JP3953956B2 - 粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
線形粒子加速器は、新半導体素材製造などにおいて、粒子を被処理物に打ち込むための装置として用いられており、その小形化が強く望まれている。
【０００３】
ところで、線形粒子加速器のタンク内の高電圧電源部は、そのタンク内に充填されているＳＦ6 ガスによって、タンク内側の壁面との間の電気的絶縁を保っている。この高電圧電源部の加熱を防ぐこと、つまりここで発生した熱を効率よく除去することにより、初めて粒子加速器の長時間安定運転が可能となる。
【０００４】
従来のコッククロフト式粒子加速器では、タンク内部で発生した熱を輻射ないし絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスの自然対流によりタンク外部へ除去するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法では、内部に溜まった熱を輻射ないし絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスの自然対流によりタンク外部へ除去しているにすぎない。
【０００６】
したがって、粒子加速器の高電圧電源部の熱除去は、タンクの表面積によって制限され、粒子加速器の小形化を困難にしてきた。
【０００７】
なお、絶縁ガスであるＳＦ6 ガスを熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするようにしていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を除去し、小形化と低価格化を図るとともに、本来の絶縁性を損なうことなく、高温となる高電圧電源部のすみずみまでを効率的に冷却することにより、粒子加速器の長時間安定運転を行うことができる粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、前記高電圧電源部に浸される絶縁ガスと、前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、この管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備するとともに、前記容器は粒子加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記粒子加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ6 ガスが約７．５気圧であることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記粒子加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
第１図は本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。第２図は第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
【００１５】
これらの図において、１は荷電粒子加速器の円筒状のタンク（容器）、１Ａはその円筒状のタンクに保持され収容される荷電粒子加速器、２はその荷電粒子加速器のタンク１の下部に配置され、その荷電粒子加速器のタンク１に連通される変圧器の円筒状のタンク（容器）、２Ａはその円筒状のタンク２に保持され収容される変圧器、３はそれらの荷電粒子加速器のタンク１及び変圧器の円筒状のタンク２内に充填される７．５気圧の絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガス９の出口、４はそのＳＦ6 ガス９の細い導出用パイプ、５はその導出用パイプ４から導入されるＳＦ6 ガス９を冷却する冷却装置およびそのＳＦ6 ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すコンプレッサーである。６はＳＦ6 ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すための細い導入用パイプ、７はそのＳＦ6 ガス９の変圧器の円筒状のタンク２への入口、８は偏向磁石やビームラインへの連結部である。
【００１６】
第２図に示すように、荷電粒子加速器の高電圧電源部である荷電粒子加速器１Ａ及び変圧器２Ａが配置される。そして、荷電粒子加速器の高電圧電源部である荷電粒子加速器１Ａ及び変圧器２Ａから多くの熱が生じ、タンク内は高温になる。
【００１７】
そこに、７．５気圧のＳＦ6 ガス９を熱媒体として利用し、荷電粒子加速器の円筒状のタンク１のＳＦ6 ガス９の出口３から細い導出用パイプ４でそのＳＦ6 ガス９を導出し、冷却装置およびコンプレッサー５でそのＳＦ6 ガス９を冷却して細い導入用パイプ６を介して変圧器の円筒状のタンク２へ戻す。
【００１８】
その場合に、発明が解決しようとする課題においても述べたように、絶縁ガスであるＳＦ6 ガス９を熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、ＳＦ6 ガス９はできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにすることが重要であるから、ＳＦ6 ガス９は、従来の絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように、例えば、上記した導出用パイプ４及び導入用パイプ６の内径を荷電粒子加速器１Ａのタンク１の内径の２０分の１となるように細いものとする。
【００１９】
また、変圧器２Ａの円筒状のタンク２を荷電粒子加速器１Ａのタンク１の下部に配置するようにしたので、荷電粒子加速器１Ａのコンパクト化を図ることができる。さらに、変圧器２Ａからは大量の熱が発生するが、その熱に起因して、熱せられたＳＦ6 ガス９は上部の荷電粒子加速器１Ａのタンク１の方へ対流して、循環することになり、効率的な冷却を促進することができる。
【００２０】
このようにして、ＳＦ6 ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことにより、粒子加速器本体のコンパクト化とさまざまな環境下における長い時間の安定運転を可能にすることができる。
【００２１】
また、容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現でき、本発明の有効性が証明された。当然、荷電粒子加速器の機能は維持された。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２４】
（Ａ）１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするこれまでの考えを根底から覆して、絶縁ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことによって、粒子加速器の高電圧電源部のコンパクト化とさまざまな環境下における、粒子加速器の長い時間の安定運転を可能にすることができる。
【００２５】
（Ｂ）容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。
【図２】第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
線形粒子加速器は、新半導体素材製造などにおいて、粒子を被処理物に打ち込むための装置として用いられており、その小形化が強く望まれている。
【０００３】
ところで、線形粒子加速器のタンク内の高電圧電源部は、そのタンク内に充填されているＳＦ6 ガスによって、タンク内側の壁面との間の電気的絶縁を保っている。この高電圧電源部の加熱を防ぐこと、つまりここで発生した熱を効率よく除去することにより、初めて粒子加速器の長時間安定運転が可能となる。
【０００４】
従来のコッククロフト式粒子加速器では、タンク内部で発生した熱を輻射ないし絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスの自然対流によりタンク外部へ除去するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の粒子加速器の高電圧電源部の除熱方法では、内部に溜まった熱を輻射ないし絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスの自然対流によりタンク外部へ除去しているにすぎない。
【０００６】
したがって、粒子加速器の高電圧電源部の熱除去は、タンクの表面積によって制限され、粒子加速器の小形化を困難にしてきた。
【０００７】
なお、絶縁ガスであるＳＦ6 ガスを熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするようにしていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を除去し、小形化と低価格化を図るとともに、本来の絶縁性を損なうことなく、高温となる高電圧電源部のすみずみまでを効率的に冷却することにより、粒子加速器の長時間安定運転を行うことができる粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、前記高電圧電源部に浸される絶縁ガスと、前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、この管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備するとともに、前記容器は粒子加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記粒子加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ6 ガスが約７．５気圧であることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記粒子加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
第１図は本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。第２図は第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
【００１５】
これらの図において、１は荷電粒子加速器の円筒状のタンク（容器）、１Ａはその円筒状のタンクに保持され収容される荷電粒子加速器、２はその荷電粒子加速器のタンク１の下部に配置され、その荷電粒子加速器のタンク１に連通される変圧器の円筒状のタンク（容器）、２Ａはその円筒状のタンク２に保持され収容される変圧器、３はそれらの荷電粒子加速器のタンク１及び変圧器の円筒状のタンク２内に充填される７．５気圧の絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガス９の出口、４はそのＳＦ6 ガス９の細い導出用パイプ、５はその導出用パイプ４から導入されるＳＦ6 ガス９を冷却する冷却装置およびそのＳＦ6 ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すコンプレッサーである。６はＳＦ6 ガス９を変圧器の円筒状のタンク２へ戻すための細い導入用パイプ、７はそのＳＦ6 ガス９の変圧器の円筒状のタンク２への入口、８は偏向磁石やビームラインへの連結部である。
【００１６】
第２図に示すように、荷電粒子加速器の高電圧電源部である荷電粒子加速器１Ａ及び変圧器２Ａが配置される。そして、荷電粒子加速器の高電圧電源部である荷電粒子加速器１Ａ及び変圧器２Ａから多くの熱が生じ、タンク内は高温になる。
【００１７】
そこに、７．５気圧のＳＦ6 ガス９を熱媒体として利用し、荷電粒子加速器の円筒状のタンク１のＳＦ6 ガス９の出口３から細い導出用パイプ４でそのＳＦ6 ガス９を導出し、冷却装置およびコンプレッサー５でそのＳＦ6 ガス９を冷却して細い導入用パイプ６を介して変圧器の円筒状のタンク２へ戻す。
【００１８】
その場合に、発明が解決しようとする課題においても述べたように、絶縁ガスであるＳＦ6 ガス９を熱媒体として用いる粒子加速器においては、１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、ＳＦ6 ガス９はできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにすることが重要であるから、ＳＦ6 ガス９は、従来の絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように、例えば、上記した導出用パイプ４及び導入用パイプ６の内径を荷電粒子加速器１Ａのタンク１の内径の２０分の１となるように細いものとする。
【００１９】
また、変圧器２Ａの円筒状のタンク２を荷電粒子加速器１Ａのタンク１の下部に配置するようにしたので、荷電粒子加速器１Ａのコンパクト化を図ることができる。さらに、変圧器２Ａからは大量の熱が発生するが、その熱に起因して、熱せられたＳＦ6 ガス９は上部の荷電粒子加速器１Ａのタンク１の方へ対流して、循環することになり、効率的な冷却を促進することができる。
【００２０】
このようにして、ＳＦ6 ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことにより、粒子加速器本体のコンパクト化とさまざまな環境下における長い時間の安定運転を可能にすることができる。
【００２１】
また、容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現でき、本発明の有効性が証明された。当然、荷電粒子加速器の機能は維持された。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２４】
（Ａ）１ＭｅＶを数センチのギャップで維持する必要があり、絶縁ガスはできるだけ静的状態で維持し絶縁破壊を生じさせないようにするこれまでの考えを根底から覆して、絶縁ガスを緩やかに一様に循環させることにより、前記高電圧電源部の除熱を行うことによって、粒子加速器の高電圧電源部のコンパクト化とさまざまな環境下における、粒子加速器の長い時間の安定運転を可能にすることができる。
【００２５】
（Ｂ）容器（タンク）表面温度も３０℃以下に保たれ、改良に要した費用も加速器本体の価格に比べれば小さく、コンパクト化と低価格化を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す荷電粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置の側面模式図である。
【図２】第１図のＡ−Ａ′線断面を示す正面模式図である。
Claims (4)
- 高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器から絶縁ガスで絶縁される粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、
（ａ）高温となる高電圧電源部を保持し収容する容器と、
（ｂ）前記高電圧電源部に浸される絶縁ガスと、
（ｃ）前記容器の側面に配置される冷却通路となる細い管路と、
（ｄ）該管路に連結される冷却装置及び前記絶縁ガスを前記容器に送り込む装置とを具備するとともに、
（ｅ）前記容器は粒子加速器の円筒状の容器と変圧器の円筒状の容器とを具備し、前記変圧器の円筒状の容器を下部に前記粒子加速器の円筒状の容器を前記変圧器の円筒状の容器の上部に互いに連通して配置することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。 - 請求項１記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記絶縁ガスとしてのＳＦ6 ガスを熱媒体として利用し、１Ｍｅｖを数センチメートルのギャップで維持する絶縁機能を損なうことなく、絶縁破壊を誘発する乱流を生じないように前記管路の内径を前記容器の内径の２０分の１にすることを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
- 請求項１記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記ＳＦ6 ガスが約７．５気圧であることを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
- 請求項１記載の粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置において、前記粒子加速器の円筒状の容器と前記変圧器の円筒状の容器とを互いに直交するように配置することを特徴とする粒子加速器の高電圧電源部の除熱装置。
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| EP3107809B1 (en) * | 2014-02-19 | 2021-07-07 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Power supply unit |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
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- 2001-03-26 JP JP2002576493A patent/JP3953956B2/ja not_active Expired - Fee Related
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