JP2017003014A - 二重封止型ターミナルヘッダ - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッダ構成要素の熱応力の違いを吸収できる構造を採用した二重封止型ターミナルヘッダを提供すること。
【解決手段】 低温タンクの貫通部に使用される二重封止型ターミナルヘッダにおいて、中心導体４に凸状部分４３を形成して第１の長さＬ２０とし、これと環状封着管（３、９）の長さＬ３０の合計値と、セラミックスリーブ２の長さＬ１０とをほぼ同一にし、環状封着管（３、９）および凸状部分４３の熱膨張および熱収縮による伸縮値の加算値と、セラミックスリーブ２の熱膨張および熱収縮による伸縮値とがほぼ一定の範囲内に維持されるように、中心導体４および環状封着管（３、９）の長さと、セラミックスリーブ２の長さとをそれぞれ所定の割合による長さに設定したものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液化天然ガス等を貯蔵する低温タンクの貫通部分で用いられる二重封止型ターミナルヘッダに関し、特にヘッダを構成する要素の熱応力の違いによる変形を吸収できるように工夫した二重封止型ターミナルヘッダに関するものである。

ＬＮＧ／ＬＰＧ等の低温液化ガスを貯蔵する低温タンク内部には、ＬＮＧ／ＬＰＧ等の低温液化ガスをタンク外部に送り出すためサブマージドモータポンプが設置されている。このサブマージドモータポンプのモータは、低温タンク外部から電力を供給することにより駆動されている。

この低温タンク内部およびポンプ部は、低温高圧の状況にあるため、低温タンク内に電力を供給する際には、液漏れや低温による不具合が発生しないようにする必要がある。そのための貫通ブッシングとして、従来から、二重封止型ターミナルヘッダが用いられている。
この種の二重封止型ターミナルヘッダは、周知のとおり、ＬＮＧ／ＬＰＧ等の液化天然ガスを貯蔵する低温タンク等の貫通部分に用いられている。この二重封止型ターミナルヘッダは、前記タンクの貫通部を塞ぐように固定される隔壁フランジと、前記隔壁フランジに設けた透孔に挿通固定されたセラミックスリーブと、前記セラミックスリーブの内部の中空部に挿通された導体とを備え、封止が必要な箇所を封止材にて封止してなるものが知られている。
このような二重封止型ターミナルヘッダにおいて、液漏れや低温による不具合を防止するため、従来より、各種構造のものが工夫され提案されている（特許文献１、２、３参照）。

実開昭６４−３５６３７号公報 特開平８−３３８５９６号公報 特開平１０−１１６５３０号公報

上記従来の二重封止型ターミナルヘッダでは、温度変化に応じて発生する熱応力を吸収するための構造が提供されているものの、特許文献１記載の従来技術では軸方向に耐力以上の熱応力が発生して金属疲労を起こす恐れがあり、特許文献２記載の従来技術では導体の中間部分の断面積を小さくして可撓性をもたせることにより熱応力を吸収させようとしているが、低温のため可撓性がなくなる恐れがあり、さらに特許文献３記載の従来技術ではベロー構造を採用して熱応力を吸収しようとしているが、そのベロー構造部分で金属疲労が発生してしまうという不都合があった。

本発明は、上記不都合な点を解消し、熱応力の違いを吸収できる構造を採用した二重封止型ターミナルヘッダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１記載の二重封止型ターミナルヘッダは、
液化天然ガス等を貯蔵する低温タンクの貫通部に使用される二重封止型ターミナルヘッダにおいて、
中心軸に対して同心状に、中心軸側から中心導体、環状封着管及びセラミックスリーブと順に配置し、前記中心導体は金属で中心軸方向に所定長さで所定の半径の円柱形状に形成し、前記環状封着管は当該中心導体の外周にコバールで中心軸方向に所定の長さで所定の肉厚をもった円筒形状に形成し、前記セラミックスリーブは当該環状封着管の外周に中心軸方向に所定の長さで所定の肉厚をもった円筒形状に形成し、かつ、当該セラミックスリーブを低温タンク固定用隔壁フランジに嵌合させて一体化し、
前記環状封着管はその内周面と前記中心導体外周面との間で所定の間隙が保たれる内径に形成し、当該セラミックスリーブはその内周面とコバール外周面との間で所定の間隙が保たれる内径に形成し、
かつ、当該中心導体、封着管及びセラミックスリーブは所定の位置にて支持構造にて支持された二重封止型ターミナルヘッダであって、
当該中心導体は、低温タンクの貫通部に設置されたときに常温大気圧側に位置する部位に凸状部分を形成し、当該凸状部分は中心軸方向に第１の長さでかつ封着管の外径と同一外径に形成し、
前記環状封着管は環状長尺封着管と環状短尺封着管とからなり、前記環状長尺封着管は中心軸方向に第２の長さに形成して前記中心導体の凸状部分より低温高圧側となる領域に配置して前記中心導体の凸状部分に支持構造で係着し、前記環状短尺封着管は中心軸方向に第３の長さに形成して前記中心導体の凸状部分より常温大気圧側となる領域に配置して前記中心導体の凸状部分に支持構造で係着し、
前記中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さ、環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さ及び環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さの合計長さと、前記セラミックスリーブの中心軸方向の長さとをほぼ同一にし、
かつ、前記環状長尺封着管および前記環状短尺封着管の熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値および前記中心導体の凸状部分の熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値の加算値と、前記セラミックスリーブの熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値とがほぼ同一ないし一定の範囲内に維持されるように、前記中心導体の凸状部分の長さ、環状封着管の長さおよびセラミックスリーブの長さをそれぞれ所定の割合による長さに設定したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明に係る二重封止型ターミナルヘッダは、請求項１記載において、前記中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さは、セラミックスリーブの中心軸方向に長さの概ね２０．８％程度に設定されていて、
かつ、前記環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さと、前記環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さを加えた合計長さは、セラミックスリーブの中心軸方向に長さの概ね７９．２％程度に設定されていることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明に係る二重封止型ターミナルヘッダは、請求項１又は２記載において、
前記セラミックスリーブの中心軸方向の長さをＬ１０、その熱膨張率をα１０とし、中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さをＬ２０、その熱膨張率をα２０とし、かつ、環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さと環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さの合計長さをＬ３０、その熱膨張率をα３０としたときに、
Ｌ１０＝Ｌ２０＋Ｌ３０
Ｌ１０× α１０＝（Ｌ２０×α２０）＋（Ｌ３０× α３０）
の関係が成立することを特徴とするものである。

本発明は、前記中心導体が低温タンクの貫通部に設置されたときに常温大気圧側に位置する前記中心導体の部位に凸状部分を形成し、前記中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さ、環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さ及び環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さの合計長さと、前記セラミックスリーブの中心軸方向の長さとをほぼ同一にし、かつ、前記環状長尺封着管及び前記環状短尺封着管の熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値及び前記中心導体の凸状部分の熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値の加算値と、前記セラミックスリーブの熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値とがほぼ同一ないし一定の範囲内に維持される値に、前記中心導体の凸状部分の長さと環状封着管の長さとセラミックスリーブの長さをそれぞれ所定の割合による長さに設定したので、中心導体、環状長尺封着管および前記環状短尺封着管とセラミックスリーブとがほぼ同一値に伸縮して中心軸方向に沿う熱応力による影響を軽減できるという優れた効果を奏する。

本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダの実施形態の一例を示す断面図である。 本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダの構造を模式的に示す断面図である。 図２のＡ−Ａ′線に沿って示す断面図である。 図２のＢ−Ｂ′線に沿って示す断面図である。 図２のＣ−Ｃ′線に沿って示す断面図である。 図２のＤ−Ｄ′線に沿って示す断面図である。 本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダのセラミックスリーブ等の低温圧力側端部を拡大して示す断面図である。 本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダのセラミックスリーブ等の常温大気圧側端部を拡大して示す断面図である。 本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダのセラミックスリーブ等の低温圧力側端部の他の構成例を拡大して示す断面図である。 本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダのセラミックスリーブ等の常温大気圧側端部の他の構成例を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダＴＨの実施の形態も、ＬＮＧ／ＬＰＧ等の液化天然ガスを貯蔵する低温タンク等の貫通部分に用いられるものである。

この二重封止型ターミナルヘッダＴＨは、図１に示すように、隔壁フランジ１と、セラミックスリーブ２と、環状長尺封着管３と、中心導体４と、第１の環状封着金具５と、第２の環状封着金具６と、第３の環状封着金具７と、第４の環状封着金具８と、環状短尺封着管９と、端子Ｐａ、Ｐｂとを備え、封止が必要な箇所を封止材にて封止してなるものである。
この二重封止型ターミナルヘッダＴＨにおいて、中心軸Ｏに対して同心状に、まず中心導体４が配置され、その中心導体４の外周に環状封着管３、９が配置され、さらに環状封着管３、９の外周にセラミックスリーブ２が順次配置された構造をしている。
また、二重封止型ターミナルヘッダＴＨにおいて、前記中心導体４は、金属で中心軸Ｏの方向に所定長さＬｃ以上の円柱形状に形成されている。この中心導体４の外周には、中空円筒形状をした前記環状封着管３、９が配置されている。
前記環状封着管３、９は、コバールで中心軸Ｏに対して所定の長さＬｉ、Ｌｓで所定の肉厚で円筒形状に形成されている。前記セラミックスリーブ２は、当該環状封着管３、９の外周に所定の長さＬｃで所定の肉厚で円筒形状に形成し、かつ、当該セラミックスリーブ２を隔壁フランジ１に嵌合させて一体化した構造をしている。

さらに、二重封止型ターミナルヘッダＴＨの各部構成要素について、図１を参照して詳説する。
隔壁フランジ１は、次のように構成されている。すなわち、前記隔壁フランジ１は、例えばＳＵＳ３１６Ｌからなる所定厚み（Ｌａ＋Ｌｂ）の板体で構成されており、この板体には透孔１０が穿設されている。前記隔壁フランジ１に穿設された透孔１０は、大径孔部１１と、小径孔部１２とから構成されている。

前記大径孔部１１は、低温高圧側に接する隔壁フランジ１の第１の側面Ｓａ側から常温大気圧側に接する隔壁フランジ１の第２の側面Ｓｂ側に向かって、所定の第１の長さＬａにわたって、中心軸Ｏから第１の半径Ｒａに保たれて穿設されている。
前記小径孔部１２は、前記第２の側面Ｓｂ側から前記第１の側面Ｓａ側に向けて前記大径孔部１１までの第２の長さＬｂにわたって、大径孔部１１の半径Ｒａより小さい半径であって前記中心軸Ｏから第２の半径Ｒｂに保たれて穿設されている。

次に、セラミックスリーブ２は、次のように構成されている。すなわち、前記セラミックスリーブ２は、例えばＨＡ−９２の材質からなるセラミック絶縁体から構成されていて、所定の長さＬｃの中空円柱形状体であって、太円柱部２１と細円柱部２２とからなる形状に形成されている。

前記太円柱部２１は、低温圧力側に接する部分が前記隔壁フランジ１の大径孔部１１の内径Ｒａよりやや小さい外径Ｒｃで所定長さＬｄに形成され前記隔壁フランジ１の大径孔部１１に所定の間隙Ｄａをもって嵌り合える外形形状に形成されている。

前記細円柱部２２は、常温大気圧側と接する部分が前記隔壁フランジ１の小径孔部１２の内径よりやや小さい半径Ｒｄで所定の長さＬｅに形成され前記隔壁フランジ１の小径孔部１２に所定の間隙Ｄｂをもって嵌り合える外形形状に形成されている。

また、前記セラミックスリーブ２は、太円柱部２１と細円柱部２２との境界Ｆの両側において所定の形状に構成されている。

前記セラミックスリーブ２の前記太円柱部２１と前記細円柱部２２との境界Ｆより低温圧力側であって前記セラミックスリーブ２の外周部分に、当該境界Ｆより低温圧力側に向かって所定の半径Ｒｅで第１の凹部２３が形成されている。また、前記セラミックスリーブ２の前記太円柱部２１と前記細円柱部２２との境界Ｆより低温圧力側で第１の凹部２３の図示左側の前記セラミックスリーブ２の外周部分に、前記第１の凹部２３の半径Ｒｅより大きく外径Ｒｃより小さい半径Ｒｆに形成した第２の凹部２４が形成されている。

さらに、前記セラミックスリーブ２であって前記太円柱部２１と前記細円柱部２２との境界Ｆより常温大気圧側の外周部分に、常温大気圧側の所定の位置であって前記セラミックスリーブ２の細円柱部２２の半径Ｒｄよりは大きく前記隔壁フランジ１の小径孔部１２の半径Ｒｂよりは小さな半径Ｒｇで一定長さに作成した凸部２５が形成されている。

なお、前記隔壁フランジ１にあっては、大径孔部１１と小径孔部１２との境界部分において、大径孔部１１側の境界部分から常温大気圧側に向かって図示のように半円状に空間１３が形成されている。また、前記セラミックスリーブ２にあっては、太円柱部２１と細円柱部２２との境界Ｆの部分において、細円柱部２２側の境界Ｆの位置から低温圧力側に向かって図示のように半円状に空間２０が形成されている。

そして、前記隔壁フランジ１の大径孔部１１に、前記セラミックスリーブ２の太円柱部２１が図１に示すように配置されており、その配置によって、当然、前記隔壁フランジ１の小径孔部１２に、前記セラミックスリーブ２の細円柱部２２が図１に示すような配置にされている。

前記隔壁フランジ１とセラミックスリーブ２とが図１に示すような配置状態において、前記隔壁フランジ１の大径孔部１１と前記セラミックスリーブ２の太円柱部２１とが、第１の環状封着金具５と第２の環状封着金具６とにより連結されていることを説明する。

すなわち、前記隔壁フランジ１の大径孔部１１の内周面には、第１の環状封着金具５の一端が固定されている。前記セラミックスリーブ２の第１外径部２１の所定部分には、第２の環状封着金具６の一端内周面が固定されている。また、第１の環状封着金具５と第２の環状封着金具６とは、それぞれの他端同士が固定されることにより、隔壁フランジ１の大径孔部１１と、セラミックスリーブ２の太円柱部２１とが連結されている。

さらに説明すると、前記隔壁フランジ１の大径孔部１１の内周面には、第１の環状封着金具５の一端側外周面が例えばＴＩＧ溶接により固定されている。前記セラミックスリーブ２の太円柱部２１の所定部分である第２の凹部２４の平面には、第２の環状封着金具６の一端側内周面が例えばロー付けにより固着されている。前記第１の環状封着金具５の内周面には、第２の環状封着金具６の他端側外周面が、空間１３の境界Ｆの位置で例えばＴＩＧ溶接により固着されている。

前記第１の環状封着金具５は、例えばＳＵＳ３１６Ｌから構成されていて、隔壁フランジ１の熱膨張率とほぼ同じか、隔壁フランジ１の熱膨張率に対して一定範囲内の熱膨張率の材料から構成すればよい。また、前記第２の環状封着金具６は、例えばコバールから構成されていて、前記セラミックスリーブ２の熱膨張率とほぼ同じか当該セラミックスリーブの熱膨張率に対して一定範囲内の熱膨張率の材料から構成すればよい。

さらにまた、前記隔壁フランジ１と前記セラミックスリーブ２とが図１に示すような配置状態において、前記隔壁フランジ１の小径孔部１２と前記セラミックスリーブ２の細円柱部２２とが、第３の環状封着金具７と第４の環状封着金具８とにより連結されていることを説明する。

すなわち、前記隔壁フランジ１の小径孔部１２の内周面には、第３の環状封着金具７の一端を固定されている。前記セラミックスリーブ２の小径孔部１２の第２外径部の所定部分には、第４の環状封着金具８が固定されている。そして、第３の環状封着金具７と第４の環状封着金具８とはそれぞれの他端同士が固定されることにより、前記隔壁フランジ１の小径孔部１２と前記セラミックスリーブ２の細円柱部２２とが連結されている。

さらに説明すると、前記隔壁フランジ１の小径孔部１２の内周面には、第３の環状封着金具７の一端側外周面が例えばＴＩＧ溶接により固定されている。前記セラミックスリーブ２の細円柱部２２の所定部分としての凸部２５の平面には、第４の環状封着金具８の一端側内周面が例えばロー付けにより固着されている。第３の環状封着金具７の内周面には、前記第４の環状封着金具８の他端側外周面が、空間２０の境界Ｆの位置において、例えばＴＩＧ溶接により固着されている。

前記第３の環状封着金具７は、例えばＳＵＳ３１６Ｌから構成されていて、前記隔壁フランジ１の熱膨張率とほぼ同じか当該隔壁フランジ１の熱膨張率に対して一定範囲内の熱膨張率の材料から構成すればよい。前記第４の環状封着金具８は、例えばコバールから構成されていて、前記セラミックスリーブ２の熱膨張率とほぼ同じか当該セラミックスリーブ２の熱膨張率に対して一定範囲内の熱膨張率の材料から構成すればよい。

前記セラミックスリーブ２は、中空円柱形状体に成形されている。この中空円柱形状体をしたセラミックスリーブ２には貫通孔２６が設けられている。このセラミックスリーブ２の貫通孔２６の低温圧力側端部には、図１に示すように軸方向に一定深さで半径方向に所定の幅に環状溝２７が設けられている。

前記セラミックスリーブ２の貫通孔２６には、所定長さＬｉに形成した環状長尺封着管３が一定の隙間をもった状態で嵌め込まれている。この環状長尺封着管３には、前記セラミックスリーブ２の環状溝２７に隙間なく嵌まり合う環状鍔部３１が形成されている。この環状長尺封着管３の環状鍔部３１は前記セラミックスリーブ２の環状溝２７に嵌まり合った状態で固定されている。

前記中心導体４は円柱状体に形成されており、環状長尺封着管３の貫通孔とセラミックスリーブ２の貫通孔２６に収納可能に形成されている。この中心導体４は、低温圧力側であって環状長尺封着管３の環状鍔部３１付近で環状長尺封着管３の内周面に一定長で接する第１の凸状部分４１が形成されている。この第１の凸状部分４１は、環状長尺封着管３の環状鍔部３１部で所定の間隙をもって接してはいるが、封止はされていない。

また、中心導体４には、第２の凸状部分４２が形成されている。この第２の凸状部分４２は、環状長尺封着管３の端部に隣接して設けられている。
第２の凸状部分４２は、環状長尺封着管３の内周面に中心軸方向に一定長さＬｊで接するように形成されている。さらに、中心導体４は、環状長尺封着管３の端部から常温大気圧側に向かって中心軸Ｏ方向に一定長さＬｋに凸状部分４３が形成されている。この凸状部分４３は、ここでは、第３の凸状部分と称する。凸状部分４３の外径は、環状長尺封着管３或いは環状短尺封着管９の外径と同一に形成されている。さらに、凸状部分４３の常温大気圧側の端部には、前記環状短尺封着管９の内周面に嵌合する段部４３ａが形成されている。

そして、中心導体４は、図１に示すように、第１の凸状部分４１および第２の凸状部分４２の間と、第２の凸状部分４２および第３の凸状部分４３の間は、前記各凸状部分の半径より小さい半径に形成されている。また、前記のように第３の凸状部分４３には常温大気圧側に段部４３ａが形成されている。

そして、前記中心導体４の凸状部分４３の常温大気圧側の段部４３ａには、環状短尺封着管９が嵌め込まれており、環状短尺封着管９とセラミックスリーブ２とが固定されており、また、環状短尺封着管９と中心導体４とが固定されている。

また、中心導体４の低温圧力側端部には端子取付部４５ａが形成されていて、この端子取付部４５ａに端子Ｐａが取り付けられている。同様に、中心導体４の常温大気圧側端部には端子取付部４５ｂが形成されていて、この端子取付部４５ｂに端子Ｐｂが取り付けられている。

このように構成された二重封止型ターミナルヘッダは、前記隔壁フランジ１の大径孔部１１の内周面に固定された第１の環状封着金具５と、前記セラミックスリーブ２の第２の凹部２４の外周面に固定された第２の環状封着金具６とが空間１３の境界Ｆの位置で固定されていて、さらに、前記隔壁フランジ１の小径孔部１２の内周面に固定された第３の環状封着金具７と、前記セラミックスリーブ２の凸部２５の外周面に固定された第４の環状封着金具８とが空間２０の境界Ｆの位置で固定された構造をしている。

また、前記第１の環状封着金具５と第３の環状封着金具７とは、隔壁フランジ１の熱膨張率とほぼ同じか、隔壁フランジ１の熱膨張率に対して一定範囲内の熱膨張率の材料から構成したものである。加えて、前記第２の環状封着金具６と第４の環状封着金具８とは、前記セラミックスリーブ２の熱膨張率とほぼ同じか、当該セラミックスリーブの熱膨張率に対して一定範囲内の熱膨張率の材料から構成したものである。

さらに、上述した二重封止型ターミナルヘッダについて、熱による中心軸方向の伸縮に関する影響について以下に説明する。
ヘッダ構成要素は、熱により中心軸Ｏ方向に大きく伸縮することが知られている。本発明では、この中心軸方向の伸縮による影響を吸収できる構造について以下に説明することにする。ここで説明する中心軸方向の伸縮は、特に前記セラミックスリーブ２、環状長尺封着管３、環状短尺封着管９及び中心導体４の凸状部分４３が大きく影響するので、影響の少ない要素については省略し、大きく影響する要素のみ取り出して模式的に図２以降に示して説明することにする。

図２は、本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダの構造を模式的に示す断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ′線に沿って示す断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ′線に沿って示す断面図である。図５は、図２のＣ−Ｃ′線に沿って示す断面図である。図６は、図２のＤ−Ｄ′線に沿って示す断面図である。なお、上記実施の形態の説明において、図１を用いて既に本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダＴＨの構造の一部を説明しているが、再度、図２以降を用いてその構造の説明をすることにする。

本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダＴＨは、図１〜図６に示すように、中心軸Ｏに対して同心状に、中心軸側から中心導体４、環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９、セラミックスリーブ２と順に配置されている。

前記中心導体４は、上述したように金属で中心軸Ｏ方向に所定長さＬｃ以上に形成されており、また、図５に示すように所定の半径Ｒｐの円柱形状に形成されている。

前記環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９は、当該中心導体４の領域Ｌｉ及びＬｓの部分の外周において、コバールで中心軸Ｏ方向に所定の長さＬｉ及びＬｓで、かつ、図５に示すように所定の肉厚Ｗｍをもった円筒形状に形成されている。

前記セラミックスリーブ２は、当該環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９の外周において、中心軸Ｏ方向に所定の長さＬ１０で、所定の肉厚Ｗｎをもった円筒形状に形成されている。
また、当該セラミックスリーブ２は、既に説明したように、低温タンク固定用隔壁フランジ１に嵌合させて一体化されている。

また、前記環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９は、その内周面と前記中心導体４の外周面との間で所定の間隙Ｄｐｎが保たれる内径Ｒｓに形成されている。
当該セラミックスリーブ２はその内周面と環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９の外周面との間で所定の間隙Ｄｍｎが保たれる内径Ｒｔに形成されている。
なお、既に説明したが、当該中心導体４、環状長尺封着管３、環状短尺封着管９、及びセラミックスリーブ２は所定の位置にて支持構造にて支持されている。 当該中心導体４は、低温タンクの貫通部に設置されたときに常温大気圧側に位置する部位に凸状部分４３を形成している。当該凸状部分４３は中心軸Ｏ方向に第１の長さＬｋでかつ環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９の外径と同一外径に形成されている。

前記環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９で環状封着管と一括することもある。前記環状長尺封着管３は中心軸Ｏ方向に第２の長さＬｉに形成してあり、前記中心導体４の凸状部分４３より低温高圧側となる領域に配置されており、前記中心導体４の凸状部分４３の凸状部分４２に嵌合する支持構造によって係着されている。前記環状短尺封着管９は中心軸Ｏ方向に第３の長さＬｓに形成してあり、前記中心導体４の凸状部分４３より常温大気圧側となる領域に配置してあり、前記中心導体４の凸状部分４３の段部４３ａに嵌合する支持構造で係着されている。

ここで、本発明では、前記中心導体４の凸状部分４３の中心軸Ｏ方向の第１の長さＬｋ（＝Ｌ２０）、環状封着管（環状長尺封着管３の中心軸Ｏ方向の第２の長さＬｉおよび環状短尺封着管９の中心軸Ｏ方向の第３の長さＬｓ）の長さＬ３０の合計長さ（＝Ｌ２０＋Ｌ３０）と、前記セラミックスリーブ２の中心軸Ｏ方向の長さＬ１０とをほぼ同一にし、かつ、環状封着管（環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９）の熱膨張率α３０による中心軸Ｏ方向の伸縮値と、前記中心導体４の凸状部分４３の熱膨張率α２０による中心軸Ｏ方向の伸縮値との加算値と、前記セラミックスリーブ２の熱膨張率α１０による中心軸Ｏ方向の伸縮値とがほぼ同一ないし一定の範囲内に維持されるように、前記中心導体４の凸部の長さＬ２０と、環状封着管（環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９）の長さＬ３０と、セラミックスリーブ２の長さＬ１０とをそれぞれ設定したものである。

本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダＴＨにおいて、前記中心導体４の凸状部分４３の中心軸Ｏ方向の第１の長さＬｋ（＝Ｌ２０）は、セラミックスリーブ２の中心軸Ｏ方向に長さＬ１０の概ね２０．８％程度に設定することが好ましい。また、前記環状長尺封着管３の中心軸Ｏ方向の第２の長さＬｉと、前記環状短尺封着管９の中心軸Ｏ方向の第３の長さＬｓ（Ｌ３０＝Ｌｉ＋Ｌｓ）は、セラミックスリーブ２の中心軸Ｏ方向に長さＬ１０の概ね７９．２％程度に設定することが好ましい。

すなわち、前記セラミックスリーブ２の中心軸Ｏ方向の長さをＬ１０とし、その熱膨張率をα１０とする。また、前記中心導体４の凸状部分４３の中心軸Ｏ方向の第１の長さをＬ２０とし、その熱膨張率をα２０とする。さらに、環状長尺封着管３の中心軸Ｏ方向の第２の長さＬｋ及び環状短尺封着管９の中心軸Ｏ方向の第３の長さＬｓの合計長さをＬ３０とし、その熱膨張率をα３０としたときに、次の数式１が成立するものとする。

本実施の形態では、前記中心導体４が低温タンクの貫通部に設置されたときに常温大気圧側に位置する前記中心導体４の部位に凸状部分４３を形成し、前記中心導体４の凸状部分４３の中心軸Ｏ方向の第１の長さＬ２０、環状長尺封着管３の中心軸Ｏ方向の第２の長さＬｉおよび環状短尺封着管９の中心軸Ｏ方向の第３の長さＬｓの合計長さＬ３０と、前記セラミックスリーブ２の中心軸Ｏ方向の長さＬ１０とをほぼ同一にし、かつ、前記環状長尺封着管３および前記環状短尺封着管９の熱膨張率α３０による中心軸Ｏ方向の伸縮値および前記中心導体４の凸状部分４３の熱膨張率α２０による中心軸Ｏ方向の伸縮値の加算値と、前記セラミックスリーブ２の熱膨張率α１０による中心軸Ｏ方向の伸縮値とがほぼ同一ないし一定の範囲内に維持されるように、前記中心導体４の凸部の長さＬ２０と環状封着管（環状長尺封着管３及び環状短尺封着管９）の長さＬ３０とセラミックスリーブ２の長さＬ１０とをそれぞれ所定の割合による長さに設定したので、中心導体４、環状長尺封着管３及び前記環状短尺封着管９と、セラミックスリーブ２とがほぼ同一値に伸縮するので、中心軸Ｏ方向に沿う熱応力による影響を軽減できるという優れた効果を奏する。

また、本実施の形態によれば、中心導体等の軸方向に向かう熱応力が上記構造体によって吸収されるため中心導体等の軸方向に向かう熱応力が発生せず、金属疲労を起こすことがなく、故障することなく長時間の使用に耐えるという優れた利点を有することになる。

さらに、図１に示す実施の形態は、上記材料によって構成されてなる構造にしたので、セラミックスリーブ２に加わる低温高圧側から常温大気圧側に向かう力が、前記セラミックスリーブ２の太円柱部２１の端部が前記隔壁フランジ１の大径孔部１１の隔壁に押しつけられることになることから、セラミックスリーブ２が隔壁フランジ１から抜けてしまう事故が発生することがない。

また、図１に示す実施の形態において、前記セラミックスリーブ２の貫通孔２６には環状長尺封着管３が挿入固定されており、環状長尺封着管３は環状鍔部３１により前記セラミックスリーブ２の環状溝２７に密着固定されている。さらに、前記中心導体４は、第１の凸状部分４１で環状長尺封着管３と非固定接触し、第２の凸状部分４２は環状長尺封着管３の内周面に例えばロー付けによって固定されている。かつ、前記中心導体４は、第３の凸状部分４３の常温大気圧側に設けた段部４３ａに環状短尺封着管９を嵌め込み、環状短尺封着管９と中心導体４とを、環状短尺封着管９とセラミックスリーブ２とをロー付けで固定している。

これにより、図１に示す実施の形態においては、前記セラミックスリーブ２と環状長尺封着管３と中心導体４とが上述したような構造になっているので、直径方向の厚みを少なくできたので、直径方向に発生する熱応力を小さくすることができ、各材料の耐力以下にできたから、故障等が発生しない二重封止型ターミナルヘッダを提供できる利点がある。

図９は、本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダのセラミックスリーブ等の低温圧力側端部の他の構成例の一部を拡大して示す断面図である。図９においては、セラミックスリーブ等の低温圧力側端部の他の構成例部分にのみ特徴があり、その他の構成には変更がないので、上記実施形態と同一符号を付して、その説明を省略する。尚、本実施形態においては、中心軸Оに対して対称に現れるので、一方の断面のみを示し説明することにする。

この図９において、環状長尺封着管３の環状鍔部３１の外周と前記セラミックスリーブ２の環状溝２７の内周面との間には、図９に示すように、環状封着金具Ｃ５５を介装している。そして、前記環状鍔部３１と環状封着金具Ｃ５５とは図９に符号Ｙで示すように溶接されており、かつ、環状溝２７の内周面と環状封着金具Ｃ５５の外周面とは図７に符号Ｊで示すようにロー付で固定されている。

図１０は、本発明に係る二重封止型ターミナルヘッダのセラミックスリーブ等の常温大気圧側端部の他の構成例の一部を拡大して示す断面図である。図１０においては、セラミックスリーブ等の常温大気圧側端部の他の構成例部分にのみ特徴があり、その他の構成は変更がないので、上記実施形態と同一部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。尚、本実施形態は、中心軸Оに対して対称に現れるので、一方の断面のみを示し説明することにする。

図１０において、前記中心導体４は、第３の凸状部分４３の常温大気圧側に設けた段部４３ａに、図８に示すような長さの環状短尺封着管９ａを嵌め込み、さらに環状短尺封着管９ａの外周に図１０に示すような長さの環状封着管Ｃ５７を嵌め込んでいる。そして、前記環状短尺封着管９ａと中心導体４の第３の凸状部分４３における段部４３ａとの間、および前記環状封着管Ｃ５７の外周と前記セラミックスリーブ２の内周との間は、図１０に符号Ｊで示すようにロー付けでそれぞれ固定されている。また、前記環状短尺封着管９ａと前記環状封着管Ｃ５７との間は、図１０の符号Ｙで示すように溶接されている。

このように、図９及び図１０に示す構造としても、直径方向の厚味を少なくできるので、直径方向に発生する熱応力を小さくすることができ、各材料の耐力以下にでき、故障等が発生しない利点を持つ二重封止型ターミナルヘッダを提供できることになる。

本実施の形態によれば、上記図１に示す構成の利点と、本実施の形態による利点とが加わって、更に高いレベルの熱応力対応（特に中心軸方向の熱応力対応）ができることになる。

ここで、セラミックスリーブ２の長さＬ１０を例えば２１６［ｍｍ］とし、熱膨張率α１０＝７．５×１０（のマイナス６乗）とすると、数式２からセラミックスリーブ２の熱による伸縮値が求められる。

ここで、セラミックスリーブ２の長さＬ１０を例えば２１６［ｍｍ］としたので、中心導体４の凸状部分４３の長さは、そのＬ１０の約２０．８％の長さであるので、Ｌ２０＝４５［ｍｍ］となり、以下この値で計算する。
すなわち、中心導体４の凸状部分４３の長さＬ２０＝４５［ｍｍ］とし、熱膨張率α２０＝１７．０×１０（のマイナス６乗）とすると、数式３から中心導体４の凸状部分４３の熱による伸縮値が求められる。

さらに、環状封着管（３、９）は、セラミックスリーブ２の長さＬ１０が例えば２１６［ｍｍ］と設定されたので、それの約７９．２％の長さであるとすると、Ｌ３０＝１７１［ｍｍ］となり、以下この値で計算する。
環状封着管（環状長尺封着管３、環状短尺封着管９）の長さＬ３０＝１７１［ｍｍ］とし、熱膨張率α３０＝５．０×１０（のマイナス６乗）とすると、数式４から環状封着管（環状長尺封着管３、環状短尺封着管９）の熱による伸縮値が求められる。

そして、数式３の結果と、数式４の結果を加算すると、７６５×１０（のマイナス６乗）＋８５５×１０（のマイナス６乗）＝１６２０×１０（のマイナス６乗）となって、数式２の結果と一致し、同一熱膨張または同一熱収縮となって、ここの構成要素が個々に熱膨張または熱収縮しないので、伸縮値の違いによる破壊等が防止できることが確認できる。
よって、上述のような本実施の形態による利点が得られることになる。

１ 隔壁フランジ
２ セラミックスリーブ
３ 環状長尺封着管
４ 中心導体
５ 第１の環状封着金具
６ 第２の環状封着金具
７ 第３の環状封着金具
８ 第４の環状封着金具
９ 環状短尺封着管
９ａ 環状短尺封着管
１１ 大径孔部
１２ 小径孔部
１３ 空間
２０ 空間
２１ 太円柱部
２２ 細円柱部
２３ 第１の凹部
２４ 第２の凹部
２５ 凸部
２６ 貫通孔
３１ 環状鍔部
４１ 第１の凸状部分
４２ 第２の凸状部分
４３ 第３の凸状部分（本発明の凸状部分）
４３ａ 段部
Ｃ５５，Ｃ５７ 環状封着金具
Ｌ１０ セラミックスリーブの中心軸Ｏ方向の長さ
Ｌ２０ 中心導体の凸状部分４３の長さ
Ｌ３０ 環状長尺封着管Ｌｉと環状短尺封着管長さＬｓの合計長さ
α１０ セラミックスリーブの熱膨張率
α２０ 中心導体の熱膨張率
α３０ 環状長尺封着管および環状短尺封着管の熱膨張率

Claims (3)

1. 液化天然ガス等を貯蔵する低温タンクの貫通部に使用される二重封止型ターミナルヘッダにおいて、
   中心軸に対して同心状に、中心軸側から中心導体、環状封着管及びセラミックスリーブと順に配置し、前記中心導体は金属で中心軸方向に所定長さで所定の半径の円柱形状に形成し、前記環状封着管は当該中心導体の外周にコバールで中心軸方向に所定の長さで所定の肉厚をもった円筒形状に形成し、前記セラミックスリーブは当該環状封着管の外周に中心軸方向に所定の長さで所定の肉厚をもった円筒形状に形成し、かつ、当該セラミックスリーブを低温タンク固定用隔壁フランジに嵌合させて一体化し、
   前記環状封着管はその内周面と前記中心導体外周面との間で所定の間隙が保たれる内径に形成し、当該セラミックスリーブはその内周面とコバール外周面との間で所定の間隙が保たれる内径に形成し、
   かつ、当該中心導体、封着管及びセラミックスリーブは所定の位置にて支持構造にて支持された二重封止型ターミナルヘッダであって、
   当該中心導体は、低温タンクの貫通部に設置されたときに常温大気圧側に位置する部位に凸状部分を形成し、当該凸状部分は中心軸方向に第１の長さでかつ封着管の外径と同一外径に形成し、
   前記環状封着管は環状長尺封着管と環状短尺封着管とからなり、前記環状長尺封着管は中心軸方向に第２の長さに形成して前記中心導体の凸状部分より低温高圧側となる領域に配置して前記中心導体の凸状部分に支持構造で係着し、前記環状短尺封着管は中心軸方向に第３の長さに形成して前記中心導体の凸状部分より常温大気圧側となる領域に配置して前記中心導体の凸状部分に支持構造で係着し、
   前記中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さ、環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さおよび環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さの合計長さと、前記セラミックスリーブの中心軸方向の長さとをほぼ同一にし、
   かつ、前記環状長尺封着管および前記環状短尺封着管の熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値および前記中心導体の凸状部分の熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値の加算値と、前記セラミックスリーブの熱膨張および熱収縮による中心軸方向の伸縮値とがほぼ同一ないし一定の範囲内に維持されるように、前記中心導体の凸状部分の長さ、環状封着管の長さおよびセラミックスリーブの長さをそれぞれ所定の割合による長さに設定したことを特徴とする二重封止型ターミナルヘッダ。
2. 前記中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さは、セラミックスリーブの中心軸方向の長さの概ね２０．８％程度に設定されていて、
   かつ、前記環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さと、前記環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さを加えた合計長さは、セラミックスリーブの中心軸方向の長さの概ね７９．２％程度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の二重封止型ターミナルヘッダ。
3. 前記セラミックスリーブの中心軸方向の長さをＬ１０、その熱膨張率をα１０とし、中心導体の凸状部分の中心軸方向の第１の長さをＬ２０、その熱膨張率をα２０とし、かつ、環状長尺封着管の中心軸方向の第２の長さと環状短尺封着管の中心軸方向の第３の長さの合計長さをＬ３０、その熱膨張率をα３０としたときに、
   Ｌ１０＝Ｌ２０＋Ｌ３０
   Ｌ１０× α１０＝（Ｌ２０×α２０）＋（Ｌ３０× α３０）
   の関係が成立することを特徴とする請求項１又は２記載の二重封止型ターミナルヘッダ。
   

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