JPH02148531A - 気密保護管内に封入した圧電セラミック撓み型スイッチング装置の初期分極化及び整合配置の方法 - 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】 技術分野 本発明は、高真空度に脱気するかまたは不活性ガスの保
護雰囲気で満たした気密保護管内にさらに特別には、本
発明は、数アンペアから数百アンペアの電流と、これに
対応する数ボルトから５０００ボルト（５キロボルト）
またはそれ以上の範囲の電圧に亘って作動可能であり、
かつ単一の共通気密保護管中に、相互の影響なしに多数
のそのような構造を有することが可能背景となる先行技
術 過去においては、５０アンペアから数百アンペアまたは
それ以上の電流定格で、数ボルトから５キロボルトまた
はそれ以上の電力定格をもつ高電力クラスの回路には、
電磁作動（ＰＭ）リレーおよびスイッチが使用されてき
た。これらの８Ｍリレーおよびスイッチは多くの点で満
足ではあるが、かさばシ、重く、応答がおそく、大気中
での稼動による開閉中の動作の間に接点間に極度のアー
クとスパークを発生させる傾向がある。

多くの実用上の理由から、そのかさばって、重く気化す
る性質のため、公知のＥＭＩＪレーおよびスイッチは空
気中でしか使用できず、脱気された気密保護管内に封入
することは出来ない。

空気中での作動は、そのよりな８Ｍリレーおよびスイッ
チの接点の開閉中に誘起される長時間のアーク発生をも
たらす。これは、接点が開開するときの接点１！１の空
間での空気ガス媒体のイオン化によるものであり、その
結果、そのよう々ＫＭ装置の稼動メゾ命は非常に短縮さ
れ、維持の問題や費用が大きく増加する。さらに、ＥＭ
装置は相当量の熱を発散し、電圧（谷ｆｔ）作動されな
いため性能を向上させることが出来ない。

最後に、ＥＶ装置の接点の空気中での作動は、接点表面
の酸化を誘発して接Ａ！ＩＩ抵抗を非常に増加させるこ
とがあり得る。

圧電駆動素子を使うリレーおよびスイッチは、対応する
電磁（ＥＭ）駆動のものに比べて多くの利点をもってい
る。例えは、圧電駆動リレーまたはスイッチは、同一の
電力定格の電磁駆動装置に比べて、負荷Ｎ、流を通す接
点の開閉の操作中、実質的により少い電流しか曽らず、
非常に少い電力しか消費しない、その上、圧電駆動スイ
ッチング装置は、極めてかさが低く、少ししか場所をと
らず、−シよに使用する回路システムに少しの重量しか
加え々い。最後に、圧電駆動スイッチング装置は極めて
短い作動時間をもつことができ、そのため対応するＥＭ
方式のものよりもずっと速い応答をする。すなわち。

同じ電力定格の８Ｍリレーまたはスイッチよりも電力消
費が少く１発熱が少く、小さくて軽い装置で、速く作動
するスイッチングが可能となる。

種々の構造をもつ多くの異なつ九圧電セラミックスイツ
チング装置が、過去において販売されて来た。これらの
公知の装置における、よりホヒュフーで一般的な購進上
のアプローチの一つは、並んだ形でｖｉ！備され、外側
の面に導電性の電極コーティングを有し、内側に共通の
導電面を共有してパイセルフ撓み部を形成する二個の隣
り合った圧電プレート素子を使っ九パイセルフ撓み型圧
電セラミックヌイッチンダ装置と呼ばれる。公知の市販
のパイセルフ撓み型圧１ｉセラミツクスイツチは、ニュ
ーシャーシー州、メタッチェン、およびカリフォルニア
州フッートンにあるガルトンインダストリーインコーポ
レーテイツドのビエゾデロダクッデイビジョンンノート の発行した１９７８年著述のアプリケ５二ｉ１了′中に
記載されている。他のそのような先行技術の圧電セラミ
ックスイツチング装置は、「圧ＷＬ装置および回路」に
ついて、１９３９年７月１８日付で発行された米国特許
第２，１６６，７６３号中に記載されている。１９３９
年から現在に至る年月の間、圧電セラミック残み型スイ
ッチング装＠汀、その特性を改善するための広範な努力
の対岨となってきた。このことは、現在に至る年月の間
に、発行された比較的多数の特許たとえば、「電気機械
的変換器材料の高速リレー」についての１９５５年８月
２日に発行された米国特許第２，７１４，６４２号、「
圧電マルチセルフスイッチ」についての１９７８年６月
６日に発行された米国特許第４，０９３，８８３号、お
よびｒ、ｘ両側に撓むパイセルフをもつ圧電リレー」に
ついての１９８３年９月６日に発行された米国特許第４
，４０３，１１５６号によって立証される。そのような
圧電セラミック撓み型スイッチング装置は、ｉた、マグ
ロ−ヒル出版社が刊行し、１９６５年に版権を得たダグ
ラヌＣ，グリー／ワット蝙の［宸ｑＩＣ機械装置マニュ
アル」というテキストブック中にも記載されている。

今まで、圧電セラミック撓み型リレーは、低電力クラス
の電気回路（すなわち２０ボ〜トより低い電圧と相応す
るミリアンペアオーダーの１！！、流をもった信号レベ
ルの回路）のスイッチングを包含する種４の回路に使用
されるものとして記載されて来た。φ実上、市階された
リレーはなかった。また、現在まで、圧電セラミック撓
み型リレーの電力定格を向上させる真剣な努力はなされ
てい々い。撓み作動リレーに要求される生物な条件は、
開閉時に撓み作動スイッチ接点間に生成するわずかな隙
間が、装置に接続した外部の回路によってその上に印加
される電圧に耐える能力でおる。電流停止後の接点１１
１１のこの隙＋１１１の電圧耐性を向上させるためには
、真空または不活性ガスまたは高絶縁耐力ガス体たとえ
ば窒素およびアルゴンまたは六弗化硫ｉ＆（ＳＦ６）な
どのようなｙＡ境雰囲気を選ぶのが有利である。そのよ
うな保＃真空または不活性ガス雰囲気中では、接点間の
隙間の空間は、出来るかぎり高い絶縁耐力を得ることが
できる。このことは、スイッチングするべき回路を数ボ
ルトで作動するか５０００ボＡ／トで作動するかにか換
えれば、その隙間を達成するのに要する時間が魚〈、そ
の九め作ｗＪ速度が速く、高電圧作動が可能となるとい
うことを意味するからである。

電気および電子工学技術者協会（ＩＩＬＥＥ）主催のリ
レー学会において１９６５年に発表された論文において
、ロナルド　■、テッッおよびロバートＷ、ハンセンが
行なった「真空リレーをもつ高電圧スイッチング」とい
う先行刊行物中の報告によれば、リレー（圧電型ではな
い）を真空中で作動させている。この刊行物中には、ス
イッチの構造の機械的詳細や、接点を真空中で作動する
ようＫどのような配置がなされているかについての明白
な開示は全くない。さらに、今日現在、実用的な高電力
真空リレーは全く市販されていない。またさらに、ＩＥ
ＥＥが１９７８年に開催したホルム会窮と呼ばれる学会
において、「エレクトレット駆動１１Ｌ気リレ負に発表
されており、真空管中で作動し、低イ８号レベル（２０
ボ〜ト未満）での使用に適したしかし、エレクトレット
は、その性質上、脱気中にペークアワトし鐙＜、さらに
、おまＤｔ荷を保持しないので長期の使用は不可能であ
る。

本発明者らの知るかぎりでは、真空中またＦｉ保護不活
性ガス雰囲気中の気密保護管内に装備されて作動し、高
電力レベルでの稼動に適した圧電セラミックスイツチン
グ装置についてはこれまで公表または使用は全くなかっ
た。

発明の要約 それ故１本発明の第一の目的は、圧電セラミックヌイツ
チング装置の入った９Ｃ密保！１１管内に保持した真空
または保護不活性ガス雰囲気中での作動をするように設
計された新規な改良された圧電セラミック電力スイッチ
ング装置を提供することにあ夛、ここに、圧電セラミッ
クスイツチング装置は、数ボルトとそれに対応する約５
０アンペアの電流定格から、５ＫＶｔたはそれ以上とそ
れに対応する数百アンペアの電流定格に至る高い電力ク
フスの回路での使用のために設計され、また信号レベル
の回路の低い電圧および電力で作動できるものである。

本発明の別の目的は、単一の共通の気密保護管内に装備
された複数個のそのようなスイッチング装置を有するこ
とを装置とするそのような改良された圧電セフミック電
力スイッチング装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、気密保護管内に装備され、
かつ、抵抗、コンデンサーなどのような受動回路部品お
よび／ま九は能動半導体装置をその上に装備した非分極
部分をもつ圧電プレート素子を使用した、そのような新
規な圧電セラミック電力スイッチング装置を提供スるこ
とにある。そのような回路部品は相互におよびスイッチ
ング装置と回路関係に接続でき、また別個のプリント回
路または集積回路の製作および装備技術を用いて構成し
てもよい、その結果、性質において容量的であろうと、
誘導的であろうと、あるいは抵抗的であろうと（それは
すべての電気回路に存在する）回路の漂遊インピーダン
スを全く最小に減らすことが出来る。本発明の成る実施
類様では、そのような回路部品および能動半導体装置は
、共面の気密保！Ｉ！管内にそれが接続される圧電セラ
ミックヌイッチング装置の甑く近くに装備されている。

本発明のさらＫもう一つの目的は、改良された撓み性を
装置に付与した気−そ保護管内の入ったそのよう々新規
な圧電セラミック電力スイッチング装置を提供して、そ
れによって撓みの力と変位を増し、催み接点がそれと共
同作動する固定接点に対する撓み接点の予（＜８分極と
間隔のとり方をＪＯ適にし、それがその中に装（！すさ
れている真空または保護ガス雰囲気の高い誘電性のため
に高電圧でのスイッチ接点の作動を可能にすることにあ
る。気密管を脱気しシールするときの保護雰囲気および
本来のガス排出のため、空気中で作動するように設計さ
れた婦み材料に必砦な、橢み材料を含む圧電セラミック
プレート素子の保護槽重コーティングまたはカプセル化
は全く必要としない。電流停止時のｄｉ／旧を減らして
安定なアークを生成するため１点の低い材料をもち、同
時に電流停止時に接点が開いてｔ流が止まるときの高電
圧耐性の改良のため、高い絶縁耐力をもった接点材料を
使用することが出来る。真空または保護ガス雰囲気中で
改良された材料を作動させるときに得られる高い絶ｊＩ
＆耐性のため、そのような装置の丸めに適切に設計され
た接点を通じて、１ミル当り２０００ポルトのオーダー
の電圧耐性が得られる。さらに、所望に応じて撓み駆動
、接点閉接、撓みもどし、接点開放および逆の撓み補助
のくりかえし可能な信頼性のあるタイミングが本発明に
よって最適化される０間隙の寸法は最小であるので、パ
ワンドその他の有害な動力学的因子は、適切な設計によ
って、より良好に調のされ得る。

本発明を夾施す゛るためには、床ＩｉＩ算囲気入シの帰
ミ型圧電セフミックスイツチングＶｉ、ｔ）！！ｔが提
供され、それは内部を気密に閉鎖シールするようにベー
ス部に固定された９ｆｃｖ！！保護管を含む。

少くとも一つの撓み型圧電セラミックスイツチング装置
が気密保護管内に固定され、それは各自付勢電位を印加
されるためのそれぞれの端子手段とともに、その平坦な
両面上に形成された少くとも内＠訃よびＭ　６１の導電
面をもつ一対のプレート素子をサンドインチ伏に固定し
友ものからなる平坦で予め公簿された二枚並Ｇｆ型圧電
セフミックプレート素子を構成するものである。

撓み型圧電セラミックスイツチング装ｖｌＶｉ、ａみ部
の両側に固定されたクフング手段によって上記ベース上
に物理的に支持されており、このベース部はまた、撓み
部をその一端が自由に動くように、片持ち伏に上記気密
管内で物理的に支持している。第１の可動電気スイッチ
接点手段が、撓み部の自由可動端によって連動するよう
に気密管内に装備され、それは同じく気密管内に物理的
に装備された第２の電気スイッチ接点手段と共同作動す
る。第２の電気スイッチ接点手段は、撓み部を曲げて、
第１および第２の電気スイッチ接点手段を閉略させてそ
れを通じて電流が流れるようにするために、圧電プレー
ト素子のいずれか一方に付勢電位を選択的に印加したと
きに、第１の電気スイッチ接点手段と選択的にかみ合う
ことができるようになっている。それぞれの導電性負荷
電流リード手段は。

＠１および第２の電気スイッチ接点手段のいずれか一方
に接続され、第１および第２の！気スイッチ接点手段を
経て、管の外側にある負荷へ選択的に負荷電流を印加す
るために気密保護管の外側ヘペーヌ部によって支持され
たそれぞれの端子手段に伸びている。

本発明の好ましい実施態様においては、クランプ手段で
クランプした圧電セラミックプレート素子の一部が分極
されておらず、かつ電気的に中性で物理的に歪力を受け
ていない。

本発明の他の特徴は、−個の共通の９’（密保謳管内に
、上記の状態にａｌｔ１個の撓み型圧電セラミックスイ
ツチング装置を物理的に装備し、その各装置線、その共
同作動するスイッチ接点を逸して流れる負荷電流を制御
するために各別に作動するものである。このように構成
された本発明の一つの実施態様では、共通の保護管内に
装備された各たわみ型圧電セラミックスイツチング装置
２！υ、同一の共通の保ｔｉｒｒｔ内に装備された他の
スイッチング装置とは独立して作動する。

本発明のさらに他の実施態様においては、共通の保護管
内に装備された多数の撓み柳圧電セラミックスイツチン
グ装置が、選択的に同じ共通の保護管内に装備された他
の選ばれ九スイッチング装置と相互依存的に共同作動す
ることが出来るようにしである。

本発明の別の特徴は、気密保護管が永久的に脱気され、
装置の稼動寿命を通じてそれに装着された圧電セラミッ
ク装置または装置群を高真空中に釆つことを特徴とする
、上述の状態に構成された新規なスイッチングＶｅ＠の
提供にある。

本発明の他の夾施典様では気密管内に装備された圧電セ
ラミックスイツチング装置は、保踵不活性ガス雰囲気中
に保持されている。

本発明のさらに別の特徴は、各撓み装置の平坦な圧電セ
ラミックプレート素子が、その予め分隊した可動の撓み
部分から喝れる方向にクランプ手段から突出して伸びる
非分極部分を持ち、この部分の電気的中性及び物坤的無
歪伏■を維持するようにしたことを特徴とする、改良さ
れたスイッチング装置の提供にある。

このように構成されたＶｅ＠は、さらに圧電セフミック
プレート素子の上記非分極部分くより支持され、相互Ｋ
かつｍｆ記ススイツチング装置回路関係において電気接
続された抵抗、コンデンサなどの受動回路素子または能
動半導体装置からなる電気回路部品を具備している。こ
れは亭央上、スイッチング装置に接続された回路の萄遊
回路インピーダンスを全く最小に減らすことを可能圧す
る。

発明を実施する最良の態様 第１図は、本発明によりてｄ４成された９Ｃ＠保譚管を
使用し九新規な改良された圧電セラミック電力スイッチ
ング装置の側面図である。第１図において、ガラスの気
雷保護管は０ｕで示され、これはガラス管を支持しかつ
管の内部を気密状に密閉シールするためのガフスペース
部Ｇｚの上に支えられた一つの端部をもつ、さかさにし
たガラスの広口びんの形をしている。ガラス管０υの内
部を高真空度に脱気するためＫＪ１切な真空ポンプ装ｆ
ｆ１（図示せず）Ｋ接続するためにガラス管ａυの一方
の（ＩＩＩ　Ｋ％ｒ１３１で示すニラグルを形成する。

保護ガラス管ａυの製作および好ましくけガラスまたは
絶縁性でガスを通さないブフスチック絶縁材料で製作し
たベース部ｎ７Ｊへのその固定ハ、マサチューセッツ州
、リーディングのアダイソンーワエズレー出版社刊行、
フレッドａ、（バリー著「電子管および真空管技術ハン
ドブック」、ニューヨークおよびロンドンのマグロ−ヒ
ル社１９３７年刊行第−版第四刷、オースチン　Ｂ、イ
ーストマン著「真空管の基礎」というテキストブックお
よびニューヨークおよびロンドンのマグロ−ヒル社１９
４４年刊行第二版第二刷、バーバート　Ｊ、ライヒｆＹ
　ｒｌｌ管の理論と応用」というテキストブックのよう
な先行刊行物中に開示された公知で定評のある電子管製
造技術に従って行なう。

全体的にＩで示される少くとも−りの撓み型圧電セフミ
ックスイツチング装置は気密管０υ内に装備され、ベー
ス部σ２によってその中に物理的に支持されている。第
４因に最も良く示されている撓み部（１５１を包含する
たわみ個圧電セフミックスイツチング装置Ｉは、サンド
イッチ状に−しよに固定され、それらが共有する少くと
も一つの内側の導電面（１５Ｃ）および外側の導電面（
１５Ｄ）および（１５Ｅ）をもつ外構の圧電セラミック
プレート素子と−しよに一体構造を形成する二個の並置
の予め分極した平板状圧電セフミックプレート素子（１
５Ａ）および（１５Ｂ　）から構成されている＊　０Ｇ
、　（１６Ａ）　オ！び（１６Ｂ）テ示さｉるそれぞれ
の電気端子手段は、それぞれ内側の導電面（１５ｃ）へ
、および外側の導電面（１５Ｄ）および（１５Ｅ）の各
々へ電気作動電位差を印加するために提供されている。

撓ミ型圧電セラミックスイツチング装置ｕは、（１７１
で示すクランプ手段によって、ベース部α２上に、気密
管Ｃ１１ｌ内で片持ち状に物理的に装備されている。ク
ランプ手段ａｎは、−組の共同作動するクランプ部（１
７Ａ）および（１７Ｂ）φ１ら成り、それらＦｉａみ部
０５１の反対側に配置されてお９％撓み部の下端はクラ
ンプ部（１７Ａ）および（１７Ｂ）の間にサンドイッチ
状にクランプされ、たわみ部の可動端は片持ち状に上方
に伸びている。

クランプ部（１７Ａ）および（１７Ｂ）は−組の比較的
堅く、直立して、離れて立った導電接点支持部０δおよ
び０９に固定され、それによって支持されており、撓み
部０９はその間に片持ち状にサンドイッチ式に挾まれ、
全構造は＋２１１に示す貫通ボルトおよびナツトで比較
的しっかりと−しよに保持されている。クランプ部（１
７Ａ）および（ｌ）Ｂ）は導電材料で作られており、そ
れに固定され九端子リード（１６Ａ）および（１６Ｂ）
を有し、それらの表面に電位差を印加するために圧電セ
ラミックプレート素子（１５Ａ）、（１５Ｂ）上にある
外側の夫々の導［而（１５０）および（１５Ｅ　）と艮
好な電気的接触をしてそれと接続をすることが出来るよ
うＫなる。圧電セラミックプレート素子（１５Ａ）およ
び（１５Ｂ）はすぐれた電気絶縁体であるので、それら
は外側の導電面（１５Ｂ）および（１５Ｅ）と、それぞ
れクランプ部（１７Ａ）（１７Ｂ）　　および導電リー
ド（１６Ａ）（１６Ｂ）　　によって提供されるそれら
の夫々の端子リード結線との開に電気絶縁性を付与する
ことに注意すべきである。クランプ部（１７Ａ）および
（１７Ｂ）は、夫々絶縁面のおよびΩによって導電接点
支持棒（１８１およびＣ９から１！気的に分離されてい
る。撓み型圧電セフミックスイツチング装置α滲の製作
および、励起を含めた作動の好ましい形態をもつと詳し
く説明するために（以下に第５図および第６図を参照し
てもつと完全に説明する）、本出願と同時に出ｍＬｌｒ
セフミックスイッチ７グシステムおよびその励起回路」
に関するジョンＤ、バーンダン、ジュニアおよびワイリ
アム′Ｐ、コーンランプ名の米国特許出願＠Ｊ（ＧＥＤ
−２０２４）を参照するが、それによる開示は、七のま
一木願の開示中に包含されている。

ｍ１節に述べたように、撓み部ｕＳは、その可動自由端
が直立の導電接点支持棒ｑ８およびＣ９の自由端の間に
形成される空間の中央に支持されるようにクランプ手段
（１７＋によって９ｃｗｐｆ！ａｖ内に片持ち状に支持
されている。撓み体ｄ９の可動自由端は、導電キャップ
−〇下で撓み部ｕ９の端に固定された絶縁キャップ部の
によって外１閑の導電面（１５Ｂ）および（１５Ｅ）か
ら電気的に絶縁された電導性キャップの形でその上に固
定された第一の電気スイッチ接点Ｑｖをもっている。キ
ャップと絶縁キャップムの間に■で示す可撓性の銅の編
みべ〃トωが固定されており、これは導電キャップα４
と棒ｕ８１の間に電流通路を与えるためＫ、欅のほり中
央部に、直立の導電支持棒！１８１の所へ垂れ下がって
それに固定されている。同様の導電性編みベルト（至）
が導電キャップＱ４Ｉの左倶１から。

直立４ｗＬ支持棒ａｊの全長の中央部まで％第１図ない
し第３図に示すように走っているが、第４図には（２）
を単純化するために図示していない。

４電性纒みべ〃ト■の下端は夫々ねじナツト組みの固定
具αによって、それぞれの直立導電支持棒σ＆およびσ
］に固定されている。

撓み型スイッチング装置α七を完成するためＫ、■およ
び■で示す第二の電気接触手段が、第４図に最も良く示
されるように、それぞれ直立の導［接点支持棒０＆およ
びα９の自由端に固定される。この配置によって、撓み
部α９が曲げられて導電棒部σ］上の接点□□□の上に
第一の可動接点２４１を接触させたとき、導電負荷電流
の通路が、直立棒部σ９から閉路された接点のおよび［
有］へ、それからさらに可撓性の縄み導電体■を通り、
つぎに直立の導電棒部Ｑ８を戻って負荷装＠（図示なし
）に行く形で形成され、これで圧電セラミックスイツチ
ング装置Ｉを通じて選択的ＫＮ、流が供給されることが
わかる。同様に、固定接点のに可動接点（２４１が閉路
することによって、閉路負荷１１ｍ通路が閉路した接点
Ｃφおよび（ト）を経て、つぎに導電棒部ａ９に接続さ
れた導電ベルト四（第４図に図示されず）を経て、さら
に供給電源および負荷を通ってもどるように形成される
であろう。それ故、可動接点（至）と固定接点のから成
る第一および第二の電気スイッチ接触手段のそれぞれに
は１回路板または他の部品の上にある共同作動するソケ
ット（図示せず）にさし込むために気密保護’Ｉ？（ｌ
υの外す」に口金部によって支持された端子ピンｑ８１
および０９から成るそれぞれの端末手段に伸びるそれぞ
れの導ｔｆｆｌ　＋）−ド手段（ト）、α＆または母、
ｑ］が付与されていることがわかるであろう。すなわち
、負荷への負荷ｔｆｌｆ。

は、それぞれ第一および第二〇Ｍ、４ＪＣヌイッチ接点
（２４１、＠または２４１　、のを経て管の外側に選択
的に供給されることができる。第１図ないし第４図に示
された本発明の′４Ｎ！施因様では、リード端末手段は
可撓性のａ電ベルト部のを含んでいるが、リード手段は
必ずしもそのような可撓性の導電ベルトを構成する必要
はなく、さきにお照したｓｌ！ｊＰｍｉ、ａ米ｍ特ｎ出
頼、ａ＃　（Ｇ　Ｅ　Ｄ　−２０２４）に、もつと完全
に記載されているように、導電フン、ジャンパー導電体
または（１５ｃ）（１５Ｄ）または（１５ｇ）のような
内＠または外側の導電面およびそれらに対応する端子縁
ｏｅ、（１６Ａ）、　（１６Ｂ）　　などから成っても
よいと理解すべきであることに、さらに注意すべきであ
る。

第３Ａｌｌは、第３図に示されたそれの代ＤＫ第１図な
いし第４図のスイッチング装置に使い得る電力スイッチ
接触システムの改良形を示す。

ｆｐＪ３　Ａ図において、固定接点の第１のセットのお
よび（２Ｂ’）は、撓み部（１５１の端に固定された接
点はおよび（２４’）から成る可動スイッチ接点システ
ムの一方の側の上に位置する互に離れた支持ポヌト（図
示せず、た望し第４図のボス）ＱＩ’Ｄと同様）の上に
Ｖｔ備され、がり同様に４１み部口９の端に固定された
導電ブリッジ部（２４Ａ　）によって″［ｆｉ的に接続
されている。固定接点の、（２９’　）の第二のセット
は可動接点Ｃ７４Ｊ、（２４’　）と向き合う形で、ポ
スト０ｇ上の撓み部ａつの反対側に固定されている。固
定接点困および（２８’）ならびにＱｌおよび（２９’
）は、それぞれ絶縁棒部（２８Ａ）および（２９Ａ　）
によって物理的に接続され、かつ編み導′電体のを介し
て接続された（例えば）負荷電流源から、編み導電体（
２６’　）へ接続された負荷（図示せず）へ負荷電流を
印加するために、編み導電体□□□および（２１’　）
へ電気的に接続されている。この接点ＩｆＨＰＪによっ
て、可動撓み部が可動接点（２４１（２４’）および■
および（２８″）を閉路すると、電流は接点（ハ）、Ｑ
、４１、ブリッジ導ＹＦｆ、棒（２４Ａ）および接点（
２４’　）　、　（２９’　）を経て負荷に供給される
であろう。撓み部が反対方向ＫＩ＃Ｊいて、固定接点θ
、（２Ｒ’　）の上に可動接点ｆ２４１．（２４′）を
閉路すると、電流は導電ブリッジ部（２ＲＡ）　　を経
て負荷に供給されるであろう。この構造では、可動撓み
部は、編み導電体■のいずれをも取りつける必要がない
ことに注意されたい。

図示のように構成され、第１図ないし第４図に関連して
説明され、かっ′Ｍ、密の脱気管内に装備され九撓み型
圧！にセフミックヌイッチング装置では、＠述の方法で
装置を特乍したあと、その場で圧電セフミックプレート
素子（１５Ａ）および（１５Ｂ）を予め分極することが
可能である。さきに＃照したｚｐ声ｊｐ米国持許出幀膚
芳（ＧＥＤ−２０２４）中Ｋ、より完全に開示されてい
るように、圧電セラミックプレート素子（１５Ａ）およ
び（１５Ｂ　）の可動撓み部の水入的予備分極社、それ
ぞれ導電リード手段（１６Ａ）および（１６Ｂ）を経て
プレートにそれぞれ高電位差を印加することで達成され
る。予備分極の高電位差は、プレートがそのキューリー
点に近いすぐ下の温度に保持されている間に印加するこ
とができる。

これは、本発明による撓み型圧電セラミックスイツチン
グ装置の工業的な実施態様を製作する１’ｌｌＫ、脱気
した気密管αＤのベークアウトのすぐあとで行なうこと
ができる。管ａυα２を連続的に脱気するのには、工業
的な実施態様はニップルｕ３を含まなくてもよい、必要
なベークアウトおよび脱気の技術は、９ｉＴ述の真空管
技術のテキストブックに、もつと完全に記載されている
。本発明の多くの夾施縣様において、上記の真空管技術
のテキスト中に説明されているように管をＶ−〜したあ
とに、公知の定評のあるゲッタリング技術を用いるのが
望ましい、フラッシュゲッタリングも、有利に使用でき
る。脱気およびベークアウトの技術をゲッタリングと組
み合わせることによって、真空気密管の良好な清浄がよ
υ安価に達成できる。

脱気およびベークアウトのあと、圧電セラミックプレー
ト素子（１５Ａ）および（１５Ｂ）の温度をそのキュー
リー温度のすぐ下の温度に保ちながら、高い予備分極電
位差が、それぞれ導電面（１６Ａ）および（１６Ｂ）に
印加され、一方共通の導電面（１５Ｃ）およびその端子
ａＱは、反対の極性の′に位またＦ′ｉ実質上アース電
位に作たれる。この時点においては、圧電セラミックプ
レート素子が真空に保たれている間に、高い予備分極電
位差がそれらに印加されるため、また真空の高い誘ｗＬ
ｉｉｆによって、高い予備分極電位差の印加中に圧゛ζ
セラミックプレートを通じて絶ｆｌ＊破壊やアーク発生
の可能性はずっと少い。さらに高い予備分極電位差も使
用でき、これによって、以下に述べるように応答時間が
速くなり、接点加圧力が向上するというような撓み休作
動特性の最適化が得られる。室温でその場で分シするこ
とを可能にする新しい撓み材料でシーリングおよびベー
クアウト中にキューリー温度が接近され得るので、室温
分極も可能であり、圧電虎みａｈａの全く新しい技術を
提供することになる。

ｎ１１に参照した一Ｐ損ｉｐ米１４特許出願２夛（ＧＥ
Ｄ−２０２４）中にもつと完全に述べられているように
、可動撓みプレー）　（１５Ａ）および（１５Ｂ）の予
備分極は、プレートの物理的寸法を予備分極前と比べて
水入に変えてしまい、を傭を残す、この変化は、分子ｋ
ｔｆＭ（１５Ｄ）および（１５Ｂ）〜（１５ｃ）　　お
よび（１５Ｅ）〜（１５ｃ）の間のセラミックプレート
素子（１５Ａ）および（１５Ｂ）の物理的寸法の永久的
増加ならびにＫｋに平行な（すなわち、第４図に示す装
置の長さ方向の寸法に沿り九）物理的寸法の水入的減少
の形で現われる。そのあと、続いて予備分極電位差と同
一のｖｊＡ性であるが、それよりかな９小さい電圧が分
極？ｌＥ極（１５Ｌ））〜（１５Ｃ）または（１５Ｅ）
〜（１５Ｃ）の間に付勢電位差として供給されると、プ
レート素子（１５Ａ）または（１５Ｂ）は、さらに−時
的に電極に対して横断的な分極方向に膨張し、１！瞳に
平行に収縮する。これ罠よって、（尭み部Ｇ５１ｔ′ｉ
プレート素子が付勢されるのに応じて一方または他の方
向に曲がる０選択的に印加した付勢電位差を除くと、こ
の電ｆｆ１Ｋ対して横断的な分隊方向の一時的膨張と！
＆に平行な一時的収縮とは解除され、Ｗ＠み部（１５１
はその正常な、休止−非付勢の中央位置に復帰する。す
なわち、可動−撓み部σっけ選択的に、それに適切な付
勢電位差を加えることによって双―子増加によって一方
または他方へ曲がって１選択的に接点Ｃ２４１−■また
はＱ４Ｊ−＠のいずれかを閉路することができ、その後
、付勢電位差を除くと自動的に、内部の圧縮スプリング
力によって、はじめの予備分極の休止中央位置にもどっ
て、接点ｃａ　−ｃ８１およびＧ−囚を開路することに
なるのがわかるであろう。

ここまで説明したところで、本発明の特に望ましい特徴
は、接点ｒ２４！が正確に固定接点■とのに対して中央
に来るように、中央に位置した可動接点Ｑ４１に撓み部
α５を中央に来るように正確に制御する能力である。こ
れは、ｌ！ｉ’ｌｆｎで述べたようにすべてシールした
気密保護管の外で行われる予備分極の間に、それぞれの
プレート素子（１５人）および（１５Ｂ）を通してその
場で印加される予備分極電位差の大きさを適当にｙ４１
ｒｒｉすることによって達成される。この新規な中心合
わせ技術は、予備分極と中心合わせの製作工程を一つに
組み合わすことによってかなりの装置製作費の節約を可
能にする。

上に簡単に述べた方法で予備分備した撓み部を双極子増
加させるために、圧電セラミックプレート素子（１５Ａ
）ｉたは（１５Ｂ）のいずれかを選択的に付勢するた・
めの過切な印加回路は、同時出頭し九米国特許出願番号
（ＧｇＤ　−２０２４）のｇＩＢ図に開示されており、
その構造と作動を完全に開示するために第１Ｂ図の説明
を参照する。重重のため、付勢回路は、この出頭の図面
の中には示されていない、しかし、９約すれば、この回
路は圧電セラミックプレート素子（１５Ａ）または（１
５Ｂ）のいずれかに、予備分極電位差よりも小さいが、
同じ極性の付勢電位差を選択的に加えるように作動する
と言うことが出来る。この付勢電位差は、さらに双極子
配列の増加をもたらし、それはプレート素子（１５Ａ）
または（１５Ｂ）の一方または他方を一時的にさらに厚
くし、短くすることに反映される。このプレート素子の
一方が一時的に厚くかつ短くなることは、固定接点＠ま
たは（ト）のいずれかに可動接点ＣＩ’４１を選択的に
閉路するに充分なだけ能動撓み部四の自由可動端を物理
的に曲げる結果となり、その結果、前述の方式で固定接
点のいずれかを通して負荷を流の流通を確立することＫ
なる。

負荷電流を通す接点２４Ｊ　−ｃａ　ｔたは−〜のは１
選択的に付勢されるそれぞれの圧゛成セラミックプレー
ト素子（１５Ａ　）または（１５Ｂ）Ｋ付勢電位差が印
加されつりけるかぎりは閉路したままとなる。

これは無限時間まで続き得る。すなわち、第１図〜第４
図に示したスイッチング装置は平常回路のまたは平常閉
路のどちらかのスイッチング装置として使用できる。

上記の特性は、ここに開示したスイッチング８１＆の二
つの主な特徴の理由により、またーしよに使用する付勢
回路の適当な設計によって達成される。まず、圧電セラ
ミックプレート素子（１５Ａ）　オｊび（１５Ｂ）　ｉ
　、本質的に、荷電時（Ｋ圧印加時）に損失が全くまた
はほとんどない高品質のコンデンサーである。第二Ｋ、
長期間に亘って起こるいかなる損失も、付勢回路を経て
連続的に印加される付勢電位によって、直ちＫかつ連続
的にとって代られる。第三に、ａ終的に、それぞれの圧
電セラミックグレート素子（１５Ａ）および（１５Ｂ）
に選択的に印加される付勢電位は常Ｋ、圧電セラミック
プレート素子（１５人）および（１５８）を最初に予備
分極するのに使われる予備分ＦＩＰ′ｔ！ＩＬ位と同じ
極性で印加されるので、双極子配列が連続的に増進され
るため長時間の作動中に長期分極効果が装置を不安定に
するか、または予知出来なくする可能性は全くない。

圧電セラミックプレート素子（１５Ａ）または（１５Ｂ
）のいずれかに選択的に印加した付勢電位差を除去する
と、能動司動礫み部分１１５１は、中性状Ｍにおいて中
立非付勢位置にもどり、それによって閉略している負荷
電流の通る接点Ｑ４〜＠または＠〜ののいずれかを開路
する。この説明の時点で、予備分）ならびにそれに′）
望＜選択的に印加された付勢電位差による作動は、中央
導電面（１５Ｃ）に比べて外側の導を面（１！５Ｂ）４
たは（１５Ｃ）に関して測定した正の極性または負の極
性のいずれかの電位差によって達成できることに注意す
べきである。

七の稼動寿命のｎｔｊ、電力クフヌの１に流スイッチン
グｓ＆ｒＭは、正常なシステムの負荷電流を通すために
お互いにその接点をしっかりぶつけあった形で、その寿
命の大半をすごす、しかし。

スイッチング装置を通る負荷電流を＆断するのが望まし
いような条件では、接点は離れていなければならない。

これは装置の離れて行く接点の間に出来る間ぺ空間内で
のアーク放電の発火をもたらし、これは、ついで、消火
されて、接点間の１！流の遮断または停止を達成する。

このｍｉｕ、ニューヨーク州、ニューヨークのジョン、
ワイリー　アンド、サンズ社より１９８０年に発行され
たＪｌＭ、フファティ編の「真空アークの理論と応用」
というテキストブック中に、特にその第３章のこの本の
共著者であり、本出願の共同発明者の一人でもあるジョ
ージ。

Ａ、ファフールによる「アーク消火方法」に、もつと完
全に説明されている。このテキストブックの８１頁には
、その平坦面をお互いに向かい合わせて保持した二個の
円筒状の金属電餉（接点）は、接点の円筒状の端の見か
けの面積よシもずつと小さい実際の接触面をもっている
と述べられている。これは、５Ｉ！を浦の平たいｖｆ、
極（接点）の表面が議視的には非常に凸凹であるという
事実の自然の結果である。電極（接点）を合わせると、
その向き合った表面上の内視的に凸出した領域が、まず
接触する。さらに圧縮力（接点圧縮力と呼ぶ）を接点に
加えると、最初の接触面積または面偵群は弾性的または
■１注的にも変形して、全体または接触面がもう少し密
接に互いに接近することを許し、他の突起部が最初の接
触を補うことができるようにする。その結果、総接触面
も１は、多数の微視的に小さい面積（寸法と数が統計的
に変化する）からりくり上げられ、それは接点に加えた
圧縮力、その微視的な表面仕上げ、および接点部の製作
材料の弾性／塑性的性質に大きく左右される。この性質
は、接点部分として形成され、負荷電流を通す領域内で
のアークの生成に広く影獅を与える。

上述の理由から、実接触面積は、 Ｒｃ＝Ｐ／　（２ａ　）　　　　　　　　　Ｉｌｌによ
って与えられる′ｒｒＬ気抵抗全抵抗一つの大きい円形
の合成面積を形成するように統合されたいくつかの別個
の小面積から出来上っている。

ここに、Ｐは接点材料の抵抗率であシ、ａは複合半径で
ある。一方の電極から他方の電極へ通る負荷電流は、接
触面積をｄして送られるのでＲｃの値は、しばしば圧縮
抵抗またはより簡単には接触抵抗と呼ばれる。有効な内
視的接触面積は、接点圧縮力、接点表面仕上げおよび接
点材料の！ｉ４１性／Ｗｉ性的性質に左右されることは
すでに述べた。それ故、同じバフメーターがＷｍ接触抵
抗Ｒｃ　Ｋ影響を与えることが期待され得る。接触抵抗
は、接触面上での酸化物のような皮膜の生成によって影
響され得ることも注征すべきである。しかし、真空密閉
または不活性ガス保護雰囲気の個別の場合については、
接＠電極は’ｙ通全く清浄であって、その丸め接触抵抗
は主として上記の式（１）に記されたバフメーターに左
右される。

典型的なＥＭ駆動ａ断ｔｇにおいて実現され得る有効接
触面積の大きさの説明をするためＫ、接点が５０−６０
キログラム（ＫＯ）の負荷で圧されるｘ５ＫＶＩ７）１
％空遮断ｇにを試験したが、６ｏＯアンペアの正常負荷
電流で１４ワツト以下しか消費しなかった。この消費電
力の約３分のｌＦｉ、接触抵抗によると考えられた。こ
れから室Ｆ１において１４マイクロオーム（ｐΩ）未満
の接触抵抗を有すると結論され得る。この接触抵抗の値
を仮定すると、ａの鎮は６．４　Ｘ　１０””’メート
ルであることがわかシ、対応する接触面積は１．３　Ｘ
　ｌｏ＝平方メートルであることがわかる。

これは問題の接点システムの見かけの接触面積１０−７
部号翅ｚ−未満を表わす、しかし、圧縮抵抗領域は明ら
かに室温におけるものではないので、実現された実接触
面積は多分若干大きいはずである。しかし、実例の示す
ところでは、二つの閉路し九接点を結ぶ実導電面積は、
問題の２イツチンダ装置を見て推定するよりもずっと小
さい。

圧縮抵抗Ｒｃ　　は接点に加えられた圧縮荷重力によっ
て１／２ないしｌ／３の因数で変化することが実瞼的に
測定されている。この時点で、気密真空管内で作動する
圧電セラミックスイツチング装置に具体化されるすべて
の望ましい特性に加えて、圧電セラミックプレート素子
（１５Ａ）および（１５Ｂ）上への減極（反分極）効果
なしに固定接点＋２８１または囚のうちの選ばれた一つ
の上に可動接点（至）を閉路させた後に、連転して撓み
型プレート素子（１５Ａ）および（１５Ｂ）に印加され
る励起重圧を保持する能力ｐＲ膚によって、選択的に閉
路したスイッチ接点上に１％メオ杯Ｘ無限に圧縮力を連
続的に保持し、それによって、無限の作動期間中、圧縮
抵抗Ｒｅ　を最小値に保つことが可能であることを注意
するのが重要である。さらに、真空または不活性ガス保
護雰囲気中での作動によって可能になるｌよシ大きい予
備分極ならびに付勢電位のために、攬み部によって付与
される圧縮力は、空気中で作動する装置のそれよりもか
なり増加することができる・ 上記に参照した「真空アークの理論と応用」のテキスト
ブックの８６頁には式 ％式％（２１ が開示されており、ここにＶｅは二個の接点面の分離の
臨界速度であり、には接点材料の熱伝導度であり、■は
接点を通って流れる負荷電流であシ％Ｃは接点システム
の熱容量である。この式から、ＩＱＯアンペアの負荷電
流を通す接点電極の分離では、銅でつくった接点システ
ムの分離の臨界速度は毎秒５メートルであり、ステンレ
ススティールでは１ｅＦ１１０　　メー）＊テ９ること
か示される。上述のｌ　５　ＫＶ、１６（”）Ｏアンペ
アの真空遮断器の例では、接点が離れ始め九ときの接点
分離速度は毎秒１メートルのオーダーである。テキスト
ブックの８３頁に説明され定義されているようなアーク
を生成する圧接ブリッジの形成中における接点分離の初
期の部分では、分離速度Ｆｉ低くてもよい。本出願の主
題である圧電セラミックスイツチング装置は、この接点
分離および分数速度要件に理想的に合うように設計でき
る。なぜなら、最初に初期分離動作を助けて加速し、ア
ーク生成のあとは電ｍａ断を改善するために、選ばれた
ならびに逆のま九は反対の圧電セラミックプレート素子
の両方にプログラミングされ九付勢電位を印加する能力
を、装置の付勢回路に設計することが可能だからである
。反対の緯メｌ／／７禦ｌめ撓みプレート素子への付勢
は、そのあと中立の中央位置を行きすぎるのをさけるた
めに電流停止に続けて数マイクロ秒以内に除去され得る
。この重要な能力は、また、上記テキストブックの８７
〜１０６頁に述べられたように起こるとすれば、接点溶
着効果を克服するのＫかなり重曹であり得る。

その稼動寿命中に出合うすべての特性効果と（２４１−
＠またはＣ！旬〜■のような接点システムの設計を調和
させるための努力において、適切なＬ／Ｄ縦横比をもっ
た各接点システムを提供することが重要である。ことＫ
Ｌｔ−１つがいの接点面の面積（ｒｂ　ｘ長さ）に等し
く、Ｄは前面に述べたような向い合ったつがいの接点面
上の突起として生成した顕微鏡的に小さい凸起領域の間
の最小の間隙に等しい。「電流チョップ」（接点システ
ムを流れる電流が消失する点）でのｄｉ／ｄ１効果をへ
らすために低融点の材料を使うのも望ましい。接点が開
いたときに高い電圧耐性をもつように高いｆＩ電電率接
点材料がもつのも望ましい０本発明によって構成された
ｉグ罹カスイツチング装置に使用するために好ましいス
イッチ接点システムは銅−パナジワム合金を使用し、比
較的融点が低く、電流を切ったあとの電圧剛性が高いと
いう望ましい特性をもっている。１η−バナジワム合金
の接点システムをさらに詳しく開示するために、ジョー
ジＡ、ファラールを発明者としく本発明の共同発明者）
、ゼネフ〜：エレクトリック社へ誼渡された「Ｋ電流回
路遮断のための電極接点」という名称の、ｐＪ！＃ｎ瑳
ｐ米国持許出ぼ（第３９９，６６９号を参照する。

本発明の特に有利な詩歌は、上記の銅−パナジワム合金
接点シヌテムのような接点システムを３に密真空管また
は池の過当な保護不活性ガヌ雰囲気内に保持することに
よって接点開路における電圧耐性を３倍または４倍また
はそれ以上に増加させることが出来ることにある６例え
ばｍｓ、ｚそれを流れる負荷電流の遮断のあと、空気中
で約３０ＫＶ／　センナメートルの電圧耐性をもつ接点
システムは真空中では９Ｏ−１００ＫＶ／センチメート
〜の電圧耐性をもつ。すなわち、接点材料を適切に遣び
、保護性の真空気密管または保護性の不活性または高［
！率のガス雰囲気で満たした気密管の中に負荷電流を通
す接点および圧Ｗ、撓み作動ヌイツチング装ｒ！Ｉｉを
封入することによって本発明でかなりの作動上の利益が
得られることがわかるであろう。

第５図は本発明の異なった５Ｎ施典様を示し、この場合
第１因〜第４図に示した本発明の実施態様に使用したと
同じ参照酢号が同じ部品に使用されている。第５図には
、コツフ゛形のプラスチックまたはガラスのベースＯ３
の中にさしこまれたガラスエンベロ−１がａυで示され
、それはベースに対し適当な接着剤で、またはコツプ形
のペー；Ｌ（１？Ｊがガラス製の場合には、ガラスフリ
ットシールによって気密的にシールされる。

圧電セフミックスイツチング装置Ｉは、装着部（１７１
によってガクヌ管０υ内に片持ち状に支持され、この装
着部は一般に構造が円形で、ガラス管ＣＩｌ＋の側面に
ガフスフリットシー／Ｌ／（図示せず）によってシール
されている。ガラス製として説明されているクランプ部
（１７１はプラスチックで作ってもよいが、市匈絶縁性
で脱気可能でないといけない。ガラスまたはプラスチッ
クの支持部αηおよび圧電セフミツクヌイツチング装は
旧１から成るサブアセンブリーは、固定接点Ｃ奢および
■のための固定棒支持体賭および（１！１の各々をクラ
ンプ部に予め形成した適切な開口を涌して挿入し、かつ
撓み部（１５１を、それを収容するように設計されクラ
ンプ部に予め形成された適切な中央の開口に挿入するこ
とによって、まずガラス管σＤの外（ＩＩに組み立てる
ことが出来る。撓み部α９はクランプ部ｑ１の中央の孔
を通して一部挿入し、その下部が第５図のようにクラン
プ部１１７＋の下にイ中びるようにする。このようにク
ランプ部０ηの中へ挿入されたのち、撓み部（１５１は
第６図に（１）で示したガフスフリットシーｌｖＫよっ
てまたは最小のガヌム出特性をもった適当な接Ｉｔ　ｎ
ｌによってクランプ部（１７１の中にしっかりと固定さ
れる。

本発明の第５図の’ｆｉ！ｌｆＡ＠様に使用される圧電
セフミック撓み部（′Ｉ５１は第４図のそれと、多くの
点で異なる。第一の最も電装な差異は、クランプ部αη
の側面の間に挾まれた圧電セラミックグレート素子（１
５Ａ）および（１５Ｂ）ならびにクランプ部（１７）の
下（釣り下げた部分が予備分極されず、そのため参照番
号（１５ＡＵＰ　）　　および（１５ＢＵＰ）で示され
九このプレート素子の部分が分極されず電気的に中性で
あり、物理的に歪力を受けていないことである。クラン
プ部ａηの上に位置する（１５人）および（１５Ｂ）で
示される圧電セラミックプレート素子の部分は予め分極
され、それ故、第１図〜第４図に関して王妃した方法で
電気的に荷電され、物理的に歪力を除かれる。

第５図に示される廃み部Ｕの製作における第二の重要な
差異は、−ｆ：れぞれ圧電プレート素子（１５Ａ　）お
よび（１５Ｂ）に予備公簿および作動付勢電位差の印加
のために、夫々外側の４ｉｉ面（１５Ｄ）および（１５
ｇ）と共同作動する之めに、参照記４ｉｊ−（１５ｃｌ
）および（１５ｃ２）で示される二つの中央４寛而が付
与されている。二つのグレート素子およびその接着性導
電面（１５Ｃ１）および（１５０２）が中央の接着層α
−によって一体構造にまとめられており、接ｙ＃層は設
計基準および所期の用途に応じて絶縁性又は導電性のい
ずれでもよい。中央接ｆｆ？層が絶縁性の場合は、導電
性キャップ（２４１の上面の２つの半分の間に間隙をつ
くって、攬み部（１５の可動端の上Ｋ、別々の電気的に
分離された可動の接触面（２４Ａ）および（２４Ｂ　）
を付与する。ジャンパー導電体（１６ｋ）および（１６
Ｂ）ならびに、それに接続されたジャンパー導電体と同
じ参照記号で示された薄い表面装着の端子パッドを介し
て、通切な予備分簿電位差および作動付勢電位差が夫々
の！Ａ餞の導電面に印加される。

同様の方法で、作劾付努ＩＷ位を印加し、各−１１定接
点＠または（ハ）の上に、可動接点の半分（２４Ａ）ま
た１ｉ（２４Ｂ）のいずれかを閉路したときに適切な負
荷電流の導ｆｉ通路をつくるために内側の導電面（１５
Ｃ１）および（１５ｃ２）から、対応する数字の端子ビ
ンへ・　（１６・（１））および（１６１（２））ｊで
示されるジャンパー導電体がつけられる。第６図に最も
良く示されるように、ガラスまたはプフヌチツクのクク
ング部ａｎを通すジャンパー導電体（１６Ａ）および（
１６Ｂ）に適切な孔がつけられ、この孔を通して、第６
図のＣ迎で示すようにガフスフリットまたは適当な接盾
剤によって、このジャンパー導電体は、しっかりと閉鎖
シールされる。

これと同じヤシ方は各導電線のための端子ビンがベース
部１１７Ｊの底部を通るところでも行なわれるが、図面
を簡単にするために、そのよう々シールした通路袖、詳
細に図示されていない。

本発明の第三の重要な特数は、クフンプ部（１７１の下
に伸びる圧電プレート素子の分極されない部分（１５Ａ
ｔＪＰ）および（１！５ｉ３ＵＰ）によって可能となる
。圧電プレート素子の非分極領域内の中火導電面（１５
ｃ１）および（１５Ｃ２）と共同して少くとも一つのコ
ンデンサーを形成するため、圧電セラミックプレートの
これらの分極されない部分の上に、■および田で示した
適当な導電面が形成される。必曹ならは、ｌＡ側の導電
面のまたは３シまたはその両方を、望みの数のコンデン
サーに適当に分割することによって一個より多いコンデ
ンサーをつくることが出来る。さらに、独立のプリント
回路または混成集積回路抵抗または小型化した半導体能
動装置を含む（ロ）およびＧで示した他の回路部品が、
導電面のまたはＣΩの上に、ま九は圧電セラミックプレ
ート素子の非分極部分の上に直接装備される。このよう
な回路部品は、前記の％Ｎ謁顕ｐ米国特許出願番秀（Ｇ
Ｆ　　７Ｄ−２０５４）Ｋもつと完全に述べた方法で、
特別の回路構成が望まれる場合は、プリント導電体（図
示せず）ま九はジャンパ一連結線および端子ビン（３２
Ａ　）、（３３Ａ　）、（３４Ａ　）、シよび（３５Ａ
）を介して回路関係において接続される。プレート素子
の所定の非分極部分を独立、ハイブリッドまたはモノリ
シック型集積回路装置の支持面を与える適切な絶縁バッ
キング部として形成するために、この方法で圧電セラミ
ックヌイツチング装置を製作することにより、誘導性、
容量性または抵抗性のいずれにせよ、漂遊回路インピー
ダンスを全く最小にまで減少させて、それによって圧電
セラミックヌイツチング装置の信頼性のある励起と作動
を確保することが可能である。

窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性ガヌまた１１
８Ｆ６などのような高Ｒ電性ガヌの保護雰囲気中での使
用を意図されたそのような装置のためには、撓み部σ９
の予備分極部分の上Ｋ（１５Ｆ）で示す保護材料からな
る外側の構造性コーティングを施こすのが望ましい、こ
のような保護コーティングを施こすことによって、予備
分極中またはそのあとの作動中の絶縁破壊の可能性はさ
らに減る。撓み部（１５１の動きをはなはだしく阻むこ
との１いよつなこの目的のための適当なコーティング材
料は、ポリイミドシロキサン共１合体であり、このもの
はすぐれ九、ピンホールの々い表面を不活性化する保護
コーティングを与え、ま九、第５図に示すように１例え
は二つの撓みプレート素子を固定するための撓み体ｍ層
中の接廖剤としても使用できる。馨しいガヌ流出なしに
真空装置に使用するのにＣ，ａな高温ベークアヮトを行
ないうる他の接着材料には、ＧＥＭＩＩ）（イミドエー
テル）、ＰＩＱ（ポリイミド、イソイネロキンゾリアン
およびジオン）、ＰＥＫ（ポリヱチールーケトン）、Ｕ
ＬＴ　ＩＶ　（ポリエチールウレタン）または【ＪＬＴ
ＥＭ（ポリエーテルイミド）などがある。

第５図に示す選択的な撓み部の分厭を予備分極電位差と
同じ極性をもつ付勢電位でそのスイッチを常に付勢する
ことを組み合わせると、使用中のスイッチの信頼性ある
作動を確実に続けることができる。さらＫ、特殊な装置
に望まれる場合は、撓み部ｕ５１のすべての能動可動領
域を完全に包含するために保護表面コーティング（１５
Ｆ　）　　が塗布されるが、これは圧電プレート素子の
クランプされた部分に起こる鋭角の撓み動作を受けるこ
とはない。その結果、作動における大きい信頼性、安定
性および長期寿命ならびＫＷ圧耐性が得られる。

上述の方法で圧電セラミックスイツチング装置ａａｔ製
作し、クランプ部０Ｄ上に装置をのせたあと、フイツチ
ング装置とクランプ部すブアセンブリイをＸＷ保護管０
υの中へ挿し込む。この組み立て物をつぎにカップ状の
べ一ヌＱ２の中へすべりこませ、この上に、つぎに管ａ
υの外（１１１１の面を、ベースα２がガフヌ製のとき
はガフスフリットＶ−ルで、そうでないときは前に表示
したような適当な接着剤でＶ−ルする。この時点で、電
子管ａａの当業者に公知の方法で、真空装置として作動
するように設計された場合は、気密管の内部を脱気し、
別の場合は上述のような不活性保護ガスで充填する。’
ｉ＃＋１１１の内部の雰囲気の均一化を確保するために
（１７Ａ）および（１７Ｂ）のところに点線で示したよ
うにクランプ部Ｑη中に貫流路を設け、これはクフンプ
部ａ７１！りまわフに均等に分布した形で配置する。

第１図は、本発明の一つの実施態様の垂直断面図であり
、この場合、単一の気密保護Ｉｆａυの中に装備した複
数個の圧電セラミックスイツチング装置（１４−１）、
（１４−２）および（１４−３）　がある。本発明のこ
の実施態様では、気幣管部（１υは管部Ｇ１１をベース
α２にシーρして、必快な気密シーμを形成する間に、
圧電セラミックヌイツチング装置が、どんな熱にもさら
されないような方法でベース部０ｚにヌボツ）　ｔ’ｆ
Ｊ接、抵抗溶接。

ワンＶヨツト溶接または冷溶接された導電性金属から製
作される。個々の撓み部（１５（）、（１５−２）およ
び（１５−３）は６療み装置の各々の圧電セラミックプ
レート素子に共通な単一の中央導電面（１５Ｃ）を各々
用い丸形で第１図〜第４図に示す撓み装置と全く同様に
構成される。個々の凛み部（１５−１）　、（１５−２
）および（１５−３）　　の下端はそれぞれ絶縁性クラ
ンプ杯（１７−１）、（１７−２）および（１，７−３
）　の各々のセットによってベース部ｕ２１の上面に個
別にクランプされ、そのクフンプ棒はベース部ｕｚに固
定される一体構造の形で混みプレート素子の下端をしつ
かりクランプするようにねぢセット（図示せず）または
接［１１またはその両方でベース部および撓み部（１５
１の下端に固定される。本発明のこの実施態様では、そ
れぞれクフンデ部（１７−１）、（１７−２）および（
１７−３）の間に配置され九各たわみ部の圧電セラミッ
クプレート素子の部分は外側の導電面をもたず、また予
備分極されていない。その結果、境み部のそれぞれの圧
電セラミックプレート素子のクランプ部分は電気的に中
性であり、機械的に歪力をうけていない。予備分隊およ
び作動付勢の電位差は、それぞれの上部予備針棒たわみ
部圧電プレート素子（１５Ａ−１）、（１５Ｂ−１）　
：　（１５Ａ−２）、（１５Ｂ−２＞　　および（１５
Ａ−３）、（１５Ｂ−３）のＪＡ側に形成された外側の
導電面（１５Ｄ）および（１５Ｅ）に印加される。これ
は６攪み部の外１１の導電面の下端に連結した一端をも
ち、金属ぺ一７部ｕｚ中の孔（このような孔はガフスフ
リットまたは適当な接着剤でシールされる）を通じ、か
つ下にある絶縁、’ｆｆ１（１２Ｉ）を通じて伸び、つ
ぎに（１６Ａ−１）、（１６Ｂ−１）　Ｓ　（１６Ａ−
２＞、（１６Ｂ−２）および（ｌ１５Ａ−３）、（１６
Ｂ−３）で示す小さい導′ｔと性パッドのところで終る
ジャンパー接続線によって行なわれる。導電性パッドは
、比較的平坦な表面をもった表面装備の装置端子パッド
を構成し。

回路板その他のシャシ一部の上に形成された仲間の導電
性パッドと適合するように設計され、その上に置かれて
、つぎにスポットまたは抵抗溶接、導電性接着剤または
他の適当な導電結合技術によって水入的に結合される。

表面装着装置およびその製作についてのもつと詳細な説
明のためには、１９８４年２月９日発行の「エレクトロ
ニクヌＪ　１１３〜１２４頁にのった「表面装着はＰＣ
−ボードの舞台を変えるＪという記事を参照する。同様
に、各圧電セラミックスイツチング装置（１４−１）　
、　（１４−２）および（１４−３）の固定接点のため
の接点支持部（１８１およびａ！ＩＶｉ、導電性ベー；
Ｌ（１ｚ、および七の下の絶縁面（１２Ｉ）にある孔を
通じて同様に伸び、圧電セラミックスイッチング装置の
固定接点（２８−１）、（２９−１）ｉ　（２８−２）
、（２９−２）および（２８−３）、（２９−３）の各
々にＮ、９！ｃ的接続を与えるための表面装置肢清バッ
ドのところで終る。

上述の構過的特性の他に、各々の撓み部（１５−１）、
（１５−２）　　および（１５−３＞　　は、ＩＡ＠の
導電面をもち、その導電面はポリイミドシロキサン共π
（金物のような構造的保護コーティング（１２Ｆ−１）
、（１５Ｆ−２）　　および（１５Ｆ−３）で撓み部の
予備分極された可動プレート素子部分をカバーする！Ａ
側の導電面をもち、この共重合物は、夫々の圧電セラミ
ック侵み型スイッチング装置の各々のためのすぐれたピ
ンホールのない表面受動化保護コーティングを提供する
ものである。しかし、真空嫁ｖＪ装置は購造的保護コー
ティングによって与えられる追加の保護を会しないので
第７図に示すように製作された装置が真空１贈境中で稼
動することになっている場合は、溝曲的保護コーティン
グは施さない、しかし装置を不活性ガスで充填すること
になっている場合は、６凛み部に構造的保護コーティン
グを施こすのが望ましい。

第７図に示す複数スイッチング装置の実施態様の製作中
には、各圧電セラミック機み型スイッチング装置（１４
−１）、（１４−２）および（１４−３）の夫々がベー
スσ３に装置され、適切々接続導電路、ジャンパー接続
体および表面装青装置端子パッドが、上述のように下方
の絶縁部（１２１）を通してそれに付与されて完全なサ
ブアセンブリーを形成し、七れはつぎにさかさまの鉢へ
りの導電カバ一部ａυの中にさしこまれる。この時点で
内部の温度が圧電セラミックプレー）Ｘ子の物理特性に
害のある高い鎖にまで上がらないようにしながら、導電
ベース部Ｇｚの上部の周囲の表面にヌボット溶接、抵抗
溶接、冷溶接または接着によって固定される。出来たｇ
Ｃ，密保護管（ＩＤの内部はつぎに電子管製造技術に公
知の方法で、１０　　　）−ルから１０　　）−〜の範
囲の亮に空度まで脱気するか、不活性ガス雰囲気で充填
する。そのあと、装置を圧電セラミックプレート素子の
キューリー温度のすぐ下の温度に上げ、たわみ部の各々
の夕）側の導電面に高い予備分極電位差を印加し、一方
逆の陽性またはアースの電位を前述の方法で各スイッチ
ング装置（１４−１）、（１４−２）　　および（１４
−３）　　の中央導電面に印加する。この予備分極処理
の間は、各圧電セフミックプレート素子を横切る予備分
極電位差を別々に適切にＡ整して、図示のように、それ
で形成された礁み部ｕ５がそれと共同作動する［Ｉ４１
１定接点勿およびＱの各々との間の正確に中央に位置す
るようにすることが望ましい、こうして予Ｃモ分極中に
、最初に夫々の磯み部ｌ′Ｉ５１を望みの中央位置に配
列することによって、全アセンブリーの製作が完了した
あとにそれぞれの樟み部を適切に配列するための、それ
以上の個々の調整は小蝦である。配列の間、従来の位置
ぎめ法を使っては不可能ではないが非常に蝿しい、均等
な空隙を測定するために光学法または＃量法を使用でき
る。第７図に示すような三個のたわみ型スイッチを単一
の共通の気密ｆ￥を保５環境中に備えた複数圧電セラミ
ックスイツチング装ｆ’ｌ　ｉ！、三Ｉ′０回路の各相
に関して個別の一つ望つの圧電セラミック撓み型スイッ
チング装置が使えるので、三相交流Ｖ７テムのような多
相回路設備を流れる電流の調節に使うのに理想的に適す
る。

第８図は二つの部分の気密管をもつ本発明のさらに別の
実施頷様を図示する。第８図の二つの部分の管は、下部
のスリーブ部（ＩＩＥＩ）にはまってそれにシールされ
るように設計された開放の下端をもつ上部の逆立ちガフ
ヌジャ一部（１１Ａ）から成り、スリーブ部はヌボット
またはぜ（抗溶接などによって金属ベース０２＋の上に
乗せられ、これにｆ！接またｒよ仙の方法で固定されろ
。

圧電セフミツクスイッチング装置（１４１は、気密管（
ＩＬＡ）　、　（ｌｌｆ３）　、［ＩＺ）内部に装置さ
れ、　ｍ　５＋ｓ＋および第６図に示す本発明の′４Ｆ
！施曲様に使用される圧電セラミックスイツチンク１ｌ
ｕ４＋と類似の方法で構成される。し九かつて、各図の
類似の部品は同一の参１（α記号をつけてあり、構成と
装着上の差異を指摘するための池は、−ｆ：れ以上説明
はしない。

＠８図の実施態様においては、圧電セラミックグレート
素子（１５Ａ　）および（１５Ｉ！りは、上部の予備分
極した可動の撓み部分と下部の非分一部分（１５ＡＵＰ
）　　および（１５ＢＵＰ）　　を含み、プレート素子
の非分極部分の上部は、ベース部Ｇｚの中央の孔に配置
され、かつ適切なガラスフリットシー〜、接着剤または
他の類似のシーラントでそれに固定された絶縁性クラン
プ部ａηのｆｌｌｌにクランプされている。圧電セラミ
ック素子の非分極部分のクランプされた部分の下に、夫
々非分極のセラミック（１５ＡＵＰ）　　および（１５
ＢＵＰ　＞　　の間に挾まれた部分の中に、中央の導電
面（１５Ｃ−１）または（１５Ｃ−２）の向い合った部
分と共同作動する導電面■および曽によって適当なコン
デンサーが形成される。こうして出来たコンデンサーの
上に、夫々回路部品３４１および（ト）が形成され、そ
れは、独立、ハイブリッド又は七／リシック型の集積抵
抗、導体ヒユーズなどおよび／または適当なプリント導
体路で回路関係に接続され九能動半導体装置のような受
動回路素子から成ることが出来る。こうして成立した回
路は、予備分極された撓みプレート素子（１５Ａ）また
は（１５Ｂ）のための付勢回路の一部であってもよく、
ま九負荷電流スイッチ接点（２４Ａ）、■または（２４
Ｂ）、■またはその両方に接続された回路素子の一部を
成してもよい。本発明のこの実施態様では、圧電セフミ
ックプレート素子の非分極部分（１５ＡＵＰ）　　およ
び（１５ＢＵＰ　＞　　上に形成された補足回路素子は
ベース部Ｏ３の下に伸び、管（１１人）、（ＩＩＢ）お
よびベース部ａ？Ｊの内部の保護雰囲気の中には包まれ
ないことに注意すべきである。

第５図の形におけるように、本発明の第８図の実施態様
は、中央の導電面（１５ｃｍ１）および（１５ｃｍ２）
　　は、二つの撓みプレート素子（１５Ａ）および（１
５Ｂ）を一体構造にまとめるために絶縁性接着剤を使っ
て互いに電気的に分離されるように出来、また多くの本
発明の′４７！施囮様においてそうである。撓みプレー
ト素子をこのように製作することにより、単一の中央ｉ
ｊ１面だけを使つた場合にコンデンサー素子３３および
缶の間に起こるコンデンサーカップリングを減らすこと
が出来る。この方法で、コンデンサー素子（３２１およ
び■から成る回路を、抵抗（ロ）および（ト）および／
　１７’ｊ　Ｆｌｆｉｐ、Ｐｌ声声−，１ｉｉａｐｓ他
の回路部品と最適に分離してそのような部品から製作し
た二つの回路を相互に実質上独立に作動できるようにす
ることが可能である。

第８図に示すような気密＃、１１管をもった改良され九
圧電セラミックヌイッチング装置を製造している開に、
まず圧電セラミックスイツチング装置（１４）が、同時
出頭の前記米国特許出頭（ＧＢＤ−２ｏｚｔ）に記載さ
れた方法で製作され、つぎに前記の方法でベース部（１
２１上に装着される。

ここでも固定接点支持部（１８１およびａ９はベース部
α２の孔を通り、本明ｍ書の初めに述べたよりなガラス
フリットシールまたは適切な接着剤によって適切にシー
ルされる。製造のこの時点で、またはそれに先立って、
ガラスｖ（ｌＩＡ）は、　＋４１１で示した適当なガラ
スフリットシー〜で金属スリーブ部（ＩＩＢ）にシール
されている。つぎに。

結合した’ｆ（ＩＬＡ）、（ＩＩＢ）はベース部Ｑ２１
および圧電セラミックスイツチング装置α０のサブアセ
ンブリーの上に載せられ、下部の金属部（１１Ｂ　）は
、管内温度を圧電セラミック晩み素子に損傷を与える高
い温度にまで上けずかクキューリー温度をこえないよう
な方法で、スポット溶接、抵抗溶接、冷溶接などによっ
てベース部１＋２のまわりに溶接される。

つぎに管（ＩＩＡ）、（ＩＩＢ）　、Ｑ’１ｊ（Ｄ内部
は１０−１０ないし１０）−Ｈの高真空度に脱気され、
真空管技術の当業者に公知の方法で密閉シールされる。

脱気のあと３ｅ＠の温度を圧電セラミック撓みプレート
素子（１５Ａ）および（１５Ｂ）のキューリー温度のす
ぐ下の水Ｂ／！−まで上け、導電面（１５Ｄ）、　（１
５Ｃ−１）および（１５Ｂ）、（１５Ｃ−２）に予１時
分極電位を印加して、前述の方法で撓みプレート素子を
予備分極する。ここでも、予備分極中の本発明の他の実
施態様と同じように、固定接点（２）および（２）の曲
に撓み部ｕＳを中央にもってくるのは、前述の方法で印
加した夫々の予備分極電位差の操作によって達成される
。説明及び図面を簡単にする丸めに、撓みグレート素子
および回路部品ω〜（至）に予備分極および励起電位差
を与えるために必螢な接続リードおよび端子は肉示しな
いが、実質的に本発明の第５図の実＃態様に示したよう
な素子に相応する。

第９図は本発明の別の実施態様を（２）示し、この場合
は複数個の独立の圧電セフミック（亮み型スイッチング
装！　（１４−１）　　　（１４−２）　　および（１
４−３）が二個の半分の鉢の形の部分（Ｉｌｌ　、（１
１Ｂ）および（ＩＩＡ’）、ＣＩＩＢ’）　　で出来た
気密保護管内に装備されている。しかし、この本発明の
ｉ数装置の実施態様では第７図の実施態様と比べて、た
だ一対の固定接点のおよびのとそのトの代りに蒙るだけ
である。この１１造上の特徴のため、スイッチング装置
が互いに独立して作動することが出来るように、夫々の
慢み部（１５−１）、（１５−２）　　および（１５−
３）　に印加される励起電圧をプログラムすることが可
能である。例えば、成る作動セードでは、撓み部（１５
−１）　　は、固定接点Ω上に七の可動接点（２４−１
）　　を閉路し、七のあと続いて、撓み部（１５−２）
　　が可動接点（２４−１）上にその可動接点（２４−
２）　　を閉路し、つづいて撓み部（１５−３）　　を
駆動して隠み部（１５−２）の可ｖＪ接点（２４−２）
　　上にその可＠接点（２４−３）を閉路することが出
来る。このようにプログラムされると、閉路された電気
的岐路は固定接点０勺およびその支持部ｑ！Ｊを通り、
可動接点九および撓み部（１５−１）　　の中央導電面
（１５Ｃ−１）を経て、可動接点（２４−２）　　およ
び導電面（１５Ｃ−２）を通り、可動接点（２４−３）
　　および、凛み部（１５−３）の中央導電面（１５Ｃ
−３）を経て供給されることがわかる。他の作動モード
では、三個の撓み部（１５−１）、（１５−２）　　お
よび（１５−３’）　　全部が、固定接点（至）上に１
回路関係において、夫々の可ｉ１Ｌ！ｌ接点（２４−１
）、（２４−２）　　および（２４−３）　　を閉路す
ることが出来る。別の方法として、固定接点ムおよびの
とは無関係にその可動接点を各々互いに別々に、ま之は
ベアでまたは三個−しよに閉路するように選択的に励起
し、二つの異った分岐回路の閉路または三個の分岐回路
閉路を形成することも出来る。すなわち、第９図に示す
ように構造された複数スイッチ装置構造によってスイッ
チ作動にかなりの融通性かつけられることがわかる。

本発明の第９図の実施態様は、さらに二つの別々の半分
の鉢の形の部分（ＩＬＡ）、（ｌＩＢ）および（１１Ａ
′）、（ＩＩＢ’）　　によって形成される気密管の性
質において第７図の実施態様と異なる。各半分は、商品
名ＵＬＴＥＭでポリエターマイド材料から製作されたゼ
ネラルエレクトリック社の適当なプフヌチツクでつくら
れた第−ｍ　（１１Ａ）から成る。この材料の特徴は、
第９図に示す半分の鉢型の管（ｌ　ＩＡ　）、（ＩＩＢ
）および（ＩＩＡ’）　、　（ＩＩＢ”）　　のような
望ましい型に成型する前か、したあとに容易に低コスト
で導電面（１１Ｂ　）をコートできることである。下半
分の鉢型の部分（ＩＬＡ’）、ＣＩＩＢ’）　　は導電
面（ＩＩＢ’）　　上に固定された絶縁性ベース部（１
２Ｉ）を含み、この導電面を通して４１！リード賭、０
］、（１５Ｃ−１）　、（１，５Ｏ−２）および（１５
Ｃ−３）のための絶縁性凹孔がついておυ、このリード
は絶縁性ベース部（１２Ｉ　）の下部外面上につくられ
た表面ｖｊｇｔ装置パッドに接続されている。夫々の圧
電撓み部（１５−１）。

（１５−２＞　　および（１５−３）　　の外側の４呪
面に予（イに分極および＠起電位差を供給するのに必蓼
な。

追加のリードおよび端子パッドは、簡単化のためかつ図
面をひどく複雑にしないため図示されていない。このよ
うな接続は第７図に関して示しかつ述べたのと類似して
いる。

各々の圧電セラミック撓み部（１５−１）　　　（１５
−２）および（１５−３）　は、それらを一体構造とじ
て−しよに保持し、かつねじセット、接着剤または他の
類似の結合装置ま九は結合剤によって各撓み部を絶縁面
（ｉＬＡ’）　　に再び固定するために夫々の撓み部（
１５−１）、（１５−２）　　および（１５−３）全通
してねじセットまたは接着剤またはその両方によって固
定され九絶縁性棒部から成るクフンプ手段（１７−１）
、　（１７−２）　　および（１７−３）　　によって
二つの半分の鉢部の部分（ＩＬＡ）　、（ＩＩＢ）オヨ
び（ＩＩＡ’）、（１１Ｂ’）　　から成る気Ｗ管の中
に装着される。固定接点棒支持体α＆および［１１に沿
って下半分の鉢状管に、この方法で撓み部を固定したの
ち、撓み型スイッチング装置の入った下半分の鉢部のア
センブリーを上半分の鉢部（１１Ａ）、（ＩＩＢ）と合
わせ、この二つはその範囲のまわりで適当な接着剤で結
合させて気密管を形成する。この管は導電面（１１Ｂ）
、　ＣＩＩＢ’　）　　のため、スイッチング中に電流
を流すスイッチ接点から出る好ましくない電磁妨杏波（
ｇ、Ｍ、Ｉ暑の発射をも防止する。

密閉され九気密保４管（ｌ　ＬＡ　）、（ＮＩＢ）およ
び（ＩＩＡ’）、（ＩＩＢ’）　　とともに管全体は高
真空に脱気するか、保護不活性ガスで充填される。それ
故、管内の温度は圧電セラミックプレート素子のキュー
リー温度の直下のレベＩｖまで上げられ、；）ＩＩ述の
方法でプレート素子全曲して予備分融’ｆ［位を印加し
、それによって撓みプレート素子を予備分極する。この
場合も、他の賽施態様と同様、予備分極の間、予（４Ｂ
分極電位の値を調節して、相互の関係および端の撓み部
（２４−１）、（２４−３）の可動接点と固定接点（ト
）、ｌ２ｉＪＱ間の間隙に関して、磯み部（１５−１）
、　（１５−２）　　および（１５−３）が空間の中央
に正確にくるようにする。

本発明の第９図の実施ｉ様は、本発明によって可能なＨ
型の接触システムの長所を説明するのに特に価値がある
。この場合、正常に中央に配置され付勢されない撓み部
は正確にその［気的中性の位Ｗ！またはオフの条件で中
央に位置して、一つの作動子−ドを与え、ついで選択的
に右か左へ動いて更に二つの作動子−ドを与える。

）ｊｆｉ接触システムは本発明のこの実施■様で提供さ
れるが、撓み部の反対側の圧電プレート素子に逆電圧を
印加することなしにその予備分極された方向に圧電結晶
素子を励起することが尚かつ可能である。すなわち、Ｈ
型システムを中性の中立オフ位置とし、かつ自然（予備
分極方向の相で）付勢すると、撓み部の一方まえは他方
の圧電セラミックプレート素子を通じて逆の極性の電界
を与える必曹による長期間の稼動に亘っての撓み部の減
極の可能性なしに二つの反対方向の撓みを与える。さら
に、１０−”ト氏ト１ｏ″″・トールに亘る高真空気に
脱気するか、または窒素、またはアルゴンのような不活
性保１憧ガヌまたは六弗化硫黄（８Ｆ６）のような高ｅ
Ｊ′！１！率のガスで気密管を充填した気密保護管中に
凛み部を装備するため、予備分極およびそのあとの付勢
操作の両方にかなり高い電圧を用いることが出来、これ
でずつと早いスイッチングの応答と閉路中の接点に圧縮
力を与えることが出来る。

本出順のすべての図面に示されるスイッチングの構造で
与えられるＨ型ヌイツチングシステムのもう−クの特数
は、倫理エラー　−時的または接触溶着などによる二つ
の負荷の同時作動を提供するためのりレーアーマチニア
上の機械的復元力をバランスさせるのが非常に難しい電
磁リレー技術とは対照的である。第９図について示され
、述べられているように、従来の電磁作動スイッチおよ
びリレーでは達成できないそのような構造によって、追
加のフイツチング七−ドが可能となる。第９図で、撓み
励起および個々の付与膜内の数に応じて種々の外的負荷
が選択的に付勢され得る。多相回路のｔＡ！１１′ＩＦ
ｉ、その付属した長所とともに単一の保護管に装（にａ
された多装置スイッチの明白な応用であり、これによっ
て他の位相に要する閉路時間と無関係に各位相の閉路時
間に独立のｆＡｉｒｒｌを与えることが出来る。さらに
、本発明を用いるシステムはフィン電圧または電流ゼロ
点または補足的転流セードに、スイッチの開閉（また畦
上の両方）を同期することを含めることが出来、また高
効率サイクル用途の使用のための極めて高い性能の装置
を可能にする。

第１０図は第９図の本発明の実花顔様を数倍シテ、９Ｃ
ｔ９１［ａ’ｆ（ＩＩＡ）、（ＩＩＢ）　オｘ　Ｕ　（
ＩＩＡ’）。

（ＩＩＢ’）　　内に圧電セフミックプレート素子の非
分極部分を（その上に装着した回路部品とともに）封入
したものを図示している。本発明のこの改変においては
、ハワジングの下半分の鉢部絶縁性のプフスチツクまた
はガラスの支持部６Ｄが１！シ、固定されており、これ
には支持部６１）の両側の奪回９ＩＣ（または脱気空間
）を等しく保つためにｆ５３の点線で示した多数のｔＩ
ｊ通孔があけである。支持体６０の上には各々のクラン
プ部のセット（１７−１）、（１７−２）および（１７
−３）　　によって夫々嘩み部（１５−１）、（１５−
２）および（１５−３）が固定されている。クランプ部
の開に配置されている夫々の撓み部（１５−１）、（１
５−２）および（１５−３）から成る圧電セラミックプ
レート素子のそれらの部分および支持部６１）の下に伸
びるそれらの部分は分極されておらず、その恵めそれら
は電気的に中性であり、かつ機械的に歪力を受けていな
い。これらの圧電グレート部の非分極部分の上に、コン
デンサー、抵抗および半導体装置のような他の受動およ
び能動回路素子などの夫々の回路部品が、第５図の本発
明の実施態様に関して述べたと同じ方法でｃｌｚ％ω、
（ロ）およびＣ６に示すよう核形成される。他の点で、
第１０図の本発明の実柿態様は、第９図のものと類似し
、似た方法で製作され、同じ形に作動する。

第１０図においては、本発明の他の実施態様でなされた
ように、すべての・必要な接続ジャ７バ一導電体、プリ
ント導電路、または磯みプレート素子への他の接続体、
ｆｉｌｉ７Ｍ部品および表面装着の装置端末パッドは、
図面を山）単化するために図示されていない。

前述の説明から、本発明がｇ、密保護管内に封入した新
規な圧電セフミック電力スイッチング装置を可能とし、
改良された導み性が装置に与えられることがわかる。こ
の改良され九性質はたわみ力の増加をもたらし、ま次、
磯み部が駆動するスイッチング接点のための接点圧接力
を増加し、撓み部の変位を改良し、固定接点に対する撓
み部接点の最適のＩｕ：Ｉ隙づけを達成するための予備
分極の電圧を最適にし、かつ装置をシｊスした真空また
Ｆｉ保護ガス算囲気の高い誘電率の丸め、高電圧におけ
るスイッチ接点の作動能力を付与する。これらの特性お
よび気密保護管によって与えられる保Ｎ雰囲気のため、
多数のフイツチング装置を単一共面の管中に装備でき圧
電セラミックプレート塁子の予備分極部分の構造的９ｆ
、護コーティングまたはカプセル化の・必要性は除かれ
る。さらに、安定なアークの発生のための低１１点をも
った剖−パナジヮム合金のような接点材料を使用して、
フイッチング中の電流チ３ツブ（［流消去）におけるｄ
ｉ／ｄｉを減らし、高電圧重性を与えることが可能であ
る。

これは、接点がその中で使用される保護雰囲気が接点開
路および電流消去での高電圧重性を与え、真空のような
非酸化性雰囲気中に接点を保持して低融点の接点を保護
し、その接＠抵抗の変化を防ぐことで可能になる。真空
中または保護ガス雰囲気中で作動することで１室成され
る上述の高い絶縁耐力および他の特性のため、このよう
な装置では少くとも２０００ポルト／ミルの電圧耐性が
得られる。さらに、必要に応じて傷み体のチャージング
、接点の閉絡、撓み体のグイヌチャージング、接点の開
路および凛み体の逆補助動作のくりかえしのタイミング
が＃適化される。

産業上の利用可能性 本発明は１０　　ないし１０　トールのオーダーの高真
空慮に脱気出来るか、または腎素、アルゴン、ＳＦ６を
どのよりな生活性保護ガス算囲気で充填出来る気密保護
管内に装備された新規の改良された一群の圧電セラミッ
ク電力スイッチング装置を提供するものである。こうし
て製作され之スイッチング装置は、工業、商紮および家
庭用の用途に広範囲の１と力レベルに頁って使用出来る
。

気密保護管を使用し、本発明に従って構成された改良さ
れた圧電セフミック電力ヌイッチング装置の数々の実確
愚様を説明したが、上記教示に照らして当業者が本発明
の他の改変形態に想到できることは明らかであると信じ
られる。

それ故１本発明の個々の実施態様については、添付の特
許請求の範囲に定められた本発明の範囲内においてやＲ
々の変更が可能であること社明らかである。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明による脱気した９Ｃ＠保護管内に圧電セ
ラミック撓み型スイッチング装にを封入してなる改良さ
れた圧電セラミック電カスイツチング溝曲の側面図。 第２図は第１図の圧冒セラミック電カスイツチング装置
の部分正面図、 第３図は気密保護管から取り出した第１図の圧電セフミ
ツクヌイツチング装置の拡大平面図。 第３Ａ図は別の実施例の同様な拡大平面図、第４図は第
３図の４−４面における垂直断面図。 第５図は本発明の一つの好ましい実施態様として、’ｊ
Ｃｍ保護管内に撓み型スイッチング装置を装着レクフン
プするのに使用し、スイッチング装置に密接して″Ｍ、
＃Ａ回路部品を支持するための暁み型スイッチング装置
から成る圧電セラミックプレート素子の非分極部分ｔ−
提供するようにしたものの縦ｌＩＩ′面図、 第６図は浦み型スイッチング装置が第５図に示した気密
保護管内に物理的にどのように片持ち状に装備されクフ
ングされているかを詳細に示す第５図の装置の拡大部分
断面図。 第７図は全金属製の９ＩＣ密保護管内に装備され、組立
ての容易さのために表面装＠型装置端子をα８え九本発
明のさらに別の実施態様であって、単一共通の気密保護
管内に装備された複数個の圧電セツミック涜み型スイッ
チング装置を有するものの縦断面図、 第８図は本発明のさらに別の実施態様であって、この場
合は５Ｐｌ：ｖＲ保護管が金属製の装着ヌリープ内に固
定されたガラス管から成り立っており、このスリーブは
金属ベース上に固定されており、また圧電セフミックプ
レート素子が気密保護管の外側に回路部品を装備し支持
するための非分−プレート部分を含むようにしたものの
ｋｉ、断面図、 第９（８）ｆｉ電電磁放射シータディング与えるために
導電面でオーバーコートされ九プクヌチツク材料で製作
された単一の周辺９ｃ督保ｆ＃、管を使つ九本発明のさ
らに別の実施■様の長さ方向の断面図であり、この場合
複数個のスイッチング装置をｇＰＣ！？管内に装置して
なるものの縦断面図。 そして 第１０図は第９図のそれに類似した本発明のさらに別の
夾鞄伸様であるが、この場合、管内に片持ち伏に撓み型
スイッチング装置をクフンプし、装置角するとともに、
その上にスイッチング装置と共用するスイッチング回路
から成る回路部品を装着する面を提供する非分軸部分を
自する圧電セラミックプレート素子をＮ　＠’（部用い
たことにより、すべて単一の共ｉＩＴ］の気密管内に複
数個のスイッチング装置を装備したものを示す紋り１面
図である。 （１１１・・　・・・ガラス管 ａ）・・・・・ベース部材 ■・・・　・圧電セラミックスイッチンク装置（１９・
・・・・様み部材 （１５Ａ）、　（１５１３）・・・　・・グレー・ト索
子（１５Ｃ）、　（１５Ｉ））、　（１５Ｂ）・・・　
・導電面ｕｆ３、（１６Ａ）、（１６Ｂ）　・−−−一
端子手段０７）・　・・・クフンフ“手段 ｕ８１．（＋９・　　・・接点支持部材の・　・・・締
結手段 Ω、（ハ）・　・・・絶縁面 Ｑ・υ・　・・・４を性キャップ ■・・・・・絶縁性キャップ ■・・・・・銅編みべ〜ト 罰・・・・・締結手段 ■、■・・・・・第２接点手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　気密保護管内に収納された圧電セラミック撓み型スイ
   ッチング装置の可動圧電セラミック撓み部材を初期分極
   及び整合配置するための方法であって、前記圧電セラミ
   ックスイッチング装置の主要素子のすべてを前記気密保
   護管内に取付け、かつ密封された単一構造として組み立
   てることを実質的に完了し、前記プレート素子をそれら
   のキューリー温度付近に維持しつつそのプレート素子の
   各々に比較的高い初期分極電位を印加することにより圧
   電セラミック材料中に整合した双極子配列を達成し、さ
   らに前記撓み部材の各圧電セラミックプレート素子に印
   加する初期分極電位の相対的な大きさを同時に調整する
   ことにより、その撓み部材がその上に取付けた可動スイ
   ッチ接点を前記スイッチング装置における負荷電流用ス
   イッチの固定接点に関する正確な位置にもたらすことを
   特徴とする方法。