(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の端部に圧縮応力層が形成されたリードスイッチ用ガラス管であって、
前記端部において前記ガラス管の外周面に形成された圧縮応力層の、該ガラス管の長手方向の長さが０．１〜０．６ｍｍであることを特徴とするリードスイッチ用ガラス管。
【請求項２】
前記端部において前記ガラス管の端面に形成された圧縮応力層の応力が、前記外周面に形成された圧縮応力層の応力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のリードスイッチ用ガラス管。
【請求項３】
波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が、肉厚０．５ｍｍで１０％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリードスイッチ用ガラス管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードスイッチ用ガラス管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リードスイッチは、対向する磁性線材から成る接点と、これを封入するガラス管とから成り、ガラス管の外側から磁界を与えて接点を開閉動作させるものである。ガラス管内への磁性線材の封入は、不活性ガス、還元ガス、或いは真空下においてガラス管に磁性線材を挿入し、ガラス管の両端を加熱軟化させて封着することにより行われる。
【０００３】
ところで、このリードスイッチ用ガラス管の端部に、鋭い角部や微小なクラックがあると、例えば搬送時に、ガラス管の端部が欠けたり、割れたりする問題が生じ、また、封入工程時に、その破片がガラス管内に混入する問題が生じる。そこで、従来では、ガラス管の端部をバーナーで加熱軟化させて丸め加工する口焼き処理を行っている。
【０００４】
しかしながら、近年、電子機器の小型化、軽量化に伴い、リードスイッチ用ガラス管についても、その小径化、薄肉化、短尺化が一層進んでおり、例えば外径１．３ｍｍ、肉厚０．２ｍｍ、長さ３．１ｍｍの微小なリードスイッチ用ガラス管にあっては、バーナー加熱による丸め加工では、ガラス管端部の欠け、割れ等を十分に防ぐことができない問題があった。
【０００５】
なお、現在までに、ガラス板の側面にレーザ光を照射して該ガラス板の端部を丸め加工する技術が知られている（例えば、下記特許文献１、２参照）。しかしながら、この技術は、レーザビームをガラス板の側面に沿って移動させながら丸め加工するものであり、この技術を、微小なリードスイッチ用ガラス管に適用した場合、ガラス管の端面にビーム軌跡による凹凸が生じ、封入工程時にこの凹凸が雰囲気を巻き込んで気泡の発生を招くことになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４４５５１号公報
【特許文献２】特開平１０−１１１４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のリードスイッチ用ガラス管に上記のような問題があったことに鑑みて為されたもので、例えば搬送時等におけるガラス管端部の欠け、割れ等を確実に防ぐことができるリードスイッチ用ガラス管を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガラス管の端部に圧縮応力層が形成されたリードスイッチ用ガラス管であって、前記端部において前記ガラス管の外周面に形成された圧縮応力層の、該ガラス管の長手方向の長さが０．１〜０．６ｍｍであることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、前記端部において前記ガラス管の端面に形成された圧縮応力層の応力が、前記外周面に形成された圧縮応力層の応力よりも大きいことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が、肉厚０．５ｍｍで１０％以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るリードスイッチ用ガラス管によれば、ガラス管端部の外周面に、端面からの長さが０．１〜０．６ｍｍの範囲内の圧縮応力層が形成されているので、例えば搬送時等に外部と接触しても、ガラス管端部の欠けや割れ等を確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のリードスイッチ用ガラス管の斜視図である。
【図２】本実施形態のリードスイッチ用ガラス管の端部の拡大縦断面模式図である。
【図３】本実施形態のリードスイッチ用ガラス管の製造方法を説明する概略側面図である。
【図４】本実施形態のリードスイッチ用ガラス管の端部の偏光顕微鏡写真である。
【図５】従来のリードスイッチ用ガラス管の端部の偏光顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０は、外径１．７５ｍｍ、肉厚０．２５ｍｍ、長さ７．７ｍｍの円筒形状を成しており、その両端部１の表面に、圧縮応力層２が形成されている。つまり、図２に示すように、リードスイッチ用ガラス管１０の各端部１において、ガラス管の端面１１には、その表面から所要の深さに亘って圧縮応力層２１が形成され、ガラス管の外周面１２には、その表面から所要の深さに亘って圧縮応力層２２が形成され、ガラス管の内周面１３には、その表面から所要の深さに亘って圧縮応力層２３が形成されている。これら圧縮応力層（２１、２２、２３）は連続している。
【００１４】
また、外周面１２に形成された圧縮応力層２２の、ガラス管の長手方向における長さＡは約０．４ｍｍに形成されている。この圧縮応力層２２の長さＡは、０．１〜０．６ｍｍであることが好ましい。長さＡが０．１ｍｍよりも小さいと、外部との接触等によるガラス管１０の端部の欠け等を有効に防ぐことができなくなる一方、長さＡが０．６ｍｍよりも大きいと、圧縮応力層２２の圧縮応力の反力として圧縮応力層２２の周囲に作用する引張応力が大きくなるため、却ってガラス管１０の破損を招き易くなり好ましくない。
【００１５】
また、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０は、端面１１に形成された圧縮応力層２１の応力が、外周面１２に形成された圧縮応力層２２の応力よりも大きく形成されている。このことで、リードスイッチ用ガラス管１０の端部１のうち特に端面１１の欠け等を有効に防ぐことが可能となる。図４は、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０の端部の偏光顕微鏡写真である。図４の画像で最も白く表れているように、端面１１の圧縮応力層２１の応力は、外周面１２の圧縮応力層２２の応力より大きく形成されている。
【００１６】
図５は、従来のバーナー加熱による口焼き処理を施したガラス管の端部の偏光顕微鏡写真である。従来のバーナー加熱による口焼き処理によっても、ガラス管の端部に圧縮応力層を形成することは可能である。しかしながら、図５に示すように、バーナー加熱により形成された圧縮応力層は、その応力の大きさが外部との接触等による欠け等を防ぐのに十分でなく、しかも、圧縮応力層の形成範囲が広範囲（端面からの長さ約１．２ｍｍ以上）に及ぶことになる。
【００１７】
また、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０は、波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が肉厚０．５ｍｍで１０％以下の高赤外線吸収ガラスから形成されている。このことで、リードスイッチの封入工程時に、ハロゲンランプの赤外線を効率的に吸収することが可能となり、たとえ微小なガラス管であっても、その両端部を確実に封着することができる。波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が肉厚０．５ｍｍで１０％を超えると、ハロゲンランプからの赤外線吸収が十分でなくなり、封入工程に余計な時間と余分なエネルギーが必要となるばかりでなく、ガラスを透過してリードスイッチ内部に達する赤外線量が多くなり、リードスイッチの接点部分が加熱され、その磁気特性を劣化させてしまう問題が生じる。
【００１８】
波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が肉厚０．５ｍｍで１０％以下の高赤外線吸収ガラスとして、重量百分率で、ＳｉＯ2  ６０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3  １〜１０％、Ｂ2Ｏ3  ０〜１０％、ＲＯ  ３．５〜１０％（ＲはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎから選ばれる１種以上）、Ｌｉ2Ｏ  ０．５〜５％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  ８〜１７％、Ｆｅ3Ｏ4  ２〜１０％の組成を有する赤外線吸収ガラスが好適に使用できる。
【００１９】
ＳｉＯ2は、ガラスの骨格を構成するために必要な主成分であるが、７５％より多いと線熱膨張係数が低くなりすぎるとともに溶解性が悪化し、６０％より少ないと化学的耐久性が悪化する。このため、リードスイッチ製造工程における鍍金等の薬品処理でガラスが変質したり、電子部品として長期的な信頼性を保つ耐候性が得られない。
【００２０】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの耐候性を向上させ、またガラス溶解における失透を抑えるのに著しい効果があるが、１０％より多いとガラスの溶解が困難になり、１％より少ないと上記の効果が得られない。
【００２１】
Ｂ2Ｏ3は、ガラスの溶解を促進するとともに、ガラスの粘度を下げて封入の効率を上げる効果があるが、１０％より多いと化学耐久性が悪化し、また溶解時に蒸発が多くなって均質なガラスが得られなくなる。
【００２２】
ＲＯで表されるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂａ０、ＳｒＯ、ＺｎＯは、ガラスの粘度を低下させるとともに、ガラスの耐候性を向上させる効果を有するが、それらの合計量が１０％より多いとガラスの失透性が増し、均質なガラスの製造が困難になり、３．５％より少ないと上記効果が得られない。
【００２３】
Ｌｉ2Ｏは、リードスイッチの電気絶縁として必要なガラスの体積固有抵抗率を高く維持しつつ、線熱膨張係数をある程度大きくする効果を有している。さらに、融剤としての効果と粘度を下げる効果が著しく大きいため、Ｌｉ2Ｏを必須成分にすることで、ガラスの融剤として通常使われるが蒸発しやすい成分でもあるＢ2Ｏ3の含有を極力減らすことができる。しかしながら、５％より多いと、ガラスの耐候性、及び失透性が悪化するため好ましくない。その一方で、０．５％より少ないと上記効果が得られない。
【００２４】
Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏは、Ｌｉ2Ｏと同様に、ガラスの線熱膨張係数を大きくするとともに、ガラスの溶融を促進する成分であるが、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏが合量で１７％を越えると線熱膨張係数が大きくなり過ぎるとともに、ガラスの耐候性と体積固有抵抗率が著しく悪化する。一方、８％より少ないと所定の線熱膨張係数が得られず、またガラスの溶融が困難になる。
【００２５】
また、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏのうちの１成分の含有量が、単独でこれらの総量の８０％を越えないようにすると、混合アルカリ効果の作用によって、より優れた耐候性と高い体積固有抵抗率を得ることができる。
【００２６】
Ｆｅ3Ｏ4（赤外線を吸収するのはＦｅＯであるが、ガラス中ではレドックスに依存してＦｅ2Ｏ3と共存している。ここでは、全ての酸化鉄をＦｅ3Ｏ4に換算して表している。）は、ガラスに赤外線吸収能力を持たせるために必須の成分として使用されるが、１０％より多いとガラス化が困難となり、２％より少ないとガラスの肉厚が０．５ｍｍにおける波長１０５０ｎｍの赤外線透過率を１０％以下にすることができない。
【００２７】
なお、上記ガラスにおいては、ガラスの粘度の調整や失透性、耐候性を改善する目的で、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2等の各成分を３％まで添加することが可能である。
【００２８】
次に、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０の製造方法について説明する。
【００２９】
まず、上記組成を有するバッチを調合し、このバッチを溶融する。得られた溶融ガラスを管状に成形し、所定の長さに切断することによって赤外線吸収ガラス管３を得る。
【００３０】
次いで、図３に示すように、複数の赤外線吸収ガラス管３を固定具４に固定し、各ガラス管３の端面に、その上方のレーザ５からレーザ光Ｌを照射することによって、各ガラス管３の端面を加熱軟化させる。このレーザー加熱は、ガラス管３の端面の外径より大きいビーム径のレーザ光Ｌをガラス管３の端面に照射して行う。
【００３１】
このことで、ガラス管３の端面全体を均等に加熱軟化させることが可能となり、たとえ微小なリードスイッチ用ガラス管に対しても、その端部に圧縮応力層を確実に形成することができる。また、赤外線吸収ガラス管３の端面に照射したレーザ光Ｌを効率的に吸収させることができ、しかも、端面の表面付近のみを有効に加熱軟化させることができるので、ガラス管３の端面に、外周面の圧縮応力層より大きい応力の圧縮応力層を的確に形成することができる。
【００３２】
そして、加熱軟化させた各ガラス管３の端面を送風冷却または自然冷却することによって、各ガラス管３の端部に圧縮応力層を形成する。こうして、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０が製造される。
【００３３】
このように本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０は、その端部１の外周面１２に、端面１１からの長さＡが０．１〜０．６ｍｍの範囲内の圧縮応力層２２が形成されているので、例えば搬送時等に外部と接触してもガラス管端部の欠けや割れ等を確実に防ぐことができる。
【００３４】
しかも、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０は、その端面１１に、外周面１２の圧縮応力層２２より大きい応力の圧縮応力層２１が形成されているので、特に端面１１の欠けや割れ等を確実に防ぐことができる。
【００３５】
また、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０は、波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が肉厚０．５ｍｍで１０％以下であるので、リードスイッチの封入工程時に、ハロゲンランプの赤外線を効率的に吸収することが可能となり、たとえ微小なガラス管であっても、その両端部を確実に封着することができる。
【００３６】
以上、本実施形態のリードスイッチ用ガラス管１０について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。
【００３７】
上記実施形態では、リードスイッチ用ガラス管の一例として、外径１．７５ｍｍ、肉厚０．２５ｍｍ、長さ７．７ｍｍの微小なリードスイッチ用ガラス管について説明したが、本発明は、このサイズに限定されるものではなく、例えば、外径４．９５ｍｍ、肉厚０．６５ｍｍ、長さ１８．４ｍｍのリードスイッチ用ガラス管として構成してもよい。
【００３８】
本発明は、その他、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１０  リードスイッチ用ガラス管
１  端部
１１  端面
１２  外周面
１３  内周面
２、２１、２２、２３  圧縮応力層
Ａ  外周面の圧縮応力層の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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