(57)【要約】【課題】ヘリウムベッセルに多大な負荷を掛けることがないと共に、ヘリウムベッセルの据付精度及び加工精度に影響されることのないシール装置を提供する。【解決手段】中性子ターゲット２７のフランジ２８の先端に備えられ、軸方向に伸長可能な伸長手段１３と、伸長手段１３の先端に備えられた支持フレーム１６と、支持フレーム１６の先端に備えられたシール手段１８と、中性子ターゲット２７を軸方向に所定の位置まで移動させると共に、シール手段１８とヘリウムベッセル２５のフランジ２６との間に所定の隙間ｇを形成する移動手段２１と、隙間ｇをシールすべく、伸長手段１３を軸方向に伸長させて、シール手段１８をヘリウムベッセル２５のフランジ２６に押し付ける駆動手段２０とを備えたことを特徴とするシール装置である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリウムベッセルに中性子ターゲットを、その軸方向から挿入する際に、それらのフランジ間をシールするシール装置であって、上記中性子ターゲットのフランジの先端に備えられ、軸方向に伸長可能な伸長手段と、該伸長手段の先端に備えられた支持フレームと、該支持フレームの先端に備えられたシール手段と、上記中性子ターゲットを軸方向に所定の位置まで移動させると共に、上記シール手段と上記ヘリウムベッセルのフランジとの間に所定の隙間を形成する移動手段と、上記隙間をシールすべく、上記伸長手段を軸方向に伸長させて、上記シール手段を上記ヘリウムベッセルのフランジに押し付ける駆動手段とを備えたことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
上記伸長手段は、上記ヘリウムベッセルのフランジと上記中性子ターゲットのフランジとが完全に平行でないときに、その傾斜分を吸収できるように、上記中性子ターゲットのフランジに対して傾斜可能である請求項１記載のシール装置。
【請求項３】
上記伸長手段は、上記中性子ターゲットの径方向に二重に設けられたベローズを備えたものであり、上記駆動手段は、上記ベローズ間に気体圧力を付加するものである請求項１又は２記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中性子散乱施設において使用されるヘリウムベッセルと中性子ターゲットとの間を密封するシール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生命、物質等の基礎科学、長寿命核種の核変換処理等の研究開発に大強度陽子加速器を基本とした中性子化学の研究が有望であり、その手段の一つとして中性子散乱施設がある。
【０００３】
図３に、中性子散乱施設の概略図を示す。図３に示すように、中性子散乱施設は、大強度陽子加速器によって光速近くまで加速された大強度の陽子ビームｂを、ヘリウムベッセルｄの内部ｅまで導き、中性子ターゲットａの内部に収容された原子核と衝突させて、中性子等の二次粒子を発生させて取り出すためのものである。
【０００４】
中性子ターゲットａは、ターゲット台車ｃに備えられており、このターゲット台車ｃによりその軸方向（図中の左右方向）に移動される。ヘリウムベッセルｄに中性子ターゲットａが挿入されると、ヘリウムベッセルｄと中性子ターゲットａとの間がシール装置によりシールされて、ヘリウムベッセルｄが密封される。
【０００５】
その後、ヘリウムベッセルｄの内部ｅにヘリウムガスを封入する。シール装置は、ヘリウムベッセルｄの内部ｅの雰囲気と、ヘリウムベッセルｄの外部ｆの雰囲気とを境界分けする上で重要な役割を果たす。
【０００６】
従来、シール部材（シール装置）は、中性子ターゲットａに備えられており、このシール部材を、中性子ターゲットａとヘリウムベッセルｄとで挟み込むことでシールを行ってきた。このようなシール装置は、特許文献１等にも記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２２８００２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、シール部材を、中性子ターゲットａとヘリウムベッセルｄとで挟み込むためには、ターゲット台車ｃにより、中性子ターゲットａに備えられたシール部材をヘリウムベッセルｄに押し付けていた。ターゲット台車ｃの重量は、比較的重い（１ｔ程度）ので、この重量に比例した大きな力が押し付け力となる。そのため、ターゲット台車ｃの押し付け力による多大な負荷（主に、衝撃力）が、ヘリウムベッセルｄに掛かり、ヘリウムベッセルｄの一部が変形してしまう虞があった。
【０００９】
また、ヘリウムベッセルｄ、特に中性子ターゲットａとの接続部となるフランジの据付精度（例えば、中性子ターゲットａの軸に対する直角度）及び加工精度（例えば、シール部材と接する面の平面度）が低いと、シール部材がフランジに密着しないことがある。このような場合には、ヘリウムベッセルｄを密封することは困難となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ヘリウムベッセルに多大な負荷を掛けることがないと共に、ヘリウムベッセルの据付精度及び加工精度に影響されることのないシール装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ヘリウムベッセルに中性子ターゲットを、その軸方向から挿入する際に、それらのフランジ間をシールするシール装置であって、上記中性子ターゲットのフランジの先端に備えられ、軸方向に伸長可能な伸長手段と、該伸長手段の先端に備えられた支持フレームと、該支持フレームの先端に備えられたシール手段と、上記中性子ターゲットを軸方向に所定の位置まで移動させると共に、上記シール手段と上記ヘリウムベッセルのフランジとの間に所定の隙間を形成する移動手段と、上記隙間をシールすべく、上記伸長手段を軸方向に伸長させて、上記シール手段を上記ヘリウムベッセルのフランジに押し付ける駆動手段とを備えたことを特徴とするシール装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、上記伸長手段は、上記ヘリウムベッセルのフランジと上記中性子ターゲットのフランジとが完全に平行でないときに、その傾斜分を吸収できるように、上記中性子ターゲットのフランジに対して傾斜可能である請求項１記載のシール装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、上記伸長手段は、上記中性子ターゲットの径方向に二重に設けられたベローズを備えたものであり、上記駆動手段は、上記ベローズ間に気体圧力を付加するものである請求項１又は２記載のシール装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１（ａ）及び（ｂ）は、図２のＩ部拡大図である。図２は、本実施の形態のシール装置の概略図である。
【００１６】
図２に示すように、シール装置１０は、シール装置本体１１と、中性子ターゲット２７を軸方向に移動させるためのターゲット台車（移動手段）２１とからなる。このターゲット台車２１には、中性子ターゲット２７が備えられている。
【００１７】
シール装置本体１１は、ヘリウムベッセル２５のフランジ２６と、中性子ターゲット２７のフランジ２８とで軸方向に挟まれた形で配置される。ヘリウムベッセル２５のフランジ２６は、直径１ｍ程度のものであるとする。
【００１８】
シール装置本体１１を、図１（ａ）を用いて説明する。中性子ターゲット２７のフランジ２８の先端には、軸方向に伸長可能な二つのベローズ環（伸長手段）１３が径方向に所定の間隔を隔てて備えられている。この二つのベローズ環１３は、互いに外径が異なり、一つのベローズ環１３の内側に、前者より小さな外径を有するベローズ環１３が備えられる。ベローズ環１３は、ベローズ１５と、このベローズ１５を軸方向に挟むように備えられた二つの支持リング１４とからなる。ベローズ１５は、径方向へ傾斜して伸長可能である。
【００１９】
両ベローズ環１３の先端には、リング状の支持フレーム１６が備えられている。この支持フレーム１６と、二つのベローズ環１３と、中性子ターゲット２７のフランジ２８との接続部は、それぞれ密閉されており、これらの間には、気体を充填するための充填空間１９が形成されている。この充填空間１９は、中性子ターゲット２７のフランジ２８に設けられた流入通路１２に連通するように形成される。
【００２０】
流入通路１２には、駆動手段（例えば、ボンベ）２０が接続されている。駆動手段２０により、気体（例えば、ヘリウムガス）が流入通路１２を介して、充填空間１９に送り込まれると、ベローズ環１３が軸方向に伸長される。即ち、充填空間１９の内部の気体圧力により、支持フレーム１６がヘリウムベッセル２５方向（中性子ターゲット２７の軸方向）に押され、これに追従してベローズ１５が伸長する。本実施の形態では、伸長ストロークは、１０ｍｍ程度であるとする。
【００２１】
支持フレーム１６の先端には、シール部材（シール手段）１８が備えられている。このシール部材１８は、金属を断面Ｗ形状に形成したものであり、固定具１７により、支持フレーム１６に取り付けられている。
【００２２】
ここで、シール部材１８は、シール線荷重の小さなもの（例えば、４ｋｇ／ｃｍ程度）であると共に、対向するヘリウムベッセル２５のフランジ２６の加工精度（平面度等）に追随可能なものとする。即ち、シール部材１８は、小さな押し付け力でも、十分なシール効果が得られると共に、比較的変形を許容するものとする。また、必要に応じて、シール部材１８にメッキ処理を実施する。これにより、メッキがフランジ２６面になじみ、シール性能が向上するという効果がある。
【００２３】
シール装置本体１１は、中性子ターゲット２７と一体的に、ターゲット台車２１により軸方向に移動される。シール部材１８は、ベローズ環１３により軸方向に移動される。
【００２４】
本実施の形態のシール装置１０の動作について説明する。
【００２５】
まず、ターゲット台車２１により、中性子ターゲット２７を軸方向に所定の位置まで移動させて、シール部材１８とヘリウムベッセル２５のフランジ２６との間に所定の隙間ｇを形成する。このとき、中性子ターゲット２７の先端部は、ヘリウムベッセル２５に軸方向から挿入される（図２参照）。
【００２６】
次に、駆動手段２０により、気体を充填空間１９に充填して、ベローズ環１３を中性子ターゲット２７の軸方向に伸長させて、隙間ｇをシールする。このとき、図１（ｂ）に示すように、ベローズ環１３は、ヘリウムベッセル２５のフランジ２６方向に伸長される。これによって、支持フレーム１６は、軸方向前方（図中の左方向）に移動され、シール部材１８は、ヘリウムベッセル２５のフランジ２６に押し付けられる。このとき、シール部材１８の弾力によってヘリウムベッセル２５の密封状態が確保される。
【００２７】
以上、本実施の形態のシール装置１０は、気体圧力によりシール部材１８を、ヘリウムベッセル２５のフランジ２６に押し付けるものである。このときの押し付け力は、大きな衝撃力を伴わないため、フランジ２６に多大な負荷が掛かることはない。また、この押し付け力は、充填空間１９に送り込む気体の量を調節することで、調節が可能である。
【００２８】
また、ベローズ環１３は、中性子ターゲット２７のフランジ２８に対して傾斜可能であるので、シール部材１８をヘリウムベッセル２５のフランジ２６に確実に密着させることができる。例えば、フランジ２６が、中性子ターゲット２７のフランジ２８に対して傾斜（中性子ターゲット２７の軸に対して直角でない）していても、ベローズ環１３及び支持フレーム１６がその傾斜に追従して傾斜するため、シール部材１８は、フランジ２６に密着する。即ち、ヘリウムベッセル２５のフランジ２６と中性子ターゲット２７のフランジ２８とが完全に平行でない場合であっても、ベローズ１５が、中性子ターゲット２７のフランジ２８に対して傾斜して伸長することで、両フランジ２６、２８の傾斜分を吸収できる。そのため、本実施の形態のシール装置１０は、フランジ２６の据付精度に影響される可能性が低い。
【００２９】
そして、シール部材１８をヘリウムベッセル２５のフランジ２６の加工精度に比較的追随可能な材料により形成したので、シール部材１８は、フランジ２６に確実に密着することができる。例えば、フランジ２６の平面度が悪くても、シール部材１８が変形することにより、フランジ２６に密着する。そのため、本実施の形態のシール装置１０は、フランジ２６の加工精度に影響される可能性が低い。
【００３０】
なお、本実施の形態のシール部材１８は、固定具１７により支持フレーム１６に取り付けるものとしたが、溶接により支持フレーム１６に取り付けてもよい。
【００３１】
また、シール部材１８は、低締付荷重及びフランジの歪み等に対応する変形追随機能を高めるために、金属膜により形成されたものからなり、その両端部を支持フレーム１６に取り付けると共に、その内部を加圧して膨らませたもの、又は、高いバネ特性を有するものとする。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ヘリウムベッセルに多大な負荷を掛けないと共に、ヘリウムベッセルのフランジの据付精度及び加工精度に影響されずに気密性を保つことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、図２のＩ部拡大図である。（ｂ）は、図２のＩ部拡大図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態を示すシール装置の概略図である。
【図３】中性子散乱施設の概略図である。
【符号の説明】
１０  シール装置
１１  シール装置本体
２１  ターゲット台車（移動手段）
１３  ベローズ環（伸縮手段）
１６  支持フレーム
１８  シール部材（シール手段）
２０  駆動手段
２５  ヘリウムベッセル
２７  中性子ターゲット
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005016581.tif 000005