(57)【特許請求の範囲】
【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、
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
ことを特徴とする低温用接続部の絶縁カバー。
【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
【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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