(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１外導体金属円筒およびこの第１外導体金属円筒の内側に位置する第１内導体金属円筒、前記第１外導体金属円筒および前記第１内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第１同軸導波管と、第２外導体金属円筒およびこの第２外導体金属円筒の内側に位置する第２内導体金属円筒を有し、前記第１同軸導波管と接続される第２同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体において、前記第１内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第１内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設け、前記第２内導体金属円筒の内部に、第１同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第２内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設け、かつ前記第１内導体金属円筒内部のねじ部材と前記第２内導体金属円筒内部の案内部材との間に筒状アンカーコネクターを設け、かつ前記案内部材の貫通穴を通り先端部分が前記ねじ部材のねじ穴にねじ込まれたボルト部材を設け、前記筒状アンカーコネクターの一方の側が前記第１内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続し、前記筒状アンカーコネクターの他方の側が前記第２内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続したことを特徴とする同軸導波管構造体。
【請求項２】
ねじ穴が、第１同軸導波管の管軸を中心にした円周上に等間隔に複数設けられた請求項１記載の同軸導波管構造体。
【請求項３】
誘電体気密窓の一方の側が真空状態で、他方の側が大気状態で、ねじ部材が誘電体気密窓の大気状態の側に位置している請求項１または請求項２に記載の同軸導波管構造体。
【請求項４】
第１外導体金属円筒およびこの第１外導体金属円筒の内側に位置する第１内導体金属円筒、前記第１外導体金属円筒および前記第１内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第１同軸導波管と、第２外導体金属円筒およびこの第２外導体金属円筒の内側に位置する第２内導体金属円筒を有し、前記第１同軸導波管と内導体金属円筒どうしが円筒状アンカーコネクターを介して接続される第２同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体の製造方法において、前記第１内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第１内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設ける第１工程と、前記第２内導体金属円筒の内部に、前記第１同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第２内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設ける第２工程と、前記第２内導体金属円筒の内側に前記アンカーコネクターを嵌合する第３工程と、前記案内部材の貫通穴を通して前記ねじ穴にボルト部材を差し込む第４工程と、前記アンカーコネクターの一方の端部が前記案内部材と接触した状態で前記ボルト部材を回転し、前記アンカーコネクターを前記第１同軸導波管の内導体金属円筒の内側に進め、前記アンカーコネクターの他方の端部を前記ねじ部材に接触させる第５工程とを有する同軸導波管構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空側と大気側とに分ける誘電体気密窓を有する同軸導波管構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
進行波管やクライストロンなどのマイクロ波管の出力部分、あるいは、マイクロ波管の出力部に接続された伝送路部分などにおいて、たとえば一方の側を真空状態とし他方の側を大気状態とする場合、真空側と大気側に分けるために、誘電体気密窓をもつ同軸導波管構造体が用いられる。
【０００３】
ここで、誘電体気密窓を有する従来の同軸導波管構造体について図３を参照して説明する。符号４１は同軸導波管を構成する外導体金属円筒で、外導体金属円筒４１の両端にフランジ４２ａ、４２ｂが形成されている。外導体金属円筒４１の一部に壁厚の薄い薄壁部４１ａが形成されている。この薄壁部４１ａを囲んで外壁４３が環状に設けられている。薄壁部４１ａと外壁４３で囲まれた空間４４は、冷却水などを流す冷却用水路を形成する。
【０００４】
外導体金属円筒４１の内側に内導体金属円筒４５が配置されている。内導体金属円筒４５にも、その一部に壁厚が薄い薄壁部４５ａが形成されている。
【０００５】
外導体金属円筒４１の薄壁部４１ａと内導体金属円筒４５の薄壁部４５ａとの間に、円板状の誘電体気密窓４６が配置されている。誘電体気密窓４６は、中央の透孔部分を内導体金属円筒４５が貫通し、外周面が外導体金属円筒４１の薄壁部４１ａにろう付けされ、内周面が薄壁部４５ａにろう付けされ、それぞれのろう付け部分は気密接合されている。
【０００６】
上記した構成の同軸導波管構造体は、たとえばマイクロ波管の出力部に接続される。このとき、同軸導波管構造体内のたとえばマイクロ波管に接続された側が誘電体気密窓４６によって真空に維持される。
【０００７】
なお、マイクロ波管から取り出したマイクロ波出力を負荷回路など離れた場所に伝送する場合、マイクロ波管に接続された同軸導波管に対し、さらに別の同軸導波管が接続される。
【０００８】
ここで、同軸導波管どうしを接続する方法について図４の断面図を参照して説明する。
【０００９】
符号５１、５２は互いに接続される第１および第２の同軸導波管で、第１同軸導波管５１は、外導体金属円筒５１１および内導体金属円筒５１２などから構成され、外導体金属円筒５１１の端部にフランジ５１３が形成されている。
【００１０】
第２同軸導波管５２も、外導体金属円筒５２１および内導体金属円筒５２２などから構成され、外導体金属円筒５２１の端部にフランジ５２３が形成されている。
【００１１】
上記の第１同軸導波管５１および第２同軸導波管５２を接続する場合、両者のフランジ５１３、５２３をネジ５３で固定し、外導体金属円筒５１１、５２１どうしを電気的に接続する。内導体金属円筒５１２、５２２どうしは円筒状のアンカーコネクター５４を介して電気的に接続される。
【００１２】
アンカーコネクター５４は、たとえば中間部分の外壁面に環状の突起５４１が設けられ、突起５４１の図の左側の部分５４ａが第１同軸導波管５１１の内導体金属円筒５１２の内側に嵌め込まれ、その内面と弾性的に接触し、電気的に接続される。また、突起の図の右側の部分５４ｂは第２同軸導波管５２の内導体金属円筒５２２の内側に嵌め込まれ、その内面と弾性的に接触し、電気的に接続される。
【００１３】
次に、同軸導波管どうしを接続するもう１つの方法について図５の断面図を参照して説明する。図５は、図４に対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００１４】
この例は、第１および第２の同軸導波管５１、５２のそれぞれの外導体金属円筒５１１、５２１の外周面に跨がってストレートカップリング６１が配置されている。そして、ストレートカップリング６１の外面から金属バンド６２を締め付け、ストレートカップリング６１の金属弾性による接触を利用して、外導体金属円筒５１１、５２１どうしを電気的に接続する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波管の出力部などに接続される従来の同軸導波管構造体は、図３で説明したように、外導体金属円筒の内面と内導体金属円筒の外面との間に誘電体気密窓が気密にろう付けされている。
【００１６】
しかし、外導体金属円筒の内面あるいは内導体金属円筒の外面と誘電体気密窓とをろう付けする場合、両者の材質の違いなどから熱膨張率が相違し、接合部に十分な接合強度が得られないことがある。
【００１７】
そのため、図４や図５で説明したように、誘電体気密窓を設けた同軸導波管と他の同軸導波管とを接続する場合に、たとえばアンカーコネクターを内導体金属円筒に圧入する際、アンカーコネクターを圧入する方向とアンカーコネクターが圧入される内導体金属円筒の延長方向が一致せずに傾いた状態であると、アンカーコネクターと内導体金属円筒間の摩擦が大きくなり、誘電体気密窓の接合部分に軸方向の力が加わる。その結果、誘電体気密窓が破壊し、あるいは、誘電体気密窓の接合部分の気密性が破壊する場合がある。
【００１８】
この発明は、上記の欠点を解決し、誘電体気密窓やその気密性の破壊を防止し、信頼性の高い同軸導波管構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第１外導体金属円筒およびこの第１外導体金属円筒の内側に位置する第１内導体金属円筒、前記第１外導体金属円筒および前記第１内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第１同軸導波管と、第２外導体金属円筒およびこの第２外導体金属円筒の内側に位置する第２内導体金属円筒を有し、前記第１同軸導波管と接続される第２同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体において、前記第１内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第１内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設け、前記第２内導体金属円筒の内部に、第１同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第２内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設け、かつ前記第１内導体金属円筒内部のねじ部材と前記第２内導体金属円筒内部の案内部材との間に筒状アンカーコネクターを設け、かつ前記案内部材の貫通穴を通り先端部分が前記ねじ部材のねじ穴にねじ込まれたボルト部材を設け、前記筒状アンカーコネクターの一方の側が前記第１内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続し、前記筒状アンカーコネクターの他方の側が前記第２内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続したことを特徴としている。
【００２０】
また、この発明は、第１外導体金属円筒およびこの第１外導体金属円筒の内側に位置する第１内導体金属円筒、前記第１外導体金属円筒および前記第１内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第１同軸導波管と、第２外導体金属円筒およびこの第２外導体金属円筒の内側に位置する第２内導体金属円筒を有し、前記第１同軸導波管と内導体金属円筒どうしが円筒状アンカーコネクターを介して接続される第２同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体の製造方法において、前記第１内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第１内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設ける第１工程と、前記第２内導体金属円筒の内部に、前記第１同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第２内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設ける第２工程と、前記第２内導体金属円筒の内側に前記アンカーコネクターを嵌合する第３工程と、前記案内部材の貫通穴を通して前記ねじ穴にボルト部材を差し込む第４工程と、前記アンカーコネクターの一方の端部が前記案内部材と接触した状態で前記ボルト部材を回転し、前記アンカーコネクターを前記第１同軸導波管の内導体金属円筒の内側に進め、前記アンカーコネクターの他方の端部を前記ねじ部材に接触させる第５工程とを有している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００２２】
符号１０は第１同軸導波管で、第１同軸導波管１０は外導体金属円筒１１などから構成され、外導体金属円筒１１の両端にフランジ１２ａ、１２ｂが形成されている。外導体金属円筒１１の一部に壁厚の薄い薄壁部１１ａが形成されている。この薄壁部１１ａを囲んで外壁１３が環状に設けられている。薄壁部１１ａと外壁１３で囲まれた空間１４は、冷却水などが流れる冷却用水路を形成する。
【００２３】
外導体金属円筒１１の内側に内導体金属円筒１５が配置されている。内導体金属円筒１５にも、その一部に壁厚が薄い薄壁部１５ａが形成されている。そして、外導体金属円筒１１の薄壁部１１ａと内導体金属円筒１５の薄壁部１５ａとの間に、円板状の誘電体気密窓１６が配置されている。
【００２４】
誘電体気密窓１６は、中央の透孔部分を内導体金属円筒１５が貫通し、外周面が外導体金属円筒１１の薄壁部１１ａにろう付けされ、内周面が薄壁部１５ａにろう付けされ、それぞれの部分は気密接合されている。
【００２５】
また、内導体金属円筒１５内の薄壁部１５ａから管軸ｍ方向に離れた位置に、内導体金属円筒１５の壁面に直交するリング状のねじ部材１７が設けれている。ねじ部材１７はその外周面が内導体金属円筒１５の内面に接合され、ねじ溝が形成されたねじ穴１８がたとえば中央に１個設けられている。
【００２６】
符号２０は、第１同軸導波管１０に接続される第２同軸導波管で、第２同軸導波管２０は外導体金属円筒２１などから構成され、外導体金属円筒２１の端部にフランジ２１ａが形成されている。外導体金属円筒２１の内側に内導体金属円筒２２が配置されている。内導体金属円筒２２内に、内導体金属円筒２２の壁面に直交するリング状の案内部材２３が設けられている。案内部材２３はその外周面が内導体金属円筒２２の内面に接合され、たとえば第１同軸導波管１０の管軸ｍ方向においてそのねじ穴１８と対向する位置たとえば中央に貫通孔２４が設けられている。
【００２７】
ここで、上記の第１同軸導波管１０と第２同軸導波管２０との接続方法について図２を参照して説明する。図２では、図１に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００２８】
まず、第２同軸導波管２０の内導体金属円筒２２の内側に筒状のアンカーコネクター２５を嵌め込む。アンカーコネクター２５は中間部分の外壁面に環状に突出する突起２５ａが設けられ、突起２５ａを挟んでその図示右側に位置する第１円筒部２５１および図示左側に位置する第２円筒部２５２などから構成されている。ここでは、第２円筒部２５２が内導体金属円筒２２の内側に嵌め込まれ、第２円筒部２５２は内導体金属円筒２２の内面と弾性的に接触し電気的に接続する。また、第２円筒部２５２の端部は案内部材２３とたとえば接触している。
【００２９】
次に、案内部材２３の外側からボルト部材２６を貫通穴２４に通す。そして、第２同軸導波管２０を第１同軸導波管１０に接近させ、ボルト部材２６の先端を第１同軸導波管１０のねじ部材１７のねじ穴１８に差し込む。
【００３０】
次に、ボルト部材２６の先端をねじ穴１８のねじ溝に合わせ、ボルト部材２６を回転させる。ボルト部材２６の回転で、第２同軸導波管２０が第１同軸導波管１０方向に移動し、アンカーコネクター２５の第１円筒部２５１が第１同軸導波管１０の内導体金属円筒１５の内側に進み嵌合する。そして、たとえば第１円筒部２５１の端部がねじ部材１７に接触して停止する。このとき、第１円筒部２５１と内導体金属円筒１５の内面とが弾性的に接触し電気的に接続する。
【００３１】
次に、第１同軸導波管１０のフランジ１２ａと第２同軸導波管２０のフランジ２１ａをねじ（図示せず）で連結し、外導体金属円筒１１、２１間を電気的に接続する。
【００３２】
なお、第１同軸導波管１０と第２同軸導波管２０とを接続した後、ボルト部材２６は取り外してもよく、あるいは、案内部材２３とねじ部材１７との間に取り付けた状態のままにしてもよい。
【００３３】
上記した構成によれば、ボルト部材２６を回転させながら、アンカーコネクター２５を第１同軸導波管１０の内導体金属円筒１５の内側に嵌め込んでいる。この場合、アンカーコネクター２５の移動方向と内導体金属円筒１５の延長方向とが一致した状態でゆるやかに嵌合する。したがって、アンカーコネクター２５の部分を直接に内導体金属円筒１５の内側に嵌め込む場合に比べ、誘電体気密窓やその気密ろう付部分に無理は力が加わらないため、誘電体気密窓やろう接部分の破壊が防止される。
【００３４】
上記の実施形態は、ねじ部材に１個のねじ穴を設け、案内部材に１個の貫通穴を設ける場合で説明している。しかし、ねじ部材および案内部材にそれぞれ複数のねじ穴および貫通穴を設けることもできる。この場合、ねじ穴や貫通穴は、管軸を中心にした円周上にたとえば等間隔に設けられる。このとき、アンカーコネクターと内導体金属円筒との嵌合状況に合わせて、回転させるボルト部材を適宜選択すれば、アンカーコネクターと内導体金属円筒をより正しい位置関係で嵌合でき、誘電体気密窓やその気密ろう付部分に加わる力を少なくできる。
【００３５】
なお、ねじ部材が真空状態に影響を与えないように、誘電体気密窓の一方の側が真空で、他方の側が大気の場合、ねじ部材は誘電体気密窓の大気の側に設けることが好ましい。
【００３６】
また、上記の実施形態では、互いに接続される２つの同軸導波管の外導体金属円筒どうしを電気的に接続する場合、フランジ部分をねじで連結している。しかし、外導体金属円筒の外側にストレートカップリングを配置し、ストレートカップリングを金属バンドを締め付ける方法を用いることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、誘電体気密窓やその気密性の破壊を防止し、信頼性の高い同軸導波管構体およびその製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明の同軸導波管構体と他の同軸導波管との接続方法を説明するための断面図である。
【図３】従来例を説明するための断面図である。
【図４】同軸導波管どうしの接続方法を説明するための断面図である。
【図５】同軸導波管どうしの他の接続方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０…第１同軸導波管
１１…外導体金属円筒
１２ａ、１２ｂ…フランジ
１３…外壁
１４…空間
１５…内導体金属円筒
１６…誘電体気密窓
１７…ねじ部材
１８…ねじ穴
２０…第２同軸導波管
２１…外導体金属円筒
２１ａ…フランジ
２２…内導体金属円筒
２３…案内部材
２４…貫通穴
２５…アンカーコネクター
２５ａ…突起
２５１…第１円筒部
２５２…第２円筒部
２６…ボルト部材
ｍ…管軸
【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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