JPH083902Y2 - 肉薄部における冷却流路構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、肉薄部における冷却流路の構造に関し、
必要な流路断面積を確保するとともに、ボーリングによ
り開設した冷却流路の開口端部の封止を確実にしたもの
である。

〔従来の技術〕

肉薄部において冷却流路を設けた構造例を第２図
（ａ）〜（ｃ）に示す。これは、円筒状の内側部材10お
よび外筒部材11を組合わせて接合したものである。内筒
部材10のフランジ部10aには供給口12および排出口14
（ともに丸孔）が開設され、さらにこれに連通して内側
部材10の下端部からドリルによるボーリングにより穴1
6,17が開設されている。穴16,17の開口端部16a,17aはプ
ラグ18,19がはめ込まれてろう付等により封止されてい
る。

内側部材10の外周には外側部材11がはめ込まれ、上部
および下部がろう付により接合されて、内側部材10と外
側部材11との間に冷却流路20を構成している。この冷却
流路20はこの円筒全周にわたって形成され、その一部に
仕切板22が設けられている。冷却流路20は穴16,17に連
通している。

したがって、冷却水を供給口12から供給すると、穴16
を通って冷却流路20に流入し、その中を１周して内側部
材10および外側部材11の冷却を行ない、穴17を通って排
出口14から排出される。

〔考案が解決しようとする課題〕

第２図のようなものでは、穴16,17を開ける部分の肉
厚ｄが薄い場合には、穴16を丸孔で構成することができ
ないため、従来においては第２図（ｃ）に示すように穴
16,17の形状を偏平に形成して必要な流路断面積を確保
していた。

このような偏平な穴16,17を開けるには、ドリルで何
回かボーリングして、穴をつなげていくことにより実現
されるが、このような方法で正確な形状に形成すること
は難しかった。また、開口端部16a,17aを封止するため
のプラグ18,19も第２図（ｄ）に斜線図で示すように偏
平に形成しなければならず、これも正確な形状に形成す
るのは難しかった。

このため特に簡便で高真空に封止可能な溶接をするこ
とが困難な材料ではろう付を行う必要があるが、従来に
おいては、穴16,17とプラグ18,19とをろう付を実施する
ために高精度に面合せすることは難しく、たとえろう付
したとしてもすき間が生じて冷却水が漏れ出るおそれが
あった。

この考案は前記従来の技術における欠点を解決して、
肉薄部において必要な流路断面積を確保するとともに、
ボーリングにより開設した冷却流路の開口端部の封止を
確実にした肉薄部における冷却流路構造を提供しようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、機器や構造物に形成された冷却部と冷却
流体の供給排出口との間に設けられ一端が前記冷却部に
連通し他端が供給排出口に連通する冷却流路が前記機器
や構造物の肉薄部を通過する部分において、前記機器や
構造物の肉薄部の端部外側からボーリングして前記冷却
部または供給排出口のいずれか一方に先端が連通しかつ
側部が冷却部または供給排出口のいずれ他方に連通する
複数の丸穴を形成することにより、流路断面積を確保す
るとともに、これら丸穴の前記端部外側の開口部に円形
のプラグをはめ込んで封止して前記冷却部と供給排出口
とを連通させる前記冷却流路を構成したことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

この考案によれば、肉薄部において複数本の丸穴を開
設することにより、必要な流路断面積が得られる。ま
た、丸穴の開口端部の封止は、丸穴と円形プラグのはめ
合いとなるので、高精度の面合せもしくはネジ込みが可
能となり、冷却流体の漏出を防止することができる。

〔実施例〕

以下、この考案をシンクロトロンの高周波加速空洞に
おける冷却流路に適用した一実施例を説明する。

第３図は、シンクロトロンの高周波加速空洞の概略構
成を示すものである。この高周波加速空洞30は、電子ビ
ームが周回している真空容器（蓄積リング）32の途中に
設けられている。高周波加速空洞本体34は電子ビームの
軌道位置を中心軸とした円筒状容器で構成されている。
高周波加速空洞本体34には、円筒状の加速電極36,38が
対向配置されている。また、高周波加速空洞本体34の側
面には同軸導波管40が差し込まれ固定されている。同軸
導波管40は内筒42と外筒44を同軸上に具え、内筒42と外
筒44の先端部はアンテナ46で電気的に接続されて高周波
加速空洞本体34内に臨んでいる。内筒42と外筒44間の空
隙は大気圧下であり、真空容器32との真空封止のため、
セラミック等の真空封止部材48が内筒42と外筒44との間
に接合されている。

上記構成によれば、マイクロ波が同軸導波管40の内筒
42のと外筒44との間を伝播してくると、その先端部のア
ンテナ46から放射されて、アンテナ46の回りに磁界50を
生じさせる。そして、この磁界50に共鳴して高周波加速
空洞30内に磁界52を生じさせ、この磁界52により加速電
極36,38間に電界54を生じさせて真空容器32中の電子ビ
ームを加速する。

同軸導波管40の先端部は、高周波電流により熱が発生
するため、水で冷却する必要がある。そこで外筒44内に
冷却流路（以下、冷却水路とする。）を形成して、外部
から水を供給して冷却するが、外筒44は肉厚が薄いため
ここに本考案を適用して冷却流路を構成する。

次に、この考案が適用された同軸導波管40の先端部分
の構造を第４図に示す。高周波加速空洞本体30の側面に
は、フランジ56が設けられて、そこに同軸導波管40の先
端部が差し込まれて取り付けられている。フランジ56と
同軸導波管40のフランジ部材68とは、間に真空封止用の
シール部材58を介挿して、ボルトナット（図示せず）に
より連結されている。

同軸導波管40の内筒42は無酸素銅でつくられており、内
筒部材57,60を耐熱性のガラスリング62を間に挟んでボ
ルト64で連結し、内筒部材57の上に内筒部材58をろう付
で接合している。ガラスリング62には複数の穴62aが開
設されている。

外筒44は無酸素銅でつくられており、外筒部材66のフ
ランジ部66aをフランジ部材68にボルト（図示せず）で
固定している。フランジ部材68には、外筒内側部材70が
ろう付により接合されている。外筒内側部材70の外周に
は外筒外側部材72が上部および下部をろう付により接合
されて、これら外筒内側部材70と外筒外側部材72との間
に全周にわたり冷却水路74を構成している。この冷却水
路74には、パイプ76から注入される冷却水が、フランジ
68中に形成された丸穴78および外筒内側部材70中に形成
された丸穴80,82を通して供給され、外筒44の全周を回
ってフランジ部材68の他の部分に設けられた排出口から
排出される。丸穴78,82をドリルで開設した際に形成さ
れたドリル穴開口端部83,85にはプラグ84,86がねじ込ま
れ、さらにろう付されて封止されている。

フランジ部材68の他の部分には冷却空気の供給路とし
て丸穴88が開設されている。この丸穴88はパイプ89から
供給される冷却空気を外筒内側部材70に開設された丸穴
90を通して内外筒間の空間92に供給する。この冷却空気
は、ガラスリング62の穴62aから出て、内外筒間を通っ
て排出される。丸穴88の端部はプラグ91をねじ込んで、
さらにろう付により封止されている。

内筒42の先端部には無酸素銅製の銅板92がねじ止めさ
れている。外筒内側部材70の先端部には無酸素銅製のア
ンテナ取付部材94がろう付されている。そして、銅板92
とアンテナ取付部材94との間には無酸素銅製のアンテナ
46がねじ止めされて、両者間を電気的に接続している。

真空封止部材48は、内外筒間の空間92（大気圧）と高
周波加速空洞本体30内（真空）とを遮断するもので、リ
ング状のセラミックス96で構成されている。ただし、セ
ラミックス96を無酸素銅で構成される内筒部材58、外筒
部材70に直接ろう付すると、熱膨張率の違いからセラミ
ックス96が割れるおそれがあるため、ここではセラミッ
クス96の内周側および外周側にセラミックスと熱膨張率
が近いコバール（鉄とコバルトの合金）製のリング98,1
00をろう付で取り付けて、このリング状コバール98,100
の下端部を内筒部材58、外筒部材70にろう付するように
している。このため、内筒部材58および外筒部材70にろ
う溜り102,104を形成し、これにリング状コバール98,10
0の下端部を挿入してろう付するようにしている。この
ようにして、内外筒間の空間92が真空封止部材48により
シールされて高周波加熱空洞本体30内に空気が漏れるの
が防止される。

第４図の構成において、この考案は外筒内側部材70に
形成した丸穴82に適用されている。丸穴82の詳細構成を
第１図に示す。外筒内側部材70には、冷却水の供給口78
のほか排出口79が形成されている。供給口78には３本の
丸穴82−１乃至82−３が連通している。排出口79には３
本の丸穴81−１乃至81−３が連通している。丸穴82−１
乃至82−３の上端部および丸穴81−１乃至81−３の上端
部は冷却水路74に連通している。また、これらの下端部
は、無酸素銅製の円柱形状のねじで構成されるプラグ8
6,91がそれぞれねじ込まれて、ろう付されて、封止され
ている。冷却水路74には仕切板99が設けられている。

これにより、供給口78から供給された冷却水は、丸穴
82−１乃至82−３に分枝されて冷却水路74に流入し、外
筒内側部材70の回りを１周した後丸穴81−１乃至81−３
に流入して、排出口79から排出される。

外筒内側部材70に丸穴82を形成する工程を第５図に示
す。第５図（ａ）に示すように穴が形成されていない状
態から、第５図（ｂ）のようにドリルによって下端部か
ら丸穴82を３本（82−１乃至82−３）開設する。さらに
斜め側方から丸穴78を開設して丸穴82−１乃至82−３に
それぞれ連通させる。そして、ドリル穴開口端部85にね
じ山を形成してプラグ86をねじ込み、さらにプラグ86と
開口端部85をろう付により接合して封止する（外筒内側
部材70は無酸素銅で作られており、通常の溶接は困難で
あるため、ろう付による封止がなされる。）。

このような製造工程によれば、丸穴82やプラグ85は真
円に作るのが容易であるため、面合せを高精度に行なう
ことができ、またねじ込みによりプラグ86を取付けるこ
とができるため、開口端部85を確実に封止して、水漏れ
を確実に防止することができる。

〔変更例〕

前記実施例では、この考案をシンクロトロンの高周波
加速空洞の冷却流路に適用した場合について説明した
が、肉厚の薄い各種機器や構造物等の冷却流路にも適用
することができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、肉薄部にお
いて複数本の丸穴を開設するようにしたので、必要な流
路断面積が得られる。また、丸穴の開口端部の封止は、
丸穴と円形プラグのはめ合いとなるので、高精度の面合
せが可能となり、冷却流体の漏出や真空リークを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す図で、第４図にお
ける丸穴82の詳細構成を示すものである。 第２図は、従来の冷却流路構造を示す図である。 第３図は、シンクロトロンの高周波加速空洞の概略構成
図である。 第４図は、第３図における同軸導波管40の先端部分の詳
細構成を示す断面図である。 第５図は、第１図における丸穴82を形成する工程を示す
断面図である。 図中、78,82,74,81,79……冷却水路（冷却流路）、70…
…外筒内側部材（肉薄部）、81,82……丸穴、86,91……
プラグ、85,93……ドリル穴開口端部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機器や構造物に形成された冷却部と冷却流
   体の供給排出口との間に設けられ一端が前記冷却部に連
   通し他端が供給排出口に連通する冷却流路が前記機器や
   構造物の肉薄部を通過する部分において、前記機器や構
   造物の肉薄部の端部外側からボーリングして前記冷却部
   または供給排出口のいずれか一方に先端が連通しかつ側
   部が冷却部または供給排出口のいずれ他方に連通する複
   数の丸穴を形成することにより、流路断面積を確保する
   とともに、これら丸穴の前記端部外側の開口部に円形の
   プラグをはめ込んで封止して前記冷却部と供給排出口と
   を連通させる前記冷却流路を構成したことを特徴とする
   肉薄部における冷却流路構造。