(57)【要約】【課題】接栓先端部近傍の直流電界集中を回避し、絶縁ホースの長寿命化や冷却液漏れに対する信頼性向上を図ることができる冷却構造のコレクタ部を有するビーム直進形マイクロ波管を提供する。【解決手段】コレクタの周囲に形成される冷却液通路に冷却液を出入するコレクタ側接栓２と、冷却液供給側に接続されるアース側接栓２１とが、絶縁ホース１により接続されている。この絶縁ホース１と接栓２との接続部が、絶縁ホース１の外周部に挿入された導電性パイプ３をホースバンド６により締め付ける構造になっている。この導電性パイプ３は、一端部には、絶縁ホース１を締め付けられるようにスリット５が形成されると共に、コレクタ側接栓２と接触するように、一端部の先端に爪４が形成されており、他端部には、絶縁ホース１の他端部側（アース側接栓側）に延出された、たとえばフレア状の筒部が形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液で冷却する低電位型コレクタを有するマイクロ波管において、前記コレクタの周囲に形成される冷却液通路に冷却液を出入するコレクタ側接栓と、冷却液供給側に接続されるアース側接栓と、前記コレクタ側接栓とアース側接栓とを連結する絶縁ホースとを有し、少なくとも前記コレクタ側接栓と前記絶縁ホースの一端部との接続部が、該絶縁ホースの外周部に、導電性パイプが挿入され、該導電性パイプを締め付けることにより接続される構造であり、前記導電性パイプは、一端部側に前記絶縁ホースを締め付けられるようにスリットが形成されると共に、他端部側に少なくとも前記コレクタ側接栓端部より前記絶縁ホースの他端部側に延出された筒部が形成されてなり、前記コレクタ側接栓と同電位に形成されているビーム直進形マイクロ波管。
【請求項２】
前記導電性パイプの他端部側が、フレア状またはラッパ状に形成されてなる請求項１記載のビーム直進形マイクロ波管。
【請求項３】
前記導電性パイプの少なくとも表面材料が、該導電性パイプが取り付けられる部分の接栓の表面材料と同じ材料からなる請求項１または２記載のビーム直進形マイクロ波管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高出力用クライストロン、進行波管などの液冷却低電位コレクタを有する高出力ビーム直進形マイクロ波管に関する。さらに詳しくは、アース電位と異なる電位のコレクタを冷却するための冷却液を導くホース部が、直流電界集中により破壊するという現象を起り難くした構造のビーム直進形マイクロ波管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビーム直進形マイクロ波管の一例である高出力進行波管は、電子ビームを捕捉するコレクタに負電圧を印加する低電位コレクタ方式を採用するものが多く、たとえば図３にブロック図が示されるような構成になっている。
【０００３】
図３において、８はカソード（電子銃部）、９は、たとえば図示しないポールピース、ビーム集束用マグネットおよびキャビティを多段に組み合せて構成される遅波回路部、１０はコレクタで、１１が進行波管を示している。この構成で、コレクタ１０に電圧ＥＣが印加され、カソード８に電圧ＥＫが印加されることにより、遅波回路部９により伝搬速度が遅くなって進行するＲＦ信号と、カソード８から出射され、遅波回路部９により伝播速度が遅くなって進むＲＦ信号とほぼ等しい速度で進行する電子流との相互作用によって増幅作用が得られる。なお、図には、入出力端子が示されていないが、遅波回路部９のカソード８側からＲＦ信号が入力され、コレクタ１０側から出力される。
【０００４】
前述のコレクタ１０に印加される電圧ＥＣと、カソード８に印加される電圧ＥＫとの間には、たとえばＥＣ＝ＥＫ×０．６程度の関係があり、遅波回路部９がアースされて使用される。そのため、コレクタ１０の電位がアースに対して低電位となり、コレクタ１０の電極部を他の部分と絶縁しなければならない。一方、コレクタ１０は、電子ビームを捕捉するため、電子の衝撃により発熱する。大電力のマイクロ波管では、入力直流電力が大きくなるため、コレクタで発生する熱も大きくなり、比抵抗の大きい冷却液で冷却しなければならない。
【０００５】
このコレクタを冷却するため、たとえば図４にコレクタ部１２の断面構造が示されるように、コレクタ１０の周囲に、冷却液の流路が形成された冷却用シリンダ１３の底面にコレクタ側接栓２が２ヵ所に設けられ、その一方から冷却液を注入して他方の接栓から取り出す構造にされている（たとえば特許文献１参照）。そのコレクタ側接栓２は、コレクタ１０と同電位でアースより低い電位にあるため、図示しない冷却液タンクと接続するための２個のアース側接栓２１（２１ａ、２１ｂ）がケース１４に設けられ、コレクタ側接栓２とアース側接栓２１とが、たとえばエチレンプロピレンゴムからなる絶縁ホース１により接続されている。そして、一方のアース側接栓２１ａが冷却液流入口、他方のアース側接栓２１ｂが冷却液排出口になっている。なお、冷却用シリンダ１３は、絶縁セラミックス１７を介してケース１４に固定されている。１６はＲＦ出力部である。
【０００６】
絶縁ホース１は、その両端部から冷却液の漏れをなくするため、金属からなる接栓２、２１に絶縁ホース１をそれぞれ圧入して、ホースバンド６によりそれぞれの接栓２、２１に締付け固定されることが多い。この際、コレクタ側接栓２に固定するホースバンド６が金属性の場合には、同電位接続リード線１８によりコレクタ１０と同電位にすることにより、接栓２との間に電界が生じないようにされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−３０２２８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようなコレクタ冷却部の構成では、コレクタ１０、冷却用シリンダ１３およびコレクタ側接栓２が高電圧側Ａで、流入口２１ａおよび排出口２１ｂとされるアース側接栓２１がアース側Ｂとなる。そのため、コレクタ側接栓２の先端部１９に直流電界集中が起り、図５にコレクタ側接栓２部分の拡大断面説明図が示されるように、絶縁ホース１内にアース側接栓２１との間で電気力線７が集中する。絶縁ホース１は、前述のように、エチレンプロピレンゴムからなっており、マイクロ波管の長時間動作による長時間の電界集中により、絶縁ホース１に穴があき、冷却液が漏れるという不具合が生じる場合がある。この場合、絶縁ホース１の材質を、たとえばシリコーンゴムやフッ素樹脂などに変更したり、接栓先端部の形状を変更することが考えられるが、いずれの対策をしても、耐圧力性や、耐振動性、耐衝撃性などの耐環境性や、さらには小型軽量化のニーズを満足させることができていない。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、従来の冷却構造を大幅に変更したり、複雑な構造にすることなく、接栓先端部近傍の直流電界集中を回避し、絶縁ホースの長寿命化や冷却液漏れに対する信頼性向上を図ることができる冷却構造のコレクタ部を有するビーム直進形マイクロ波管を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるビーム直進形マイクロ波管は、冷却液で冷却する低電位型コレクタを有するマイクロ波管において、前記コレクタの周囲に形成される冷却液通路に冷却液を出入するコレクタ側接栓と、冷却液供給側に接続されるアース側接栓と、前記コレクタ側接栓とアース側接栓とを連結する絶縁ホースとを有し、少なくとも前記コレクタ側接栓と前記絶縁ホースの一端部との接続部が、該絶縁ホースの外周部に、導電性パイプが挿入され、該導電性パイプを締め付けることにより接続される構造であり、前記導電性パイプは、一端部側に前記絶縁ホースを締め付けられるようにスリットが形成されると共に、他端部側に少なくとも前記コレクタ側接栓端部より前記絶縁ホースの他端部側に延出された筒部が形成されてなり、前記コレクタ側接栓と同電位に形成されている。
【００１１】
この構造にすることにより、コレクタ側接栓と同電位の導電性パイプが設けられ、その導電性パイプの他端部側はアース側接栓側に延出されているため、コレクタ側接栓の先端部近傍に直流電界集中が生じないで、導電性パイプの他端部とアース側接栓との間にも電気力線が伸び、電界は分散される。その結果、絶縁ホースにおいても、一部のみに電界が集中することがなく、絶縁ホースにかかる電界が弱くなり、部分的に穴があくというような劣化の問題を解消することができる。
【００１２】
前記導電性パイプの他端部側が、フレア状またはラッパ状に形成されていることにより、電界が集中しやすい導電性パイプの端部の径が大きくなって外に広がるため、絶縁ホースにおける電界が弱くなると共に、内部に絶縁ホースを挿入しやすいため、とくに好ましい。
【００１３】
前記導電性パイプの少なくとも表面材料が、該導電性パイプが取り付けられる部分の接栓の表面材料と同じ材料により形成されていれば、接栓と導電性パイプとの間の異なる材料に基づく電解腐食を防止することができるため、とくに好ましい。この場合、接栓と導電性パイプの両方に腐食に対して強いステンレスや銅ニッケル合金などからなる同じ材料を使用することもできるし、両方の材料が異なっていても、その表面にそれぞれ同じ材料の導電メッキが施されていればよい。要は、少なくとも表面が同じ材料であれば、電解腐食を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明のビーム直進形マイクロ波管について、マイクロ波管の一例である進行波管のコレクタ部の断面説明図、コレクタ周囲に冷却液を出入するコレクタ側接栓と絶縁ホースとの接続部の拡大断面説明図、導電性パイプの斜視説明図およびその先端の爪部の拡大説明図が示される図１を参照しながら説明をする。
【００１５】
本発明によるビーム直進形マイクロ波管は、冷却液で冷却する低電位型コレクタを有している。そして、図１（ａ）に示されるように、コレクタの周囲に形成される冷却液通路（図示せず）に冷却液を出入するコレクタ側接栓２と、冷却液供給側に接続されるアース側接栓２１とが、絶縁ホース１により接続されている。この絶縁ホース１と接栓２、２１との接続部のうち、少なくともコレクタ側接栓２と絶縁ホース１の一端部との接続部が、絶縁ホース１の外周部に、導電性パイプ３が挿入され、その導電性パイプ３が、たとえばホースバンド６により締め付けられることにより接続される構造になっている。この導電性パイプ３は、一端部には、絶縁ホース１を締め付けられるようにスリット５が形成されると共に、コレクタ側接栓２と接触し、同電位とするように、一端部の先端に爪４が形成されており、他端部には、コレクタ側接栓２の端部より絶縁ホース１の他端部側（アース側接栓２１側）に延出された、たとえばフレア状の筒部が形成されている。
【００１６】
絶縁ホース１と接栓２および２１との接続部は、たとえば図１（ｂ）にコレクタ側接栓２との接続部の拡大断面説明図が示されるように、接栓２に、たとえばエチレンプロピレンゴムからなる絶縁ホース１の一端部が圧入され、絶縁ホース１の外周に導電性パイプ３が挿入されてホースバンド６により接栓２に締め付けられて固定される構造になっている。
【００１７】
接栓２、２１、導電性パイプ３およびホースバンド６は共に、たとえばステンレス鋼により形成されている。ステンレス鋼であれば、腐食に対して強く、また、これらが同じ材料かなっていることにより、電解腐食を防止することができるため好ましい。しかし、これらの材料は、ステンレス鋼に限らず、たとえば銅ニッケル合金などでも腐食に対して強く適している。さらに、接栓２、２１、導電性パイプ３およびホースバンド６が全て同じ材料からなっていなくても、これらの表面に、たとえばニッケルメッキなどの導電メッキを施すことにより、これらに同じ材料を用いたのと同様に、電解腐食を防止することができる。さらに素材が樹脂で、その表面に導電性の金属のメッキを施しても同様の効果があることはいうまでもない。
【００１８】
導電性パイプ３は、図１（ｃ）にその斜視説明図が示されるように、一端部側にスリット５が設けられ、その周囲にホースバンド６が取り付けられ、周囲から締め付けられる構造になっている。スリット５は、ホースバンド６により締め付ける際に、円周方向の締付け力が絶縁ホース１と接栓２との密着性を確実にするために設けられており、軸方向に延びるスリット５が、１本または数本形成されている。
【００１９】
また、導電性パイプ３の一端部の先端には、図１（ｄ）に部分説明図が示されるように、導電性パイプ３の中心線側に突出した爪４が設けられることにより、Ｌ字状の形状に突出部が形成されている。この爪４が形成されることにより、導電性パイプ３がホースバンド６により、接栓２に締め付けられて固定された際に、その爪４が接栓２と接触して導通状態となり、接栓２と導電性パイプ３とが電気的に同電位となる。この目的のため、爪４の幅Ｗは、充分な電気的接触が得られるように、たとえば数ｍｍ程度以上の幅に形成されている。なお、前記実施形態では爪による接触で導電性パイプを同電位としたが、従来の技術で説明したように、同電位接続リード線１８（図４参照）により接続することによって同電位としても、同様の効果があることはいうまでもない。
【００２０】
さらに、導電性パイプ３の他端部側は、図１に示される例では、一端部の締め付け部よりも大きな径となるようにフレア状に形成され、絶縁ホース１に沿って絶縁ホース１の接続部と反対側に延出する構造になっている。このフレア状にするのは、後述する電界分布をより分散させると共に、絶縁ホース１を挿入するのに、挿入しやすくするためである。そのため、フレア状にする部分の内径は、とくに限定されない。
【００２１】
コレクタ部１２は、図１（ａ）に断面説明図が示されるように、この接栓２、２１（流入口２１ａ、排出口２１ｂ）と絶縁ホース１との接続部を除いて、図４に示される構造と同じで、コレクタ１０の周囲に冷却液を流す冷却用シリンダ１３が設けられており、その冷却用シリンダ１３の底面にコレクタ側接栓２が出入口として２個取り付けられている。この冷却用シリンダ１３は、絶縁セラミックス１７を介してケース１４に固定されている。進行波管は、前述の図３に示されたように、図１に一部が示されるポールピース９１、ビーム集束用マグネット９２およびキャビティ９３の組が多段に設けられた遅波回路部９と電子銃部とから構成されている。１６はＲＦ出力部である。なお、図１（ａ）には、図４と同様に、高電圧側Ａとアース側Ｂとが示されている。
【００２２】
本発明によれば、コレクタ側接栓２と電気的に接触して導電性パイプ３が設けられており、アース側接栓２１との間にかかる電界は、コレクタ側接栓２の先端部との間だけではなく、導電性パイプ３のアース側端部、すなわちフレア部分との間にも分散される。その結果、図１（ｂ）に示されるように、コレクタ側接栓２の近傍の電気力線７は、コレクタ側接栓２との間のみではなく、導電性パイプ３との間にも形成されるため、コレクタ側接栓２の先端部のみに直流電界集中が生じることがなくなり、絶縁ホース１にも局所的に電界が集中するというところがなくなり、絶縁ホース１の全体に加わる電界強度も弱くなる。そのため、長時間動作に対しても、絶縁ホースが劣化して破損するという問題がなくなり、コレクタ部１２の冷却構造の信頼性が非常に向上する。
【００２３】
前述の例では、コレクタ側接栓２のみならず、アース側接栓２１と絶縁ホース１との接続部にも導電性パイプ３を設けたが、両方に設けられる方が、絶縁ホース部のみならず、絶縁ホース外周の空間部にも電界が広がりやすいため、絶縁ホース１の破壊を防止することができて好ましい。
【００２４】
また、前述の例では、導電性パイプ３の他端部側がフレア状に形成されていたが、フレア状にすることにより、さらに電界を外側にも分散させることができ、絶縁ホースでの電界集中を防止することができると共に、絶縁ホースを後から挿入する場合でも、入口が大きく、絶縁ホース１を挿入しやすいため好ましい。しかし導電性パイプ３の形状は、図１に示される例には限定されず、図２に一部の断面説明図が示されるように、他の形状でも構わない。
【００２５】
すなわち、図２（ａ）に示される例は、他端部側の径が徐々に大きくなるラッパ状に形成されたものである。このようなラッパ形状にしても、前述のフレア状の形状と同様に電界を外側に分散させると共に、絶縁ホース１を後から挿入する場合でも、入口は大きく絶縁ホース１の挿入が容易となり好ましい。また、図２（ｂ）に示される例は、導電性パイプ３の他端部側の径を大きくしない、同じ太さの導電性パイプ３であるが、このような形状でも、コレクタ側接栓２の先端部よりも絶縁ホースの他端部側に延出してパイプが形成されているため、接栓２の先端部のみに電界が集中しないで、導電性パイプ３の他端部側にも分散され、接栓先端部での直流電界集中を防止することができ、絶縁ホース１にかかる電界が弱くなる。
【００２６】
さらに、前述の各例では、マイクロ波管として進行波管の例であったが、進行波管に限らず、大電力クライストロンなど、コレクタにアースと異なる電位を印加し、液冷する構造のマイクロ波管に同様に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来構造を大幅に変更し、複雑な構造にすることなく、冷却液用の接栓先端部近傍に直流電界集中が生じるのを防止することができ、絶縁ホースにかかる電界を弱くすることができる。その結果、進行波管などの液冷を必要とする低電位コレクタ型マイクロ波管において、絶縁ホースの長寿命化や冷却液漏れに対する信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイクロ波管のコレクタ部および絶縁ホース接続部の説明図である。
【図２】本発明による絶縁ホース接続部に用いる導電性パイプの他の形状例を示す一部の断面説明図である。
【図３】低電位コレクタ型マイクロ波管の一例である進行波管の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の進行波管のコレクタ部の冷却構造を説明する図である。
【図５】図４の接栓先端部に電界が集中し、アース側との間の電気力線が絶縁ホース内に集中する例を示す図である。
【符号の説明】
１    絶縁ホース
２    コレクタ側接栓
３    導電性パイプ
４    爪
５    スリット
６    ホースバンド
９    遅波回路部
１０    コレクタ
１２    コレクタ部
【図１】
2004241350.tif 000003
【図２】
2004241350.tif 000004
【図３】
2004241350.tif 000005
【図４】
2004241350.tif 000006
【図５】
2004241350.tif 000007