JP2002167286A - 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット - Google Patents

金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット

Info

Publication number
JP2002167286A
JP2002167286A JP2000365393A JP2000365393A JP2002167286A JP 2002167286 A JP2002167286 A JP 2002167286A JP 2000365393 A JP2000365393 A JP 2000365393A JP 2000365393 A JP2000365393 A JP 2000365393A JP 2002167286 A JP2002167286 A JP 2002167286A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic
metal
ceramic member
switch
shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000365393A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3690981B2 (ja
Inventor
Tomosuke Makino
友亮 牧野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=18836168&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2002167286(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2000365393A priority Critical patent/JP3690981B2/ja
Priority to EP01128049A priority patent/EP1211705B2/en
Priority to DE60126560T priority patent/DE60126560T3/de
Priority to KR10-2001-0074803A priority patent/KR100459358B1/ko
Priority to US09/995,735 priority patent/US6635841B2/en
Publication of JP2002167286A publication Critical patent/JP2002167286A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3690981B2 publication Critical patent/JP3690981B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/125—Metallic interlayers based on noble metals, e.g. silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/76—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
    • C04B2237/765—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc at least one member being a tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H01H2033/66215—Details relating to the soldering or brazing of vacuum switch housings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24926—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including ceramic, glass, porcelain or quartz layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック部材の寸法に応じて最適の接合構
造を採用することにより、接合部に切れや割れ等の欠陥
が発生しにくく接合強度の高い金属−セラミック接合体
を提供する。 【解決手段】 円筒状のセラミック部材５５の端面５５
ａに対し、板状の遮蔽部材５７の主表面を、接合金属層
１５を介してバットシール形態により接合する。接合金
属層１５とセラミック部材５５とは、セラミック部材５
５の端面５５ａの周方向に沿う平均幅Ｗ（ｍｍ）の円環
状領域にて接する。そして、セラミック部材の外径寸法
をＤ（ｍｍ）として： Ｄ≧３０ ‥‥ （１／６）×Ｄ≧Ｗ≧（Ｄ／３０）＋２．６ ‥‥ を満たすように、ＷとＤとの各値が調整される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属−セラミック接
合体及びそれを用いた真空スイッチユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】高電圧付加への電流供給を開閉するため
のスイッチとして、電流遮断に伴う火花発生と、その後
の放電短絡とを防止して十分な絶縁性を確保するため
に、セラミック容器に接点部分を収納し、内部を真空減
圧した真空スイッチユニットが多く用いられている。こ
のような真空ユニットでは、セラミック容器が円筒状の
セラミック部材であり、その両端面を金属製の遮蔽部材
にて遮蔽した構造を有するものが一般的である。金属製
の遮蔽部材とセラミック部材とはろう付けによる金属−
セラミック接合体を形成する。
【０００３】円筒状のセラミック部材の端面に金属部材
を気密接合する構造としては、エッジシールと称される
構造と、バットシールと称される構造とがある。前者
は、円筒状のセラミック部材の端面に対し、筒状部を有
する金属部材の該筒状部の端面を、ろう材を介して突合
せ接合するものであり、後者は、金属蓋などの板状部分
を有する金属部材の該板状部分の板面（主表面）をセラ
ミック部材の端面に重ね合わせる形にて配置し、それら
の面間を、ろう材を介して接合するものである。そし
て、従来の真空スイッチユニット等においては、セラミ
ック部材の外径や肉厚などに特に関係なくエッジシール
とバットシールとを使い分けていた。例えば、特開昭５
２−５９８６３号公報には、金属部材をコバール等の低
膨張率合金にて構成することにより、エッジシールとバ
ットシールとの種別によらず欠陥の少ない良好な接合体
が得られる旨開示されている。また、特開平７−１７２
９４６号公報には、バットシール構造の採用を前提とし
て、セラミック部材の肉厚と、金属部材の重ね接合部分
の肉厚との比、さらには材料の線膨張係数やろう材融点
などを規定することにより、良好な接合体が得られるこ
とが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された技術を勘案しても、セラミック部材の外
径寸法が製品により種々に異なる場合、接合構造の種別
によっては、ろう付け接合後の冷却時に、セラミック部
材と金属部材との間の線膨張係数差によりろう付け接合
部の特定部位に応力集中が生じ、接合強度が極端に低い
不良品が発生しやすい問題がある。
【０００５】本発明の課題は、セラミック部材の寸法に
応じて最適の接合構造を採用することにより、接合部に
切れや割れ等の欠陥が発生しにくく接合強度の高い金属
−セラミック接合体を提供すること、及びそれを用いた
真空スイッチユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明の金属−セラミック接合体
は、円筒状のセラミック部材の端面に対し、該端面の全
周に沿う板状部を有する金属部材を、板状部の主表面を
セラミック部材の端面と対向させる形で接合金属層を介
してバットシール形態により接合した構造を有し、接合
金属層とセラミック部材とが、セラミック部材の端面周
方向に沿う平均幅Ｗ（ｍｍ）の円環状領域にて接してな
り、かつ、セラミック部材の外径寸法をＤ（ｍｍ）とし
て： Ｄ≧３０ ‥‥ （１／６)×Ｄ≧Ｗ≧（Ｄ／３０）＋２．６ ‥‥ を満たすように、ＷとＤとの各値が調整されていること
を特徴とする。
【０００７】また、本発明の真空スイッチユニットは、
上記本発明の金属−セラミック接合体と、円筒状に形成
されたセラミック部材の内側にスイッチ遮蔽空間を形成
するために、該セラミック部材の各端部側を遮蔽する遮
蔽部材と、スイッチ遮蔽空間内にて相対的に接近・離間
可能に配置され、スイッチ接点部を形成するスイッチ電
極部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明者は、筒状のセラミック部材に金属
部材を接合金属層（例えばろう材）を介して接合する際
に、その接合構造形態とセラミック部材寸法との関係に
着目して鋭意検討を行なった。その結果、一般に真空ス
イッチユニット等に広く使用されている外径３０ｍｍ以
上のセラミック部材においては（前記したの条件であ
る）、その外径寸法Ｄに対して接合領域の幅Ｗが相対的
に小さくなった場合、その接触領域の内縁あるいは外縁
位置にてセラミック部材側に切れ等の欠陥が発生しやす
くなることが判明した。また、さらに検討を重ねた結
果、こうした切れが発生しやすいのは、前記した２種の
接合構造のうちバットシール構造を採用した場合である
ことがわかった。
【０００９】しかしながら、エッジシール構造は突合せ
接合のための円筒状部分が必ず必要であり、また、真空
スイッチユニットなどにおいては、内部空間を遮蔽する
ための金属蓋をこれとは別に設ける必要があるため、部
品点数や加工工数などの観点で割高になりやすい側面が
あるといえる。これに対し、バットシールでは、例えば
蓋状の金属部材を、ろう材層を介してセラミック部材の
端面に重ね接合すればよいなど、構造が比較的単純であ
り、加工工数も削減できるという、エッジシールにはな
い捨てがたい特長を有している。
【００１０】そこで、バットシール構造に絞って切れ等
の発生条件等を、実験によりさらに仔細に検討したとこ
ろ、セラミック部材の肉厚を外径寸法Ｄに対してある程
度大きく設定でき、結果として接合領域幅Ｗの幅がある
限界値、具体的にはＷmin＝Ｄ／３０＋２．６で表され
る下限値Ｗmin以上とできる場合は、接合構造としてバ
ットシール構造を採用しても、接触領域の内縁あるいは
外縁位置にてセラミック部材側に切れ等の欠陥が発生し
難くなり、ひいては接合強度の高い接合体が得られるこ
とを見出して本発明を完成するに至ったのである。ま
た、このような接合体を真空スイッチユニットに適用す
ることにより、スイッチ容器となるセラミック部材と金
属製遮蔽部材との間に形成される接合部の耐久性が増
し、長寿命でリーク等の発生しにくい真空スイッチを実
現できる。また、接合部不良が軽減されることで、製品
歩留まりも格段に向上する。
【００１１】接合領域幅Ｗが上記Ｗminよりも小さくな
ると、接合部における上記の欠陥発生が著しくなり、接
合部の強度不足や不良率上昇による製品歩留まり低下に
つながる。他方、接合領域幅ＷがＷmax＝（１／６）×
Ｄ（ｍｍ）で表される上限値Ｗmaxよりも大きい場合、
セラミック部材は、外径寸法Ｄに対して肉厚が相対的に
増加しすぎ、材料コストの高騰や重量増大を招くほか、
例えば真空スイッチの外管としてセラミック部材を使用
する際に、内部に電極などの必要な部品を配置するスペ
ースが不足することにつながる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、本発明の金属−セラミッ
ク接合体を用いた真空ユニットの例を示している。該真
空スイッチユニット５０においては、外管をなす円筒状
の筒状部材５５がセラミック部材として構成されてお
り、その筒状部材５５の内側には金属製の筒状のアーク
シールド部材５４が配置されている。筒状部材５５の内
周面には周方向の凸条部１２が形成され、その凸条部１
２の内周面に対し、アークシールド部材５４の外周面が
図示しないろう材層を介して接合されている。筒状部材
５５は、例えばアルミナ系セラミック（例えばアルミナ
含有率９２質量％）にて構成され、外周面は図示しない
釉薬層にて覆われている。
【００１３】一方、筒状部材５５には、各端部側を遮蔽
する円板蓋状の１対の遮蔽部材５７，５７が設けられ、
内部にスイッチ遮蔽空間１１が形成されている。これら
遮蔽部材５７は、筒状部材５５の端面にバットシール構
造にて接合されている。図２に示すように、遮蔽部材５
７は、全体が板状に構成されているから、筒状部材５５
の端面５５ａに対向する外周縁部も当然、端面５５ａの
全周に沿う板状をなす。そして、その外周縁部の片側の
主表面にて、筒状部材５５（セラミック部材）の端面５
５ａに対し、接合金属層たるろう材１５を介してバット
シール形態により接合される。
【００１４】なお、遮蔽部材５７，５７は、本実施形態
ではＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（例えばコバール（商品
名）：Ｆｅ−２９重量％Ｎｉ−１７〜１８重量％Ｃｏ）
にて構成されているが、この他にもステンレス鋼やＣｕ
合金等の材質を採用することが可能である。また、ろう
材１５は、例えばＡｇ−Ｃｕ系ろう材にて構成され、セ
ラミック部材たる筒状部材５５との間には活性金属成分
（例えばＴｉ等）とセラミックとの反応層が形成されて
いる。
【００１５】次に、スイッチ遮蔽空間１１の内部には、
一方の遮蔽部材５７を貫く形で固定電極部材４が配置さ
れている。この固定電極部材４には、スイッチ遮蔽空間
１１外に位置する基端側に固定側端子部５２が形成さ
れ、他方、スイッチ遮蔽空間１１内に位置する先端側に
固定側スイッチ接点部６１（スイッチ電極部材）が形成
されている。また、他方の遮蔽部材５７を貫く形で、筒
状部材５５の軸線Ｏ方向に移動可能な可動電極部材５が
設けられている。該可動電極部材５には、スイッチ遮蔽
空間１１外に位置する基端側に可動側端子部５６が形成
され、スイッチ遮蔽空間１１内に位置する先端側に、自
身の移動に伴い固定側スイッチ接点部６１と当接／離間
する可動側スイッチ接点部６０（スイッチ電極部材）が
形成されている。そして、前記したアークシールド部材
５４は、筒状部材５５内にて固定側スイッチ接点部６１
と可動側スイッチ接点部６０とを取り囲む形で配置され
ている。なお、可動電極部材５は蛇腹状の金属ベローズ
５８により固定側スイッチ接点部６１に対して接近・離
間駆動される。
【００１６】図３は、筒状部材５５と金属部材たる遮蔽
部材５７との接合部の拡大断面図を示すものである。ろ
う材１５は、筒状部材５５の端面５５ａに対し、周方向
に沿う平均幅Ｗ（ｍｍ）の円環状領域にて接している
（図４参照）。そして、筒状部材５５の外径寸法をＤ
（ｍｍ：図２）として、Ｄ≧３０であり、かつ、 （１／６)×Ｄ≧Ｗ≧（Ｄ／３０）＋２．６（前記） を満たすように、ＷとＤとの値が調整されている。ま
た、筒状部材５５（セラミック部材）の端面５５ａの内
周縁及び／又は外周縁（ここでは両方であるが、片側の
みでもよい）に面取り部５５ｔが形成されている。な
お、ろう材１５（接合金属層）の接合領域幅Ｗは、筒状
部材５５の中心軸線Ｏと直交する投影面への、接合領域
の正射影像において、中心軸線Ｏに関する半径方向の幅
Ｗにて表す。
【００１７】前記した式の意味について、以下にさら
に詳しく説明する。本発明者が検討したところによる
と、図３に示すように、ろう付け後の冷却時等において
セラミック部材たる外筒部材５５に切れＣ等を発生しや
すいのは、接合領域の外縁又は内縁位置である。特に、
面取り部５５ｔにろう材フィレット１５が重なっている
場合、面取り部５５ｔへの重なり部１５ａ（中心軸線Ｏ
を中心として内縁５５ｅを通る直円筒面よりも外側にあ
るろう材フィレット部分である）の体積が大きいほど、
応力集中が顕著となって切れＣ等が生じやすくなる。そ
こで、重なり部１５ａの体積を如何に小さくするかが、
切れＣ等の発生を抑制する上で重要である。
【００１８】図２に示すように、バットシールを採用し
た場合、遮蔽部材５７の主表面が筒状部材５５の端面の
全幅にわたって略平行に対向する形となるので、ろう材
フィレットの周縁１５ｐは、金属部材である遮蔽部材５
７の主表面側と筒状部材５５の端面外縁、つまり面取り
部５５ｔとの双方に対して裾を引く凹状形態を呈するこ
とになる。そして、筒状部材５５の中心軸線を含む断面
において、筒状部材５５の端面５５ａ（あるいは面取り
部５５ｔ）に対するろう材フィレット１５の縁位置にお
けるろう材フィレットの立ち上がり接線Ｐと面取り部５
５ｔとのなす角をフィレット角φとした時に、該フィレ
ット角φがどうしても大きくなりやすい側面がある。こ
の場合、ろう付け時において溶融ろう材は遮蔽部材５７
の主表面外縁方向、つまり筒状部材５５の端面５５ａと
略平行な方向に引っ張られるので、面取り部５５ｔ側へ
のろう材の流れ出しが生じやすくなり、重なり部１５ａ
の体積は大きくなりがちとなる。
【００１９】そして、図４（ｂ）に示すように、筒状部
材５５の肉厚Ｔ、つまり接合領域の幅Ｗを小さくする
と、表面張力による収縮作用があまり働かなくなり、図
３を用いて説明した要因により、重なり部１５ａの体積
が大きくなって切れＣ等が発生しやすくなるものと考え
られる。しかしながら、図４（ａ）に示すように、筒状
部材５５の肉厚Ｔ、つまり接合領域の幅Ｗがある程度大
きい場合は、ろう材が薄く広がる形となり、溶融ろう材
が表面張力により収縮しようとする作用が大きく働く結
果、重なり部１５ａの体積はそれほど大きくならない。
そして、すでに説明した通り、接合領域幅Ｗの幅を下限
値Ｗmin（＝Ｄ／３０＋２．６）よりも大きくすること
で、重なり部１５ａの体積が適度に小さく抑えられる結
果、応力集中による切れ等の欠陥を効果的に防止でき、
ひいては接合強度の高い接合体を得ることができるので
ある。なお、接合領域幅Ｗは、筒状部材５５の過度の重
量増加と、遮蔽空間１１のスペース不足とを招かぬよう
に、Ｗmax＝（１／６）×Ｄ（ｍｍ）で表される上限値
Ｗmaxよりも小さく設定する。
【００２０】次に、金属部材としての遮蔽部材５７の厚
さｔ（ｍｍ）は、（１／１２０）×Ｄ≦ｔ≦３とするの
がよい。ｔが３ｍｍを超えると、ろう付け後の冷却時等
において金属部材収縮による応力集中の影響が大とな
り、セラミック部材５５側への切れ等の発生を抑制しき
れなくなる場合がある。また、（１／１２０）×Ｄより
も遮蔽部材５７の厚さｔが小さくなると、遮蔽部材５７
の強度確保が困難となる。
【００２１】なお、本発明の金属−セラミック接合体は
上記のような真空スイッチユニットに限らず、熱交換器
など他の用途にも適用することができる。
【００２２】
【実施例】アルミナ焼結体（アルミナ含有率９２質量
％）からなる筒状部材５５として、表１に示す種々の外
径Ｄ（ｍｍ）及び内径ｄ（ｍｍ）を有するものを用意し
た。各筒状部材の端面内外縁には、幅０．２５ｍｍの面
取り部を施した。そして、各筒状部材の両端面にＭｏ−
Ｍｎ合金粉末を含有したメタライズペーストを塗布し、
１４００℃で焼付け処理した後、電解Ｎｉメッキを施す
ことにより、図５（ａ）に示すように、筒状部材５５の
端面にメタライズ層１０４を形成した。そして、図５
（ｂ）に示すように、対応する外径寸法にて種々の厚さ
を有するコバール製の遮蔽部材５７を、Ａｇ−Ｃｕ共晶
ろう材（Ａｇ−２８質量％Ｃｕ）箔１０５を挟んで筒状
部材５５の端面に重ね合わせ、バットシール法により温
度８３０℃にて接合した。なお、接合領域幅Ｗはろう材
箔１０５の寸法により調整した。そして、得られた試験
品の接合部の外観観察を行い、筒状部材５５への切れ等
の発生状況を調べた。切れ等の発生が全く見られなかっ
たものを「○」、切れ等の発生が僅かながら見られたも
のを「△」、多数の切れが見られたものを「×」として
評価した。結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】この結果より、接合領域幅ＷがＷmin＝
（Ｄ／３０）＋２．６（ｍｍ）以上である場合は、切れ
等がほとんど見られず、良好な接合状態が得られている
ことがわかる。他方、接合領域幅ＷがＷminよりも小さ
い場合は、切れ等の発生が顕著となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属−セラミック接合体を用いた真空
スイッチユニットの一例を示す断面図。
【図２】バットシール方式によるセラミック部材と金属
部材との接合構造を示す断面図。
【図３】図２の接合部を拡大して示す図。
【図４】バットシール方式による接合部への、ろう材フ
ィレットの接合領域幅Ｗの与える影響を模式的に説明す
る図。
【図５】バットシール方式による突合せ接合構造の製造
工程説明図。
【符号の説明】
１１ 遮蔽空間 １５ ろう材フィレット（接合金属層） ５０ 真空スイッチユニット ５５ 筒状部材（セラミック部材） ５７ 遮蔽部材（金属部材） ６０ 可動側スイッチ接点部（スイッチ電極部材） ６１ 固定側スイッチ接点部（スイッチ電極部材）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円筒状のセラミック部材の端面に対し、
    該端面の全周に沿う板状部を有する金属部材を、板状部
    の主表面をセラミック部材の端面と対向させる形で接合
    金属層を介してバットシール形態により接合した構造を
    有し、接合金属層とセラミック部材とが、セラミック部
    材の端面周方向に沿う平均幅Ｗ（ｍｍ）の円環状領域に
    て接してなり、かつ、セラミック部材の外径寸法をＤ
    （ｍｍ）として： Ｄ≧３０ （１／６)×Ｄ≧Ｗ≧（Ｄ／３０）＋２．６ を満たすように、ＷとＤとの各値が調整されていること
    を特徴とする金属−セラミック接合体。
  2. 【請求項２】 金属部材の筒状部の厚さｔ（ｍｍ）が、 （１／１２０）×Ｄ≦ｔ≦３ の関係を満足するように調整されている請求項１記載の
    金属−セラミック接合体。
  3. 【請求項３】 セラミック部材が、真空スイッチ用の外
    管である請求項１又は２に記載の金属−セラミック接合
    体。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の金属−セラミック接合
    体と、 円筒状に形成されたセラミック部材の内側にスイッチ遮
    蔽空間を形成するために、該セラミック部材の端部側を
    遮蔽する遮蔽部材と、 スイッチ遮蔽空間内にて相対的に接近・離間可能に配置
    され、スイッチ接点部を形成するスイッチ電極部材と、 を備えたことを特徴とする真空スイッチユニット。
JP2000365393A 2000-11-30 2000-11-30 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット Expired - Fee Related JP3690981B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000365393A JP3690981B2 (ja) 2000-11-30 2000-11-30 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット
EP01128049A EP1211705B2 (en) 2000-11-30 2001-11-26 Metal-ceramic composite and vacuum switch unit using the same
DE60126560T DE60126560T3 (de) 2000-11-30 2001-11-26 Metall/keramik-komposit und diese verwendender Vakuumschalter
KR10-2001-0074803A KR100459358B1 (ko) 2000-11-30 2001-11-29 금속 세라믹 복합체 및 이를 사용한 진공 스위치 유닛
US09/995,735 US6635841B2 (en) 2000-11-30 2001-11-29 Metal-ceramic composite and vacuum switch unit using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000365393A JP3690981B2 (ja) 2000-11-30 2000-11-30 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002167286A true JP2002167286A (ja) 2002-06-11
JP3690981B2 JP3690981B2 (ja) 2005-08-31

Family

ID=18836168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000365393A Expired - Fee Related JP3690981B2 (ja) 2000-11-30 2000-11-30 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6635841B2 (ja)
EP (1) EP1211705B2 (ja)
JP (1) JP3690981B2 (ja)
KR (1) KR100459358B1 (ja)
DE (1) DE60126560T3 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7445850B2 (en) 2004-04-14 2008-11-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Switch container for hermetically encapsulating switch members and method for producing the same
WO2014141829A1 (ja) * 2013-03-13 2014-09-18 オムロン株式会社 金属部品どうしの接合構造及びその接合方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4781446B2 (ja) * 2009-03-27 2011-09-28 株式会社日立製作所 真空絶縁スイッチギヤ
FR2951314A1 (fr) * 2009-10-12 2011-04-15 Schneider Electric Ind Sas Dispositif d'assemblage par brasage d'un capot d'extremite sur un corps cylindrique et ampoule a vide comportant un tel dispositif
US8632232B2 (en) * 2010-03-31 2014-01-21 Koito Manufacturing Co., Ltd. Vehicular headlamp having a columnar light guide
DE102016125423A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-28 Grohe Ag Keramikbauteil, insbesondere Sanitärkeramikbauteil, sowie Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung des Keramikbauteils

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5259863A (en) 1975-11-11 1977-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of producing vacuum switch valve
DE2633545C2 (de) † 1976-07-26 1985-03-14 Kirchmayer, Hermann, Ing.(grad.), 8000 München Auslegerdrehlaufkatze
DE2633543C3 (de) 1976-07-26 1980-10-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Vakuumschalter
DE3803227A1 (de) 1988-02-04 1989-08-17 Hoechst Ceram Tec Ag Verfahren zum vakuumdichten verschliessen eines keramikrohres
JPH07172946A (ja) 1993-12-15 1995-07-11 Chichibu Onoda Cement Corp セラミックス部材と金属部材の接合体
KR100715569B1 (ko) * 2000-01-26 2007-05-09 엔지케이 스파크 플러그 캄파니 리미티드 접합용 세라믹부재, 세라믹부재의 제조방법, 진공스위치 및 진공용기
DE60102652T2 (de) * 2000-10-31 2005-03-31 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya Vakuumschalterbehälter, Vakuumschalter, Verfahren zum Herstellen des Vakuumschalterbehälters und Verfahren zum Herstellen des Vakuumsschalters
JP3690979B2 (ja) * 2000-11-30 2005-08-31 日本特殊陶業株式会社 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7445850B2 (en) 2004-04-14 2008-11-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Switch container for hermetically encapsulating switch members and method for producing the same
WO2014141829A1 (ja) * 2013-03-13 2014-09-18 オムロン株式会社 金属部品どうしの接合構造及びその接合方法
CN105008083A (zh) * 2013-03-13 2015-10-28 欧姆龙株式会社 金属部件彼此的接合构造及其接合方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE60126560T2 (de) 2007-06-06
KR100459358B1 (ko) 2004-12-03
EP1211705A3 (en) 2004-08-18
US20020092830A1 (en) 2002-07-18
US6635841B2 (en) 2003-10-21
EP1211705B2 (en) 2010-08-25
JP3690981B2 (ja) 2005-08-31
DE60126560D1 (de) 2007-03-29
EP1211705B1 (en) 2007-02-14
KR20020042478A (ko) 2002-06-05
DE60126560T3 (de) 2010-12-09
EP1211705A2 (en) 2002-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3690979B2 (ja) 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット
JP2002167286A (ja) 金属−セラミック接合体及びそれを用いた真空スイッチユニット
JP3607552B2 (ja) 金属−セラミック接合体及びその製造方法
JP4896316B2 (ja) ガス封止形避雷器
JP4532225B2 (ja) シーム溶接用ローラ電極
JP4132032B2 (ja) 真空容器の覗き窓および真空容器
JP4331370B2 (ja) ベリリウムと銅合金のｈｉｐ接合体の製造方法およびｈｉｐ接合体
JP3607553B2 (ja) 金属−セラミック接合体及びその製造方法
JP2001220254A (ja) 金属−セラミック接合体
JP2945466B2 (ja) セラミックス管と金属との気密接合構造
JPH07172948A (ja) セラミック材と金属材との接合方法
JPH0426426Y2 (ja)
JPH1173859A (ja) 真空バルブ
JP2006129185A (ja) 封止装置
JPH09231884A (ja) 真空バルブ
JPS63158736A (ja) 高圧放電灯
JP2023124937A (ja) セラミックス封着部品およびその製造方法
CN113732453A (zh) 一种真空冷却系统的焊接加工方法及用途
JP2642386B2 (ja) 真空バルブおよびその製造方法
JP2008293686A (ja) 真空バルブ
JP2003152174A (ja) サイリスタ用のアノード電極キャップ
JPH0733293B2 (ja) ナトリウム―硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法
JP2008219300A (ja) 圧電デバイスの封止方法
JP2004342812A (ja) 電子部品用パッケージ
JP2002231499A (ja) 絶縁継手

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050307

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080624

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090624

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090624

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090624

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100624

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100624

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110624

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110624

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120624

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120624

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130624

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130624

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees