JPS5914677B2 - 絶縁管継手の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ノｏ この発明は、例えば金属製気密容器の壁面を貫通
して取付けたサ、あるいは金属管の中間に介在させて電
気的絶縁を保持する目的に使用する、中心部に貫通孔を
有する絶縁管継手すなわち電気的絶縁管継手の製造方法
に関し、例えば液体窒素あフ５ るいは液体ヘリウム等
、低温液体を使用する冷却装置等に、また１００℃〜２
００℃と常温より高い状態の液体もしくは気体を絶縁を
保持して流通するのに好適に使用される絶縁管継手の製
造方法に関するものである。

なおこの発明で絶縁とは電■ｏ 気的絶縁を意味する。
上記目的に使用される絶縁管継手に要求される特性中主
なものを挙げると次のようになる。気密特性が良好であ
ること、耐冷熱衝撃に富み温度の急激な上昇下降の反復
により気密特性が低・５ 下しないこと、機械的衝激強
度が大きいこと、管の内径に凹凸部が少なく流通抵抗が
低いこと、および経年変化がなく長期信頼性を有するこ
となどである。

そのほか広く実用されるためには器壁への取付け、ある
いは金属管との接続が容易であること、一定流通量に対
して外径寸法が小形であること、および製造が容易で、
価格が低廉であること等が切実に要求される。この種絶
縁継手の場合、二つの導管の間に絶縁物を介在させた構
造が基本構造になる。

この場合特性を最も大きく支配するのは絶縁物である。
以下この絶縁物について説明する。絶縁物に有機材料を
使用した場合には、温度が高くなつたり、あるいは上昇
下降の反復にあうと、材料自体の特性の径年変化により
、気密特性が劣化するという致命的な欠陥があるため現
実には使用不可能である。次にガラス質を使用した場合
には温度の急変によりひび割れを発生すること、あるい
は機械的衝撃強度が低いという欠陥があり、また磁器材
料を使用し、低融点金属で封着した場合もガラス質の場
合と同様熱的および機械的衝撃強度が低いという致命的
な欠陥があり、これらもまた現実には使用不可能である
。上記の各種特性を総合して最も優れたものに次に詳細
に説明するガラスマイカ塑造体よりなる絶縁物がある。
ガラスマイカ塑造体とは、ガラス質の粉末とマイカの粉
末の混合物を原料とし、この原料粉末をガラス質が軟化
して加圧によ勺流動する温度に加熱し、加熱状態で加圧
成形して得る絶縁物のことである。

ガラスマイカ塑造体を絶縁物とした絶縁管継手で最も理
想的なものは、先に筆者らが提案（特願昭５５−５１１
５１号）したものである。

以下第１図によりその構造を説明する。第１図はその構
造を示す縦断面図で、第１図において１は円筒状の第１
の管状部材、２は円筒状の第２の管状部材で一端に肩部
２−１を介して、第１の管状部材１の外径より内径の大
きい外周金具２−２を具備している。

何れも６００℃程度の加熱に耐える金属からなｂ、鉄、
ステンレス等が好適に使用される。上記第１および第２
の管状部材１，２は空間部３および３−１を保持して支
えられ、この空間部３，３−１１Ｃ、ガラスマイカ塑造
体からなる絶縁物４が充填され、第１の管状部材１と第
２の管状部材２を完全に密封固着するとともに絶縁を保
持している。１ａおよび２ａは器壁または金属管に対す
る接続部分で溶接、ネジ止め等適当な方法で接続される
。

この絶縁管継手は気密特性、冷熱および機械的衝撃強度
および径年変化に対する信頼性等要求される基本的特性
は完全にこれを保持しており，形状が小形の場合、例え
ば管状部材１，２の内径が１インチ（２。５４ｃｉｎ）
より細い場合には、その製造は比較的容易であるが、内
径が大きく例えば３インチ（７．６２ｃｍ）あるいは１
０インチ（２５。

４ｃｍ）にもなると成形設備とも関連しその製造は極め
て困難になる。

仮に必要条件を満す設備を設置しても製造工程が繁雑に
なＢ，かつ製造価格は極めて高いものになる。という極
めて重大な欠陥がある。この発明は、大形の形状品でも
容易に製造し得る方法を提供するものである。

内容の説明に先立ち、小形々状品を対象にした従来の製
造方法を第２図により説明する。第２図は従来の小形々
状品を対象にした成形状態を示す縦断面図で、第２図ａ
（左半分）は加圧成形直前の状態を、第２図ｂ（右半分
）は加圧成形完了後の状態を示すものである。

第２図において１９２，２−１，２−２，３，３−１お
よび４は第１図と同一部分である。１−２は第１の管状
部材の底部に設けられた支持部である。

５は分割構造の壁部，６は枠、７は保持台で第２の管状
部材の中央貫通孔に位置し、第１の管状部材１の支持部
１−２を支持するようになつており第２の管状部材２と
第１の管状部材１の空間部３−１は、円錐形状を保持す
る構造になつている。

８は支持台で、壁部５と第２の管状部材２の間にあり第
２の管状部材２の肩部２−１を支持している。

９は加圧金で、壁部５と第１の管状部材１に嵌合するよ
うに出来ている。

１０は押金で第１の管状部材１の上部に位置し，駆動部
１１の加圧力を受け第１の管状部材１を加圧する働きを
する。

以上５部品で構成された成形型を使用する。

１２は予備成形体で絶縁物４の原料であるガラス質粉末
とマイカ粉末の混合粉末に水分を加え湿潤状態とし、予
め別の成形型（図示せず）により申央に貫通孔を有する
円筒形状品に成形し、乾燥して水分を除去したものであ
る。

成形は第２図ａに示すように壁部５、枠６、保持台７お
よび支持台８を組立て、組立てない状態の加圧金９とと
もに所定温度に加熱する。

押金１０は加熱しない。第１の管状部材１，第２の管状
部材２および予備成形体１２をそれぞれ所定温度に加熱
する。加熱が完了すると、先ず第２の管状部材２を保持
台７と支持台８の空間部に挿填する。次に第１の管状部
材１を支持台７の上に載置する。次に第１の管状部材１
の上に押金１０を載置し、最後に予備成形体１２を第２
の管状部材２の上に載置する。この時の状態が第２図ａ
に示してある。挿填が完了すると加圧金９を予備成形体
１２の上に載置し、駆動部１１により、押金１０に圧力
を加え、続いて加圧成形機を用いて加圧金９を加圧する
。予備成形体１２は流動して空間部３および３−１を充
填するとともに絶縁部４を構成する。この時の状態が第
２図ｂに示してある。予備成形体１２が流動すると、第
１の管状部材１の底面に矢印１３に示す浮上圧が発生し
、第１の管状部材１が浮上する現象が発生する。この浮
上を防止するために加圧金９の加圧に先立ち押金１０に
浮上圧よりも大きな圧力を加えて浮上を防止する処置を
必要とする。加圧成形の工程が完了すると成形品を所定
温度に冷却し、成形型を分解して成形品を取り出す。成
形品は、第２図ｂに縦鎖線で示す削除部１４を機械加に
より削除して、第１図に示す製品にする。例、上記の従
来の方法により、前記の様に管状部材１，２の内径寸法
が１インチ程度より細い場合には、極めて有効に適用出
来るが、内径寸法が太くなると、適用が具体的に困難に
なる。

以下その理由について説明する。一般にガラスマイカ塑
造体を成形する場合、成形時の加圧力は１〜２ｔ０ｒＶ
ｃｄが必要である。

具体的には第２図において、予備成形体１２に対する全
圧力を４００ｔ０ｎに設定した場合矢印１３に示す浮上
刃は２００〜２５０ｔ０ｎに達する。上記条件を満すた
めには、加圧成形機は、加圧金９を加圧するための主駆
動部（図示せず）の容量として４００ｔ０ｎを具備し、
この主駆動部の内部に、主駆動部と独立して、押金１０
を加圧するための副駆動部１１に容量２５０ｔ０ｎを具
備するものが必要になる。上記のように主１駆動部の内
部に独立した副駆動部を設ける場合、副駆動部の容量は
、主駆動部の容量の３０％が一般的な限度である。その
ため、副駆動部の容量を２５０ｔ０ｎに設定すると主駆
動部の容量は必然的に約８００ｔ０ｎが必要になる。こ
のように成形設備としての加圧成形機が厖大になｂ必然
的に製品価格が高騰すること、および設備が大形化する
ため、成形操作が難かしくなり、安定した成形が困難に
なるなど、製造面に多くの問題、が発生し、現界問題と
して生産が不可能になるという致命的な欠陥がある。本
発明者らは、ガラスマイカ塑造体を絶縁物兼封着剤とし
た小形形状の絶縁管継手が保持する優れた特性を完全に
確保した大形形状品を特殊でかつ大容量の加圧成形機を
使用せずに、安価に製造し得る絶縁管継手を得る可く多
くの研究を重ねた結果満足な製品を得ることに成功した
。

次に本発明による絶縁管継手の製造方法の説明に人る前
に，本発明者による先行技術例を第３図および第４図に
より説明する。

第３図ａは、成形を完了した状態を示す縦断面図、第３
図ｂは機械加工を完了した製品の構造を示す縦断面図で
ある。詳細な説明に先立ち、第４図に従いその製造方法
を説明する。成形用金型は５，６，８，９の４部品で構
成されたものを使用し、第２図に示すものと同じである
。第２の管状部材２には第２図に示す従来品と同様のも
のを使用する。第１の管状部材１には、直管形状品でそ
の下端１−３が第２の管状部材２の肩部２−１に接する
ものを使用する。成形は第２図ａについて説明した従来
の成形方法と同様．成形型、第１および第２の管状部材
１，２および予備成形体１２をそれぞれ処定温度に加熱
し、第４図ａに示すように挿填し、加圧金９１ｆＣより
予備成形体１２を加圧する。加圧成形を完了した状態が
第４，図ｂに示されている。この時予備成形体１２は、
ガラスマイカ塑造体からなる絶縁物４となｂ空間部３に
充填される。この場合第２図に示した従来の製造方法の
ように第１の管状部材１の下面に絶縁物４が介在しない
ので、第１の管状部材１に浮上圧は発生しない。そのた
め予備成形体１２の加圧に先立ち、第１の管状部材１に
浮上防止のために加圧しておく必要がない。成形を完了
すると、第１の管状部材１の下端１−３を機械加工によ
う切削除去し、第３図ｂに示すような製品に仕上げる。
上記説明で明らかなように、本発明になる製造方法によ
れば、第１の管状部材１の加圧が不用になるので、成形
設備としての加圧成形機の機能は極めて簡易化され、一
般的な加圧成形機で予備成形体１２の全加圧力の加圧容
量のあるものであれば使用が可能で大形形伏品も容易に
製造出来、加圧成形機に関する問題点は完全に解決され
た。但しこの構造の絶縁管継手の場合、絶縁物の内径が
管状部材の内径より太くなつているため管内を流通する
液体の流通抵抗が増加するという不可避の欠陥が必然的
に現われる。本発明者等は、更に上記先行技術における
加圧成形機に単純構造の一般品が使用可能な大きな特徴
を活用し、液体の流通抵抗が増加しないものを得る可く
研究を重ねその目的を達することに成功した。

その製造方法を実施例により説明する。第５図ａは、加
圧成形完了後の状態を示す縦断面図、第５図ｂは機械加
工を完了した製品の縦断面図である。製造には、第５図
ａに示すように第１の管状部材１の筒体の内側下端部お
よび第２の管状部材２の筒体の内側に、第１と第２の管
状部材１，２を接続するのに利用する接続部となる輪状
の鍔部を設け、螺子１５−１および１５−２を螺設した
ものと、この螺子に螺合する螺合金具１６を準備する。
この螺合金具１６によ勺、第１の管状部材１と第２の管
状部材２の両筒体の端面間に間隔をあけた状態に保つて
螺合させ一体構造品とした管状部材を使用し、第４図に
示したものと同一の条件で成形を実施する。この螺合金
具１６の強度は、浮土圧力に耐える強度に設計されてい
るので加圧成形時に第１の管状部材の浮上は完全に防止
される。そのため第４図に示したものと同様に、予備成
形体１２の加圧に先立ち、第１の管状部材１に浮上を防
止するための加圧が不要になる。成形品は機械加工によ
勺、第５図ｂに示す形伏に仕上げられ製品になる。本発
明になる製造方法によれば、管状部材の内径と同一寸法
の絶縁物が構成されているので、液体の流通抵抗が増加
するという第３図ｂに示した製品の欠陥も完全に除去さ
れ、かつ成形設備としての加圧成形機の機能も簡易化さ
れ一般的な加圧成形機が使用可能で大形々状品も安価に
製造出来る。

他の実施例を第６図により説明する。

この場合第６図に示すように第１の管状部材１の筒体の
内側に接続部となる螺合金具１６を一体構造に成形し、
第１と第２の管状部材１，２の筒体の端面間に間隔を保
つた状態で螺子１５−２により第２の管状部材２と螺合
させた管状部材を使用するもので成形は第４図に示すよ
うに実施し、機械加工により第６図ｂの製品に仕上げる
。また第７図に示す実施例では、第７図ａに示すように
第１の管状部材１の筒体の内側下端と第２の管状部材２
の筒体の内側上端に、第１と第２の管状部材を接続する
のに利用する接続部となる。

輪状の鍔部１６−１および１６−２を設け、第１の管状
部材１と第２の管状部材２の両筒体の端面間の間隔を保
持する間隔保持部１７−１と吠合部１７−２を上下に有
する円筒形状品で、中央に間隙部１７−３を設けて２分
割された間隔子１７を第１の管状部材１および第２の管
状部材２に吠合させ一体構造にしたものを使用し、第４
図に示す方法で成形し、機械加工により第７図ｂに示す
製品に仕上げる。上記説明により本発明の要旨は明らか
であるが理解を容易にするため、加圧成形圧力と第１の
管状部材１の浮上圧力の関係を成形条件とともに具体的
に説明する。

先ず予備成形体１２の作成であるが，ガラス質にはＰｂ
Ｏ：０。

７，Ｚｎ０：００３，Ｂ２０３：０。

５，Ｓｉ０：０．５のモル比組成品を２００メツシユに
粉砕したガラス質粉末４８Ｗ％、合成含弗素金マイカの
粉末６０〜１５０メツシユ品５２Ｗ％を混合し、水５Ｗ
％を加え湿潤状態にしたものを原料とし、別の成形型（
図示せず）を使用し、冷間加圧成形により成形品の大き
さ形状に従い、必要量を充填可能な円筒形状に成形し、
１２０℃の乾燥器中に保持して水分を除去して作成した
。

次に管状部材については鉄材を使用した。

次に成形条件であるが、成形型は４５０℃に、第１の管
状部材１および第２の管状部材２は５５０℃に、予備成
形体１２は６５０℃にそれぞれ加熱して加圧成形を行つ
た。加圧成形時の加圧力、および第１の管状部材の浮上
刃の関係を作成した絶縁管継手の構造形状を対象に具体
的に説明する。

先ず小形形状品であるが、第１の管状部材１および第２
の管状部材２の内径２５ｍｆ，外径３５ｗｒｍｆ外周金
具２−２の内径４１ＴｒｔＩｎｆ，外径５１Ｔ１ｒｍｆ
、支持部１−２の内径１５ｗ０ｎｆの管状部材を使用し
、第２図に示す方法で成形したこの時の支持台７の上端
径は１９７ｍｆである。加圧金９で予備成形体１２に加
えた圧力は１。５ｔ０ｎ／Ｃｄで全圧力は１６．２ｔ０
ｎである。

この時浮上圧を受ける面積は（３♂−１９２）×π／４
＝６．７８ｄで全浮上圧力は１０．１６ｔ０ｎになる。
但し、この計算値は予備成形体１２の流動体の内部抵抗
を無視した場合であり、現実には約２０％が低減され約
８ｔ０ｎになる。前記のように一般に副駆動部の容量の
限度は主駆動部容量の約３０％であるから、主駆動部５
０ｔ０ｎ、副駆動部１０ｔ０ｎの加圧成形機を使用する
ことにより容易に製造することが出来る。次に大形形状
品であるが、第１の管状部材１および第２の管状部材２
の内径２５０ｍｆ、外径３００ＴＨ１ｎｆ外周金具２−
２の内径３１２Ｔｗ！Ｎｆ、外径３６２ｍｆ、支持部１
−２の内径２２６ｍｆ，の管状部材を使用し、第２図に
示す方法で成形した場合に支持台の上端径は２３４ｍｆ
になる。

この場合、予備成形体１２の加圧力を１．５ｔ０ｎ／Ｃ
ｄに設定すると加圧面積が３２１．８ｃｄになるので、
全圧力は４８２ｔ０ｎになるこの場合浮上を受ける面積
は（３００２−２３４２）×ζで２７６。６ｃｄとなり
全浮上刃は４１５ｔ０ｎになり、内部抵抗による低下率
を２０％とすると３３１ｔ０ｎになる。

副駆動部の容量を３３１ｔ０ｎにし、これを主駆動部の
３０％にすると主駆動部の容量が約１１００ｔ０ｎのも
のが必要になり、現実の問題として上記性能を有する加
圧成形機がないと製造不能ということになる。第４図に
示す構造に変更し上記寸法の管状部材を成形した場合に
は浮上圧力は発生しないため、主駆動部に４８２ｔ０ｎ
の容量を有する加圧成形機があれば、成形は可能である
が、第３図に示す構造になｖ流通抵抗に欠陥が発生する
。第５，第６および第７図に示す構造の管状部材を使用
し、第４図に示す方法で成形した場合、第１の管状部材
に加わる浮上圧力は２６２ｔ０ｎになるこの浮上圧力に
耐える構造品を使用することにより、主駆動部に４８２
ｔ０ｎの容量を有する加圧成形機により流通抵抗が増加
するという欠陥のない理想的な形状品を容易に製造出来
るようになる。本発明になる製造方法によれば、製造し
た絶縁管継手は、その形状が大形になつても、従来の製
造方法で製造した小形形状品が保持する気密特性、冷熱
および機械的衝撃強度および径年変化に対する信頼性等
、要求される基本特性を完全に保持し乍ら従来の製造方
法では必然的に必要であつた特殊な機能を保持する加圧
成形機即ち、主駆動部に同一方向に駆動する副駆動部を
中心部に保持する加圧成形機を使用することなく、一般
的な加圧成形機を使用して容易に製造することが可能で
、かつ設備の容量が無駄なく活用出来るようになり、特
殊機能を保持する加圧成形機の設置、設備の大形化によ
る価格の高騰などは完全に排除され、形状の大きさに制
約されずに安価に製品を提供することが可能にな勺、そ
の実用的効果は極めて大きいなお本発明の説明にあたつ
ては、使用するガラス質に含鉛低融点ガラスを対象にし
たが、決してこの種ガラス質に限定されるものでないこ
とは云うまでもなく、市販の鉄器用琺瑯釉薬が使用出来
ることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の絶縁管継手の構造を示す縦断面図、第
２図は、従来の小形々状品を対象にした製造方法を示す
縦断面図で第２図ａは加圧成形直前の状態を、第２図ｂ
は加圧成形完了後の状態を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒体を有する第１の管状部材、上記筒体の内外径寸
   法と同じ内外径寸法を有する筒体の一端部に、この筒体
   の外径寸法より大きい内径寸法を有する外周金具を有す
   る第２の管状部材を備え、第１の管状部材の筒体の外周
   面と第２の管状部材の外周金具の内周面との間に間隙部
   を構成し、第１と第２の管状部材の筒体の中心軸が一致
   し、かつこれらの筒体の端面間に間隔があくように、第
   １の管状部材を第２の管状部材の外周金具内に挿入する
   工程、第１と第２の管状部材をこれらの筒体の内側にそ
   れぞれ構成された接続部を利用して接続する工程、第１
   と第２の管状部材の間の上記間隙部に電気的絶縁性ガラ
   スマイカ塑造体となる原料を圧入し、成形する工程、第
   １と第２の管状部材の接続部を機械加工により削除して
   、成形した上記塑造体を露出させると共に、第１と第２
   の管状部材の筒体の内径寸法と露出した上記塑造体の内
   径寸法を一致させる工程を施す絶縁管継手の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の絶縁管継手の製造方法
   において、第１と第２の管状部材の筒体のそれぞれには
   、螺子の谷径寸法が上記筒体の内径寸法より小さい螺子
   を設け、これら螺子間に接合金具を螺合し、第１と第２
   の管状部材を接続するようにした絶縁管継手の製造方法
   。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の絶縁管継手の製造方法
   において、第１と第２の管状部材の筒体のどちらか一方
   に螺子の谷径寸法が筒体の内径寸法より小さい雌螺子を
   設け、他方に上記雌螺子に螺合する雄螺子を設け、第１
   と第２の管状部材を接続するようにした絶縁管継手の製
   造方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の絶縁管継手の製造方法
   において、第１と第２の管状部材の筒体のそれぞれには
   、上記筒体の内径寸法より小さい内径寸法を有する輪状
   部分を設け、これら輪状部分間に間隔子を嵌合して、第
   １と第２の管状部材を接続するようにした絶縁管継手の
   製造方法。