JP2007250340A

JP2007250340A - 気密端子

Info

Publication number: JP2007250340A
Application number: JP2006071732A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Yokota; 栄作横田
Original assignee: Ubukata Industries Co Ltd
Current assignee: Ubukata Industries Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】Ｏリングなどのシール部材を使用して機械的に気密を確保する気密端子において、製造が容易でさらにシール部材の固定などの取扱いも容易となる構造とする。
【解決手段】金属製の基板２は主基板２Ａと補助基板２Ｂの２枚を重ね合わせた構造とし、主基板と補助基板との間に設けた溝２Ｃにシール部材５を配置する構造としている。また両基板同士は溶接などによる直接の固定はせず、両者を貫通する導電端子３を気密に封止固定するガラス４を介して固定される。そのため基板を２枚の金属板で構成することでそれぞれの金属板の構造を比較的単純にできるので、シール部材を固定する溝を設けるための加工が容易になる。また２枚の金属板を直接接合せず両者を貫通する導電端子を封着固定するガラスを介して固定したことで、焼成時や使用時における熱を受けても基板同士の膨張量の差は実質的に影響せず端子全体のゆがみや反りが発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は気密端子、さらに詳細にはＯリングなどのシール部材を使用して機械的に気密を確保する気密端子の構造に関するものである。

従来から金属板からなる基板に１本又は複数の導電端子を電気絶縁充填材で気密に挿通固定した気密端子が気密構造を必要とするいろいろな電気機器で使用されている。これらの気密端子において、対象機器への取付部分の気密を得るためにいわゆるＯリングなどのシール部材を使用するものにおいては、シール部材を保持するための溝などが金属板上に設けられている。これらの従来例を図７と図８に示す。図７の気密端子１０１においては金属製の基板１０２の中心に穿たれた貫通孔に導電端子１０３が電気絶縁性充填材であるガラス１０４によって気密に貫通固定されており、基板１０２の周縁部に切削加工などで設けられた保持溝１０２Ａにシール部材であるＯリング１０５が配置される。また図８の気密端子１１１においては基板１１２の中心に穿たれた貫通孔に前述のものと同様に導電端子１１３がガラス１０４によって貫通固定されており、基板１１２の片側表面に切削加工などで設けられた保持溝１１２Ａにシール部材であるＯリング１１５が配置される。

対象機器への気密端子の取付時においてはこのシール部材が基板に対して隙間無く密着するとともに対象機器の取付部分に対しても密着することによって両者の隙間を塞ぎ気密状態としている。図７のものにおいては取付対象物に設けられた開口孔の内周面にシール部材１０５が密着するものであり、また図８のものにおいては開口部の周縁部などにシール部材１１５が密着する。

特開平６‐２５７９０３特開２００４‐１３９８８２特開２００４‐１４６１７７

このような気密端子においてはＯリングなどのシール部材を配置するための溝を設けるために金属板に切削加工などをする必要がある。しかし切削加工をすると製造に時間がかかり、部品代が高価になるという問題がある。また切削加工に代わってプレス加工をすることもできるが、圧力容器などに使用されるものにおいては金属板の厚みを必要とするので表面に溝を設けるような複雑なプレス加工は困難であり、またその精度も充分に出せないという問題がある。また切削加工する場合にもシール部材に対して充分な厚みを必要とするので、基板が必要以上に厚くなり、特に部品を軽量化しようとするといわゆる肉抜きのための切削加工も必要となる。そのため製造が容易でさらにシール部材の固定などの取扱いも容易となる構造の気密端子が求められていた。

そこで本発明の気密端子においては、金属製の基板は主基板と補助基板の２枚の表面同士を重ね合わせた構造とし、主基板と補助基板との間に設けた溝にＯリングなどのシール部材を配置する構造としている。両基板は導電端子を挿通する貫通孔周縁近傍で互いに固定される。

また両基板同士は溶接などによる直接の固定はせず、両者を貫通する導電端子を気密に封止固定するガラスなどの電気絶縁性充填材を介して固定される。

本発明の気密端子によれば、基板を２枚の金属板で構成することでそれぞれの基板の構造を比較的単純にできるので、シール部材固定部である溝を設けるための加工が容易になる。また部品形状が単純になるため加工による残留歪みを低減することができる。さらに両基板は導電端子を挿通する貫通孔周縁近傍で互いに固定することにより、焼成時や使用時における熱を受けても基板同士の膨張量の差が実質的に影響せず端子全体のゆがみや反りが発生しない。

さらに両基板を直接接合せず、両者を貫通する導電端子を封着固定する電気絶縁性充填材を介して固定したことにより、基板同士の膨張量の差による端子全体のゆがみや反りが発生しないとともに製造が容易になる。

またシール部材が基板に設けられた溝の底面で主基板または補助基板と全周にわたって密着する構造とし、シール部材と基板との接触面が途切れないようにすることにより、確実な気密性能を得ることができる。

本発明について図１及び図２を参照して説明する。この気密端子１はそれぞれ同一素材である鋼板を円形に打ち抜いた主基板２Ａと補助基板２Ｂから構成された基板２の中心に開けられた貫通孔に導電端子３を挿通し、電気絶縁性充填材であるガラス４によって気密に封着固定されている。この導電端子３は例えば銅ニッケル合金からなり、ガラス４にはほう珪酸ガラスやソーダバリウムガラスなどの軟質ガラスを使用している。

主基板２Ａはこの１枚で使用条件において受けうる圧力に耐えることのできる厚みとされており、プレス成型によってその周縁部２Ａ１を垂直方向に立ち上げられた浅い皿状の形状とされている。その皿状部分の内側には補助基板２Ｂがその外周が前記周縁部内側と同心円状になるように配置されている。この主基板２Ａと補助基板２Ｂとは表面同士を重ね合わせられ密着しているが直接固定はされておらず、それぞれが中心に挿通された導電端子３をガラス４で封着固定していることにより、このガラスを介して互いに固定されている。

主基板２Ａと補助基板２Ｂとは膨張係数を合わせるために同一部材で作られるが、形状や厚さの違いなどからわずかな膨張量の違いが発生し、両基板を端部まで直接固定しているとまれに基板全体の反りや歪みを生ずることがある。しかし本発明によればその中心となる貫通孔部分で固定したことにより膨張量の違いがあってもわずかであり実質的に影響は発生しない。さらに両基板を直接固定せず電気絶縁性充填材であるガラスを介して固定する構造としたことにより、導電端子を封直固定する行程で同時に固定できるため、従来のものと比べてもその行程は増加せず製造は容易になる。

主基板２Ａの立ち上げられた周縁部２Ａ１の内周に対して補助基板２Ｂの外周は所定量小さく設定されることにより、両者の間にシール部材取り付け用の溝２Ｃが設けられる。この溝２Ｃにはシール部材であるＯリング５が配置され、つぶししろとなる部分が基板の表面よりも突出して対象機器の取付部に対して常に接触するようにされている。Ｏリング５の材質は石油合成ゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴムなどから適宜選択される。この溝２Ｃは主基板と補助基板との境界部に設けられるが、溝２Ｃの底面は必ず一方の基板のみで構成されることでシール部材は少なくとも一方の基板に対しては全周途切れることなく接触する。この気密端子１においては溝２Ｃの底面は主基板２Ａで構成されており、対象機器への取付時にはシール部材５はその上下方向から対象機器の取付面と主基板２Ａとで挟まれてそれぞれに対して全周を密着させるとともに、その側方を溝２Ｃの側面となる主基板の周縁部２Ａ１内面と補助基板２Ｂの外周面で保持される。

この気密端子は対象機器への取付時にはＯリング５を全周にわたって対象機器の取付面に密着させることで取付部分の気密を得ている。例えば図２に示すように気密端子１は取付対象物に穿たれた取付孔８Ａに取り付けられる。取付孔８Ａはその内径が大径部と小径部の２段になっており、気密端子１は大径部８Ａ１側から収納され、小径部８Ａ２との境に設けられた平坦な当接面８Ａ３に当接されスナップリングなどの固定具９で固定される。この時、Ｏリング５が全周にわたって気密端子の溝２Ｃと当接面８Ａ３の双方に密着することによって、貫通孔８Ａと気密端子１との間の気密性を確保することができる。

このように本発明においては気密端子の基板を使用時に受ける圧力に充分耐えるとともにプレスなどにより加工が可能な板厚の主基板と、この主基板とともにシール部材を保持する構造を構成するための補助基板との２枚に分けたことによりシール部材保持部を設けるための加工が容易になる。また主基板と補助基板を互いに直接固定せず両者に挿通される導電端子を気密に固定するガラスを介して固定することで、両基板にわずかな膨張量の相違が生じた場合にもその影響は貫通孔周縁部にとどまるため基板全体ではその影響はなく、複数の金属板を使うにもかかわらず基板の反りやゆがみの発生を防止することができる。

次に本発明の実施例について図３を参照して説明する。なお、以下の実施例においてはそれぞれ前述したものと同一の部品には同一の記号を付して詳細な説明は省略する。この気密端子１１においては主基板１２Ａと補助基板１２Ｂから構成された基板１２の中心に開けられた貫通孔に導電端子３を挿通し、ガラスなどの充填材４によって気密に封着固定されている。

主基板１２Ａもまた１枚で使用条件において受けうる圧力に耐えることのできる厚みとされており、プレス成型によってその中央部には段状にくぼんだ内周平面１２Ａ１が設けられるとともに周縁部には内周平面とほぼ平行なフランジ１２Ａ２が設けられている。その内周平面１２Ａ１に重ね合わせられるようにして補助基板１２Ｂが配置されており、その周縁部１２Ｂ１と主基板１２Ａの外周に形成されたフランジ１２Ａ２との間に設けられた溝１２Ｃにシール部材であるＯリング１５が固定されている。この気密端子１１は丸孔の内周面にシール部材が密着するものであり、Ｏリング１５は対象機器の内周面と溝１２Ｃの底面である主基板とに挟まれて全周密着する。

本実施例では密閉端子としての圧力に耐えなければならない主基板１２Ａに対して、補助基板１２Ｂは特に圧力に耐えるようにする必要は無いので主基板１２Ａほどの厚さとしなくてもよい。この主基板１２Ａと補助基板１２Ｂはその面を密着させてはいるものの、互いに直接固定はされておらず、それぞれがガラス４によって導電端子３を固定することでガラスを介して固定されている。さらに主基板、補助基板ともに中心部に近い貫通孔部分で固定されているため、ガラスとの間の応力が揃う。両基板は中心だけで固定されているので、それぞれの膨張収縮率の違いによる反りやゆがみは発生しない。２枚の基板を合わせた厚みは従来例のものよりも薄いが、主基板１２Ａの周縁部にフランジ１２Ａ２を設けたことにより基板の周縁部分の全周に亘ってＯリング１５の固定をするのに充分な幅を確保することができる。なお、上述した例では主基板にフランジを加工した例を示したが、厚みの薄い補助基板を加工する構造としてもよいことはもちろんである。

次に本発明の他の実施例について図４を参照して説明する。図１で示した気密端子１ではシール部材であるＯリングを基板表面に配置したが、この場合には基板に設けられた溝にＯリングを取り付ける際に単に装着するだけでは脱落の可能性がある。またＯリングが補助基板を軽く弾性的に締めつけ固定するようにした場合にも、Ｏリングのねじれなどの力で外側に外れる可能性がある。そこで本実施例の気密端子２１においては、図１で示した気密端子１とほとんどの部品は共通であるが、基板２２を構成する補助基板２２Ｂがその外周部をテーパー状にされ、Ｏリング５を受ける溝２２Ｃが内部に向かって広がる構造とされている。そのためＯリングを弾性的に掛けた場合、溝２２Ｃの外側に向かってオーバーハングが設けられているのでＯリングは外れにくくなる。従来の一枚板の構造ではこのように溝部分の端面をオーバーハング形状とするには切削加工などを必要とするため製造が難しかったが、本実施例によれば複雑だった基板の製造が容易になり、さらにこの構造によりＯリングを基板表面に配置する場合にも外れにくくなり取扱いが容易になる。

次に本発明の他の実施例について図５を参照して説明する。上述したそれぞれの気密端子は金属製の基板と導電端子とはガラスで封着固定されているが、取付対象機器が異常状態に陥ったときに圧力が異常に上昇した場合、きわめて稀に内圧でガラスが割れてガスと共にリード端子が噴出する可能性がある。そこで本実施例の気密端子３１においては基板３２を主基板３２Ａと補助基板３２Ｂの２枚で構成されている点では図３の実施例１と同じだが、主基板３２Ａの貫通孔周辺はバーリング加工によって立ち上げられた封着部３２Ａ３とされている。なお、この封着部３２Ａ３の内面は絞り加工でできる曲面により補助基板３２Ｂの貫通孔３２Ｂ１と段差がつかないように切り落とし加工などによって曲面を削り、封着部３２Ａ３の内面と断面を合わせてある。本実施例によれば主基板にガイド部を設けることでガラスとの接触面積が増え、ガラス強度に余裕を持たせることができ耐圧力性能を高めることができる。

上述したそれぞれの例において、導電端子とその周囲を囲む基板との間はガラスで絶縁されているが、高い電圧をかける場合にはガラス表面の沿面距離が不足する場合がある。そこで図６の絶縁端子４１のようにセラミックスなどの電気絶縁部材４６をガラス４４と一体化して沿面距離を増やしてもよい。このように別加工した電気絶縁部材４６を使用することによって、例えば図６に示すようなカップ形状とするなど単にガラスを盛り上げるよりも複雑な形状とすることが可能になり沿面距離を大きく伸ばすことができる。

なお上述の各実施例においては主基板と補助基板を電気絶縁性充填材であるガラスを介して固定することで製造工程を簡略化したものを例に説明したが、例えば主基板と補助基板をあらかじめ貫通孔周縁部で溶接固定してガラス封着前に基板を一体として扱うことにより作業性の向上を図ることができる。また上述の例で示した１本の導電端子を円形の貫通孔の中心に挿通し封着固定したもの以外にも、例えば導電端子を２本又は３本以上の複数とすることもでき、その場合も導電端子ごとに封着固定することはもちろん充分な耐圧力性能がある場合にはひとつの孔に複数の導電端子を封着固定する構造としてもよい。また基板の形状は円形以外に例えば楕円形などの形状にすることも可能である。

シール部材を保持する気密端子の製造が容易になり、また気密端子としての取扱いも容易になることから製造や組付けのコストを低減することができる。

本発明の気密端子の一例を示す縦断面図図１の気密端子の取付例を示す縦断面図実施例１の気密端子を示す縦断面図実施例２の気密端子を示す縦断面図実施例３の気密端子を示す縦断面図実施例４の気密端子を示す縦断面図従来の気密端子の一例を示す縦断面図従来の気密端子の一例を示す縦断面図

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１、１０１、１１１：気密端子
２、１２、２２、３２、１０２、１１２：基板
２Ａ、１２Ａ、３２Ａ：主基板
１２Ａ２、３２Ａ１：フランジ部
３２Ａ３：ガイド部
２Ｂ、１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ：補助基板
２Ｃ、１２Ｃ、２２Ｃ：溝
３、１０３：導電端子
４、１０４：ガラス（電気絶縁性充填材）
５，１５、１０５、１１５：シール部材
４６：電気絶縁部材

Claims

金属板に設けられた貫通孔に挿通された導電端子を電気絶縁性充填材によって気密に封着固定され、金属板上にシール部材を保持する構造とされた気密端子において、
金属板は主基板と補助基板の２枚がその表面同士を重ね合わせられた構造とし、
この両基板の間にシール部材を配置する溝を設け、
両基板は導電端子を挿通する貫通孔周縁近傍で互いに固定されていることを特徴とする気密端子。
金属板に設けられた貫通孔に挿通された導電端子を電気絶縁性充填材によって気密に封着固定され、金属板上にシール部材を保持する構造とされた気密端子において、
金属板は主基板と補助基板の２枚がその表面同士を重ね合わせられた構造とし、
この両基板の間にシール部材を配置する溝を設け、
両基板は互いに直接固定されず封着部の電気絶縁性充填材を介して固定されていることを特徴とする気密端子。
シール部材が溝の底面で一方の基板と全周にわたって密着していることを特徴とする請求項１または２に記載の気密端子。