(57)【要約】【課題】  コストや工数が増大することなく、隙間のない接続を実現できる導波管の接続構造及び接続方法を提供する。【解決手段】  伝送路開口部にフランジと、伝導路開口部の周縁にフランジ面より高く突出した突起部とを備えた導波管を用意する。この突起部は導波管と別の部材とを接続するとき加える圧力によって、フランジ面とほぼ同じ高さに変形する。別の部材と突起部に圧力を加えて、突起部をフランジ面とほぼ同じ高さに変形させ、突起部表面及びフランジ面と別の部材の当接面とを、ほぼ隙間なく接続する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路開口部にフランジを備え、前記伝送路開口部の周縁に前記フランジ面より高く突出した突起部を備えた導波管の接続構造において、
前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形した前記突起部表面及び前記フランジ面が、別の部材の当接面とほぼ隙間なく接続していることを特徴とする導波管の接続構造。
【請求項２】
伝送路開口部にフランジを備え、前記伝導路開口部の周縁に前記フランジ面より高く突出した突起部を備えた導波管の接続方法において、
前記導波管と別の部材とを接続するとき加える圧力によって、前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形する前記突起部を備えた導波管を用意する工程と、
前記別の部材と前記突起部に前記圧力を加えて、前記突起部を前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形させ、前記突起部表面及び前記フランジ面と前記別の部材の当接面とを、ほぼ隙間なく接続することを特徴とする導波管の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波等の電磁波伝送路である導波管の接続構造及び接続方法に関し、特に電波漏洩や管内放電を防止することができる導波管の接続構造及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波等の電磁波を伝送する場合、低損失の伝送が可能な導波管が用いられる。図８は、一般的な導波管の接続部を示している。導波管の伝送路開口部１には、フランジ４が形成されており、このフランジ４のフランジ面２を、別の部材、たとえば別の導波管の伝送路開口部に形成されたフランジと接合し、導波管が接続される。この接続構造では、フランジ４に設けられたねじ穴３にねじを通し、フランジに所定の圧接力を加えて接続することになる。
【０００３】
このような導波管の接続構造では、接続部での電磁波の漏洩や管内放電の発生、伝送損失の発生を抑えるため、フランジ面が密着することが必要である。そのため、フランジ面を凹凸が少なくなるように精度良く加工する必要があり、また接続面を均一に圧接する必要があり、接続部を形成するための工数の増加やコストの上昇を招いていた。このため、接続作業が容易で、導波管内壁に発生する接続部の隙間の発生を防止する導波管構造（特許文献１参照）や、フランジ面の平坦性が悪い場合でも、隙間からの電波の漏洩を防止する接続構造（特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
さらにまた、伝送路開口部周縁に突起部を備えた構造が、特許文献３に開示されており、この突起部によって導波管同士を接続していた。このようにすれば、突起部だけを凹凸なく加工すれば良く、損失の少ない良好な導波管接続を安価に実現することができる構造となっている。
【特許文献１】特開２００４−２０７９４１号公報
【特許文献２】特公平７−４４３６１号公報
【特許文献３】実開平３−７０４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来提案されている導波管及びその接続構造では、導波管の接続のための工数や接続のための新たな部品が必要となり、製品コストの上昇を招いていた。また、簡便に接続するためには、導波管の接続面の平坦性をあげる必要があり、導波管をダイキャスト法やプレス法により製作した後に、接続面表面の凹凸をなくす表面加工が必要であった。本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、コストや工数を増大させることなく、接続部に隙間のない接続を実現できる導波管の接続構造及び接続方法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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る導波管の接続構造は、伝送路開口部にフランジを備え、前記伝送路開口部の周縁に前記フランジ面より高く突出した突起部を備えた導波管の接続構造において、前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形した前記突起部表面及び前記フランジ面が、別の部材の当接面とほぼ隙間なく接続していることを特徴とするものである。
【０００７】
また本願請求項２に係る導波管の接続方法は、伝送路開口部にフランジを備え、前記伝導路開口部の周縁に前記フランジ面より高く突出した突起部を備えた導波管の接続方法において、前記導波管と別の部材とを接続するとき加える圧力によって、前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形する前記突起部を備えた導波管を用意する工程と、前記別の部材と前記突起部に前記圧力を加えて、前記突起部を前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形させ、前記突起部表面及び前記フランジ面と前記別の部材の当接面とを、ほぼ隙間なく接続することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接続時に加える圧力（圧接力）によって突起部が変形する導波管を用い、突起部の高さと幅を、変形によるバリの発生がなくフランジ面とほぼ同じ高さとなる程度の低い高さと当接面積に設定するだけで、特別な部品や接続方法を必要とせず、隙間なく接続することができる導波管の接続構造及び接続方法を提供することができる。
【０００９】
本発明の導波管の接続構造では、接続後の突起部は、接続時に加える圧力によって接続する別の部材の表面状態（凹凸や高低など）に従って、フランジ面とほぼ同じ高さとなるように横方向に変形し（座屈が生じ）、別の部材に密着して接続する構造となっているので、隙間のない接続を実現でき、接続部での電磁波の漏洩や管内放電の発生、伝送損失の発生がないという利点がある。
【００１０】
また本発明の導波管の接続方法では、導波管のフランジ面及び突起部表面が、ダイキャスト法やプレス法で製作したままの平坦性でよく、表面の凹凸をなくすための表面加工を加える必要がないので、導波管の製造コストの増加がない。さらにフランジ面に圧接力を加える方法も、従来のねじによる接続でよく、接続するために工数が増加することもないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の導波管の接続構造及び接続方法について、製造工程に従い詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の接続構造及び接続方法に用いられる導波管の接続部を示している。図８で説明した一般的な導波管の接続部と比較すると、伝送路開口部１の周縁に突起部５を設けた構造となっている。この突起部５は、フランジ面２の中で最も突出しており、導波管などの他の部材に接続する際、他の部材の表面に当接することになる。
【００１３】
このように突起部５を備えたフランジ面２を、導波管など別の部材に接続するときには、ねじ穴３にねじを通し、ねじ止めする。その結果、突起部５と別の部材との間に圧接力が加わり、この圧接力によって突起部５が横方向に変形し（座屈が生じ）、突起部５の高さがフランジ面２とほぼ同じ高さとなる。この際、接続する別の部材の表面の凹凸に沿って突起部５の表面が変形するため、突起部５の表面及びフランジ面２とが、別の部材にほぼ隙間なく接続する。
【００１４】
このような接続構造を実現するためには、突起部５の高さｈは、次のような条件を満たす所定の高さに設定される。まず、図２（ａ）に導波管の信号伝送方向の断面図を模式的に示すように、高さｈは、フランジ面２の凹凸の高さｈ１の１／２より高く設定される。高さｈ１／２より低いと、別の部材に接続する際、フランジ面２の凹凸が先に当接することになり、従来の接続構造と変わらないからである。また、突起部５の高さｈがあまり高すぎると、別の部材と接続して突起部５の表面は変形したとしても、突起部５のみが接続し、フランジ面２は接続せず、隙間が残る構造となってしまう。それでは、突起部５表面の凹凸の高さｈ２（同時に形成する場合は、ｈ１に等しい）が高くならないように表面の平坦性を改善する表面加工が必要となってしまう。そこで、突起部５の高さｈは、他の部材と接続する際に加わる圧接力によって、突起部５が横方向に変形し、突起部５の高さが低くなり、フランジ面２とほぼ同じ高さになる程度に低く形成するようにする。従って、突起部５の高さｈは、導波管の素材、接続する際に加える圧接力、突起部５の面積に応じて、適宜設定する必要がある。
【００１５】
例えば、アルミニウムダイキャスト製のＸバンド用導波管では、導波管の応力に対する強度が１８０Ｎ／ｍｍ2（０．２％耐力）であり、ねじ４本でトルク０．２〜０．３ｋｇｍで締め付けたとき、接合面の圧接力が３００Ｎ程度、凹凸の高さｈ１が０．２〜０．６ｍｍ程度となる。
【００１６】
突起部５の変形量は、当接部の面積の違いにより変わる。即ち、同じ圧接力が加わった場合でも、当接部の面積が広いときには、変形量が小さくなり、当接部の面積が狭いときには、変形量が大きくなる。従って、加える圧接力の大きさ、導波管素材の強度に応じて、当接面積を適宜変えることにより、前述の突起部５の高さの範囲で、所望の接続が行われるように調整する必要がある。
【００１７】
たとえば、図２（ｂ）に示す構造の導波管を別の部材にねじ止めで接続するとき、次のような関係が成立すると、突起部５の変形が生じることになる。
Ｆ＞ＰＬ×Ｓ＝ＰＬ×｛２ｗ×（ａ＋ｂ＋２ｗ）｝
ここで、Ｆは当接面に加わる圧接力（Ｎ）、ＰＬは導波管素材の応力に対する強度（Ｎ／ｍｍ2）、Ｓは突起部の面積（ｍｍ2）、ａは方形導波管の長辺寸法（ｍｍ）、ｂは方形導波管の短辺寸法（ｍｍ）、ｗは突起部の幅（ｍｍ）である。
【００１８】
圧接力Ｆを３００（Ｎ）とした上記条件で、高さ０．２（ｍｍ）の突起部５の幅ｗを変化させた場合の突起部５の高さを図３に示す。図に示すように、突起部５の幅ｗが３．５７（ｍｍ）以下で変形（座屈）が発生することが確認され、突起部５の幅ｗをそれより広げると、突起部５の変形は確認されなかった。従って上記条件では、少なくとも３．５７（ｍｍ）以下に突起部５の幅ｗを設定することで、突起部５の変形を実現できることがわかる。一方突起部５の幅ｗが狭くなりすぎると、変形した突起部が、バリとなって、接合面の平坦度を下げてしまう場合がある。実験的に突起部の幅ｗが０．８（ｍｍ）より狭くなると、突起部が部分的に大きく変形してバリとなり、突起部の高さ（バリの厚さ）が高くなってしまうことが確認された。従って、突起部５の幅ｗは、当接面に加える圧接力に応じて、所望の変形が生じ、かつバリの発生のない範囲、上記条件では図３に示すように、０．８（ｍｍ）≦ｗ≦３．５７（ｍｍ）の範囲で、適宜設定する必要がある。
【００１９】
またこのような条件では、突起部５の高さｈは、ｈ１／２≦ｈ≦２・ｈ１を満たすように設定すると、別の部材と接続する際に加わる圧接力によって、突起部５が横方向に変形し、突起部５の高さが低くなり、フランジ面２とほぼ同じ高さとなる接続構造を形成できることが確認された。
【００２０】
図４は、本発明の導波管にマグネトロンを取付け、マグネトロンの入出力部として導波管を利用した場合の適用例を示す。マグネトロン管球部６で発生した電磁波は、導波管管内７に放射されるため、伝送路開口部１を有している。本実施例では、マグネトロン出力フランジ８の伝送路開口部１の周縁部に突起部５を有する構造としている。これにより、実施例１で説明した導波管同様、マグネトロン出力フランジ８を例えば別の導波管に接続した場合、接続面に隙間が発生せず、大電力を通過させても電磁波の漏洩が無く、また、管内放電の発生が起こらない構造となる。一方、マグネトロン管球部６で発生した熱は、導波管接続面を通じて効率よく放熱でき、昇温の防止も可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図５は、本発明の接続構造を円形導波管に適用した実施例を示す。円形導波管の場合も、方形導波管と同様の構造とすることができる。即ち、突起部５の高さｈは、フランジ面２の凹凸の高さｈ１の１／２より、高く設定される。凹凸の高さｈ１より低いと、他の部材に接続する際、フランジ面２が先に当接することになり、従来の接続構造と変わらないからである。また、突起部５の高さｈがあまり高すぎると、他の部材と接続した際、突起部５のみが接続し、フランジ面２は接続しない構造となってしまう。それでは、突起部５表面の凹凸の高さｈ２が高くならないように表面の平坦性を改善する表面加工が必要となってしまう。そこで、突起部５の高さｈは、他の部材と接続する際に加わる圧接力によって、突起部５が横方向に変形し、突起部５の高さが低くなり、フランジ面２とほぼ同一面を形成する程度に低く形成するようにする。
【００２２】
例えば、アルミニウムダイキャスト製の導波管では、導波管の応力に対する強度が１８０Ｎ／ｍｍ2（０．２％耐力）であり、ねじ４本でトルク０．２〜０．３ｋｇｍで締め付けたとき、接合面の圧接力が３００Ｎ程度となる。
【００２３】
突起部５の変形量は、当接部の面積の違いにより変わる。即ち、同じ圧接力が加わった場合でも、当接部面積が広いときには、変形量が小さくなり、当接面積が狭いときには、変形量が大きくなる。従って、加える圧接力の大きさ、導波管素材の強度に応じて、当接面積を適宜変えることにより、前述の突起部５の高さの範囲で、所望の接続が行われるように調整する必要がある。
【００２４】
たとえば、２つの導波管をねじで締めて接続するとき、次のような関係が成立すると、突起部の変形が生じることになる。
Ｆ＞ＰＬ×Ｓ＝ＰＬ×｛ｗπ×（２ｒ＋ｗ）｝
ここで、Ｆは当接面に加わる圧接力（Ｎ）、ＰＬは導波管素材の応力に対する強度（Ｎ／ｍｍ2）、Ｓは突起部の面積（ｍｍ2）、ｒは円形導波管の管内半径（ｍｍ）、ｗは突起部の幅（ｍｍ）である。
【００２５】
円形導波管の場合も前述の方形導波管同様、変形（座屈）が発生し、変形した突起部がバリとならない範囲で、突起部の幅ｗを設定することで、突起部５が変形し、隙間なく別の部材に接続させることができる。
【００２６】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、接合の際加える圧接力が変われば、突起部の幅ｗを変える必要があり、導波管を構成する材料が変われば、圧接力、幅、突起部の高さを適宜変更する必要がある。
【００２７】
さらに図６に示すように、突起部５に面取り部９を備え、伝送路開口部１から外側に向かって、突起部５の壁面を傾斜する構造とすることもできる。このようにすることにより、突起部５が変形（座屈）した際、導波管内に変形した突起部材が入り込むことがなく、伝送ロスを抑えることができるという効果がある。なお、この場合、幅ｗは、面取り部９の傾斜に応じて適宜変更する必要がある。
【００２８】
さらにまた図７に示すように、突起部５とともにねじ穴縁部１０をフランジ面２上に形成する構造とすることも可能である。この場合、突起部５の高さは、ねじ穴縁部１０の高さと同じか、ねじ穴縁部１０の高さより高くなるようにする。このようにすると、別の部材に接続する際、突起部５及びねじ穴縁部１０の両方が別の部材に当接し、変形して接続する構造となるため、フランジ面２の表面の凹凸（図２のｈ１に相当）が大きい場合でも、フランジ面２の凹凸の影響を受けずに隙間なく接続することができる。なお、ねじ穴縁部１０を備えることで、突起部５のみを備える構造と比較して当接面積が大きくなることを考慮して、突起部５、ねじ穴縁部の高さ、当接面積等を設定する必要があることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に用いる方形導波管の接続部を説明する図である。
【図２】本発明に用いる方形導波管の接続部を説明する図である。
【図３】本発明に用いる導波管の突起部の幅と高さの関係を表した図である。
【図４】本発明に用いる導波管を利用した適用例を説明する図である。
【図５】本発明に用いる円形導波管の接続部を説明する図である。
【図６】本発明に用いる方形導波管の別の接続部を説明する図である。
【図７】本発明に用いる方形導波管のさらに別の接続部を説明する図である。
【図８】一般的な導波管の接続部を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１；伝送路開口部、２；フランジ面、３；ねじ穴、４；フランジ、５；突起部、
６；マグネトロン管球部、７；導波管管内、８；マグネトロン出力フランジ、
９；面取り部、１０；ねじ穴縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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