JPS6253074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁フランジ継手に係り、例えば核融
合装置の真空排気ポートと真空排気装置との接合
部に使用するに好適な絶縁フランジ継手に関す
る。

例えばトカマク型核融合装置においては、プラ
ズマを真空容器内に安定に閉じ込めるために高磁
場が利用される。この高磁場を形成するため、ト
ーラス形状の容器の囲りに互い直交する二種の磁
場コイル、すなわち、トロイダル磁場コイル及び
ポロイダル磁場コイルが配置されている。

これらコイル磁場により容器内に閉じ込められ
るプラズマは、核融合を生ぜしめるために、高温
で高密度なることが要求される。このため容器内
では、核融合燃料以外の不純物を排気する必要が
あり、容器のベーキングを行い容器内壁から不純
物を出し、さらに容器内の気体を真空排気し、プ
ラズマ中への不純物混入を避けている。

ところで、容器側の排気ポートから出る排気管
と排気ポンプ側マンホールドの結合部では、高磁
場にある排気管の誘導電流を絶縁しかつ、ベーキ
ング時の高温環境下の熱変形の結合部への集中を
避けることが必要とされる。従来、第１図に示す
ようにこの結合部では、円筒状のアルミナセラミ
ツクス２の軸方向表面の一部に施されたメタライ
ズ層４に一端が接続され、このアルミナセラミツ
クス２と線膨張率が同程度の円板状の鍔を接合金
属３とし、これを円筒状金属部材のフランジ部１
にろう付け部５でろう付けしたフランジ継手を用
いて、絶縁と同時に排気管との結合を行つてい
る。

しかる後に、排気ベーキング時にアルミナセラ
ミツクス２のメタライズ層４での接着点、接着金
属３と円筒状金属部材のフランジ部１とのろう付
接着点の間で、各々の線膨張率の違いにより熱膨
張差が発生する。このため接合金属３に径方向７
に伸び変形が生じ、接合金属３の降伏破断、ある
いはメタライズ層４の接着部におけるせん断応力
集中によりアルミナセラミツクスの脆性破壊を生
ぜしめる恐れがあり、ひいては高温、真空排気機
能を損わしめることになる。

又、径に比ベトーラス軸方向に寸法の長い真空
容器に対する接続構造が特開昭54−142496号公報
の如く提案されているが、しかし、この一端Ｕ字
形（あるいはＶ字形）の金属板構造では、ベロー
効果を利用していることからも判るように径方向
の熱膨張が軸方向のそれに比べはるかに大きい場
合には不向きである。

本発明は上記欠点に鑑み成されたものでその目
的とするところは、機械部品の結合部において発
生する熱応力を軽減し、絶縁性及び高真空を保持
出来かつ強固な絶縁フランジ継手を提供するにあ
る。

本発明者等が解析及び実験により確認したとこ
ろによれば、セラミツクス等の絶縁部材と金属部
分をデイスク状の鍔を介して結合する継手におい
ては、高温環境下で絶縁部材、金属部の熱膨張差
により鍔の径方向変形が生じ、絶縁部材と鍔の接
合部でせん断破壊を生じる。これは板形状を有す
る鍔の径方向面内剛性が高く接合部への変形集中
を生じるためで、一定の径方向変形に対しては、
面内より曲げ剛性の小なることから、径方向変形
を曲げ変形で吸収すれば、一定の変形に対して鍔
の接合部での反力も小さくなり接合部への変形集
中が避けられる。

以下本発明の実施例を図面によつて具体的に説
明する。尚、符号は従来と同一のものは同符号を
使用する。

本発明の一実施例第２図において、１は円筒状
金属部材のフランジ部、２は円筒状のアルミナセ
ラミツクスであり、２つの円筒状金属部材のフラ
ンジ部１間の接合に際し相互に電気的絶縁を計つ
ている。３はアルミナセラミツクス２と線膨張特
性がほぼ等しく、且つ小なる縦弾性係数を持つカ
ツプ形状の接合金属、４はアルミナセラミツクス
２と接合金属３の接着部で、モリブデンやジルコ
ニウム、あるいはチタニウム等でアルミナセラミ
ツクス２の表面付近を還元して結合層を形成した
メタライズ層、５は円筒状金属部材のフランジ部
１と接合金属３とのろう付部で、メタライズ層接
着部４とともに真空封止を計つている。

而して、本実施例では円筒状金属部材のフラン
ジ部１とアルミナセラミツクス２との接合金属３
にあらかじめ曲げ加工等により成形した適当な長
さを有する円筒部６を構成している。

第３図の実施例においては、接合金属３の構造
として、アルミナセラミツクス２に接着された円
板状のフランジの外周部に、同一材質の円管６′
をろう付接合し、該円管６′の他端を円筒状金属
部材のフランジ部１にろう付してなり、円筒状金
属部材のフランジ部１とアルミナセラミツクス２
間に円筒部を構成する。これら実施例によれば、
円筒状金属部材のフランジ部１とアルミナセラミ
ツクス２の間において、径方向に生じる熱膨張差
は接合金属円筒部６の曲げ変形で吸収され、接合
金属端部のろう付部４に加わるせん断応力が緩和
され、継手高強度かつ高温、高真空で使用せしめ
る効果がある。

本発明者等の解析によると、第４図に示すよう
に、これら実施例において、円筒部の有効長さを
円筒状金属部材のフランジ部１とアルミナセラミ
ツクス２における接合金属との各接着部間の長さ
の２〜４倍程度にすることにより従来構造に比較
して、接合金属及び該金属とアルミナセラミツク
ス接着部に発生する応力を1/4〜1/5に軽減出来る
ことが確認される。

本発明によれば、絶縁接続部に熱膨張差が生じ
た時、接合金属の径方向たわみ剛性が小さくな
り、金属母材と同時に接着部の応力を軽減出来、
結果的に高い真空封止性をもち、且つより高温で
使用可能な絶縁フランジ継手を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁フランジ継手構造を示す断
面図、第２図は本発明の絶縁フランジ継手の一実
施例を示す断面図、第３図は本発明の他の実施例
を示す断面図、第４図は本発明構造の円筒部長さ
と接合金属の生じる最大応力の関係を示す特性図
である。 １……円筒状金属部材のフランジ部、２……ア
ルミナセラミツクス、３……接合金属、４……メ
タライズ層、５……ろう付部、６……接合金属円
筒部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２つの円筒状金属部材のフランジ部同志を、
   軸方向表面の一部にメタライズ層を有する円筒状
   のアルミナセラミツクスと、該アルミナセラミツ
   クスのメタライズ層の各各に一端がろう付され、
   かつ、各々の他端が各円筒状金属部材のフランジ
   部に接合される前記アルミナセラミツクスの線膨
   張率とほぼ同程度の接合金属を介して一体化する
   絶縁フランジ継手において、前記接合金属は筒状
   の鍔部を有し、該鍔部の端部が前記円筒状金属部
   材のフランジ部に接合されていることを特徴とす
   る絶縁フランジ継手。