JPH0640341Y2 - 真空部材用防震ベローズ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は例えばヘリウム冷凍機などのように、極低温を
発生するための震動体である冷凍機本体と、蓄冷筒など
の寒冷発生部を真空条件下におくための真空チャンバー
との間に介設することで、上記冷凍機本体の震動が可及
的に当該真空チャンバーへ伝達されないようにするため
等に用いられている真空部材用防震ベローズの改良に関
する。

《従来の技術》 第３図に示す如くヘリウム冷凍機ａは、ヘリウム圧縮機
などをもった震動体としての冷凍機本体ｂと、これから
突設の蓄冷筒C1,C2を絶対零度に近い極低温にするた
め、外部からの熱侵入を、できるだけ阻止するため用い
られている真空チャンバーｄとを具備し、この際当該チ
ャンバーｄの下端部ｄ′と冷凍機本体ｂとを防震ベロー
ズｅによって接続することで、断熱効果をもつ真空層ｆ
が形成されるようにしてある。

そして既知の如く蓄冷筒C2に密接巻きされた熱交換コイ
ルｇをもつガス循環パイプｈを、前記真空チャンバーｄ
に貫設して、蓄冷筒C2により冷却されたガス循環パイプ
ｈ内のヘリウムを、極低温利用装置ｉの熱交換部ｊに、
ポンプｋにより回流させるのであり、この場合極低温利
用装置ｉとしては、冷凍装置とかSQUID（超電導磁気セ
ンサ）、NMR（核磁気共鳴）などに用いるデュワー装置
等であり、当該冷却ヘリウムガスが後者ではその複写シ
ールド冷却用に供されることとなる。

このように、上記ヘリウム冷凍機ａにあっては、寒冷取
出用のガス循環パイプｈはもちろん、真空層ｆ内に配設
されている図示されていない温度センサその他の諸部材
が、真空チャンバーｄの壁にシール状態ににて貫通支持
されることとなるから、冷凍機本体ｂがもっているヘリ
ウム圧縮機による震動が、当然真空チャンバーｄに伝達
され、これにより上記したガス循環パイプｈ等の貫通支
持部が、破損されてしまったり、また当該チャンバーｄ
内の諸機器類に支障を来たすなどの不都合が生ずること
となる。

このような支障が生じないように、前記の如く冷凍機本
体ｂの震動を真空チャンバーｄに伝えることのないよう
防震ベローズｅを介設するのであるが、これまでの当該
ベローズｅは、図示の如く上記環状フランジe1と下部環
状フランジe2との間に、蛇腹状の環状ベローズe3を連設
しただけの構成となっている。

このため、上記真空チャンバーｄ内に真空層ｆを形成す
るべく、当該チャンバーｄ内を真空引きすることによ
り、外気圧が真空チャンバーｄを押圧することとなり、
この結果、上記環状ベローズe3が圧縮されることとな
り、この結果震動吸収性が低減されるに至り、期待して
いた震動伝達の遮断効果を発揮できないこととなってし
まう。

このようなことにならないようにするためには、当然最
初から変形しにくい強度大なる環状ベローズe3を用いる
ようにし、これによって真空時における環状ベローズe3
が大きく圧縮されないようにすればよいが、これでは当
該ベローズe3そのものの剛性が大きくなることから、震
動吸収性が劣化してしまうこととなり、結局よい結果を
期待することはできない。

そこで、全く別発想に基づき、ヘリウム冷凍機自体の構
造を根本的に改造することも考えられ、例えば、冷凍機
本体ｂから、これに内蔵の震動源であるヘリウム圧縮機
を分離してしまい、当該、別体としたヘリウム圧縮機
と、当該本体とを震動吸収性をもったチューブ材により
連結して、当該ヘリウムガスの吸入、吐出を行わせるよ
うにすることも当然想到し得るのであるが、このように
すれば冷凍基本体ｂの震動はなくなるから、この種の防
震ベローズ自体が不要となるものの、このような改造は
実際上、幾多の問題点を新規に提示することとなり、こ
れらの諸問題を克服するのが非常に困難となるだけでな
く高価につくこととなる。

《考案が解決しようとする問題点》 本考案は上記の目的を解決するために、従来の防震ベロ
ーズの如く、環状ベローズ自体にのみ、震動伝達の阻止
機能を求めることなしに、内外一対の環状ベローズを具
備させることで、当該両ベローズ間に、気体を封入した
筒状空所を形成するようにし、これによって前記真空チ
ャンバーの如く真空部材内の真空引きに際しても、上記
筒状空所内の気体圧縮により、当該防震ベローズが不本
意に減縮してしまい震動吸収性が劣化してしまうことの
ないようにし、これにより十分な震動阻止の効果が維持
されるようにし、前記ヘリウム冷凍機における貫通支持
部の破損等の支障が生じないようにすることを目的とし
ている。

《問題点を解決するための手段》 本考案は上記の目的を達成するために、震動体に取着さ
れる震動体取付用環状フランジと真空部材に連結される
真空部材取付用環状フランジとを、外側環状ベローズと
内側環状ベローズとによって連設することにより、当該
両環状ベローズと前記両環状フランジとによって閉成さ
れた気体封入の筒状空所を形成すると共に、当該両環状
フランジと内側環状ベローズおよび震動体とにより画成
され、かつ前記の真空部材内と連通する中央空洞を形成
してなる真空部材用防震ベローズを提供しようとするも
のである。

《作用》 震動体に震動体取付用環状フランジを、真空部材に真空
部材取付用環状フランジを取着して、本案品を震動体と
真空部材間に介接した後、真空部材内の真空引きを行え
ば、外気により真空部材が押圧されると共に、これに連
通する中央空洞をもった本案品も、内外の環状ベローズ
に対する圧縮力を受るが、この際気体が封入されている
筒状空所も変形され、この結果当該気体も圧縮されるこ
ととなるから、或程度まで圧縮されたとき、上記外気圧
と平衡状態が保たれることとなり、極端な環状ベローズ
の圧縮はないので防震機能が保たれることとなる。

そして、上記の環状ベローズの圧縮程度は、内外両環状
ベローズの間隔すなわち筒状空所の横断面積と、封入気
体の圧力により決定されるので、これらの加減により調
整することも可能となる。

《実施例》 本考案を図示の実施例によって詳記すれば、第１図に例
示する通り、震動体取付用環状フランジ１、真空部材取
付用環状フランジ２、外側環状ベローズ３そして内側環
状ベローズ４の４部材を、その構成要素としている。

ここで第１図の震動体取付用環状フランジ１は金属等に
より形成され、所要数の取付孔1aを縦向きに穿設した取
付環部1bと、その内周端から下方へ突設した連結用リブ
1cとを具備し、一方真空部材取付用環状フランジ２も、
上記環状フランジ１と対称的に、取付孔2aをもった取付
環部2bと、その内周端から上方へ突設した取付リブ2cと
を備えている。

次に前記外側環状ベローズ３と内側環状ベローズ４と
は、何れも筒状の外側ベローズ本体3a,内側ベローズ本
体4aの両端に金属製等による外側端末リング3b,3c、内
側端末リング4b,4cが取着されており、外側端末リング3
b,3cは夫々震動体取付用環状フランジ１、真空部材取付
用環状フランジ２の夫々連結用リブ1c,2cにあって、そ
の外側に当接し、溶接等の手段により取着され、一方内
側端末リング4b,4cは上記夫々連結用リブ1c,2cの内壁に
当接し、これまた溶接等の手段により取着してあり、こ
れによって、上記震動体取付用環状フランジ１、真空部
材取付用環状フランジ２の各連結用リブ1c,2cと外側環
状ベローズ３、内側環状ベローズ４とによって閉塞さ
れ、かつ空気その他の気体が封入された円筒等の筒状空
所５を形成するのである。

ここで、第１図に示されている６は、上記の真空部材取
付用環状フランジ２にあって、開閉栓6aを具備させ、上
記筒状空所５に空気等を圧入するために用い得る気体流
通路を示し、上記のようにして製作した本案品では、も
ちろんこの筒状空所５に外気が封入されることとなる
が、当該内圧を１気圧以上にすることが必要である場合
に、上記の気体流通路６を使用することになるのであ
り、図中７は震動体取付用環状フランジ１、真空部材取
付用環状フランジ２および内側環状ベローズ４により形
成される中央空洞を示している。

第２図は他実施例を示しており、真空部材取付用環状フ
ランジ２、外側環状ベローズ３、内側環状ベローズ４の
各外側端末リング3c,4cが、上記環状フランジ２に設け
た嵌合周溝2d,2eに嵌合して溶接手段等により固定する
ようにしたものである。

そこで、これを使用するには第１図のように震動体取付
用環状フランジ１を、図示されていないビスなどで震動
発生源である震動体Ａに、真空部材取付用環状フランジ
２を真空引きすべき真空部材Ｂに、これまたビス等によ
って取り付けることとなり、これにより前記の中央空洞
７は、真空部材Ｂ内と連通状態となる。

このような使用状態にあって、前記の如く真空部材Ｂに
つき真空引きすれば、当該部材Ｂの外気圧による押圧変
形によって、当該防震ベローズにおける筒状空所５内の
気体が圧縮されることとなるから、外側、内側環状ベロ
ーズ3,4が圧縮されるのみでなく、当該気体の圧縮が伴
うことで、大きく当該環状ベローズ3,4が圧縮され、そ
れ自体がもっていた防震吸収性が阻害されてしまうこと
がなくなる。

ここで、もちろん上記ベローズ3,4が充分な震動に対す
る吸収性をもち、適正な圧縮率となるように予め設計さ
れなければならないが、本考案によるときは、当該ベロ
ーズ3,4の材質にのみ震動吸収性を依存しようものとす
るものでなく、当該ベローズ3,4の圧縮率なるものは、
上記真空引きによって生ずる筒状空所５内の封入気体圧
縮により生ずる反発力と、どの時点で平衡するかで決す
ることとなる。

そこで、上記決定要素として考慮さるべき事項は、真空
箇所となる中央空洞７と筒状空所５とに係る横断面比率
であり、筒状空所５の当該比率が大きくなればなるほ
ど、この防震ベローズは圧縮率の小さい位置で平衡状態
となるので、基本的には上記横断面比率を考慮した設計
となるが、もちろんベローズ本体の発条特性も計算に組
み込まれることとなる。

また、上記中央空洞７と筒状空所５との横断面比率が規
制され、筒状空所５の圧縮率が過大になってしまうよう
な場合には、前記の気体流通路６から圧縮空気等を注入
して、筒状空所５の内圧を大気圧よりも高くすること
で、当該防震ベローズの設計を適正化することも可能と
なる。

《考案の効果》 本考案は、環状ベローズを内外二重に形成するという比
較的簡潔な構成により、気体封入の筒状空所を具備させ
るようにしたので、真空引きに際し、単に環状ベローズ
が変形するだけのものでなく、筒状空所内の気体が圧縮
されることになるから、不本意に大きな環状ベローズの
変形とはならず、震動吸収性能の大幅な劣化を来すとい
った従来の支障を解消することができる。

従ってヘリウム冷凍機などにあって、震動源であるヘリ
ウム圧縮機を分離するといった改造なしに、安価にヘリ
ウム冷凍機として、故障の生じ難く高い信頼性のものを
提供でき、さらに筒状空所の大きさを種々の寸法に設定
したり、さらには、当該空所の内圧を調整するといった
簡易な手段により、各種の要求に適合した特性をもつ防
震ベローズの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る真空部材用防震ベローズの縦断正
面図、第２図は同上他実施例を示す部分縦断正面図、第
３図は従来の防震ベローズを用いたヘリウム冷凍機の縦
断正面略示図である。 １……震動体取付用環状フランジ ２……真空部材取付用環状フランジ ３……外側環状ベローズ ４……内側環状ベローズ ５……筒状空所 ６……気体流通路 ７……中央空洞、Ａ……震動体、Ｂ……真空部材

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】震動体に取着される震動体取付用環状フラ
   ンジと、真空部材に連結される真空部材取付用環状フラ
   ンジとを、外側環状ベローズと内側環状ベローズとによ
   って連設することにより、当該両環状ベローズと前記両
   環状フランジとによって閉成された気体封入の筒状空所
   を形成すると共に、当該両環状フランジと内側環状ベロ
   ーズおよび震動体とにより画成され、かつ前記の真空部
   材内と連通する中央空洞を形成してなる真空部材用防震
   ベローズ。
2. 【請求項２】筒状空所内に、気体を注入するための開閉
   自在とした気体流通路が具備されている実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の真空部材用防震ベローズ。