JP6403530B2

JP6403530B2 - 気密端子

Info

Publication number: JP6403530B2
Application number: JP2014206307A
Authority: JP
Inventors: 明藤岡; 秀彦原田
Original assignee: Schott Japan Corp
Current assignee: Schott Japan Corp
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: JP2016076396A

Description

本発明は、密閉したハウジング内に収められた電気機器に信号や電源を供給する目的で、該ハウジングに設けた通孔の周囲に沿って密閉できるように構成した気密端子に関する。

密閉したハウジング内に収められた電気機器に信号や電源を供給する目的で、該ハウジングに設けた通孔の周囲に沿って電気溶接などで密閉できるように構成した気密端子がある。一例として、空調機器や冷凍機などのコンプレッサに使用される気密端子がよく知られている。コンプレッサは、モータユニットのハウジングに設けた取付孔に密閉式に溶接した該気密端子を介して電源からハウジング内のモータに電力供給される。

特開平０７−３２６４０９号公報

空調機器や冷凍機などのコンプレッサは、内部にモータを有するので、軸受など摺動部の磨耗によって生じた導電性の微粒子が徐々に冷媒中に蓄積してくる。この導電性微粒子が気密端子の金属ステムと電極棒とを絶縁封止するガラスの表面に付着して行くと、金属ステムと電極棒との間の絶縁抵抗が次第に低下し、甚だしい場合は短絡する危険がある。

こうした事故を防止するために、従来から気密端子の電極棒に絶縁スリーブを設けて、金属ステムと電極棒との沿面距離を大きく取れるようにして金属ステムと電極棒との間の耐トラッキング性を向上させた気密端子がある。例えば、特許文献１に記載された気密端子のように、断面形状が漏斗形を有するセラミック製の絶縁スリーブを、電極棒の封着部に挿着して、金属ステムと電極棒との沿面距離を拡張させた気密端子がある。しかしながら、気密端子のガラスシールは圧縮封止されているため、絶縁スリーブの取り付け部が金属ステムから圧縮応力を受けて、図５の部分断面図に示すように、絶縁スリーブ５４に金属ステム５１‐５から電極棒５３にかけて水平方向のクラック５６が発生し、これが短絡路を形成して絶縁スリーブの耐トラッキング機能が損なわれるという課題があった。

本発明は、絶縁スリーブにクラックが発生しても耐トラッキング性を損なわない気密端子を提供することを目的とする。

本発明によると、封着孔を兼ねる少なくとも１個の通孔を備えた金属ステムと、この金属ステムを貫通し、かつ該金属ステムの封着孔に充填された絶縁材で金属ステムに封着した電極棒と、少なくとも金属ステムの片側の電極棒に挿着し、かつ一端を該絶縁材に気密接合（封着）した絶縁スリーブとを備え、該絶縁スリーブは、絶縁材との接合面（封着面）に電極棒を取り囲むキャビティ（空洞部）を設けたことを特徴とする気密端子が提供される。

本発明に係る気密端子は、絶縁スリーブの接合面に電極棒を取り囲んだキャビティを設けたことにより、絶縁スリーブに生じたクラックをキャビティで止めることができ、金属ステムから電極棒まで直線的に連続した短絡路が形成されるのを防止する。接合面（封着面）にキャビティを内包したことで、万一、クラックが発生しても充分な沿面距離が確保できるので、気密端子の信頼性を向上できる。

本発明に係る気密端子１０の平面図を示す。本発明に係る気密端子１０を示し、図１のＡ−Ａで一部を切断した正面部分断面図を示す。本発明に係る気密端子１０の下面図を示す。気密端子１０を変形した実施例２の気密端子２０の正面部分断面図を示す。従来の気密端子に発生した絶縁スリーブのクラック破壊を示した正面部分断面図を示す。

本発明に係る気密端子の実施形態は、封着孔を兼ねる少なくとも１個の通孔を備えた金属ステムと、この金属ステムを貫通し、かつ該金属ステムの封着孔に充填された絶縁材で金属ステムに封着した電極棒と、少なくとも金属ステムの片側の電極棒に挿着し、かつ一端を該絶縁材に気密接合（封着）した絶縁スリーブとを備え、該絶縁スリーブは、絶縁材との接合面（封着面）に電極棒を取り囲むキャビティを設けたことを特徴とする。絶縁材は、エポキシ樹脂などの封止樹脂またはソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラスなどのガラス材などからなる。絶縁スリーブは、すり鉢形または円筒形に成形した耐熱材からなり、例えば、セラミックまたはガラスセラミックなどが好適である。絶縁スリーブのキャビティは、クラックが生じ易い箇所にその経路を分断するように設けられる。具体的には、絶縁スリーブの封着面に電極棒を取り囲むキャビティを設け、絶縁材によって絶縁スリーブを封着すると同時に該キャビティの開口端を覆って空洞溝を形成させる。絶縁スリーブは、電極棒を取り囲むキャビティを形成できれば一体成形されたものでも、複数の部材を組み立てた構造物でもよい。

本発明に係る気密端子の絶縁スリーブは、封着面の一部を金属ステムの封着孔内に挿入して封着されている。一般に圧縮封止型気密端子の場合、封着孔内に挿入された絶縁スリーブ部分は金属ステムから圧縮応力を受け、絶縁スリーブに水平方向のクラックが生じ易い。本発明の気密端子は、予め絶縁スリーブにキャビティを設けてあるので、発生したクラックによる短絡路を途中で分断することができ、万一、絶縁スリーブにクラックが発生してもキャビティ部で充分な沿面距離が確保できる。従って、クラックが発生しても耐トラッキング性が損なわれることが無く絶縁破壊を阻止し、気密端子の信頼性を向上させることが出来る。

本発明に係る実施例１の気密端子１０は、図１ないし図３に示されるように、天板部１１−１と、この天板部１１−１の外周端から下方に向かって延びる筒状部１１−２と、この筒状部の下端から斜め外方に広がったフランジ部１１−３と、該天板部１１−１からカップの内方側に向かって延びる封着孔１１−４を形成する３個の小筒部１１−５とを一体に備えたニッケルめっき鉄ベース材からなるカップ状の金属ステム１１を有し、この金属ステム１１の封着孔１１−４にソーダライムガラスからなる絶縁材１２を介して封着された鉄クロム合金製の電極棒１３を設け、さらに、カップ状金属ステム１１の内方側の電極棒１３に挿着し、かつ一端を絶縁材１２に気密接合したセラミックの絶縁スリーブ１４を備え、絶縁スリーブ１４は、絶縁材１２との接合面に電極棒１３を取り囲む環状のキャビティ１５を設けたことを特徴とする。

本発明に係る実施例２の気密端子２０は、実施例１の絶縁スリーブ１４のみを２つの部品からなる組立構造に変形させたもので、図４の正面部分断面図に示されるように、天板部１１−１と、この天板部１１−１の外周端から下方に向かって延びる筒状部１１−２と、この筒状部の下端から斜め外方に広がったフランジ部１１−３と、該天板部１１−１からカップの内方側に向かって延びる封着孔１１−４を形成する３個の小筒部１１−５とを一体に備えたニッケルめっき鉄ベース材からなるカップ状の金属ステム１１を有し、この金属ステム１１の封着孔１１−４にソーダライムガラスからなる絶縁材１２を介して封着された鉄クロム合金製の電極棒１３を設け、さらに、カップ状金属ステム１１の内方側の電極棒１３に挿着し、かつ一端を絶縁材１２に気密接合したセラミックの第１絶縁スリーブ１４−１と、同電極棒１３に挿着し第１絶縁スリーブ１４−１に当接し、かつ一端を絶縁材１２に気密接合したリング状のセラミックからなる第２絶縁スリーブ１４−２を備え、第１絶縁スリーブ１４−１および第２絶縁スリーブ１４−２は、絶縁材１２の接合面に、第１絶縁スリーブ１４−１と第２絶縁スリーブ１４−２との間隙によって電極棒１３を取り囲む環状のキャビティ１５を形成したことを特徴とする。なお、この気密端子２０の平面図は図１と、下面図は図３と同一である。

図５に比較例の気密端子５０を示す。比較例の気密端子５０は、カップ状金属ステム５１の内方側の電極棒５３にセラミックの絶縁スリーブ５４を挿着し、間隙部を設けることなく金属ステム５１と当接させ、かつ絶縁スリーブ５４の上端を金属ステムの小筒部５１−５に設けた封着孔の内部に挿入した状態で、金属ステム５１と電極棒５３とをソーダライムガラスの絶縁材５２で封着した従来の気密端子である。この比較例の気密端子５０と、上述した実施例１の気密端子１０と、実施例２の気密端子２０を、同一条件でガラス封着し、さらに各気密端子の電極棒の両端に端子板（タブ）を抵抗溶接したものを、それぞれ供試気密端子に用いて、室温より氷点下６０℃（気中）に設定した恒温槽に投入して、２０分間経過させ取り出す。その後直ちに１５０℃（気中）に設定した恒温槽に投入して２０分間経過し取り出す。この温度変化を１サイクルとして１０,０００サイクル繰り返す冷熱サイクル試験を行い、さらに水中に２４時間浸漬し乾燥させた後、絶縁不良数を比較した結果を表１に示す。表１における絶縁不良数は、超絶縁計を用いて供試気密端子の金属ステムと各電極棒の間に直流５００Ｖを印加し、絶縁抵抗値が１０００ＭΩ以下のものを絶縁不良品として計数した。

比較例の気密端子５０は、供試サンプル１００個のうち絶縁不良品が５個検出されたのに対して、実施例１の気密端子１０および実施例２の気密端子２０は、絶縁不良が皆無であった。

本発明は、密閉したハウジング内に収められた電気機器に信号や電源を供給する目的で、該ハウジングに設けた通孔に固定できるように構成した大電流対応型の気密端子に有効であり、一例として、冷凍機、空調機器などコンプレッサのモータユニットの気密端子に好適に用いられる。

１０,２０・・・気密端子、
１１・・・金属ステム、１１−１・・・天板部、
１１−２・・・筒状部、１１−３・・・フランジ部、
１１−４・・・封着孔、１１−５・・・小筒部、
１２・・・絶縁材、１３・・・電極棒、
１４・・・絶縁スリーブ、１４−１・・・第１絶縁スリーブ、
１４−２・・・第２絶縁スリーブ、１５・・・キャビティ。

Claims

封着孔を兼ねる少なくとも１個の通孔を備えた金属ステムと、この金属ステムを貫通し、かつ前記金属ステムの前記封着孔に充填された絶縁材で前記金属ステムに封着した電極棒と、少なくとも前記金属ステムの片側の前記電極棒に挿着し、かつ一端を前記絶縁材に気密接合した絶縁スリーブとを備え、前記絶縁スリーブは、前記絶縁材と前記絶縁スリーブとの接合面に前記電極棒を取り囲む中空のキャビティを有し、前記キャビティの一端は前記接合面に埋設された端面を有し、かつ少なくとも前記端面を含むキャビティの一部が前記金属ステムにより圧縮されている状態に設けたことを特徴とする気密端子。
封着孔を兼ねる少なくとも１個の通孔を備えた金属ステムと、この金属ステムを貫通し、かつ前記金属ステムの前記封着孔に充填された絶縁材で前記金属ステムに封着した電極棒と、少なくとも前記金属ステムの片側の前記電極棒に挿着し、かつ一端を前記絶縁材に気密接合した第１絶縁スリーブと、前記電極棒に挿着し前記第１絶縁スリーブに当接し、かつ一端を前記絶縁材に気密接合した第２絶縁スリーブを備え、前記第１絶縁スリーブおよび前記第２絶縁スリーブは、前記絶縁材の接合面に、前記第１絶縁スリーブと前記第２絶縁スリーブとの間隙によって前記電極棒を取り囲む中空のキャビティを有し、前記キャビティの一端は前記接合面に埋設された端面を有し、かつ少なくとも前記端面を含むキャビティの一部が前記金属ステムにより圧縮されている状態に形成したことを特徴とする気密端子。