(57)【要約】  本発明は、２本の導波管をその断面を合わせて中心軸を同軸上に高い精度で保ちつつ固定し接続することが容易な導波管用カップリングを提供することを目的とする。カップリング（１）は、２つの導波管（２、３）を軸方向に接続する際に用いられ、２つの導波管（２、３）を接続した接続部を周方向に囲むための連続体（１０）と、リング部材（２０）を有する。連続体（１０）は、７個の分割体（１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂ）が、６箇所でヒンジピン（１２）によりヒンジ結合されて連続し、端部の分割体（１１ａ、１１ｂ）をネジ（３０）で接続することにより環状となるものである。リング部材（２０）は、環状の形状を有し導波管（２）の外周に沿って配置され、ネジ（４０）により連続体（１０）と接続される。
2012070536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの導波管を軸方向に接続する際に用いられる導波管用カップリングであって、
２つの導波管を接続した接続部を前記導波管の周方向に囲むための連続体を有し、
前記連続体は、
Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の分割体と、
隣り合う前記分割体を接続するためのＮ−１個の接続箇所と、
Ｎ−１個の前記接続箇所で接続されるＮ個の前記分割体のうち、両端部の前記分割体同士を接続し、Ｎ個の前記分割体を環状にするための端部接続箇所と、
を有することを特徴とする導波管用カップリング。
【請求項２】
前記接続箇所において、隣り合う前記分割体がヒンジ結合されていることを特徴とする請求項１記載の導波管用カップリング。
【請求項３】
接続される２本の前記導波管が、大電力高周波伝送用の円形コルゲート導波管であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導波管用カップリング。
【請求項４】
前記連続体は、更に、
前記導波管の周方向に等間隔かつ前記導波管の径方向断面の中心に関して対称な位置に配置される、前記導波管に当接するための偶数個の当接部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の導波管用カップリング。
【請求項５】
前記導波管用カップリングは、更に、
接続される２本の前記導波管の各々の外周に沿って環状に配置するための、内周面を円弧状とした複数の端部部材と、
接続される２本の前記導波管の各々に配置される前記端部部材で、位置の対応するものを、前記導波管の軸方向の間隔が調整可能なように連結するための連結部材と、
を有し、
前記端部部材に、前記導波管の軸方向の位置決めを行うための位置決め部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の導波管用カップリング。
【請求項６】
前記位置決め部が、接続される２本の前記導波管の各々の外周に設けられた溝と嵌合するための、前記端部部材の内周面に設けられた凸条であることを特徴とする請求項５に記載の導波管用カップリング。
【請求項７】
前記導波管用カップリングは、更に、接続される２本の前記導波管の各々に設けられる位置決め用部材により前記導波管の軸方向の位置決めを行うための位置決め部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の導波管用カップリング。
【請求項８】
前記位置決め用部材は、前記導波管の外周に沿って取り付けられたＣリングであり、
前記位置決め部は、
一方の前記導波管に取り付けられたＣリングが嵌合するための、前記連続体の一方の端部の内面に設けられる溝と、
他方の前記導波管に取り付けられたＣリングを、前記連続体の他方の端部との間で狭持するための、環状の形状を有するリング部材であることを特徴とする請求項７記載の導波管用カップリング。
【請求項９】
前記接続箇所において、隣り合う前記分割体の側部同士がヒンジ結合されており、
ヒンジ結合された前記側部に、前記リング部材のネジ止めを行うためのネジ穴が設けられることを特徴とする請求項８記載の導波管用カップリング。
【請求項１０】
前記端部接続箇所に対応する両端部の前記分割体の側部は、前記連続体を前記導波管に巻回したとき前記導波管の径方向に張り出すように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の導波管用カップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導波管、特に核融合炉にプラズマ加熱用エネルギー（ミリ波帯大電力高周波）を供給する導波管の接続に適したカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電磁波を伝達するために、導波管が用いられる場合がある。導波管は、円形や矩形の断面を有する中空の管体であり、電磁波は特定の電磁界分布（モード）で伝播する。導波管は、例えば、核融合炉で核融合に用いるエネルギーを供給するために用いられる。【０００３】
電磁波の伝送路に応じて導波管は接続して用いられる。導波管の接続に際しては、直進性や同芯度を維持する必要がある。例えば接続箇所で、その接続の形態により導波管の中心軸が同一線上にならない場合や導波管の断面のずれが発生する場合、接続損失が生じるためである。さらに、大電力伝送の場合、接続損失が導波管の溶損を引き起こす原因になるので、導波管の接続部の同芯度などはさらに高い精度が求められている。【０００４】
導波管の接続については、導波管端部にフランジを設けてフランジ同士をネジ止めする構造の他に、導波管端部をつき合わせその接続部の周囲を２つの半割体で構成されるカップリングで覆いつつ、導波管の接続を行なう技術が知られている。例えば特許文献１の図３２には、アンテナの給電回路用の導波管について、このようなカップリングを用いて接続を行う例が記載されている。【０００５】
本発明者らは、このような２つの半割体で構成されるカップリングを用いた核融合炉用の導波管の接続について検討を行なっている。図１５に従来のカップリング１００について示す。図１５（ａ）はカップリング１００について示す斜視図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示すカップリング１００を上から見た図、図１５（ｃ）は図１５（ｂ）の線Ａ−Ａによる断面図である。また、図１５（ｄ）はカップリング１００を図１５（ｂ）中のＢ方向から見た図、図１５（ｅ）はカップリング１００を図１５（ｂ）中のＣ方向から見た図である。なお、図１５（ｄ）においては、カップリング１００の径方向断面が部分的に示されている。【０００６】
図１５（ａ）等に示すように、カップリング１００は、円筒状の導波管１０１、１０２の接続箇所を覆うように配置され、これにより導波管１０１、１０２は径方向断面を合わせつつ軸方向の位置が固定され接続される。カップリング１００は、半円筒状の半割体１１０ａ、１１０ｂ、環状のリング部材１２０等により構成される。【０００７】
図１５（ｂ）、図１５（ｄ）等に示すように、半割体１１０ａ、１１０ｂは、軸方向に沿う端面を向い合わせた状態で端部同士をネジ１３０で締め付けることにより円筒状に構成される。そして、図１５（ｃ）、図１５（ｅ）等に示すように、リング部材１２０が、半割体１１０ａ、１１０ｂの軸方向の一方の端面に、ネジ１４０により接続される。【０００８】
また、図１５（ｃ）に示すように、半割体１１０ａ、１１０ｂの軸方向の他方の端部には、それぞれ溝１１１が設けられている。接続される一方の導波管１０２にはＣリング（不図示）が導波管１０２の外周に沿って設けられ、導波管１０１と導波管１０２の接続時には、当該Ｃリングが溝１１１に嵌ることにより、導波管１０２の軸方向の位置が固定される。【０００９】
一方、接続される他方の導波管１０１にも、その外周に沿ってＣリング（不図示）が設けられる。導波管１０１、１０２の接続時には、当該Ｃリングが、ネジ１４０によるリング部材１２０の半割体１１０ａ、１１０ｂへの締め付けに伴ってリング部材１２０と半割体１１０ａ、１１０ｂの間で挟持され、これにより導波管１０１の軸方向の位置が固定される。【００１０】
導波管１０１、１０２の外周は、全体として円筒状の形状を有するカップリング１００により囲まれ、半割体１１０ａ、１１０ｂのネジ１３０による接続により締め付けられて保持される。なお、導波管１０１、１０２の接続される端面は、その外径が縮径するように切り欠かれており、導波管１０１、１０２の接続時には、両端面の縮径部（不図示）に真空封止のためのＯリング（不図示）が設けられる。【００１１】
上記のカップリング１００により、導波管１０１、１０２の径方向断面を合わせ中心軸を同軸上に保ちつつその軸方向の位置を固定し接続することが可能である。【００１２】
なお、半割体を用いたカップリングにおいて、半割体の一側部同士をヒンジ結合とする例が、特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２２８２２３号公報
【特許文献２】特開平０９−３０７３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、導波管１０１、１０２は、半割体１１０ａ、１１０ｂの合わせ方向（例えば図１５（ｄ）の縦方向）ではネジ１３０による締め付けにより把持されカップリング１００によりしっかりと固定されるものの、これと直交する方向（例えば図１５（ｄ）の横方向）には、半割体１１０ａ、１１０ｂや導波管１０１、１０２の製造上必要な公差あるいは加工精度、またその組み合わせにより、カップリング１００と導波管１０１、１０２との間に若干の隙間が生じることが避けがたく、導波管１０１、１０２の軸ずれを発生させうる余地がある。【００１５】
また、ネジ１３０の締め付け作業は半割体１１０ａ、１１０ｂ間の距離、すなわち、半割体１１０ａの両端面と半割体１１０ｂの両端面との間にある２箇所の隙間１５０、１５０の寸法を管理しつつ行なわれるものの、過度の締め付けにより、半割体１１０ａ、１１０ｂの合わせ方向に導波管１０１、１０２が潰れるように変形する余地がある。【００１６】
さらに、カップリング１００による導波管１０１、１０２の接続時、リング部材１２０の締め付けに伴いＣリングを取り付けた導波管１０１が相対的に軸方向（例えば図１５（ｃ）の右方向）に若干移動する。この際、半割体１１０ａ、１１０ｂの把持強度が強いと導波管１０１の移動が困難になるので、リング部材１２０の締め付けはネジ１３０による半割体１１０ａ、１１０ｂの締め付けを適宜緩めるなどの調整をしつつ行なわれる。ところが、前述したように、半割体１１０ａ、１１０ｂは両側でネジ１３０による接続が行われており、それらの隙間１５０、１５０の管理も必要なので、リング部材１２０の締め付け作業は熟練が必要であった。【００１７】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、２本の導波管をその断面を合わせて中心軸を同軸上に高い精度で保ちつつ接続することが容易な導波管用カップリングを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前述した目的を達するための第１の発明は、２つの導波管を軸方向に接続する際に用いられる導波管用カップリングであって、２つの導波管を接続した接続部を前記導波管の周方向に囲むための連続体を有し、前記連続体は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の分割体と、隣り合う前記分割体を接続するためのＮ−１個の接続箇所と、Ｎ−１個の前記接続箇所で接続されるＮ個の前記分割体のうち、両端部の前記分割体同士を接続し、Ｎ個の前記分割体を環状にするための端部接続箇所と、を有することを特徴とする導波管用カップリングである。【００１９】
かかる構成により、３個以上の分割体を接続した連続体を用いて導波管の周囲を囲んで把持する。結果、分割体により各方向から導波管を均等に締め付けて把持することが可能になり、半割体によるカップリングにおいて従来問題となっていた、把持方向の集中や、製造上必要な公差あるいは加工精度等により導波管の軸ずれが生じる余地が残る問題を解消でき、導波管を各方向からバランスよくしっかりと把持しつつ導波管の軸ずれや導波管の潰れを防止できる。さらに、上記の構成では一体の連続体の端部を接続するだけでよいので、ネジ等の接続部材の数量を減らすことができる。また、導波管の把持強度は、接続部材による締め付けの微調整を端部接続箇所で行うことにより、導波管の周方向で一律に変化するので、導波管の軸ずれ等を防ぎつつこれを微調整することが容易になり、作業性が改善される。【００２０】
また、前記接続箇所において、隣り合う前記分割体がヒンジ結合されていることが望ましい。これにより、連続体を導波管の外径よりも大きく開いた後、導波管の周方向全体に密着するまで閉じることが可能になり、導波管の周囲に連続体を容易に巻回すことができる。【００２１】
前記導波管は、例えば、大電力高周波伝送用の円形コルゲート導波管である。核融合炉等に用いられる大電力高周波伝送用の円形コルゲート導波管は、特に軸ずれの少ない接続が求められるので、本発明の導波管用カップリングを用いる効果が甚大である。【００２２】
また、前記連続体は、更に、前記導波管の周方向に等間隔かつ前記導波管の径方向断面の中心に関して対称な位置に配置される、前記導波管に当接するための偶数個の当接部を有することが望ましい。これにより、導波管をその円形断面を崩さないように各方向からバランスよく把持することが可能となる。また、当接部以外を肉抜きして重量やコストを削減することが可能である。なお、上記の当接部は６箇所あることが特に望ましい。【００２３】
また、本発明の導波管用カップリングは、更に、接続される２本の前記導波管の各々の外周に沿って環状に配置するための、内周面を円弧状とした複数の端部部材と、接続される２本の前記導波管の各々に配置される前記端部部材で、位置の対応するものを、前記導波管の軸方向の間隔が調整可能なように連結するための連結部材と、を有し、前記端部部材に、前記導波管の軸方向の位置決めを行うための位置決め部が設けられることが望ましい。これにより、カップリングに対する導波管の軸方向の位置のずれを防止できる。また、導波管の軸方向の位置固定と、導波管の径方向断面の位置合わせとを、それぞれ端部部材と連続体とで独立して行えるので、導波管の接続時の微調整の負担が軽減される。【００２４】
さらに、前記位置決め部が、接続される２本の前記導波管の各々の外周に設けられた溝と嵌合するための、前記端部部材の内周面に設けられた凸条であることが望ましい。これにより、導波管の溝に凸条を嵌合させて、カップリングに対する導波管の軸方向の位置のずれを確実に防止することができる。【００２５】
あるいは、本発明の導波管用カップリングは、更に、接続される２本の前記導波管の各々に設けられる位置決め用部材により前記導波管の軸方向の位置決めを行うための位置決め部を有することが望ましい。これにより、カップリングに対する導波管の軸方向の位置のずれを防止できる。【００２６】
また、前記位置決め用部材は、前記導波管の外周に沿って取り付けられたＣリングであり、前記位置決め部は、一方の前記導波管に取り付けられたＣリングが嵌合するための、前記連続体の一方の端部の内面に設けられる溝と、他方の前記導波管に取り付けられたＣリングを、前記連続体の他方の端部との間で狭持するための、環状の形状を有するリング部材であることが望ましい。これにより、確実に導波管の軸方向の位置のずれを防ぐことができる。【００２７】
また、前記接続箇所において、隣り合う前記分割体の側部同士がヒンジ結合されており、ヒンジ結合された前記側部に、前記リング部材のネジ止めを行うためのネジ穴が設けられることが望ましい。これにより、ヒンジ結合の強度確保とネジ止め部の強度確保を同時に実現することができる。例えばヒンジ結合する分割体の前記側部を肉厚に形成して、さらにこの厚肉部分をネジ止めされる箇所として用いるなどして強度の確保が可能である。【００２８】
さらに、前記端部接続箇所に対応する両端部の前記分割体の側部は、前記連続体を前記導波管に巻回したとき前記導波管の径方向に張り出すように形成されていることが望ましい。これにより、導波管の側方で連続体の端部同士の接続を行なうことができ、ネジ等による締め付け作業などが容易になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、２本の導波管をその断面を合わせて中心軸を同軸上に高い精度で保ちつつ固定し接続することが容易な導波管用カップリングを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】カップリング１について示す斜視図
【図２】カップリング１について示す側面図
【図３】連続体１０について示す図
【図４】連続体１０を軸方向に見た図
【図５】リング部材２０を軸方向に見た図
【図６】カップリング１について示す断面図
【図７】カップリング１による導波管２、３の接続方法を示す図
【図８】カップリング６０について示す斜視図
【図９】カップリング６０について示す側面図
【図１０】連続体７０について示す図
【図１１】端部部材８０ａ、８０ｂについて示す図
【図１２】カップリング６０について示す断面図
【図１３】カップリング６０による導波管２、３の接続方法を示す図
【図１４】連続体９０について示す図
【図１５】カップリング１００について示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下図面を参照しながら、本発明の導波管用カップリング等の実施形態について説明する。最初に、第１の実施形態の導波管用カップリングについて、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００３２】
［第１の実施形態］
まず、図１、図２を用いて、第１の実施形態の導波管用カップリングであるカップリング１の構成について説明する。図１は導波管２、３がカップリング１を用いて接続された状態を示す斜視図である。図２は側面図である。
【００３３】
図１、図２に示すように、カップリング１は、連続体１０、およびリング部材２０等により構成される。
【００３４】
連続体１０は、導波管２、３の周方向をＮ箇所で分割するように形成された、Ｎ個の分割体が、Ｎ−１個の分割箇所でヒンジ結合により接続されて、連続するものである。ここで、Ｎは３以上の整数である。前述したように、分割体が２個の場合には把持方向の集中等の問題が起こり得るからである。本実施形態の連続体１０では、導波管２、３の周方向を７箇所で分割するように形成された、７個の分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂが、６個の分割箇所でヒンジ結合されて連続する。
【００３５】
連続体１０は、円筒状の管体である導波管２、３を軸方向に接続する接続部を囲むように、導波管２、３の周方向に沿って巻き回され、端部（上記の分割箇所でヒンジ結合されない残りの１箇所に対応する）の分割体１１ａ、１１ｂがネジ３０により接続されて円筒状（環状）に構成される。
【００３６】
リング部材２０は、環状の部材であり、導波管２の外周に嵌められ、円筒状に巻き回された前記連続体１０の端面にネジ４０により接続される。
【００３７】
このような構成のカップリング１により、導波管２、３の径方向断面を合わせて中心軸を同軸上に保ち導波管２、３を把持しつつ、導波管２、３の軸方向の位置を固定する。
【００３８】
ここで、導波管２、３は核融合炉に用いられる大電力高周波伝送用の円形コルゲート導波管である。図５（ｃ）に拡大して示すように、円形コルゲート導波管は、導波管内壁面に導波管の軸方向と直交する面に沿うリング状の溝５１を軸方向に多数加工して全長に亘って櫛の歯状に凸条５０を微細加工したものである。核融合炉にプラズマ加熱用エネルギーを供給する場合は、大電力高周波（例えば４０GHz〜１７０GHz）がこの円形コルゲート導波管をHE11モードで伝搬する。
【００３９】
次に、図３を用いて連続体１０について説明する。図３は、連続体１０について、導波管２、３に巻かれる前の状態を示す図である。連続体１０は、導波管２、３の周方向に沿って、図３の矢印に示す方向に巻き回して用いられる。図３に示すように、連続体１０は、板状の分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂについて、隣り合う分割体同士をヒンジピン１２によりヒンジ結合して連続させたものである。ヒンジ軸方向が導波管２、３の軸方向に対応する。
【００４０】
分割体１１ａ、１１ｂは、連続体１０においてヒンジ軸方向と直交する方向（図３における縦方向）に沿った端部に配置され、これら分割体１１ａ、１１ｂの間に分割体１０ａ〜１０ｅが配置される。この分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂを並べた方向を、以下巻回し方向と称する。巻回し方向は、導波管２、３の周方向に対応する。
【００４１】
分割体１０ａ〜１０ｅは、それぞれの巻回し方向の側部が、巻回し方向に隣接する分割体の側部とヒンジ結合される。分割体１１ａ、１１ｂは、巻回し方向の一方の側部のみが、巻回し方向に隣接する分割体１０ａ、１０ｅの側部とヒンジ結合される。他方の側部は分割体１１ａ、１１ｂから張り出す張出部となっている。図１等に示すように、この張り出し方向は、前記連続体１０を前記導波管に巻回した状態で、導波管２、３の径方向に対応する。また、分割体１１ａの張出部には、ネジ３０による接続を行うための切欠部１５が設けられ、分割体１１ｂの張出部では、切欠部１５に対応する位置にネジ止め用の孔部（不図示）が設けられている。図１等に示すように、導波管２、３の接続時にはこの張出部は導波管２、３の側方に位置し、この張出部においてネジ３０による分割体１１ａ、１１ｂの接続が行なわれる。
【００４２】
連続体１０のヒンジ軸方向の一方の端部には、各分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂにわたって巻回し方向に溝１３が設けられている。後述するが、溝１３は導波管３の軸方向の位置決めを行なうために用いられる。
【００４３】
各分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂにおいて、ヒンジ結合された側部には、ヒンジ軸方向に所定の間隔をあけて巻回し方向に突出する突出部１４が配置されている。巻回し方向に隣接する分割体同士では、一方の分割体の突出部１４の位置が、他方の分割体で突出部１４が設けられない位置に対応しており、隣接する分割体同士でそれぞれの分割体の突出部１４がかみ合うように配置されている。
【００４４】
各突出部１４には、ヒンジピン１２を挿通するための挿通孔１６がヒンジ軸方向に設けられている。挿通孔１６は、ヒンジ軸方向に並んで配置された各突出部１４で断面位置が対応するように設けられる。この各突出部１４の挿通孔１６にヒンジピン１２を挿通することで、巻回し方向に隣接する分割体同士がヒンジ結合される。
【００４５】
また、突出部１４は、略円筒状であり分割体の他の部分より肉厚に形成されている。
【００４６】
図４（ａ）は、図２に示す導波管２、３をカップリング１で接続した状態について、連続体１０を図２中ａ方向から見た図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態では、連続体１０を導波管２、３の周方向に沿って巻き回した場合、６つのヒンジピン１２により結合された７つの分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂが導波管２、３に当接することにより、導波管２、３が各方向より均等な強度で把持される。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、各分割体は導波管２、３の周方向のほぼ全幅に渡って導波管２、３に接するものであってもよいが、これに限ることは無い。例えば分割体の所定の当接部のみが導波管２、３に当接するものであってもよい。
【００４８】
図４（ｂ）は、ヒンジピン１２が設けられた各分割体の厚肉に形成した突出部１４を上記の当接部５２とした例である。即ち、各分割体の当接部５２（突出部１４）以外の部分５３は導波管２、３の径方向の外方に向かって窪んでおり、図４（ａ）に比して、薄肉に形成されている。連続体１０を導波管２、３の外周に巻き回した場合に当接部５２（突出部１４）のみが導波管２、３に当接し、それ以外の部分では導波管２、３に当接しない。
【００４９】
当接部５２のみが導波管２、３に接する場合、これらの当接部５２は、導波管２、３の径方向断面をバランスよく把持して軸ずれを防ぐ等の目的に応じて適切に配置される。本実施形態では、例えば、図４（ｂ）に示されているように、６つの当接部５２（突出部１４）が、等間隔（６０°間隔）かつ導波管２、３の径方向断面の中心に関して対称に並んでいる。
【００５０】
なお、当接部を４以上の偶数箇所とし、各当接部を等間隔に配置すれば、導波管２、３の径方向断面の中心に関して１８０度対称の位置に配置された一対の当接部が複数存在するので、導波管２、３を径方向から把持する箇所が複数バランスよく配置されるので、導波管の変形や軸ずれを防止できる。
【００５１】
当接部が等間隔に設けられないと、把持力が加わる方向が偏る可能性があり、また当接部が２箇所の場合では、等間隔に配置した場合でも、把持力が一方向に集中して加わり、導波管２、３の軸ずれや変形などの問題が生じる不安がある。
【００５２】
当接部を増やすことは製造コストの増加にもつながるので、上記した効果と製造コストのバランスを考えた場合には、本実施形態のように、６つの当接部が、等間隔かつ導波管２、３の径方向断面の中心に関して対称に並んでいる配置が特に好ましい。
【００５３】
一方、導波管２、３を各方向からバランスよく把持する観点からは、当接部を導波管２、３の周方向に沿って等間隔に３以上の奇数箇所設けることも考えられる。
【００５４】
図５は、リング部材２０について示す図で、図５（ａ）は図２に示すカップリング１を図２中ｂ方向から見た図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の線ｄ−ｄに沿う断面図である。
【００５５】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、リング部材２０は、連続体１０の端面にネジ４０により接続される。図５（ｂ）に示すように、ネジ４０の位置は、分割体１０ａ〜１０ｅの突出部１４の位置に対応する。リング部材２０側の端部に位置する突出部１４には、ネジ穴１７が設けられている。導波管２、３の接続時には、このネジ穴１７にネジ４０を締め込むことにより、リング部材２０の連続体１０へのネジ止めが行われる。
【００５６】
図６は、図２の線ｃ−ｃに沿う断面を示したものである。図６に示すように、カップリング１を用いた接続時、導波管２、３は径方向断面を揃えて配置されている。
【００５７】
また、導波管３の外周には溝３ａが設けられている。この溝３ａは、連続体１０の一方の端部に設けられた溝１３の位置に対応する軸方向の位置に設けられている。この溝３ａにはＣリング５が取り付けられている。
導波管２の外周には溝２ａが設けられている。この溝２ａは、連続体１０の他方の端部とリング部材２０の間に対応する軸方向の位置に設けられている。この溝２ａにはＣリング７が取り付けられている。
【００５８】
導波管２、３の接続時には、Ｃリング５が連続体１０の一方の端部に設けられた溝１３に嵌合するとともに、Ｃリング７が連続体１０の他方の端部の端面とここにネジ止めされたリング部材２０との間に挟持される。これにより、導波管２、３の軸方向の位置が固定される。即ち、Ｃリング５、７は導波管２、３とカップリング１との位置決めを行なう位置決め用部材であり、溝１３、およびリング部材２０は、導波管２、３の位置決めを行なう位置決め部としての役割を果たす。
【００５９】
また、導波管２、３の接続される端の外周側は切り欠かれており、その外径が縮径されており、導波管２、３を突き合わせたときに縮径部８が形成されるようになっている。この縮径部８には、真空封止用のＯリング９が配置される。導波管２、３の接続を、導波管２、３内の真空状態を維持しつつ行なうためである。
【００６０】
次に、図７を用いて、カップリング１による導波管２、３の接続方法について説明する。
【００６１】
カップリング１を用いて導波管２、３を接続するには、まず、（１）リング部材２０を、導波管２の外周に沿って嵌め込み、溝２ａに対して導波管３の逆側に配置する。一方、（２）溝２ａにＣリング７を嵌め込むとともに、（３）溝３ａにＣリング５を嵌め込む。
【００６２】
そして、（４）導波管２、３の接続される端面に設けられた縮径部８に沿ってＯリング９を配置しつつ、（５）導波管２、３の端面同士を合わせて近接させる。
【００６３】
この後、（６）連続体１０の一方の端部に設けられた溝１３の位置とＣリング５の位置を合わせて連続体１０を導波管２、３の周囲に巻き回す。このとき、連続体１０の他方の端部がＣリング７より導波管３側に位置する。そして図１等に示すように、ネジ３０を用いて連続体１０の端部の分割体１１ａ、１１ｂ同士を接続する。そして、（７）ネジ４０を用いてリング部材２０を連続体１０に締め付ける。これに伴い、導波管２は若干軸方向に移動して端面が導波管３の端面に当接するとともに、Ｃリング７が連続体１０とリング部材２０により挟持される。ネジ４０により締め付ける際には、必要に応じて、導波管２が移動できるようにネジ３０の締め付けを緩めるなどの微調整が行われる。なお、このとき導波管２、３はＯリング９により気密に封止される。
【００６４】
以上のようにして、図１等に示すように導波管２と導波管３がカップリング１を用いて接続される。
【００６５】
以上説明したように、この実施形態の導波管用カップリングによれば、７個の分割体１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂをヒンジ結合した連続体１０を用いて導波管２、３の周囲を巻くようにして把持する。連続体１０を導波管２、３の外径よりも大きく開いた後、導波管２、３の周方向全体を包むように閉じることが可能になる。結果、分割体により各方向から導波管２、３を均等に締め付けて把持することが可能になり、半割体によるカップリングにおいて従来問題となっていた、把持方向の集中や、製造上必要な公差等により導波管２、３の軸ずれの原因となる隙間が生じ得る余地が残る問題を解消でき、導波管２、３を各方向からバランスよくしっかりと把持しつつ導波管２、３の軸ずれや導波管２、３の潰れを防止できる。さらに、上記の構成では一体の連続体１０の両端部を接続するだけでよいので、ネジ等の接続部材の数量を減らすことができる。また、周方向の一箇所で連続体１０の締め付けの微調整を行うことにより、導波管２、３の把持強度が周方向で一律に変化するので、例えば上記したリング部材２０の接続時等に、導波管２、３の軸方向の位置合わせ、これらの軸合わせおよびこれらを把持する強度の調整が容易になり、作業性が改善される。
【００６６】
この実施形態の導波管用カップリングは、大電力高周波伝送用の円形コルゲート導波管を接続する際に使用することが特に好適である。導波管２、３はコルゲート導波管に限ることはないが、核融合炉等に用いられる大電力高周波伝送用の円形コルゲート導波管では、特に軸ずれのない接続が求められるので、本実施形態の導波管用カップリングを用いる効果が甚大である。
【００６７】
また、図４（ｂ）を用いて説明したように、連続体１０の周方向に６０度間隔に配置された６箇所に導波管２、３に当接する当接部５２を設けることにより、導波管２、３の円形断面を崩さないように各方向からバランスよく確実に導波管２、３を把持しつつ、当接部以外を肉抜きしてカップリング１の重量やコストを削減することが可能である。加えて、当接部５２以外の部分の加工精度が、分割体の全幅が導波管２、３に当接する場合に比較して緩和される点も好適である。
【００６８】
また、本実施形態のカップリング１は、環状の形状を有し導波管２の外周に沿って配置されるリング部材２０を含み、位置決め部材として、導波管２、３の外周に沿って取り付けられたＣリング５、７を用いる。一方の導波管３に取り付けられたＣリング５が嵌合する溝１３（位置決め部）が連続体１０の一方の端部の内面に設けられており、他方の導波管２に取り付けられたＣリング７が、導波管２の軸方向において、連続体１０の他方の端部とリング部材２０（位置決め部）の間で、リング部材２０を連続体１０にネジ止めすることにより挟持される。位置決め用部材はＣリング５、７に限らず、位置決め部も溝１３やリング部材２０に限ることはなく、導波管２、３の軸方向の位置決めを行うため適宜定めることが可能であり、例えば、互いに嵌り合う凹凸構造をカップリング１００と導波管３にそれぞれ設けることにより、前記位置決め用部材、位置決め部に代替することができるが、上記の構成とすることにより、確実に導波管２、３の軸方向の位置のずれを防ぐことができる。
【００６９】
また、本実施形態のカップリング１は、ヒンジ結合される分割体の側部に設けたネジ穴１７に対応する径方向断面の位置で、ネジ４０によりリング部材２０の連続体１０へのネジ止めを行う。これにより、ヒンジ結合の強度確保とネジ止め部の強度確保を同時に実現することができる。例えばヒンジピン１２の位置で分割体を肉厚に形成して、さらにこの厚肉部分をネジ止めされる箇所として用いるなどして強度の確保が可能である。
【００７０】
さらに、本実施形態のカップリング１では、ヒンジ結合されない分割体１１ａ、１１ｂの一方の側部を導波管２、３の径方向に張り出し、この側部同士をネジ３０により締結する。これにより、導波管２、３の側方の締め付け作業などが容易になる。
【００７１】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の導波管用カップリングについて、図８から図１３を参照しながら説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点について主に説明する。第１の実施形態と同様の構成要素は、図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。
【００７２】
まず、図８〜図１２を用いて、第２の実施形態の導波管用カップリングであるカップリング６０の構成について説明する。図８は、導波管２、３が第２の実施形態のカップリング６０を用いて接続された状態を示す斜視図であり、図９は側面図である。
また、図１０は、図９の線ｅ―ｅに沿う断面を見た図、図１１は、図９に示すカップリング６０を図９中ｆ方向から見た図、図１２は、図９の線ｇ−ｇに沿う断面を見た図である。
【００７３】
図８、図９に示すように、第２の実施形態のカップリング６０は、連続体７０、および端部部材８０ａ、８０ｂ等により構成される。
【００７４】
この連続体７０が第１の実施形態の連続体１０と異なる点は、図１０等に示すように、連続体７０が、導波管２、３の周方向を６箇所で分割するように形成された、６個の分割体７０ａ〜７０ｄ、７１ａ、７１ｂを、５個の分割箇所でヒンジピン７３によりヒンジ結合して構成したものであり、個々の分割体７０ａ〜７０ｄ、７１ａ、７１ｂの導波管側の面が平らに形成され、かつ第１の実施形態における溝１３が設けられない点である。
【００７５】
この連続体７０を導波管２、３の周方向に沿って巻回し、端部の分割体７１ａ、７１ｂを、分割体７１ａの張出部に設けた切欠部７５と分割体７１ｂの張出部に設けたネジ止め用の孔部７６にネジ３０を通して接続すると、各分割体７０ａ〜７０ｄ、７１ａ、７１ｂの幅方向の中央部分が当接部７２となって導波管２、３に当接する。
連続体７０では、この６つの当接部７２が、導波管２、３の周方向に沿って等間隔（６０°間隔）かつ導波管２、３の径方向断面の中心に関して対称に並ぶようになっており、これらの当接部７２により、導波管２、３を各方向から均等な強度で把持することで、導波管２、３の径方向断面を合わせ中心軸が同軸上に保たれて軸ずれが防止される。
【００７６】
端部部材８０ａ、８０ｂは、図１１等に示すように半円周状の部材であり、これらの端部部材８０ａ、８０ｂを、周方向の端部同士を合わせて導波管２、３の外周に沿って配置し、端部部材８０ａに設けた引掛部８１に端部部材８０ｂに設けたフック８２を引掛けると、端部部材８０ａ、８０ｂが導波管２、３の外周に環状に嵌められる。
【００７７】
さらに、図８等に示すように、導波管２に嵌められる端部部材８０ａと、導波管３に嵌められる端部部材８０ａは、導波管２、３の周方向の位置が対応し、この一組が、連結治具９５により連結される。端部部材８０ｂについても同様である。
【００７８】
連結治具９５は、ボルト９５ａとナット９５ｂにより構成され、両端部部材８０ａに設けたボルト孔（不図示）のそれぞれに、一方の端部部材８０ａ側からボルト９５ａを貫通させて、他方の端部部材８０ａ側からナット９５ｂを締め込むと、一組の端部部材８０ａ、８０ａが連結される。端部部材８０ｂ、８０ｂの組についても、同様にして連結される。ナット９５ｂを締め込むことにより、これら一組の端部部材の間隔が調整可能である。
【００７９】
また、図１２に示すように、端部部材８０ａ、８０ｂの円弧状の内周面にはそれぞれ凸条８３が設けられており、導波管２、３の接続時には、この凸条８３が、導波管２の外周の溝２ａ、および導波管３の外周の溝３ａに嵌合するようになっている。本実施形態では、凸条８３が、導波管２、３の軸方向の位置決めを行う位置決め部としての役割を果たし、これにより導波管２、３の軸方向の位置固定が確実に行われる。
【００８０】
次に、図１３を用いて、カップリング６０による導波管２、３の接続方法について説明する。
【００８１】
カップリング６０を用いて導波管２、３を接続するには、まず、（１）導波管２、３の接続される端面の縮径部８に沿ってＯリング９を配置しつつ、導波管２、３の端面同士を合わせて近接させる。
【００８２】
次に、（２）連続体７０を導波管２、３の周囲に巻き回す。そして、前記のようにネジ３０を用いて連続体７０の端部の分割体７１ａ、７１ｂ同士を緩めに接続し、脱落を防止する。
【００８３】
そして、（３）予め連結治具９５で連結しておいた端部部材８０ａ、８０ａの組、および端部部材８０ｂ、８０ｂの組を、連続体７０の両側で、端部部材８０ａ、８０ｂが各導波管２、３の外周に沿って環状に配置されるように取り付ける。このとき、前記のように、凸条８３を各導波管２、３の溝２ａ、３ａにそれぞれ嵌め込み、端部部材８０ｂのフック８２を端部部材８０ａの引掛部８１に引掛けて固定する。
なお、端部部材８０ａ、８０ｂを各導波管２、３に配置した後に、端部部材８０ａ、８０ａの組、および端部部材８０ｂ、８０ｂの組を連結治具９５で連結するようにしてもよい。
【００８４】
その後、（４）連結治具９５のナット９５ｂを締め込む。これに伴う軸力により、端部部材８０ａ、８０ａの組、および端部部材８０ｂ、８０ｂの組の間隔が狭まるとともに、導波管２、３が軸方向に移動して端面同士が接する。このとき、Ｏリング９が若干つぶれて、導波管２、３が気密に封止された状態で、導波管２、３の軸方向の位置が固定される。さらに、連続体７０のネジ３０を固く締め付けると、導波管２、３が連続体７０により把持固定され、導波管２、３の径方向断面が合わせられて中心軸が同軸上に保たれる。
【００８５】
以上のようにして、図８に示すように導波管２、３がカップリング６０を用いて接続され、この第２の実施形態のカップリング６０によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
さらに、第２の実施形態では、連続体７０を用いて導波管２、３の径方向断面を合わせて中心軸を同軸上に保ち、端部部材８０ａ、８０ｂを用いて導波管２、３の軸方向の位置固定を行う。第１の実施形態では、連続体１０を用いて導波管２、３の径方向断面の位置合わせと軸方向の位置固定を行うので、軸方向の締め付けにより径方向断面がずれたり、径方向断面の締め付けを行うことにより軸方向の位置がずれたりする可能性がある。この場合、これらのずれを適宜微調整しながら径方向断面の位置合わせと軸方向の位置固定を行い導波管２、３を接続することになるが、第２の実施形態では、上記のように導波管２、３の径方向断面の位置合わせを連続体７０で、軸方向の位置固定を端部部材８０ａ、８０ｂで、それぞれ独立して行えるので、微調整の負担が軽減される。
【００８７】
なお、第２の実施形態では、端部部材８０ａ、８０ｂを半円周状の部材とし、これを２つ合わせて導波管２、３の周囲に環状に配置したが、各端部部材の形状はこれに限ることはなく、その内周面を、円周を分割した個々の円弧の形状としたものであればよい。これにより、複数の端部部材を合わせて導波管２、３の外周に沿って環状に配置できるようになる。
また、連結治具９５は、位置の対応する端部部材の組を、間隔が調整できるように連結できるものであれば、ボルト９５ａとナット９５ｂで構成するものに限ることはなく、種々の構成が考えられる。
【００８８】
このように、本発明により２本の導波管をその断面を合わせて中心軸を同軸上に高い精度で保ちつつ固定し接続することが容易な導波管用カップリングを提供することが可能である。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る導波管用カップリング等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明に係る導波管用カップリングは、実施形態で例示した円形コルゲート導波管２、３以外の導波管の接続にも使用できる。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば、図３等を用いて説明した連続体１０等の構成により、各分割体をヒンジ軸を中心として回転可能としつつ、ヒンジ結合部分の強度を高く保つことが可能であるが、分割体をヒンジ結合する方法はこれに限らず、各分割体がヒンジ軸を中心として回転可能な構成であればよい。例えばヒンジピンは各分割体においてヒンジ軸方向の一部に設けられるものであってもよい。また、隣接する分割体の側部同士を回動可能に嵌め合わせる構造にしてヒンジ結合としても良い。
【００９１】
さらに、分割体の結合方法もヒンジ結合に限ることはない。例えば、図１４（ａ）に示すように、連続体９０を、分割体９０ａ〜９０ｅ、９１ａ、９１ｂをスライド可能に接続して構成してもよい。
この連続体９０は、矢印ｈに示すように、各分割体をスライドさせ広げて導波管２、３の周囲に被せ、隣り合う分割体の側部同士をロック機構（不図示）でロックして固定しつつ、端部の分割体９１ａ、９１ｂを前記と同様にネジ３０で接続することにより、図１４（ｂ）に示すように、導波管２、３の周囲に巻き回される。
【００９２】
このように、連続体としては、３個以上の分割体を接続して構成するものであれば、その構成は種々考えられる。
また、端部の分割体や、第１の実施形態におけるリング部材２０、あるいは第２の実施形態における端部部材８０ａ、８０ｂの接続方法も上記したネジ３０やネジ４０、フック８２を用いるものに限られることはない。ただし、ネジやフックによる接続は、締め付けの調整や位置固定が容易であるという利点がある。
【符号の説明】
【００９３】
１、６０、１００………カップリング
２、３、１０１、１０２………導波管
５、７………Ｃリング
８………縮径部
９………Ｏリング
１０、７０、９０………連続体
１０ａ〜１０ｅ、１１ａ、１１ｂ、７０ａ〜７０ｄ、７１ａ、７１ｂ、９０ａ〜９０ｅ、９１ａ、９１ｂ………分割体
１２………ヒンジピン
１３………溝
１４………突出部
１５………切欠部
２０………リング部材
３０、４０、１３０、１４０………ネジ
８０ａ、８０ｂ………端部部材
９５………連結治具
１１０ａ、１１０ｂ………半割体
【図１】
2012070536.tif 000003
【図２】
2012070536.tif 000004
【図３】
2012070536.tif 000005
【図４】
2012070536.tif 000006
【図５】
2012070536.tif 000007
【図６】
2012070536.tif 000008
【図７】
2012070536.tif 000009
【図８】
2012070536.tif 000010
【図９】
2012070536.tif 000011
【図１０】
2012070536.tif 000012
【図１１】
2012070536.tif 000013
【図１２】
2012070536.tif 000014
【図１３】
2012070536.tif 000015
【図１４】
2012070536.tif 000016
【図１５】
2012070536.tif 000017
【国際調査報告】
2012070536.tif 000018
2012070536.tif 000019