(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明部材、
透明部材の周りに設けられ、透明部材に接合された中間部材、および、
中間部材の周りに設けられ、中間部材を変形させるように圧縮嵌合によって中間部材に固定された外環を含み、
外環が、透明部材の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有し、
中間部材は、外環によって及ぼされる圧縮力によって塑性変形することにより透明部材に接合される第１部分と、透明部材に接合されない第２部分とを含む筒状の構造を有することを特徴とする点検窓アセンブリ。
【請求項２】
中間部材が第１の金属で作製され、外環が第２の金属で作製されており、第２の金属が第１の金属の融点よりも高い融点を有することを特徴とする請求項１に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項３】
中間部材が、はんだ付け可能なまたはろう付け可能な材料で作製されていることを特徴とする請求項２に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項４】
中間部材が、中間部材の半径方向に沿って第１の厚さを規定し、外環が、前記半径方向に沿って第２の厚さを規定しており、第２の厚さが第１の厚さの少なくとも３倍であることを特徴とする請求項１に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項５】
流体を搬送する筒状の部材をさらに含み、筒状の部材が、はんだ接合およびろう付け接合の少なくとも一方によって、中間部材に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項６】
中間部材が、銅、鉄（ferrous）合金およびアルミニウムの群から選択される材料を含
むことを特徴とする請求項１に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項７】
外環が、ステンレス鋼、冷間圧延鋼（ＣＲＳ）、鉄、鉄合金、および鉄（ferrous）合金の群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項８】
収容体をさらに含み、中間部材が、はんだ接合およびろう付け接合の少なくとも一方によって、収容体に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項９】
中間部材および収容体が、同一の材料で作製されていることを特徴とする請求項８に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項１０】
外環が、衝撃力に対して透明部材を保護するために充分な力学的強度および大きさを有していることを特徴とする請求項８に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項１１】
外環が、溶接不可能な材料で作製されていることを特徴とする請求項８に記載の点検窓アセンブリ。
【請求項１２】
封止ガラス、
封止ガラスを貫通して延在し、封止ガラスに密封封止された少なくとも１つの電流伝導部材、
封止ガラスを取り囲む金属中間部材であって、封止ガラスが圧縮力によって金属中間部材に接合された金属中間部材、および、
中間部材を取り囲み、中間部材を変形させる圧縮力によって中間部材に接合された金属外環を含み、
外環が、封止ガラスの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有し、
中間部材は、外環によって及ぼされる前記圧縮力によって塑性変形することにより封止ガラスに接合される第１部分と、封止ガラスに接合されない第２部分とを含む筒状の構造を有することを特徴とする密封端子アセンブリ。
【請求項１３】
中間部材が、外環の融点よりも低い融点を有することを特徴とする請求項１２に記載の密封端子アセンブリ。
【請求項１４】
電流伝導部材が、ピン、ワイヤ、プレート、スリーブまたはシート材料の１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の密封端子アセンブリ。
【請求項１５】
ハウジングをさらに含み、中間部材がフランジ、はんだ接合およびろう付け接合の少なくとも一方によって、ハウジングに接合されていることを特徴とする請求項１２に記載の密封端子アセンブリ。
【請求項１６】
中間部材が、中間部材の半径方向に沿って第１の厚さを規定し、外環が、前記半径方向に沿って第２の厚さを規定しており、第２の厚さが第１の厚さの少なくとも３倍大きいことを特徴とする請求項１２に記載の密封端子アセンブリ。
【請求項１７】
中間部材が、銅、鉄（ferrous）合金またはアルミニウムの群から選択される材料を含
むことを特徴とする請求項１２に記載の密封端子アセンブリ。
【請求項１８】
外環が、ステンレス鋼、冷間圧延鋼、鉄、鉄合金、および鉄（ferrous）合金の群から
選択される材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の密封端子アセンブリ。
【請求項１９】
透明ガラス部材、透明ガラス部材を取り囲む第１部分と第２部分とを含む筒状の構造を有する金属中間部材、および中間部材の第１部分を取り囲む金属外環を含む点検窓アセンブリを組み立てる工程、
組み立てた点検窓アセンブリを、ガラス部材のガラス転移温度以上の温度に加熱して、ガラス部材の溶融した材料がガラス部材と中間部材の第１部分との間の間隙を埋めるようにする工程、
組み立てた点検窓アセンブリを冷却してガラス部材を固化させ、ガラス部材が中間部材の第１部分に直接融着するようにする工程、および、
ガラス部材が中間部材の第１部分に直接融着した後に、組み立てた点検窓アセンブリを冷収縮させて、外環が、中間部材の第１部分の外周の周りに圧縮力を及ぼすようにし、それによって、該第１部分を塑性変形させてガラス部材に接合する工程、を含むことを特徴とする点検窓アセンブリの製造方法。
【請求項２０】
点検窓アセンブリが組み立てられた時および加熱される前に、中間部材が、ガラス部材の外径よりも大きい内径を有することを特徴とする請求項１９に記載の点検窓アセンブリの製造方法。
【請求項２１】
点検窓アセンブリが組み立てられた時および加熱される前に、外環が、中間部材の外径よりも大きい内径を有することを特徴とする請求項２０に記載の点検窓アセンブリの製造方法。
【請求項２２】
外環が、中間部材の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有し、中間部材がガラス部材の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有することを特徴とする請求項２１に記載の点検窓アセンブリの製造方法。
【請求項２３】
中間部材を容器のハウジングにはんだ付けまたはろう付けすることによって、点検窓アセンブリを容器に接合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の点検窓アセンブリの製造方法。
【請求項２４】
封止ガラス、封止ガラスを取り囲む第１部分と第２部分とを含む筒状の構造を有する金属中間部材、および中間部材の第１部分を取り囲む金属外環を含む端子アセンブリを組み立てる工程、
電流伝導部材を封止ガラスに挿通して、電流伝導部材が封止ガラスを貫通して延在するようにする工程、
組み立てた端子アセンブリを、封止ガラスのガラス転移温度以上の温度に加熱して、封止ガラスの溶融した材料が封止ガラスと中間部材の第１部分との間および封止ガラスと電流伝導部材との間のあらゆる間隙を埋めるようにする工程、
組み立てた端子アセンブリを冷却して封止ガラスを固化させ、封止ガラスが中間部材の第１部分および電流伝導部材に融着するようにする工程、ならびに、
封止ガラスが中間部材の第１部分および電流伝導部材に融着した後に、組み立てた端子アセンブリを冷収縮させて、外環が、中間部材の第１部分の外周の周りに圧縮力を及ぼすようにし、それによって、該第１部分を塑性変形させて封止ガラスに接合する工程、を含むことを特徴とする密封端子アセンブリの製造方法。
【請求項２５】
電流伝導部材を封止ガラスに挿通する工程が、加熱の工程の後に行われることを特徴とする請求項２４に記載の密封端子アセンブリの製造方法。
【請求項２６】
中間部材を容器のハウジングにはんだ付けまたはろう付けすることによって、端子アセンブリを容器に接合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の密封端子アセンブリの製造方法。
【請求項２７】
外部材の中に、第１部分と第２部分とを含む筒状の構造を有する中間部材を配置して、外部材が中間部材の第１部分を完全に取り囲むようにする工程、
中間部材および外部材を加熱して、中間部材および外部材の両方が熱膨脹するようにする工程、
中間部材の第１部分の中にガラス部材を配置して、中間部材の第１部分がガラス部材を完全に取り囲むようにする工程、ならびに、
中間部材および外部材を冷却して、中間部材および外部材の両方が冷収縮によって収縮し、外部材が、中間部材の第１部分およびガラス部材の周りに圧縮力を及ぼすようにし、それによって、該第１部分を塑性変形させてガラス部材に接合する工程、を含むことを特徴とするガラス−金属密封圧縮封止アセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本発明は、２００９年４月１６日出願の米国仮出願第６１／１６９，８８３号の利益を主張しており、その全開示内容は参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
本開示は、ガラス−金属（glass to metal）の密封封止アセンブリに関する。より詳しくは、本開示は、材料の選択範囲を広くし、製造コストを低くすることが可能で、密封封止された点検窓装置および密封端子アセンブリに好適な構造を有する、ガラス−金属密封封止アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
ここで説明する背景技術は、本開示の背景を大まかに説明するためのものである。この背景技術の欄に記載される範囲における、現在名前が記載されている発明者の研究のみならず、出願時に先行技術としての適格性を有すると別途認められることのない記載の各特徴も、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認定されるものではない。
【０００４】
従来の点検窓アセンブリは、たとえば、プロセスチューブまたは容器に取り付けられて、人がプロセスチューブ内の内容物（たとえば、流体）を観察することを可能にする。点検窓アセンブリは、一般に、ガラスおよびガラスの周りの金属環を含む。ガラスは、金属環に融着または封止される。金属環は内部のガラスを保護する。点検窓アセンブリは、金属環をプロセスチューブに溶接またはろう付けすることによって、プロセスチューブに取り付けられる。
【０００５】
従来の点検窓および／または密封端子アセンブリの材料は、ガラス、金属環、導体、およびプロセスチューブを接合するのが困難であるため、限られている。高圧の用途においては、ガラスは一般に金属環に高温で融着されて、両者間に密封封止を形成する。金属環は、一般に、高温での急速な酸化を避けるために、高い融点を有しなければならない。さらに、金属環は、プロセスチューブへの金属環の接合を可能にするために、一般に、溶接可能な金属で作製される。
【０００６】
金属環をプロセスチューブに接合するために、レーザ溶接を使用してもよい。レーザ溶接は、密封熱アセンブリに対する熱衝撃を生じないようにするために、特別な技術および注意を必要とする。したがって、従来の点検窓アセンブリおよび／または密封端子アセンブリのプロセスチューブへの取り付けは、時間を要し、比較的高価である。
【発明の概要】
【０００７】
密封封止点検窓アセンブリまたは密封端子アセンブリに好適なガラス−金属密封封止アセンブリ、およびその製造方法が開示される。
【０００８】
本開示に従う点検窓アセンブリは、透明部材（たとえば、レンズ）、中間部材、および外環を含む。中間部材は、透明部材の外周の周りに位置する。透明部材は、中間部材に接合される。外環は、中間部材を圧縮し、中間部材を変形させて、外環、中間部材および透明部材の間に圧縮封止を形成する。外環は、透明部材の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する。
【０００９】
点検窓アセンブリは、透明部材（たとえば、レンズ）、中間部材、および外環を含む。中間部材は、透明部材の外周境界の周りに位置する。透明部材は、中間部材に接合される。外環は、中間部材を圧縮し、中間部材を変形させて、外環、中間部材および透明部材の間の封止を強化する。中間部材は、はんだ接合およびろう付け接合の少なくとも一方によって、収容体に直接接合される。
【００１０】
本開示に従う密封端子アセンブリは、中央封止ガラス部材、中央封止ガラス部材を貫通する少なくとも１つの電流伝導部材、中間部材、および外環を含む。中間部材は、中央封止ガラス部材の周りに設けられて、中央封止ガラス部材に接合される。外環は、中間部材を圧縮して、中間部材を変形させる。外環は、中央封止ガラス部材の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する。
【００１１】
本開示は、さらに、収容体、中央封止ガラス部材、中央封止ガラス部材を貫通する少なくとも１つの電流伝導部材、中間部材、および外環を含む、封止アセンブリを提供する。中間部材は、中央封止ガラス部材の周りに設けられる。外環は、中間部材の周りを圧縮して、中間部材を変形させる。
【００１２】
点検窓アセンブリの製造方法は、透明部材、透明部材の周りの中間部材、および中間部材の周りの外環を含む点検窓アセンブリを組み立てる工程、組み立てた点検窓アセンブリを透明部材のガラス転移温度以上の温度に加熱して、透明部材の溶融した材料が透明部材と中間部材との間の間隙を満たすようにする工程、組み立てた点検窓アセンブリを冷却して透明部材を固化させ、透明部材を中間部材に直接融着させる工程、ならびに、透明部材が中間部材に直接融着した後に、組み立てた点検窓アセンブリを冷収縮させて、外環が中間部材の外周の周りに収縮力を及ぼすようにする工程、を含む。
【００１３】
本技術は、密封端子アセンブリの製造方法も提供する。この方法は、中央封止ガラス部材、中央封止ガラス部材を貫通する少なくとも１つの電流伝導部材、中央封止ガラス部材を取り囲む中間部材、および中間部材を取り囲む外環を含む、密封封止アセンブリを組み立てる工程、アセンブリを中央封止ガラス部材の転移温度以上の温度に加熱して、中央封止ガラス部材の溶融した材料が中央封止ガラス部材と中間部材との間の間隙を満たすようにする工程、アセンブリを冷却して、中央封止ガラス部材を固化させて、中間部材および電流伝導部材に直接融着させ、それらの間に密封封止をもたらすようにする工程、ならびに、中央封止ガラス部材が中間部材に直接融着した後に、アセンブリを冷収縮させて、外環が中間部材の外周の周りに収縮力を及ぼすようにする工程、を含む。
【００１４】
さらに、ガラス−金属密封圧縮封止アセンブリの製造方法は、外部材内に中間部材を配置して、外部材が封緘部材を完全に取り囲むようにする工程、中間部材および外部材を加熱して、中間部材および外部材の双方を熱膨張させる工程、ガラス部材を中間部材内に配置して、中間部材がガラス部材を完全に取り囲むようにする工程、ならびに、中間部材および外部材を冷却して、中間部材および外部材の両方が冷収縮によって収縮し、外部材が中間材およびガラス部材の周りに収縮力を及ぼすようにする工程、を含む。
【００１５】
本発明のさらなる適用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明および具体的な例は、本発明の好ましい実施形態を表すが、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定するものではない、ことを理解すべきである。
本発明は、詳細な説明および添付の図面から、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の教示に従う点検窓アセンブリの上面図である。
【図２】本開示の教示に従う点検窓アセンブリの断面図である。
【図３】本開示の教示に従う点検窓アセンブリの透明部材、外環、および中間部材の境界を示す模式図である。
【図４】本開示の教示に従う点検窓アセンブリを組み込んだ容器の断面図である。
【図５】本開示の教示に従う密封端子アセンブリの部分断面図である。
【図６】本開示の教示に従う別の密封端子アセンブリの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付の図面を参照しながら、例示の実施形態をより詳細に説明する。ここで使用する用語は、特定の例示の実施形態を説明することのみを目的としており、限定を意図するものではない。ここで使用する単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明瞭に示さない限り、複数形をも含むことを意図するものである。用語「含む」、「含んで」、「含有する」および「有する」は、包括的であり、したがって、述べられている特徴、整数、工程、操作、要素および／または部品を規定するが、１以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、部品および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。ここに記載される方法の工程、処理および操作は、実行の順序が明確に規定されていない限り、説明または図示した特定の順序でのそれらの実行を必ず必要とすると、理解すべきではない。また、追加のまたは代替の工程を採用してもよいと、理解すべきである。
【００１８】
「内の」、「外の」、「下方の」、「下の」、「低い」、「上の」、「高い」などの空間に関する相対用語は、ここでは、図に示されている１つの要素または特徴の他の要素または特徴との関係を説明するための記述を、容易にするために使用される。空間に関する相対用語は、図に表された向きに加えて、使用または操作に際しての装置の異なる向きを包含することを、意図されていることもある。たとえば、図中の装置がひっくり返されたとき、他の要素または構造の「下」または「下方」と記載された要素は、他の要素または構造の「上」の向きとなる。よって、たとえば、「下」という用語は、上および下の向きの双方を包含し得る。装置は他の向き（９０度回転、または別の向き）をとることもあり、したがって、ここで使用する空間に関する相対的な記述子は、しかるべく解釈されよう。
【００１９】
本開示は、ガラス−金属密封圧縮封止のためのアセンブリおよびその封止の製造方法を記載する。一般に、このアセンブリは、たとえば、点検窓材料または封止ガラス材料を含んでもよいガラス部材；中間部材；および環部材を含む。ガラス部材は、その外周を中間部材によって緊密に取り囲まれ、中間部材は、その外周を環部材によって取り囲まれ、環部材は、ここに記載するように圧縮嵌合で取り付けられる。
【００２０】
ガラス部材および環部材の各々の熱膨張係数は異なり、環部材の熱膨張係数がガラス部材の熱膨張係数よりも大きい。ガラス−金属圧縮封止アセンブリは、環部材が、加熱されて熱膨張し、中間部材およびガラス部材の周りに配置された後に、冷えて収縮して、ガラス部材と中間部材との境界および中間部材と環部材との境界に密封圧縮封止を生成したときに、実現される。
【００２１】
中間部材は、（ガラス部材および環部材と比較して）相対的に展性のある材料を含み、中間部材、ガラス部材および環部材の間のそれぞれの境界での微小間隙を埋めるために、冷却環部材によって生成される圧縮力の下で流動することが可能である。生じる中間部材の流動が、アセンブリの各部材を機械的に接合または連結して、所望の封止を実現する。ガラス部材がさらに、中間部材に融着してもよいし、しなくてもよい。ここで使用する「融着」は、共に融解することによって、あるいは、あたかも共に融解することによって、という意味である。溶融材料は、一般に、化学的な、分子の、あるいは粘着的な結合によって接合される。ガラス−金属圧縮封止は、ガラス部材の中間部材への融着を伴って、または伴うことなく、本開示に従って実現される。
【００２２】
図１を参照すると、本開示の教示に従う点検窓アセンブリ１０は、中央部材／透明部材１２（たとえばレンズなど）、外環１４、および、両者の間の中間部材１６を含んでいる。透明部材１２は、溶融可能もしくは溶融不可能なあらゆるガラス、結晶性材料またはセラミック材料（単結晶および多結晶を含む）でよい。たとえば、ホウケイ酸塩、ソーダライムケイ酸塩、およびサファイヤ（結晶性）が、透明部材１２に好適な材料である。図１においては、透明部材１２を概して円形状を有するものとして示しているが、透明部材１２は別の適する形状または構造を有してもよい。
【００２３】
図２を参照すると、中間部材１６は、第１部分１８、第２部分２０、内周面２２、および、内周面２２によって規定される内部空間２４を含む筒状の薄壁構造を有する。「薄壁構造」は、透明部材１２および外環１４の大きさと比べて相対的に薄い壁を含み、圧縮力が加わったときに、「薄」壁が搾られて、外環１４と透明部材１２との間で圧着し得る。外環１４の熱膨張係数は、透明部材１２の熱膨張係数よりも大きい。したがって、外環１４と透明部材１２との冷収縮の差が、透明部材１２と中間部材１６の第１部分１８との境界、および外環１４と中間部材１６の第１部分１８との境界における収縮力となる。中間部材１６の第１部分１８は、したがって、外環１４と透明部材１２との間の圧縮力によって搾られて、圧着する。
【００２４】
例示目的のみであるが、透明部材１２の外径に対する「薄壁」の厚さの比（つまり、ｔ１／ＯＤｔ）、または外環１４の筒状壁の半径方向の厚さ（ｔ２）に対する「薄壁」の厚さ（ｔ１）の比（つまり、ｔ１／ｔ２）は、点検窓アセンブリ１０の個々の部材の材料および熱膨脹係数に応じて、変わってよい。例示目的のみであるが、透明部材１２の外径ＯＤｔに対する外環１４の外径ＯＤｏの比（つまり、ＯＤｏ／ＯＤｔ）は、外環１４および透明部材１２が充分な圧縮力を中間部材１６に加えて、中間部材１６を搾って、外環１４と透明部材１２との間で圧着させ得るように、充分に大きくなければならない。図示した例においては、ｔ１／ｔ２は約１／３である。
【００２５】
第１部分１８は、透明部材１２および外環１４に接合される。透明部材１２の外周が、第１部分１８に隣接する中間部材１６の内周面に融着してもよい。第２部分２０は、点検窓アセンブリ１０をプロセスチューブまたは容器（不図示）に取り付けるために、プロセスチューブまたは容器に取り付けることが可能である。半径方向Ｘに沿って測定した第１部分１８の厚さは、半径方向Ｘに沿って測定した第２部分２０の厚さ以下でよい。
【００２６】
図２においては、第１部分１８は、筒状の薄壁構造の形状である中間部材１６の端部に設けられるように示しているが、第１部分１８は中間部材１６のあらゆる部位に設けることができる。「第１」部分１８は、透明部材１２に接合される中間部材１６の部位を示すために使用され、「第２」部分１８は、透明部材１２に接合されない筒状の薄壁の部位を示すために使用されている。
【００２７】
中間部材１６は、透明部材１２に接合される。中間部材１６は、外環１４の融点以下の融点を有する金属で作製される。中間部材１６に好適な材料には、銅、銅合金、ステンレス鋼、鉄、および鉄合金が含まれるが、これらに限られない。
【００２８】
外環１４は、半径方向の衝撃に対して透明部材１２を保護するための充分な力学的強度を有する金属で作製される。外環１４は、閉じた環形状を有してよく、中間部材１６の第１部分１８の周りに取り付けられる。これに代えて、外環１４は、第１部分１８が挿入される円形または楕円形の穴を有する、任意の形状の板（たとえば、正方形の板）を含んでもよい。外環１４の降伏強度および熱膨張係数はそれぞれ、中間部材１６の降伏強度および熱膨張係数以上である。組み立てられたとき、外環１４は、透明部材１２と外環１４との間の第１部分１８を圧縮して、第１部分１８を変形させる。
【００２９】
外環１４は、溶接可能なまたは溶接不可能な金属で作製されてよい。外環１４に好適な材料には、銅合金、ステンレス鋼（オーステナイトおよびフェライトの両方）、冷間圧延鋼（ＣＲＳ）、鉄、鉄合金、鉄（ferrous）合金（ニッケルメッキされても、されなくてもよい）が含まれるが、これらに限られない。
【００３０】
点検窓アセンブリ１０を作製するために、中間部材１６によって規定される内部空間に、透明部材１２が配置される。外環１４は、中間部材１６の第１部分１８の周りに組み付けられる。透明部材１２、外環１４および中間部材１６のアセンブリは、第２部分２０が上に、第１部分１８が下に位置するように、上下逆に配置される。点検窓アセンブリ１０を加熱、溶融、接合および冷却するために、アセンブリは高温のオーブン（例示目的のみであるが、ガラス封止オーブンなど）に入れられる。
【００３１】
より具体的には、点検窓アセンブリ１０は、およそ６００℃から１５００℃まで加熱される。高温度において、透明部材１２、中間部材１６、および外環１４は膨張する。中間部材１６の熱膨張係数は、透明部材１２の熱膨張係数よりも大きい。熱膨張における差異は、透明部材１２と中間部材１６との間の環状間隙をもたらす。
【００３２】
透明部材１２は、ガラス転移温度において軟化する。ソーダ石灰ガラスについて、ガラス転移温度は、およそ５２０〜６００℃である。加熱を続けると、透明部材１２は、溶融状態に変化する。透明部材１２は、その溶融状態において、流動して、環状間隙を埋める。その後、点検窓アセンブリ１０は、ガラス封止オーブンの冷却域に移動される。点検窓アセンブリ１０の温度が透明部材１２のガラス転移温度に低下すると、透明部材１２は、硬化を始める。環状間隙における溶融物質は硬化して、透明部材１２を中間部材１６の内周面２２に接合させ、場合によっては融着させる。
【００３３】
点検窓アセンブリ１０の温度が低下を続けると、透明部材１２、外環１４、および中間部材１６は、冷収縮に起因する収縮を始める。中間部材１６の内周面２２は、冷収縮する前に、透明部材１２に既に接合されている。冷収縮が始まるとき、中間部材１６の内径は、透明部材１２の外径に等しい。したがって、中間部材１６の収縮は、透明部材１２によって制限される。制限された中間部材１６の収縮は、透明部材１２と中間部材１６との境界における収縮力をもたらす。収縮力は、透明部材１２によって中間部材１６の内周の周囲に加えられる。
【００３４】
加熱の前に、外環１４の内径は、外環１４が中間部材１６に組み付けられ得るように、中間部材１６の第１部分１８の外径より大きくてもよい。外環１４と中間部材１６との間に間隙が存在してもよい。加熱すると、外環１４と中間部材１６との熱膨張が異なるとき、間隙は拡大する。間隙は、冷却中に縮小する。しかしながら、中間部材１６は、透明部材１２の制限のために、その元の寸法にまで収縮できないので、間隙は、点検窓アセンブリ１０が加熱される前の元の寸法にまで小さくなり得ない。ある時点で、外環１４の内径が、中間部材１６の外径に等しくなり、外環１４の内周面が、中間部材１６の外周面に接触する。
【００３５】
図３を参照すると、破線Ａは、中間部材１６の外径が外環１４の内径に等しい場合の、中間部材１６と外環１４との境界を示す。この時点において、中間部材１６の第１部分１８と外環１４との間に力は加えられない。第１部分１８および第２部分２０は、一定の厚みを有する一体化薄壁構造の部分であってもよい。したがって、この時点で、第１部分１８の厚みは、第２部分２０の厚みに等しい。
【００３６】
点検窓アセンブリ１０の温度が低下を続けると、熱膨張における差異および中間部材１６の相対的展性のために、外環１４は、中間部材１６を圧縮し始める。外環１４の熱膨張係数は、中間部材１６の熱膨張係数よりも大きい。したがって、外環１４は、中間部材１６よりも大きな程度までに収縮する。外環１４の内径が中間部材１６のチューブ状の薄壁構造の外径よりも小さくなるとき、収縮された外環１４は、外環１４と中間部材１６との境界において収縮力Ｆを及ぼす。
【００３７】
温度が低下すると、収縮力Ｆは増大する。収縮力Ｆが中間部材１６の降伏力よりも大きくなるとき、中間部材１６の第１部分１８は、塑性変形を受ける。外環１４は、予想される収縮力よりも大きな降伏力を有しており、降伏しない。したがって、外環１４は、変形して、透明部材１２と外環１４との間で、収縮力Ｆが透明部材１２に直接に加えられるまで、第１部分１８を搾る。金属封止３０のための金属は、外環１４と中間部材１６との間に収縮接触によって形成される。外環１４と中間部材１６との間に、密封封止が必要ないことを注意しておく。
【００３８】
第１部分１８が外環１４によって変形されたとき、収縮力Ｆが、透明部材１２に対して第１部分１８を締め付けることができ、透明部材１２に直接に加えられ得るように、中間部材１６の薄壁構造の厚みが選択される。第１部分１８は、圧着され、第１部分の厚みは減少する。外環１４は、降伏することなく透明部材１２に対して収縮力を加え、かつ衝撃力から透明部材１２を保護するために十分な力学的強度を有する。
【００３９】
同様に、温度が低下すると、収縮力が、中間部材１６と透明部材１２との間において発生して、中間部材１６の変形を促進する。収縮力は、透明部材１２の半径方向に加えられて、透明部材１２と中間部材１６との間、および中間部材１６と外環１４との間に圧縮封止が形成されることを保証する。このような圧縮は、透明部材１２を中間部材１６の内部にしっかりと保持するだけではなく、それらの部材間の封止を改善する。透明部材１２と中間部材１６との間の圧縮封止２８は、圧力抵抗性および耐久性を有し、ヘリウムの漏出を防止する。圧縮封止２８は、１×１０−９ｍｂａｒ・ｌ／ｓｅｃ以下のリークレートを有してもよい。
【００４０】
点検窓アセンブリ１０が完成した後、点検窓アセンブリ１０は、中間部材１６の第２部分２０をプロセスチューブにはんだ付け、またはろう付けすることによってプロセスチューブに接続される。中間部材１６の材料は、高い融点を有するものに限定されず、中間部材とプロセスチューブとの接合を促進するために、プロセスチューブの特性に類似した特性を有するように選択されてもよい。たとえば、プロセスチューブが銅から作られるとき、中間部材１６は、銅から作られてもよく、点検窓アセンブリ１０は、はんだ付けによってプロセスチューブに接合される。
【００４１】
同様に、外環１４の材料は、溶接可能な金属に限定されず、それによって外環１４のための材料の選択範囲を拡大する（オーステナイトステンレス鋼など）。拡大された中間部材１６および外環１４のための材料の選択範囲は、接合方法の選択範囲を拡大させる（たとえば、溶接、ろう付け、およびはんだ付け）。したがって、製造時間および製造費用は、著しく削減される。
【００４２】
図４を参照して、容器４０は、プロセスチューブ４２と、ジョイント４６でプロセスチューブに接合される点検窓アセンブリ４４とを含む。ジョイント４６は、はんだジョイント、ろう付けジョイントであってもよく、または他の接合部材によって形成されてもよい。点検窓アセンブリ４４は、透明部材４８と、外環５０と、中間部材５２とを含む。透明部材４８および外環５０は、図１および図２の透明部材１２および外環１４と同様の構成を有する。
【００４３】
中間部材５２は、第１チューブ５４と第２チューブ５６と第３チューブ５８とを含むＴ型管状体を規定する。第１チューブ５４および第２チューブ５６は一直線に並んでプロセスチューブ４２に接続される。矢符Ｂは、流体搬送装置４０において搬送される流体の流れ方向を示す。第３チューブ５８は第１部分６０と第２部分６２とを含む薄壁構造を含む。第１部分６０は、透明部材４８に融着される。第２部分６２は、第１チューブ５４および第２チューブ５６に隣接して設けられる。Ｔ型管状体は、プロセスチューブ４２と同様の材料から成る標準Ｔ字管であってもよい。したがって、点検窓アセンブリ４４は、プロセスチューブ４２にはんだ付けによって接続されてもよい。
【００４４】
本開示によれば、点検窓アセンブリ１２または４４は、プロセスチューブ４２または容器４０の収容体に適合する構成を有する中間部材１６または５２を含んでもよい。したがって、任意の既存のまたは標準のチューブが中間部材１６または５２として用いられて、中間部材のプロセスチューブ４２または容器４０の収容体への接合を容易にしてもよい。さらに、中間部材１６または５２は、溶接、ろう付けまたははんだ付けによって、プロセスチューブ４２または収容体に接合可能な材料から形成されてもよい。したがって、点検窓アセンブリの製造コストおよび組立コストを大幅に低減することができる。
【００４５】
さらに、本開示の点検窓アセンブリは材料の選択を増加させ、他の材料に容易に接合することができるので、点検窓アセンブリは、プロセスチューブまたは流体搬送装置以外のより多くの用途で適用されてもよい。たとえば、点検窓アセンブリは、缶に接合されてもよく、密封および透明機能が必要とされる（たとえば液面監視、光監視、色監視など）他の薄壁部材に組み込まれてもよい。さらに、センサがプロセスチューブに収容される流体の状態を監視するための点検窓アセンブリ１０の透明部材４８を通して挿入されてもよい。
【００４６】
図５および図６をさらに参照して、本教示は、密封ターミナルアセンブリ１１０をさらに提供し、密封ターミナルアセンブリ１１０は、ターミナルアセンブリ１１０の一方側からターミナルアセンブリ１１０の他方側に電流を伝導するための少なくとも１つの電流伝導部材１１８を含む。図５に示されるように、ある局面におけるターミナルアセンブリ１１０の構造は、点検窓アセンブリ１０と実質的に同様である。したがって、点検窓アセンブリ１０の種々の部材の説明は、ターミナルアセンブリ１１０に適用可能である。しかしながら、中央ガラス封止部材１１２が、密封ガラス−金属封止に電流伝導部材１１８を設けるのに適したガラス形成のものであることが重要である。
【００４７】
ターミナルアセンブリ１１０は、点検窓アセンブリ１０と同様に製造されてもよい。したがって、本明細書に記載の点検窓アセンブリ１０の製造方法はターミナルアセンブリ１１０の製造方法をも説明する。
【００４８】
点検窓アセンブリ１０および点検窓アセンブリ４４と同様に、ターミナルアセンブリ１１０の中間部材１１６は、任意の適切な接合装置または方法を用いて任意の適切な装置に装着されてもよい。たとえば、中間部材１１６は、中間部材５２に対して、図４に説明され図示されたものと同様にして、ジョイント４６を介して容器４０のプロセスチューブ４２に装着されてもよい。
【００４９】
電流伝導部材１１８は、中央ガラス封止部材１１２を通して延び、たとえば、湿度センサ、流量センサおよび／または制御装置などとともに使用するために、中央ガラス封止部材１１２を横切って電気信号を伝導することができる。電流伝導部材１１８は、ピン、ワイヤ、ロッド、プレート、圧延薄板または平薄板などの導体の様々な適切な形態を含んでもよい。導体１１８は、銅、金、鋼または銅芯鋼などの適切な導電性材料から成ってもよい。電流伝導部材１１８は、単一品またはモジュール式であってもよい。図５に図示されるように、複数の電流伝導部材１１８がガラス封止部材１１２を通して設けられてもよい。
【００５０】
電流伝導部材１１８は、適切な手法でガラス封止部材１１２内に封止されて、電流伝導部材１１８とガラス封止部材１１２との間の密封封止を形成してもよい。たとえば、ガラス封止部材１１２には、ガラス封止部材１１２を外環１１４および中間部材１１６に組み付けてターミナルアセンブリ１１０を形成する前に、既に密封封止された電流伝導部材１１８（いわゆる「全ガラスターミナル」）が予め形成されてもよい。あるいは、ガラス封止部材１１２には、ガラス封止部材１１２を完全に通して延び、電流伝導部材１１８を受けるように寸法決めされかつ形成される１または複数の貫通孔１２０が予め形成されてもよい。ガラス封止部材１１２を外環１１４および中間部材１１６と接合する前後に、電流伝導部材１１８が孔１２０に挿入されてもよい。ガラス封止部材１１２が、製造プロセス中、溶融状態に加熱されてから冷却すると、電流伝導部材１１８との密封封止を形成する。さらにまた、電流伝導部材１１８は、組立中溶融状態にあるガラス封止部材１１２に挿入されてもよく、これによって予め形成される孔１２０の必要性を除去することができる。
【００５１】
特に図６を参照して、別の構成のターミナルアセンブリ１１０’が示される。ターミナルアセンブリ１１０’において、外環１１４’は、たとえば、ハウジングのフランジ部を含む。中間部材１１６’は、フランジ部に受けられる。組立中、フランジ部および中間部材１１６’は加熱されて、熱膨張する。加熱されていない、予め形成された全ガラスターミナル１１２’は、次いで中間部材１１６’に設けられる開口内に挿入される。次いで、ターミナルアセンブリ１１０’は、冷却される。上述のように、密封ガラス−金属圧縮封止が形成される。
【００５２】
本開示の広い教示が様々な形態で実施可能であることを、当業者は上述の記載から理解することができる。したがって、本開示は特定の実施例を含むけれども、他の変更は、図面、明細書および特許請求の範囲を検討すれば当業者に明らかになるので、本開示の真の範囲は限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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