JP2002089535A - 中ぐり座金 - Google Patents

中ぐり座金

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 締付け部における小さな許容曲げ応力部材の
破損を防止し、機器の必要機能維持及び組立作業の効率
化を図ることができるようにする。 【解決手段】 平板状円環体の片面中央に、ボルト挿通
穴24aと同心状の円形凹部24bを形成して、内側を
薄肉、外側を厚肉の構造とし、厚肉部分のみにボルトの
締め付け力が伝達されるようにした構造である。このよ
うな中ぐり座金24を、その凹部が締め付け相手となる
被締結部材に対向する向きで当接し、凹部形成面とは反
対側の面からボルトを挿通して締め付けることにより、
被締結部材に等分布荷重が加わることで中心部に曲げ応
力を発生させないようにする。これによって、被締結部
材の破損防止を図り、機器全体にとって必要な機能(電
気絶縁性や気密性など)を維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボルト締め付け時
に、被締結部材の中心部に曲げ応力が発生しないように
工夫して、許容曲げ応力の小さな被締結部材の破損防止
を図ると共に、気密性など機器全体にとって必要な機能
を維持できるような締め付け構造を実現できるようにし
た中ぐり座金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボルトによる締め付けの際には、座面の
状態を良好にしてボルトの回転を容易とし、被締結部材
の表面保護あるいは接触圧力の緩和などの目的で、通
常、ボルト頭部の下(被締結部材の表面との間)に座金
が設けられる。座金には、バネ性をもたせたり、爪を設
けることなどにより、ボルトの緩みを防ぐためのもの等
もあるが、一般的には、平板状の円環形状をなす平座金
が用いられている。
【0003】例えば、内部の液体中に直接通電すること
によって液体を電気的に分解する電解試験槽において
は、電気絶縁性が要求されるため、電気が流れる金属部
品との間に電気絶縁性に優れた材料からなる電極板取付
用ボルト絶縁部材を介在させている。そして、それらの
締付け部には、通常、JIS等の規格品のボルト・ナッ
トを使用し、ボルト頭部の下には平座金を敷いている。
電気絶縁性に優れた材料としては、耐薬品性などの観点
からアルミナなどの絶縁性セラミックスが用いられてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電極板の取り付け部
は、多数の電極板取付用ボルトを要するが、気密保持の
ために規定の締め付けトルクにて均一に締め込む必要が
あるため、電極板取付用ボルト絶縁部材の締め付け方に
よっては、金属に比べて曲げ強度が弱い電極板取付用ボ
ルト絶縁部材が破損する可能性がある。ところが上記の
ような従来の締め付け構造では、締付けトルク、製作精
度、及び組立精度等により、被締結部材(アルミナな
ど)の強度(許容応力)によっては、ひびや割れ等が生
じ、そのため電気絶縁性が失われたり、気密性など機器
としての必要な機能が損なわれる問題が生じた。
【0005】本発明の目的は、締付け部における小さな
許容曲げ応力部材の破損を防止し、機器の必要機能維持
及び組立作業の効率化を図ることができるように工夫し
た中ぐり座金及びそれを用いた締め付け構造を提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、板状環体の中
央にボルト挿通穴と同心状の凹部を形成して、内側を薄
肉、外側を厚肉の構造とし、厚肉部分のみにボルトの締
め付け力が伝達されるようにした中ぐり座金である。こ
こで、金属材料からなる平板状円環体の片面中央に、ボ
ルト挿通穴と同心状の円形凹部を形成して、内側を薄
肉、外側を厚肉の構造とし、厚肉部分のみにボルトの締
め付け力が伝達されるようにした構造が望ましい。
【0007】また本発明は、このような中ぐり座金を、
その凹部が締め付け相手となる被締結部材に対向する向
きで当接し、凹部形成面とは反対側の面からボルトを挿
通して締め付けることにより、被締結部材に等分布荷重
が加わることで中心部に曲げ応力を発生させないように
したボルト締め付け構造である。これによって、被締結
部材の破損防止を図り、機器全体にとって必要な機能
(電気絶縁性や気密性など)を維持することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】中ぐり座金の材料は任意であり、
用途などに応じて適宜選定すればよく、金属製に限ら
ず、エンジニアリングプラスチック(例えばポリアミ
ド、ポリアセタール、ABS、ポリカーボネート)など
でもよい。形状・寸法も、使用状態などに応じて適宜設
計製作する。本発明における被締結部材は、脆性材料の
ように許容曲げ応力が小さな部材であり、典型的にはア
ルミナなどのセラミックスが挙げられるが、その他の材
料としては、陶器、磁器、大理石、ガラス、エボナイ
ト、雲母、ゴム、合成樹脂(フェノール樹脂、塩化ビニ
ル、ポリエチレンなど)などにも有効である。
【0009】
【実施例】図1は本発明の適用例の一つである電解試験
槽の全体構成を示しており、図2はその要部である電極
板取付部xの詳細構造を示している。電解試験槽は、本
体10の内部の液体中に電極12を浸漬し、電極板14
から直接通電することにより液体を電気的に分解する装
置である。本装置は、電気絶縁性の機能が要求されるも
のであり、電気が流れる部分においては、金属製の部品
との間に電気絶縁性に優れている材料からなる部材を取
り付けている。本発明に係る中ぐり座金は、電気を受け
る電極板を取り付ける部分の構成部品として使用され
る。
【0010】電極板14は、本体10から取り外しが可
能な天板16に、電極板用絶縁部材18、電極板用当板
20、電極板取付用ボルト絶縁部材22、本発明に係る
中ぐり座金24を介し、電極板取付用ボルト26で天板
16のボルト穴28にねじ込み締め付ける。組立手順を
図3に示す。
【0011】電極板取付用ボルト絶縁部材22は、円筒
部22aの上端にフランジ部22bを形成した構造であ
り、そのフランジ部22bが電極板用当板20の上に載
置され、上面から中ぐり座金24で押さえられる。つま
り、フランジ部22bが挾持された状態となる。電極板
取付用ボルト絶縁部材22は、ここではアルミナ製であ
る。
【0012】他方、中ぐり座金24は、図4にその詳細
が示されているように、平板状円環体の片面中央に、ボ
ルト挿通穴24aと同心状の円形凹部24bを形成し
て、内側を薄肉、外側を厚肉の構造としたもので、ステ
ンレス鋼製である。そして、その厚肉部分のみにボルト
の締め付け力が伝達されるように設計されている。電解
試験槽で使用した中ぐり座金の寸法の一例を図5に示
す。
【0013】ボルト締め付け時に、ボルト挿通穴24a
にボルト26が挿通することによって取り付け位置がほ
ぼ定まり(大きくぐらつくことはなく)、円形凹部24
bが形成されている方の面の厚肉部分のみが被締結部分
(電極板取付用ボルト絶縁部材22のフランジ部22a
上面)に当接することになる。ここで、中ぐり座金24
の円形凹部24bの外径は、電極板取付用ボルト絶縁部
材22のフランジ部22aの下面が接する電極板用当板
20の穴径にほぼ一致する寸法に設計するのがよい。こ
のようにすると、電極板取付用ボルト絶縁部材22のフ
ランジ部22aは、上下同じ位置で中ぐり座金24の厚
肉部分の下面と電極板用当板20の上面で挾まれるため
に、曲げ応力が発生することはなく圧縮応力のみが加わ
るようになるからである。
【0014】従来技術に関連して説明したように、電極
板の取り付け部は多数の電極板取付用ボルトを要し、気
密性保持などのために規定の締め付けトルクにて均一に
締め込む必要がある。そのため、電極板取付用ボルト絶
縁部材の締め付け方によっては、金属に比べて曲げ強度
が弱い電極板取付用ボルト絶縁部材が破損する可能性が
ある。
【0015】従来構造におけるボルト締め付けによる荷
重分布を図6に示す。なお、説明を簡略化するために、
座金を除き本発明構造と対応する部分には同一符号を付
す。図中において矢印の位置と長さが荷重の大きさと分
布を表している。外側から内側に向かうにつれて荷重が
大きくなっている。通常の平座金30を用いて電極板取
付用ボルト26を締め付ける場合、電極板取付用ボルト
26の締め付けトルクにより、平座金30の内側に曲げ
応力が発生するため、撓みが生じる。金属製の平座金3
0の曲げ強度と電極板取付用ボルト絶縁部材22の曲げ
強度を比べた場合、金属製の平座金30の曲げ強度が勝
るため、電極板取付用ボルト絶縁部材22に過度な曲げ
応力が発生し、ひび、割れ等が発生し電気絶縁性が損な
われることが起こりうる。
【0016】それに対して本発明の中ぐり座金を用いた
ボルト締め付けによる荷重分布を図7に示す。図中にお
いて矢印の位置と長さが荷重の大きさと分布を表してい
る。外側あるいは内側にかかわらず荷重は一定で且つ小
さい。つまり、電極板取付用ボルト26の締め付けトル
クが加わっても、中ぐり座金24に曲げ応力は発生しな
い。つまり、電極板取付用ボルト26の締め付けトルク
は、中ぐり座金24を通し等分布荷重として電極板取付
用ボルト絶縁部材22のフランジ部分22bのみに伝達
されるため、従来構造で生じたような曲げ応力は発生し
ない。そのために、ひび、割れなどが生じる恐れはな
い。
【0017】上記の説明は、本発明を電解試験槽の電極
板取付部に適用した例であるが、本発明はそれに限られ
るものではなく、原子力施設、化学プラント、電気・機
械プラントなどで、電気絶縁性や気密性などが要求され
る箇所で、許容曲げ応力が小さな部材の締め付け構造に
適用可能である。本発明に係る中ぐり座金は、曲げ強度
の強弱に関わらず使用が可能であり、小型で薄い部品の
締め付けにも対応可能である。
【0018】
【発明の効果】本発明は上記のように、中央にボルト挿
通穴と同心状の凹部を形成して、外側の厚肉部分のみに
ボルトの締め付け力が伝達されるようにした中ぐり座金
であるので、ボルト締め付け時に、セラミックなど脆性
材料あるいは曲げ応力の小さい材料で製作した被締結部
材に等分布荷重が作用するため、びびや割れなど破損す
る恐れが皆無となる。そのため、精密機械品の高精度が
要求される締め付け構造部位、電気絶縁性材料の締め付
け部などで、気密性、電気絶縁性、耐薬品性などの機器
に必要な機能の維持ができる構造設計が可能となる。ま
た、組立時、作業時には、ボルト締め付け力による部材
破損の可能性が無いため、組立作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適用例である電解試験槽の全体構成
図。
【図2】その電極板取付部xの詳細構造図。
【図3】組立手順説明図。
【図4】本発明に係る中ぐり座金の一実施例を示す一部
破断斜視図。
【図5】本発明に係る中ぐり座金の一実施例を示す寸法
説明図。
【図6】従来の締め付け構造の荷重分布説明図。
【図7】本発明に係る締め付け構造の荷重分布説明図。
【符号の説明】
10 本体 12 電極 14 電極板 16 天板 18 電極板用絶縁部材 20 電極板用当板 22 電極板取付用ボルト絶縁部材 24 中ぐり座金 24a ボルト挿通穴 24b 円形凹部 26 電極板取付用ボルト 28 ボルト穴
フロントページの続き (72)発明者 菅原 純一 茨城県那珂郡東海村大字村松4番地33 核 燃料サイクル開発機構東海事業所内・株式 会社コモタス所属 Fターム(参考) 3J034 AA02 DA03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状環体の中央にボルト挿通穴と同心状
    の凹部を形成して、内側を薄肉、外側を厚肉の構造と
    し、厚肉部分のみにボルトの締め付け力が伝達されるよ
    うにした中ぐり座金。
  2. 【請求項2】 金属材料からなる平板状円環体の片面中
    央に、ボルト挿通穴と同心状の円形凹部を形成して、内
    側を薄肉、外側を厚肉の構造とし、厚肉部分のみにボル
    トの締め付け力が伝達されるようにした中ぐり座金。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の中ぐり座金を、その凹部
    が締め付け相手となる被締結部材に対向する向きで当接
    し、凹部形成面とは反対側の面からボルトを挿通して締
    め付けることにより、被締結部材に等分布荷重が加わる
    ことで中心部に曲げ応力を発生させないようにしたボル
    ト締め付け構造。
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