(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チェンバー内に設置され、供試体が載置される内部架台を支持する宇宙環境試験装置の支持脚構造であって、
設置面に立設され、前記真空チェンバーの周壁部に形成された貫通部を貫通して前記内部架台を支持する支持脚部と、
該支持脚部が挿通されると共に上端部が前記貫通部の周縁部に取り付けられ、前記支持脚部の軸方向に伸縮可能な筒状のベローズと、
環状部材からなり、前記ベローズの下端部に取り付けられて、前記ベローズの下端部に内向きフランジ部を形成するルーズフランジと、
下面部が前記ルーズフランジの上面部に当接するように前記支持脚部に取り付けられた固定プレートと、
前記固定プレートの下面側に着脱可能に取り付けられて、前記固定プレートと協働して前記ルーズフランジを挟持することで前記ベローズを支持するベローズ受けフランジとを備えたことを特徴とする宇宙環境試験装置の支持脚構造。
【請求項２】
前記ベローズ受けフランジは、周方向で分割された複数の部材からなり、
前記支持脚部は、前記固定プレートの下方に着脱可能な中間脚部を有し、該中間脚部を取り外すことで前記ベローズを前記支持脚部から抜き出せる空間を形成できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の宇宙環境試験装置の支持脚構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙環境を模擬することができる大型の真空チェンバーを有する宇宙環境試験装置の支持脚構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙環境試験装置は、真空チェンバーの内部にシュラウドと呼ばれる熱吸収壁を設置し、シュラウドを液化窒素で冷却するとともに、真空チェンバーの内部を真空ポンプで排気することにより、真空チェンバーに宇宙の冷暗黒および高真空を模擬し、人工衛星などの供試体の試験を行う装置である。人工衛星等の大型化や高性能化に伴う高度な試験を実施できる大型の真空チェンバーには、外部から伝達される振動を最小限にする防振機構を備える必要がある。
【０００３】
大型の真空チェンバーの防振構造に関しては、通常、軸方向に伸縮可能なべローズ機構を使用することが知られている。べローズ機構とは、伸縮性や曲折性といった機能が付与された配管や継手等を指し、宇宙環境試験装置に使用されるべローズ機構は、外部から伝達された振動を吸収することによる真空チェンバーの防振対策として適用される。
例えば、特許文献１には、真空チェンバーに設けられたべローズによって、真空チャンバへの振動伝達を吸収するベローズ機構が開示されている（特許文献１中の図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４９６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における図１に示されるベローズ機構１０においては、真空チャンバとベローズ１０とを接続するフランジ部１０２に配設された貫通部１１４及び薄肉部１１５が振動を吸収する。しかしながら、このような構造では、フランジ１０２自身の強度が十分でなく、振動や偏芯を十分に吸収できないという問題があった。さらに、貫通部１１４及び薄肉部１１５を有するフランジ部１０２では、構造が複雑となり、ベローズ１０の取り外しが困難であって、その結果、メンテナンス性が悪くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、偏芯に対応しつつ振動の吸収を達成でき、さらには、構造が簡易であって、取り外し等のメンテナンスが容易な宇宙環境試験装置の支持脚構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造は、真空チェンバー内に設置され、供試体が載置される内部架台を支持するものであって、
設置面に立設され、前記真空チェンバーの周壁部に形成された貫通部を貫通して前記内部架台を支持する支持脚部と、
該支持脚部が挿通されると共に上端部が前記貫通部の周縁部に取り付けられ、前記支持脚部の軸方向に伸縮可能な筒状のベローズと、
環状部材からなり、前記ベローズの下端部に取り付けられて、前記ベローズの下端部に内向きフランジ部を形成するルーズフランジと、
下面部が前記ルーズフランジの上面部に当接するように前記支持脚部に取り付けられた固定プレートと、
前記固定プレートの下面側に着脱可能に取り付けられて、前記固定プレートと協働して前記ルーズフランジを挟持することで前記ベローズを支持するベローズ受けフランジとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記ベローズ受けフランジは、周方向で分割された複数の部材からなり、前記支持脚部は、前記固定プレートの下方に着脱可能な中間脚部を有し、該中間脚部を取り外すことで前記ベローズを前記支持脚部から抜き出せる空間を形成できるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造においては、ベローズの下端部の固定をボルト等によるのではなく、固定プレートとベローズ受けフランジによって挟持して固定するようにしたことにより、例えば支持脚部とベローズとが偏芯しているような場合であっても、ベローズを無理に変形させることなく取り付けることができ、またベローズの取付時において厳密な芯合わせも不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造を説明する説明図である。
【図２】本発明に係る宇宙環境試験装置の全体を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る支持脚構造において、支持脚部とベローズの偏芯を説明する図である。
【図４】本実施の形態に係る支持脚構造に用いるベローズ受けフランジの説明図である。
【図５】本発明に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造において、ベローズの取外し手順を説明する図である（その１）。
【図６】本発明に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造において、ベローズの取外し手順を説明する図である（その２）。
【図７】本発明に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造において、ベローズの取外し手順を説明する図である（その３）。
【図８】本発明に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造において、ベローズの取外し手順を説明する図である（その４）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る宇宙環境試験装置の支持脚構造１（以下、単に「支持脚構造１」という）は、宇宙環境試験装置１００の真空チェンバー３０内に設置され、供試体１１０が載置される内部架台２０を支持するものであって、図１及び図２に示すように、設置面２０１に立設された支持脚部１０と、ベローズ４１と、ルーズフランジ４３と、固定プレート４５と、ベローズ受けフランジ４７とを有してなるものである。
【００１２】
以下、宇宙環境試験装置１００及び本実施の形態に係る支持脚構造１の各構成要素を、図１〜３に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
＜宇宙環境試験装置＞
宇宙環境試験装置１００は、図２に示すように、真空チェンバー３０と、真空チェンバー３０内に収容されて供試体１１０が載置される内部架台２０とを備え、人工衛星等の大型化や高性能化に伴う高度な試験を行うものであり、宇宙の冷暗黒を模擬するため、真空チェンバー３０の内部は、高真空に排気され、また、極低温に冷却された状態において、光学系試験等が行われる。
【００１４】
そして、宇宙環境試験装置１００において光学系試験等が行われる際には、該真空ポンプの運転に伴って発生する振動や、冷却に用いる冷媒の流れによる振動が光学系試験等に影響に及ぼさないように、防振対策が施される。
【００１５】
＜真空チェンバー＞
真空チェンバー３０は、内部架台２０を収容するチェンバー部３１と、チェンバー部３１の周壁部に設けられたノズル部３３を有してなるものである。
チェンバー部３１には、図２に示すように、円筒断面形状のステンレス鋼製の真空容器を用いることができる。
【００１６】
ノズル部３３は、支持脚部１０が挿入される貫通部を形成するためにチェンバー部３１の周壁部に設けられたものである。ノズル部３３は、該周壁部に設けられた開口から設置面２０１に向かって、支持脚部１０の軸方向に延出している。
【００１７】
＜支持脚部＞
支持脚部１０は、設置面２０１に立設されたものであり、上部脚部１１と、中間脚部１３と、下部脚部１５を有してなる分割構造である。
【００１８】
上部脚部１１は、内部架台２０をその下面から支持するものであり、固定プレート４５が取り付けられている。
中間脚部１３は、上部脚部１１と下部脚部１５との間に配置され、上端部が上部脚部１１の下端部にボルトｂ１により接続され、下端部がボルトｂ２により下部脚部１５の上端に接続されることで、着脱可能になっている。
【００１９】
中間脚部１３を取り外すことでベローズ４１を支持脚部１０から抜き出せる空間を形成できる。なお、後述するように、ベローズ４１を支持脚部１０から抜き出す際に、水平方向の移動によって抜き出すには、中間脚部１３の高さがベローズ４１の高さよりも高く設定されていることが好ましい。もっとも、ベローズ４１の抜出し時において、その姿勢を例えば斜めに変えるような場合には、中間脚部１３の高さは必ずしもベローズ４１の高さよりも高くする必要はない。
下部脚部１５は、下端部がボルトｂ３により設置面２０１に固定されている。
【００２０】
支持脚部１０は、図２に示すように、除振定盤２００に設けられた設置面２０１に立設されており、内部架台２０には地盤面２０２からの振動が伝播することが防止されている。
なお、支持脚部１０は、真空チェンバー３０を真空排気する装置等から発生する振動とは絶縁された独立基礎に設けられた設置面に立設されたものであっても良い。
【００２１】
本実施の形態に係る支持脚部１０は、内部架台２０と真空チェンバー３０を複数本数で支持するものであり、その本数は、宇宙環境試験装置１００の寸法に合わせて適宜選択（例えば、直径9m×長さ12mの場合では4本×2列、直径6m×長さ8mでは3本×2列）することができるが、その本数には特に制限はない。
【００２２】
＜ベローズ＞
ベローズ４１は、支持脚部１０の軸方向に伸縮可能な筒状体からなり、真空チェンバー３０と支持脚部１０の間に設けられて真空チェンバーの振動を吸収して上部脚部１１に振動を与えないようにするものである。
ベローズ４１は、図１に示すように、その上端側がノズル部３３とボルトｂ３によりフランジ接続されている。なお、気密を保つためにベローズ４１とノズル部３３との間にはＯリング４１ａが配設されている。
ベローズ４１の材質としては、例えばSUS304などのステンレス製のものを用いることができる。
【００２３】
＜ルーズフランジ＞
ルーズフランジ４３は、中央に開口部を有する環状部材からなり、開口部に支持脚部１１を挿通させた状態でベローズ４１の下端部にボルトｂ４により着脱可能に取り付けられて、ベローズ４１の下端部に内向きフランジ部を形成するものである。なお、気密を保つためにルーズフランジ４３とベローズ４１との間にはＯリング４１ｂが配設されている。
【００２４】
ルーズフランジ４３の開口部は、ベローズ４１の内径よりも小径で、ベローズ受けフランジ４７の後述する取付凸部４７ａの外径よりも大径に設定されている。
開口部の大きさがベローズ４１の内径よりも小径であることにより、取付状態において、ルーズフランジ４３の内周縁は、ベローズ４１の内周面よりも支持脚部１０側に延出している。
また、開口部の大きさがベローズ受けフランジ４７の取付凸部４７ａの外径よりも大径であることにより、取付状態において、取付凸部４７ａとルーズフランジ４３の内周縁との間には隙間Ｓが形成されている（図１参照）。
【００２５】
＜固定プレート＞
固定プレート４５は、円環板からなり支持脚部１０が挿通された状態で支持脚１０と気密を保った状態で固定されており、固定された状態ではその下面部がルーズフランジ４３の上面部に当接している。
そして、固定プレート４５とルーズフランジ４３との間には、気密を保つためにＯリング４５ａが配設されている。
【００２６】
＜ベローズ受けフランジ＞
ベローズ受けフランジ４７は、ルーズフランジ４３の下面部を支持すると共に、固定プレート４５にボルトｂ６により着脱可能に取り付けられ、固定プレート４５と協働してルーズフランジ４３を挟持することでベローズ４１を支持するものである。
【００２７】
ベローズ受けフランジ４７は、図４に示すように、支持脚部１０の周方向で例えば３分割された３つの扇形の部材を周方向に並べて配置され、全体として円環状になっている。各扇形部材は、内周縁部にルーズフランジ４３の厚み程度の高さの取付凸部４７ａが形成されている。取付凸部４７ａにはボルト孔が形成され、このボルト孔にボルトｂ６を挿入してベローズ受けフランジ４７は固定プレート４５に取り付けられている。つまり、ベローズ受けフランジ４７と固定プレート４５が、ベローズ４１に取り付けられたルーズフランジ４３を挟持することでベローズ４１の下部が固定される。
【００２８】
ベローズ受けフランジ４７と固定プレート４５によって、ルーズフランジ４３を挟持した状態では、前述したように、取付凸部４７ａとルーズフランジ４３の内周縁との間には隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓが形成されることで、例えば支持脚部１０とベローズ４１とが偏芯しているような場合であっても、偏芯によるずれを吸収してベローズ４１を容易に取り付けることができる。換言すれば、ベローズ４１の取付時において、厳密な芯合わせが不要となる。
この点について、図３を参照しながらより詳細に説明する。
【００２９】
図３に示すように、支持脚構造１において、ルーズフランジ４３の開口部とベローズ受けフランジ４７の取付凸部４７ａとの間に隙間Ｓが形成された状態で、真空チェンバー３０のノズル部３３と支持脚部１０との間が気密を保って接続されている。
【００３０】
図３（ａ）は、支持脚部１０の中心軸Ａ１とノズル部３３の中心軸Ａ２とが一致して偏芯していない状態を示しており、このときルーズフランジ４３とベローズ受けフランジ４７の取付凸部４７ａとの間の左右の隙間Ｓは均等である。
【００３１】
図３（ｂ）は、支持脚部１０の中心軸Ａ１とノズル部３３の中心軸Ａ２とが一致せずに偏芯している状態を示しており、このときルーズフランジ４３とベローズ受けフランジ４７の取付凸部４７ａとの間の左右の隙間Ｓには差異が生じる。具体的には、支持脚部１０の中心軸Ａ１に対してノズル部３３の中心軸Ａ２が図中左側にずれており、このため図中左側の隙間Ｓが大きく、図中右側の隙間Ｓが小さくなっている。これは、支持脚部１０の中心軸Ａ１に対するノズル部３３の中心軸Ａ２のずれを、許容した状態でノズル部３３と支持脚部１０とを接続できることを意味しており、換言すれば支持脚部１０の中心軸Ａ１に対するノズル部３３の中心軸Ａ２のずれを、ルーズフランジ４３を固定プレート４５とベローズ受けフランジ４７で挟持して固定するという方式を採用することで吸収可能にしている。
【００３２】
これにより、ベローズ４１を取り付ける際において、支持脚部１０の中心軸Ａ１とベローズ４１の中心軸とが偏芯していても、ベローズ４１の径方向における無理な変形を加えることなく取付が可能になる。
ベローズ４１に無理な変形が生じないので、ベローズ４１は支持脚部１０の軸方向に伸縮することができ、真空チェンバー３０に生じた振動はベローズ４１において吸収され、振動が上部脚部１１を介して内部架台２０に伝播することを防ぐことができる。
【００３３】
なお、上記の説明において、ベローズ受けフランジ４７は、支持脚部１０の周方向で３分割された複数の部材からなるものであるが、分割された各部材は、互いに連結して一体化するものでなくてよく、分割された各部材の個数にも特に制限はない。
また、ベローズ受けフランジ４７は、固定プレート４５と協働してルーズフランジ４３を挟持するものであるが、ルーズフランジ４３と固定プレート４５との間を気密にできる所定の押し付け力をルーズフランジ４３に付与できればよく、支持脚部１０の全周（360°）に亘って存在しなくても良い。
【００３４】
また、上記の説明において、各部材はボルトｂ１〜ｂ５によりフランジ接続されたものであるが、本発明に係る支持脚構造はこれに限定するものではなく、各部材が気密を保って接続されるものであれば良い。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る支持脚構造１において、ベローズ４１の取外し・交換手順について、図５〜８を参照して以下に説明する。
【００３６】
まず、図５に示すように、ベローズ受けフランジ４７と固定プレート４５とを接続しているボルトｂ６を外し、ベローズ受けフランジ４７を取り外す。この時、ベローズ受けフランジ４７は、環状の部材ではなく、分割構造になっているので、支持脚部１０があっても取り外すことができる。
【００３７】
次に、図６に示すように、支持脚部１０において上部脚部１１と中間脚部１３とを接続しているボルト、ｂ１及び、中間脚部１３と下部脚部１５とを接続しているボルトｂ２を外し、中間脚部１３を横にスライドさせて取り外す。
なお、前述のとおり、真空チェンバー３０は複数の支持脚構造１により支持されているため、一つの支持脚部１０において中間脚部１３を取り外したとしても、真空チェンバー３０は、他の支持脚構造１によって支持されており、図７に示すように、上部脚部１１が空中に浮いた状態になり、環状の部材であるルーズフランジ４３及び筒状の部材であるベローズ４１を支持役部１０から抜き出す空間が形成される。
【００３８】
次に、図７に示すように、ルーズフランジ４３とベローズ４１とを接続しているボルトｂ５を外し、ルーズフランジ４３をベローズ４１から取り外す。
最後に、図８に示すように、ベローズ４１とノズル部３３を接続しているボルトｂ４を外し、ベローズ４１を中間脚部１３が取り付けられていた位置まで下げてから横移動させて、ベローズ４１を支持脚部１０から取り外す。
【００３９】
なお、取り外したベローズ４１を新たに交換して再度、支持脚部１０に取り付ける際には、上記の手順を逆に行えば良い。
【００４０】
以上、本実施の形態に係る支持脚構造１は、ベローズ４１の下部に取り付けられたルーズフランジ４３を支持脚部１０に取り付けられた固定プレート４５とベローズ受けフランジ４７で挟持してベローズ４１を支持脚部１０に取り付けるようにしたので、支持脚部１０とベローズ４１とが偏芯していても、ベローズ４１を無理に変形させずに支持脚部１０に取り付けることができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態に係る支持脚構造１は、支持脚部１０の中間脚部１３と、分割構造のベローズ受けフランジ４７とを備えた簡易な構造とすることにより、ベローズ４１の取外し・交換が可能となり、メンテナンスが容易となることに加え、ベローズ４１の大口径化にも対応できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  支持脚構造
１０  支持脚部
１１  上部脚部
１３  中間脚部
１５  下部脚部
２０  内部架台
３０  真空チェンバー
３１  チェンバー部
３３  ノズル部
４１  ベローズ
４３  ルーズフランジ
４５  固定プレート
４７  ベローズ受けフランジ
４７ａ  取付凸部
１００  宇宙環境試験装置
１１０  供試体
２００  除振定盤
２０１  設置面
２０２  地盤面
ｂ１〜ｂ６  ボルト
Ａ１、Ａ２  中心軸
Ｓ  隙間
【図１】
0006495200.tif 000002
【図２】
0006495200.tif 000003
【図３】
0006495200.tif 000004
【図４】
0006495200.tif 000005
【図５】
0006495200.tif 000006
【図６】
0006495200.tif 000007
【図７】
0006495200.tif 000008
【図８】
0006495200.tif 000009