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公開番号2025111054
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005206
出願日2024-01-17
発明の名称真空バルブ、真空バルブ用接点材料、及び真空バルブ用接点材料の製造方法
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H01H 33/664 20060101AFI20250723BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】所望の特性を有する真空バルブ用接点材料を容易に得る。
【解決手段】実施形態にかかる真空バルブ用接点材料は、銅と、クロム、モリブデン、タンタル、またはタングステンのうち少なくとも1つの耐弧成分とを含み、耐孤成分は三次元構造を有し、銅の少なくとも一部は、三次元構造内に設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
銅と、クロム、モリブデン、タンタル、またはタングステンのうち少なくとも１つの耐弧成分とを含み、前記耐孤成分は三次元構造を有し、前記銅の少なくとも一部は、前記三次元構造内に設けられている真空バルブ用接点材料。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記三次元構造は、ラティス構造、柱状構造、または多孔質構造を有する請求項１に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項３】
前記三次元構造は、金属積層造形法によって形成されている請求項１に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項４】
前記銅と前記耐孤成分との重量比は１：０．１から１：２である請求項１に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料を含む接点を有する電極を備えた真空バルブ。
【請求項６】
三次元構造を有する第１成分と、
前記第１成分とは異なる組成を有し、少なくとも一部は前記三次元構造内に設けられている第２成分とを含む材料。
【請求項７】
前記三次元構造は、ラティス構造、柱状構造、または多孔質構造を有する請求項６に記載の材料。
【請求項８】
前記三次元構造は、金属積層造形法によって形成されている請求項６に記載の材料。
【請求項９】
クロム、モリブデン、タンタル、またはタングステンのうち少なくとも１つの耐弧成分の三次元構造を形成し、
前記三次元構造の内部に溶融した銅を浸透させることを含む真空バルブ用接点材料の製造方法。
【請求項１０】
前記三次元構造は、ラティス構造、柱状構造、または多孔質構造を有する請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、真空バルブ、真空バルブ用接点材料、及び真空バルブ用接点材料の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
空遮断器の大容量化ニーズが大きくなっているため、真空バルブの性能向上が求められている。真空バルブは絶縁材料からなる円筒形の絶縁容器の両端が金属製フランジで封じられた構造であり、絶縁容器内は高真空に保たれている。また、ベローズを介してフランジと一体化した一対の電極は遮断器の操作機構に接続され、真空バルブの軸方向に可動する。事故電流が発生した場合には、電極を開極することで事故電流を遮断することができる。
【０００３】
真空バルブの電極材料には銅－クロム（Ｃｕ－Ｃｒ）系合金が用いられている。Ｃｕ－Ｃｒ系合金には製法の異なる３種類例えば溶解材、焼結材、及び溶浸材が存在する。
溶解材は、真空雰囲気において材料を溶融させたあと鋳造し、急冷して製造される。材料中のＣｒ相はデンドライト（樹枝）状に形成され、そのサイズは大凡１０～２０μｍと微細である。Ｃｒ相の分布にはほとんど異方性はない。また、真空中での脱ガス効果と鋳型による急冷によって、残留酸素が少なく、Ｃｕマトリクス中に１０μｍ程度のＣｒが微細かつ均一に分散した金属組織を有することが特徴である。最終工程において急冷するため、冷却速度を一定以上に維持するために一度に溶解できる重量に制限があることから、一般的に価格が高いが、電気的性能は最も優れている。
【０００４】
焼結材は、原料粉末を混合し成形した圧粉体を真空中あるいは還元・不活性雰囲気で焼結して製造される。Ｃｒ相は粒子状で均一に分散している。Ｃｒ相のサイズは使用原料によって変わるが、一般的には５０μｍ～１００μｍである。Ｃｕ－Ｃｒ合金の焼結工程において真空あるいは還元・不活性雰囲気を用いて酸化Ｃｒを還元することは熱力学的に不可能であるため、焼結材に多くの酸素が残留し、特に電流遮断容量を劣化させてしまう。また、焼結密度が低い場合、製造時に内部ポアに溶融したろう成分が浸透してしまうため製造不良を起こしやすい。しかしながら、多数の圧粉体を一度に焼結できるため価格が安い。
【０００５】
溶浸材は、Ｃｒの低密度の焼結体を作製したのち、溶融Ｃｕを低密度焼結体内部に浸透させて製造される。材料中のＣｒ相はお互いに接触しスケルトン（骨格）を形成しているため、Ｃｒ相の密な箇所と疎な箇所が発生する。溶融Ｃｕの流動によってＣｒ焼結体表面の酸化Ｃｒ層が排出される効果によって残留酸素量を溶解材と同等まで低減することができる。しかしながら、Ｃｒの低密度焼結体はその構造を維持できる最低密度があるためＣｒ量が大凡４０重量％以下のＣｕ－Ｃｒ合金を製造することができない。また、酸素等不純物を多く含むＣｕが排出されるため、原料の使用効率が悪く価格が高い。
【０００６】
それぞれの製法では細かなＣｒ相の分布の違いはあるが、Ｃｒ相の分布はほとんど制御できない点で共通している。例えば真空溶解法では、溶湯の冷却速度がほとんど唯一のＣｒ相分布の制御パラメータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－９３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
所望の特性を有する真空バルブ用接点材料を容易に得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、銅と、クロム、モリブデン、タンタル、またはタングステンのうち少なくとも１つの耐弧成分とを含み、前記耐孤成分は三次元構造を有し、前記銅の少なくとも一部は、前記三次元構造内に設けられている真空バルブ用接点材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態にかかる真空バルブ用接点材料の一例の断面構造の一部を表すモデル図である。
図１に用いられるラティス構造を説明するためのモデル図である。
図２の三次元構造のユニットＡの拡大図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
実施形態に使用されるユニットセルを説明するためのモデル図である。
柱状構造を説明するためのモデル図である。
柱状構造を説明するためのモデル図である。
柱状構造を説明するためのモデル図である。
第２実施形態に係る真空バルブの構成を表す縦断面図である。
第３実施形態に係る真空バルブ用接点材料の製造方法を表すフロー図である。
実施例１に係る真空バルブ用接点材料の製造方法を表すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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