JPS6240182A - 気密絶縁端子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、気密絶縁端子に関するものでろ夕。

もう少し詳しくいうと、金属製気密容器の壁面を貫通し
て取付けられる。たとえば、気密容器内に沸騰系の液体
化合物を冷却媒体として充填し、その中に発熱を伴う大
電流用の半導体からなる整流素子を浸漬した１強制冷却
方式の整流層ｆなどに用いられる気密絶縁端子に関する
ものである。

〔従来の技術〕

近時、上記の整流装置は、車両に搭載されることが多く
なり、その場合、車両全体の重量に関係することから、
気密絶縁端子に軽量小形化に対する要求が強く、同時に
振動等に対して安定した特性を保持することも併せて要
求されている。

従来、かかる気密絶縁端子として一般に使用されている
ものに、気密封着性のある電気絶縁物として、ゴム、ガ
ラスあるいは磁器を用いたものがある。ゴムを用いたも
のは、耐熱性に乏しく経年変化があり、さらには、冷却
媒体に対する耐食特性等に問題がある。ガラスあるいは
磁器を用いたものは、耐振動衝撃性に乏しく、破損の危
険率が高いため、車両に搭載する整流装置等には殆んど
使用することができない。すなわち、上記系統の電気絶
縁物を用いた気密絶縁端子には、不可避の致命的欠陥が
ある。

上記の致命的欠陥を解消し、耐熱特性、経年変化、冷却
媒体に対する耐食性、耐振動衝撃性を完備し、きわめて
すぐれた特性を有するものとして、ガラス質の粉末とマ
イカの粉末の混合粉末′１に原料とし、ガラス質が加圧
により流動する温度に加熱し、加熱状態下で加圧成形し
て得られる絶縁物。

朝 いわゆるガラス・マイカ塑造体を気密封着剤兼絶縁物に
使用したものが１本発明者らによって、すでに提案され
ている。

しかし、この種の気′ＩＢ絶縁端子で上記の緒特性を有
するものとしては１通電用導体Ｃ以下１通電他という）
として熱膨脹率（ｄｌが小さいコバール（ｄ　：　Ｇ’
　〜ｊ　Ｘ　／　０−’／℃）　、　；ｈ　ルイｈ　ｆ
　ｌ　７ｒｄ：ｆｆＸ／７’／Ｑ）を使用し、ガラス・
マイカ塑造体として原料ガラスの転位温度以下における
熱膨脹率が通を極のそれより大きい、ｄ：１０〜／ユＸ
１０弓／℃程度のものを、また、絶縁物の外周に位置し
、金ｌＪ４製ス密容器の壁面を貫通して、壁面に気密に
取付けられる金属筒として、熱膨脹率が、ガラスφマイ
カ塑造体の原料ガラスの転位温度以下におけるｌ！Ａ膨
張率よシ大きく、かつ機械的強度に富むステンンス鋼（
、ｄ　：　／！：Ｘ１０””／”Ｑ）を使用したものが
ある。

また、ガラス・マイカ塑造体と金属筒に上記のものと同
じものを使用し１通電極として熱膨脹率が１７〜７　ｇ
　Ｘ　／　ｏ−’／’Ｃと大きい銅あるいは銅合金を使
用したものがあるが１通電研の直径が、７３〜λＱ龍あ
るいはそれ以上のものに限定されていた。その理由は１
通！極に銅あるいは銅合金を使用した場合、その直径が
小となるにしたがい、気密保持特性が低下し、とくに、
直径が１０！＋ｘ以下になると、その気密保持特性が極
端に低下し、現実的には使用可能なものが製造し得ない
という不可避の欠陥があるためである。

一方１通１！極として、熱膨脹率の小さいコバール、チ
タン等を用いたものは、気密保持特性は良好であるが、
電導率が低いため、所定の通電容量を得るには必然的に
直径が大となり、気密絶縁端子が大形化し１重量が大に
なるという欠陥がある。

そのため、電気電導率が良好な銅あるいは銅合金を通電
極に使用することが望ましいが、その場合。

通１を極の直径が可及的小である気密絶縁物に対する要
求が高まっている。

次に、この発明の詳細な説明に先立ち、この発明に対す
る理解を容易にするため、従来の気密絶縁端子について
説明する。

第３図は従来の気密絶縁端子全示し、棒状の通電極（１
）と、金属製気密容器の壁面を貫通して気密に取付けら
れる金属筒（コ）との間に、ガラス・マイカ塑造体から
なる絶縁物（，７１が介在してなるものである。

次に、第ａ図により５通電極（１）として、熱膨脹率が
小さいコバール（ｄ：’ｌ−！Ｘ１０弓／’Ｃ）あるい
はチタン（ｄ：ざＸ　／　ｏ−’／℃）　ｋ使用し、ガ
ラス・マイカ塑造体でなる絶縁物（３）として、ガラス
の転位温度以下における熱膨脹率が／／×１０−′／℃
のものを使用し、金属筒（コ）としては、熱膨脹率が大
きいステンＶス鋼（ｄ：　／１ｘ１０−’／℃’）を用
いた気密絶縁端子の製造方法を説明する。第グ図におい
て、分割構造の壁部（りには、その底部に通１！極（１
）の下端部が挿入される挿入孔ｆｊｌが設けられている
。壁部（り）は締付枠（６）によって締付けられる。（
７）は加圧金である。

成形は、上記成形型に通を極（１）、金属筒（コ）全挿
填するとともに絶縁物ｆｊｌの原料（ｇ）を充填し、絶
縁物原料（ざ）上圧加圧金（り）を載置する。このとき
の状態が第９図（イ）に示されている。

この状態のものを電気炉で、絶縁物原料ｆｆｆｌ中のガ
ラス質が軟化し、加圧により流動可能な温度に加熱し、
加熱が完了すると直に加圧成形機に移して加圧金（り）
を加圧し、密度が高い絶縁物（３）を成形する。このと
きの状態かにダ図（ロ）に示されている。

成形された絶縁物（３）の温度がガラス質の転位温度以
下になるまで加圧を継続し、この温度に達すると脱圧の
後、成形型を分解して成形品を取シ出す上記の成形に際
して、成形された絶縁物（，７１は。

原料ガラスの転位温度よシ高い温度領域では熱膨脹率が
大きく収縮量も大きいが、この温度領域では加圧を受け
ているため、通電極（１）と金属筒（＝）との間の空隙
部（？）に、空間部を残すことなく完全に充填される。

ガラス質の転位温度より低い温度領域になると、絶縁物
（，ｉ）は固化し、その熱膨脹率Ｃ／／×１０−′／℃
）に応じた収縮を呈する。この場合外周部にある金属節
（２）はステンレスであるため。

ｄ：／ｌ×／θ−４／Ｄｃに応じた収量をする。この収
縮量の差は、内周に位置する絶縁物（３）に対し大きな
締付力となって働く。また絶縁物（Ｊｌ　ｉ４中心にあ
る通電極（１）の収縮よシ大きな収縮をするため１通電
極（１）に対し大きな締付力となって働く。この現象は
燐源め状態と全く同等であり、絶縁物（，７１の内外周
面の気密は完全に確保される。

次に１通電極として、ガラス・マイカ塑遺体でなるＰ！
縁物（，７１の熱膨脹率よ）大きい熱膨脹率全もつ銅ま
たは銅合金（ｄ：／り〜／　Ｋ　Ｘ　／　０−’／℃）
で、直。　径の比較的大きいものを用いた気密絶縁端子
の気密保持特性について説明する。この場合、第弘図に
よって説明したと同様の成形型、成形方法を採ると、通
電極の外周面に締付力が発生しないため。

所定の気密特性は確保されなくなる。そこで、この気密
特性全保持する気密、絶縁端子を得るための成形方法を
第３図にょ〃説明する。第５図において、分′Ｊｌｌ構
造の壁部（すａ）の底部に受金（１０）と、　断熱材（
／／）を挿入し得る凹部（／、２）がある。（６）は壁
部（す）全締付けるための締付枠である。受金（１０）
には通電極（／ａ）が挿入さね、る挿入孔（鉋）と冷却
水路（／３）とが形成されている。冷却水路（／Ｊ）の
両端には注水および排水を行うためのパイプ（図示せず
）が接続されている。断熱材（／／）は無機賃の断熱材
料でなシ、受金（／θ）の上面に装填されている。加圧
金（７ａ）には冷却水路（／ｑ）があシ、冷却水路ｃノ
４Ｌ）の両端には注水および排水用のバイブ（図示せず
）が接続されている。

上記の成形型金用いて成形を行うには、成形型内に通を
極（／ａ）、金属ｍ　（ｕ）を挿填するとともに絶縁物
原料（ｆ）を充填し、絶縁物原料（ｆｌ上に加圧金（り
ａ）を載置する。このときの状態が第５図ｆＡ）に示さ
れている。この状態のものを電気炉に入れ。

絶縁物原料（＆）中のガラス質が軟化し、加圧により流
動可能な温度に加熱し、加熱が完了したあと直ちに加圧
成形機に移し、加圧金（りａ）を加圧すると、絶縁物原
料（ｆｆｌは密度が高い固形枦縁物［、？３に変化する
。このときの状態が第Ｓ図（ロ）に示されている。加圧
が完了したあと直ちに受金（１０）および形された絶縁
物（３）の温度がガラス質の転位温度以下の温度に達し
て固化したところで１通水を止め。

脱圧の後、成形型を分解して成形品を取シ出す。

上記の製造工程において、加圧工程が完了すると同時に
行う、受金（１０）および加圧金（７ａ）の冷却水路（
／３）および（ハ０への通水によ）、受金（１０）と加
圧金（７ａ）は急速に冷却される。そすすると、受金（
１０）と加圧金（７ａ）に接している通電極（／ａ）は
熱伝導率が良好な銅もしくは銅合金により形成されてい
るので１通電極（／ａ）は他の部分に優先して冷却され
１体積が収縮し、その直径が縮小する。その念め、通電
極（／ａ）の外周面と底形された絶縁物（刀との接触面
に空隙が発生するようになるが、一方、成形された絶縁
物（３）はこの時点にお贋て流動可能な状態にあシ、し
かも上部から加圧力金量けて上記の空隙に充填されるの
で、現実にはこの空隙が発生しない。ついで、絶縁物（
３）は通電極（／ａ）によって冷却され固化する。この
とき外周部の金属筒（２）は成形型の壁部（すａ）によ
って保温されているので、絶縁物（３）に比べて高い温
度を保持しておシ、絶縁物（Ｊ）の固化状態において、
金属節（コ）はよ少高い温度から冷却されるので、金属
筒【コ）の体積収縮は絶縁物（３）に対する締付圧にな
力、あたかも燐源めと同等の′ｖ１．象が具現される結
果、気密特性が確保される。

上記の製造方法によれば１通電極（／ａ）の直径が大き
い製品の場合には１以上の説明で明らかなように、きわ
めて気密保持特性が優れたものが得られるが、通電極径
が小さくなるにしたがい気密保持特性が低下し、とくに
直径が一定以下になるとその特性が極端に低下し、使用
に耐えないものしか得られなくなる。その理由について
以下に説明する。

第３図により説明した製造方法において、具現しなけれ
ばならない必須の条件は、成形された絶縁物（３）の温
度下降に優先して通を極（／ａ）の温度を下降させるこ
とである。受金（１０）および加圧金（７ａ）が通水に
よって先づ温度が降下し、それにより逆電極（／ａ）が
冷却されるが、熱交換による冷却に最も大きな効果があ
るのは１通電極（／ａ）と密着状態にある受金（１０）
との接触面（１０／）である。接触面（１０／）の面積
は逆電極（／ａ）の直径の二乗に比例するため０通電極
（／ａ）の直径が小さくなるにしたがい、その冷却効果
は極端に低下することになる。他方、成形された絶縁物
（，７１の冷却は加圧金（りａ）の接触面（りＯ／）に
より１通電極（／ａ）の直径に関係なく進行する。かよ
うな関係から、〃Ｉ縁物（３）の冷却に優先して通を極
（／ａ）が冷却するという上記の必須条件は崩れること
になる。このことが１通電極（／ａ）の直径が小さいも
のでは満足な気密特性が得られないことの最大の理由で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のような従来の気密？縁端子では逆電極に電導率が
良好な銅もしくは銅合金を使用する場合。

製造方法の不可避の条件により１通！極の直径が小さい
ものでは所定の気密保持特性が得ら７″Ｌすいという致
命的な問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、簡単な成形型および成形操作によυ、銅もしくは
銅合金で直径の小さいものを逆電極に使用したものであ
っても、すぐれた気密保持特性を有する気密絶縁端子を
得ることを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明に係る気密Ｐ縁端子は、ガラス・マイカ塑造体
でなる絶縁物の、原料ガラスの転位温度以下の温度領域
における熱膨脹率よシも大きい熱膨脹率の金属で、金属
筒および逆電極が形成されておシ１通！極の、金属筒で
囲まれた部位に、互いに対向する円環状の７対の締付面
が形成されている。

〔作　用〕

この発明においては、金属筒の内周面にある絶縁物部分
は、金属筒と絶縁物との熱膨脹率差により、外周から半
径方向に締付圧が加えられる。また、／対の締付面間の
絶縁物部分は、通電用導体と絶縁物との熱膨脹率差によ
り、締付面間で軸方向に締付圧が加えられる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示し１通電極（／ｂ）と
して、その熱膨脹率が、絶縁物（３）全形成すガラス・
マイカ塑造体の原料ガラスの転位温度以下における熱膨
脹率よりも大きいものを使用する。絶縁物（３）に熱膨
脹率／　／　Ｘ　／　０””／℃のものを使用する場合
１通電極（／ｂ）の材料として、熱膨脹率７７〜／　ｔ
　Ｘ　／　０−’７℃の銅もしくは銅合金が好適である
。また、逆電極（／ｂ）には、金属筒（−２）と通［極
（／ｂ）との間の空隙部（テ）に、外径が通を極（／ｂ
）の外径より大きい２つの鍔部（／！ｒ＆）（／！；ｂ
）が形成されている。金属筒（コ）の材料としては、熱
膨脹率が絶縁物ｆ３）のそれより大きく機械的強度の大
きいものを使用し、熱膨脹率が７ｇ　ｘ　／　０−’／
℃のステンレス′Ｊｌ：は好適に使用さルる。

次に、成形方法であるが、第グ図により説明した。金属
筒（２）として熱膨脹率が絶縁物［，７１のそれよｐも
大きいものを１通電極（１）として、熱膨脹率が絶縁物
（３）のそれよジも小さいものを使用した場合の成形型
および成形方法と同じ条件で行う。

かかる条件で第１図に示すもの全成形したｊ合。

金属筒（コ）の内周面に存在する絶縁物（３）の部分は
熱膨脹率差により締付圧２受け、気密特性は確保される
。逆電極（／ｂ）の外周面（／θ２）は、その外周部に
存在する絶縁物（３）による締付圧を受けておらず、熱
膨脹率差により微細な空隙が発生しているとも考えられ
るが、上方の鍔部ｒ　ｚｌａ　）の下面（／ｒ／）と下
方の鍔部（／ｓｂ）上部（／左２）との間の絶縁物部分
（３／）は、熱膨脹率差により軸方向に強力な締付圧を
受ける。すなわち、対向する円環状の下面（／左／）と
上面（／タコ）が締付面として作用し、完全な気密特注
管保持するため１通電極（／ｂ）と絶縁物（３）の間の
気密特性が確保きｔしるのである。

第一図は他の実施例を示し、各部分の材料は第１図にお
けると同様であり１通電極（／ｃ）ＶＣ１金属筒（シ）
の内周部に位置する部分に小径部（／６）が形成されて
いる。これにより、対向する円環状の締付面（／Ａ／）
（／１．コ）が形成され、締付面（／６／）（／Ａコ）
間にある絶縁物部分（３／）は軸方向に締付圧を受け１
通電極（／Ｃ）と絶縁物（，７）のｍｌの気密特性が確
保される。

以上、第１図、第２図のものは、いずれも１通電極の直
径に関係なく、第Ｖ図に示したような簡単な成形型およ
び成形操作によって、安ｆｌｉｌｉ　［裏造することが
できる。とくに、直径が小さい通電極の揚台でも、気密
保持特性にすぐれたものが得られるので、気密絶縁端子
の小形、軽量化の要請に応えることができる。

なお、上記の説明では、整流装置用の気密絶縁端子を主
体にしたが、この発明のものの用途は。

これに限らず、各種の高圧容器等に取付けて、広く使用
されることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は１以上の説明から明らかなように。

原料ガラスの転位温度以下の温度領域における絶縁物の
熱膨脹率よシも大きい熱膨脹率を有する金属筒および通
電極全備え、通電極に、対向する／対の円環状締付面を
形成したことにより、絶縁物が、金属筒および通電極に
対して密に圧着されるので、簡単な成形型および成形操
作により１通電極の直径が小であっても、気密保持特性
にすぐれたものが容易に得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は他の
実施例の縦断面図、第３図は従来の気密絶縁端子の縦断
面図、＠Ｕ図および第５図はそれぞれ従来の気密絶縁端
子の成形態様を示す縦断面図である。 （／ｂ）（／Ｃ）・・通電極（通電用導体）、（２）・
φ金属筒、（Ｊ）・・絶縁物、（／！／）（／Ｊ、り（
／４／）（／６ユ）φ・締付面。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を、示す。 市４図 （イ　）　　（ロ） （イ）　　　　（Ｄ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属筒と、この金属筒の中心部に配設された棒状
   の通電用導体との間に、ガラス・マイカ塑造体でなる絶
   縁物を介在してなる気密絶縁端子において、原料ガラス
   の転位温度以下の温度領域における前記絶縁物の熱膨脹
   率よりも大きい熱膨脹率の金属材料でなる前記金属筒お
   よび前記通電用導体と、この通電用導体の前記金属筒で
   囲まれた部位に形成された互いに対向する円環状の１対
   の締付面とを備えてなることを特徴とする気密絶縁端子
   。
2. （２）１対の鍔部により形成された締付面を備えた特許
   請求の範囲第１項記載の気密絶縁端子。
3. （３）小径部により形成された締付面を備えた特許請求
   の範囲第１項記載の気密絶縁端子。
4. （４）ステンレス鋼でなる金属筒を備えた特許請求の範
   囲第１項記載の気密絶縁端子。
5. （５）銅および銅合金のいずれかでなる通電用導体を備
   えた特許請求の範囲第１項記載の気密絶縁端子。