JPS6314474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば金属製気密容器の壁面を貫
通して取付けられる気密絶縁端子の製造法に関す
るもので、とくに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、その中に発熱をとも
なう例えば大電流用の半導体からなる整流素子を
浸漬した強制冷却方式の整流装置などに用いられ
る気密絶縁端子の製造方法に関するものである。

近時、上記の整流装置は車両に塔載されること
が多くなり、その場合には全体の重量に関係し、
気密絶縁端子に軽量小形化に対する要求が強くだ
され、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るものである。

従来、前記気密端子として一般に使用されてい
るものに、気密封着剤および電気絶縁物として、
ゴム、ガラスあるいは磁器質を用いたものがある
が、ゴムを用いたものは耐熱特性が乏しく経年変
化があり、あるいは冷却媒体に対する耐食特性等
に問題があり、ガラスあるいは磁器質を用いたも
のは耐振動衝撃性に乏しく、破損の危険率が高い
ため、車両に塔載する整流装置等には殆んど使用
されない。

前述したように、上記系統の気密絶縁端子には
不可避の致命的欠陥がある。

上記の致命的欠陥すなわち耐熱特性、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、極めて優れた特性を保持するものとして、
ガラス質の粉末とマイカの粉末の混合粉末を原料
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、
いわゆるガラス・マイカ塑造体を気密封着剤絶縁
物に使用したものが、本発明者によつて提案され
ている。

しかし上記の気密絶縁端子で上記特性を保持す
るのは、通電用導体（以下通電極という）の径が
太いもの、例えば15〜20mmφあるいは、これより
太いものに限定され、通電極径が細くなるにした
がい気密保持特性が低下し、とくに２〜４mmφ程
度の細さになると、その気密保持特性は極端に低
下し、現実的に使用不可能のものしか製造し得な
い。これは製造方法に関連する不可避の条件であ
る。

この発明は、通電極径が２〜４mmφと細いもの
で、しかも、通電極に電気電導率の良好な金属材
料を使用し、気密絶縁端子自体の小形軽量化を実
現できるものを得るための製造方法に関するもの
である。この発明の説明に先立ち、理解を容易に
するため、通電極径の太いものを対象にした従来
の製造方法を説明する。

第１図に、従来の通電極径の太い気密絶縁端子
の構造を示す。図中１は通電極で、銅または銅合
金など電気電導率の良好な材料が使用される。２
は金属製気密容器の壁面を貫通して取付けるよう
になつている金属筒で、機械的強度に富み、かつ
出来るだけ熱膨脹率、熱収縮率の大きい金属が使
用され、一般にはステンレス等が使用される。３
はガラス質粉末とマイカ粉末の混合粉末を原料と
し、ガラス質が加圧により流動可能な温度に加熱
し、加熱状態で加圧成形して得たガラス・マイカ
塑造体よりなる絶縁物である。

次に第２図により、その製造方法を説明する。
第２図において、５は分割構造の壁部で、底部に
受金７と断熱材１３を挿入し得る凹部がある。６
は壁部５を締付けるための枠である。前記受金７
には通電極１が挿入される挿入孔１１と冷却水路
１２とがある。前記冷却水路１２の両端には注水
および排水が可能なパイプ（図示せず）が取付け
られている。断熱材１３は無機質の断熱材料で受
金７の上側に装填されている。８は加圧金で冷却
水路１２があり、冷却水路１２の両側には注水お
よび排水が可能なパイプ（図示せず）が取付けら
れている。

上記成形型を用いて成形を行うには、成形型内
に通電極１、金属筒２、および絶縁物原料４を挿
填または充填し、絶縁物原料４上に加圧金８を載
置する。この時の状態が第２図イに示されてい
る。この状態品を電気炉で、絶縁物原料４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８を加圧すると、絶縁物原料４は密度
が高い固形絶縁物３に変化する。この時の状態が
第２図ロに示されている。加圧が完了したあと直
ちに受金７および加圧金８に設けられた冷却水路
１２に通水を行う。その間加圧を継続する。成形
された絶縁物３の温度がガラス質の転位温度以下
の温度に達して固化したところで、通水を止め、
脱圧の後、成形型を分解して成形品を取り出す。

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７および加圧金８の冷却水路
１２への通水により、受金７と加圧金８は急激に
冷却される。この受金７と加圧金８に接している
通電極１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、この通電極１は他の部
分に優先して冷却され、体積が収縮し、その径が
細くなる。そのため通電極１の外周面を成形され
た絶縁物３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
いて流動可能な状態にあり、しかも上部から加圧
力を受けているので、その空隙を充填するように
なるので、現実にはこの空隙が発生しなくなる。
次に絶縁物３は通電極１によつて冷却され固化す
る。このとき外周部の金属筒２は成形型の壁部５
によつ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り、絶縁物３の固化状態に
おいて、より高い温度から冷却するので、その体
積収縮は絶縁物３に対する締付圧になり、あたか
も焼嵌めと同等の現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、前記のように通電極
径が太い製品の場合には、上記説明で明らかなよ
うに極めて気密保持特性が優れたものが得られる
が、通電極性が細くなるにしたがい気密保持特性
が低下し、とくに径が２〜４mmφ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。

上記の製造方法において、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
降に優先して通電極１の温度を下降させることで
ある。受金７および加圧金８が通水によつて先づ
温度が降下し、それにより通電極１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、通電１と密着状態にある受金７との接触面１
０１である。接触面の面積は直径の２乗に比例す
るため、直径が細くなるにしたがい、その冷却効
果は極端に低下するようになる。一方、成形され
た絶縁物３の冷却は加圧金８の接触面８０１によ
り、通電極１の径に関係なく進行する。上記の関
係から、絶縁物３の冷却に優先して通電極１が冷
却するという上記の必須条件は崩れることにな
る。このことが通電極１の径が細いもので満足な
気密特性が得られない最大の理由となつている。

この発明は、従来の製造方法の致命的な欠陥す
なわち通電極の細いものが、その気密保持特性が
低下することを完全に除去し、従来の製造方法で
得た通電極径の太いものが保持する各種特性を維
持すると共に、通電極径に関係なく完全な気密保
持特性を具備する気密絶縁端子が得られる製造方
法を提供したものである。

この発明は、金属筒の中心部に通電用の導体を
配設し、両者の間に、ガラス質粉末とマイカ粉末
の混合粉末を原料とし、ガラス質が加圧により流
動する温度に加熱し、加熱状態で加圧成形したガ
ラス・マイカ塑造体からなる絶縁物を介在させた
気密絶縁端子を製造する方法において、上部に金
属筒、通電用の導体、および原料粉末を収納する
ことができ、下部に冷却用水路および通電用導体
の挿入孔を有する受金を収納し得る分割構造の壁
部と、この壁部を締付ける枠と、中央に前記通電
用導体の嵌合用貫通孔を有する加圧金とから成る
成形型を使用し、前記通電用の導体にはその下部
に製品の直径より太い直径を有する放熱部を有す
るものを使用し、前記壁部の上部に金属筒、通電
用導体および原料粉末を装填もしくは充填し、通
電用導体の放熱部を前記受金の挿入孔に挿入し、
加圧金を原料粉末の上部に載置して組立てる工程
と、組立てた成形型を原料中のガラス質が加圧に
より流動可能な温度に加熱する工程と、放熱状態
で加圧金を加圧して原料粉末を高密度の絶縁物に
構成する工程と、加圧が完了したところで加圧を
継続しながら前記受金に通水し、通電用導体の放
熱部を急冷する工程と、絶縁物の温度がガラス質
の転位温度以下の温度に達したところで成形型を
分解して成形品を取り出す工程と、通電用導体の
放熱部を切削して製品径に仕上げる工程とから成
ることを特徴とするものである。

次にこの発明による製造方法を第３図に基づい
て具体的に説明する。図中２，３，４，５，６，
７および１３は第２図と同じである。通電極１
は、その底部に通電極の径より太い径の放熱部１
０２を有するものを使用している。成形型中、受
金７は、挿入孔１１が大きく形成され、放熱部１
０２が装填できるようになつており、加圧金１４
には冷却水路１２を具備しないものを使用してあ
る。

成形の手順は従来の方法と同じく、通電極１、
金属筒２および絶縁物原料４を装填または充填
し、絶縁物原料４上に加圧金１４を載置する。こ
の時の状態が第３図イに示してある。この状態品
を電気炉中で絶縁物原料４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１
４を加圧すると、絶縁物原料４は密度が高い固形
絶縁物３に変化する。この時の状態が第３図ロに
示してある。加圧が完了したあと直ちに受金７に
設けられた冷却水路１２に通水を行う。その間加
圧を継続する。成形された絶縁物３の温度がガラ
ス質の転位温度以下の温度に達して固化したとこ
ろで通水を止め、脱圧の後、成形型を分解して成
形品を取り出す。なお放熱部１０２は機械加工に
より除去するか、もしくは通電極１と同一寸法に
仕上げられて製品にされる。

この発明になる上記の製造方法によれば、通電
極１は、その底部にある放熱部１０２の径が太
く、広い面積で受金７の接触面１０１と接してい
るため、通電極１は急速に冷却されるようにな
る。一方、加圧金１４には冷却水路１２が無いた
め、絶縁物３の冷却速度は前述した従来の方法に
比べて遥かに遅くなる。したがつて、前記製造方
法によれば、この種の気密絶縁端子の製造条件に
おける必須の具備条件である、成形された絶縁物
３の温度下降に優先して通電極の温度を下降させ
ることが確実に具現される。

例えば、通電極１に４mmφの銅クローム線を使
用し、従来の製造方法に従つた場合、ヘリウムの
リークデテクターを用いて試験した結果、洩れ量
が１×10^-5atmc.c.／secのものしか得られなかつ
たが、この発明になる製造方法に従つたものは、
１×10^-11atmc.c.／secの洩れ量を示し、その効果
が顕著に示された。

以上のように、この発明の製造方法によれば、
従来の製造方法では得ることができなかつた通電
極径の細いものを使用して気密保持特性の高い気
密絶縁端子が容易に得られるようになり、気密絶
縁端子の小形化可能になり、整流装置自体の軽量
小形化ができるので、その技術的ならびに実用的
効果は極めて大きい。

なお、前述した発生においては、強制冷却方式
の整流装置を対象としているが、その気密絶縁端
子の製造に限定されるものでなく、高圧の気体あ
るいは液体を充満した容器に取付けて使用される
気密絶縁端子の製造に実施できることはいうまで
もなく、その用途は極めて広範囲である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気密絶縁端子の構造を示す縦断
面図、第２図は従来の製造方法に使用する成型装
置の縦断面図でイは加圧成形直前の状態を、ロは
加圧成形完了後の状態を示す図、第３図はこの発
明による製造方法に使用する成型装置の縦断面図
でイは加圧成型直前の状態を、ロは加圧成型完了
後の状態を示す図である。 図中、１……通電極、１０１……接触面、１０
２……放熱部、２……金属筒、３……絶縁物、４
……絶縁物原料、５……壁部、６……枠、７……
受金、８……加圧金、８０１……接触面、１１…
…挿入孔、１２……冷却水路、１３……断熱材
料。なお、図中、同一符号は同一または相当部分
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属筒の中心部に通電用の導体を配設し、両
   者の間に、ガラス質粉末とマイカ粉末の混合粉末
   を原料とし、ガラス質が加圧により流動する温度
   に加熱し、加熱状態で加圧成形したガラス・マイ
   カ塑造体からなる絶縁物を介在させた気密絶縁端
   子の製造方法において、上部に金属筒、通電用の
   導体、および原料粉末を収納することができ、下
   部に冷却用水路および通電用導体の挿入孔を有す
   る受金を収納し得る分割構造の壁部と、この壁部
   を締付ける枠と、中央に前記通電用導体の嵌合用
   貫通孔を有する加圧金とから成る成形型を使用
   し、前記通電用の導体には、その下部に製品の直
   径より太い直径を有する放熱部を有するものを使
   用し、前記壁部の上部に金属筒、通電用導体およ
   び原料粉末を装填もしくは充填し、通電用導体の
   放熱部を前記受金の挿入孔に挿入し、加圧金を原
   料粉末の上部に載置して組立てる工程と、組立て
   た成形型を原料中のガラス質が加圧により流動可
   能な温度に加熱する工程と、加熱状態で加圧金を
   加圧して原料粉末を高密度の絶縁物に構成する工
   程と、加圧が完了したところで加圧を継続しなが
   ら前記受金に通水し、通電用導体の放熱部を急冷
   する工程と、絶縁物の温度がガラス質の転位温度
   以下の温度に達したところで成形型を分解して成
   形品を取り出す工程と、通電用導体の放熱部を切
   削して製品径に仕上げる工程とから成ることを特
   徴とする気密絶縁端子の製造法。