(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量化又はロスの低減を図ることが可能な構造の導波管を提供する。【解決手段】導波管１００は、管状の本体部１０と、本体部１０の内面に設けられた金属メッシュ２０と、を備える。本体部は、管状に形成された管状部１１と、管状部の両端にそれぞれ形成されたフランジ状のフランジ部１２と、を備える。管状部の軸心方向に対して直交する断面形状は、例えば、長方形状である。フランジ部には、フランジ部を外部に止着するための止着孔１３が形成されている。フランジ部は、角が面取りされた長方形状に形成されており、フランジ部の４つの角にそれぞれ止着孔が配置されている。【選択図】図１
2020145588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の本体部と、前記本体部の内面に設けられた金属メッシュと、を備える導波管。
【請求項２】
前記本体部は樹脂材料を含んで構成されている請求項１に記載の導波管。
【請求項３】
前記本体部を構成する樹脂材料が前記金属メッシュに含浸している請求項２に記載の導波管。
【請求項４】
前記本体部は、屈曲可能な可撓性材料により蛇腹状に形成されており、
前記金属メッシュは内腔断面積が略一定の管状に形成されており、
前記本体部の内周面と前記金属メッシュとの接合部が、前記本体部の軸方向において間欠的に配置されている請求項１又は２に記載の導波管。
【請求項５】
前記本体部は、内腔断面積が相対的に大きい大断面積部と内腔断面積が相対的に小さい小断面積部とを軸方向において交互に有し、
前記接合部は、前記本体部の前記小断面積部の内周面と前記金属メッシュとを接合している請求項４に記載の導波管。
【請求項６】
前記金属メッシュは、面内の直交二軸方向における一方の軸方向における伸縮率が他方の軸方向における伸縮率よりも大きくなる態様で編組されており、
前記金属メッシュの前記一方の軸方向が本体部の軸方向に沿って配置されている請求項４又は５に記載の導波管。
【請求項７】
前記金属メッシュはダブルアトラス編で編組されている請求項６に記載の導波管。
【請求項８】
アンテナ鏡面と、アンテナ給電部と、信号処理部と、前記アンテナ給電部と前記信号処理部とを接続している導波路と、を備え、
請求項１から７のいずれか一項に記載の導波管が前記導波路の少なくとも一部分を構成している導波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管及び導波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星などにおける機器間で電波を伝達するために導波管が知られている。
特許文献１には、金属製のパイプを有するリジッド導波管が記載されている。
特許文献２には、蛇腹構造のフレキシブル導波管が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７１３３３号公報
【特許文献２】特開２０１４−７８８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の導波管は、軽量化の観点で改善の余地がある。
特許文献２の導波管は、電波の伝送効率の観点（ロスを低減する観点）で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、上記した課題の少なくともいずれか１つを解決可能な構造の導波管を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、管状の本体部と、前記本体部の内面に設けられた金属メッシュと、を備える導波管が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、軽量化、又は、ロスの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る導波管の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る導波管の軸方向に沿った断面図である。
【図３】第１実施形態に係る導波管の製造方法の例を説明するための断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】第１実施形態に係る導波システムの模式図である。
【図６】第２実施形態に係る導波管の斜視図である。
【図７】第２実施形態に係る導波管の軸方向に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１０】
〔第１実施形態〕
先ず、図１から図５を用いて第１実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る導波管１００は、管状の本体部１０と、本体部１０の内面に設けられた金属メッシュ２０と、を備える。
このため、本体部１０を金属材料以外の材料で構成しても、本体部１０の内面における電波の十分な反射率を確保することができるため、本体部１０の軽量化を容易に実現することができる。
【００１１】
本体部１０は、より詳細には、例えば、管状に形成された管状部１１と、管状部１１の両端にそれぞれ形成されたフランジ状のフランジ部１２と、を備えて構成されている。
管状部１１の軸心方向に対して直交する断面形状は、例えば、長方形状である。
フランジ部１２には、例えば、当該フランジ部１２を外部に止着するための止着孔１３が形成されている。一例として、フランジ部１２は、角が面取りされた長方形状に形成されており、フランジ部１２の４つの角にそれぞれ止着孔１３が配置されている。
図示しないビスなどの止着部材を用いて、例えば、複数の導波管１００のフランジ部１２同士を止着することによって連接したり、導波管１００を他の導波管（不図示）と連接したり、導波管１００を導波管以外の機器に接続したりすることができる。
【００１２】
本体部１０の材料は、特に限定されないが、導波管１００の軽量化の観点から、樹脂材料又は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）とすることができ、本体部１０の強度の観点から炭素繊維強化プラスチックであることが好ましい。
【００１３】
本実施形態の場合、本体部１０は、炭素繊維強化プラスチックにより構成されており、したがって、樹脂材料を含んで構成されている。
【００１４】
金属メッシュ２０は、管状部１１の断面長方形状の内周面、すなわち四角筒状の内周面の全面に沿って設けられている。したがって、金属メッシュ２０は、本体部１０の一端から他端に亘る全域に配置されている。つまり、両端のフランジ部１２の、互いに反対向きの端面間に亘って金属メッシュ２０が配置されている。
金属メッシュ２０を構成する金属線２３（図４）の材料は、特に限定されないが、金属線２３は、例えば、モリブデンの線材、又は、タングステンの線材とすることができ、いずれの場合にも、線材の外周面に金メッキが施されていることが好ましい。
本実施形態においては、金属メッシュ２０の編組の仕方は、特に限定されず、金属メッシュ２０は、金属線２３の織物であってもよいし、金属線２３の編み物であってもよい。
【００１５】
また、本体部１０を構成する樹脂材料が金属メッシュ２０に含浸している。すなわち、本体部１０は、炭素繊維１４（図４参照）と樹脂材料（図４の樹脂１５）とを含む炭素繊維強化プラスチックにより構成されており、本体部１０を構成する樹脂材料が炭素繊維１４と金属メッシュ２０とに亘って含浸している。このため、本体部１０と金属メッシュ２０との良好な一体性を実現することができる。
より詳細には、例えば、本体部１０を構成する炭素繊維１４が金属メッシュ２０に接している。
【００１６】
次に、図３及び図４を用いて、導波管１００を製造する方法の例を説明する。
【００１７】
先ず、図３に示すように、断面長方形状の長尺な芯材である内型４１の外周面に、金属メッシュ２０により構成されたシート材を周回状に巻き付ける。内型４１は、後述するプリプレグシート８０を構成する樹脂１５よりも線膨張率が高い材料により構成されている。
ここで、図３に示すように、内型４１の断面形状における角部に金属メッシュ２０の始端２１（巻き付け始めの端）を位置合わせし、金属メッシュ２０を内型４１の軸周りに１周以上巻き付ける。金属メッシュ２０の終端２２の位置は特に限定されないが、例えば、内型４１の断面形状における長辺におけるいずれかの部位とすることができる。したがって、例えば、金属メッシュ２０の断面形状における長辺２０ａと短辺２０ｂとのうち、長辺２０ａにおけるいずれかの部位に、終端２２が位置している。
始端２１が金属メッシュ２０の断面形状における角に位置するようにできるため、金属メッシュ２０の内周面の良好な平滑性を確保することが可能である。
導波管１００の軽量化の観点で、金属メッシュ２０の巻回数は１回であることが好ましく、金属メッシュ２０同士の重複領域（図３において下側の長辺２０ａに沿っている部分であって始端２１と終端２２との間の領域）は、長辺２０ａ（又は短辺２０ｂ）の長さ未満であることが好ましい。
なお、反射率の向上のため、金属メッシュ２０の巻回数は２回以上としてもよい。
【００１８】
内型４１に金属メッシュ２０を巻回した後、炭素繊維１４（図４）に樹脂１５（図４）が含浸することにより構成されたプリプレグシート８０を金属メッシュ２０の上から内型４１の周囲に巻き付ける。プリプレグシート８０は、本体部１０の材料である。このとき、プリプレグシート８０を構成する硬化前の樹脂１５が金属メッシュ２０にも含浸する。また、プリプレグシート８０を構成する炭素繊維１４が金属メッシュ２０に接した状態となる。
次に、巻回したプリプレグシート８０の周囲に外型４２を設ける。外型４２は、プリプレグシート８０を構成する樹脂１５よりも線膨張率が低い材料により構成されている。
また、フランジ部１２については、プリプレグシート８０を適宜の方法でフランジ部１２の形状にする。
次に、プリプレグシート８０に熱処理を施すことによって、プリプレグシート８０を構成する樹脂材料を硬化させる。
これにより、プリプレグシート８０を材料とする本体部１０が、金属メッシュ２０と一体に成形される。
すなわち、金属メッシュ２０及び管状部１１が一体の管状に成形されるとともに、この管状の部分の両端にそれぞれフランジ部１２が形成される。
その後、管状部１１から外型４２を取り外し、管状部１１及び金属メッシュ２０から内型４１を抜去することによって、導波管１００が得られる。
なお、フランジ部１２については、必ずしも管状部１１と一体成形されていなくてもよく、管状部１１とは別途成形した後で、管状部１１と一体に設けられていてもよい。
【００１９】
ここで、図４に示すように、プリプレグシート８０の硬化処理前において、プリプレグシート８０を構成する炭素繊維１４同士の間隙に、プリプレグシート８０を構成する樹脂１５が含浸しているとともに、この樹脂１５が金属メッシュ２０を構成する金属線２３同士の間隙にも含浸している。
また、金属メッシュ２０の少なくとも最内周の金属線２３は内型４１に接している。
その後、プリプレグシート８０を構成する樹脂１５が硬化することによって、炭素繊維１４と金属線２３とが一体的となる。
また、金属メッシュ２０の少なくとも最内周の金属線２３は内型４１に接しているため、その後に内型４１が抜去されることで導波管１００の内部空間３０が形成された状態では、一部の金属線２３は、樹脂１５から露出した状態（内部空間３０に露出した状態）となる。このため、電波が内部空間３０を伝搬する際における反射率を十分に確保することができ、電波の良好な伝送効率を実現できる。
【００２０】
次に、図５を用いて本実施形態に係る導波システム２００について説明する。
本実施形態の場合、導波システム２００は、人工衛星である。ただし、本発明は、この例に限らず、導波システム２００は、人工衛星以外の宇宙機器であってもよいし、地上で用いられるシステムであってもよい。
【００２１】
導波システム２００は、例えば、アンテナ部５０と、人工衛星本体６０と、人工衛星本体６０とアンテナ部５０とを相互に連結しているブーム６５と、を備えている。
アンテナ部５０は、アンテナ鏡面５１と、サポート部５２を介してアンテナ鏡面５１によって支持されているアンテナ給電部５３と、を備えている。
人工衛星本体６０は、構体６１と、構体６１に設けられている信号処理部６２と、を備えている。
信号処理部６２とアンテナ給電部５３とは導波路７０を介して相互に接続されている。このため、導波路７０の内部空間を介して、アンテナ給電部５３から信号処理部６２へ電波を伝送することができる。
導波路７０の少なくとも一部分が、上述した導波管１００により構成されている。
【００２２】
このように、本実施形態に係る導波システム２００は、アンテナ鏡面５１と、アンテナ給電部５３と、信号処理部６２と、アンテナ給電部５３と信号処理部６２とを接続している導波路７０と、を備え、本実施形態に係る導波管１００が導波路７０の少なくとも一部分を構成している。
【００２３】
〔第２実施形態〕
次に、図６及び図７を用いて第２実施形態を説明する。
本実施形態に係る導波管１００も、管状の本体部１０と、本体部１０の内面に設けられた金属メッシュ２０と、を備えて構成されている。すなわち、本実施形態の場合も、本体部１０の管状部１１の内面に金属メッシュ２０が設けられている。
【００２４】
本実施形態の場合、本体部１０は、屈曲可能な可撓性材料により蛇腹状に形成されている。すなわち、図６及び図７に示すように、本体部１０の管状部１１は、蛇腹状に形成されており、軸方向に伸縮可能となっているとともに、軸方向が屈曲する方向に屈曲可能となっている。
一方、金属メッシュ２０は内腔断面積が略一定の管状に形成されている。
そして、本体部１０の内周面と金属メッシュ２０との接合部９１（図７）が、本体部１０の軸方向（管状部１１の軸方向）において間欠的に配置されている。
このため、蛇腹状の本体部１０（管状部１１）の内周側に設けた金属メッシュ２０の内周面の良好な平滑性を確保することができる。また、金属メッシュ２０は管状部１１の屈曲や伸縮に追従して伸縮することができる。よって、フレキシブル性を有し且つ電波の伝送効率が良好な導波管１００を実現することができる。つまり、蛇腹状の本体部１０の内面に金属メッシュ２０が設けられていない場合と比べて、ロスの低減を図ることができる。
【００２５】
より詳細には、図７に示すように、本体部１０は（本体部１０の管状部１１は）、内腔断面積が相対的に大きい大断面積部と内腔断面積が相対的に小さい小断面積部とを軸方向において交互に有し、接合部９１は、本体部１０の小断面積部の内周面と金属メッシュ２０とを接合している。
【００２６】
ここで、管状に設けられた金属メッシュ２０の内周面の良好な平滑性を実現するため、管状部１１の軸方向において金属メッシュ２０にテンションを付与した状態で、金属メッシュ２０と管状部１１とを接合部９１において接合することが好ましい。
【００２７】
接合部９１は、管状部１１の周方向において連続的に形成されていてもよいし（すなわち連続的な周回状に形成されていてもよいし）、管状部１１の周方向において間欠的に形成されていてもよい。
接合部９１は、例えば、金属メッシュ２０と管状部１１の小断面積部の内周面との接触部に接着剤を塗布及び硬化させることによって形成されている。
【００２８】
本実施形態の場合、本体部１０の材料は、樹脂材料であってもよいし、アルミニウムなどの金属材料であってもよい。
【００２９】
本実施形態の場合も、金属メッシュ２０の編組の仕方は、特に限定されない。
ただし、本実施形態の場合、金属メッシュ２０は、管状部１１の軸方向における伸縮性に優れたものであることが好ましい。
このため、一例として、金属メッシュ２０は、当該金属メッシュ２０の面内の直交二軸方向における一方の軸方向における伸縮率が他方の軸方向における伸縮率よりも大きくなる態様で編組されており、金属メッシュ２０の一方の軸方向が本体部１０の（管状部１１の）軸方向ＡＸ１（図７）に沿って配置されている。
金属メッシュ２０の面内の直交二軸方向における他方の軸方向は、軸方向ＡＸ１の軸周りの方向、すなわち管状部１１の周方向に沿って配置されている。
このようにすることで、管状部１１が軸方向に伸縮した場合に、金属メッシュ２０も良好に追従して伸縮することができる。
【００３０】
このような特性を有する金属メッシュ２０の編組の仕方としては、トリコット編が好ましく、ダブルアトラス編がより好ましい。本実施形態では、金属メッシュ２０は、ダブルアトラス編で編組されている。
ダブルアトラス編とは、トリコット編の一種であって、ダブルバンダイク編とも称される編み方である。ダブルアトラス編では、二枚おさのたて糸で、互いに反対方向にシングルアトラス編が行われることによって、二重組織が形成される。つまり、ダブルアトラス編では、シングルアトラス編を二重に重ねた組織が得られる。シングルアトラス編とは、バンダイク編とも称される経編の一種であり、ジグザグ状（千鳥状）の編目が形成される編み方である。シングルアトラス編は、一種の振り編みであり、たて糸をコースごとに右と左に数回ずつ移行させることを繰り返して行われる。
【００３１】
本実施形態の場合、管状に設けられた金属メッシュ２０の外周面に沿って、樹脂などの可撓性の材料により構成されたベースシートが管状に設けられていてもよい。この場合、ベースシートと管状部１１とが接合部９１において接合され、金属メッシュ２０と管状部１１とは、ベースシートを介して相互に接合される。
【００３２】
ここで、図５に示す導波システム２００の導波路７０の少なくとも一部分が、本実施形態に係る導波管１００、すなわちフレキシブル性を有する導波管１００で構成されていることによって、アンテナ部５０と人工衛星本体６０との相対的な位置の変化や振動を当該導波管１００が吸収することができる。
より詳細には、図５の導波路７０は、例えば、それぞれ直線状に形成されている複数の直線部（例えば、第１直線部７１、第２直線部７３、第３直線部７４及び第４直線部７５）と、これら直線部同士を接続している屈曲部７２と、を備えている。
複数の直線部のうち、第２直線部７３は、最も長く、アンテナ部５０側から人工衛星本体６０側に向けて延びている。第１直線部７１及び第３直線部７４は、それぞれ第２直線部７３に対して交差（例えば直交）している。第４直線部７５は、例えば、第３直線部７４に対して直交しており、第２直線部７３に対して平行に延在している。
本実施形態に係る導波管１００、すなわちフレキシブル性を有する導波管１００は、典型的には、第１直線部７１の少なくとも一部分と、第３直線部７４の少なくとも一部分と、をそれぞれ構成していることが好ましい。第２直線部７３がリジッドな導波管（例えば第１実施形態に係る導波管１００）である場合に、当該リジッドな導波管が熱膨張又は熱収縮するときに、第１直線部７１と第３直線部７４を構成するフレキシブルな導波管１００が屈曲することで、導波路７０に生じる歪みを吸収することができる。
このように、一例として、導波路７０を構成する複数の直線部のうち最も長い直線部である最長直線部（第２直線部７３）をリジッドな導波管により構成し、当該最長直線部に隣接していて当該最長直線部に対して交差する方向に延在する直線部である隣接直線部（第１直線部７１、第３直線部７４）の少なくとも一方、好ましくは両方の一部分を、フレキシブルな導波管１００により構成することが好ましい。
ただし、本実施形態に係る導波管１００は、屈曲部７２を構成するのに用いられてもよいし、その他の直線部（第２直線部７３、第４直線部７５）を構成するのに用いられてもよい。
【００３３】
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
また、上記の実施形態は、相反しない範囲で組み合わせることができる。
また、導波管１００の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
【００３４】
本実施形態は以下の技術思想を包含する。
（１）管状の本体部と、前記本体部の内面に設けられた金属メッシュと、を備える導波管。
（２）前記本体部は樹脂材料を含んで構成されている（１）に記載の導波管。
（３）前記本体部を構成する樹脂材料が前記金属メッシュに含浸している（２）に記載の導波管。
（４）前記本体部は、屈曲可能な可撓性材料により蛇腹状に形成されており、
前記金属メッシュは内腔断面積が略一定の管状に形成されており、
前記本体部の内周面と前記金属メッシュとの接合部が、前記本体部の軸方向において間欠的に配置されている（１）又は（２）に記載の導波管。
（５）前記本体部は、内腔断面積が相対的に大きい大断面積部と内腔断面積が相対的に小さい小断面積部とを軸方向において交互に有し、
前記接合部は、前記本体部の前記小断面積部の内周面と前記金属メッシュとを接合している（４）に記載の導波管。
（６）前記金属メッシュは、面内の直交二軸方向における一方の軸方向における伸縮率が他方の軸方向における伸縮率よりも大きくなる態様で編組されており、
前記金属メッシュの前記一方の軸方向が本体部の軸方向に沿って配置されている（４）又は（５）に記載の導波管。
（７）前記金属メッシュはダブルアトラス編で編組されている（６）に記載の導波管。
（８）アンテナ鏡面と、アンテナ給電部と、信号処理部と、前記アンテナ給電部と前記信号処理部とを接続している導波路と、を備え、
（１）から（７）のいずれか一項に記載の導波管が前記導波路の少なくとも一部分を構成している導波システム。
【符号の説明】
【００３５】
１０  本体部
１１  管状部
１２  フランジ部
１３  止着孔
１４  炭素繊維
１５  樹脂
２０  金属メッシュ
２０ａ  長辺
２０ｂ  短辺
２１  始端
２２  終端
２３  金属線
３０  内部空間
４１  内型
４２  外型
５０  アンテナ部
５１  アンテナ鏡面
５２  サポート部
５３  アンテナ給電部
６０  人工衛星本体
６１  構体
６２  信号処理部
６５  ブーム
７０  導波路
７１  第１直線部
７２  屈曲部
７３  第２直線部
７４  第３直線部
７５  第４直線部
８０  プリプレグシート
９１  接合部
１００  導波管
２００  導波システム
【図１】
2020145588.tif 000003
【図２】
2020145588.tif 000004
【図３】
2020145588.tif 000005
【図４】
2020145588.tif 000006
【図５】
2020145588.tif 000007
【図６】
2020145588.tif 000008
【図７】
2020145588.tif 000009