(57)【要約】【課題】  配管のフランジ部の腐食を防止することによって冷却水の漏洩を防ぐことのできる配管接続構造を提供する。【解決手段】  本発明の配管接続構造は、第１の配管１の端部に備えられた第１のフランジ部１ａと、第２の配管２の端部に備えられた第２のフランジ部２ａとを対向配置することにより、第１の配管１と第２の配管２とを接続する配管接続構造であって、第１のフランジ部１ａと第２のフランジ部２ａとの間に犠牲金属から構成されるリング状の金属シール部材２１が介在されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配管の端部に備えられた第１のフランジ部と、第２の配管の端部に備えられた第２のフランジ部とを対向配置することにより、第１の配管と第２の配管とを接続する配管接続構造において、第１のフランジ部と第２のフランジ部との間に犠牲金属から構成されるリング状の金属シール部材が介在されていることを特徴とする配管接続構造。
【請求項２】
前記第１のフランジ部又は前記第２のフランジ部のうちの少なくとも一方の対向面に段差部が形成されており、当該段差部に前記金属シール部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の配管接続構造。
【請求項３】
前記第１のフランジ部の対向面に第１の段差部が形成されているとともに、前記第２のフランジ部の対向面に第２の段差部が形成されており、第１の段差部と第２の段差部との間に前記金属シール部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の配管接続構造。
【請求項４】
前記第１のフランジ部と第２のフランジ部との間であって前記金属シール部材の外側に、樹脂からなるリング状の樹脂シール部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の配管接続構造。
【請求項５】
前記第１及び第２の配管は鉄を含むものであり、前記金属シール部材は亜鉛、アルミニウム、又はマグネシウムのうちの少なくとも一つを含むものであることを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の配管接続構造。
【請求項６】
請求項１乃至５何れか記載の配管接続構造を備える荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に冷却水等が流れる配管を接続する配管接続構造及び当該配管接続構造を備える荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置において、装置の鏡筒に備えられた対物レンズ等のコイルを冷却する際には、通常、水冷方式が用いられている。このように、鏡筒に備えられたコイルを水冷する場合には、当該鏡筒に水冷システムを接続して冷却水を流すようにしている。
【０００３】
この水冷システムにおいて、内部に冷却水が流れる配管としては、鉄−クロム合金であるステンレス等の鉄を含む合金が用いられることが多い。そして、当該水冷システムは、複数の配管がそのフランジ部を介して接続されて構成される。
【０００４】
図１に、上記水冷システムで用いられている従来の配管接続構造を示す。ここで、図１は、従来の配管接続構造を示す断面図である。
【０００５】
同図において、１は第１の配管であり、この第１の配管１は第２の配管２と接続されている。詳述すると、第１の配管１の端部及び第２の配管２の端部には、それぞれフランジ部１ａ，２ａが備えられており、当該フランジ部１ａ，２ａを介して第１の配管１と第２の配管２とが接続されている。
【０００６】
このとき、フランジ部１ａとフランジ部２ａとの間には、樹脂製のＯリング（樹脂シール部材）４が介在されており、これにより第１及び第２の配管１，２内の冷却水５が当該接続部から漏れることを防止している。なお、この例において、Ｏリング４は第２のフランジ部２ａに形成された凹部６内に配置されている。
【０００７】
また、フランジ部１ａとフランジ部２ａは、フランジ部１ａに形成された孔１ｂを貫通してフランジ部２ａのネジ穴２ｂに螺合されたネジ３によって互いに固定されている。ネジ３の締め付け力によりＯリング４は変形し、Ｏリング４がフランジ１ａ，２ａと確実に密着することとなる。これによって、第１及び第２の配管１，２内の冷却水５の漏洩を完全に防止することができる。このネジ３は、フランジ部１ａとフランジ部２ａとの間に配置されたＯリング４の外側に設けられている。
【０００８】
なお、このような配管接続構造を有する水冷システムには、配管内に冷却水を供給するための循環装置が備えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−８４９３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の構成からなる第１及び第２の配管１，２の接続構造において、第１の配管１に備えられたフランジ部１ａと第２の配管２に備えられたフランジ部２ａとの間であって、Ｏリング４の対向面には、隙間空間５ａが存在する。そして、この隙間空間５ａ内も、冷却水５が満たされている。
【００１１】
ここで、水冷システムが稼働しているときには、第１及び第２の配管１，２内の冷却水５は、図示しない循環装置によって当該配管１，２内を流れることとなる。しかしながら、上記隙間空間５ａ内に位置する冷却水５は、一旦間隙空間５ａ内に入ってしまうと、その位置に滞留することとなる。
【００１２】
そして、このような隙間空間５ａ内においては、酸素濃度の減少によって、以下の化学式により示されるアノード反応が起こる。
【００１３】
【化１】
2006052804.tif 000003
【００１４】
これに対して、配管１，２内の管内空間５ｂには、冷却水５が流れているので当該冷却水５が常時供給されることとなり、酸素濃度の減少は起こらない。そして、管内空間５ｂにおける配管１，２の内側面１ｃにおいては、上記アノード反応により発生した電子を受けて、以下の化学式により示されるカソード反応が起きる。
【００１５】
【化２】
2006052804.tif 000004
【００１６】
上記アノード反応及びカソード反応が同時に発生することにより、隙間空間５ａを形成するフランジ部１ａ，２ａの各対向面と配管１，２の内側面との間で電流が発生し、以下の化学式で表される鉄イオン（Ｆｅ２＋）と水酸化イオン（ＯＨ−）との反応が隙間空間５ａ内において起き、鉄錆である水酸化鉄（２Ｆｅ（ＯＨ）２）が発生する。
【００１７】
【化３】
2006052804.tif 000005
【００１８】
この結果、フランジ部１ａ，２ａの上記対向面における鉄（Ｆｅ）が溶け出して、図１に示すような腐食部１１，１２が当該対向面に形成されてしまう。このような腐食部１１，１２が広がって、フランジ部１ａ，２ａにおけるＯリング４との接触面に到達すると、フランジ部１ａ，２ａとＯリング４との密着が阻害されて冷却水５が漏洩する原因となる。
【００１９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、配管のフランジ部の腐食を防止することによって冷却水の漏洩を防ぐことのできる配管接続構造を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、当該配管接続構造を備える荷電粒子ビーム装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に基づく配管接続構造は、第１の配管の端部に備えられた第１のフランジ部と、第２の配管の端部に備えられた第２のフランジ部とを対向配置することにより、第１の配管と第２の配管とを接続する配管接続構造において、第１のフランジ部と第２のフランジ部との間に犠牲金属から構成されるリング状の金属シール部材が介在されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、上記配管接続構造を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、第１の配管に備えられた第１のフランジ部と第２の配管に備えられた第２のフランジ部との間に犠牲金属から構成されるリング状の金属シール部材が介在されている。
【００２４】
よって、第１及び第２のフランジ部が腐食する代わりに、当該犠牲金属を構成する金属のイオンが溶出することにより、第１及び第２のフランジ部の腐食を防止することができ、配管を流れる冷却水の漏洩を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明における実施の形態について説明する。
【００２６】
図２は、本発明における配管接続構造を示す断面図である。同図において、１は第１の配管であり、この第１の配管１は、第２の配管２と接続されている。本実施例においても、第１及び第２の配管１，２は、鉄−クロム合金であるステンレスから構成されており、鉄が主な構成元素となっている。
【００２７】
図２に示す配管接続構造について詳述すると、第１の配管１の端部及び第２の配管２の端部には、それぞれ第１及び第２のフランジ部１ａ，２ａが備えられている。そして、第１のフランジ部１ａと第２のフランジ部２ａとを対向配置することにより、当該フランジ部１ａ，２ａを介して第１の配管１と第２の配管２とが接続されている。図中の１ｄ及び２ｄは、それぞれ第１のフランジ部１ａ及び第２のフランジ部２ａの各対向面である。
【００２８】
ここで、第２の配管２に備えられたフランジ部２ａの対向面２ｄには段差部２０が形成されている。そして、当該段差部２０にはリング状の金属シール部材２１が配置されている。これにより、同図に示すごとく、第１のフランジ部１ａと第２のフランジ部２ａとの間に金属シール部材２１が介在されることとなる。
【００２９】
この金属シール部材２１は、第１及び第２の配管１，２を構成するステンレスの主な構成元素である鉄に対してイオン化傾向が大きい犠牲金属から構成されている。本実施例においては、金属シール部材２１は亜鉛（Ｚｎ）から構成されている。この場合、亜鉛が犠牲金属となるが、この亜鉛の他に、さらにイオン化傾向の大きいアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）であってもよい。
【００３０】
このように第２のフランジ部２ａの対向面２ｄに形成された段差部２０に配置された金属シール部材２１は、当該段差部２０と密着するとともに、第１のフランジ部１ａの対向面１ｄとも密着している。これにより、第１及び第２の配管１，２内の冷却水５が、第１のフランジ部１ａと第２のフランジ部２ａとの間に浸入することはなく、当該冷却水５の漏洩を防止している。
【００３１】
さらに、第１のフランジ部１ａと第２のフランジ部２ａとの間であって、金属シール部材２１の外側には、樹脂からなるリング状の樹脂シール部材（Ｏリング）４が設けられている。この樹脂シール部材４は、上記段差部２０に配置されている。
【００３２】
そして、第１のフランジ部１ａと第２のフランジ部２ａは、第１のフランジ部１ａに形成された孔１ｂを貫通してフランジ部２ａのネジ穴２ｂに螺合されたネジ３によって互いに固定されている。亜鉛の硬度は鉄よりも低いので、ネジ３の締め付け力によって、金属シール部材２１は潰れて変形する。
【００３３】
すなわち、当初、金属シール部材２１の厚さが「Ｌ＋ΔＬ」だったとすると、ネジ３の締め付け後により、金属シール部材２１の厚さは、図２に示すように「Ｌ」となっている。また、樹脂シール部材４も、ネジ３の締め付け力によって変形する。これにより、金属シール部材２１及び樹脂シール部材４は、第１及び第２のフランジ部１ａ，２ａと確実に密着することとなる。
【００３４】
なお、上述した第１及び第２の配管１，２を含む配管接続構造は、図示しない循環装置を有する水冷システムに設けられている。当該水冷システムは、電子顕微鏡からなる荷電粒子ビーム装置（図示せず）の対物レンズ等のコイルを冷却するために、当該荷電粒子ビーム装置に接続される。これにより、この荷電粒子ビーム装置は水冷システムを有し、上記配管接続構造を備えることとなる。
【００３５】
上記の配管接続構造において、配管１，２内に冷却水５が循環装置により供給され、冷却水５が配管１，２内を流れている状態では、金属シール部材２１の内側面２１ａは冷却水５と接触している。このとき、亜鉛は鉄に対してイオン化傾向が大きく卑な金属であり、金属シール部材２１は鉄を含む配管１，２のフランジ部１ａ，２ａと密着しているので、この金属シール部材２１は、その内側面２１で以下の化学式により示される反応が起きる。
【００３６】
【化４】
2006052804.tif 000006
【００３７】
これにより発生した電子（ｅ−）はフランジ部１ａ，２ａに供給され、当該フランジ部１ａ，２ａの腐食が防止される。また、このときに発生する亜鉛イオン（Ｚｎ＋）は冷却水５により流される。
【００３８】
なお、上記反応式により、金属シール部材２１は、その内側面２１ａから亜鉛が無くなって徐々に腐食されていく。そして、金属シール部材２１における腐食が、金属シール部材２１の外側面２１ｂまで到達すると、冷却水５が樹脂シール部材４まで到達することとなる。このとき、樹脂シール部材４は、両フランジ部１ａ，２ａと密着しているので、この時点では冷却水５が漏洩することはない。
【００３９】
このとき、フランジ部１ａとフランジ部２ａとの間において、冷却水５がフランジ部１ａ及びフランジ部２ａに接触することとなるので、金属シール部材２１を交換する必要がある。この際には、冷却水５の供給を停止してネジ３を取り外すことにより、フランジ部１ａ，２ａを分離することができるので、金属シール部材２１の交換を簡単に行うことができる。
【００４０】
この交換作業を定期的に行うようにすることにより、フランジ部１ａ，２ａに電子を継続的に補給することができ、半永久的にフランジ部１ａ，２ａの腐食を防止して冷却水５の漏洩を防ぐことができる。
【００４１】
なお、図３に、本発明における配管接続構造の変形例を示す。ここで、図３は、本発明における配管接続構造の変形例を示す断面図である。
【００４２】
同図において、第１の配管１に備えられた第１のフランジ部１ａの対向面１ｄには、第１の段差部３０が形成されている。また、第２の配管２に備えられた第２のフランジ部２ａの対向面２ｄには、第２の段差部４０が形成されている。そして、第１の段差部３０と第２の段差部４０との間に金属シール部材４１が配置されている。
【００４３】
この変形例においても、上述と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術における配管接続構造を示す断面図である。
【図２】本発明における配管接続構造を示す断面図である。
【図３】本発明での変形例における配管接続構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…第１の配管、１ａ…第１のフランジ部、２…第２の配管、２ａ…第２のフランジ部、３…ネジ、４…樹脂シール部材、５…冷却水、２１…金属シール部材、４１…金属シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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