号公報に
は、耐弧性材料の粒径（例えば、ＷＣの粒径）を　０．
２〜１μｍとすることにより、低さい断電流特性の改善
に有効であることが示唆されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】真空しゃ断器には低サ
―ジ性が要求され、そのため従来では、上述のように低
さい断電流特性（低チョッピング特性）が要求されてい
た。

【００１０】しかしながら真空バルブは、近年、電動機
等の誘導性回路に適用されることが一層増えると共に、
高サ―ジインピ―ダンス負荷も出現したため、真空バル
ブは一層安定した低さい断電流特性を持つことが望まれ
るのは勿論のこと、高周波消弧特性（高周波電流しゃ断
能力）についても兼備し満足しなくてはならない。これ
は、電流さい断によるサ―ジ以外に繰返し高周波再発弧
によるサ―ジが負荷の絶縁にとって脅威となることが判
明したからである。

【００１１】従来、これらの両特性を同時に満足させる
接点材料はなかった。すなわち、前記電流さい断による
サ―ジ（過電圧）は、電流さい断値を小さくすることに
より改善できるが、一方の繰返し高周波再発弧によるサ
―ジは、電流さい断後、電極間で絶縁破壊が発生した時
に回路条件により流れる高周波電流をしゃ断することで
、回復電圧値が増大し、更に、電極間での絶縁破壊が発
生する過程の繰返しによって回復電圧値が増大し、過大
なサ―ジ電圧を発生させるものである。この場合では、
高周波電流を消弧させるために発生するものであり、高
周波消弧特性をサ―ジ電圧が小さくなるように改善させ
ることにより、発生サ―ジを低減させることができるた
め、高周波数電流放電の続弧特性の改良・安定化を計る
必要がある。

【００１２】ＷＣとＡｇとを複合化した合金の接点（米
国特許第　３６８３１３８号）では、さい断電流値自体
が不十分であるのみならず、高周波消弧特性の改善に対
して何等の配慮がなされていない。

【００１３】１０ｗｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合
金（特公昭３５−　１４９７４号、米国特許第　２９７
５２５６号）では、開閉回数の増大と共に電極間空間へ
の金属供給量が減少し、低さい断電流特性の劣化が現れ
、高蒸気圧元素量に依存して耐電圧特性の劣化も指摘さ
れている。しかも、高周波消弧特性を十分に満足してい
ない。０．５ｗｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合金（
特公昭４１−　１２１３１号、米国特許第３２４６９７
９号）では、低さい断電流特性が不十分である。

【００１４】また、ＡｇとＣｕとの重量比率をほぼ７：
３としたＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ合金（特開昭５８−１５７０
１５号）および耐弧性材料の粒径を　０．２〜１μｍと
する合金（特開昭６２−　７７４３９号）では、高周波
消弧特性を十分に満足していない。本発明の目的は、低
さい断電流特性と高周波消弧特性に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］

【００１５】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、高導電性成分と耐ア―ク性成分
とから成る合金中の空隙度を２容量％以下に抑制した第
１の接触領域と高導電性成分と、耐ア―ク性成分とから
成る合金中の空隙度を５〜４０容量％の範囲に調整した
第２の接触領域との二種類の接触領域が同じ円状に配さ
れたことを特徴とする真空バルルブ用接点である。また
、第１の接触領域から第２の接触領域方向に連続的に又
は段階的に空隙度を変化した材料で構成されたことを特
徴とする真空バルブ用接点である。

【００１６】さらに、高導電性成分は、１０〜６０重量
％のＡｇ又は／及びＣｕを主成分とする金属・合金より
なり、耐ア―ク性成分は４０〜９０重量％のＷを主成分
とする炭化物よりなり、必要に応じてＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ
の１つよりなる補助成分が１ｗｔ％以下含有された真空
バルブ用接点である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１８】図１は真空バルブの断面図、図２は真空バ
ルブの電極部の拡大断面図である。図１において、しゃ
断室１は絶縁材料によりほぼ円筒状に形勢された絶縁容
器２と、この容器の両端に封止金具３ａ，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。しゃ断室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―ズ９が取付けられ
しゃ断室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―ズ９上部には金
属性のア―クシ―ルド１０が設けられ、ベロ―ズ９がア
―ク蒸気で覆われることを防止している。また、前記電
極７，８を覆うようにしゃ断室１内に金属性のア―クシ
―ルド１１が設けられ、これにより絶縁容器２がア―ク
蒸気で覆われることを防止している。更に電極８は、図
２に拡大して示す如く導電棒６にろう付部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。

【００１９】次に、この接点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Ｗ炭化物（以下代表的にＷＣの場合に
ついて述べる）を所定量、および所定粒径の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−
５０℃以下の水素雰囲気或いは真空度が、　１．３×１
０−１Ｐａ以下で、所定温度、例えば１１５０℃×１時
間にて仮焼結し、仮焼結体を得る。この仮焼結体の残存
空孔中に所定量および所定比率のＡｇ又は及びＣｕを１
１５０℃×１時間で溶浸しＡｇ又は及びＣｕ−ＷＣ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。

【００２０】上記プロセスによって素材中の空隙度が２
　ｖｏｌ％以下のＡｇ又は／及びＣｕ−ＷＣ合金を得て
、そのまま又は一部更に空隙度を調整して第１の接触領
域に供する接点素材とする。

【００２１】また第２の接触領域を構成する空隙度が５
〜４０　ｖｏｌ％以下の接点素材の製造の一例を示す。 先に２　ｖｏｌ％以下の空隙度を有する素材を所定形状
に加工後、該２ｖｏｌ％空隙度素材の一面を平滑に加工
し、その面と、清浄平滑面を持つ例えばＣｕ（板、ブロ
ック）の一面とを充分密着（必要により加圧密着）させ
一体化する。

【００２２】これら一体化した両素材を非酸化性雰囲気
でＡｇ−ＷＣに於ては約１０００℃以上、Ａｇ−Ｃｕ−
ＷＣに於ては約　８００℃以上、Ｃｕ−ＷＣに於ては約
１０００℃以上の温度で加熱する。その結果Ａｇ又は／
及びＣｕ−ＷＣ中の一部の高導電性成分は、接触してい
る面を通ってＣｕ（板、ブロック）へ移動する。Ａｇ又
は／Ｃｕ−ＷＣ中には移動した高導電性成分の量に応じ
た空隙が発生する。この時の移動の量は、処理温度と時
間の制御によって容易に調整できる。空隙度を詳細に制
御するには、最初の工程である成形圧力の制御も重要で
ある。得られた５〜４０　ｖｏｌ％の空隙度を持つＡｇ
又は／及びＣｕ−ＷＣ素材を所定形状に加工後、先の２
　ｖｏｌ％未満の空隙度を持つＡｇ又は／及びＣｕ−Ｗ
Ｃ素材とを一体化し接触面を形成させ、第１の接触面と
、第２の接触面を持つ接点を得る。

【００２３】ところで、Ｗを主成分とする炭化物とは、
ＷＣ又は／及びＷ２Ｃであり（以下説明ではＷＣで代表
）該接点中の第１の接触領域中の組織に於けるＷＣ粒子
の平均粒子径を　０．１〜１０μｍから選択するもので
ある。その理由は　０．１μｍ以下のＷＣ径では、ＷＣ
に吸着するガス（特に酸素）の量が極端に多く健全な接
点素材を得るのに困難なことに起因したしゃ断性能の低
下がある為である。１０μｍ以上のＷＣ径では、同時に
混在している１０μｍより著しく巨大なＷＣ粒子の脱落
による接点表面の幾何学的損傷，巨大ＷＣ粒子部分を中
心として、しゃ断が行なわれたときに見られる接点面の
局部的過熱等により引起こされる耐圧の劣化、しゃ断特
性の低下がある為である。

【００２４】また、該接点中の特に第２の接触領域中に
配置する空隙径の好ましい大きさは１０μｍ以下とする
べきである。これより大きい時には、上記した巨大ＷＣ
径が存在する時の欠陥と同じ現象が見られると共に素材
の強度の低下も見られ好ましくない。

【００２５】この発明の一態様では、必要により該接点
中にＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの１つよりなる補助成分を１ｗｔ
％以下存在する。補助成分の粒子径は、５μｍ以下又は
ＷＣ粒子径程度であることが好ましくこれより大のとき
には、補助成分の偏析により第１の接触領域ではしゃ断
性能のばらつきの一因となり、第２の接触領域では、裁
断特性の劣化の一因となる。

【００２６】第１の接触領域を構成する接点、第２の接
触領域を構成する接点のいずれの合金中に於ても２００
ｐｐｍ以下にガス量を抑制し該合金中の空隙中にはガス
の存在は極力少なく抑制されることが必要で、その意味
に於て、該合金の製造は溶融するＡｇ又は／及びＣｕを
ＷＣスケルトン中へ溶浸する方法が最も安定した製造方
法となる。 （発明の具体的説明）

【００２７】電流さい断特性の改善には、電流さい断値
自体をより低い値に維持すること以外に、そのばらつき
幅を縮めることも極めて重要である。前述の電流さい断
現象は、接点間の蒸気量（材料物性としては蒸気圧、熱
伝導）、接点材料からの放出電子などと関係が深いとさ
れ、発明者らの実験によれば、前者の方が寄与が大きい
ことが判明した。従って、蒸気を供給し易くするか、あ
るいは供給し易い材料で接点を作成すれば電流さい断現
象が緩和できることが判明した。上述のＣｕ−Ｂｉ系合
金はこうした観点に立つもので、低さい断値を有する。 しかしながら、致命的な欠点として、Ｂｉが持つ低融点
（　２７１℃）のために通常真空バルブで行なわれる　
６００℃近傍のベ―キング或いは　８００℃の銀ろう付
け作業時に、Ｂｉの溶融による移動・凝集の結果、電流
さい断特性を維持すべきＢｉの存在が不均一になってし
まう。このため、電流さい断値のばらつき幅が増大する
現象が見られる。

【００２８】一方、Ａｇ−ＷＣ系に於ては、ＷＣの沸点
におけるＡｇの蒸気量に左右されるものの他方、前記Ｃ
ｕ−Ｂｉ系におけるＢｉの蒸気圧よりＡｇの蒸気圧は著
しく低いために接点のどの位置に（ＡｇかＷＣか）ア―
クの足が固着するかによって、温度不足すなわち蒸気不
足を招くことがある。結果的には、電流さい断値のばら
つき幅が現れることが確認された。

【００２９】このように電流さい断終期の接点面の急激
な温度低下をＡｇと耐ア―ク性成分との組合わせのみに
よる合金によって阻止しア―クを維持させることは限界
であると考えられた。更に、高性能化するためには、何
等かの補助技術を付与する必要があるとの結論に至った
。この改良の１つの考えとして前記特開昭５８−１５７
０１５号明細書では、高導電性成分をＡｇとＣｕとの合
金にすることによって結晶粒を細かく分布させる技術が
提案されている。そして、この技術により飛躍的に特性
の安定化が図られた。この場合、ア―クが主として固着
する位置が、耐ア―ク性成分の場合とＡｇ−Ｃｕ系合金
との場合があり、いずれの場合もＡｇ−Ｃｕ蒸気の供給
による電流さい断現象の緩和（改良）が行なわれるが、
耐ア―ク性成分に固着した場合には、若干のばらつきが
発生した。

【００３０】一方、耐ア―ク性成分をより微細化するこ
とで、ばらつき幅の改善がみられる。従って、耐ア―ク
性成分の粒径が電流さい断現象に重要な役割を果たすこ
とを示唆すると共に、耐ア―ク性成分が初期粒径のほぼ
１０〜２０倍程の大きさに偏析が見られた接点材料では
著しいばらつきを示した観察結果を併せて考慮すると、
耐ア―ク性成分の粒径に特定の範囲があることを示唆し
ている。

【００３１】しかしなから、特開昭５８−１５７０１５
号明細書のように、ＡｇとＣｕとの量およびＷＣの粒径
を所定の値に制御することによるさい断電流特性の改善
に対しては、重要な技術的進展が見られたものの、これ
らの技術から、より一層の低さい断電流特性の向上およ
び高周波消弧特性の確保、特に高周波消弧特性の改善は
得られなかった。

【００３２】前述の様に、繰返し高周波再発弧によるサ
―ジは、電流さい断後、電極間で絶縁破壊が発生した時
に回路条件により流れる高周波電流をしゃ断することで
、回路電圧値が増大し、更に、電極間での絶縁破壊が発
生する過程の繰返しによって回復電圧値が増大し、過大
なサ―ジ電圧を発生させるものである。過大なサ―ジ電
圧を抑制するためには、微小電極間ギャップでの絶縁破
壊時に流れる高周波電流放電を消弧させることなく、商
用周波数の負荷電流が立ち上がってくるまで、続弧させ
るのが望ましい。

【００３３】この商用周波数の負荷電流が立ち上がれば
、次の電流ゼロ点を向える時までには、しゃ断器は充分
な電極間ギャップ長に開離しているため、この電流ゼロ
点後に電極間で絶縁破壊を生じることなくまた繰返すこ
となくしゃ断が完了する。このために前述したような過
大なサ―ジ電圧の発生はない。

【００３４】また、続弧には至らなくとも、高周波消弧
能力を小さくすれば、高周波再発弧によるサ―ジが小さ
くなる。すなわち、本発明者らは、微小電極間ギャップ
での高周波電流放電の続弧特性を改善すればよいとの着
眼を得た。

【００３５】この続弧特性を改善する為に本発明ではま
ず第１に空隙度を異にする２種の接触領域を作る。外部
磁界又は自己電流磁界の作用によって空隙度の低い（２
　　ｖｏｌ％以下）第１の接触領域では、主として大電
流の遮断を、空隙度の高い（５〜４０ｖｏｌ％）第２の
接触領域では小電流の開閉を分担する。

【００３６】接点中に存在する空隙度を調整することに
よって接点の局部的な熱伝導を調節し、遮断又は開閉時
に電極空間に放出される金属蒸気量を制御し、続弧特性
を制御し高周波消弧特性の改善に寄与している。

【００３７】更に空隙は、その大きさを直径換算で約１
０μｍ以下としかつ不連続空隙とし均一に分散させるこ
とによってア―クスポット径の大きさに比べ同等若しく
はそれ以下となるよう設計される。これによって電極空
間の金属蒸気量の制御を補足している。

【００３８】次いで、第２に、本発明においては、Ｗ炭
化物粒（たとえばＷＣ粒）の平均粒径は、１０μｍ以下
、好ましくは、　３．０μｍ以下、より好ましくは　１
．０μｍ以下に設定する。この要件により、高導電性成
分の分散を、より一層高度微細分散状態にするのが促進
される。 すなわち、本発明者らの知見によれば、単に、高導電性
成分（Ａｇ又は及びＣｕ）の含有量あるいはその比率の
みを所定の範囲に選択しても、後述する実施例・比較例
に示すように、低さい断特性と高周波消弧特性との両立
が得られない。本発明により、Ｗ炭化物（たとえば、Ｗ
Ｃ粒）の平均粒径を所定の値とすることで、前記した空
隙の存在の効果を一層引出し、かつ安定化させることが
可能となる。

【００３９】この様な改善された続弧特性を有するため
に、微小電極間ギャップ時、絶縁破壊が発生しても商用
周波数の負荷電流が立ち上がり易くなり、結果的に　０
．５サイクルア―ク時間を延長することになって、電極
が充分に開極した後に電流ゼロ点時を迎えるために、過
大なサ―ジ電圧の発生を迎えることができるのである。 この様に、本願発明の接点中の空隙度の制御、および存
在状態また、高導電成分の量を更に、耐弧性成分のＷ炭
化物（たとえば、ＷＣ）の粒径また素材中のガスの量を
所定値以下とすることにより、低さい断特性と高周波特
性とを同時に改良することができるのである。

【００４０】ここで、高導電性成分の含有量、すなわち
Ａｇ又は及びＣｕの総計量は、１０〜６０ｗｔ％の範囲
とする。ＡｇＣｕ量が少なすぎると、さい断特性の発生
を抑制する機能を有するＡｇ、ＡｇＣｕが少なくなるこ
とで、開閉の進展によって、これらの元素が欠乏する場
合も見られるため、さい断特性のばらつきが大となり、
また多数回のしゃ断を繰り返すとさい断特性が劣化する
傾向がみられ、さらに高周波消弧特性も劣化する。一方
、Ａｇ又は及びＣｕ量が多過ぎると、熱伝導度が大きく
なるためＡｇ、ＡｇＣｕの蒸発を促す機能が低下するた
め、さい断特性の低下を招くと共に耐電圧性の低下も招
く。

【００４１】また本発明では、先にも述べた所定条件の
空隙の存在が不可欠である。空隙の表面層は、電極空間
に適度の量の高導電性成分を放出するだけの量に相当す
る厚さの高導電性成分が皮覆されている。放出によって
欠乏したときには毛細管現象によって補給を受け満され
る。すなわち空隙の存在は熱伝導度の調整のみならず、
電極空間に放出される高導電性成分の一部の供給源とし
ての機能を持ち、その結果さい断特性の安定化にも寄与
している。次に、本発明実施例デ―タを得た評価方法、
および評価条件につき述べる。 （（１）電流さい断特性）

【００４２】各接点を取付けて１０−３Ｐａ以下に排気
した組立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）
、５０Ｈｚとした。開極位相はランダムに行ない　５０
０回しゃ断されたときのさい断電流を接点数３個につき
測定しその平均値および最大値を表１〜３に示した。尚
、数値は、実施例２のさい断電流値の平均値を　１．０
とした場合の相対値で示した。 （（２）高周波消弧特性）

【００４３】遅れ力率の小電流を開閉したとき、電流さ
い断によって負荷側に過電圧が発生すると、真空バルブ
の極間にはその過電圧と電源電圧の差が加わる。もし極
間の電圧が接点間隙の耐電圧値を超えると絶縁破壊して
放電し、接点には過渡的な高周波電流が流れる。この高
周波電流がしゃ断されると再び最初の段階に戻って過電
圧が現われ、それがまた接点間隙に放電を起こさせると
いうくり返しになる。このようなくり返しの現象は多重
再発弧現象としてよく知られている。真空しゃ断器のよ
うに高周波消弧能力の高いしゃ断器では、回路条件によ
っては多重再発弧により大きなサ―ジ電圧が発生し、負
荷機器（電動機や変圧器）の絶縁をおびやかすことがあ
る。一般に高周波消弧能力が小さいほど、再発弧をくり
返し難く、発生するサ―ジは小さくなると言われている
。

【００４４】この高周波消弧特性を各接点について調べ
るために、各接点を取付けて１０−３Ｐａ以下に排気し
た真空バルブを製作し、この真空バルブを組込んだしゃ
断器で　６．６ｋＶ、１５０ＫＶＡの単相変圧器の負荷
電流しゃ断試験を行った。しゃ断器と変圧器間は長さ　
１００ｍの　６．６ｋＶ単心ＣＶケ―ブル（導体断面積
　２００ｍｍ２　）で接続した。負荷電流は１０Ａ（実
効値）、しゃ断器の開極速度は　０．８ｍ／秒（平均）
とし、しゃ断器の開極位相を制御し、多重再発弧が発生
する位相でしゃ断させた。多重再発弧時に接点に流れる
過渡的な高周波電流はしゃ断器廻りのインダクタンスと
電源側、負荷側の浮遊キャパシタンスにより決まる周波
数をもち、今回の試験では過渡的な高周波電流の周波数
は約　１００ＫＨｚであった。高周波消弧能力の測定は
各接点につき２０回のしゃ断試験を行ない、開極後１ｍ
ｓ経過時の高周波消弧能力の平均値を求めた。表中の値
は、実施例２の高周波消弧能力（上記条件で電流しゃ断
した電流零点時の電流減少率ｄｉ／ｄｔ〔Ａ／μ秒〕）
を　１００とした場合の相対値を示す。 （（３）供試接点の内容）表１に供試接点の材料内容と
その対応する特性デ―タを示す。

【００４５】表のように、Ａｇ又は／及びＣｕ−ＷＣ合
金中のＡｇ又は及びＣｕ量を１０％未満〜８７ｗｔ％、
の範囲に変化させ、かつ接点の接触面を表１のような組
成を持つ第１の接触領域と第２の接触領域とに別けた。 第１の接触領域には大きさを１０μｍとした空隙を　０
．５〜２　ｖｏｌ％存在させ、第２の接触領域中には大
きさを１〜　１００μｍの範囲とした空隙を　０．５〜
４０　ｖｏｌ％存在させこれら第１、第２の接触領域を
適宜組合せて接点とした。更に、使用するＷ炭化物（Ｗ
Ｃ，Ｗ２　Ｃ）の粒径が　１　０．１μｍ〜４４μｍの
接点につき評価し、その効果を検討した。これらの条件
と対応する結果を表１に示した。 （実施例１〜４，比較例１〜３）

【００４６】平均粒径　０．８μｍのＷＣ粉又は、必要
によりＷＣ粉に高導電性成分の一部の量を所定比率混合
したＷＣ粉を用意する。この粉末を８トン／ｃｍ２　以
下の成形圧を適宜選択しながら成形する。被成形体を例
えば　９５０℃で焼結、１１００℃で溶浸し　０．５％
の空隙度を持つＡｇ−ＷＣ合金を得て、第１の接触領域
に供する素材とする。

【００４７】第２の接触領域に供する素材は、例えば前
述で得た第１の接触領域に供する素材にＣｕ板を配加熱
処理する方法で、内部の導電成分の所定量だけ外部へ移
動させ空隙度を５〜４０％となるよう温度及び時間の制
御によって調節する。この場合第２の接触領域素材中の
空隙度の大きい実施例−１（空隙度３４〜４０　ｖｏｌ
％）、比較例１（空隙度５０〜６５　ｖｏｌ％）では、
Ａｇ−ＷＣ素材の一面にＣｕ板を接触させた後加熱温度
を高めにかつ加熱時間を長く設定する。また補助技術と
してＷＣ粉を成形するときの成形圧力も低目に設定する
方法を併用する。実施例−４（空隙度３４〜４０　ｖｏ
ｌ％）、比較例３（空隙度３４〜４０　ｖｏｌ％）でも
同様である。

【００４８】一方、第２の接触領域素材中の空隙度の小
さい実施例２（空隙度５〜１０　ｖｏｌ％）、比較例（
空隙度　０．５〜２　ｖｏｌ％）では、Ｃｕ板を接触さ
せたＡｇ−ＷＣ素材の加熱温度を低目にかつ加熱時間も
短かく設定し、Ａｇ−ＷＣ中の高導電成分の移動量を低
く制御する。

【００４９】このようにＡｇ−ＷＣへの再加熱温度・加
熱時間を調整することによって第２の接触領域素材とし
て　０．５〜２　ｖｏｌ％から５０〜６５　ｖｏｌ％の
空隙度を有する素材を作製した。これらの接点素材を所
定の形状に加工後、前述した評価方法、条件にて、さい
断特性および高周波消弧特性を評価した。

【００５０】前記したように、さい断特性の評価は、　
５００回しゃ断させたときの特性で評価した。表１の比
較例１〜３、実施例１〜４に示すようにさい断値は実施
例２の平均値を　１．０とした相対値で比較した場合、
　２．０倍以下の上昇（特性の劣化）になっているが、
第２の接触領域中の空隙度が多い（比較例１，空隙度５
０〜６５％）では、最大値が、上昇しているのに対し第
２の接触領域中の空隙度が少ない（実施例１〜３）では
、比較値が２．０倍以下に安定（特性良好）している。

【００５１】尚、比較例２に示した空隙度　０．５以下
の接点では、表−１に示すように好ましい特性を示すが
、通常の工業的な製造に於ては、空隙度を０．５　ｖｏ
ｌ％以下とすることは、技術的には容易であるが経済的
負担が大となり本発明実施範囲から除外した。

【００５２】一方、高周波消弧特性の評価を行なうと、
同様に実施例２の特性を標準とした相対値で検討すると
、実施例１〜３，比較例１〜２のいずれもが、第１の接
触領域中の空隙度が　０．５　ｖｏｌ％と一定の為、高
周波消弧特性は表−１の如く大差ないことが判る。以上
から接点中の第２の接触領域の空隙度は５〜４０　ｖｏ
ｌ％（実施例１〜３）が好ましい。 （実施例５〜９，比較例４〜５）

【００５３】平均粒径　０．８μｍのＷＣ粉，平均粒径
３μｍのＡｇ粉を用意し、これらを混合後、成形圧をゼ
ロ〜８トン／ｃｍ２　の範囲で、適宜選択しながら成形
する。この時の成形圧の選択はＡｇ−ＷＣ合金中の導電
成分の量の決定と、最終的に合金中に作る空隙度にも影
響を与える。この場合、合金中のＡｇ量の多い実施例７
（Ａｇ＝５７〜６０ｗｔ％）、比較例５（Ａｇ＝８２〜
８７ｗｔ％）では、成形圧を特に、低くするか、若しく
はあらかじめＡｇの一部をＷＣと共に混合した混合粉を
得て、これを成形する方法を採用する。これらの混合粉
を成形後、実施例５、比較例４では、例えば１１００〜
１３００℃で焼結し、ＷＣ又はＷＣ−Ａｇ焼結体を得る
。実施例６〜９、比較例５ではこれより低い焼結温度で
焼結し焼結体を得る。この後の工程で焼結体中に、Ａｇ
を溶浸する（又は必要により焼結のみとし溶浸を中止す
ることもある）。最終的にＡｇ−Ｗ合金中のＡｇ量が、
１０未満〜８７ｗｔ％（比較例４〜５、実施例５〜９）
の合金を得るように、該合金を　９００℃以上、好まし
くは１０００℃以上で再加熱し、該合金中の組成と空隙
度を調整する。これらの接点素材を所定の形状に加工後
、空隙度を確認し空隙度が約　０．５　ｖｏｌ％の素材
、及び３〜１０　ｖｏｌ％の素材を選出し、これらを組
合せ第１，第２の接触領域を構成させ縦磁界コイルを有
する組立式の真空バルブ装置に組込み前述した評価方法
、条件にて、さい断特性および高周波消弧特性を評価し
た。

【００５４】前記したように、さい断特性の評価は、　
５００回しゃ断させたときの特性で比較した。表１の比
較例４〜５、実施例５〜９に示すように合金中のＡｇ量
でのさい断値の平均値は実施例２（Ａｇ＝３４〜３６ｗ
ｔ％、第２の接触領域中の空隙度２０〜２５ｖｏｌ％）
を　１．０とした相対値で比較した場合、　２．０倍以
下の上昇（特性の劣化）になっているが、Ａｇ＝１０ｗ
ｔ％未満（比較例４）およびＡｇ＝８２〜８７ｗｔ％（
比較例５）では、最大値が、上昇しているのに対しＡｇ
が１０〜８７ｗｔ％（実施例５〜９）では、比較値が　
２．０倍以下に安定（特性良好）している。特にＡｇ＝
１０ｗｔ％未満（比較例４）のようにＡｇ量が少ない接
点のさい断特性は、更に多数回のしゃ断を行なうと約２
０００回開閉前後より、さい断特性が劣化するのが見ら
れる。

【００５５】一方、高周波消弧特性の評価を行なうと、
同様に実施例２の特性を標準とした相対値で検討すると
、Ａｇ量が１０〜６０ｗｔ％（実施例５〜９）では安定
した特性を示すが、Ａｇ量が１０ｗｔ％未満（比較例４
）および８２〜８７ｗｔ％（比較例５）では、前記相対
値が増加（特性の劣化）の傾向にあり、相対値が　２０
０を越すことが認められる。従ってＡｇ−ＷＣ合金中の
Ａｇ量は、さい断特性および高周波消弧特性の両観点か
ら１０〜６０ｗｔ％の範囲が好ましい。尚、実施例２の
特性は、従来のＡｇ−ＷＣと同等以上の特性を示した。 （実施例８，１６，１７）

【００５６】一方、上記した実施例１〜７，実施例８は
総て補助成分のないＡｇ−ＷＣであったが、ＡｇとＷＣ
との間の濡れ性の調整に基く焼結温度の選択の範囲或い
は合金中の空隙度の制御の為に若干の好ましくは１ｗｔ
％以下のＣｏの添加は有益である。この程度のＣｏの添
加は実施例８に示すように電流裁断特性，高周波消弧特
性に影響を与えない、後述する実施例１６〜１７（補助
成分Ｆｅ＝　０．６ｗｔ％，Ｎｉ＝０．７ｗｔ％）に於
ても同様である。 （実施例１０〜１２，比較例６）

【００５７】実験の結果本発明構成に於ける接点では、
第１の接触領域の状態は、主として高周波消弧特性に影
響を与えている傾向にある。前述した実施例１〜９では
、第１の接触領域中の空隙度は　０．５　ｖｏｌ％、そ
の大きさは３μｍ以下の素材を選択し評価したが、空隙
の大きさは３〜１０μｍ程度（実施例−１０）までは両
特性に影響を与えず良好であった。しかし空隙の大きさ
は一定値より大となると電流裁断特性，高周波消弧特性
共に、ばらつき幅の増大として表われ好ましくない。一
方、前述した実施例１〜１０では素材中の高導電成分は
総てＡｇとした例を示したが、Ｃｕが存在しても実施例
１１の如く安定した両特性を示した。

【００５８】また、前述した実施例１〜１１では第１の
接触領域中の空隙度は総て　０．５　ｖｏｌ％のものを
選択した例を示したが、空隙度が　１．７〜　２．０　
ｖｏｌ％程度までは、高周波消弧特性への影響はほとん
どなく良好な特性範囲となる（実施例−１２）。しかし
空隙度がこれより多い３〜１０　ｖｏｌ％（比較例−６
）では電流裁断特性への悪影響は少ないものの高周波消
弧特性の劣化が著しいことが判った（比較例−６）。こ
れらより第１の接触領域中の空隙度は　２．０　ｖｏｌ
％以下、空隙の大きさは１０μｍ以下の素材を選択する
必要がある。 （実施例−１３）前述した実施例１〜１２では、選択し
たＷ炭化物は総てＷＣの例を示したが、ＷＣのみならず
Ｗ２　Ｃであっても両特性共、好ましい範囲の特性が得
られている（実施例−１３）。 （実施例１４〜１５，比較例７）

【００５９】前記した実施例１〜１３では、Ｗ炭化物（
実施例１〜１２ではＷＣ）の粒子の大きさ（平均粒子直
径μｍ）は、総て　０．８μｍの場合を試作したが、粒
子径は電流裁断値及び高周波消弧特性のいずれにも影響
を与える。本発明構成に於ては粒子径が大きすぎると両
特性の劣化と共にばらつきが著しくなる。すなわち粒子
径が実施例１〜１３より小さい　０．１〜０．３μｍの
場合には、粒子の吸着ガスを充分除去すれば充分好まし
い特性である（実施例−１４），実施例１〜１３より大
きい６〜１０μｍの場合も好ましい範囲である（実施例
−１５）。しかしこれより粒子径が大きい４４μｍの場
合（比較例７）では電流裁断特性にばらつきが表われる
のみならず高周波特性も劣化する。

【００６０】従って本発明の第１，第２の接触領域に用
いるＷＣの粒子径は、１０μｍ以下であることが好まし
く、その下限は、脱ガス技術によって決められ、その目
安は　０．１μｍ程度が限度となる。　０．１μｍ以下
では取扱いの面で工業的でないのみならず焼結性も過度
に進行し素材特性が安定しない。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】

【表３】

【００６４】

【表４】

【００６５】以上述べた実施例のように、接点中の空隙
度が小さい第１の接触領域と、空隙度の大きい第２の接
触領域とで接触面を構成し、接点局部の熱伝導度を調整
することによってまた、この特性を効率よく発揮させる
ために高導電性成分の量，ＷＣの量と粒子径とを制御す
ることによって電流さい断特性を低く維持出来かつばら
つきも少なく管理することが出来、さらに高周波消弧特
性も同時に充分低く維持することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、次
のような効果を奏する。すなわち、電流さい断特性を低
く維持出来かつばらつきも少なく管理することが出来る
。さらに高周波消弧特性も同時に充分低く維持すること
ができる。したがって、本発明の接点材料を真空バルブ
接点に用いれば、電流さい断特性およびしゃ断特性の良
い真空バルブが得られ、電流さい断特性の安定性をより
一層向上した真空バルブ用接点を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブ用接点が適用された真空バ
ルブの断面図。

【図２】［図１］の電極部分の拡大断面図。

【符号の説明】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高導電性成分と耐ア―ク性成分とから
   成る合金中の空隙度を２容量％以下に抑制した第１の接
   触領域と、前記高導電性成分と耐ア―ク性成分とから成
   る合金中の空隙度を５〜４０容積％の範囲に調整した第
   ２の接触領域とを有し、これらの接触領域が同心円状に
   配されたことを特徴とする真空バルブ用接点。
2. 【請求項２】　　前記第１の接触領域から前記第２の接
   触領域の方向に連続的に又は段階的に空隙度を変化した
   材料で構成されたことを特徴とする請求項１記載の真空
   バルブ用接点。
3. 【請求項３】　　前記高導電性成分は１０〜６０重量％
   のＡｇ又は／及びＣｕを主成分とする金属・合金よりな
   り、前記耐ア―ク性成分は４０〜９０重量％のＷを主成
   分とする炭化物よりなることを特徴とする請求項１〜請
   求項２記載の真空バルブ用接点。
4. 【請求項４】　　Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの１つよりなる補助
   成分が１重量％以下含有することを特徴とする請求項３
   記載の真空バルブ用接点。