JP2002267029A - 真空シール機構 - Google Patents

真空シール機構

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JP2002267029A
JP2002267029A JP2001070436A JP2001070436A JP2002267029A JP 2002267029 A JP2002267029 A JP 2002267029A JP 2001070436 A JP2001070436 A JP 2001070436A JP 2001070436 A JP2001070436 A JP 2001070436A JP 2002267029 A JP2002267029 A JP 2002267029A
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Masao Tsuchiya
将夫 土屋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空破壊事故を回避可能な真空シール機構を
提供する。 【解決手段】 ガス供給源19から供給流路18へガス
を送給すると、空間23、及び両シール部材21,22
の内圧が高まり、両ベローズ13,14の伸張により移
動座20がビームS進行方向上流側へ移動し、両シール
部材21,22がフランジ部Fに密着して、ビームライ
ン31内が真空に保持され得る状態になる。また、排気
ポンプ27で空間25内を減圧すると、移動座20がフ
ランジ部F側へ引き寄せられる。すなわち、ガス送給系
統の破損などにより空間23の内圧が急激に低下して
も、空間25を充分に大きくしておけば、移動座20を
フランジ部F側へ引き寄せる力は失効せず、両ベローズ
13,14の復元力に抗して、フランジ部Fに対して両
シール部材21,22が密着した状態が持続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は真空シール機構に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】光速に近い速度で移動する電子がその進
行方向を磁場や電場で曲げられると、電子の軌道の接線
方向に放射光と呼ばれる電磁波(光)を放出する。
【0003】図3は放射光発生手段の一例を示すもの
で、1は線形加速器であり、この線形加速器1は、電子
(荷電粒子)eを出射する電子発生装置2と、一端が電
子発生装置2に接続された直管状の加速ダクト3と、該
加速ダクト3の内部を移動する電子eに高周波電流を付
与して加速する高周波加速装置4とを有している。
【0004】加速ダクト3の他端には、湾曲管状の偏向
ダクト5の一端が接続されており、偏向ダクト5には、
その内部を移動する電子eの軌道を曲げるための偏向電
磁石6が設けられている。
【0005】7はシンクロトロン(電子蓄積リング)で
あり、該シンクロトロン7は、電子eに周回軌道を形成
させるための無端状ダクト8を有しており、該無端状ダ
クト8の所要箇所には、前記の偏向ダクト5の他端が接
続されている。
【0006】この無端状ダクト8の湾曲部分には、その
内部を移動する電子eの軌道を曲げるための偏向電磁石
9が設けられ、無端状ダクト8の所要箇所には、その内
部を移動中の電子eに高周波電流を付与して加速する高
周波加速装置30が設けられている。
【0007】また、無端状ダクト8の所要箇所の湾曲部
には、該湾曲部において光速に近い速度で移動中の電子
eの進行方向が曲げられる際に放出される放射光ビーム
Sを、無端状ダクト8外方へ導くためのビームライン3
1の一端が接続され、ビームライン31の他端には、放
射光ビームSを照射光源とする実験を行なう実験装置3
2が設けられている。
【0008】更に、実験装置32の放射光ビームS入口
には、ビームライン31内部を真空状態に保持するため
のベリリウム窓(図示せず)が設けられている。
【0009】図2に示すように、シンクロトロン7の無
端状ダクト8やビームライン31を構成している真空ダ
クト10,10の間には、外部から無端状ダクト8やビ
ームライン31内方への大気の流入を抑止するための真
空シール機構が介在している。
【0010】真空シール機構は、ビームS進行方向下流
側の真空ダクト10に固着した環状の固定座11と、該
固定座11とビームS進行方向上流側の真空ダクト10
との間に同軸に配置した環状の移動座12と、基端部が
固定座11のビームS進行方向上流側の面に当該固定座
11開口部を周方向に取り囲むように固着され且つ先端
部が移動座12のビームS進行方向下流側の面に当該移
動座12開口部を周方向に取り囲むように固着された内
側ベローズ13と、基端部が固定座11のビームS進行
方向上流側の面に固着され且つ先端部が移動座12にビ
ームS進行方向下流側の面に固着されて内側ベローズ1
3を全長にわたり周方向に取り囲む外側ベローズ14
と、移動座12のビームS進行方向上流側の面に当該移
動座12開口部を周方向に取り囲むように設けられ且つ
ビームS進行方向上流側の真空ダクト10のフランジ部
Fに密着可能な内側シール部材15と、移動座12のビ
ームS進行方向上流側の面に内側シール部材15を周方
向に取り囲むように設けられ且つ前記のフランジ部Fに
密着可能な外側シール部材16とを備えている。
【0011】固定座11には、当該固定座11のビーム
S進行方向上流側の面、移動座12のビームS進行方向
下流側の面、内側ベローズ13の外側面、及び外側ベロ
ーズ14の内側面で囲まれる空間17へ、固定座11外
方から連通する供給流路18が穿設されており、該供給
流路18には、ガス供給源19が接続されている。
【0012】この真空シール機構では、ガス供給源19
から供給流路18にガスを送給し、空間17の内圧を高
めると、両ベローズ13,14が伸張することにより移
動座12がビームS進行方向上流側へ移動し、両シール
部材15,16がフランジ部Fに密着して、ビームライ
ン31内が真空に保持され得る状態になる。
【0013】また、保守点検作業にあたり、ビームライ
ン31を開放する際には、空間17へのガス圧の付与を
中断して、当該空間17を大気圧にすると、復元力によ
って両ベローズ13,14が縮小し、両シール部材1
5,16がフランジ部Fから離反する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示す真空シール機構では、ガス供給源19から供給流路
18へのガス送給系統の破損などに起因して、空間17
の内圧が急激に低下した場合、復元力により両ベローズ
13,14が縮小して両シール部材15,16がフラン
ジ部Fから離反し、外部からの空気の流入でビームライ
ン31内の真空が保持できなくなる真空破壊事故が発生
することになる。
【0015】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、真空破壊事故を回避可能な真空シール機構を提供す
ることを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載の真空シール機構では、真
空ダクトの連結対象物に固着した環状の固定座と、該固
定座と真空ダクト端部の間に配置した環状の移動座と、
基端部が固定座にその開口部を周方向に取り囲むように
固着され且つ先端部が移動座にその開口部を周方向に取
り囲むように固着された内側ベローズと、基端部が固定
座に固着され且つ先端部が移動座に固着されて内側ベロ
ーズを周方向に取り囲む外側ベローズと、移動座にその
開口部を周方向に取り囲んで真空ダクト端面に当接し得
るように設けた内側シール部材と、移動座に内側シール
部材を周方向に取り囲んで真空ダクト端面に当接し得る
ように設けた外側シール部材と、固定座、移動座、及び
両ベローズで囲まれる空間へガスを送給するガス供給手
段と、真空ダクト端面、移動座、及び両シール部材で囲
まれる空間を減圧する中間排気手段とを備えている。
【0017】また、本発明の請求項2に記載の真空シー
ル機構では、内側シール部材及び外側シール部材を中空
構造とし、これらシール部材内に、固定座、移動座及び
両ベローズで囲まれる空間を経てガス供給手段からのガ
スが送給されるように構成している。
【0018】本発明の請求項1あるいは請求項2に記載
の真空シール機構のいずれにおいても、ガス供給手段か
ら固定座、移動座、及び両ベローズで囲まれる空間へガ
ス圧を付与し、両ベローズを伸張させることによって、
移動座に設けた両シール部材を真空ダクトに密着させた
うえ、真空ダクト、移動座、及び両シール部材で囲まれ
る空間を中間排気手段により減圧して、移動座を真空ダ
クト側へ引き寄せる。
【0019】本発明の請求項2に記載の真空シール機構
においては、ガス供給手段から中空構造の両シール部材
の内部へガス圧を付与し、真空ダクトに対する両シール
部材の密着性の向上を図る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。
【0021】図1は本発明の真空シール機構の実施の形
態の一例であり、図中、図2と同一の符号を付した部分
は同一物を表わしている。
【0022】この真空シール機構は、ビームS進行方向
下流側の真空ダクト10に固着した環状の固定座11
と、該固定座11とビームS進行方向上流側の真空ダク
ト10との間に同軸に配置した環状の移動座20と、基
端部が固定座11のビームS進行方向上流側の面に当該
固定座11開口部を周方向に取り囲むように固着され且
つ先端部が移動座20のビームS進行方向下流側の面に
当該移動座20開口部を周方向に取り囲むように固着さ
れた内側ベローズ13と、基端部が固定座11のビーム
S進行方向上流側の面に固着され且つ先端部が移動座2
0にビームS進行方向下流側の面に固着されて内側ベロ
ーズ13を全長にわたり周方向に取り囲む外側ベローズ
14と、移動座20に付帯する中空構造の内側シール部
材21及び外側シール部材22とを備えている。
【0023】内側シール部材21及び外側シール部材2
2には、ごく薄い金属板で形成したものを用いている。
【0024】内側シール部材21は、移動座20開口部
を周方向に取り囲んで上流側の真空ダクト10のフラン
ジ部Fに密着し得るように、移動座20のビームS進行
方向上流側の面に取り付けられている。
【0025】外側シール部材22は、内側シール部材2
1を周方向に取り囲んでフランジ部Fに密着し得るよう
に、移動座20のビームS進行方向上流側の面に取り付
けられている。
【0026】移動座20には、当該移動座20のビーム
S進行方向下流側の面、固定座11のビームS進行方向
上流側の面、内側ベローズ13の外側面、及び外側ベロ
ーズ14の内側面で囲まれる空間23から両シール部材
21,22内に連通する加圧流路24と、移動座20の
ビームS進行方向上流側の面、フランジ部F、及び両シ
ール部材21,22で囲まれる空間25から移動座20
外方へ延びる排気流路26とが穿設されており、当該排
気流路26には、排気ポンプ27が接続されている。
【0027】内側シール部材21と外側シール部材22
がフランジ部Fに密着する際に当該両シール部材21,
22で囲まれるフランジ部F端面の面積A(cm2)、
内側ベローズ13と外側ベローズ14のバネ定数k(k
gf/mm)、並びにこれらベローズ13,14の伸び
量L(mm)は、下記の数式を満たすように設定されて
いる。
【0028】
【数1】A×P>k×L P:大気圧=1
【0029】ビームライン31内を真空に保持するとき
には、ガス供給源19から供給流路18へガスを送給す
るとともに、排気ポンプ27を作動させると、空間2
3、両シール部材21,22の内圧が高まり、両ベロー
ズ13,14が伸張することにより移動座20がビーム
S進行方向上流側へ移動し、両シール部材21,22が
フランジ部Fに密着して、ビームライン31内が真空に
保持され得る状態になり、空間25内の減圧に応じて、
移動座20がフランジ部F側へ引き寄せられる。
【0030】すなわち、ガス送給系統の破損などにより
空間23の内圧が急激に低下しても、空間25内の減圧
に応じて移動座20をフランジ部F側へ引き寄せる力は
失効せず、両ベローズ13,14の復元力に抗して、フ
ランジ部Fに対して両シール部材21,22が密着した
状態が持続し、これにより、ビームライン31の真空破
壊事故が回避されることになる。
【0031】また、保守点検作業にあたり、ビームライ
ン31を開放する際には、空間23、両シール部材2
1,22内へのガス圧の付与を中断し、空間23及び両
シール部材21,22内を大気圧に減圧したうえ、排気
ポンプ27を停止させて、空間25内を大気圧に昇圧さ
せると、移動座20をフランジ部F側へ引き寄せている
力が失効するとともに、復元力により両ベローズ13,
14が縮小し、両シール部材21,22がフランジ部F
から離反する。
【0032】なお、本発明の真空シール機構は、上述し
た実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明を
真空ダクトとビーム窓などの境界壁との接続に適用する
こと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
変更を加え得ることは勿論である。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の真空シール
機構によれば下記のような種々の優れた効果を奏し得
る。
【0034】(1)本発明の請求項1あるいは請求項2
に記載の真空シール機構のいずれにおいても、ガス供給
手段から固定座、移動座、及び両ベローズで囲まれる空
間へガス圧を付与し、両ベローズを伸張させることによ
って、移動座に設けた両シール部材を真空ダクトに密着
させ、真空ダクト端面、移動座及び両シール部材で囲ま
れる空間を中間排気手段により減圧して、移動座を真空
ダクト側へ引き寄せるので、固定座、移動座及び両ベロ
ーズで囲まれる空間の内圧が急激に減少しても、両シー
ル部材が真空ダクトに密着した状態が持続し、真空破壊
事故を回避することができる。
【0035】(2)固定座、移動座、及び両ベローズで
囲まれる空間に対するガス圧の付与を中断し、真空ダク
ト端面、移動座、及び両シール部材で囲まれる空間を大
気圧に昇圧すれば、真空ダクトと連結対象物との結合を
簡単に解除することができ、また逆に、固定座、移動
座、及び両ベローズで囲まれる空間にガス圧を付与し、
真空ダクト端面、移動座、及び両シール部材で囲まれる
空間を減圧すれば、真空ダクトと連結対象物とを再び結
合することができる。
【0036】(3)本発明の請求項2に記載の真空シー
ル機構においては、ガス供給手段により中空構造の両シ
ール部材の内部へガス圧を付与するので、真空ダクト端
面への両シール部材の密着性の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空シール機構の実施の形態の一例を
示す縦断面図である。
【図2】従来の真空シール機構の一例を示す縦断面図で
ある。
【図3】放射光発生手段の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
10 真空ダクト(連結対象物) 11 固定座 13 内側ベローズ 14 外側ベローズ 19 ガス供給源(ガス供給手段) 20 移動座 21 内側シール部材 22 外側シール部材 23 空間 25 空間 27 排気ポンプ(中間排気手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空ダクトの連結対象物に固着した環状
    の固定座と、該固定座と真空ダクト端部の間に配置した
    環状の移動座と、基端部が固定座にその開口部を周方向
    に取り囲むように固着され且つ先端部が移動座にその開
    口部を周方向に取り囲むように固着された内側ベローズ
    と、基端部が固定座に固着され且つ先端部が移動座に固
    着されて内側ベローズを周方向に取り囲む外側ベローズ
    と、移動座にその開口部を周方向に取り囲んで真空ダク
    ト端面に当接し得るように設けた内側シール部材と、移
    動座に内側シール部材を周方向に取り囲んで真空ダクト
    端面に当接し得るように設けた外側シール部材と、固定
    座、移動座、及び両ベローズで囲まれる空間へガスを送
    給するガス供給手段と、真空ダクト端面、移動座、及び
    両シール部材で囲まれる空間を減圧する中間排気手段と
    を備えてなることを特徴とする真空シール機構。
  2. 【請求項2】 内側シール部材及び外側シール部材を中
    空構造とし、これらシール部材内に、固定座、移動座及
    び両ベローズで囲まれる空間を経てガス供給手段からの
    ガスが送給されるように構成した請求項1に記載の真空
    シール機構。
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