JP2018181721A - 気密端子 - Google Patents

Abstract

【課題】低抵抗金属の導出リードを有する気密端子において、ナット締結に耐えうる気密端子を提供する。【解決手段】低抵抗金属からなる導出リード１４を有する気密端子１０において、導出リード１４は少なくとも片端部または両端部に導出リード材よりヤング率の大きい材料からなる螺旋付スリーブ１５をさらに備えたことを特徴とする気密端子が提供される。例えば、金属外環１１と、この金属外環に挿通したパイプリード１２と、金属外環１１の内壁とパイプリード１２の外径とを気密に封着する絶縁ガラス１３と、パイプリード１２を貫通した低抵抗金属からなる導出リード１４と、導出リード１４の熱膨張を緩衝するために導出リード１４とパイプリード１２との間に設けた隙間部１２０とを備え、導出リード１２は、リードの少なくとも片端部または両端部にリード材よりヤング率の大きい材料からなる螺旋付スリーブ１５をさらに備える。【選択図】図２

Description

本発明は気密端子に関する。

気密端子は、金属外環または金属外環の挿通孔に絶縁材を介してリードを気密に封着したもので、気密容器内に収容された電気機器や素子に電流を供給したり、電気機器や素子から信号を外部に導出したりする場合に用いられる。特に金属性の外環と金属性のリードを絶縁ガラスで封着する気密端子は、整合封止型と圧縮封止型の２種類に大別される。信頼性の高い気密封止を確立するには、外環およびリードの金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数を適正に選定し組み合わせることが重要である。封止用の絶縁ガラスは、金属外環とリードの素材の熱膨張係数によって決定されている。整合封止の場合、金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数が可能な限り一致するように封止素材を選定する。一方、圧縮封止は、金属外環が絶縁ガラスおよびリードに意図的に圧力をかけられるよう異なる熱膨張係数の金属材と絶縁ガラスの材料が選択されている。

従来の気密端子は高い気密信頼性ならびに電気絶縁性を確保する必要がある。このため、整合封止型気密端子においては、金属外環およびリード材とガラス材の熱膨張係数が広い温度範囲で一致するように構成されている。例えば、コバール合金や鉄−ニッケル（４２％）を使用して、両者をホウケイ酸ガラスからなる絶縁ガラスで封着している。一方、圧縮封止型気密端子においては、使用温度範囲においてガラスに同心円状の圧縮応力が加わるように、鉄またはステンレス鋼などの金属外環と、鉄ニッケル合金（Ｆｅ５０％、Ｎｉ５０％）や鉄クロム合金（Ｆｅ７２％、Ｃｒ２８％）などのリード材を使用して、両者をソーダバリウムガラスからなる絶縁ガラスで封着している。

特開昭６１−２６０５６０号公報 特開２０１４−１６４９７８号公報 特開２０１６−１１９１７９号公報

近年、高出力・高効率化の観点から気密端子も高電流に対応可能なものが要求されるようになった。気密端子のリード材は、従来の鉄合金から銅やアルミニウム合金などの低抵抗金属に変更できれば大電力への対応が容易となり都合が良い。従来から、特許文献１に示されるような銅芯の表面を合金鋼で被覆した複合リード材を用いた気密端子がある。しかしながら、特許文献１の気密端子のリード材は、銅のインナコア表面に合金鋼のアウタジャケットを固着被覆してあるので、リードの電気抵抗を小さくするため、銅のインナコア径を大きくして合金鋼のアウタジャケットを薄くすると、銅の大きな熱膨張に合金鋼の被覆が抗しきれず追従してしまい充分な効果を得られない。逆にインナコアの銅径を小さくし合金鋼の被覆を厚くすると、所望のリード抵抗値を得ることが難しくなるという構造上の欠点があった。複合リードは一般に圧下伸線により製造されるためリードの大径化には限界があり、またインナコアとアウタジャケットとの界面気密性を確保する上でも大径化に限度があった。

気密性を確保しながら端子リードの低抵抗化と径大化を実現した例に、特許文献２や特許文献３に記載の気密端子がある。特許文献２および特許文献３の気密端子は、銅など低抵抗金属からなる導出リードの外側にパイプリードを設け、導出リードとパイプリードとの間に間隙を設けることで低抵抗金属の大きな熱膨張を緩衝できるようにしたものである。

特許文献２や特許文献３に記載の大電流に対応した気密端子は、比較的大型の導出リードを有するものも多く、端子にケーブルを螺旋締結して配線されることが多い。ケーブルと端子を締結するときは、螺旋切り加工した導出リードにナットでケーブルを固定する。従来の気密端子の導出リードは、アルミニウムや銅などの低抵抗金属から構成されるため、ナットによる強い締め付けに耐えられず、導出リードのネジ山が潰れて捻回強度が著しく低下してしまうことがあった。それゆえ従来の導出リードの気密端子は、トルクレンチなどによるナット取付け時の締付けトルクを高くすることが出来なかった。

本発明の目的は、低抵抗金属からなる導出リードを有する気密端子における上記課題を解消するため提案するものであり、高電流タイプのＧＴＭＳ（Ｇｌａｓｓ-ｔｏ-Ｍｅｔａｌ-Ｓｅａｌ）型気密端子において、導出リード材に銅材などの低抵抗金属を使用しながら、ナット取付け時の締付けトルクを向上させることにある。

本発明によれば、低抵抗金属からなる導出リードを有する気密端子において、導出リードは少なくとも片端部または両端部に導出リード材よりヤング率の大きい材料からなる螺旋付スリーブをさらに備えたことを特徴とする気密端子が提供される。本発明の気密端子は、例えば、金属外環と、この金属外環に挿通したパイプリードと、金属外環の内壁とパイプリードの外径とを気密に封着する絶縁ガラスと、パイプリードを貫通した低抵抗金属からなる導出リードと、導出リードの熱膨張を緩衝するために導出リードとパイプリードとの間に設けた隙間部分とを備え、導出リードは、リードの少なくとも片端部または両端部にリード材よりヤング率の大きい材料からなる螺旋付スリーブをさらに備える。上記の間隙部には、この間隙部が具備する緩衝能を妨げない範囲においてゴム、プラスチックなどの弾性材料を充填してもよい。

螺旋付スリーブに配線ケーブルをねじ止めすることで、アルミニウム、銅、銀など低抵抗金属からなる導出リードを用いながら、配線ケーブルの固定トルクを向上できる。

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の平面図のＡ−Ａ線で切断した正面断面図を示す。 本発明に係る気密端子１０の下面図を示す。 本発明に係る気密端子２０の平面図を示す。 本発明に係る気密端子２０の平面図のＡ−Ａ線で切断した正面断面図を示す。 本発明に係る気密端子２０の下面図を示す。

以下、本発明の気密端子について、図面を参照しながら説明する。

本発明の気密端子１０は、図１から図３に示すように鉄または鉄合金の金属外環１１と、金属外環１１に挿通した鉄合金のパイプリード１２と、金属外環１１の内壁とパイプリード１２の外径とを気密に封着する絶縁ガラス１３と、パイプリード１２を貫通しパイプリード１２と気密固着された銀、銀合金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの低抵抗金属からなる導出リード１４とを備え、導出リード１４は、少なくとも片端部または両端部に導出リード１４よりヤング率の大きい材料、例えば鉄または鉄合金からなる螺旋付スリーブ１５をさらに備えたことを特徴とする。螺旋付スリーブ１５は、導出リード１４の封着面またはロウ材接合面を除く導出リード１４の片端部または両端部に固着されている。螺旋付スリーブ１５と導出リード１４との固着手段は、螺旋付スリーブ１５と導出リード１４とを電導状態で固定できればよく、例えば、ねじ止め、ロウ接、溶接、圧接、接着剤による接着、カシメ止め、沈みプラグ止め、ピン止めなどの固定手段で取付けられる。気密端子１０の例では、導出リード１４の少なくとも端部外径に設けた螺旋と、螺旋付スリーブ１５の内径に設けた螺旋１５１とを締結し固定している。

本発明に係る実施例１の気密端子１０は、図１から図３に示すように冷間圧延鋼（ＪＩＳ ＳＳ４００相当）の金属外環１１と、金属外環１１に挿通した鉄ニッケル合金（Ｆｅ５０％，Ｎｉ５０％）のパイプリード１２と、金属外環１１の内壁とパイプリード１２の外径とを気密に封着するソーダバリウムガラスの絶縁ガラス１３と、パイプリード１２を貫通した銅からなる導出リード１４とを備え、導出リード１４は、両端部にねじ止め固着された冷間圧延鋼（ＪＩＳ ＳＳ４００相当）の螺旋付スリーブ１５をさらに備えたことを特徴とする。螺旋付スリーブ１５は、外径および内径に螺旋部１５１を有し、導出リード１４の端部に設けた螺旋とネジ止め固定されている。導出リード１４とパイプリード１２の端部は銀ロウ材１１０で気密接合されており、この接合部を除くパイプリード１２の内径部と対向する導出リード１４の外径部との間には、熱膨張差を緩衝する隙間部１２０が設けられている。

本発明に係る実施例２の気密端子２０は、図４から図６に示すようにステンレス鋼ＳＵＳ３０４の金属外環２１と、金属外環２１に挿通した鉄クロム合金（Ｃｒ２５％、Ｆｅ残）のパイプリード２２と、金属外環２１の内壁とパイプリード２２の外径とを気密に封着するソーダバリウムガラスの絶縁ガラス２３と、パイプリード２２を貫通したニッケルめっき銅材からなる導出リード２４とを備え、導出リード２４は、両端部に銀ロウ材２００で固着したステンレス鋼ＳＵＳ３０４の螺旋付スリーブ２５をさらに備えたことを特徴とする。螺旋付スリーブ１５は、外径に螺旋部２５１を有し、導出リード２４とパイプリード２２の一部は銀ロウ材２１０で両者を気密接合されている。この接合部を除くパイプリード２２の内径部と対向する導出リード２４の外径部との間には、熱膨張差を緩衝する隙間部２２０が設けられている。

実施例１または実施例２の螺旋付スリーブは導出リードの両端に設けてあるが、これを導出リードの何れか片側のみに設けた気密端子に変形してもよい。またパイプリードは、鉄ニッケル合金に替えて鉄クロム合金を使用してもよい。さらに必要ならば、導出リードとパイプリードとの間隙部にシリコーンゴムなどの弾性材料を充填してもよい。

本発明は、特に高電圧・高電流に耐久し、高絶縁性が要求される気密端子に利用できる。

１０，２０・・・気密端子、
１１，２１・・・金属外環、
１２，２２・・・パイプリード、
１３，２３・・・絶縁ガラス、
１４，２４・・・導出リード、
１５，２５・・・螺旋付スリーブ、
１５１，２５１・・・螺旋部、
１６，２６・・・接合部、
１１０,２００,２１０・・・ロウ材、
１２０,２２０・・・隙間部。

Claims (5)

1. 低抵抗金属からなる導出リードを有する気密端子において、前記導出リードは少なくとも片端部または両端部に前記導出リード材よりヤング率の大きい材料からなる螺旋付スリーブをさらに備えたことを特徴とする気密端子。
2. 金属外環と、この金属外環に挿通したパイプリードと、前記金属外環と前記パイプリードとを気密に封着する絶縁ガラスと、前記パイプリードを貫通し前記パイプリードと気密固着された低抵抗金属からなる導出リードとを備え、前記導出リードは、少なくとも片端部または両端部に前記導出リードよりヤング率の大きい材料からなる螺旋付スリーブをさらに備えたことを特徴とする気密端子。
3. 前記低抵抗金属は、銀、銀合金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金の群から選択した請求項１または請求項２に記載の気密端子。
4. 前記螺旋付スリーブは、鉄または鉄合金からなる請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の気密端子。
5. 前記螺旋付スリーブと前記導出リードとの固着手段は、ねじ止め、ロウ接、溶接、圧接、接着、カシメ止め、沈みプラグ止め、ピン止めの何れか１つからなる請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の気密端子。
   

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