JP2000066000A

JP2000066000A - フィラメント支持構造

Info

Publication number: JP2000066000A
Application number: JP24916598A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 健治加藤; Yoshiharu Shimaoka; 義治島岡; Kenichi Mizusawa; 健一水澤
Original assignee: Nissin High Voltage Co Ltd
Current assignee: Nissin High Voltage Co Ltd
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】フィラメントの通電加熱時の膨張を吸収して
フィラメントの変形および破断を防止することができる
フィラメント支持構造を提供する。【解決手段】絶縁台３０の両端部に、共に弾性を有す
る二つのフィラメント支持板４０を相対向するように立
てて取り付けている。各フィラメント支持板４０の先端
部には弾性を有するフィラメント押え部４２を形成して
おり、各フィラメント押え部４２の両側には、穴４８を
有するフィラメント保持部４６を設けている。フィラメ
ント５０はその両端部に折曲げ部５２を有している。そ
して、両フィラメント支持板４０を内側に撓ませた状態
で、フィラメント５０を左右のフィラメント保持部４６
間に架け渡して取り付けている。しかも、フィラメント
５０の各折曲げ部５２を、フィラメント保持部４６の穴
４８に通して両フィラメント保持部４６間に架け渡して
おり、更に各フィラメント押え部４２をそれの弾性によ
ってフィラメント５０の各折曲げ部５２に押し付けてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電子線加
速器、イオン源、Ｘ線発生装置等の線状のフィラメント
を備える装置に用いられるものであって、フィラメント
を絶縁台から所定距離だけ離して支持するフィラメント
支持構造に関し、より具体的には、フィラメントの通電
加熱時の膨張を吸収してフィラメントの変形および破断
を防止する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】線状のフィラメントを備える装置の一例
として、図７に、電子線照射装置に用いられる電子線加
速器の一例を示す。

【０００３】この電子線加速器は、電子線１２を走査し
ない非走査形のものであり、筒状の真空容器２内に電界
緩和用の筒状のシールド電極４を設け、このシールド電
極４内に複数本の線状のフィラメント８を互いに紙面の
表裏方向に並設し、かつこのようなフィラメント列をこ
の例では２列並設している。但し、１列や３例以上の場
合もある。各フィラメント８は、後述するフィラメント
支持構造によって、絶縁台１０から所定距離だけ離して
支持している。各フィラメント８は、例えば互いに電気
的に直列接続されている。

【０００４】シールド電極４は、フィラメント８の下方
の部分に開口部を有しており、そこに例えば多孔の引出
し電極６が設けられている。真空容器２は、引出し電極
６の下方の部分に開口部を有しており、そこに真空容器
２の内外を分離する窓箔１４を有する照射窓１６が設け
られている。

【０００５】このような構成によって、各フィラメント
８から放出させた電子を電子線１２として、引出し電極
６を通しかつ窓箔１４を透過させて、所定のエネルギー
に加速して真空容器２外に引き出すことができる。

【０００６】上記のような線状のフィラメント８を絶縁
台１０から離して支持するフィラメント支持構造の従来
例を図８に示す。この例では、絶縁台１０の両端部に柱
状の固定金具１８をねじ２１によってそれぞれ取り付
け、この各固定金具１８の先端部に、固定金具２０およ
びねじ２２を用いて、フィラメント８の両端部をそれぞ
れ締め付けて固定している。なお、各固定金具２０に
は、フィラメント８への給電用のリード線２４がそれぞ
れ接続されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記フィラメント８
は、一般的に高温（例えば２０００℃程度以上）に通電
加熱されて使用されるので、その際に膨張（ここではフ
ィラメント８の長手方向の膨張（伸び）を意味する。以
下同じ）する。

【０００８】ところが、従来のフィラメント支持構造で
は、フィラメント８の両端部が固定金具１８等に強固に
固定されていて、フィラメント８の膨張の逃げ場所が与
えられていないので、フィラメント８が膨張するとフィ
ラメント８が大きく変形することになり、最悪の場合は
破断に至る場合がある。

【０００９】そこでこの発明は、フィラメントの通電加
熱時の膨張を吸収してフィラメントの変形および破断を
防止することができるフィラメント支持構造を提供する
ことを主たる目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明のフィラメント
支持構造は、絶縁台と、この絶縁台に互いに間隔をあけ
て相対向するように立てて取り付けられていて少なくと
も一方が弾性を有する二つのフィラメント支持板と、こ
の各フィラメント支持板の先端部を内側に曲げ戻してそ
れぞれ形成された弾性を有するフィラメント押え部と、
この各フィラメント押え部の左右両側に位置するように
前記各フィラメント支持板の先端部付近に二つずつ内向
きに互いにほぼ平行に突出して設けられたフィラメント
保持部と、この各フィラメント保持部にそれぞれ設けら
れていてフィラメントを通す穴と、互いに同方向に折り
曲げられた折曲げ部を両端部に有する線状のフィラメン
トとを備えていて、弾性を有する前記フィラメント支持
板を内側に撓ませた状態で前記フィラメントを両フィラ
メント支持板のフィラメント保持部間に架け渡して取り
付けており、しかも前記フィラメントの各折曲げ部を前
記各フィラメント支持板の二つのフィラメント保持部の
穴に通して両フィラメント保持部間に架け渡しており、
更に前記各フィラメント押え部をそれの弾性によって前
記フィラメントの各折曲げ部に押し付けていることを特
徴としている。

【００１１】上記構成によれば、内側に撓ませたフィラ
メント支持板は板ばねとして機能して、それが有する弾
性で絶えず初期状態（即ち撓み量０の状態）に戻ろうと
しているので、フィラメントが通電加熱によって膨張す
ると、当該フィラメント支持板の撓み量が小さくなって
その膨張を吸収することができる。その結果、フィラメ
ントの通電加熱時の膨張を吸収してフィラメントの変形
および破断を防止することができる。

【００１２】しかも、各フィラメント押え部をそれの弾
性によってフィラメントの各折曲げ部に押し付けている
ので、フィラメントの固定金具やねじ類を使用しなくて
も、フィラメント支持板に対するフィラメントの固定お
よび電気的接続を確実に行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るフィラメ
ント支持構造の一例を示す正面図である。図２は、図１
のＰ視図である。図３は、図１の線Ａ−Ａに沿う断面図
である。

【００１４】この実施例では、絶縁台３０の両端部に、
共に弾性を有する二つの細長い薄板状のフィラメント支
持板４０を、固定金具３２、ねじ３４および３６によっ
て、相対向するように立てて（より具体的には下向きに
立てて）取り付けて固定している。各固定金具３２はね
じ３４によって絶縁台３０に固定され、各フィラメント
支持板４０はねじ３６によって固定金具３２に固定され
ている。両フィラメント支持板４０間のフィラメント取
り付け前の自然状態での間隔はＬ₁である。なお、各フ
ィラメント支持板４０にはフィラメント５０への給電用
のリード線３８がそれぞれ接続されている。

【００１５】各フィラメント支持板４０の先端部を内側
に例えばＵ字状に曲げ戻して、各フィラメント支持板４
０の先端部に、弾性を有するフィラメント押え部４２を
それぞれ形成している。

【００１６】更に、各フィラメント支持板４０の先端部
付近には、前記フィラメント押え部４２の左右両側に位
置するように、換言すればフィラメント押え部４２を左
右両側から挟むように、二つのフィラメント保持部４６
を内向きに互いにほぼ平行に突出させて設けている。即
ち、図２からも分かるように、各フィラメント支持板４
０の先端部付近と二つのフィラメント保持部４６とでコ
字状を成している。

【００１７】各フィラメント保持部４６には、フィラメ
ント５０（より具体的にはその両端部の折曲げ部５２）
を通す穴４８をそれぞれ設けている。各穴４８は、図１
〜図４に示す例では丸穴である。相対向する二つのフィ
ラメント保持部４６の穴４８は相対向する位置に設けて
いる。

【００１８】フィラメント５０は、線状をしており、し
かもその両端部に、互いに同方向にＬ字状に折り曲げら
れた折曲げ部５２を有している。各折曲げ部５２の長さ
は、図２および図３からも分かるように、相対向する二
つのフィラメント保持部４６間の距離よりも長くしてい
る。

【００１９】そして、図１に示すように、両フィラメン
ト支持板４０を内側に撓ませた状態で、フィラメント５
０を、両フィラメント支持板４０のフィラメント保持部
４６間に架け渡して取り付けている。取り付け手段の詳
細は後述する。

【００２０】両フィラメント支持板４０間のフィラメン
ト取り付け後の間隔をＬ₂とすると、各フィラメント支
持板４０の撓み量ｄは次式で表される。

【００２１】

【数１】ｄ＝（Ｌ₁−Ｌ₂）／２

【００２２】フィラメント５０の取り付け手段を詳述す
ると、フィラメント５０の各折曲げ部５２を、各フィラ
メント支持板４０の相対向する二つのフィラメント保持
部４６の穴４８に通して両フィラメント保持部４６間に
架け渡している。更に、各フィラメント押え部４２をそ
れ自身の弾性によって、フィラメント５０の各折曲げ部
５２に内向きに、即ち図１中に示す矢印Ｂ方向に、押し
付けている。

【００２３】図４を参照して、フィラメント押え部４２
は、初期（自然）状態では、ａに示すように、フィラメ
ント保持部４６の穴４８よりも内側に広がる性質を有し
ている。このようなフィラメント押え部４２を、ｃに示
すように、穴４８よりもフィラメント支持板４０側に弾
性的に撓ませた状態で、フィラメント保持部４６の穴４
８にフィラメント５０の折曲げ部５２を挿入して当該折
曲げ部５２を両穴４８間に架け渡し、その後フィラメン
ト押え部４２から手を放すと、フィラメント押え部４２
は、それ自身の弾性で初期状態に戻ろうとして（即ち矢
印Ｂ方向に広がろうとして）、ｂに示すように、フィラ
メント５０の折曲げ部５２に弾性的に押し付けられた状
態になる。これによって、フィラメント５０はフィラメ
ント保持部４６に固定される。

【００２４】上記フィラメント支持構造によれば、内側
に撓ませた両フィラメント支持板４０は板ばねとして機
能して、それが有する弾性で絶えず初期状態（即ち撓み
量ｄ＝０の状態）に戻ろうとしているので、フィラメン
ト５０が通電加熱によって膨張すると、そのぶん各フィ
ラメント支持板４０の撓み量ｄが小さくなって当該フィ
ラメント５０の膨張が吸収される。その結果、フィラメ
ント５０の通電加熱時の膨張を吸収してフィラメント５
０の変形および破断を防止することができる。従って、
このようなフィラメント支持構造を採用した装置（例え
ば前述したような電子線加速器やイオン源等）の安定性
および信頼性を向上させることができる。

【００２５】しかも、二つのフィラメント保持部４６間
に架け渡して両端部が支持されたフィラメント５０の各
折曲げ部５２の中央部付近に、各フィラメント押え部４
２をそれが有する弾性によって押し付けているので、従
来例のように固定金具やねじ類を使用しなくても、フィ
ラメント支持板４０に対するフィラメント５０の機械的
固定および電気的接続を確実に行うことができる。即
ち、フィラメント５０は、その各折曲げ部５２がフィラ
メント押え部４２によって各フィラメント保持部４６の
各穴４８の壁面に押し付けられて電気的に接触しかつ機
械的に保持されると共に、各フィラメント押え部４２の
表面が各折曲げ部５２に押し付けられることによっても
電気的に接触しかつ機械的に保持される。

【００２６】なお、上記各フィラメント支持板４０の撓
み量ｄは、当然、各フィラメント支持板４０の弾性変形
範囲内（弾性限度内）とする。また、各フィラメント支
持板４０の撓み量ｄおよび初期状態に戻ろうとする弾性
は、当然、フィラメント５０の通電加熱時の膨張量や強
度等に応じたものとする。即ち、撓み量ｄは、フィラメ
ント５０の通電加熱時の膨張を十分に吸収することがで
きるものとし、初期状態に戻ろうとする弾性は、通電加
熱され強度の低下しているフィラメント５０を破断させ
ない範囲内のものとする。

【００２７】上記二つのフィラメント支持板４０の内の
一方だけを弾性を有するものとして内側に撓ませること
によっても、上記と同様の作用によって、フィラメント
５０の通電加熱時の膨張を吸収してフィラメント５０の
変形および破断を防止することはできるけれども、この
実施例のように両方のフィラメント支持板４０を弾性を
有するものとして内側に撓ませる方が、両方のフィラメ
ント支持板４０でフィラメント５０の膨張を吸収するこ
とができるので吸収が容易になる。即ち、一方のフィラ
メント支持板４０だけを撓ませる場合に比べて、フィラ
メント５０のより大きな膨張を吸収することができる。
また、同じ量の膨張を吸収する場合は、一つのフィラメ
ント支持板４０に与えておく撓み量ｄが半分で済むの
で、フィラメント支持板４０をその弾性限度内で利用す
るのが容易になる。

【００２８】上記各フィラメント保持部４６の穴４８
は、例えば図５に示す例のように、フィラメント５０の
折曲げ部５２と接する部分に角４９を有するものとして
も良い。この図５の例では、穴４８を四角形の角穴と
し、その一つの角４９の部分でフィラメント５０の折曲
げ部５２と接するようにしている。このようにすれば、
フィラメント押え部４２でフィラメント５０の折曲げ部
５２を押さえ付けることによって、穴４８の角４９の部
分が折曲げ部５２を咬むようになるので、フィラメント
保持部４６ひいてはフィラメント支持板４０に対するフ
ィラメント５０の固定および電気的接続をより確実に行
うことができる。

【００２９】また、上記各フィラメント押え部４２に、
図５および図６に示す例のように、フィラメント５０の
折曲げ部５２に端面４４ａが当接する板状のフィラメン
ト押え片４４を内向きに突出させて設けても良い。この
例では、フィラメント押え部４２の左右両側から二つの
フィラメント押え片４４を互いにほぼ平行に突出させて
いるが、このフィラメント押え片４４は一つでも良い。

【００３０】上記のようなフィラメント押え片４４を設
けると、フィラメント５０の折曲げ部５２に押し付けら
れる部材の単位面積当たりの面圧が増大する。即ち、フ
ィラメント押え部４２の前述した弾性による押し付け力
をＦ、図１〜図４に示す例においてフィラメント５０の
折曲げ部５２とフィラメント押え部４２とが接する面積
をＳ₁、その部分の単位面積当たりの面圧をＰ₁、図５
〜図６に示す例においてフィラメント５０の折曲げ部５
２と両フィラメント押え片４４とが接する面積をＳ₂、
その部分の単位面積当たりの面圧をＰ₂とすると、両面
圧Ｐ₁、Ｐ₂は、次式で表される。

【００３１】

【数２】Ｐ₁＝Ｆ／Ｓ₁

【００３２】

【数３】Ｐ₂＝Ｆ／Ｓ₂

【００３３】ここで、図１〜図４に示す例においてフィ
ラメント押え部４２はフィラメント５０の折曲げ部５２
に長い距離で接するのに対して、図５〜図６に示す例に
おいてフィラメント押え片４４は折曲げ部５２に短い距
離でしか接しないので、Ｓ₁＞Ｓ₂が成立し、従って同
じ力Ｆに対してＰ₁＜Ｐ₂が成立する。その結果、図５
〜図６に示す例の方が、フィラメント５０の折曲げ部５
２とフィラメント押え部４２ひいてはフィラメント支持
板４０との電気的接続をより確実に行うことができる。

【００３４】しかも、上記のようにＳ₁＞Ｓ₂なので、
図５〜図６に示す例の方が、フィラメント５０からフィ
ラメント押え部４２ひいてはフィラメント支持板４０等
への熱伝導が少なくてフィラメント５０の熱損失が少な
いので、所定のフィラメント温度を実現するのに少ない
電力で済む。

【００３５】なお、図５では、フィラメント押え片４４
と四角の穴４８とを組み合わせた例を示しているけれど
も、必ずしもそのようにする必要はなく、フィラメント
押え片４４と図１に示した丸い穴４８とを組み合わせて
も良い。

【００３６】上述したフィラメント支持構造は、図７に
示した電子線加速器以外の装置、例えばイオン源やＸ線
発生装置等にも利用することができるのは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。

【００３８】請求項１記載の発明によれば、フィラメン
トが通電加熱によって膨張すると内側に撓ませているフ
ィラメント支持板の撓み量が小さくなってその膨張を吸
収することができるので、フィラメントの通電加熱時の
膨張を吸収してフィラメントの変形および破断を防止す
ることができる。その結果、このようなフィラメント支
持構造を採用した装置の安定性および信頼性を向上させ
ることができる。

【００３９】しかも、各フィラメント押え部をそれの弾
性によってフィラメントの各折曲げ部に押し付けている
ので、フィラメントの固定金具やねじ類を使用しなくて
も、フィラメント支持板に対するフィラメントの固定お
よび電気的接続を確実に行うことができる。また、フィ
ラメント固定金具やねじ類が不要になるので、組立時間
およびメンテナンス時間の短縮を図ることができる。

【００４０】請求項２記載の発明によれば、フィラメン
トの折曲げ部をフィラメント押え部で押さえ付けること
によって、フィラメント保持部に設けた穴の角の部分が
フィラメントの折曲げ部を咬むようになるので、フィラ
メント保持部ひいてはフィラメント支持板に対するフィ
ラメントの固定および電気的接続をより確実に行うこと
ができるという更なる効果を奏する。

【００４１】請求項３記載の発明によれば、フィラメン
トの折曲げ部に押し付けられる部材の単位面積当たりの
面圧が増大するので、フィラメントの折曲げ部とフィラ
メント押え部ひいてはフィラメント支持板との電気的接
触をより確実に行うことができるという更なる効果を奏
する。

【００４２】請求項４記載の発明によれば、両方のフィ
ラメント支持板でフィラメントの膨張を吸収することが
できるので、その吸収が容易になる、という更なる効果
を奏する。即ち、一方のフィラメント支持板だけを撓ま
せる場合に比べて、フィラメントのより大きな膨張を吸
収することができる。また、同じ量の膨張を吸収する場
合は、一つのフィラメント支持板に与えておく撓み量が
半分で済むので、フィラメント支持板をその弾性限度内
で利用するのが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るフィラメント支持構造の一例を
示す正面図である。

【図２】図１のＰ視図である。

【図３】図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。

【図４】図１のフィラメント保持部周りを拡大して示す
図である。

【図５】フィラメント保持部周りの他の例を拡大して示
す図である。

【図６】図５のＱ視図である。

【図７】電子線加速器の一例を示す概略断面図である。

【図８】従来のフィラメント支持構造の一例を示す正面
図である。

【符号の説明】

３０絶縁台４０フィラメント支持板４２フィラメント押え部４４フィラメント押え片４６フィラメント保持部４８穴５０フィラメント５２折曲げ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水澤健一京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新ハイボルテージ株式会社内Ｆターム(参考） 5C030 BB03 BC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁台と、この絶縁台に互いに間隔をあ
けて相対向するように立てて取り付けられていて少なく
とも一方が弾性を有する二つのフィラメント支持板と、
この各フィラメント支持板の先端部を内側に曲げ戻して
それぞれ形成された弾性を有するフィラメント押え部
と、この各フィラメント押え部の左右両側に位置するよ
うに前記各フィラメント支持板の先端部付近に二つずつ
内向きに互いにほぼ平行に突出して設けられたフィラメ
ント保持部と、この各フィラメント保持部にそれぞれ設
けられていてフィラメントを通す穴と、互いに同方向に
折り曲げられた折曲げ部を両端部に有する線状のフィラ
メントとを備えていて、弾性を有する前記フィラメント
支持板を内側に撓ませた状態で前記フィラメントを両フ
ィラメント支持板のフィラメント保持部間に架け渡して
取り付けており、しかも前記フィラメントの各折曲げ部
を前記各フィラメント支持板の二つのフィラメント保持
部の穴に通して両フィラメント保持部間に架け渡してお
り、更に前記各フィラメント押え部をそれの弾性によっ
て前記フィラメントの各折曲げ部に押し付けていること
を特徴とするフィラメント支持構造。
【請求項２】前記各フィラメント保持部の穴が、前記
フィラメントの折曲げ部と接する部分に角を有している
請求項１記載のフィラメント支持構造。
【請求項３】前記各フィラメント押え部に、前記フィ
ラメントの折曲げ部に端面が当接する板状のフィラメン
ト押え片を突出させて設けている請求項１または２記載
のフィラメント支持構造。
【請求項４】前記二つのフィラメント支持板が共に弾
性を有するものである請求項１、２または３記載のフィ
ラメント支持構造。