JPS5914678B2 - 絶縁管継手の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明ぱ、例えば金属製気密容器の壁面を貫５ 通し
て取付けたヤ、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
する絶縁管継手における、その製造方法に関する。

なおこの発明で絶縁とは電気的絶縁を意味する。この発
明に係る絶縁管継手す０ なわち電気的絶縁管継手は、
例えば液体窒素あるいぱ液体ヘリウム等、低温液体を使
用する冷却装置等に、また１００℃〜２００℃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ものである。上記目的に使５
用される絶縁管継手に要求される特性中主なものを挙ぱ
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
フ の内径に凹凸部がな＜流通抵抗が低いこと、および
経年変化がな＜、長期信頼性を有することなどである。

このほか広＜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′」、形である５ 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シ
、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Ｖ１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誠的衝撃強度が低いという致命的
な欠陥があジ、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、マイ力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
軟化して加圧によう流動する温度に加熱し、加熱態体で
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（特願昭５５−
５１１５１）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
造を示す継断面図で、第１図に｝いて１は円筒状の筒体
１−１を有する第１の管状部材、２は円尚状の第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ジ、鉄ス
テンレス等が好適に使用される。第１卦よび第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シよび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｝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（２．５４ｃｍ）よ
シ細い場合には、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（７．６２ｃｍ）あるいは１０
インチ（２５．４（−ｍ）にもなるど成形設備とも関連
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ｂ１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ｂ１（右半分）
に加圧成形完了後の状態を示すものである。

第２図に卦いて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３一１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に嵌合するょう
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
あん成形は第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によジ押金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を機械二加工によ）削除し
て、第１図に示す製品にする。抜、上記の従来の方法に
よシ、前記の様に管状部材１，２の内径がｌインチ程度
よ）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
由二について説明する。一般にガラス、マイカ塑造体を
成形する場合成彫時の加圧力はｌ／２ｔ０ｎ／Ｃｄが必
要である。具体的には第２図に卦いて予備成形体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４００ｔ０ｎを
具備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８０％が一般的な限度である。そのた
め副駆動部の容量を２５０ｔａ１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り必然的に
製品価格が高騰する事、卦よび設備が大形化するため成
形操作が難かしくなジ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。本発明者者は、
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。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
Ｂｉｌｔ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、支持台８の外部成形型、保持
台７の内部成形型と加圧金９の５部品で構成されたもの
を使用する。保持台７は第１の管状部材１の壁管１−４
を載置し保持する構造になつている。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には第２の管状部材の筒体２一３の内外径
と同じ内外径の筒体１−１を使用し、その下端に外径が
第２の管状部材２の筒体２−３の内径と嵌合する壁管１
−４を設け、筒体１−１の中間部に外径が外周金具２の
外径よシ小さい輪状の鍔部１−３を設けたものを使用す
る。成形は第２図について説明した従来の方法と同様、
成形型５，６，７，８及び加圧金９、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に示すように第２の管状部材２を
外部成形型と内部成形型間に挿入し、支持台８上に載置
し、第１の管状部材１の壁管１−４を第２の管状部材２
の筒体２−３内に嵌入し保持台７上に載置し、かつ鍔部
１一３の下面と外周金具２−２の上面の間に間隙が存在
するように挿填し、予備成形体１２を外周金具２−２上
に載置する。

この状態が第４図ａに示してある。次に加圧金９１ｆＣ
よ勺予備成形体１２を加圧し、第１卦よび第２の管状部
材１，２が構成する空間部３，３−１に圧入介在させ絶
縁物４を構成する。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の下面
に絶縁物が圧入されるので、第２図によ）説明したのと
同じ理由によジ、第１の管状部材１には当然浮上圧力が
発生するが、鍔部１−３が予備成ｉ形体１２を介して下
方向に圧力を受けてシシ、上記浮上圧力と相殺するので
第１の管状部材１の浮上は最終的には完全に防止される
。

そのため従来の製造方法のように予備成形体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、機械加工によジ第３図
ｂに示す形状の製品に仕上げる。この形状の場合、鍔部
１−３が絶縁物４の内部に残存しているが、この部分を
除去した構造製品が製造出来るのは当然のことである。
但し、この製造方法によつた場合、第１の管状部材の外
周部に加圧金９の加圧に耐える強度を有する鍔部１−３
を設ける必要がある。次に他の実施例を第５図および第
６図によう説明する。

第５図ａは成形を完了した状態の構造を、第５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６図に従いその製造方法を説明
する。金型は第４図と同じく５，６，７，８卦よび９の
５部品で構成されたものを使用する。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、第４図のものと同じ壁管１−４を
有するが、鍔部１−３を有していないものを使用する。
な卦成形用治具１８を使用する。この成形用治具１８の
外径は、第１の管状部材の内径と同等もしくは小さい寸
法を保持し、下部に第１の管状部材の上面に載置し得る
台金１８−１を有したものであればよい。な卦加圧金９
の外径は成形用治具１８の外周と嵌合するようになつて
いる。成形は第４図について説明した方法と同様、内外
成形型、加圧金、第１卦よび第２の管状部材１，２｝よ
び予備成形体１２をそれぞれ所定温度に加熱する。なお
成形用治具１８は管状部材１，２と同温度に加熱する。
第６図ａに示すように、第１と第２の管状部材１，２を
第４図と同様に配置し、域形用治具１８を第１の管状部
材１上に、また予備成形体１２は第１の管状部材１卦よ
び成形用治具１８が壁部５との間に構成する空間部を間
隙部が少い状態で充填出来る形状品として第２の管状部
材上に載置する。

この状態が第６図ａ【示してある。次に加圧金９により
予備成形体１２を加圧し、第１および第２の管状部材１
，２相互間、第１の管状部材１と壁部５、および加圧金
９と台金１８−１間に構σ成された空間部に絶縁物４を
構成する。

この製造方法の場合、台金１８−１を介して第１の管状
部材１自体が加圧力を受けているので、浮上圧力は発生
しなくなるので、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圧力を加えておく必要が
ない。成形完了品は機械加工によＶ１第５図ｂに示す形
状の製品に仕上げられる。上記実施例の説明で明らかな
ように、本発明による製造方法に従えば、絶縁物となる
原料を加圧注入した際に第１の管状部材１が浮上すると
いう現象が消失するので、従来の製造方法のように絶縁
吻となる原料の加圧に先立ち、第１の管状部材１に浮上
を防止するための圧力を加えておく必要が無くなるので
、製品形状が大形化しても特殊な機構を有する加圧成形
機を使用せずに丁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である。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，Ｚｎ０：０．３，Ｂ２０３：０．５，Ｓ１
０２：０．５のモル比組成品を２００メツシユに粉砕し
たガラス質粉末４８Ｗ９６、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（Ｆ
６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」の管状部
材１、第２の管状部材２卦よび成形用治具１８は５５０
℃に、予備成形体１２は６５０℃にそれぞれ加黙して加
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の筒体の内径２５ｍφ、外径３５Ｆｍφ、
外周金具２−２の内径４１ｍφ、外径５１Ｆｍφ、支持
部１−２の内径１５ｍφの管状部材を使用し、第２図に
示す方法で形成した。この時の支持台７の上端径は１９
ｍφである。加圧金９で予備成形体１２に加えた圧力は
１５ｔ０／Ｃ！１ｉで全圧力は１６．２ｔ０ｎである。
この時浮上圧を受ける面積は（３５２１９２）×π／４
＝６．７８ｃｄで全浮上圧力は１０．１６ｔ０ｎ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シ現実には約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８０％であるから、主駆動
部５０ｔ０ｎ１副駆動部１０ｔ０ｎの加圧成形機を使用
することによジ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卦よび第２の管状部
材２の筒体の内径２５０Ｆｍφ、外径３００ｍφ、外周
金具２−２の内径３１２ｒｍφ、外径３６２ｍφ、支持
部１−２の内径２６２闘φ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の上端径は２３４ｒ
ｆｒ１ｒ１φである。この場合、予備成形体１２の加圧
力を１５ｔ０ｎ／ｄに設定すると加圧面積が３２１８ｃ
ｒ！ｉになるので全圧力は４８２ｔ０ｎ，になるこの場
合浮上圧を受ける面積は（３００２−２８４２）×π４
で２７６．６ｃｄとなう全浮上圧力は計算値で４１５ｔ
０ｎになシ、内部抵抗による低下率を２０％とすると実
際の浮上圧力は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のものが必要になジ、
現実の問題として上期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。本発明になる製造方法によ
つた場合、浮上圧力が発生しないため、主駆動部に４８
２ｔ０ｎの加圧容量を有する加圧成形機であれば製造が
可能になる。上記のように本発明になる製造方法により
１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、―般的な加圧成形機を団用して容易に製造
することが可能になク、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ジその実用的
効果は極めて大きい。

な卦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汐ンなども使
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図は絶縁管継手の構造を示す縦断面図、第２図は従
来の小形形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 筒体の一端部に、この筒体の内径と同じ内径である
   筒体に嵌合し得る壁管を有する第１の管状部材、第１の
   管状部材の筒体の内外径と同じ内外径である筒体を有し
   、この筒体の一端部にこの筒体の外径より大きい内径で
   ある外周金具を有する第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、第２の管状部材の
   筒体に、第１の管状部材の壁管を嵌合し、第２の管状部
   材の筒体内の内部成形型に載置する工程、第１の管状部
   材の外周と第２の管状部材の内周間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と共に、
   原料の圧入時に上記原料を介して第１の管状部材を押圧
   して第１の管状部材の浮上を防止する工程、第１の管状
   部材の壁管を削除して成形した上記塑材体を露出させる
   と共に、第１と第２の管状部材の筒体の内径と露出した
   上記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。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、第１の
   管状部材の筒体には、その外周に鍔部を設け、電気的絶
   縁性ガラス、マイカ塑造体となる原料の圧入時に、上記
   原料を介して上記鍔部を押圧し、第１の管状部材の浮上
   を防止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項記載のものにおいて、第１の
   管状部材上に治具を載置し、電気的絶縁性ガラス、マイ
   カ塑造体となる原料の圧入時に、上記原料を介して上記
   治具を押圧し、第１の管状部材の浮上を防止するように
   した絶縁管継手の製造方法。