JPS6215798B2

JPS6215798B2 -

Info

Publication number: JPS6215798B2
Application number: JP1099381A
Authority: JP
Inventors: Takeo Inoe; So Shirasawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1981-01-26
Publication date: 1987-04-09
Also published as: JPS57124190A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、例えば金属製気密容器の壁面を貫
通して取付けたり、或は金属管の中間に介在させ
て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の製造方法に関する。この
発明に係る絶縁管継手は、例えば液体窒素或は液
体ヘリウム等、低温液体を使用する冷却装置等
に、また100℃〜200℃常温より高い状態の液体も
しくは気体の絶縁を保持して流通するのに好適に
使用されるものである。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
下しないこと、機械的衝撃強度が大きいこと、管
の内径に凹凸部が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。こ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。

この種絶縁管継手の場合、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り流動する温度に
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、先に本発明者らが提案
（特開昭56−147988）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は円筒状の筒体１−１を有する第１の管
状部材、２は円筒状の第２の管状部材で、第１の
管状部材の筒体１−１の内外径と同じ内外径であ
る筒体２−３の一端部に肩部２−１を介して第１
の管状部材１の筒体１−１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り、鉄、ステンレ
ス等が好適に使用される。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３，３−１にガラス、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体的特性は
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（2.54
cm）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８インチ（20.32
cm）あるいは10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
繁雑になり、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
ち小形形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図は従来の小形形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１，１−１，２，２−１，２−２，２−３，
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の間にあたり第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の筒体１−１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。壁部５、枠６、支持台
８および加圧金９で外部成形型を構成し、保持台
７で内部成形型を構成する。

以上５部品で構成された成形型５，６，７，
８，９及び押金１０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）により中央に貫通孔を
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１
０は加熱しない。第１の管状部材１、第２の管状
部材２及び予備成形体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１
２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は流動して空隙部３及び
３−１を充填すると共に絶縁物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を機械加工により削除して、第１図に示す製
品にする。

扨、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１〜2ton／cm²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400tonに設定した場合矢
印１３に示す浮上力は200〜250tonに達する。上
記条件を満たすためには、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400ton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250tonを具備するものが必要にな
る。上記のように主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250tonに設定すると主駆動部の容量
は必然的に約800ton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り必然的に
製品価格が高騰する事、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、現実
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。

本発明者等は、ガラス、マイカ塑造体などを絶
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。

本発明による絶縁管継手の製造方法の一実施例
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。金型は壁部５、
枠６、保持台７、および加圧金９の４部品で構成
されたものを使用する。保持台７は成形冶具１５
を載置する構造になつている。第１の管状部材１
には筒体１−１の一端に内径寸法が筒体１−１と
同等であり、外径寸法が筒体１−１の外径より小
さい内周筒体１−４を保持するものを使用する。
第２の管状部材には、第１の管状部材１の筒体１
−１と同寸法の筒体２−３の一端に外径寸法が筒
体２−３と同等であり、内径寸法が第１の管状部
材１の内周筒体１−４の外径寸法より大きい外周
筒体２−４を保持するものを使用する。この他に
外径寸法が筒体２−３および内周金具１−４の内
周に嵌合し、長サが外周筒体２−４と予備成形体
１２の長サの和より長い成形冶具１５を使用す
る。なおこの成形冶具１５の肉厚には特に制約は
ない。

成形は、第２図について説明した従来の方法と
同様成形形５，６，７および加圧金９、第１およ
び第２の管状部材１，２、成形冶具１５、および
予備成形体１２をそれぞれ所定温度に加熱し、第
４図ａに示すように第２の管状部材２を枠５と保
持台７の間に挿入し、次に成形冶具１５を筒体２
−３内に嵌入し、保持台上に載置し、次に外周筒
体２−４上に予備成形体１２を、最后に第１管状
部材１を予備成形体１２上に載置する。この状態
が第４図ａに示してある。なおこの予備成形体１
２は前述のとおりガラス質およびマイカ粉末より
構成され、予め円筒状に成形されたガラスマイカ
塑造体の予備成形体である。

次に加圧金９を介して加圧成形機により第１の
管状部材１を加圧する。

内周筒体１−４は外周筒体２−４の内部に突入
し、内周筒体１−４と外周筒体２−４の構成する
空間部、内周筒体１−４と壁５の空間部３−２お
よび外周筒体２−４と成形冶具１５の空間部３−
３に予備成形体１２が圧入され絶縁部４−１，４
−２および４−３が構成される。この時の状態が
第４図ｂに示してある。

上記製造方法によつた場合、第１の管状部材１
に浮上圧が全く発生しないので、従来の製造方法
のように予備成形体１２の加圧に先達ち第１の管
状部材１に浮上防止のために加圧する必要がなく
なる。成形完了品は機械加工により、第３図ｂに
示す形状の製品に仕上げる。

次に他の構造の例を第５図および第６図により
説明する。第５図第６図ａは成形を完了した状態
の構造を、第５図、第６図ｂは製品の構造を示す
縦断面図である。

第５図の場合、第１の管状部材１に筒体１−１
と、内周筒体１−４の間に内径寸法が筒体１−１
と等しく外径寸法が、筒体１−１の外径寸法より
小さく、内周筒体１−４より大きい補助筒体１−
５を介在させたものを、第２の管状部材２には筒
体２−３と外周筒体２−４の間に外径寸法が筒体
２−３の外径に等しく内径寸法が筒体２−３の内
径より大きく、外周筒体２−４の内径より小さい
補助筒体２−５を介在させたものを使用する。成
形は第４図に示す、第３図に示した構造実施例と
同様に行う、この例の場合、構成される絶縁物４
−１，４−２，４−３の厚さが大畧等しく構成さ
れているので、予備成形体１２の量が減少し、成
形が容易になり、かつ特性も安定する。

次に第６図に示す例の場合第１の管状部材１
に、内周筒体１−４の内周部に空間部３−５を設
けたものを、第２の管状部材に外周筒体２−４の
外周部に空間部３−６を設けたものを使用し、第
５図の例と同様に成形する。製品は外周絶縁物４
−１および内周絶縁物４−３の沿面長サが長くな
つているので、沿面絶縁抵抗が高いものが得られ
る悪環境条件下で使用され、高度の沿面絶縁抵抗
が要求される場合極めて有用である。

上記例の説明で明らかなように、本発明の製造
方法に従えば、絶縁物となる原料を加圧注入した
際に、第１の管状部材が浮上するという現象が完
全に消失するので、従来の構造品を対象にした製
造方法のように絶縁物となる原料の加圧に先立ち
第１の管状部材に浮上を防止するための圧力を加
えておく必要がなくなるので、製品形状が大形化
しても特殊な機能と構造を有する加圧成形機を使
用せずに、一般的な加圧成形機を使用して容易に
安価に製造することが可能になつた。

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、従来の構造品と製造方法
によつた場合の加圧成形圧力と、第１の管状部材
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PbO：0.7、ZnO：0.3、B₂O₃：0.5、SiO₂：
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。

管状部材については鉄材を使用した。次に成形
条件であるが内外成形型及び加圧金は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と第１の管状部材１の浮上
力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の筒体
の内径25mmφ、外径35mmφ、外周金具２−２の内
径41mmφ、外径51mmφ、支持部１−２の内径15mm
φ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19mmφであ
る。加圧金９で予備成形体１２に加えた圧力は
1.5ton／cm²で全圧力は16.2tonである。この時浮上
圧を受ける面積は（35²−19²）×π／４＝6.78cm²
で全浮上圧力は10.16tonになる。但し、この値は
予備成形体１２の流動体の内部抵抗を無視した場
合の計算値であり現実には約20％が低減され約
8ton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50ton、副駆動部10ton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の筒体の内径250mmφ、外
径300mmφ、外周金具２−２の内径312mmφ、外径
362mmφ、支持部１−２の内径226mmφの管状部材
を使用し、第２図に示す方法で成形した場合の支
持台７の上端径は234mmφである。

この場合、予備成形状１２の加圧力を1.5ton／
cm²に設定すると加圧面積が321.8cm²になるので全
圧力は482tonになるこの場合浮上圧を受ける面積
は（300²−234²）×π／４で276.6cm²となり全浮上
圧力は計算値で415tonになり、内部抵抗による低
下率を20％とすると実際の浮上圧力は331tonにな
る。副駆動部の容量を331tonにし、これを主駆動
部の30％にすると主駆動部の容量が約1100ton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。

次に本発明の製造方法の場合について説明す
る。前記の大形々状品と同じ大きさにした。即
ち、第１の管状部材１および第２の管状部材の筒
体１−１，２−３の内径250mmφ外径362mmφ、第
１の管状部材１の内周筒体１−４の内径250mm
φ、外径寸法300mmφ、第２の管状部材２の外周
金具２−４の内径312mmφ、外径362mmφの管状部
材になる。成形は第４図に示す方法によつた。こ
の場合加圧面積を内周筒体１−４の外径と筒体１
−１の外径部分とし、加圧力を1.5ton／cm²として
全圧力482tonで成形した。

浮上圧力が発生しないため主駆動部に482tonの
加圧容量を有する一般的な加圧成形機で製造が可
能である。

上記のように本発明の製造方法により、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あるいは径年変化
に対する信頼性等要求される特性を完備した大形
形状の絶縁管継手が、特殊な機能、即ち主駆動部
の中心部に同一方向に独立して駆動する副駆動部
を内包する加圧成形機を必要とせず、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に
なり、加圧成形機の容量が無駄なく活用出来、設
備の大形化、機能の複雑化が避けられるので、価
格の高騰は自ずと排除され、形状の大きさに制約
されずに、安価な製品を提供できるようになりそ
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、使用ガラスに
含鉛ガラスを管状部材に鉄材を対象にしたが、ガ
ラス質については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
釉薬も使用できる。また管状部材は、鉄、ステン
レスのほかチタンなども使用可能で要は650℃程
度の加熱時に鉄程度の機械強度を保持するもので
あればよく何ら限定されないものである。

【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。第３図は本発明ににより製造された絶縁管継
手の例の形態を示す縦断面図で、第３図ａは加圧
成形完了後の状態を、第３図ｂは成形品の構造を
示す。第４図はこの発明の製造方法の一実施例を
示し、第３図に示す絶縁管継手の製造方法を示す
縦断面図で、第４図ａは加圧成形直前の状態を、
第４図ｂは加圧成形完了後の状態を示す。第５
図、第６図は本発明により製造された絶縁管継手
の他の例を示す縦断面図で、第５図、第６図ａは
加圧成形完了後の状態を、第５図、第６図ｂは成
形品の構造を示す。図中、１は第１の管状部材、１−１は筒体、１
−４は内周筒体、１−５は補助筒体、２は第２の
管状部材、２−２は外周金具、２−３は筒体、２
−４は外周筒体、２−５は補助筒体、３，３−
１，３−２，３−３は空間部、４，４−１，４−
２，４−３は絶縁物、５は壁部、６は枠、７は保
持台、８は支持台、９は加圧金、１０は押金、１
１は駆動部、１２は予備成形体、１３は浮上圧を
示す矢印、１４は削除部、１５は成形冶具であ
る。なお同一符号は、同一もしくは相当部分を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

１筒体Ａと、この筒体の一端部に成形された内
径が筒体Ａと等しく外径が筒体Ａの外径より小さ
い筒体Ｂを有する第１の管状部材、第１の管状部
材の筒体Ａと同内外径寸法の筒体Ｃと、この筒体
の一端部に一体に成形された外径が筒体Ｃと等し
く内径が上記筒体Ｂの外径より大きい筒体Ｄを有
する第２の管状部材を備え、第２の管状部材の外
周に外部成形型を配置し、第２の管状部材の筒体
内に内部成形型を配置する工程、内部成形型上に
外径が第１および第２の管状部材の筒体Ａおよび
Ｃの内径に嵌合する成形治具を載置する工程、ガ
ラス質およびマイカ粉末により構成され、予め円
筒状に成形されたガラスマイカ塑造体の予備成形
体を外部成形型と成形治具との空間部において第
１の管状部材の筒体Ｂと第２の管状部材の筒体Ｄ
とで挾持するように配設する工程、第１の管状部
材を加準し、第１および第２の管状部材を空間部
を介在させて嵌め合わせ、この空間部に予備成形
体を圧入しガラスマイカ塑造体を形成する工程、
成形治具を削除して成形したガラスマイカ塑造体
を露出させると共に、第１と第２の管状部材の筒
体の内径と露出したガラスマイカ塑造体の内径を
一致させる工程を施す絶縁管継手の製造方法。