JPH0763753B2 - 中空押出型材製造用押出加工装置への型材中空部内雰囲気調整管接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえばシンクロトロンなどの加速器に使
用される超高真空用チャンバ、粒子加速用パイプ、薄膜
製造装置、表面分析装置、核融合装置、半導体リソグラ
フィのＸ線源として使用される小型シンクロトロン軌道
放射（SOR）などの高真空装置に用いられる真空用アル
ミニウム製中空押出型材を製造するための押出加工装置
へ型材中空部内の雰囲気調整管を接続する装置に関する この明細書において、アルミニウムとは純アルミニウム
およびその合金を含むものとする。また、この明細書に
おいて、不活性ガスとは、アルゴンガス、キセノンガ
ス、ヘリウムガスなどの周期表の不活性ガスの他に、窒
素ガスなどのアルミニウムに対して不活性なガスも含む
ものとする。

従来の技術 たとえば粒子加速用パイプに用いられる真空用アルミニ
ウム製中空押出型材は、内部を高真空度に保つことがで
きるように、その内面が、真空度低下物質の吸着、吸蔵
が著しく少なくなるとともに、吸着吸蔵されていても脱
ガス処理により簡単にこれを除去することができるよう
になっているという性質を有することが要求される。そ
のため、たとえばダイホルダ内に配置されたポートホー
ルダイス雄型および同雌型を備えているとともに、ポー
トホールダイス雄型の先端とダイホルダの外周面とを連
通させる連通路が設けられている押出加工装置における
上記連通路のダイホルダ側端部に、押出加工装置により
押出されるアルミニウム製中空押出型材の中空部内の雰
囲気を水分を含んだ大気と接触しないような雰囲気に保
つように調整する内部雰囲気調整管を連通状に接続し、
わずか押出された型材の先端を機械的に押し潰し、押出
されつつある中空型材の中空部内を、水分を含んだ大気
と接触しないような雰囲気に保ちつつアルミニウム製中
空押出型材を押出成形し、中空部内面にちみつで薄い酸
化皮膜を形成することによって製造されている。ポート
ホールダイス雄型および銅雌型は、製造する中空押出型
材の横断面形状に合わせて交換する必要があるため、内
部雰囲気調整管は着脱自在に接続されなければならな
い。したがって、従来、内部雰囲気調整管として耐熱ゴ
ム管が用いられ、これを上記連通路のダイホルダ側端部
の接続口に固定状に設けられたスリーブに被せることに
よって着脱自在に接続されていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、押出加工時には加工装置は高温になるの
で、ゴム管ではその耐熱性が十分ではなく、長期間の使
用に耐えないという問題がある。しかも、リークが生
じ、大気中の水分が型材の中空部に侵入し、中空部内雰
囲気を乱して内面に所望の性質を有する型材を得られな
くなるおそれがある。そこで、上記連通路のダイホルダ
側端部に、外方に突出した金属型雄型継手材を固定状に
設けるとともに、内部雰囲気調整管の先端に金属製雌型
継手部材を回転自在に取付けておき、両継手部材に、互
いにねじ合わせられるねじを形成し、両ねじの締付けに
よって内部雰囲気調整管を押出加工装置に着脱自在にか
つ流体密に接続することも考えられるが、押出加工時に
は加工装置は高温になるので、両継手部材のねじが焼付
き、取外しが困難になると考えられる。

この発明の目的は、上記の問題を解決した中空押出型材
製造用押出加工装置への型材中空部内雰囲気調整管接続
装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による中空押出型材製造用押出加工装置への型
材中空部内雰囲気調整管接続装置は、中空押出型材製造
用押出加工装置に、この押出加工装置によって押出され
る中空押出型材の中空部内の雰囲気を調整する管を連通
状に接続する装置であって、押出加工装置に形成された
内部雰囲気調整管接続口に、外方に突出した金属製雄形
継手部材が固定状に設けられ、内部雰囲気調整管の先端
に金属製雌形継手部材が回転自在に取付けられ、両継手
部材に、互いにねじ合わせられるねじが形成され、両ね
じのうちの少なくともいずれか一方の表面に銀ろう層が
形成され、両ねじの締付けによって内部雰囲気調整管が
押出加工装置に着脱自在にかつ流体密に接続されるもの
である。

上記において、押出加工装置により押出されるアルミニ
ウム製中空押出型材が、たとえば粒子加速用パイプなど
の中空部が真空状態とされて用いられる場合、中空部内
の雰囲気は、水分を含んだ大気とは接触しないような雰
囲気に保つように調整される。その具体的な方法は次に
述べる通りである。

その１は、アルミニウム製中空押出型材を押出成形する
にあたり、当初より酸素0.5〜30容量％、とくに１〜10
容量％、残部不活性ガスよりなる混合ガスを、押出され
つつある型材の中空部内に供給しながら行う方法であ
る。そして、所定長さ押出した後、型材を切断するとと
もに切断端も上記先端と同様に密封する。この場合、両
密封端部は、押出成形後、中空押出型材の使用場所へ送
られてから切断開口してもよいし、送る前の段階で切断
開口してもよい。

その２は、上記その１の方法において、混合ガスの代わ
りに不純物としての酸素を含む不活性ガスを用いる方法
である。現在工業的に得られる不活性ガスの純度はほぼ
99.99％であり、微量の酸素が不純物として必ず含まれ
ている。

その３は、上記その１の方法において、混合ガスの代わ
りに乾燥空気または純酸素を用いる方法である。乾燥空
気は、たとえば大気をコンプレッサで圧縮して、乾燥剤
が入れられた除湿器内を通過させることなどにより得ら
れる。この方法において乾燥剤としては公知のものを使
用することができるが、その中でも合成ゼオライトを用
いることが好ましい。また、乾燥空気の露点は、−30℃
以下であることが好ましく、−50℃以下であることが望
ましい。純酸素は、純度100％の酸素であり、これは水
分を含まない。

その４は、上記その１の方法において、押出されつつあ
る型材の中空部内を真空引きする方法である。この場
合、型材の中空部から少なくとも押出当初のみ真空引き
し、押出直後の型材の先端開口部を密封し、所定長さ押
出した後、型材を切断するとともに切断端を密封する。
真空引きは、押出当初のみならず押出工程中継続的に行
なってもよい。この方法では、中空部内に残存した酸素
により酸化皮膜が形成される。

上記いずれの方法によっても、型材の中空部内面に水和
酸化物が生成することはなく、厚さ20〜30Å程度のちみ
つで薄い酸化皮膜が得られる。したがって、真空度低下
物質の吸着、吸蔵は著しく少なくなるとともに、吸着吸
蔵されていても脱ガス処理により簡単にこれを除去する
ことができるようになる。その結果、真空度低下物質が
型材内に放出される量が非常に少なくなり、高真空度を
保つことができるし、従来のように真空度を高めるため
の面倒な作業を省略ないし軽減することができる。

なお、この発明の装置は、中空部が真空とされる粒子加
速用パイプのような装置を形成するための中空押出型材
を成形する押出加工装置に限られず、他の目的を持った
中空押出型材を形成する押出加工装置にも適用可能であ
り、その場合に内部雰囲気もその目的に合致するように
調整される。

作用 押出加工装置の内部雰囲気調整管接続口に、外方に突出
した金属製雄形継手部材が固定状に設けられ、内部雰囲
気調整管の先端に金属製雌形継手部材が回転自在に取付
けられ、両継手部材に、互いにねじ合わせられるねじが
形成され、両ねじの締付けによって内部雰囲気調整管が
押出加工装置に着脱自在にかつ流体密に接続されるの
で、押出加工時の熱にも十分耐えうる。しかも、リーク
のおそれはない。さらに、両継手部材のねじのうちの少
なくともいずれか一方の表面に銀ろう層が形成されてい
るので、押出加工時の熱によって両ねじが焼付くのを防
止できる。

実 施 例 この発明の実施例を、以下図面を参照して説明する。

第１図には、真空用アルミニウム製中空押出型材を製造
するための押出加工装置の全体構成が示されている。同
図において、押出加工装置は、アルミニウムビレット
（２）を入れるためのコンテナ（１）と、コンテナ
（１）内に入れられたアルミニウムビレット（２）を押
圧するダミーブロック（３）およびシステム（４）と、
中央にガス噴射口（６）を有するポートホールダイス雄
型（５）および同雌型（７）と、外周面に酸素混合不活
性ガス供給口（９）（内部雰囲気調整管接続口）を有す
るダイホルダ（８）と、ボルスタ（９）と、酸素混合不
活性ガス供給装置とを備えている。

ポートホールダイス雄型（５）およびダイホルダ（８）
にはそれぞれガス通路（11）（12）が形成され、両通路
（11）（12）により、ガス噴射口（６）と酸素混合不活
性ガス供給口（９）とが連通せしめられている。

酸素混合不活性ガス供給装置は、導管（15）（内負部雰
囲気調整管）を介して酸素混合不活性ガス供給口（９）
に接続された酸素混合不活性ガス容器（14）を備えてい
る。導管（15）の途中には、内部にモレキュラシーブ
や、合成ゼオライトなどが入れられた複数、たとえば２
つの脱水カラム（16）が並列状に配置されている。導管
（15）における酸素混合不活性ガス供給口（９）と脱水
カラム（16）との間の部分には、供給口（９）側から真
空ゲージ（17）および露点計（18）が、それぞれ２方弁
（19）（20）を介して接続されている。また、導管（1
5）における酸素混合不活性ガス容器（14）と脱水カラ
ム（16）との間の部分には、レギュレータ（22）および
流量計（23）が容器（14）側から設けられている。導管
（15）における脱水カラム（16）と流量計（23）との間
の部分には、真空引き用ロータリポンプ（24）が２方弁
（25）を介して接続されている。また、導管（15）にお
ける脱水カラム（16）の両側部分を連通させるように、
真空引き用バイパス管（26）が設けられている。バイパ
ス管（26）の両端部は３方弁（27）を介して導管（15）
に接続されている。

第２図には、導管（15）の酸素混合不活性ガス供給口
（９）への接続部分が拡大して示されている。第２図に
おいて、酸素混合不活性ガス供給口（９）内には、ステ
ンレス鋼製スリーブ（28）が差し込まれてダイホルダ
（８）に溶接されている。スリーブ（28）の外方に突出
した部分の外周面にはおねじ（28a）が形成されてお
り、この外方への突出部分が雄形継手部材（29）となさ
れている。雄形継手部材（29）のおねじ（28a）の表面
には、全体に銀ろう層（30）が形成されている。導管
（15）には、頂壁に貫通孔（31a）があけられ、かつめ
ねじ（31b）を有するステンレス鋼製袋ナット（31）
（雌形継手部材）が嵌め被せられている。導管（15）の
先端には、先細り状で、かつ大端部の直径が袋ナット
（31）の貫通孔（31a）の直径よりも大きく、小端部の
直径がスリーブ（28）の内径よりも小さくなされた係合
部（15a）が形成されている。そして、係合部（15a）の
先端部をスリーブ（28）内に差し込み、袋ナット（31）
のめねじ（31b）と雄形継手部材（29）のおねじ（28a）
とをねじ合わせることによって、導管（15）が酸素混合
不活性ガス供給口（９）に着脱自在にかつ流体密に接続
されている。おねじ部（28a）の表面全体に形成された
銀ろう層（30）の働きにより、押出部の熱により、袋ナ
ット（31）のめねじ（31b）と雄形継手部材（29）のお
ねじ（28a）とが焼付くのが防止され、押出終了後に導
管（15）の取外し作業を簡単に行うことが可能となる。
導管（15）の酸素混合不活性ガス供給口（９）への接続
は、第３図に示すように、係合部（15a）の先端部をス
リーブ（28）内に差し込み、予め導管（15）に嵌め被せ
られた所定の長さを有するレンチ（32）により袋ナット
（31）を回してめねじ（31b）をおねじ（28a）にねじ合
わせることによって行われる。上記のようなレンチ（3
2）を用いるのは、導管（15）の着脱作業の安全上、作
業者が押出加工装置に近付くことはなく、袋ナット（3
1）を回すことができるようにするためである。

第１図の装置により、たとえば第４図および第５図に示
されているような横断面を有する粒子加速用パイプに用
いられる中空押出型材（35）（36）が押出成形されるの
である。もちろん両者を成形するダイスは成形されるべ
き型材（35）（36）のそれぞれに合致した形状のものが
用いられる。所定長さの両押出型材（35）（36）が交互
に連結せられて無端状の粒子加速用のパイプ（図示略）
が組立てられるのである。両図において、中空押出型材
（35）（36）はそれぞれ横断面楕円形の粒子流通中空部
（粒子加速用パイプに組込時−以下同様）（37）（38）
を有している。第４図に示す型材（35）の粒子流通中空
部（37）には、これに隣接する横断面方形の真空引き用
中空部（39）が設けられており、両中空部（37）（39）
間の隔壁（40）に所定間隔おきに連通孔があけられる。
粒子流通中空部（37）（38）の一側に横断面小円形の冷
却水流通中空部（41）（42）設けられ、粒子流通中空部
（37）（38）および真空用中空部（39）のそれぞれ一側
に加熱脱ガス処理用シーズ線取付用溝（43）（44）およ
び（45）が設けられている。

以下に、上記中空押出型材（35）を製造する具体的な実
施例について述べる。

実施例 まずダイスを苛性洗浄した後純度99.99wt％の高純度ア
ルミニウムからなるビレット（２）を押出温度300℃、
押出速度7m/minで押出した。このさい潤滑油は使用しな
かった。そして僅か、たとえば１〜2m押出された後押出
を一旦停止し、型材（35）の先端開口部をプレスで押し
潰すとともに溶接して密封し、第１図に示されているよ
うな一方の密封端部（47）を形成した。ついで、３方弁
（27）を真空引き用バイパス管（26）側に切り替えると
ともに２方弁（25）を開き、さらにレギュレータ（22）
を閉じた状態で、ロータリーポンプ（24）によって導管
（15）内部および型材（35）内部を真空引きするととも
に、押出を再開した。その後、３方弁（37）を脱水カラ
ム（16）側に切り替えるとともに２方弁（25）を閉じ、
さらにレギュレータ（22）を開いた状態で、混合ガス容
器（14）より酸素７容量％、残部アルゴンよりなる混合
ガス（46）を、脱水カラム（16）に通してその露点を下
げた後、導管（15）、通路（12）（11）を経て噴射口
（６）より圧力1.1〜1.5kg/cm²で噴出し、押出されつつ
ある型材（35）の中空部内に供給した。その後も混合ガ
ス（46）の供給を継続し、さらに所定長さ押出した後、
型材（35）をシャーで切断すると同時に切断端を上記と
同様にして密封し、他方の密封端部（48）を形成した
（第５図参照）。その後混合ガス（46）を密封したまま
の型材（35）を自然冷却した後引張り矯正した。最後に
型材（35）の両密封端部（47）（48）を油を用いずかつ
エヤーブローなしで切断し、所定寸法の中空押出型材を
製造した。

上記押出型材の内面にはちみつでかつ薄い酸化皮膜が形
成されていた。そして、これを140℃で24時間脱ガス処
理し、20時間経過後の真空度を測定したところ、放出ガ
ス係数は１×10^-14Torr l/s cm²であった。

その後、レンチ（32）で袋ナット（31）を回したとこ
ろ、袋ナット（31）は雄形継手部材（29）から簡単に外
れた。

上記実施例においては、雄形継手部材（29）のおねじ
（28a）の表面だけに銀ろう層（30）が形成されている
が、これに代えて袋ナット（31）のめねじ（31b）の表
面だけに銀ろう層が形成されていてもよく、あるいは両
ねじのいずれの表面にも銀ろう層が形成されていてもよ
い。また、上記実施例においては、導管（15）の供給口
（９）への接続部にはシール部材は一切用いられていな
いが、適当なシール部材を用いてもよい。

発明の効果 この発明の中空押出型材製造用押出加工装置への型材中
空部内雰囲気調整管接続装置によれば、上述のように、
押出加工時の熱にも十分耐えうるので、長期間にわたっ
て使用することができる。しかも、リークのおそれがな
いので、押出加工装置により押出される中空押出型材内
部の雰囲気が乱されることはなく、内面に所望の性質を
備えた中空押出型材を製造することができる。さらに、
両継手部材のねじのうちの少なくともいずれか一方の表
面に銀ろう層が形成されているので、押出加工時の熱に
よって両ねじが焼付くのを防止できる。したがって、押
出加工終了後の内部雰囲気調整管の取外しを簡単に行え
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は中空押
出型材の押出成形途上を示す押出加工装置の縦断面図、
第２図は第１図の部分拡大図、第３図は導管をダイホル
ダの酸素混合不活性ガス供給口に接続する方法を示す断
面図、第４図は第１図のIV−IV線にそう断面図、第５図
は粒子加速用パイプをつくるさい第４図の型材と組合わ
せて用いられる他の型材の第４図相当断面図、第６図は
混合ガス密封状態の型材の縦断面図である。 （９）……酸素混合不活性ガス供給口（内部雰囲気調整
管接続口）、（15）……導管（内部雰囲気調整管）、
（28a）……おねじ、（29）……雄形継手部材、（30）
……銀ろう層、（31）……袋ナット（雌形継手部材）、
（31b）……めねじ、（35）（36）……中空押出型材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空押出型材製造用押出加工装置に、この
   押出加工装置によって押出される中空押出型材の中空部
   内の雰囲気を調整する管を連通状に接続する装置であっ
   て、押出加工装置に形成された内部雰囲気調整管接続口
   に、外方に突出した金属製雄形継手部材が固定状に設け
   られ、内部雰囲気調整管の先端に金属製雌形継手部材が
   回転自在に取付けられ、両継手部材に、互いにねじ合わ
   せられるねじが形成され、両ねじのうちの少なくともい
   ずれか一方の表面に銀ろう層が形成され、両ねじの締付
   けによって内部雰囲気調整管が押出加工装置に着脱自在
   にかつ流体密に接続される中空押出型材製造用押出加工
   装置への型材中空部内雰囲気調整管接続装置。