JPS6215800B2 - - 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、または金属間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、これより大きい製品で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度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
きないことにあつた。

この種の絶縁管継手に要求される諸特性のうち
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、諸特性をもつとも大きく支配するのは絶縁
物の材料である。もちろん構造と導管材料との関
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。

この絶縁物の材料についてであるが、有機材料
のばあい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
いる例はあるがまれであり、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。

このガラス−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、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以下の
ものは前記の要求特性を完全に満し、まつたく理
想的なもので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。この提案のもの
では大型形状品になつたばあい気（水）密性が確
保されない。

本発明者らはガラス−マイカ塑造体を絶縁物と
したものを対象に多くの研究を行ない所期の目的
を達成することに成功した。

理解を容易にするため本発明の説明に先立ち従
来品について説明する。

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。

この絶縁管継手において、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。

金具には円筒状の筒体１−１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１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。原料は、ガラス質粉
末とマイカ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の空間部に装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を第２図イに
示すように組立て、加圧金１０は組立てずに所定
の温度に、また第１および第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、加圧成形機により予備
成形体６を加圧し、空間部４、４−１に圧入す
る。一部が外周金具３上に残り絶縁部５を構成す
る。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
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、絶縁物がその中
間となるように構成されている。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）
密特性がえられるものと考えられる。

ところで前記のように気（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の管状部材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。

前記の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象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。
これらの不可避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強い。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
の効果の方が大きいため気（水）密特性を保持し
たが、貫通孔の径が大きくなると逆に円周方向に
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の外径よりも大きい内径を
有し、かつ筒体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、 筒体Ａの内径と筒体Ｃの内径が略々同寸法
で、外周部に外径寸法が筒体Ｂの内径より小さ
い鍔部を２個有する筒体Ｃを有する第２の管状
部材および 筒体Ｃの２個の鍔部にはさまれた部分が筒体
Ｂの内部に入るように第１の管状部材内に第２
の管状部材が配設されており、筒体Ｂの内面と
筒体Ｃの外面と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、筒体Ｂの円周
部に第２の管状部材の鍔部の外径より大きい内径
の輪状の突出部が存在し、該輪状の突出物が第２
の管状部材の２個鍔部の間に位置していてもよ
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、予備成形体の
装填および加圧金１０による予備成形体６の加圧
などは前記従来の小型形状品のばあいとまつたく
同様の工程で行なわれる。

予備成形体６の加圧が完了すると、加圧を継続
してガラス質の転位温度まで冷却する。冷却が完
了すると成形型を分解して成形品を取り出し、第
３図ロに示した製品に機械加工により仕上げを行
なう。第２の管状部材２には２個の鍔部２−２
ａ，２−３ｂが設けられている。第１の管状部材
１には外周金具３（筒体Ｂのこと）の内面に鍔部
２−３ａ，２−３ｂの中間部に輪状の突出部３−
１が設けられている。

第１の管状部材１の内周面と第２の管状部材２
の外周面の構成する空間部４には絶縁物）が充填
されている。第２の管状部材２の鍔部２−３ａ，
２−３ｂは必須構造であるが、第１の管状部材１
の輪状の突出部３−１は大きな空間部を避けて絶
縁物５の厚さをなるべく均等にするのが目的であ
り、必須ではない。成形上有用な役割を果す第１
および第２の管状部材の構成材料は600℃程度の
加熱条件下で機械的強度を保持するものであれば
よく、鉄、ステンレスなどが好適に使用される
が、それらのみに限定されるものではない。

絶縁物５を構成するガラス−マイカ塑造体には
ガラス質機材の転位温度以下の熱膨張率が第１お
よび第２の管状部材１，２のそれより小さいもの
を使用する。

つぎに材料構成と成形条件の関係を具体的に説
明する。

第１および第２の管状部材１，２に熱膨張率11
×10^-6の鉄材を使用し、第１および第２の管状部
材１，２の筒体１−１（筒体Ａのこと）、２−１
（筒体Ｃのこと）を内径寸法250mmφ、外径寸法
300mmφとし、第２の管状部材２の鍔部２−３
ａ，２−３ｂの外径寸法350mmφ、２−３ａの長
さ60mm、２−３ｂの長さ40mm、鍔部の間隔60mmと
し、第１の管状部材１の外周金具３の内径寸法
362mmφ、外径寸法412mmφ、輪状部３−１の内径
寸法352mmφのものを用意した。予備焼成体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
ユに粉枠した粉末48重量％と合成含フツ素金マイ
カの60〜150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650トンで予備成形
体を加圧し、第１および第２の管状部材１，２の
構成する間隙部４に圧入し、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
の製品に仕上げた。えられた製品は70Kg／cm²の気
圧および140Kg／cm²の水圧に完全に耐える気
（水）密特性を示した。

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、外周金型３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の方が絶縁物５より大きいため、絶縁物
５は円周方向で外周金具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１１
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と絶縁物５の界面で
あるが、円周面は第２の管状部材２の熱膨張率が
大きいため、その界面に空隙部が発生しており、
気（水）密保持能力はまつたくないが、鍔部２−
３ａ，２−３ｂの間に存在する絶縁物５−３は第
２の管状部材２により、１２−１，１２−２の部
分では軸方向の収縮による圧縮を受けており、界
面で気（水）密特性は完全に確保される。このよ
うな絶縁物５の外周は外周金具３の円周方向の締
付により、内周は鍔部２−３ａ，２−３ｂの軸方
向の締付により気（水）密特性が保持される構造
になつているので、形状が大型化してもその気
（水）密特性は完全に確保されるものである。

また前記実施態様においては外周金具３に輪状
の突出部３−１を設けているが、この存在により
絶縁物５−２，５−３，５−４の肉厚が均等にな
るので、加圧成形時の流動が容易になり安定した
製品をうるのに大きな効果がある。

つぎに第２の管状部材２と外周金具３に鉄材を
使用したが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、要は熱膨張率が絶縁物５よりも大きいとい
う条件を具備しておればよい。製品形状の関係で
鍔部２−３ａ，２−３ｂの対向面積を狭くして外
周径を細くしたいようなばあいには、とくに熱膨
張率の大きな金属を使用すること、具体的には18
×10^-6の熱膨張率のステンレスを第２の管状部材
に使用し、外周金具３に鉄材を使用することが可
能であり、このことは特性面のほか製品の価格面
を含めてきわめて有用である。

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がすぐれ、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
るという問題が完全に解決され、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。 （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）、２−３ａ，２−３ｂ：
鍔部、３：外周金具（筒体Ｂ）、３−１：輪状の
突出部、４：間隙部、５：絶縁物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒体Ａと、筒体Ａの外径よりも大きい内
   径を有し、かつ筒体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、 筒体Ａの内径と筒体Ｃの内径が略々同寸法
   で、外周部に外径寸法が筒体Ｂの内径より小さ
   い鍔部を２個有する筒体Ｃを有する第２の管状
   部材および 筒体Ｃの２個の鍔部にはさまれた部分が筒体
   Ｂの内部に入るように第１の管状部材内に第２
   の管状部材が配設されており、筒体Ｂの内面と
   筒体Ｃの外面と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
   り大きい絶縁継手。 ２ 筒体Ｂの内周部に第２の筒状部材の鍔部の外
   径より大きい内径の輪状の突出部が存在し、該輪
   状の突出物が第２の管状部材の２個の鍔部の間に
   位置する特許請求の範囲第１項記載の絶縁管継
   手。 ３ 第１と第２の管状部材の内径と両部材の内側
   に露出する絶縁物の内径とが同じてある特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の絶縁管継手。 ４ 第１の管状部材の内周面と第２の管状部材の
   外周面とが構成する間隙部に存在する絶縁物の厚
   さをほぼ同じに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。