JP2003284233A - 低温用接続部の絶縁カバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 −２０°Ｃ程度以下まで冷却される接続部に
使用される絶縁カバーのリング状破断を防止し、取り付
け作業性を向上させること。 【解決手段】 低温液体貯蔵用タンクのポンプ電源等に
接続される中心導体２と、絶縁電線１の導体が、導体接
続金具を介して接続される。中心導体２には、セラミッ
ク絶縁体２ｂが設けられ、これらの被装着物には、低温
用シリコンゴム等で形成される絶縁カバー６が装着され
る。絶縁カバー６の両端部分は、表面が滑らかなセラミ
ック絶縁体２ｂと絶縁電線１の絶縁体上で端部収縮して
密着し、それ以外の部分は中空状に被装着物から浮いて
いる。このため、上記被装着物の温度が低下し、絶縁カ
バー６と被装着物が長さ方向に相対的に変位しても、こ
の変位を絶縁カバー６の中空部分の長さ全体で受けるこ
とになり、局部応力集中が発生せず絶縁カバー６が破断
することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス、プロパ
ンガス等を貯蔵する低温液体用タンクの電線引き出し部
等に使用される低温用接続部の絶縁カバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガス、プロパンガス等の低温液体の
貯蔵タンクに接続した液の吐出用ポンプ１０の電源引き
出しには、図４に示すように、低温液体吐出用高圧ポン
プ１０にフランジ部１０ａを設けて、この部分にターミ
ナルヘッダ（電源引き出し用ブッシング）１１を取り付
けている。上記ブッシング１１の温度は、組み立て時に
は常温であるが、使用時には−２０°Ｃ程度以下に達す
る。例えば、ＬＰＧの場合、沸点−４５°Ｃ、ＬＮＧの
場合は、沸点−１６１°Ｃであり、上記ブッシング１１
も熱伝導等より冷却され、−２０°Ｃ程度以下となる。
また、その外、−４０°Ｃまで冷却される低温倉庫や、
−１９６°Ｃで使用される超伝導機器等に適用されるブ
ッシング等においても、上記と同様に冷却され低温とな
る。上記低温用機器の電源引き出し用ブッシング等に使
用される絶縁カバーとして、従来、シリコンゴム等で形
成される熱収縮チューブや、常温収縮チューブが使用さ
れていた。この場合、絶縁カバーは全長収縮し、導体接
続部等の被装着部の周辺の全面に締めばめで、密着して
取り付けられている。なお、低温液体吐出用高圧ポンプ
場合、その使用電圧は６００Ｖ〜６０００Ｖ程度であ
る。

【０００３】図５に従来の絶縁カバーを取り付けた電源
引き出し用ブッシングの断面構造の一例を示す。同図に
おいて、１はシリコンゴム絶縁電線、１ａは第１の導体
接続金具であり、一方端が上記絶縁電線１の導体に圧着
等により取り付けられる。２は例えば低温液体貯蔵用タ
ンクのポンプ電源に接続される中心導体であり、中心導
体２の端部には、第２の導体接続金具２ａが取り付けら
れ、上記第１，第２の導体接続金具１ａ，２ａは導体接
続用のボルト／ナット３により羽子板接続されている。
上記中心導体２の周囲には、中空の円筒形状のセラミッ
ク等で形成されるセラミック絶縁体２ｂが設けられ、該
絶縁体２ｂの一方の端部には、金具２ｃが取り付けられ
ている。また、上記絶縁体２ｂの他方端は、低温液体貯
蔵用タンクのポンプ電源引き出し部に設けられたフラン
ジ部等に取り付けられる。

【０００４】上記金具２ｃにはベローズ４の一端が取り
付けられ、ベローズ４の他端は、上記中心導体２に取り
付けられた金具２ｄに取り付けられている。上記のよう
にベローズ４が設けられているので、その伸縮により、
上記セラミックの絶縁体２ｂは中心導体に対して、同図
の左右方向に若干移動可能である。また、上記ベロース
４により、低温液体用タンク側は、絶縁電線側に対して
気密に保たれる。上記第１，第２の導体接続金具１ａ，
２ａ、セラミック絶縁体２ｂ、シリコン絶縁電線１等の
周囲には、例えば、全長収縮する常温収縮チューブから
なるシリコンゴム等で形成された絶縁カバー６が取り付
けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】天然ガス、プロパンガ
ス等の低温液体の貯蔵タンク内ポンプ電源引き出し部等
には、前記図４に示したようなセラミック絶縁体を備え
た貫通ブッシング（以下ではセラミック絶縁ブッシング
という）を取り付けている。このセラミック絶縁ブッシ
ングの電線接続部は、図５に示したように羽子板接続あ
るいはプラグイン接続される。上記低温用のセラミック
絶縁ブッシング等の接続部に使用される絶縁カバーは、
従来、図５に示したように、セラミック絶縁体２ｂか
ら、接続端子金具１ａ，２ａ、電線１の絶縁部まで、絶
縁カバー６が、締めばめ等により密着して取り付けられ
ていた。上記接続部において、低温液体によってブッシ
ング導体が低温になり、上記シリコンゴム等で形成され
た絶縁カバーが弾性を失いプラスチック的な剛性を示す
温度領域まで冷却されると、上記絶縁カバー６が図５の
Ａ部において、リング状に破断することがあった。

【０００６】これは以下の理由によるものと考えられ
る。低温液体によって、上記接続部が上記温度まで冷却
されると、接続部を構成する材料の熱膨張係数の差によ
り、長さ方向、半径方向に変位が加わる。ここで、図５
に示す接続部のように、低温液体をシールするためセラ
ミックブッシングにベローズ４が設けられ、このベロー
ズ部や、セラミックブッシング部や、セラミックと金属
の接合部等に凹部があると、上記絶縁カバー６は収縮後
も、この凹部に密着せず凹部部分に空隙ができる。一
方、これ以外の部分では、絶縁カバー６は接続部を構成
する被装着部材に密着しており、特に上記のように被装
着物に凹凸があると、絶縁カバー６は被装着物に対して
相対的に変位できない。このため、接続部が上記温度ま
で冷却され、熱膨張係数の差により長さ方向、半径方向
に変位が加わると、絶縁カバー６は、上記凹部上の部分
でこの変位を全て負担することとなり、この部分に応力
が集中する。

【０００７】絶縁カバー６は、冷却され伸び弾性を失っ
ているので、上記のように特定部分に応力が集中する
と、上記凹部上でリング状に破断するものと考えられ
る。絶縁カバーが破断すると、ブッシング表面結露など
により、地絡・短絡発生に至る。このため、上記ブッシ
ングが、低温に温度低下しても、破断が発生しないもの
が望まれていた。本発明は上記事情に鑑みなされたもの
であって、本発明の目的は、上記のような絶縁カバーの
リング状破断を防止することができ、取り付け作業性に
優れた低温用接続部の絶縁カバーを提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を次のようにして解決する。 （１）少なくとも長さ方向の一方端側が、ガラス転移温
度以下で使用され、少なくとも一部に断面が円もしくは
楕円状の滑らかな表面を有し、他の部分は凹凸が形成さ
れた棒状あるいはパイプ状部分を有する電線接続部もし
くはパイプ接続部にチューブ状の絶縁カバーを取り付け
るに際し、絶縁カバーの一部を上記棒状あるいはパイプ
状部分に気密シール可能に密着させ、他の部分を被装着
物に接触させずに中空状に浮いた状態で取り付ける。 （２）上記中空状に浮いた部分の長さを、絶縁カバーと
被装着物が低温になったとき、絶縁カバーと被装着物の
熱膨張の差により生ずる上記中空状に浮いた部分に加わ
る伸びが、低温時における絶縁カバーの材料の破断伸び
の範囲内にあるようにする。上記のように、本発明にお
いては、絶縁カバーの中央部を自己収縮させず中空状に
浮いた状態とし、被装着部に対して所定の空隙が保たれ
るようにしたので、局部応力集中が発生せず、絶縁カバ
ーが破断することがない。また、絶縁カバーが密着して
いる被装着物の表面は滑らかなので、この部分に応力が
集中することもなく、この部分で破断することもない。
特に、上記中空状に浮いた部分の長さを、絶縁カバーと
被装着物の熱膨張の差により生ずる上記中空状に浮いた
部分に加わる伸びが、低温時における絶縁カバーの材料
の破断伸びの範囲内にあるようにすれば、効果的に絶縁
カバーの破断を防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例の絶縁カバ
ーを取り付けた接続部の断面構造を示す。前記図５に示
したものと同一のものには同一の符号が付されており、
１はシリコンゴム絶縁電線、１ａは第１の導体接続金具
であり、一方端が上記絶縁電線１の導体に圧着等により
取り付けられる。２は例えば低温液体貯蔵用タンクのポ
ンプ電源に接続される中心導体であり、中心導体２の端
部には、第２の導体接続金具２ａが取り付けられ、上記
第１，第２の導体接続金具１ａ，２ａは導体接続用のボ
ルト／ナット３により羽子板接続されている。

【００１０】上記中心導体２の周囲には、中空の円筒形
状のセラミック等で形成されるセラミック絶縁体２ｂが
設けられ、該絶縁体２ｂの一方の端部には、金具２ｃが
取り付けられている。また、上記絶縁体２ｂの他方端
は、低温液体貯蔵用タンクのポンプ電源引き出し部に設
けられたフランジ部等に取り付けられる。上記金具２ｃ
にはベローズ４の一端が取り付けられ、ベローズ４の他
端は、上記中心導体２に取り付けられた金具２ｄに取り
付けられている。６は、例えば低温用シリコンゴム等で
形成される本実施例の絶縁カバーであり、絶縁カバー６
の両端部には厚肉部６ａが形成されている。絶縁カバー
６の厚肉部６ａが、図１に示すように表面が滑らかなセ
ラミック絶縁体２ｂとシリコンゴム絶縁電線１のシリコ
ンゴム上で端部収縮して密着し、それ以外の部分は中空
状に被装着部から浮いている。

【００１１】このため、上記接続部が温度低下し、絶縁
カバー６と、第１，第２の導体接続金具１ａ，２ａ等か
ら構成される被装着物の熱膨張率の差により、絶縁カバ
ー６と被装着物が長さ方向に相対的に変位しても、この
変位を上記絶縁カバー６の中空部分の長さ全体で受ける
ことになる。上記絶縁カバー６を構成する低温用シリコ
ンゴムは、プラスチック状の剛性を示すようになって
も、通常数十％以上の伸びは可能であり、この伸びは、
上記温度低下による発生伸びより大きい。上記のように
絶縁カバー６の両端部以外の部分を、中空状に浮いた状
態とすることにより、従来例に示したように局部応力集
中が発生せず、また、低温用シリコンゴムは数十％以上
の伸びは可能であるので、絶縁カバーが破断することが
ない。なお、絶縁カバー６の端部嵌合部（図１の厚肉部
６ａの部分）は、被装着物の表面が滑らかであるため、
この部分に応力が集中することがなく、この部分で破断
することはない。

【００１２】図２に各種ゴムの低温時における１００％
伸び時の応力値を示し、図３に低温用シリコンゴムの低
温時における伸び特性を示す。１００％伸び時の応力値
が高い程、剛性を示し、図２から分かるように、低温用
シリコンゴムは、一般のシリコンゴム、有機ゴムに比
べ、低温時（例えば−４０°Ｃ以下）における剛性が小
さいことが分かる。また、低温用シリコンゴムは、組成
により低温時でも高い弾性を示し、図３に示すように、
−１２０°Ｃにおいても、２〜２０％程度の伸びを示し
ている。

【００１３】図１に示すように、絶縁カバー６が摩擦な
く中空状に浮いた状態に保持され、この中空状に保持さ
れた部分に加わる低温時の伸びが、当該温度における絶
縁カバー材料の破断伸びの範囲内にあり、かつ、伸びの
発生回数が、繰り返し疲労の範囲内にあれば、絶縁カバ
ー６は破断することはない。すなわち、絶縁カバー６が
破断しないようにするためには、以下の(i)(ii) の条件
が満たされればよい。 (i) 〔温度変化によって発生する伸び長さ〕／〔中空に
保持されている部分の長さ〕＜〔低温時における材料の
破断伸び率〕 (ii) 伸びの発生回数が、繰り返し疲労の範囲内にあ
る。 なお、絶縁カバー６が摩擦なく中空に保持されている部
分に加わる伸びは、前記したように、この絶縁カバー６
が被着されている物体同士および絶縁カバーとの間の熱
膨張の差によって発生するものである。これには、長さ
方向と半径方向では差がある。したがって、絶縁カバー
が中空状に浮いた状態で保持される長さは、必ずしも図
１に示した長さとする必要はなく、温度変化によって発
生する伸び長さや、上記絶縁カバーの材料の破断伸び率
等に応じて、上記(i)(ii) の条件を満たすように適宜設
定すればよい。

【００１４】図１では、絶縁カバー６の両端部に一体に
厚肉部６ａを形成した場合を示したが、筒状の絶縁カバ
ーの両端部分に別体の内層チューブを設け、外層の絶縁
カバーが、内層チューブに対して、自己収縮気密シール
可能に組み合わされたものであってもよい。また、絶縁
カバーの長さ方向の少なくとも一端部に厚肉部を形成
し、絶縁カバーの該厚肉部を含む一部を上記棒状あるい
はパイプ状部分に気密シール可能に密着させるようにし
てもよく、要するに、絶縁カバーの一部が中空状に浮い
た状態で保持され、少なくとも、両端が気密シール可能
に密着していればよい。上記絶縁カバーの装着方法とし
ては、例えば絶縁カバー内面に潤滑材を塗布し、絶縁カ
バーに被装着物を押し込んで装着するようにしてもよい
が、絶縁カバーの少なくとも一端部を薄肉パイプ状の拡
径支持材により拡形保持し、絶縁カバーの一端部を拡径
保持した状態で、該絶縁カバー内に被装着物を挿入し、
上記拡形支持材を除去することにより、絶縁カバーを被
装着物に装着するように構成してもよい。上記のように
絶縁カバーの端部を拡形して、被装着物に装着するよう
にすれば、被装着物を絶縁カバー内に挿入する際、絶縁
カバー内面に傷を付けることがないので、より望まし
い。なお、絶縁カバーの材料としては、低温で柔軟性に
優れた前記低温用シリコンゴムが適しているが、これに
限定されるものではなく、前記(i) (ii)の条件を満たす
ことができれば、プラスチック材料を用いてもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、絶縁カバーの中央部を自己収縮させず中空状に浮い
た状態とし、被装着部に対して所定の空隙が保たれるよ
うにしたので、接続部の温度が絶縁カバーのガラス転移
温度以下まで低下しても、絶縁カバーが破断するのを防
止することができる。また、絶縁カバーが全長収縮しな
いので、従来例に比べ取り付け作業性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】各種ゴムの低温時における１００％伸び時の応
力値を示す図である。

【図３】低温用シリコンゴムの低温時における伸び特性
を示す図である。

【図４】低温液体用ポンプへの電源供給ブッシングの取
り付け配置例を示す図である。

【図５】従来の絶縁カバーを取り付けた接続部の断面構
造の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ シリコンゴム絶縁電線 １ａ 第１の導体接続金具 ２ ポンプ電源に接続される中心導体 ２ａ 第２の導体接続金具 ２ｂ セラミック絶縁体 ２ｃ 金具 ２ｄ 金具 ３ ボルト／ナット ４ ベローズ ６ 絶縁カバー ６ａ 厚肉部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも長さ方向の一方端側が、絶縁
   カバー材料のガラス転移温度以下で使用される電線接続
   部もしくはパイプ接続部に取り付けられる低温用接続部
   の絶縁カバーであって、 上記絶縁カバーが取り付けられる被装着物は、少なくと
   も一部に断面が円もしくは楕円状の滑らかな表面を有す
   る棒状あるいはパイプ状部分を有し、上記被装着物の他
   の部分は凹凸が形成されており、 上記絶縁カバーの一部が上記棒状あるいはパイプ状部分
   に気密シール可能に密着し、他の部分が被装着物に接触
   せずに中空状に浮いた状態で被装着物に取り付けられる
   こを特徴とする低温用接続部の絶縁カバー。
2. 【請求項２】 上記中空状に浮いた部分の長さは、絶縁
   カバーと被装着物が低温になったとき、絶縁カバーと被
   装着物の熱膨張の差により生ずる上記中空状に浮いた部
   分に加わる伸びが、低温時における絶縁カバーの材料の
   破断伸びの範囲内にあるようにしたことを特徴とする請
   求項１の低温用接続部の絶縁カバー。