JPS59877A - 多極絶縁端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発Ｆ！Ａｔｉ、たとえば金属製気密容器内に収容さ
れた電気機器と外部との電気的接続を行なう場合などに
用いられる気密絶縁端子に関するもので、とくに気密容
器内にフロンなどの液体化合物を冷却媒体として充填し
、その中に発熱をともなう例えば大電流用の半導体電流
素子を浸漬した強制冷却方式の整流装置などに用いられ
、その他の制御あるいは測定装置などに一般的に使用し
得る複数の通電用端子導体を有する気密絶縁端子（以下
「多極端子」と呼称する）に関するものである。

この種の多極端子に請求される特性は、耐熱特性に富み
経年変化がなく、極めて高度の気密（水密）特性を保持
すること、冷却媒体に対する耐食特性に富むこと、冷熱
および機械的衝撃強度が高いこと、容器などに取付ける
ための基体と通電用の端子導体（以下単に「逆電極」と
いう）との絶縁特性が高いこと社勿論、通電棒相互間の
絶縁特性が高いこと等で、とくＫこの通電棒相互間の絶
縁特性は使用中の汚染による絶縁特性の低下があリイ号
るたｖ）、高い沿面絶縁特性が強く要求される。

このことは長い？１）面絶縁長さが要求されるものであ
る。このほか、機器等への取付けが容易であるξと、お
よび価格が低廉であることは当然のことである。

従来、多極端子と１７で知られているものに、電気絶縁
物および気密封着材として、合成樹脂・ゴム・ガラスあ
るいは磁器質を用いたものがあるが、合成樹脂やゴムを
使用したものは耐熱特性が乏しく、経年変化があり、気
密特性に信頼性が得られず、かつ冷却媒体に対する耐食
性の面にも多くの問題があり、ガラス質あるいは磁器質
を用すたものは、気密特性・耐食性に関しては完全な性
能を保持するが、熱および機械的衝撃に乏しく、そのた
め車両などに搭載される整流装置などに使用した場合、
振動により破損するという致命的欠陥があり、これらを
使用することは不可能である。その点に関し、本発明者
は、先に第１図および第一図に示す多極絶縁端子を提案
している。この多極絶縁端子は、通電棒の直径寸法に関
しては制約があるが、その他の必要特性を兼備するもの
である。

以下、その図面により、その構造を説明する。図中ｌは
基体、二は通電棒、３は絶縁であり１．２ａは端子の中
心部に配設された通電棒、２ｂは中心部具外圧配設され
た通電棒であり、これらの面電極コは基体ｌの貫通孔１
０／の中心部にそれぞれ位置し、絶縁物３は貫通孔／θ
ｌと面電極コとの間の空間部をそれぞれ充満するととも
に、基体ｌの上面ｌθ３および下面ＩＯ’ｌを連結部３
．２により覆い、さらに通電棒−の貫通孔１０／からの
突出部、２／の周面を各別に包囲する沿面絶縁部、７／
を形成している。

前記各部材のうち、絶縁物３は、ガラス質粉末と、マイ
カ粉末の混合粉末を原料とし、その原料をガラス質が軟
化し、加圧により流動する温度に加熱し、加熱状態で加
圧成形して得らｉｌ、るガラス・マイカ塑造体で、専用
の成形用金型を使用して、基体ｌの貫通孔１０／と面電
極コの間隙部、基体ｌの上面１０３および下面１０４１
ならびに通電棒−の貫通孔／θ／からの突出部、２１の
局面を各別々に包囲するように一体物として構成される
。

基体／Ｉｔｌ、１００℃の加熱に耐え機械的強度を保持
することが前提で、なお熱膨張係数に関しては、ガラス
、マイカ塑造体の転位温度までの熱膨張係数がノ１（準
になる。このガラス・マイカ塑造体の転イＩｆ温度ｔま
原料ガラスの転位温度と同等であると考えて差支えない
。また、その熱膨張係数は原料ガラスに大きく支配され
るものであり、その値し１１〜ｉ　ａ　Ｘ　／　ｏ−’
／℃程度のものが得られる。基体ｌにｔまその熱膨張係
数がガラス・マイカ塑造体のｆｉｚより′大きいものを
使用する。具体的にはステンレスなどが使用されている
０寸だ面電極コは熱膨張係数がガラス・マイカ塑造体の
ぞれより小さいもの、例えばチタン、コバール等が使用
されている。

−Ｆ記のように、基体ｌおよび面電極コの材料選択に絶
縁物３の熱膨張を含め、熱膨張係数を重視するのは、最
重要特性である気密特性を確保するためである。以下、
その理由を説明する。これは１１！！債方法と密接に関
連するので製７．＋、方法から先に説明すＡ、専用の成
形用金型を、７Ｓθ℃〜ｑｏθ℃の温度に加熱しておき
、その内部に６０θ℃〜Ｉ、、ｔθ℃に加熱した基体／
、１００℃〜、ｙｏｏ℃に加熱した面電極コ、および予
め必要な形状に成形した原料粉末の予備成形体を加圧に
より流動可能な温度、例えば６３０℃〜７００℃に加熱
して挿填し、加圧成形により絶縁物３を構成して製造さ
れる。この絶縁物Ｊは原料ガラスの転位温度以上の温度
では、加圧により流動が可能であるが、転位温度以下の
温度になるど固化して流動が出来なくなる。との時から
基体ｌの貫通孔／θ／と通電棒−の間隙部に存在する絶
縁物３は、熱膨張係数が大きい基体／の収縮により、中
心部に向って大きな圧縮力を受けるようになり、同時に
この絶縁物３は中央部にある熱膨張係数の小さい面電極
コを強力に圧縮するよう！でなる、この絶縁物Ｊの内外
周面、すなわち基体ｌと面電極コとの接触面に発生する
圧縮力により高度の気密特性が確保される。

上記の多極絶縁端子において、通電棒−の直径が７〜λ
ｍｍφと細い場合には、連結部３．２を根元部として、
逆電極−の突出部２１の周囲にそれぞれ独立して包囲す
る沿面絶縁部３１が構成されているので沿面絶縁特性を
保持し、かつ振動衝撃に対しても完全な特性を有するも
のであり、従来品の致命的な欠陥の総べてか除去された
優りたものである。

しかし、逆電極２の直径が太くなシ例えば７ｍｍ以上に
なると沿面絶縁部Ｊ／Ｉｃ亀裂が発生するようになる。

とくに直径が３〜ｔ　ｍｍ　程度以上になると脱落に発
展し、形状を整えること事態が不可能になる。この現象
は沿面絶縁抵抗の低下に直結するため、必要な沿面絶縁
抵抗特性の確保ができなくなり、この種の多極絶縁端子
にとって、この現象は致命的な欠陥である。

次に上記の亀裂あるいは脱落の理由九ついて説明する。

この種構造の多極端子においては前記のように気密特性
を確保するために、絶縁物３を構成するガラス質の転位
温度以下における絶縁物Ｊの熱膨張係数を基準にし、基
体ｌの熱膨張係数は絶縁物３のそれより大きく、また通
電極−〇熱膨高温状態においてＵ」、面電極コの周辺部
に加圧状態で成形された沿面絶縁部３ｉＦｉ完全な′形
状を保持ｊ７ており、ガラス質の転位温度以上の温度領
域では、熱膨張係数が極込て大きいので、その収縮量も
極めて大きいが、加圧を受けているため、流動によセ収
縮量が補填されるので、成形直後の形状が維持さり、る
、転位温度より低い温度領域になると、熱膨張係数は急
激に小さくなるが、その熱膨張係数祉通電極コのそれよ
りは大きい、し２がも材料自体の流動は全くなくなる。

転位温度から常温までの沿面絶縁部３１の収縮量は中心
部に位置する逆電極−のそれより大きいものとなる。こ
の収縮量の差は沿面−絶縁部３１に引張シの応力として
現われる。との応力は逆電極λの直径、と沿面絶縁部３
１の肉厚およびその長さＫより決まる。

この応力が沿面絶縁部３１の機械的強度よシ小さい場合
には、何の現象も顕われないが、応力の方が大きくなる
と軸方向の応力は輪状の亀裂となり、円周方向の応力は
縦方向の亀裂となる。この亀裂が大きい場合Ｖｅｄ脱落
に発展する。前記のように逆電極−の直径がｌ−−ｍｍ
　　と細い場合には発生応力が沿面絶縁部３１の機械的
強度の範囲内に収まるので亀裂現象が発生せず完全な沿
面絶縁特性を保持する多極端子が得られるが、逆電極−
の直径が太くなるにしたがｈ１上記の応′力が大きくな
り、亀裂の発生も多くなる一般に逆電極の直径がＪ　ｍ
ｍφ程度になると必然的に亀裂が発生するようになりま
〜Ａ　ｍｍ−になると脱落現象忙発展するものである。

このこと社、この種構造の多極端子にとって不可避の物
理現象である。

本発明者らは、従来のマイカ・ガラス塑造体を絶縁物兼
気密封着剤とした通電棒径の細い多極端子が保持する高
い気密特性、耐衝撃振動および機械的強度ならびに十分
な沿面絶縁特性を兼備するとともに、従来品では得られ
なかった通電棒径の太いものを得るべく多くの研究と実
験を行った結果、この発明を完成ｌ、たものであＡｏこ
の発明による多極絶縁端子は、前述した従来の多極絶縁
端子において、前記端子導体の基体貫通孔からの突出部
の外周に保護管が介在され、保護管局面に各別に包囲す
る絶縁部が形成されている構成に特徴を有するものであ
る。

以下、この発明をその実施の一例を示した図面に基づい
て詳細に説明する。

第３図および第参図に、通電棒径の太い多極絶縁端子の
一実施例を示しである。図中、’＊、２ｅ３＋３１．３
コ、１０／、１０３および１０ダは第１図および第一図
同様である。

り／、ｌｌ−２は保護管、内径寸法が面電極コの外径寸
法より幾分太く自由に嵌合できるよう罠なっている。保
諜管の外径寸法は沿面絶縁部３１の外径寸法に直接影響
するので、余り太いものは望ましくないが、通電棒径が
３〜７　ｍｍφ程度のものであれば、その肉厚け０．ｋ
　−／、Ｏｍｍ−のものが良く、また肉厚が余シ薄いと
、加熱加圧成形時に変形する恐れがあるので好ましくな
い。前記保護管＜１１゜グコ＃ｊ１その先端が一方の保
護管ＩＩｌのように沿面絶縁部３１の先端と同一位置で
・ｐ・つてもよく、あるいけ他方の保護管クコのように
沿面絶縁部３／の先端から幾分内側に位Ｗｊ　していて
もよい。こり。

ｔま加圧成形の方法と直接関係するもので、成形用金型
上に載置可能なｈには保護管４ｔ／のようになり、載置
不可能な場合にれ１、保護管ぐλのようになる。保Ｐ　
簀ｒｔ　、２の場合には、その一端を成形前に通電棒−
に接合部ｔＩ３により接合（−７ておく。ぞの接合は、
溶接、カシメ等何れの方法でもよく、要は成形時に脱落
しなｒｊ　ｈ　ｉＪ、’よい。

次に保護管＆／、　４１コの他端の位置であるが、それ
は基体／の上面１０３および下面ｌθケに接することな
く、連結部３．２内にあればよい。保護管ｑ／、＜Ｚ、
２の構成材料は、熱膨張係数が絶縁物であるガラス・マ
イカ塑造体を構成するガラス質の転位温度以下における
ガラスマイカ塑造体の熱膨張係数と同等もしくは太きい
もので、ルθ０℃〜６Ｓθ℃の温度条件下で機械的強度
を保持するものであれはよく、その成形Ｌ１第１および
第１図に示す通π（極λの内径の細いものの場合と同工
程により、商′７１ｊ、　極−ｚの外周に介在するよう
に行う。

ｔＫＫこの発明の実施例として、具体的に前記各部材の
材料構成と、その効果について説明する。

前記絶縁物３には、ガラス質にｐｂｏ　／、０　、１３
．（’ｌ。

θ、す、　Ｓｉｎ、θ、ｆ　、　ＡＪ！Ｆ、　０．．２
のモル比相成品を、２０θメツシユに粉砕した粉末ｚｓ
ｗ％と、合成含弗素金マイカの６０〜１０’θメツシユ
の粉末ｔｔｓＷ％との混合粉末を使用した。この粉末を
加熱状態で加圧成形して得たガラス・マイカ塑造体のガ
ラスの転位温度３６０℃以下の熱膨張係数はｉｏ、ｓ×
１０−’である。

前記基体／ＶＣは、熱膨張係数／１Ｘ１０’　　のステ
ンレスを、通電ｗＬコには、熱膨張係数りＪ×１０’の
径りｍｍφのコパール棒を、前記保護管４／／、　４１
２には、内径３．２　ｍｍφ、外径４４　ｍｆｎφの熱
膨張係数ｌｉ、３ｘｉｏ−’の調料を使用した。

上記材料構成で、第３図および第り図に示す構造に成形
した多極絶縁端子にあっては、基体ｌの貫通孔１０／内
の通電棒−社熱膨張係数が大きい絶縁物３と基体ｌによ
って大きな圧縮力を受け、焼嵌めと同じ現象が現出して
いるので、完全な気密特性な保持している０次に沿面絶
縁部、ｙ　ｉ　ｉＪ、中心部に熱膨張係数が僅かに大き
いが、大体近似の保、Ｎ管ｌＩ／、ダコが介在しており
、しかもこの保膜ｅｅｑｌ、ｐコは逆電極コとの間に間
隙部があり、その影響を全く受けないため、円周および
軸方向側れにも、伺らの応力も残留しない、そのため従
来品のような輪状あるいｉｉ縦方向の亀裂が発生するこ
とは無い、このようにして必要な沿面絶縁１１（抗を保
持する沿面絶縁ｉ、ｌｉ　ａ　ｔが構成される。

」−記実施例による具体的な説明においては、保護管ｆ
／、グコに熱膨張係数が／／、３Ｘ１０−’で、／　０
．ｆ　Ｘ　／θ−６のガラス・マイカ塑造体より僅かに
大きいものを使用しているが、ステンレスのように１ｇ
Ｘ１０＝　　と大きな熱膨張係数を有し、高温強度の大
きいものｔま極めて有効に使用できる。

また、通電棒−に径５　ｍｍφのコパールを使用してい
るが、径がｇ〜／　Ｏｍｍ−あるいは、これよシ太く／
＋９でも差支えないのは勿論、拐質に関してもコパール
＋（質に限定されるものでｔよなく、要は、ガラス・マ
イカ塑造体のノブラスの転位温度以下の熱膨張係数より
小さい熱膨張係数で高温強度に富むものであれはよく、
チタン材等本有効に使用できる。また、原料ガラスには
、有鉛ガラスを使用し、ガラス・マイカ塑造体のガラス
の転位温度以下の熱膨張係数がｌθ、！；Ｘ１０−’の
ものを使用しているが、この種のガラスに限定されるも
のではなく、アルミニウム琺瑯などに使用する釉薬など
も有効に使用できる。

以上に述ぺたように、この発明による多極絶縁端子は、
通電棒の径が／〜、２ｍｍφで、絶縁物兼気密封着剤に
ガラス・マイカ塑造体を使用した従来品が保持する耐熱
特性に富み経年変化がなく、極めて高度の気密゛（水密
）特性を保持し、冷却媒体に対する耐食特性、冷熱およ
び機械的ｇ５撃強度を完全ＫＡ備すると共に、従来品が
通電棒の径が太くなると保持（得なかった沿面絶縁抵抗
も完全に保持しておシ、従来品の致命的な欠陥を完全に
除去したもので、従来単極端子を複数個並列に使用して
いたものが、坪数使用で目的を達することが可能になっ
たため装置自体が小型軽邦化ができることＵ勿論、クマ
造手数も大きく簡易化されその技術的および実用的効果
は極めて大きい。

棟だ、前述した発明の説明にあたっては、液体を媒体と
する整流装置用の気密絶縁端子を対象としているが、用
途はこの面に限定されるものではなく、高圧ガスを充満
しまた金属容器などにも使用可能で、その用途は極めて
広範囲である。

さらにまた、上記のように、この発明による多極絶縁端
子は特別な設備を必要とせず、従来の製造設備で生産が
可′能であるから、安価に高性能品が生産されるので、
その効果は極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多極絶縁端子の縦断面図、第２図は第１
図のｎ−ｎ線の横断面図、第３図はこの発明の一実施例
による多極絶縁端子の縦断面図、第９図は第３図のＩＶ
−ＩＶ線の横断面図である０図中、ｌ・・基体、ｌθｌ
・・貫通孔、ｌＯ３・・基体上面、１０（１・・基体下
面、コ・・通電極、コａ・・中心通電極、コｂ・・中心
部以外の通電極１．２１・・突出部、Ｊ・・絶縁物、Ｊ
／・・沿面絶縁部、３２φ・連結部、Ｆ／、４’コ・・
保護管、す３・・接合部。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代　理　人　　葛　　野　　信　　− 焔１図 第２図 ３５１ ゛尾３図′ 焔４図 ２、発明の名称 多極絶縁端子 ３、補正をする者 よ　補正の対象 （１）　　明細書の発明の詳細な説明の橢ム　補正の内
容 明細書をつぎのとおり訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の貫通孔を有する基体と、前記複数の貫通孔
   に各別に貫通して設けられた複数の端子導体と、前記貫
   通孔および端子導体を密封固着すると共に前記端子導体
   の貫通孔からの突出部周辺を各別に包囲する沿面絶縁部
   を形成したガラス・マイカ塑造体からなる絶縁物とを備
   えた多極絶縁端子において、前記端子導体の基体貫通孔
   からの突出部の外周に保護管が介在され、保護管周面に
   各別に包囲する絶縁部が形成されていることを特徴とす
   る多極絶縁端子。 （，２）　　ガラス・マイカ塑造体からなる絶縁物を構
   成するガラス質の転位温度以下における絶縁物の熱膨張
   率を基準にし、基体の熱膨張率が大きく、端子導体の熱
   膨張率が小さく、保護管の熱膨張率が同等若しくは大き
   い屯許請求の範囲第１項記載の多極絶縁端子。