特許 6234061 ベローズ型管継手

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6234061

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】ベローズ型管継手

(51)【国際特許分類】

   F16L 27/12 20060101AFI20171113BHJP

   H05H 7/14 20060101ALI20171113BHJP

   H05H 13/04 20060101ALI20171113BHJP

   F16L 21/00 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F16L27/12 A

   H05H7/14

   H05H13/04 C

   F16L21/00 Z

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-100107(P2013-100107)

(22)【出願日】2013年5月10日

(65)【公開番号】特開2014-219080(P2014-219080A)

(43)【公開日】2014年11月20日

【審査請求日】2016年4月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】513116438

【氏名又は名称】株式会社サンテック

(73)【特許権者】

【識別番号】513116955

【氏名又は名称】株式会社ニッセイ機工

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】特許業務法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荻原 徳男

(72)【発明者】

【氏名】井上 勝

(72)【発明者】

【氏名】小泉 欧児

【審査官】 礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−００８２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１３０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１４５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４５８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０６６９００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−１４５６１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５１−０１１０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｌ ２７／００ − ２７／１２

Ｆ１６Ｌ ２１／００ − ２１／０８

Ｈ０５Ｈ ３／００ − １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の管を連結するためのベローズ型管継手であって、
一対のフランジ部材と、
前記一対のフランジ部材に両端が固定され、前記一対のフランジ部材を伸縮可能に連結する筒状かつ金属製のベローズと、
前記ベローズの内周面を覆うように配置される筒状かつ金属製の編組体と、を備え、
前記編組体は、内周面が前記一対のフランジ部材の内周面とほぼ段差がなく接続されるように、前記一対のフランジ部材に固定され、
前記編組体の両端部には、口金がそれぞれ取り付けられ、前記口金を介して前記編組体が前記一対のフランジ部材に固定されており、
前記口金には多数の貫通孔が形成されており、前記貫通孔からごみを流し落とすことが可能である、ベローズ型管継手。

【請求項2】

前記口金は、前記編組体の内周面に取り付けられた筒状の内側リングを少なくとも備え、
前記内側リングは、前記編組体の内部に向けて裾広がりとなるように、内周面の少なくとも一部がテーパ面とされている請求項１に記載のベローズ型管継手。

【請求項3】

前記内側リングの前記編組体の内部に挿入された側の端部の厚みが５．０ｍｍ以下である請求項２に記載のベローズ型管継手。

【請求項4】

前記内側リングの前記編組体の内部に挿入された側の端部の厚みが０．１ｍｍ以下である請求項３に記載のベローズ型管継手。

【請求項5】

前記口金は、前記編組体の内周面に取り付けられた筒状の内側リングを少なくとも備え、
前記内側リングは、厚みが５．０ｍｍ以下である請求項１に記載のベローズ型管継手。

【請求項6】

前記内側リングの厚みが０．１ｍｍ以下である請求項５に記載のベローズ型管継手。

【請求項7】

前記口金は、前記編組体の外周面に取り付けられた筒状の外側リングからなる請求項１に記載のベローズ型管継手。

【請求項8】

粒子加速器の真空ビームダクトを構築する加速管同士の連結に用いられる請求項１〜７のいずれかに記載のベローズ型管継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属製のベローズを有するベローズ型管継手に関するものであり、詳しくは、放射光施設における粒子加速器などを構成する真空ビームダクト（又は真空チャンバー）の連結部に好適に使用されるベローズ型管継手に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳＰｒｉｎｇ−８（財団法人高輝度光科学研究センター）や、大強度陽子加速器計画（日本原子力研究開発機構、高エネルギー加速器研究機構）における３ＧｅＶシンクロトロンなどの粒子加速器は、超真空に維持された真空ビームダクト内において荷電粒子を高周波（ＲＦ）により光速に近いスピードまで加速するものである。この真空ビームダクトは、通常、環状に構築され、例えばアルミニウム合金などからなる加速管（ビームパイプ）を多数環状に連結することで形成される。

【0003】

多数の加速管の連結には、加速管同士の連結作業を容易にし、かつ、真空ビームダクトの長手方向の熱伸縮を吸収するために、金属製のベローズを有するベローズ型管継手が用いられる。

【0004】

ここで、ベローズの内周面の凹凸を真空ビームダクト内に露出させてしまうと、この凹凸による段差によってダクト内面の連続性が損なわれてダクト内径が急激に変化してしまう結果、ビームインピーダンスが増大して、真空ビームダクト内のビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）が発生するなど、真空ビームダクト内を一方向に流れる荷電粒子を加速するのに悪影響を及ぼしてしまう。そのため、ベローズの内周面を金属製の筒状体で覆うことで、真空ビームダクト内を流れる荷電粒子の加速への影響を低減するようにした、ＲＦ（Radio Frequency)コンタクト付きベローズと称される特殊なベローズ型管継手が用いられている（例えば特許文献１〜３を参照）。

【0005】

図８は、ＲＦコンタクト付きベローズの内部構造を示している。ＲＦコンタクト付きベローズ１００は２つのフランジ部材１０１，１０２を有しており、ベローズ１０３は２つのフランジ部材１０１，１０２の間で固定されている。ベローズ１０３の内周面には、ＲＦコンタクト１０４と称される導電性及び弾性を有する金属薄板からなる筒状体が配置され、ベローズ１０３の内周面の凹凸が真空ビームダクト内に露出しないように覆われている。これにより、ベローズ１０３の凹凸の段差によってダクト内面の連続性が損なわれてダクト内径が急激に変化することが防止されている。なお、ＲＦコンタクト１０４は、図示例ではテーパ状を呈していて、この部分においてダクト内径が変化しているが、単なる円筒状を呈していてもよい。

【0006】

ＲＦコンタクト１０４の一方の端部１０４ａはフランジ部材１０２に固定され、他方の端部１０４ｂは、多数の切り込み１０８が形成されることによって多数のフィンガー１０６に分割されている。多数のフィンガー１０６は、片持ち状の板バネとして弾性変形可能である。フランジ部材１０１からは内筒１０７が張り出しており、フィンガー１０６の先端部は、この内筒１０７の外周面に適度な接触圧をもって当接する。そして、ベローズ１０３が温度変化などにより伸縮した場合には、フィンガー１０６が弾性変形しながら内筒１０７と接触した状態で移動する。よって、ベローズ１０３の伸縮性が損なわれることなくベローズ１０３の内周面の凹凸は覆われるとともに、かつ、２つのフランジ部材１０１，１０２が電気的に接続されて、発生する壁電流を問題なく流すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平６−６８９８７号公報

【特許文献2】特開２００４−５５３９９号公報

【特許文献3】実用新案登録第３１０１１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記構成のＲＦコンタクト付きベローズ１００では、２つのフランジ部材１０１，１０２の電気的な接続を良好に保たなければならないために、フィンガー１０６の先端部を内筒１０７に対して常に所定の接触圧にて接触させる必要がある。そのため、個々のフィンガー１０６について、その形状、板厚のばらつき、弾性力のばらつき、組立て寸法のばらつきなど、接触圧に影響する全ての要素を厳しく管理する必要がある。例えば、フィンガー１０６は、１枚の薄い金属板に多数のスリットを入れることによって櫛のような一体構造として形成されているが、スリットによって分けられた個々のフィンガー１０６が規定の復元力を有しているかどうか、１つ１つ検査する必要がある。また、そのために、もとの金属板も１枚ずつ測定しなければならない。さらには、両側のフランジ部材１０１，１０２の偏心など、継手全体の組立ても、フィンガー１０６の接触圧に影響するため、部品精度や組立て精度が求められる。

【0009】

本発明は、上記課題に着目してなされたもので、従来のＲＦコンタクト付きベローズが有する課題を解消し得る、新たな構造を有するベローズ型管継手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】

【0010】

本発明の上記目的は、複数の管を連結するためのベローズ型管継手であって、一対のフランジ部材と、前記一対のフランジ部材に両端が固定され、前記一対のフランジ部材を伸縮可能に連結する筒状かつ金属製のベローズと、前記ベローズの内周面を覆うように配置される筒状かつ金属製の編組体と、を備え、前記編組体は、内周面が前記一対のフランジ部材の内周面とほぼ段差がなく接続されるように、前記一対のフランジ部材に固定されているベローズ型管継手によって達成される。

【0011】

上記構成のベローズ型管継手において、「ほぼ段差がなく接続される」とは、編組体の内周面と各フランジ部材の内周面とが、段差なく連続的（面一）に連なるように接続されていることに加え、僅かな段差が発生していることを許容するものである。許容される段差の高さとしては、原則、５．０ｍｍ以下とする必要がある。ただし、この段差の高さは、加速器の種類、つまりは、加速される荷電粒子（素粒子）により異なり、例えば陽子を加速する粒子通路の内径が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の加速器であれば、段差の高さは上記した５．０ｍｍ以下とすることが好ましいが、例えば電子を加速する粒子通路の内径が５０ｍｍ程度の加速器であれば、段差の高さを０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0012】

上記構成のベローズ型管継手の好ましい実施態様においては、前記編組体の両端部には、口金がそれぞれ取り付けられ、前記口金を介して前記編組体が前記一対のフランジ部材に固定されており、前記口金は、前記編組体の内周面に取り付けられた筒状の内側リングを少なくとも備え、前記内側リングは、前記編組体の内部に向けて裾広がりとなるように、内周面の少なくとも一部がテーパ面とされている。この実施態様においては、内側リングは、その内周面がフランジ部材の内周面と段差なく連続的（面一）に連なるように、フランジ部材に固定されるのが好ましい。これにより、上記した段差は、編組体と内側リングとの境界となる内側リングの先端部（編組体の内部に挿入されている側の端部）に形成されるが、内側リングの厚みは内側リングの先端部にいくにしたがって薄くなって、内側リングの内周面と編組体の内周面とがほぼ連続的（面一）に連なるので、編組体の内周面をフランジ部材の内周面とほぼ段差なく接続することが可能になる。また、前記内側リングの前記編組体の内部に挿入された側の端部の厚みは、原則、５．０ｍｍ以下となるようにテーパ面が形成される必要がある。ただし、このテーパ面の高さは、加速器の種類、つまりは、加速される荷電粒子（素粒子）により異なり、例えば陽子を加速する粒子通路の内径が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の加速器であれば、テーパ面の高さは上記した５．０ｍｍ以下であることが好ましいが、例えば電子を加速する粒子通路の内径が５０ｍｍ程度の加速器であれば、テーパ面の高さを０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0013】

上記構成のベローズ型管継手の他の好ましい実施態様においては、前記編組体の両端部には、口金がそれぞれ取り付けられ、前記口金を介して前記編組体が前記一対のフランジ部材に固定されており、前記口金は、前記編組体の内周面に取り付けられた筒状の内側リングを少なくとも備え、前記内側リングは、厚みが５．０ｍｍ以下である。この実施態様においても、内側リングは、その内周面がフランジ部材の内周面と段差なく連続的（面一）に連なるように、フランジ部材に固定されるのが好ましい。これにより、上記した段差は、編組体と内側リングとの境界となる内側リングの先端部（編組体の内部に挿入されている側の端部）に形成されるが、内側リングの厚みが薄いので、内側リングの先端部が編組体とほぼ連続的（面一）に連なり、編組体の内周面をフランジ部材の内周面とほぼ段差なく接続することが可能になる。ただし、この内側リングの厚みは、加速器の種類、つまりは、加速される荷電粒子（素粒子）により異なり、例えば陽子を加速する粒子通路の内径が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の加速器であれば、内側リングの厚みは上記した５．０ｍｍ以下であることが好ましいが、例えば電子を加速する粒子通路の内径が５０ｍｍ程度の加速器であれば、内側リングの厚みを０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0014】

上記構成のベローズ型管継手の他の好ましい実施態様においては、前記編組体の両端部には、口金がそれぞれ取り付けられ、前記口金を介して前記編組体が前記一対のフランジ部材に固定されており、前記口金は、前記編組体の外周面に取り付けられた筒状の外側リングからなる。この実施態様においては、編組体の内周面をフランジ部材の内周面と連続的（面一）に連なるように、外側リングによりフランジ部材に固定されることで、編組体の内周面をフランジ部材の内周面とほぼ段差なく接続することが可能になる。

【0015】

上記構成のベローズ型管継手のさらに好ましい実施態様においては、前記口金は、多数の貫通孔が形成されている。

【0016】

上記構成のベローズ型管継手のさらに好ましい実施態様においては、粒子加速器の真空ビームダクトを構築する加速管同士の連結に用いられる。

【発明の効果】

【0017】

本発明のベローズ型管継手によると、上記した従来のＲＦコンタクト付きベローズが有する課題を解消することができるとともに、ベローズ型管継手内において、フランジ部材と編組体との接続部の段差が小さく、両者がほぼ連続的（面一）に連なっているので、ベローズ型管継手内を流れるビームから見てこの接続部が滑らかに繋がれ、この接続部でのビームインピーダンスを下げることができる。その結果、ベローズ型管継手内のビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）の発生を防止することができるため、ベローズ型管継手内を一方向に流れる荷電粒子の軌道が変えられたり、荷電粒子の加速が妨げられたりするなどの悪影響が生じることをより一層効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係るベローズ型管継手の内部構造を概略的に示す断面図である。

【図2】編組体の編み組み構造を例示する模式図である。

【図3】編組体の平面図である。

【図4】編組体の側面図である。

【図5】編組体の斜視図である。

【図6】編組体の断面図である。

【図7】他の実施形態の編組体の断面図である。

【図8】従来例のベローズ型管継手（ＲＦコンタクト付きベローズ）の内部構造を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

【0020】

図１は、本発明の一実施形態に係るベローズ型管継手１の内部構造を概略的に示している。本発明のベローズ型管継手１は、例えば、荷電粒子を高周波（ＲＦ）により光速に近いスピードまで加速させるための粒子加速器の真空ビームダクト（又は真空チャンバー）を構築する複数の管（加速管）の間に介在して、隣接する加速管同士を伸縮可能に連結するものであり、一対のフランジ部材２と、筒状かつ金属製のベローズ３と、筒状かつ金属製の編組体４とで構成されている。ベローズ型管継手１の内部は、荷電粒子（ビーム）が流れるビーム通路Ａを構成し、加速された荷電粒子は、この粒子通路Ａを真空ビームダクトの一部として一方向に流れる。

【0021】

一対のフランジ部材２は、例えばステンレスやアルミニウム、チタンなどの従来から公知の材料で構成され、ベローズ型管継手１を連結対象の加速管と接続するためのものであり、加速管と接続される外側フランジ２０と、ベローズ３や編組体４が接合される内側フランジ２１とを有している。本実施形態では、図１の左側のフランジ部材２と右側のフランジ部材２とで内径が異なっているが、これは内径が異なる加速管同士を連結する場合に、それぞれ接続される加速管の内径に合致するように内径が設定されているだけであり、同じ内径の加速管同士を連結する場合には、両フランジ部材２の内径は同じであってよい。

【0022】

一対のフランジ部材２の内側フランジ２１，２１の間に、蛇腹構造のベローズ３が架け渡されている。ベローズ３は、例えばステンレスやアルミニウム、チタンなどの従来から用いられている公知の材料で構成されるが、その中でも、内部の高真空に耐えかつ繰り返しの伸縮にも耐え得る材料、例えばアルミニウムやチタンを好ましく例示することができる。また、ベローズ３は、ダイヤフラム型成形ベローズなどと称されるもののように、一本の金属管から成形することで、繰り返しの伸縮に対する耐久性や内部の高真空に対する耐久性を向上させることができる。ベローズ３の凹凸の断面視形状は、Ｖ字状やＵ字状などの種々の形状に形成することができる。ベローズ３の肉厚や内径、凹凸の高さ、凹凸のピッチ（単位長さあたりの凹凸の数）などは、求められる使用条件などに応じて適宜設定可能であるが、ベローズ３の内周面の凹凸が編組体４の外周面に接しないように、適度な大きさに形成されることが好ましい。このベローズ３の両端部が各フランジ部材２の内側フランジ２１に溶接やろう付けなどの公知の接合方法で固定されることで、真空ビームダクトが伸縮した場合であっても、その変位量は吸収される。

【0023】

ベローズ３の内部には、ベローズ３の内周面を全面的に覆うようにして、編組体４（図１〜図６に示す）が配置されている。この編組体４により、編組体４の内部がビーム通路Ａとなるようにベローズ３内が区画され、ベローズ３の内周面の凹凸が真空ビームダクト内（粒子通路Ａ）に露出することが防止されている。これにより、真空ビームダクト内を流れるビームから見て加速管と加速管との接続部（ベローズ型管継手１）が滑らかに繋がれ、この接続部でのビームインピーダンスを下げることができ、真空ビームダクト内のビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）の発生を防止することができる。その結果、真空ビームダクト内を一方向に流れる荷電粒子の軌道が変えられたり、荷電粒子の加速が妨げられたりするなどの悪影響が生じることを防止できる。なお、編組体４は一端部から他端部に向けて軸方向に縮径するテーパ状に形成され、この部分においてビーム通路Ａの径（ダクト内径）が変化しているが、同じ内径の加速管同士を連結する場合には、単なる円筒状に形成されていてもよい。また、本実施形態では、編組体４の一端部側の断面視形状は円形状に形成されている一方で、他端部側の断面視形状は長円形状に形成されているが、必ずしもこの形状に限られるものではない。

【0024】

編組体４は、図２に示すように、例えば複数本の金属素線４０を並列配置したものを１束とし、束状の金属線４１を複数用いて、交角θにて筒状に網代編みすることで形成される。束状の金属線４１同士の間隔が広がったり狭くなったりすることにより、編組体４は軸方向に伸縮可能である。なお、真空ビームダクトへの用途の場合には、金属素線４１の束を編む際には、束状の金属線４１の間に隙間が生じないように密に編むことが好ましいが、必要に応じて意図的に隙間を設けてもよい。

【0025】

編組体４は、束状の金属線４１を筒状に網代編みした網材を複数層重ね合わせて形成することもできる。この場合、同一の網材では、金属素線４０の径は同一とすることが好ましいが、異なる網材間では、金属素線４０の径を同じにしてもよいし、異なるようにしてもよい。例えば、編組体４は、金属素線４０が編みあわされて形成されているため、その内面の金属素線４０の編みあわせ部分に僅かな段差を生じる。この段差は、金属素線４０の径を細くすればするほど、小さくすることができるため、できる限り径の細い金属素線４０を用いて編組体４を形成することが好ましいが、その反面、それ単層では編組体４の強度・厚みが弱いおそれがある。そこで、径が同じ好ましくは径の大きな金属素線４０を用いて筒状に網代編みしたもの網材を外側に被せて編組体４を２層以上の複数層構造として、編組体４の強度・厚みを適度に保持するようにすることもできる。金属素線４０の材料としては、例えばステンレス、アルミニウム、チタンなどを好ましく例示することができる。金属素線４０の径は、編組体４を単一の網材で構成する場合には、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍが特に好ましい。

【0026】

上記構成の編組体４において、束にする金属素線４０の本数（持数）、網代編みする束状の金属線４１の本数（打数）、交角θは、特に限定されるものではないが、一例を挙げると、金属素線４０の径が０．３ｍｍの場合には、持数が４本〜２８本、打数が２４本〜１２８本、交角θが５０度〜１２０度、好ましくは６０度〜１００度である。

【0027】

なお、編組体４は、上記した編み組み構造のものに限られるものではなく、従来からベローズの外側の被覆として用いられている「ブレード（braid）」と呼ばれる金属製の筒状編組体と同様の構造のものを用いることができ、編み組み構造については従来公知のブレードの製造技術を参照することができる。

【0028】

編組体４の両端部には、編組体４を一対のフランジ部材２に固定するための口金５がそれぞれ取り付けられている。口金５は、本実施形態では、編組体４の内周面に取り付けられた筒状の内側リング５０と、編組体４の外周面に取り付けられた筒状の外側リング５１とを備え、内側リング５０の一端部及び外側リング５１の一端部同士が接合された構成のものである。内側リング５０及び外側リング５１は、金属板を筒状に折り曲げて対向する端部同士を接合することで形成される。なお、１枚の金属板を半分に折り、これを筒状に折り曲げて対向する端部同士を接合するようにして内側リング５０及び外側リング５１を一体に形成してもよい。この口金５を各フランジ部材２に固定するには、溶接やろう付けなどの公知の接合方法を用いることができ、内側リング５０の外周面や外側リング５１の内周面に対して、局所的に又は全面的に編組体４を接合すればよい。この際、口金５は、内側リング５０の内周面が各フランジ部材２の内周面と段差なく連続的（面一）に連なるように、各フランジ部２に固定されるのが好ましい。これにより、ベローズ型管継手１内（ビーム通路Ａ）を流れるビームから見てフランジ部材２と内側リング５０との接続部が滑らかに繋がれ、この接続部でのビームインピーダンスを下げることができ、ビーム通路Ａのビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）の発生を防止することができる。その結果、ビーム通路Ａを一方向に流れる荷電粒子の軌道が変えられたり、荷電粒子の加速が妨げられたりするなどの悪影響が生じることを防止できる。口金５の材料としては、例えばステンレスやアルミニウム、チタンなどを好適に例示することができる。

【0029】

内側リング５０は、編組体４の軸方向Ｌにおいて、編組体４の内部に向けて裾広がりとなるように、その内周面の少なくとも一部がテーパ面５２とされており、内側リング５０の厚みが内側リング５０の先端部（編組体４の内部に挿入されている側の端部）にいくにしたがって薄くなっている。これにより、編組体４と内側リング５０との境界となる内側リング５０の先端部において、内側リング５０の内周面と編組体４の内周面との間に形成される段差Ｄが小さくなり、内側リング５０の内周面と編組体４の内周面とがほぼ連続的（面一）に連なるようになっている。これにより、ベローズ型管継手１内（ビーム通路Ａ）を流れるビームから見て内側リング５０と編組体４との接続部が滑らかに繋がれ、この接続部でのビームインピーダンスを下げることができ、ビーム通路Ａのビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）の発生を防止することができる。その結果、ビーム通路Ａを一方向に流れる荷電粒子の軌道が変えられたり、荷電粒子の加速が妨げられたりするなどの悪影響が生じることを防止できる。また、反射波が発生すると、ＲＦが増幅し、これにより、高真空中では発熱が生じて、管継手の構成要素をなす各部分に損傷が生じて真空漏れにつながるが、上記段差Ｄを小さくすることで、この問題も防止することができる。編組体４との境界となる内側リング５０の先端部の厚み（テーパ面５２の高さ）としては、小さければ小さいほど好ましく、原則、５．０ｍｍ以下とする必要がある。内側リング５０の先端部の厚み（テーパ面５２の高さ）が上記範囲内であれば、上述する高調波成分（反射波）の発生を効果的に防止することができる。ただし、このテーパ面５２の高さは、加速器の種類、つまりは、加速される荷電粒子（素粒子）により異なり、例えば陽子を加速する粒子通路の内径が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の加速器に用いるものであれば、テーパ面５２の高さは上記した５．０ｍｍ以下であることが好ましいが、例えば電子を加速する粒子通路の内径が５０ｍｍ程度の加速器に用いるものであれば、テーパ面の高さを０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0030】

内側リング５０及び外側リング５１には、多数の貫通孔５３がその全体にわたって形成されている。この貫通孔５３は、例えば、金属板をパンチングプレスなどの金型を用いて打ち抜き加工することで形成される。なお、内側リング５０及び外側リング５１を多数の網目を有する網材により構成することでも、内側リング５０及び外側リング５１に多数の貫通孔５３を形成することができる。

【0031】

上記構成のベローズ型管継手１において、その主要部分の寸法は、特に限定されるものではなく、ベローズ型管継手１が用いられる設備や要求に応じた寸法に適宜設定されればよい。

【0032】

上記構成のベローズ型管継手１では、従来のＲＦコンタクト付きベローズで用いられていたフィンガーを排除し、その代りに、金属製の編組体４を用いて蛇腹構造のベローズ３の内周面を覆っている。編組体４は、その内周面がフィンガーの内周面のような平滑面ではないが、編組面が荷電粒子の加速に悪影響を与えることはなく、真空ビームダクトの熱伸縮を柔軟に吸収できる上、ベローズ３の凹凸を隠すシールドとして十分好ましい効果を奏する。その上で、上記構成のベローズ型管継手１によれば、従来のＲＦコンタクト付きベローズのような、フィンガーを弾性により内筒に接触させるといった接触構造を排除できるので、従来のＲＦコンタクト付きベローズように、フィンガーの接触圧を適正に保つための過剰な部品精度や組立て精度が求められるという課題を解消できる。

【0033】

また、従来のＲＦコンタクト付きベローズの構造では、フィンガーが内筒に接触した状態でフィンガーの摺動が繰り返されるので、フィンガーの摩耗によって微細な金属粉が発生し、荷電粒子の加速に悪影響を与えるという課題もある。これに対して、上記構成のベローズ型管継手１では、ベローズ３が伸縮する際、編組体４自体が柔軟性によって伸縮してベローズ３の伸縮に追随するので、編組体４が擦れて微細な金属粉を発生させることはなく、従来のＲＦコンタクト付きベローズように、フィンガーの磨耗により微細な金属粉が発生して荷電粒子の加速に悪影響を与えるという課題も解消できる。

【0034】

このように、本実施形態のベローズ型管継手１によると、各部品の部品精度は、真空ビームダクトの構築に求められる本来の部品精度を満たしていれば十分であり、かつ、ベローズ３内への編組体４の設置も従来のフィンガーと比べて簡単かつ確実に行うことができるので、組み立ても容易となる。

【0035】

さらに、ベローズ型管継手１内のビーム通路Ａにおいて、フランジ部材２と口金５との接続部、特に、口金５と編組体４との境界部の段差が小さく、これらがほぼ連続的（面一）に連なっているので、ビーム通路Ａを流れるビームから見てこれらの接続部や境界部が滑らかに繋がれ、これらの接続部や境界部でのビームインピーダンスを下げることができる。その結果、ビーム通路Ａのビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）の発生を防止することができるため、ビーム通路Ａを一方向に流れる荷電粒子の軌道が変えられたり、荷電粒子の加速が妨げられたりするなどの悪影響が生じることをより一層効果的に防止できる。また、反射波の発生が防止されることで、ＲＦの増幅に伴う発熱も防止でき、管継手の構成要素をなす各部分に損傷が生じて真空漏れが生じることも防止することができる。

【0036】

さらに、口金５は高真空環境下で使用されるため、使用中に口金５内部から水素ガスなどのガスが放散される。そこで、口金５をベローズ３内に組み込むにあたって事前に研磨液や砥粒などを用いて研磨して厚みを薄くすることで、使用中に水素ガスなどのガスが放散される速度を抑えるようにすることが一般的に行われている。よって、口金５をベローズ３内に組み込む際には、口金５に付着した研磨液や砥粒、また、空気中のごみなどが付着することによる汚れを最終的に洗浄液などで洗浄して完全に除去する必要がある。ここで、本実施形態のベローズ型管継手１のように、口金５に多数の貫通孔５３が形成されていると、この貫通孔５３から研磨液や砥粒、ごみなどが洗浄液とともに流れ落ちるので、貫通孔５３が形成されていない場合と比較して研磨液や砥粒、ごみなどを確実に除去することが可能である。このように、口金５に多数の貫通孔５３を形成することで、最終洗浄においての洗浄効果を高めることができるので、研磨液や砥粒、ごみなどが取りきれずに口金５に付着したまま残ることを効果的に防止することができる。

【0037】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、上記した実施形態においては、口金５の内側リング５０の内周面をテーパ状としているが、内側リング５０の厚みを、５．０ｍｍ以下に薄く加工すれば、必ずしも内側リング５０の内周面をテーパ状とする必要はなく、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、この場合の内側リング５０の厚みは、加速器の種類、つまりは、加速される荷電粒子（素粒子）により異なり、例えば陽子を加速する粒子通路Ａの内径が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の加速器であれば、内側リング５０の厚みは上記した５．０ｍｍ以下であることが好ましいが、例えば電子を加速する粒子通路Ａの内径が５０ｍｍ程度の加速器であれば、内側リング５０の厚みを０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0038】

また、内側リング５０をなくし、口金５を外側リング５１だけで構成して、外側リング５１を介して編組体４をフランジ部材２に固定することも可能である。この場合には、編組体４の両端部の内周面が各フランジ部材２の内周面とほぼ段差がなく接続されるように、具体的には、段差なく連続的（面一）に連なるように、もしくは、段差が生じたとしても、その段差の高さができる限り小さくなるように、原則、５．０ｍｍ以下となるように編組体４を各フランジ部材２に固定する。ただし、この段差の高さは、加速器の種類、つまりは、加速される荷電粒子（素粒子）により異なり、例えば陽子を加速する粒子通路Ａの内径が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の加速器に用いるものであれば、段差の高さは上記した５．０ｍｍ以下であることが好ましいが、例えば電子を加速する粒子通路Ａの内径が５０ｍｍ程度の加速器に用いるものであれば、段差の高さを０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。この構成によっても、ビーム通路Ａを流れるビームから見て各フランジ部材２と編組体４の接続部が滑らかに繋がれて、この接続部でのビームインピーダンスを下げることができる結果、ビーム通路Ａのビーム流れとは逆向きに進行する高調波成分（反射波）の発生を防止することができ、ビーム通路Ａを一方向に流れる荷電粒子の軌道が変えられたり、荷電粒子の加速が妨げられたりするなどの悪影響が生じることを効果的に防止できる。また、反射波の発生が防止されることで、ＲＦの増幅に伴う発熱も防止でき、管継手の構成要素をなす各部分に損傷が生じて真空漏れが生じることも防止することができる。

【0039】

また、上記した内側リング５０をなくした場合においては、編組体４の両端部を折り返し、外側リング５１を編組体４でサンドイッチするようにして、外側リング５１を編組体４に溶接やろう付けなどの公知の接合方法で取り付けてもよい。また、図７に示すように、折り返された編組体４の外側面にさらに筒状の最外側リング５４を溶接やろう付けなどの公知の接合方法で取り付け、編組体４の折り返し部分を外側リング５１と最外側リング５４とでサンドイッチするようにしてもよい。このとき、外側リング５１及び最外側リング５４の端部同士を接合することが好ましい。

【0040】

また、上記実施形態では、ベローズ型管継手１が粒子加速器の真空ビームダクトを構築する加速管同士を連結するために用いられているが、その他の用途においても好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0041】

１ ベローズ型管継手
２ フランジ部材
３ ベローズ
４ 編組体
５ 口金
５０ 内側リング
５１ 外側リング
５３ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】