JP6018366B2 - 真空バルブの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの製造方法に関する。

従来、Ｃｕ−Ｃｒ合金を用いるような接点では、耐弧成分のＣｒ粒子を微細化し、耐電圧特性の向上が図られている。この手段として、真空バルブ組立前の接点表面に、電子線によりエネルギー照射を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、真空バルブ組立後に、接点間を放電させる電流コンディショニング処理を行うことが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、エネルギー照射を行った接点では、真空バルブ組立時の入熱により耐弧成分の粒径が増大することがある。また、組立時には、短時間であるものの、接点が大気に曝され、酸化などが起こり、耐電圧特性の向上をし難くさせる。

一方、電流コンディショニング処理においては、一般的に数１０〜数１００回の所定回数の放電を行うものの、接点全域への処理が困難であり、耐電圧特性の向上に限界が生じていた。

特開平８−１１１１３１号公報 特開２０１０−１２３３４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、真空バルブ組立前のエネルギー照射による耐弧成分の微細化を保ちつつ、電流コンディショニング処理による微細化を加え、耐電圧特性を向上させることの可能な真空バルブの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブの製造方法は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの製造方法であって、前記接点を導電成分と耐弧成分とを所定量混合して製造し、先ず、接触面全域にエネルギー照射を行って前記耐弧成分を微細化した第１の微細層を設け、これを冷却後、真空バルブに組込み、そして、前記第１の微細層の表面に電流コンディショニング処理を行い、前記耐弧成分の粒径を前記第１の微細層のものと比べて同等以下とする第２の微細層をランダムに設けたことを特徴とする。

本発明の実施例に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例に係る真空バルブの製造方法を示す図。 本発明の実施例に係る真空バルブの接点の製造直後を断面して示す説明図。 本発明の実施例に係る真空バルブの接点のエネルギー照射時を断面して示す説明図。 本発明の実施例に係る真空バルブの接点の電流コンディショニング処理時を断面して示す説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例１に係る真空バルブを図１〜図５を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例に係る真空バルブの製造方法を示す図、図３は、本発明の実施例に係る真空バルブの接点の製造直後を断面して示す説明図、図４は、本発明の実施例に係る真空バルブの接点のエネルギー照射時を断面して示す説明図、図５は、本発明の実施例に係る真空バルブの接点の電流コンディショニング処理時を断面して示す説明図である。

図１に示すように、アルミナ磁器よりなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、中央部に固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向し、接離自在の可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７端部に固着されている。可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３の中央開口部に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って可動側通電軸７を軸方向に移動させることができる。接点５、６の周りには、筒状のアークシールド９が設けられている。

ここで、接点５、６は、Ｃｕ−Ｃｒ合金からなり、この合金の基材層５ａ、６ａと、接離面となる表面全域にエネルギー照射により設けられたＣｒ粒子を微細化した第１の微細層５ｂ、６ｂと、電流コンディショニング処理によりランダムに設けられたＣｒ粒子を微細化した第２の微細層５ｃ、６ｃとで構成されている。

次に、固定側接点５を用い製造方法を図２〜図５を参照して説明する。可動側接点６も同様である。

図２に示すように、所定量を混合したＣｕ−Ｃｒ合金の焼結体から所定形状の基材層５ａを製造する（ｓｔ１）。基材層５ａには、図３に示すように、Ｃｕマトリックス５ａ１中に、粒径数１０μｍのＣｒ粒子５ａ２が混合されている。そして、先ず、基材層５ａの接離面となる表面全域に例えば電子線により１Ｗ／ｍｍ^２のエネルギーを照射し、深さ２０〜３０μｍを溶融させ（ｓｔ２）、冷却する（ｓｔ３）。溶融、冷却により、図４に示すように、第１の微細層５ｂが形成され、Ｃｒ粒子５ａ２が微細化され、粒径０．数〜数μｍの第１の微細Ｃｒ粒子５ｂ１が形成される。

次に、第１の微細層５ｂを有する接点５を、ろう付け作業などにより真空バルブに組込む（ｓｔ４）。この場合、運搬時などに大気中に曝されることがある。組立後、接点５を所定間隔に開き、数Ａの小電流を用い、数１０〜数１００回の所定回数、放電させる電流コンディショニング処理を行う（ｓｔ５）。すると、図５に示すように、第１の微細層５ｂの表面に、ランダムに第２の微細Ｃｒ粒子５ｃ１を有する第２の微細層５ｃが形成される。なお、放電条件によっては、第２の微細層５ｃが基材層５ａに達することがある。

第２の微細Ｃｒ粒子５ｃ１は、真空バルブ組立時の入熱により成長してＣｒ粒径が増大しても、電流コンディショニング処理で微細化される。また、第１の微細層５ｂの表面に酸化物などの不純物が付着していても、除去される。なお、溶融、冷却直後の第１の微細層５ｂの温度が周囲温度（常温）よりも高ければ、微細Ｃｒ粒子５ｂ１の粒径の増大が抑制される。

電流コンディショニング処理では、第２の微細層５ｃが形成される場所を制御できない。しかしながら、第２の微細層５ｃが形成されていない個所であっても第１の微細層５ｂが形成されているので、耐電圧特性を向上させることができる。なお、第２の微細Ｃｒ粒子５ｃ１の粒径は、第１の微細Ｃｒ粒子５ｂ１と比べて同等以下となる。

Ｃｕ６５（ｗｔ％）−Ｃｒ３５（ｗｔ％）合金で焼結体を製造し、基材層５ａのみで求めた破壊電圧に対し、エネルギー照射を行い第１の微細層５ｂを設けたものでは、約３０％の向上があった。これを真空バルブに組込み、５０回の電流コンディショニング処理を行い第２の微細層５ｃを設けたものでは、更に約２５％の向上が見られた。破壊電圧は、３０回印加後の安定した値である。

上記実施例の真空バルブによれば、接点５、６の製造時に接離面全域にエネルギー照射を行い、Ｃｒ粒子５ａ２を微細化し、真空バルブ組立後においても、電流コンディショニング処理を行い、Ｃｒ粒子５ａ２の微細化を確実なものにしているので、耐電圧特性を大幅に向上させることができる。

上記実施例では、耐弧成分にＣｒを用いて説明したが、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの炭化物のうち、少なくとも１種類以上を用いることができる。このため、耐弧成分をまとめると、第１の微細Ｃｒ粒子５ｂ１を含めたエネルギー照射後の炭化物を第１の微細耐弧成分、第２の微細Ｃｒ粒子５ｃ１を含めた電流コンディショニング処理後の炭化物を第２の微細耐弧成分と称することができる。また、補助成分として、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｃｏのうち、少なくとも１種類以上を５（ｗｔ％）以下含有させることができる。更に、導電成分にＣｕを用いて説明したが、Ａｇを用いることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
４ 固定側通電軸
５ 固定側接点
５ａ、６ａ 基材層
５ａ１ Ｃｕマトリックス
５ａ２ Ｃｒ粒子
５ｂ、６ｂ 第１の微細層
５ｂ１ 第１の微細Ｃｒ粒子
５ｃ、６ｃ 第２の微細層
５ｃ１ 第２の微細Ｃｒ粒子
６ 可動側接点
７ 可動側通電軸
８ ベローズ
９ アークシールド

Claims (1)

1. 接離自在の一対の接点を有する真空バルブの製造方法であって、
   前記接点を導電成分と耐弧成分とを所定量混合して製造し、
   先ず、接触面全域にエネルギー照射を行って前記耐弧成分を微細化した第１の微細層を設け、
   これを冷却後、真空バルブに組込み、
   そして、前記第１の微細層の表面に電流コンディショニング処理を行い、
   前記耐弧成分の粒径を前記第１の微細層のものと比べて同等以下とする第２の微細層をランダムに設けたことを特徴とする真空バルブの製造方法。

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