JPS6215799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な絶縁管継手に関する。さらに詳
しくは、たとえば金属製気密容器の壁面に取付け
たりまたは金属管の中間に介在させて気（水）密
性を確保しながら絶縁を保持する用途に使用する
中心部に貫通孔を有する絶縁管継手に関する。

従来、絶縁管継手は冷却媒体としてのフロン、
その他の気体、液体の搬送用に必要な部品として
広く使用されているが、いずれも形状が小型のも
のが主流で、製品の貫通孔の径が40mmφ程度が限
度であり、これより大きい製品で小型形状品と同
等の特性を保持するものは見当らない。

近時、石油精製をはじめ化学薬品の製造工場な
どで設備の合理化などのために、形状が大きい絶
縁管継手、たとえば貫通孔の径が100〜200mmφの
絶縁管継手に対する要求が急激に高まつている。

従来、形状の大きい製品がえられなかつた最大
の理由は必須特性である気（水）密特性が確保で
きないことにある。

この種の絶縁管継手に要求される特性のうち、
主なものを列挙するとつぎのようになる。すなわ
ち気（水）密特性、絶縁特性、機械的強度、冷熱
および機械的衝撃強度が必須特性であり、このほ
かに貫通孔に凹凸がなく、流通抵抗が低いこと、
必要な内径寸法に比し外径寸法ができるだけ細い
こと、接続が容易であること、経年変化がなく長
期信頼性に富むことおよび価格が低廉であること
などである。

この種の絶縁管継手は２本の導管の間に絶縁物
を介在させて密封封止することが基本構造である
ため、特性をもつとも大きく支配するのは絶縁物
材料である。もちろん構造、導管材料との関係も
重要であるが、これらはすべて絶縁物の材料に密
接に関連するものである。

つぎにこの絶縁物の材料についてであるが、有
機材料のばあいには内部を通流する物質との反応
をはじめ経年変化が大きいことなどの理由によ
り、使用されているものはほとんど見当らない。
無機材料のばあいガラスはごく特殊な小型品に使
用されている例はあるが、形状が大きくなると熱
膨張率に関係してほとんど強度がえられず、目的
を果すことが不可能である。

磁器を媒体とする金属封着品についてもガラス
のばあいと同様、大型形状品については本質的に
使用が困難である。

従来の絶縁管継手中、特性がもつともすぐれて
おり安定して使用されているものとして、ガラス
−マイカ塑造体よりなる絶縁物を使用したものが
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可能な温
度に加熱し、加熱状態で加圧成形してえられる絶
縁物のことであり、加熱状態の２本の導管が構成
する間隙に加熱状態で加圧により圧入して絶縁管
継手が構成されるものである。

このガラス−マイカ塑造体を絶縁物とした絶縁
管継手は前記のように貫通孔の径が40mmφ程度以
下のものであれば前記の要求諸特性を完全に満
し、またつく理想的なものであり、本発明者らが
先に提案（特開昭56−147988号公報）したものが
ある。ところがこの提案のものでは大型形状品に
なつたばあい、気（水）密特性が確保されない。

本発明者らはガラス−マイカ塑造体を絶縁物材
料としたものを対象に多くの研究を行ない、前記
の要望を満す絶縁管継手をうることに成功した。

理解を容易にするために本発明の説明に先立
ち、従来の形状の小さい絶縁管継手を図面に基づ
いて説明する。

第１図は従来の絶縁管継手の構成を示す縦断面
図であり、第１図の左半分イは成形完了後の状態
を、第１図の右半分ロは製品の構造を示す。第２
図は第１図に示す従来の絶縁管継手の製造方法を
示す縦断面図であり、第２図の左半分イは加圧成
形直前の状態を、第２図の右半分ロは加圧成形完
了後の状態を示す。

この絶縁管継手は、第１の管状部材１の外周金
具３を構成する金属材料が第２の管状部材２の筒
体２−１を構成する金属材料より大きい熱膨張率
を有し、また絶縁物５はガラス−マイカ塑造体を
構成するガラス質の転位温度以下の熱膨張率がそ
の中間の値を保持するように構成されている。

つぎに第２図によりその製造方法を説明する。
円筒状の筒体１１−１に肩部１−２を介して外周
金具３を接続保持し、内周部に輪状の保持台１−
３を有する第１の管状部材と、第１の管状部材１
の円筒状の筒体１−１と同寸法の筒体２−１の一
端に第１の管状部材１の円筒状の筒体１−１の内
周に嵌合する支持部２−２を有する第２の管状部
材２を使用する。ガラス質粉末とマイカの粉末の
混合粉末に水分を加えて湿潤状態にし、別の成形
型（図示されていない）を用い、冷間加圧成形に
より第２の管状部材２と壁部８の空間部に挿填で
きる形状に成形し、乾燥して水分を除去した予備
成形体６として使用する。

成形は第２図に示す枠７、それぞれ分割構造の
壁部８、支持金９および加圧金１０の４部品で構
成された成形型を使用し、成形型のうち枠７、壁
部８および支持金９を第２図イに示すように組立
て、加圧金１０に組立てずに所定の温度に加熱
し、また第１、第２の管状部材１，２および予備
成形体６もそれぞれ所定の温度に加熱する。加熱
が完了すると、まず第１の管状部材１を支持金９
上に、ついで第２の管状部材２を保持台１−３上
に、最後に予備成形体６を外周金具３上に載置す
る。

装填が完了すると加圧金１０を予備成形体６上
に載置し、空間部４，４−１に圧入する。一部が
外周金具３上に残り、絶縁物５を構成する。つい
で自然冷却工程に入り、原料ガラスの転位温度ま
で加圧を続行し、この温度に達すると成形型を分
解して成形品を取り出す。これに機械加工を施し
第２図ロに示す製品に仕上げる。

成形型から取り出された成形品は各構成材料の
熱膨張率（実際には熱収縮率であるが実質的には
熱膨張率と等しいので熱膨張率と記載する）にし
たがつて収縮する。この成形品のばあい、その熱
膨張率は外周金具３が最大であり、第２の管状部
材２の筒体２−１が最小であり、絶縁物５がその
中間にある。熱収縮による変形の状態は内外径寸
法が縮小する形になるので、熱膨張率が最大であ
る外周金具３の縮小量が最大で、内周部に存在す
る絶縁物５を圧縮し、締付けるようになり、また
絶縁物５の熱膨張率が筒体２−１より大きいので
絶縁物５は内周部に存在する筒体２−１を圧縮し
締付けるようになる。前記のように絶縁物５の内
周、外周両面に圧縮による締付状態が現出してい
るので、高度の気（水）密性がえられるものと考
えられる。

ところで前記のように高度の気（水）密特性を
保持するのは、前記のように貫通孔の径が40mmφ
程度以下のもののばあいにおいてであり、その径
が大きくなると第２管状部材２の外周と絶縁物５
−２の界面の気（水）密特性が低下し、その傾向
は径が大きくなるほど顕著になる。一方外周金具
３の内周面と絶縁物５−２の界面の気（水）密特
性はまつたく低下の傾向を示さない。このような
傾向を徹底的に解析した結果、その原因をつぎの
ように究明した。すなわち前記の締付圧の関係は
円周方向を対称にしたものであるが、軸方向につ
いてその関係をみるに、外周金具３の内周面の界
面にある絶縁物５−２は外周金具３の熱膨張率が
大きいので、円周方向の締付力を受けるとともに
軸方向にも圧縮力を受けていることになるが、第
２の管状部材２の外周面の界面にある絶縁物５−
２は熱膨張率が大きいので引張り力を受けるよう
になる。一般に絶縁管継手の製品のばあい、貫通
孔の径が大きくなると、機械的強度に関連し、第
１、第２の管状部材１，２の肉厚が厚くなるとと
もにその対面長さも長くなり、同時に成形上の問
題にも関係し、絶縁物５−２の肉厚も必然的に厚
くなる。これらの不可塑の条件により前記の引張
り力が大きく影響するようになり、気（水）密特
性の低下に発展すると考えられる。ガラス−マイ
カ塑造体のばあい、圧縮に対してはきわめて強い
ものであるが、引張りに対しては逆に弱い。この
絶縁管継手のばあい絶縁物５−２は圧縮を受ける
と密度が上昇する方向にあるが、引張りを受ける
と逆に密度が低下し、空隙率が増加する方向にな
る。貫通孔の径が40mmφ程度以下のばあいには軸
方向に受ける引張りによる影響よりも円周方向に
受ける圧縮効果よりも軸方向に受ける引張りの効
果の方が大きく影響して気（水）密特性が低下す
るものであることが明らかとなつた。

本発明者らは叙上の欠点を克服するべく鋭意研
究を重ねた結果、筒体Ａと、筒体Ａの外径より
大きい内径を有し、筒体Ａの一端に一体に設けら
れた筒体Ｂを有する第１の管状部材、第１の管
状部材の筒体Ａの内径と内径が略々同寸法の筒体
Ｃの外周部に一端で一体に成形された内径寸法が
筒体Ｃの外径寸法より大きく外径寸法が筒体Ｂの
内径寸法より小さい筒体Ｄを有する第２の管状部
材および筒体Ｂの内部に筒体Ｄが入るように第
１の管状部材内に第２の管状部材が配設されてお
り、両管状部材および筒体Ｃ、Ｄが構成する間隙
部に充填されたガラス質材料とマイカ粉末材料と
を混合したものからのガラス−マイカ塑造体とか
らなり、該塑造体からなる絶縁物が両管状部材を
密封固着しており、かつ第１および第２の管状部
材の熱膨張率が前記ガラス質材料の転位温度以下
におけるガラス−マイカ塑造体の熱膨張率より大
きい絶縁管継手を見出し、本発明を完成するにい
たつた。

本発明の絶縁管継手においては、第２の管状部
材の筒体Ｄに対面する第１の管状部材の筒体Ｂの
部分および第２の管状部材の筒体Ｃの部分を切削
して肉薄とした第１および第２の管状部材を使用
してもよく、また第２の管状部材の筒体Ｄの接続
部に複数の貫通孔を有する第２の管状部材を使用
してもよい。また第２の管状部材の筒体Ｄを別に
作成し、筒体Ｃに気（水）密的に接合した第２の
管状部材を使用してもよい。

つぎに図面に基づいて本発明の絶縁管継手を説
明する。

第３図は本発明の絶縁管継手の一実施態様の構
成を示す縦断面図であり、第３図の左半分イは成
形完了後の状態を、第３図の右半分ロは機械加工
を施した製品の構造を示す。成形は第２図に示し
た小型形状品を対象にしたばあいと同様、枠７、
壁部８、支持金９および加圧金１０の４部品で構
成された成形型を使用し、成形型、金具および予
備成形体の加熱、成形型への金具、予備成形型の
装填、加圧金による予備成形体の加圧、加圧成形
完了後の加圧の継続および成形型の分解温度など
はまつたく前記従来と同様の工程で行なわれる。

つぎに使用する金具の構造について説明する。
円筒状の筒体１−１（筒体Ａのこと）に肩部１−
２を介して筒体１−１の外径より大きい内径を有
する外周金具３（筒体Ｂのこと）を接続保持し、
内周部に輪状の保持台１−３を有する第１の管状
部材１と、第１の管状部材１の筒体１−１と同寸
法の筒体２−１（筒体Ｃのこと）と、その一端に
第１の管状部材１の筒体１−１の内周に嵌合する
支持部２−２を有し、かつ外周部に肩部２−３を
介して外周金具３の内径より小さい外径で筒体２
−１の外径より大きい内径の内周金具１３（筒体
Ｄのこと）を保持する第２の管状部材２を使用す
る。

前記管状部材の構成材料は600℃の加熱条件下
で機械的強度を保持するものであればよく、たと
えば鉄、ステンレスなどが好適に使用される。た
だし使用する金属材料と絶縁物を構成するガラス
−マイカ塑造体の熱膨張率との関係は重要な要素
である。すなわちガラス−マイカ塑造体を構成す
るガラス質材料の転位温度以下のガラス−マイカ
塑造体の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する
金属材料を使用する。

以下、さらに具体的に述べると、第１および第
２の管状部材に熱膨張率11×10^-6の鋼材を使用
し、第１および第２の管状部材１，２の筒体１−
１，２−１は内径寸法250mmφ、外径寸法300mmφ
のものを使用した。第１の管状部材の外周金具３
は内径寸法334mmφ、外径寸法384mmφ、長さ130
mmのものを使用し、内周絶縁物５−７の長さは30
mmのものを使用した。第１の管状部材の外周金具
３と第２の管状部材の筒体２−１の対面長さ100
mmの製品がえられる金具を準備し、絶縁物５の原
料である予備成形体６はガラス質にPbO：ZnO：
B₂O₃：SiO₂＝0.7：0.3：0.5：0.5のモル比の組成
品を200メツシユに粉砕した粉末48重量％、合成
含フツ素金マイカの65〜100メツシユの粉末52重
量％の混合粉末を原料として作成した。この原料
が構成するガラス−マイカ塑造体のガラスの転位
温度350℃以下の熱膨張率は9.5×10^-6であつた。

第１および第２の管状部材１，２を550℃に、
予備成形体６を650℃に、成形型を450℃にそれぞ
れ加熱し、第２図イに示すように成形型に第１お
よび第２の管状部材１，２と予備成形体６を装填
し、加圧金１０により全圧力500トンで予備成形
体６を加圧し、第１および第２の管状部材１，２
が構成する空間部および第２の管状部材の筒体２
−１と内周金具１３が構成する空間部に圧入し
た。加圧を保持したまま340℃まで冷却し、脱圧
後、成形型を分解し、成形品を常温まで冷却し成
形を完了した。この成形品に機械加工を施し、第
３図ロに示す構造の製品をえた。えられた製品は
70Kg／cm²気圧および140Kg／cm²の気（水）圧に完
全に耐える気（水）密特性を示した。この特性は
貫通孔の径が40mmφ程度以下の小型形状品の特性
値と同等であり、所期の目的を完全に達成した。

前記実施態様による本発明の絶縁管継手の気
（水）密特性について考察すると、外周金具３の
内周面と絶縁物５の界面は、転位温度以下の熱膨
張率が外周金具３の方が大きいので絶縁物５−
２，５−４，５−６は円周方向に外周金具３の締
付圧を受けており、軸方向にも圧縮を受ているの
で斜線１４−１に示す界面で気（水）密特性は完
全に確保される。つぎに第２の管状部材２の筒体
２−１および内周金具１３の外周面と絶縁物の界
面は、第２の管状部材２の熱膨張率の方が大きく
収縮量が大きいので、空隙が発生しており、気
（水）密保持能力はないが、内周金具１３の内周
面と絶縁物５−３の界面は、内周金具１３の熱膨
張率の方が大きく収縮量が大きいので、絶縁物５
−３の締付圧を受けており軸方向にも圧縮を受け
ているので、斜線１４−２に示す界面で気（水）
密性は完全に確保される。前記のように従来の構
造品のばあい第２の管状部材２の絶縁物５の界面
の気（水）密性がえられなかつたが、本発明の管
継手のばあい、第２の管状部材２に内周金具１３
を設けたことにより、第１の管状部材１の絶縁物
５のばあいと同等の効果を発揮するので、第２の
管状部材２と絶縁物５間の気（水）密特性が確保
され形状が大形化しても完全な特性を保持するも
のがえられるのである。

つぎにやはり実用的価値にすぐれた効果を発揮
する本発明の他の構造の絶縁管継手について説明
する。

第４図および第５図は他の実施態様の構成を示
す縦断面図であり、各図における左半分イは成形
完了後の状態を、右半分ロは製品の構造を示す。
ハはそれぞれイ，ロに対応する内周金具のＡ−Ａ
部切断面の下面図である。

この実施態様においては、貫通孔の径、すなわ
ち筒体１−１，２−１の内径に対し、外周金具３
の外径をできるだけ細くすること、金具費用を安
価にすることおよび成形性を良好にすることを目
的として内周金具１３に対面する部分の外周金具
３および筒体２−１に凹部を設け、内周金具１３
は単独部品として製作し、筒体２−１に気（水）
密的に１３−１により接合されている。また肩部
２−３または内周金具１３の壁に貫通孔１３−２
を設け、加圧成形時における予備成形体６の流動
を容易にしてある。この貫通孔１３−２の中の絶
縁物５−５は外周から圧縮を受けるので、気
（水）密特性に関しては完全に確保される。

なお内周金具１３の開放部を第４図のように上
部に、第５図のように下部に設けることは形状と
成形性にしたがつて自由に選択すればよい。この
ような構成の第２の管状部材２を使用するばあい
には、内周金具１３に筒体２−１より機械的強度
が大きく、かつ熱膨張率の大きい材料を使用する
ことが可能であり、このことはきわめて有用な条
件である。

前記実施態様では第１および第２の管状部材に
鋼材を使用したが必ずしもこれに限定されるもの
ではない。要は金具材料の熱膨張率がガラス−マ
イカ塑造体のガラスの転位温度以下の熱膨張率よ
り大きいという条件を具備しておればよく、また
ガラス質に鉛ガラスを使用したが必ずしもこれに
限定されるものではなく、市販の琺瑯を使用して
も何ら差支えない。

以上のごとく本発明の絶縁管継手は、従来の小
型形状品が保持していた機械的強度、電気的特
性、耐冷熱および機械的衝撃強度、貫通孔に凹凸
がなく流通抵抗が低いことなど、すぐれた諸特性
を保持し、従来品の致命的欠陥であつた貫通孔の
径が40mmφ程度以上の大きさになると、径の大き
さに応じて気（水）密特性が低下するという問題
点が完全に解消され、形状の大きさに対する制約
はまつたく除去され、必要な形状で要求特性を具
備するものである。したがつて本発明の絶縁管継
手は、石油精製をはじめ化学薬品の製造設備の合
理化などの用途に有効に使用でき、その技術的お
よび実用的効果はきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁管継手の構成を示す縦断面
図であり、第１図イは成形完了後の状態を、第１
図ロは製品の構造を示す。第２図は第１図に示す
従来の絶縁管継手の製造方法を示す縦断面図で、
第２図イは加圧成形直前の状態を、第２図ロは加
圧成形完了後の状態を示す。第３図は本発明の絶
縁管継手の一実施態様の構成を示す縦断面図であ
り、第３図イは成形完了後の状態を、第３図ロは
製品の構造を示す。第４図および第５図は他の実
施態様の構成を示す縦断面図であり、第４図およ
び第５図のイはいずれも成形完了後の状態を、第
４図および第５図のロはいずれも製品の構造を示
し、第４図および第５図のハはそれぞれイ，ロに
対応する内周金具のＡ−Ａ部切断面の下面図であ
る。 （図面の主要符号）、１：第１の管状部材、
２：第２の管状部材、１−１：筒体（筒体Ａ）、
２−１：筒体（筒体Ｃ）、３：外周金具（筒体
Ｂ）、５：絶縁物、１３：内周金具（筒体Ｄ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒体Ａと、筒体Ａの外径より大きい内径
   を有し、筒体Ａの一端に一体に設けられた筒体
   Ｂを有する第１の管状部材、 第１の管状部材の筒体Ａの内径と内径が略々
   同寸法の筒体Ｃの外周部に一端で一体に成形さ
   れた内径寸法が筒体Ｃの外径寸法より大きく外
   径寸法が筒体Ｂの内径寸法より小さい筒体Ｄを
   有する第２の管状部材および 筒体Ｂの内部に筒体Ｄが入るように第１の管
   状部材内に第２の管状部材が配設されており、
   両管状部材および筒体Ｃ、Ｄが構成する間隙部
   に充填されたガラス質材料とマイカ粉末材料と
   を混合したものからのガラス−マイカ塑造体 とからなり、該塑造体からなる絶縁物が両管状部
   材を密封固着しており、かつ第１および第２の管
   状部材の熱膨張率が前記ガラス質材料の転位温度
   以下におけるガラス−マイカ塑造体の熱膨張率よ
   り大きい絶縁管継手。 ２ 第２の管状部材の筒体Ｄに対面する第１の管
   状部材の筒体Ｂの部分および第２の管状部材の筒
   体Ｃの部分を切削して肉薄とした第１および第２
   の管状部材を使用した特許請求の範囲第１項記載
   の絶縁管継手。 ３ 第２の管状部材の筒体Ｄの接続部に複数の貫
   通孔を有する第２の管状部材を使用した特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の絶縁管継手。 ４ 第２の管状部材の筒体Ｄを別に作成し、筒体
   Ｃに気（水）密的に接合した第２の管状部材を使
   用した特許請求の範囲第１項または第３項記載の
   絶縁管継手。 ５ 第２の管状部材の筒体Ｄを、筒体Ｃの熱膨張
   率より大きい金属材料で作成し、筒体Ｃに気
   （水）密的に接合した第２の管状部材を使用した
   特許請求の範囲第１項または第３項記載の絶縁管
   継手。 ６ 第１と第２の管状部材の内径と両管状部材の
   内側に露出する絶縁物の内径Ｃが同じである特許
   請求の範囲第１項または第５項記載の絶縁管継
   手。