JP4508688B2

JP4508688B2 - 絶縁ワッシャ及び導電性配管の絶縁接続部

Info

Publication number: JP4508688B2
Application number: JP2004080752A
Authority: JP
Inventors: 英城新宅; 隆文川口; 明伸西川; 明熊谷; 登中上
Original assignee: 株式会社クリエイティブテクノソリューション
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005268121A

Description

本発明は、ボルト又はナットの座面と前記ボルト又は前記ナットにより締め付けられる締付面との間に挟設され、前記座面と前記締付面とを絶縁状態とする絶縁ワッシャ、及び、一対の導電性配管を絶縁状態で接続する導電性配管の絶縁接続部に関する。

ガス配管などの導電性配管を絶縁状態で接続する従来の導電性配管の絶縁接続部は、一対の導電性配管の両フランジを、相互間に絶縁部材としての絶縁スペーサを介在させた状態で、ボルト及びナットにより締付け、更に、ボルトの座面とフランジの締付面との間、及び、ナットの座面とフランジの締付面との間に、樹脂製の絶縁ワッシャを挟設させて構成されている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。
また、このような導電性配管の絶縁接続部においては、ボルト胴部とフランジのボルト穴との絶縁状態を保つために、ボルト胴部の外表面を例えば樹脂製の絶縁層で覆う必要があり、この絶縁層は、例えば樹脂製の筒状の絶縁ブッシュとして構成したり、そのボルト胴部に直接コーティングされたコーティング層として構成される。

このような導電性配管の絶縁接続部においては、ボルト及びナットによる締付力や温度変化などに起因して、絶縁ワッシャの厚さが経時的に小さくなる所謂クリープ現象が発生するという問題があり、ボルト及びナットを定期的に増し締めする必要がある。
そして、このような絶縁ワッシャのクリープ現象を抑制するべく、上記特許文献１では、座金表面をセラミックでコーティングした絶縁ワッシャを用いており、上記特許文献２では、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の絶縁ワッシャを用いている。

実開昭６１−５５５７８号公報特開平６−１０１７８９号公報

しかし、導電性配管の絶縁接続部において、ＦＲＰ製の絶縁ワッシャを用いた場合には、クリープ現象を若干抑制することができるものの、例えば高温環境下においては、クリープ現象が発生し、ボルト及びナットを頻繁に増し締めする必要がある。
また、導電性配管の絶縁接続部において、上記のようなＦＲＰ製の絶縁ワッシャや座金表面をセラミックでコーティングした絶縁ワッシャを用いた場合には、絶縁ワッシャの製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電性配管の絶縁接続部において、クリープ現象を良好に抑制することができる安価な絶縁ワッシャを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る絶縁ワッシャは、ボルト又はナットの座面と前記ボルト又は前記ナットにより締め付けられる締付面との間に挟設され、前記座面と前記締付面とを絶縁状態とする絶縁ワッシャであって、その第１特徴構成は、非導電性の耐熱性樹脂からなる絶縁膜を有し、前記絶縁膜が、金属製座金の少なくとも一端面側のコーティング膜として、膜厚を０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下で形成されている点にある。

上記絶縁ワッシャの第１特徴構成によれば、耐熱性樹脂からなる絶縁膜を有することから、この絶縁ワッシャが挟設されたボルト又はナットの座面と締付面との間において電気的な絶縁状態を良好に確保しながら、高温クリープ現象を良好に抑制することができる。
また、上記絶縁膜の膜厚を、０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下というように、非常に薄くすることで、締付力による膜厚み方向の変形量を非常に小さくすることができ、クリープ現象を一層抑制することができる。
尚、上記耐熱性樹脂とは、ＵＬ規格で規定された連続使用温度が１５０℃以上の樹脂をいう。
更に、座金の少なくとも一端面に耐熱性樹脂製のコーティング膜を形成して絶縁膜とすることができる。そして、絶縁膜を平坦な環状の座金のコーティング膜として形成することで、寸法精度が高く且つ非常に薄い絶縁膜を形成することができ、その絶縁膜の変形又は損傷を防止することができる。

本発明に係る絶縁ワッシャの第２特徴構成は、前記耐熱性樹脂がフッ素系樹脂である点にある。

上記絶縁ワッシャの第２特徴構成によれば、耐熱性樹脂としてのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂は、高温下において高強度を維持することができるので、この耐熱性樹脂を用いて絶縁膜を形成することで高温クリープ現象を一層良好に抑制することができる。

上記目的を達成するための本発明に係る導電性配管の絶縁接続部は、一対の導電性配管を絶縁状態で接続する導電性配管の絶縁接続部であって、その第１特徴構成は、前記一対の導電性配管の両フランジが、相互間に絶縁部材を介在させた状態で、ボルト及びナットにより締付けられ、
前記ボルト及び前記ナットの夫々の座面と前記フランジの締付面との間に、請求項１又は２に記載の絶縁ワッシャが挟設されている点にある。

上記導電性配管の絶縁接続部の第１特徴構成によれば、これまで説明した耐熱性樹脂からなる絶縁膜を有する絶縁ワッシャを、ボルト又はナットの座面と締付面との間に狭設しているので、座面と締付面との間における電気的な絶縁状態を良好に確保しながら、高温クリープ現象が良好に抑制され、増し締めを必要とする頻度を少なくすることができる。

本発明に係る導電性配管の絶縁接続部の第２特徴構成は、前記絶縁ワッシャが有する絶縁膜と前記座面との間に、金属製の平座金が狭設されている点にある。

上記導電性配管の絶縁接続部の第２特徴構成によれば、絶縁ワッシャの絶縁膜と、締付け時に回転される座面との間に平座金が狭設されていることで、絶縁膜がその座面に擦りつけられて損傷することを防止することができる。また、平座金を金属製とすることで、高温クリープ現象の抑制効果を確保することができる。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、図１，及び図２に示す絶縁膜１１のみからなる絶縁ワッシャ１０のみを有する導電性配管の絶縁接続部は、本願の参考例であり、本願の実施形態に含まないものとする。

図１〜図７に示す導電性配管の絶縁接続部は、一対の導電性配管Ｐの両フランジＦの相互間に非電導性の絶縁パッキン（絶縁部材）５を介在した状態で、その両フランジＦを絶縁ボルト１及びナット２により締付ける際に、絶縁ボルト１及びナット２の夫々の座面１ａ，２ａとフランジＦの締付面Ｆａとの間に非電導性の絶縁ワッシャ１０，２０を挟設することにより、一対の導電性配管Ｐを絶縁状態で接続するものである。
また、上記絶縁ボルト１は、フランジＦに形成されたボルト穴ＢＨとの絶縁状態を保つために、そのボルト胴部１ｂには、その胴部を覆う形態で非電導性の樹脂からなる絶縁層３０が施されている。

また、この絶縁ワッシャ１０，２０は、非導電性の耐熱性樹脂からなる絶縁膜１１，２１を有するように構成されており、図１，図２，図６，及び図７において、符号１０で示す絶縁ワッシャは、その絶縁膜１１のみで構成されたものであり、図３，図４，図５，図６，及び図７において、符号２０で示す絶縁ワッシャは、その絶縁膜２１を金属製座金２２の一端面側のコーティング膜として形成したものである。

上記絶縁膜１１，２１を構成する耐熱性樹脂としては、高温下において高強度を維持することができるＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂が用いられている。

絶縁ワッシャ１０，２０が有する絶縁膜１１の厚みは、締付力による膜厚み方向の変形量を小さくして高温クリープ現象を抑制する目的で、０．０５ｍｍ以下というように、非常に薄いものとされている。

また、絶縁膜１１，２１がＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂で形成されている場合には、その膜厚を０．０５ｍｍ以下の範囲内とすることで、絶縁状態を確保しながら高温クリープ現象を良好に抑制することができる。

また、絶縁膜１１，２１の膜厚は、その強度及び製作性を良好なものに確保するために、０．０２ｍｍ以上とすることが望ましい。

更に、導電性配管の絶縁接続部において、一対の絶縁ボルト１及びナット２との間に、複数の絶縁ワッシャ１０，２０を介在させる場合には、絶縁膜１１，２１の膜厚の合計を、２ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下とすることが、全体的な膜厚み方向の変形量を小さくして、増し締めの頻度を少なくすることができる。

次に、これまで説明してきた絶縁ワッシャ１０を用いた導電性配管の絶縁接続部の実施例について説明する。

図１及び図２に示す導電性配管の絶縁接続部は、絶縁膜１１のみで構成された絶縁ワッシャ１０を用いたものであって、その絶縁ワッシャ１０が、絶縁ボルト１の座面１ａとフランジＦの締付面Ｆａとの間に狭設されていることで、一対の導電性配管Ｐが絶縁ボルト１を介して電気的に導通することを阻止して絶縁状態が確保されている。

尚、図１に示す導電性配管の絶縁接続部では、ナット２の座面２ａとの間には、金属製の平座金３及び緩み止めのばね座金４が狭設されているが、図２に示す導電性配管の絶縁接続部では、ナット２の座面２ａとフランジＦの締付面Ｆａとの間にも絶縁ワッシャ１０が狭設されており、一方の絶縁ワッシャ１０の絶縁膜１１が損傷しても、他方の絶縁ワッシャ１０の絶縁膜１１により絶縁状態を確保することができる。

また、締付け時に回転される絶縁ボルト１又はナット２の座面１ａ，２ａにより絶縁膜１１が損傷し絶縁状態が確保できなくなることを防止するために、この絶縁ワッシャ１０と、絶縁ボルト１又はナット２の座面１ａ，２ａとの間には、金属製の平座金３が設けら
れている。

また、フランジＦの締付面Ｆａとの接触又は摩擦により絶縁膜１１が損傷することを防止するために、その締付面Ｆａと絶縁ワッシャ１０との間に金属製の平座金３を設けても構わない。

尚、上記導電性配管の絶縁接続部において、高温クリープ現象を抑制できる範囲で、絶縁ワッシャ１０を複数枚重ねて使用しても構わない。

図３及び図４に示す導電性配管の絶縁接続部は、絶縁膜２１を金属製座金２２の一端面側のコーティング膜として形成した絶縁ワッシャ２０を用いたものであって、その絶縁ワッシャ２０が、絶縁ボルト１の座面１ａとフランジＦの締付面Ｆａとの間に狭設されていることで、一対の導電性配管Ｐが絶縁ボルト１を介して電気的に導通することを阻止して絶縁状態が確保されている。

尚、図３に示す導電性配管の絶縁接続部では、ナット２の座面２ａとフランジＦの締付面Ｆａとの間には、金属製の平座金３及び緩み止めのばね座金４が狭設されているが、図４に示す導電性配管の絶縁接続部では、ナット２の座面２ａとフランジＦの締付面Ｆａとの間にも絶縁ワッシャ２０が狭設されており、一方の絶縁ワッシャ２０の絶縁膜２１が損傷しても、他方の絶縁ワッシャ２０の絶縁膜２１により絶縁状態を確保することができる。

また、締付け時に回転される絶縁ボルト１又はナット２の座面１ａ，２ａにより絶縁膜２１が損傷し絶縁状態が確保できなくなることを防止するために、この絶縁ワッシャ２０は、金属製座金２２が絶縁ボルト１又はナット２の座面１ａ，２ａ側となり、絶縁膜２１をフランジＦの締付面Ｆａ側となるように配置されている。

また、フランジＦの締付面Ｆａとの接触又は摩擦により絶縁膜２１が損傷することを防止するために、その締付面Ｆａと絶縁ワッシャ２０の絶縁膜２１との間に金属製の平座金３を設けても構わない。

また、図５に示す導電性配管の絶縁接続部のように、２つの絶縁ワッシャ２０を、夫々の絶縁膜２１を互いに密着させる状態で設けることでも、絶縁膜２１の損傷を防止して、夫々の絶縁膜２１により良好な絶縁状態を確保できる。

更に、図６に示す導電性配管の絶縁接続部のように、絶縁膜１１のみで構成された絶縁ワッシャ１０と、絶縁膜２１を金属製座金２２の一端面側のコーティング膜として形成した絶縁ワッシャ２０とを組み合わせて使用したり、図７に示す導電性配管の絶縁接続部のように、２つの絶縁ワッシャ２０の間に絶縁ワッシャ１０を介在させてる形態で使用しても構わない。

次に、これまで説明してきた絶縁ワッシャ２０を用いた導電性配管の絶縁接続部の形態で、締付けによる絶縁膜２１の損傷防止効果、及び、高温クリープ現象の抑制効果について、検証実験を行った結果を説明する。

フッ素系樹脂であるＰＴＦＥからなる膜厚０．０５ｍｍの絶縁膜２１を金属製座金２２の一端面側のコーティング膜として形成した絶縁ワッシャ２０を用いた導電性配管の絶縁接続部の形態で検証実験を行ったところ、１２ｋｇ・ｍの締付けトルクで締付けても、絶縁ワッシャ２０の絶縁膜２１は損傷せずに、絶縁状態が確保できていることを確認した。
また、このようにフッ素系樹脂からなる絶縁膜を有する絶縁ワッシャでは、その絶縁膜２１が接触するフランジＦの締付面Ｆａに凹凸や傷等が存在している場合でも、摩擦抵抗が低いことから、その摩擦による損傷が良好に防止されていることを確認した。

参考例としての導電性配管の絶縁接続部の概略構成図参考例としての導電性配管の絶縁接続部の概略構成図本発明に係る導電性配管の絶縁接続部の概略構成図本発明に係る導電性配管の絶縁接続部の概略構成図本発明に係る導電性配管の絶縁接続部の概略構成図本発明に係る導電性配管の絶縁接続部の概略構成図本発明に係る導電性配管の絶縁接続部の概略構成図

１：ボルト
１ａ，２ａ：座面
２：ナット
５：絶縁パッキン（絶縁部材）
１０，２０：絶縁ワッシャ
１１，２１：絶縁膜
２２：金属製座金
Ｐ：導電性配管
Ｆ：フランジ
Ｆａ：締付面

Claims

ボルト又はナットの座面と前記ボルト又は前記ナットにより締め付けられる締付面との間に挟設され、前記座面と前記締付面とを絶縁状態とする絶縁ワッシャであって、
非導電性の耐熱性樹脂からなる絶縁膜を有し、前記絶縁膜が、金属製座金の少なくとも一端面側のコーティング膜として、膜厚を０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下で形成されている絶縁ワッシャ。
前記耐熱性樹脂が、フッ素系樹脂である請求項１に記載の絶縁ワッシャ。
一対の導電性配管を絶縁状態で接続する導電性配管の絶縁接続部であって、
前記一対の導電性配管の両フランジが、相互間に絶縁部材を介在させた状態で、ボルト及びナットにより締付けられ、
前記ボルト及び前記ナットの夫々の座面と前記フランジの締付面との間に、請求項１又は２に記載の絶縁ワッシャが挟設されている導電性配管の絶縁接続部。
前記絶縁ワッシャが有する絶縁膜と前記座面との間に、金属製の平座金が狭設されている請求項３に記載の導電性配管の絶縁接続部。