TW201503511A - 壓縮密封型氣密端子 - Google Patents

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Hidefumi Yamamoto
Hiroki Honda
Hayato Yamauchi
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Abstract

本發明的壓縮密封型氣密端子10係包括：鐵或鐵合金金屬外環11、插通於金屬外環11的鐵合金管狀導線12、將金屬外環11內壁與管狀導線12外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃13、以及貫通管狀導線12且由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、鋁合金等低電阻金屬構成的導出導線14；其中，為緩衝導出導線14之熱膨脹用的既定間隙部15係設置於金屬外環11的內側，導出導線14係利用接合部16而與管狀導線12呈氣密式接合。

Description

壓縮密封型氣密端子
本發明係關於可使用於大電力用途，且具有較高氣密可靠度的壓縮密封型氣密端子。
氣密端子係在金屬外環或金屬外環的插通孔中，隔著絕緣材將導線予以氣密式密封者，使用當對氣密容器內所收容的電氣機器、元件供應電流，或者從電氣機器、元件將信號導出於外部的情況(例如日本專利特開昭61-260560號公報、實開平02-039472號公報)。特別係利用絕緣玻璃將金屬外環與導線予以密封的GTMS(Glass-to-Metal-Seal)式氣密端子，大致區分為整合密封型與壓縮密封型等2種。在確立高可靠度氣密密封時，適當選擇外環及導線的金屬材、與絕緣玻璃熱膨脹係數之事係屬重要。密封用絕緣玻璃係依照金屬外環與導線的素材、所要求溫度分佈、及其熱膨脹係數而決定。整合密封的情況，依金屬材與絕緣玻璃的熱膨脹係數能盡可能一致的方式選定密封素材。另一方面，壓縮密封依金屬外環壓縮絕緣玻璃與導線的方式，刻意選擇不同熱膨脹係數的金屬材與絕緣玻璃材料。
習知氣密端子為能確保高氣密可靠度以及電氣絕緣性，就整合密封型氣密端子，金屬外環及導線材係使用在廣 溫度範圍內的熱膨脹係數呈與玻璃材一致的Kovar合金(Fe54%、Ni28%、Co18%)，將二者利用由硼矽酸玻璃構成的絕緣玻璃予以密封；而就壓縮密封型氣密端子，依在使用溫度範圍內能對玻璃施加同心圓狀壓縮應力的方式，使用碳鋼或不銹鋼等鋼製金屬外環、及鐵鎳合金(Fe50%、Ni50%)、鐵鉻合金(Fe72%、Cr28%)等鐵合金的導線材，並將二者利用由鈉鋇玻璃構成的絕緣玻璃予以密封。
本發明上述及其他目的、特徵、佈局及優點，從根據所附圖式針對本發明進行如下述詳細說明便可清楚明瞭。
根據本發明所提供的壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線(pipe lead)、將金屬外環內壁與管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、以及貫通管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：為緩衝導出導線熱膨脹的既定間隙部係設置於管狀導線的內側；且導出導線係利用經填充接合材的接合部而與管狀導線呈氣密式接合。
根據本發明第2觀點所提供的壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、將金屬外環內壁與管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、以及貫通管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：為緩衝導出導線熱膨脹的既定間隙部係設置於管狀導線的內側，且更進一步在導出導線外徑或管狀導線內徑設置1或2個邊溝部，使用利用該邊溝部所劃分出接合材接合範圍的接合 部，將導出導線與管狀導線予以氣密式接合。
根據本發明第3觀點所提供的壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、將金屬外環內壁與管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、及貫通管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：在導出導線中設有縮徑部，在該縮徑部與管狀導線之間形成為緩衝導出導線熱膨脹的既定間隙部；導出導線係利用在除縮徑部外的管狀導線內壁、與其對向的導出導線之間，填充接合材而設置的接合部，而與管狀導線呈氣密式接合。
根據本發明第4觀點所提供的壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、將金屬外環內壁與管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、及貫通管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：在管狀導線的內徑設有縮徑部，在縮徑部內壁與其相對向的導出導線之間埋藏接合材而形成接合部，在除該接合部外的管狀導線內徑與導出導線之間形成既定間隙部；導出導線係利用接合部而與管狀導線的縮徑部呈氣密式接合。
本發明壓縮密封型氣密端子的間隙部，係由在位於絕緣玻璃相對向位置的管狀導線內壁面、與導出導線外徑之間，所形成既定空隙的自由空間構成，因為能一邊使絕緣玻璃負荷金屬外環與管狀導線的壓縮應力，一邊利用間隙部的空間緩衝導出導線的熱膨脹，因而可實現將熱膨脹係數較大的低電阻金屬，使用為導出導線的壓縮密封型氣密端子。另外，接合部係上述間隙的既定部分利用蠟材等接合材填充而氣密式接 合設置。即，本發明的氣密端子係使用金屬外環與管狀導線將絕緣玻璃予以壓縮密封，且在管狀導線與導出導線之間設有間隙部，藉由利用該間隙部所形成的自由空間，緩衝由低電阻金屬構成導出導線的過大熱膨脹，而實現電氣電阻極小的壓縮密封之氣密端子。若將本發明所使用金屬外環的熱膨脹係數設為α 1、管狀導線的熱膨脹係數設為α 2、導出導線的熱膨脹係數設為α 3，則三者的關係成為α 3>>α 1≧α 2。
10、20、30、40、50、60‧‧‧壓縮密封型氣密端子
11、21、31、41‧‧‧金屬外環
12、22、32、42‧‧‧管狀導線
13、23、33、46‧‧‧絕緣玻璃
14、24、34、44‧‧‧導出導線
15、35、45‧‧‧間隙部
16、26、36、46‧‧‧接合部
27‧‧‧邊溝部
37、47‧‧‧縮徑部
48、58、68‧‧‧凸緣部
圖1係第1實施形態的壓縮密封型氣密端子10之平面圖。
圖2係第1實施形態的壓縮密封型氣密端子10，(a)係接合部埋設於絕緣玻璃中形式的正面部分剖視圖，(b)係接合部設置於絕緣玻璃外側形式的正面剖視圖。
圖3係第2實施形態的壓縮密封型氣密端子20，(a)係接合部埋設於絕緣玻璃中形式的正面部分剖視圖，(b)係接合部設置於絕緣玻璃外側形式的正面剖視圖。
圖4係第3實施形態的壓縮密封型氣密端子30，(a)係接合部埋設於絕緣玻璃中形式的正面部分剖視圖，(b)係接合部設置於絕緣玻璃外側形式的正面剖視圖。
圖5係第4實施形態的壓縮密封型氣密端子40，(a)係接合部埋設於絕緣玻璃中形式的正面部分剖視圖，(b)係接合部設置於絕緣玻璃外側形式的正面剖視圖。
圖6係本發明變化例1的壓縮密封型氣密端子50，(a)係接合部埋設於絕緣玻璃中形式的正面部分剖視圖，(b)係接合部 設置於絕緣玻璃外側形式的正面剖視圖。
圖7係本發明變化例2的壓縮密封型氣密端子60，(a)係接合部埋設於絕緣玻璃中形式的正面部分剖視圖，(b)係接合部設置於絕緣玻璃外側形式的正面剖視圖。
以下，針對本實施形態的氣密端子參照圖式進行說明。
[第1實施形態]
本實施形態的壓縮密封型氣密端子10係如圖1及圖2所示，特徵在於包括：鐵或鐵合金金屬外環11、插通於金屬外環11的鐵合金管狀導線12、將金屬外環11內壁與管狀導線12外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃13、以及貫通管狀導線12且由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、鋁合金等低電阻金屬構成的導出導線14；其中，為緩衝導出導線14之熱膨脹用的既定間隙部15係設置於管狀導線12的內側，導出導線14係利用經填充蠟材等接合材的接合部16而與管狀導線12呈氣密式接合。
導出導線14的直徑 1係構成金屬外環11的內徑 2之50%以上且90%以下狀態。間隙部15係由導出導線14、與和該導出導線14的軸呈配置於同心圓上的管狀導線12間之空間中，除被蠟材等接合材所佔有接合部16以外的其餘空間構成。接合部16係預先沿管狀導線12的上部開口設置環狀接合材，再藉由對其施行加熱熔融，而將管狀導線12與導出導線14的間隙部單側開口端全周圍利用接合材予以氣密式接合 形成。沿管狀導線12的開口呈環狀配置的接合材係經加熱熔融而埋藏開口便形成接合部16。接合材係可利用玻璃密封爐施行熔融接合。此情況，因為可在進行絕緣玻璃密封之同時，便亦完成接合材的接合密封，因而相較於習知具管狀導線的氣密端子之組裝步驟可縮短2個步驟。
在氣密端子10的管狀導線12內徑所設置接合部16，係依能緩衝導出導線14較大熱膨脹的方式，可如圖2(a)所示設計呈至少其中一部分在金屬外環11的內側(即至少其中一部分埋設於絕緣玻璃13中)，亦可如圖2(b)所示設計呈在金屬外環11的外側(即全體突出於絕緣玻璃13的外部)。另外，當圖1(a)將接合部16埋設於絕緣玻璃13中的情況，所埋設接合部16的長度為使絕緣玻璃23能負荷充分的壓縮應力，便設計在絕緣玻璃13的導出導線之軸方向厚度2/3以下。
[第2實施形態]
本實施形態的壓縮密封型氣密端子20係如圖3所示，特徵在於包括：鐵或鐵合金的金屬外環21、插通於金屬外環21的鐵合金管狀導線22、將金屬外環21內壁與管狀導線22外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃23、以及貫通管狀導線22且由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、鋁合金等低電阻金屬構成的導出導線24；其中，為緩衝導出導線24熱膨脹的既定間隙部25係設置於管狀導線22的內側，且更進一步在導出導線24外徑或管狀導線22內徑設置1或2個邊溝部27，使用利用該邊溝部27所劃分出蠟材等接合材之接合範圍的接合部26，將導出導線24與管狀導線22予以氣密式接合。
導出導線24的直徑 1係構成金屬外環21的內徑 2之50%以上且90%以下狀態。間隙部25係由導出導線24、與和該導出導線24的軸呈配置於同心圓上的管狀導線22間之空間中，除被蠟材等接合材所佔有接合部26以外的其餘空間構成。接合部26係預先沿靠管狀導線22開口側的邊溝部27固定環狀接合材，再將已固定接合材的邊溝部27插入於管狀導線22中，經加熱熔融便將管狀導線22與導出導線24間隙部單側開口端全周圍利用接合材予以氣密式接合形成。另一未設置接合材的空邊溝部27，具有使熔融接合材不致過度擴展於所需接合部26以外處之間隙的功能。沿靠近開口側的邊溝部27呈環狀固定的接合材經加熱熔融而埋設開口形成接合部26。此時，因為鄰接接合部26設置邊溝部27，因而僅有被邊溝部27夾置的接合部26才能利用毛細管現象流入接合材，便可控制接合材的流動，防止多餘的擴散便可劃分出接合範圍。在靠近開口側的邊溝部27上所固定之接合材，亦可利用玻璃密封爐施行熔融接合。此情況，因為可在進行絕緣玻璃密封之同時，便亦完成接合材的接合密封，因而相較於習知具管狀導線的氣密端子之組裝步驟可縮短2個步驟。
在氣密端子20的管狀導線內徑所設置接合部26，係依能緩衝導出導線24較大熱膨脹的方式，可如圖3(a)所示設計呈至少其中一部分在金屬外環21的內側(即至少其中一部分埋設於絕緣玻璃23中)，亦可如圖3(b)所示設計呈在金屬外環21的外側(即全體突出於絕緣玻璃23的外部)。另外，當圖3(a)將接合部26埋設於絕緣玻璃23中的情況，所埋設接合部 26的長度為使絕緣玻璃23能負荷充分的壓縮應力，便設計在絕緣玻璃23的導出導線之軸方向厚度2/3以下。
[第3實施形態]
本實施形態的壓縮密封型氣密端子30係如圖4所示，特徵在於包括：鐵或鐵合金的金屬外環31、插通於金屬外環31的鐵合金管狀導線32、將金屬外環31內壁與管狀導線32外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃33、以及貫通管狀導線32且由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、鋁合金等低電阻金屬構成的導出導線34；其中，在導出導線34中設有縮徑部37，在該縮徑部37與管狀導線32之間形成為緩衝導出導線34熱膨脹的既定間隙部35；導出導線34係利用在除縮徑部37外的管狀導線32內壁、與其對向的導出導線34之間，填充蠟材等接合材而設置的接合部36，而與管狀導線32呈氣密式接合。
導出導線34的直徑 1係構成金屬外環31的內徑 2之50%以上且90%以下狀態。間隙部35係由導出導線34、與和該導出導線34的軸呈配置於同心圓上的管狀導線32間之空間中，除被接合材所佔有接合部26以外的其餘空間構成。接合部36係預先沿管狀導線32的上部開口設置環狀接合材，再藉由對其施行加熱熔融，而將管狀導線32與導出導線34的間隙部單側開口端全周圍利用接合材予以氣密式接合形成。在縮徑部37與管狀導線32之間設置的既定間隙部35係具有使熔融接合材不會過度擴展於所需接合部36以外處的間隙功能。沿管狀導線32的上部開口呈環狀設置的接合材，經加熱熔融而埋設開口形成接合部36。此時，因為鄰接接合部36設 置邊溝部37，因而僅有狹窄的接合部36才能利用毛細管現象流入接合材，便可控制接合材的流動，防止多餘的擴散便可劃分出接合範圍。沿上部開口配置的接合材亦可利用玻璃密封爐進行熔融接合。此情況，因為可在進行絕緣玻璃密封之同時，便亦完成蠟材的接合密封，因而相較於習知具管狀導線的氣密端子之組裝步驟可縮短2個步驟。又，藉由導出導線34設有縮徑部37，間隙部35便可在不會受接合部36的接合厚度左右之情況下調整為所需空隙。
在氣密端子30的管狀導線內徑所設置接合部36，係依能緩衝導出導線34較大熱膨脹的方式，可如圖4(a)所示設計呈至少其中一部分在金屬外環31的內側(即至少其中一部分埋設於絕緣玻璃33中)，亦可如圖4(b)所示設計呈在金屬外環31的外側(即全體突出於絕緣玻璃33的外部)。另外，當圖4(a)將接合部36埋設於絕緣玻璃33中的情況，所埋設接合部36的長度為使絕緣玻璃33能負荷充分的壓縮應力，便設計在絕緣玻璃33的導出導線之軸方向厚度2/3以下。
[第4實施形態]
本實施形態的壓縮密封型氣密端子40係如圖5所示，特徵在於包括：鐵或鐵合金的金屬外環41、插通於金屬外環41的鐵合金管狀導線42、將金屬外環41內壁與管狀導線42外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃43、以及貫通管狀導線42且由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、鋁合金等低電阻金屬構成的導出導線44；其中，在管狀導線42的內徑設有縮徑部47，在縮徑部47內壁與其相對向的導出導線44之間埋藏蠟材等接合材 而形成接合部46，在除該縮徑部47外的管狀導線42內徑與導出導線44之間形成既定間隙部45；導出導線44係利用接合部46而與管狀導線42的縮徑部47呈氣密式接合
導出導線44的直徑 1係構成金屬外環41的內徑 2之50%以上且90%以下狀態。間隙部45係由導出導線44、與和該導出導線44的軸呈配置於同心圓上的管狀導線42間之空間中，除被接合材所佔有接合部46以外的其餘空間構成。接合部46係預先沿管狀導線42的上部開口設置環狀接合材，再藉由對其施行加熱熔融，而將管狀導線42與導出導線44的間隙部單側開口端全周圍利用接合材予以氣密式接合形成。在管狀導線42的縮徑部47與導出導線44之間設置的既定間隙部45係具有使熔融接合材不會過度擴展於所需接合部46以外處的間隙功能。沿管狀導線42的上部開口呈環狀設置的接合材，經加熱熔融而埋設開口形成接合部46。此時，因為接合部46係設置於與縮徑部47相同範圍內，因而僅有利用縮徑部47而縮窄的接合部46才能利用毛細管現象流入接合材，便可控制接合材的流動，防止多餘的擴散便可劃分出接合範圍。沿上部開口配置的接合材亦可利用玻璃密封爐進行熔融接合。此情況，因為可在進行絕緣玻璃密封之同時，便亦完成接合材的接合密封，因而相較於習知具管狀導線的氣密端子之組裝步驟可縮短2個步驟。又，藉由在管狀導線42的內徑設有縮徑部47，間隙部45便可在不會受接合部46的接合厚度左右之情況下，輕易地調整為所需空隙，且因為可使縮徑部47的導線軸方向長度與接合部46的接合長度呈一致，因而使接合部46的尺寸 調整趨於容易。
在氣密端子40的管狀導線內徑所設置接合部46，係依能緩衝導出導線44較大熱膨脹的方式，可如圖5(a)所示設計呈至少其中一部分在金屬外環41的內側(即至少其中一部分埋設於絕緣玻璃43中)，亦可如圖5(b)所示設計呈在金屬外環41的外側(即全體突出於絕緣玻璃43的外部)。另外，當圖5(a)將接合部46埋設於絕緣玻璃43中的情況，所埋設接合部46的長度為使絕緣玻璃43能負荷充分的壓縮應力，便設計在絕緣玻璃43的導出導線之軸方向厚度2/3以下。
上述第1~第4實施形態的氣密端子均係使用金屬外環與管狀導線將絕緣玻璃予以壓縮密封，且在管狀導線與導出導線之間設有間隙部，藉由利用該間隙部所形成的自由空間及管狀導線的剛性，緩衝由低電阻金屬構成的導出導線之過大熱膨脹，藉此此實現電氣電阻極小之壓縮密封的氣密端子。此種氣密端子係若將金屬外環的熱膨脹係數設為α 1、管狀導線的熱膨脹係數設為α 2、導出導線的熱膨脹係數設為α 3，最好三者的關係滿足α 3>>α 1≧α 2的關係，且導出導線的直徑 1成為金屬外環內徑 2的50%以上且90%以下。
緩衝導出導線之熱膨脹的間隙部寬度係等於管狀導線內壁與導出導線外壁間之間隔，該間隔可利用接合部進行調節。該間隙部的寬度較佳係0.01mm以上且1mm以下、更佳係0.01mm以上且0.5mm以下。又，若考慮因導出導線及管狀導線的加工精度而造成的變動等，特佳係0.1mm以上且0.3mm以下。若該間隙部的寬度未滿0.01mm時，利用蠟材等接合材 進行的氣密密封較為困難。將接合部劃分為所需接合範圍的手段，係在除接合部外的間隙部中更進一步形成0.2mm以上的間隙，因而在鄰接該接合部的間隙部中設置邊溝部或縮徑部，使接合部的間隙較狹窄於鄰接部位的間隙，藉由僅接合部利用毛細管現象流入蠟材，便可控制蠟材的流動，防止多餘的擴散便可劃分出接合範圍。
在氣密端子的管狀導線內徑所設置接合部，係依能緩衝導出導線較大熱膨脹的方式，可設計呈至少其中一部分在金屬外環內側(即至少其中一部分埋設於絕緣玻璃中)，亦可設計呈在金屬外環的外側(即全體突出於絕緣玻璃的外部)。當接合部埋設於絕緣玻璃的情況，為使絕緣玻璃能負荷充分的壓縮應力，便將所埋設接合部的長度設計為絕緣玻璃厚度的2/3以下。即，因為管狀導線所具有的剛性(彈性變形)，面臨除接合部外的間隙部範圍亦會使玻璃的壓縮應力稍微變小，相較於使用非管狀的實體導線時，能稍減弱所施加的壓縮，原因係當為確保所要求氣密性時，對絕緣玻璃的密封面積而言，必需要有適切的間隙部面積。例如若所埋設的接合部長度超過絕緣玻璃的導出導線之軸方向厚度2/3，則對玻璃施加壓縮應力的有效面積會變為極端狹窄，導致無法確保氣密可靠度。
在第1~第4實施形態的壓縮密封型氣密端子之金屬外環中，視需要亦可設置圖5至圖7中元件符號48、58、68所示凸緣部。又，雖無特別圖示，但金屬外環亦可使用設有1以上貫通孔的金屬板。此情況，金屬板的金屬孔便利用為金屬外環的內徑。
第1~第4實施形態的壓縮密封型氣密端子之製造方法並不僅侷限於1種，例如可依照組入步驟與密封步驟等2個步驟進行製造。該組入步驟係在石墨等耐熱性密封夾具所設置的既定位置處，安裝著：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、配置於金屬外環內徑與管狀導線外徑之間且由絕緣玻璃構成的筒狀玻璃顆粒、貫通管狀導線內徑且由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、鋁合金等低電阻金屬構成的導出導線、以及配置於該導出導線與管狀導線內徑之間的蠟材等接合材。該密封步驟係使依上述組入步驟在既定位置處安裝各構成構件的密封夾具，通過密封爐而統括地使玻璃顆粒與接合材一併熔融，便將金屬外環與管狀導線之間利用絕緣玻璃氣密式密封，且在管狀導線的內側設置為緩衝導出導線熱膨脹的既定間隙部，將管狀導線與導出導線之間利用接合材予以氣密式接合。
[實施例]
[實施例1]
本發明實施例1的壓縮密封型氣密端子10係如圖2(a)所示，包括：外徑100mm、內徑30mm、厚15mm的冷軋鋼(相當於JIS SS400)金屬外環11、插通於金屬外環11且外徑20mm、內徑16.2mm、厚1.9mm的鐵鎳合金(Fe50%、Ni50%)管狀導線12、將金屬外環11內壁與管狀導線12外徑予以氣密式密封的鈉鋇玻璃之絕緣玻璃13、以及貫通管狀導線12且由直徑16mm、長100mm的鋁構成之導出導線14；其中，在管狀導線12的內側設有為緩衝導出導線14之熱膨脹的寬0.1mm間隙部15，導出導線14係利用銀蠟材的接合部16而與管狀導線12 呈氣密式接合。另外，管狀導線12亦可取代鐵鎳合金，改為使用Kovar合金(Fe54%、Ni28%、Co18%)。
[實施例2]
本發明實施例2的壓縮密封型氣密端子20係如圖3(b)所示，特徵在於包括：外徑100mm、內徑30mm、厚15mm的42合金(Fe58%、Ni42%)金屬外環21、插通於金屬外環21且外徑20mm、內徑16.2mm、厚1.9mm的Kovar合金(Fe54%、Ni28%、Co18%)管狀導線22、將金屬外環21內壁與管狀導線22外徑予以氣密式密封的硼矽酸鹽玻璃之絕緣玻璃23、以及貫通管狀導線22且由直徑16mm、長100mm鍍鎳銅材構成的導出導線24；其中，在管狀導線21的內側設有為緩衝導出導線24之熱膨脹的寬0.2mm間隙部25，更在導出導線24的外徑或管狀導線22的內徑設置深0.3mm的2個邊溝部27，使用經由該邊溝部27劃分出蠟材接合範圍的銀蠟材接合部26，將導出導線24與管狀導線22予以氣密式接合。
另外，雖無特別圖示，在壓縮密封型氣密端子20的導出導線24所設置2個邊溝部27，亦可變化為1個邊溝部。例如預先沿管狀導線22的上部開口配置銀蠟材，僅將接合部26下側的邊溝部27設計呈空的狀態，藉由將銀蠟材加熱熔融，利用毛細管現象從上部開口流入於接合部26，藉此可使熔融蠟材不會擴散於所需接合部26以外處。管狀導線22亦可取代Kovar合金，改為使用鐵鎳合金(Fe50%、Ni50%)。
[實施例3]
本發明實施例3的壓縮密封型氣密端子30係如圖4(a)所 示，特徵在於包括：外徑100mm、內徑30mm、厚15mm的沃斯田鐵系不銹鋼SUS304之金屬外環31、插通於金屬外環31且外徑20mm、內徑16.2mm、厚1.9mm之鐵鎳合金(Fe50%、Ni50%)的管狀導線32、將金屬外環31內壁與管狀導線32外徑予以氣密式密封的鈉鋇玻璃之絕緣玻璃33、以及貫通管狀導線32且由直徑16mm、長100mm之鍍鎳銅材構成的導出導線34；其中，更進一步在導出導線34中設置縮徑部37，在該縮徑部37與管狀導線32之間形成為緩衝導出導線34之熱膨脹用的寬0.5mm間隙部35，導出導線34係利用銀蠟材接合部36而與管狀導線32呈氣密式接合。在壓縮密封型氣密端子30的導出導線34所設置縮徑部37，亦可如圖6所示變化例1，變化為僅軸其中一部分施行縮徑。管狀導線32亦可取代鐵鎳合金，改為使用鐵鉻合金(Fe72%、Cr28%)。
[實施例4]
本發明實施例4的壓縮密封型氣密端子40係如圖5(b)所示，特徵在於包括：外徑120mm、內徑30mm、厚15mm的碳鋼金屬外環41、插通金屬外環41且外徑20mm、內徑17.0mm、厚1.9mm鐵鉻合金的管狀導線42、將金屬外環41內壁與管狀導線42外徑予以氣密式密封的鈉鈣玻璃之絕緣玻璃43、以及貫通管狀導線42且由直徑16mm、長100mm之銀構成的導出導線44；其中，在管狀導線42的內徑設有縮徑部47，在除該縮徑部47外的管狀導線42內徑與導出導線44之間形成寬0.5mm的間隙部45，導出導線44利用銀蠟材接合部46而與管狀導線42的縮徑部47呈氣密式接合。在壓縮密封型氣密端子 40的導出導線44所設置縮徑部47，亦可如圖7所示變化例2，變化為僅內徑側施行縮徑。管狀導線42亦可取代鐵鉻合金，改為使用鐵鎳合金。
本發明特別對高電壓‧高電流較耐久，可利用為要求高絕緣性的氣密端子。
利用本發明，可將因熱膨脹過大於金屬外環所使用鐵及鐵基合金，導致無法使用為氣密端子之導線材用的高熱膨脹係數材料，使用為導出導線。又，因為可將屬於高熱膨脹係數材料的銀材、銅材、鋁材或其合金等低電阻金屬，使用為氣密端子的導出導線，因而可利用壓縮密封依廉價且安定地製造能輕易因應高功率電力裝置的氣密端子。又，利用金屬外環與管狀導線的熱膨脹係數差而對絕緣玻璃產生壓縮作用，便可消除洩漏的可能性。又，本發明的壓縮密封型氣密端子相較於習知使用管狀導線的氣密端子，利用將各構成零件安裝於密封夾具的組入步驟、玻璃密封步驟、導出導線插入步驟、熔接步驟等4項步驟進行組裝之下，本發明可縮短為將各構成零件安裝於密封夾具的組入步驟、使絕緣玻璃與接合材在爐中熔融而將各構成零件予以氣密式密封的密封步驟等2項步驟。
雖針對本發明實施形態進行說明，惟本次所揭示的實施形態均僅止於例示而已，不應認為係限制。本發明的範圍係依申請專利範圍所示，舉凡與申請專利範圍具均等含義、及在範圍內的所有變更均涵蓋於本發明中。
10‧‧‧壓縮密封型氣密端子
11‧‧‧金屬外環
12‧‧‧管狀導線
13‧‧‧絕緣玻璃
14‧‧‧導出導線
15‧‧‧間隙部
16‧‧‧接合部

Claims (14)

  1. 一種壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線(pipe lead)、將上述金屬外環與上述管狀導線予以氣密式密封的絕緣玻璃、以及貫通上述管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：為緩衝上述導出導線熱膨脹的既定間隙部係設置於上述管狀導線的內側；且上述導出導線係利用經填充接合材的接合部而與上述管狀導線呈氣密式接合。
  2. 一種壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、將上述金屬外環內壁與管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、以及貫通上述管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：為緩衝導上述出導線熱膨脹的既定間隙部係設置於上述管狀導線的內側，且更進一步在上述導出導線外徑或上述管狀導線內徑設置1或2個邊溝部，使用利用該邊溝部所劃分出接合材接合範圍的接合部，將上述導出導線與管狀導線予以氣密式接合。
  3. 一種壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、將上述金屬外環內壁與上述管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、及貫通上述管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於： 在上述導出導線中設有縮徑部，在該縮徑部與上述管狀導線之間形成為緩衝上述導出導線熱膨脹的既定間隙部；上述導出導線係利用在除上述縮徑部外的上述管狀導線內壁、與其對向的上述導出導線之間，填充接合材而設置的接合部，而與上述管狀導線呈氣密式接合。
  4. 一種壓縮密封型氣密端子，包括：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、將上述金屬外環內壁與上述管狀導線外徑予以氣密式密封的絕緣玻璃、及貫通上述管狀導線且由低電阻金屬構成的導出導線；其特徵在於：在上述管狀導線的內徑設有縮徑部，在該縮徑部內壁與其相對向的上述導出導線之間埋藏接合材而形成接合部，在除該接合部外的上述管狀導線內徑與上述導出導線之間形成既定間隙部；上述導出導線係利用接合部而與上述管狀導線的上述縮徑部呈氣密式接合。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，上述接合部係至少其中一部分埋設於上述絕緣玻璃中。
  6. 如申請專利範圍第5項之壓縮密封型氣密端子，其中，在上述絕緣玻璃中埋設的上述接合部長度係設計呈上述絕緣玻璃厚度的2/3以下。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，上述接合部係全體設置於上述絕緣玻璃的外部。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端 子，其中，上述導出導線的直徑係上述金屬外環內徑的50%以上且90%以下。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，上述導出導線係由銀、銅、鋁、銀合金、銅合金、或鋁合金屬的低電阻金屬構成。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，上述管狀導線係由鐵鉻合金、Kovar合金、鐵鎳合金、或不銹鋼的鐵合金構成。
  11. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，上述金屬外環係由從鐵、或碳鋼、不銹鋼、及鐵鎳合金所構成群組中之任一鐵合金構成。
  12. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，上述間隙部的寬度係0.01mm以上且1mm以下的範圍。
  13. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之壓縮密封型氣密端子，其中，藉由在上述間隙部設置邊溝部或縮徑部，更設計0.2mm以上的間隙，而劃分接合部。
  14. 一種壓縮密封型氣密端子之製造方法，包括：組入步驟，其乃在耐熱性密封夾具所設置的既定位置處，安裝著：金屬外環、插通於該金屬外環中的管狀導線、配置於上述金屬外環內徑與上述管狀導線外徑之間且由絕緣玻璃構成的筒狀玻璃顆粒、貫通上述管狀導線內徑的導出導線、以及配置於該導出導線與上述管狀導線內徑之間的接合材；以及 密封步驟，其乃使依上述組入步驟在既定位置處安裝各構成構件的上述密封夾具，通過密封爐而統括地使上述玻璃顆粒與上述接合材一併熔融，便將上述金屬外環與上述管狀導線之間利用上述絕緣玻璃氣密式密封，且在上述管狀導線的內側設置為緩衝上述導出導線熱膨脹的既定間隙部，將上述管狀導線與上述導出導線之間利用上述接合材予以氣密式接合。
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