JPS62246228A - 同軸導波管構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、タライストロンのようなマイクロ波電子管
の出力部などに適用する誘電体気密窓板を備える同軸導
波管構体に関する。

（従来の技術） クライストロンのようなマイクロ波電子管の出力部の構
造として、出力中゛講に同軸導波管が接続され、その先
端に矩形導波管が結合される同軸・矩形導波管変換器を
備えるものがある。そして同軸導波管構体の先端部に、
気密窓と称されるセラミックス誘電体製の気密窓板が真
空気密に設けられる。

このような同軸導波管構体を有するビーム直進形多空調
クライストロンの概略構成例を第７図により説明する。

タライストロン本体はその一部を構成する中間共振空胴
１１、ドリフト管１２、出力空胴１３、およびコレクタ
部１４が管軸に沿って縦列に配設されている。そして出
力空胴１３の空胴壁の一部には、出力部を構成する同輔
導波管構体且が気密接続されている。この間軸導波管構
体臣は、内導体１Ｇおよび外導体１１を有し、内導体１
６には矢印Ｑで示す如く、また外導体にも図示しないが
冷却水が循環させられるようになっている。内、外導体
はともにその途中から直径が拡大されて内導体径大部１
８および外導体径大部１９に変換され、これら径大部に
おいて両導体間に誘電体気密窓板２０が真空気密に接合
されている。そしてこの気密窓板２０の位置よりも内方
の分割８Ｉ１１８ａ　、１９ａで両導体は軸方向に部品
上で分割されており、いずれもこの部分でアーク）８ｆ
８などで電気的および真空気密的に一体結合されてなる
。この同軸導波管構体臣の先端部は、矩形導波管２１に
接続される。すなわら外導体径大部１９の先端フランジ
部が矩形導波管２１の幅広面２２の開孔部に接続され、
また内導体径大部１８の先端部１８ｂがドアノブ状拡張
部２３を介して矩形導波管の対向幅広面２４に電気的お
よび機械的に接続されている。なお出力導波管の開口フ
ランジ２５は、外部負荷回路に接続される。

（発明が解決しようとする問題点） とくに超大電力用途のこの種同軸導波管構体は、ｔＲ誘
電体気密窓板保護のため、前述のように内外気密接合部
および気密窓板の大気側の面を外部から冷却する構造に
なっている。なお、誘電体気密窓板がマルチパクタ放電
により破壌されるのを防止するため、その内面には放電
防止用のコーティング層が被覆される。このように誘電
体気密窓板を効果的に冷却して安定な動作を維持するよ
うにする必要がある。そのため、Ｍ電体気密窓板に近接
してもう１つ別の誘電体板を間隔をおいて配置し、その
間に冷却風を導入、排出する構造も知られている。

しかし両誘電体板間に冷却風を導入、排出するための通
気孔は、できるだけ冷却風が気密窓板の面に直接吹付け
られるように、この窓板に近いところに形成するのが普
通である。ところが、気密窓板の内周および外周には水
冷のための環状冷却室が設けられているので、そこに通
気孔を形成するのは構造がきわめて複雑化してしまう。

この冷却室を避けた位置に通気孔を股ると、冷却風導入
、排出孔が冷却すべき誘電体気密窓板の面からかなり離
れてしまい、冷却風が気密窓板の面に直接当たりにくく
なる。またこの冷却風導入、排出孔は、高周波伝送特性
を損うおそれがあり、また高周波の外部漏洩が生じるお
それもある。

この発明は以上のような不都合を解消し、誘電体気密窓
板の面に直接的に冷却風を吹付けうるように構成された
同軸導波管構体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、誘電体気密窓板に気密接合される内導体お
よび外導体の少なくとも一方の薄肉円筒に、その導体と
ともに気密窓板付近の高周波整合をとるための整合用環
状溝を形成する導電体円筒部が所定間隔をおいて気密窓
板方向に突出して設けられ、この整合用環状溝の奥の部
分に通気孔が設けられてこれを通して冷却風を送風でき
るように構成されてなる同軸導波管構体である。

（作用） この発明によれば、誘電体気密板に近接して設けられた
整合用環状溝およびその奥の部分に形成された通気孔を
通して冷却風が案内され、誘電体気密板の大気側の面に
確実に吹付けられ−る。したがって薄肉円筒の内周また
は外周の大気側に環状の水冷用冷却室を設けても、冷却
風の導入又は排出構造に制約を与えない。そして誘電体
気密板の冷却作用が向上するとともに、冷却風導入、排
出用透孔から高周波が漏洩するのを効果的に抑制するこ
とができる。このことはまた、冷却風導入、排出用透孔
を比較的大きい寸法にすることを可能とし、それにより
一層冷却風導入量を増加可能とする。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

なお同一部分は同一符号であられす。

この発明をビーム直進形多空胴クライストロンに適用し
た例を第１図乃至第６図により説明する。

図示しないクライストロン本体の出力空胴に出力矩形導
波管構体担が真空気密的に接続される。

同輔導波管構体担は、その一部に気密窓構体蚊を有する
。すなわち内導体３１と、外導体３２の径大部３３との
間に、セラミックスｖｔ？！体からなる気密窓板３４が
真空気密に接合されている。また気密窓板３４の大気側
における近傍に、誘電体隔壁円板３５が機械的に嵌合固
定されている。内導体の大気側の外方延長部３６は、薄
い導電体板がお椀状に成形されてなるドアノブ状拡張部
３７に電気的に接続されている。このドアノブ状拡張部
３７は、出力矩形導波管３８の一方の幅広面３９に電気
的および機械的に接続されている。そして内導体延長部
３６は内部に矢印Ｐの如く冷却水を循環できるように構
成されている。外導体径大部３３の先端７ランジ４０は
、矩形導波管の他方の幅広面４１に、その間孔部で接続
されている。真空ｆｒ４Ｗｉ側の内導体外方延長部３１
ａ１および外導体外方延長部３２ａは、前述のように出
力空調に結合されている。そして両導体は、それぞれの
内部に矢印Ｑの如く冷却水を循環できるように構成され
ている。このようにしてクライストロンの出力部の同軸
導波管から矩形導波管への変換部が構成されている。

次に各部の構造を好ましい組立て順序にしたがって説明
する。

同軸導波管構体拉を構成する内外導体外方延長部３１ａ
　、　３２ａは、各々銅製の径大な内導体有底円筒部４
２および内面テーバ状部をもつ外導体漏斗状部４３、外
導体径大部の外側第１整合用円筒４４を備えている。内
導体有底円筒部４２は、内側第１整合用円１１１８Ｂ４
５を有するとともに、内側に３段の凹部４６．４１．４
８を有する。そして底部４８には、ステンレス鋼のよう
な機械的強度の高い材料からなる段付き補強円板４９が
嵌合される。内導体有底円筒部４２はまたその側壁部に
微小通気孔５０、および外周の一部に穿設された位置決
め用の雌ねじ部５１を有している。外側第１整合用円筒
４４は、先端の整合用円筒部５２を有し、外周には固定
用フランジ５３および薄肉ステンレスからなる気密封着
用フランジ５４が接合されている。固定用フランジ５３
には、複数本の締付は用ボルト５５が挿入される。外導
体漏斗状部４３および円筒４４の一部には、位置決め用
工具５６を挿入するための透孔５７が穿設されている。

以上の内外導体外方延長部の構造体は、その端部がタラ
イストロンの出力空胴に一体的に固着されている。

一方、誘電体気密窓板３４を有する気密窓構体凹。

は、これとは別に次のようにして組立てられる。

すなわちセラミックスからなる誘電体気密窓板３４の外
周面に薄肉円筒６１が気密接合され、その外周に水冷用
の環状冷Ｗ室６２を形成する冷却ジャケット用円筒体６
３が接合されている。水冷用環状冷却室６２には、外部
から矢印Ｒの如く冷却水を導入、排出できるようになっ
ている。また円筒体６３の大気側端部には、？！　＠個
の微小通気孔６４が１ｉ！ｉ射状に形成され、また真空
側の端部外周には薄肉のステンレスからなる気密到着用
フランジ６５が接合されている。なお円筒体６３の上端
面には、複数個の雌ねじ孔６３ａが形成されており、ま
た外周に固定用リング６３ｂが嵌合され膨出部６３ｃに
係止されるようになっている。誘電体気密窓板３４の中
央孔の内周面には、内導体の薄肉円筒６６が気密ろう接
され、その内周に同様に水冷用環状冷却室６７を形成す
るように内導体接続用リング６８および内側円筒６９が
固定されている。内導体接続用リング６８は、部品状態
で前述の内導体有底円筒部４２の段部内周壁４７ａの内
径寸法Ｄａよりもわずか大きい外周径Ｄｂを有する。ま
たこれは、中心部に雌ねじ孔７０を有するとともに、そ
の開口が銅製の薄肉気密隔壁板１１により真空気密に閉
塞されている。こうしてリング６８は、誘電体気密窓板
に封着される内導体部の気密閉塞部を構成している。こ
れにより気密窓構体並は、その外導体部の内側領域が誘
電体気密窓板３４、および気密閉塞部を備える内導体接
続用リング６８により真空気密に閉塞されている。

内側円筒６９には、冷却室６１に冷却水を循環させるた
めの複数組の透孔７２．７３が冷却室両端部に対応して
放射状に形成されている。またこの内側円筒６９の上端
部には、内側整合用円筒部７４を有する銅製内側第２整
合用円筒部材７５が接続されている。

その整合用円筒部７４は、薄肉円筒６６を所定間隔をお
いてとりまき、先端部が気密窓板の近傍まで延長されて
いる。さらにその底部には軸方向に平行な複数個の通気
孔１６が形成されている。なお誘電体気密窓板３４の内
面には、マルチパクタ防止用のコーティング層（図示せ
ず）が被着されている。

前述のようにこの気密窓構体性はそれ単体で組立てられ
る。このように、内、外導体間に気密接合される誘電体
気密窓板の部分を含む気密窓構体性をそれ単体で管本体
とは独立に組立て得るので、それらの気密接合部をきわ
めて信頼性の高い接合構造とすることが容易にできる。

とくに誘電体気密窓板の内、外周面の気密接合部の形成
、及びマルチパクタ防止用コーティング層の被着をきわ
めて信頼性あるものとすることが容易にできる。

さて、このように用意した気密窓構体性を、出力空調か
ら延長された内外導体延長部の端部に次のようにして結
合する。すなわち、まず内導体有底円筒部４２に局部加
熱できる小型の電熱炉７７を被せ、この円筒部を局部的
に加熱する。なお、内導体および外導体の同心位置を正
確に保つため、位置決め用冶具５６を両者間にねじ込／
Ｖでおく。そして円筒部４２が所定温度に達し熱膨張し
ている状態で速やかに電熱炉を除去するとともに気密窓
構体性をそれらに合致させ、その内導体接続用リング６
８の先端部を熱膨張している円筒部４２の段部内周壁４
７ａ内に挿入又は圧入する。その後室温まで冷却すると
、内導体の接続用リング６８および円筒部４２は相互に
焼嵌めによる密嵌合状態で機械的および電気的に結合さ
れる。この焼吹め密嵌合による結合部を符号長−であら
れしている。

この状態で、外導体側の雨月着用フランジ５４．６５は
合掌構造に合致するので、アーク溶接によりそれらの全
周を気密溶接する。また固定用フランジ５３．６３ｂを
、ボルト５５により締付は固定する。

こうして外導体径大部３３は相互に真空気密に且つ外導
体の円筒４４および６３が電気的に圧接接続される。両
者の結合が終了した後、位置決め用冶具５６を抜取り、
透孔５１を密封部材７８により真空気密に密封する。

このように組立てることにより、誘電体気密窓板３４に
接合されている内導体の薄肉円筒６６の外周には、所定
のわずかな間隔をおいて内側第１整合用円筒部４５が位
置する。この内側第１整合用円筒部４５、これに気密窓
板を挟んで近接対向する大気側の第２整合用円筒部７４
、および薄肉円ＷｉＢＢを含む導電体壁は、後述する外
導体側整合用環状溝とともに誘電体気密窓板の付近での
インピーダンスの不連続をなくして電磁波反射が生じな
いように、高周波整合を得るための整合用環状溝Ｃを構
成している。近接対向する両整合用円筒部４５．７４は
また、薄肉円筒６６と気密窓板３４との気密ろう接部を
′ｌＳ周波ｉ！磁界から遮蔽する作用もする。気密窓板
３４と薄肉円筒６Ｇとの気密ろう接部はは略この環状溝
Ｃの内部に位置し、これには高周波電流がほとんど流れ
ず接合部が保護される。また焼嵌めにより接続された結
合部旦、も整合用環状溝Ｃの奥の部分に位置するのでこ
こに高周波電流が流れず、機械的および電気的な接合の
信頼性が高く維持される。このようにして両者は、内導
体が焼嵌めにより、また外導体がその後の溶接により相
互に一体結合される。

次に、冷却ジャケット用円筒体６３の上に、外側第２整
合用円筒部７９をもち外導体部の一部を構成する隔壁板
保持用リング８０を、固定ボルト８１を雌ねじ孔６３ａ
に螺合することにより接続固定する。

そしてこのリング８０の内側段部８０ａ、および内導体
−の内側第２整合用円筒部材７５の段８１１７５ａに、
テフロン（商品名）のような高周波損失の少ない誘電体
材料からなる隔壁円板３５の中央孔３５ａを嵌合する。

この隔壁円板３５は、冷却風の逃げを抑えて気密窓板３
４の大気側の全面にくまなく確実に当るようにするとと
もに、内導体および外導体の機械的保持強度を高めるも
のである。そしてこの隔壁円板３５の面には、高周波耐
電圧を向上するための円周Ｗ４８２が同軸状にＩ！数本
形成され、また一部に気密窓板監視用の比較的小さい透
孔８３が穿設されている。各外側整合用円筒部７つおよ
び５２、薄肉円筒６１は、前述と同様に誘電体気密窓板
付近での高周波整合を（ｑるための整合用環状溝Ｃを構
成している。また近接対向する両整合用円筒部７９．５
２、同様に薄肉円筒６１と気密窓板３４との気密ろう接
部を高周波電磁界から遮蔽する作用をする。それにより
外側薄肉円筒６１や外導体の各接触部は、この整合用環
状溝Ｃの内部に位置するのでそこには高周波Ｗｉ流がほ
とｌυど流れず、各接合部の高い信頼性が保たれる。

さらに、内側第２整合用円筒部材７５の上に、冷却水お
よび冷却風を案内する冷媒ガイド部材８４をＯリング８
５を介して接続する。この冷媒ガイド部材８４は、略円
筒状をなし、軸方向に平行に４個の冷ｆｆ１ｆｆ１通路
用透孔８４８が、またそれから円周方向にずれた位置に
放射状に４個の冷却水通路用透孔８４ｂが、それぞれ交
互に穿設されている。なおこの冷媒ガイド部材８４には
内導体の外方延長部３６を構成するシリンダ８６、およ
びその内側の冷媒通路用隔壁シリンダ８７がろう接され
ている。これらシリンダには、上端フランジ８８．８９
が接合されている。上端フランジ８８には、ドアノブ状
拡張部３７がボルト９０により接続固定される。さらに
中空内導体部の内側に、冷水案内用のバイブ９１ａ　、
　９１ｂを、円筒６９の中心透孔内まで挿入し液密に固
定する。

フランジ８９には冷却風送風用のバイブ９２ａが、また
内側案内用パイプ９１ａには冷却水導入用ホース９２ｂ
が、さらにフランジ８９には排水用ホース９２ｃが接続
され、導波管外に延長されている。なおこれらは支柱９
３により支持板９４に機械的に保持固定されている。

こうして動作に際しては、冷却水が矢印Ｐの如く、冷却
水導入用ホース９２ｂから内側案内用バイブ９１ａ　、
　９１ｂを通り、内側円ＩＰＩ１６９に形成された一方
の透孔１２を経て内導体の環状冷却室６７に導入される
。そして他方の透孔７３からバイブの外周を通り、冷媒
ガイド部材８４の放射状透孔８４ｂを経て両シリンダ８
６．８７間を通って排水用ホース９２ｃから排水される
。こうして冷却水が内導体の各部を循環して冷却できる
ようになっている。

また冷却風は点線矢印Ｓの如く、送風用バイブ９２ａか
らバイブ９１ａとシリンダ８７どの間の空間を通し、ガ
イド部材８４に形成された軸方向に沿う通気孔８４ａを
経て内導体の第２整合用円筒部材１５に形成された通気
孔７６から整合用環状溝Ｃを通して気密窓板３４の大気
側面に吹付けられる。また冷却風は２つの誘電体円板３
４．３５で区画された空洞Ｔにより外部への逃げがほぼ
抑制され、気密窓板の面に沿って外導体側に進行する。

そして外導体側の整合用環状１ＩＩＣを通り、その奥の
部分に形成された通気孔６４から外部に排出される。こ
のようにして内導体側の整合用環状溝Ｃの奥の部分に形
成された通気孔から、この環状溝Ｃを通して冷ｆＪＩＩ
！ｌを気密窓板３４の大気側の面に吹付けられるように
構成されている。

内導体部および外導体部に形成されたこれら通気孔７６
．６４は、いずれも寸法がＩＸ周波に対して遮断寸法に
なっているのみならず、整合用環状溝の内部に位置して
いるので、前述と同様にこれら通気孔からの高周波外部
漏洩が確実に抑止される。

またこれら通気孔は内外導体の環状冷却室６２．６１を
必然的に避けた位置に形成されるので、冷却室の構成を
何ら妨げない。上述した實施例のように、冷却風を内導
体側の通気孔および環状溝を通して気密窓板の内周付近
に最初に吹付けるようにどうにゆうすると、気密窓板の
内導体近傍が相対的に高周波電界が高くこの付近がとく
に温度上昇しやすいが、それを有効に冷却することがで
きる。

なお、冷却風を外導体側の通気孔から導入し、内導体側
の通気孔から排出するようにしても十分実用性がある。

なおまた、内導体および外導体の整合用環状溝Ｃ１冷Ｗ
室Ｂ２，６７、通気孔７６．６４は、内外いずれか少な
くとも一方に形成されていてもよい。すなわち、少なく
とも内外導体の薄肉円筒の大気側に水冷用の環状冷却室
を形成した方に、整合用環状溝を構成するとともにその
奥の部分に冷却風の導入又は排出用の通気孔を設ける。

水冷用冷却室を設置ヂない方の導体側では、通気孔を気
密窓板に近傍または層分離れた位置に形成すればよい。

その場合、通気孔は高周波ａ断寸法にする。

外導体側において、隔壁板保持用リング８０に導電体！
１１０リング９５を介してフランジ４０がボルト９６に
より接続固定され、この７ランジ４０は矩形導波管３８
に一体固定されている。導波管３８には、外部負荷回路
に接続するための接続フランジ９７が設けられている。

また、ドアノブ状拡張部の一部には、高周波遮断寸法の
透孔９８が設けられている。それによりこの透孔９８お
よび誘電体隔壁円板３５に形成した小透孔８３を通して
誘電体気密窓板３４の温度あるいはこの付近での高周波
アーク放電の有無を検出することができる。その目的の
ため、濃度あるいはアーク検出用などのセンサ装置９９
が、ドアノブ状拡張部を構成する薄肉導体板の内側空ｒ
／！ＵＵ内に収納されている。勿論センサ装置は導波管
の外部に設けてもよく、あるいは監視する必要がある場
合のみ装着して使用してもよい。

なおこの発明は、同軸導波管と矩形導波管との高周波結
合部に適用できるのみならず、要するに内導体、外導体
および気密窓構体を備える各種同軸導波管構造に広く適
用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、誘電体気密窓板
に近接する整合用環状溝の奥の部分に形成された通気孔
を通して冷却風が導入又は排出されるようになっている
ため、冷ｌ１ｌｌが確実に誘電体気密窓板の面に吹付け
られる。したがって誘電体気密窓板の冷却作用が向上す
るとともに、冷却風導入、排出用透孔から高周波が漏洩
するのを効果的に抑制することができる。また内外導体
の少なくとも一方に気密窓板の水冷用環状冷却室を設け
ることが何ら妨げられない。それにより比較的簡略な構
造で気密窓板の水冷および空冷を行なうように構成する
ことができる。そしてこの発明はとくに例えばＩＭＷ以
上というような大きな連続波伝送用の周軸導波管構体に
好適する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す縦断面図、第２図はそ
の要部の分解断面図、第３図はその要部部品の上面図、
第４図は同様に要部部品の横筋面図、第５図は同じく要
部部品の斜視図、第６図はこの発明の要部拡大断面図、
第７図は従来構造を説明する概略図である。 担・・・周軸導波管構体、３１・・・内導体、３２・・
・外導体、３４・・・誘電体気密窓板、３５・・・誘電
体隔壁板、廷、・・・気密窓構体、６２゛、６７・・・
水冷用冷却室、Ｃ・・・整合用環状溝、７４．１９・・
・整合用円筒、６４．７Ｇ、８４ａ・・・冷却風通気孔
、Ｓ・・・冷却風の流れ方向。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸線路を構成する内導体および外導体の各薄肉
   円筒の間に誘電体気密窓板が真空気密に封着されるとと
   もに前記少なくとも一方の薄肉円筒の大気側に水冷用冷
   却室が設けられ、且つ前記誘電体気密窓板の面に冷却風
   を吹付けられるように構成されてなる同軸導波管構体に
   おいて、 上記気密窓板に接合される内導体および外導体の少なく
   とも一方に、その導体の薄肉円筒とともに整合用環状溝
   を形成する導電体円筒部が所定間隔をおいて前記気密窓
   板方向に突出して設けられ、上記整合用環状溝の奥の部
   分に設けられた通気孔を通して冷却風を送風できるよう
   に構成されてなることを特徴とする同軸導波管構体。
2. （２）誘電体気密窓板に対し間隔をおいて大気側に誘電
   体隔壁板が内導体及び外導体間に置かれ、これら誘電体
   気密窓板および隔壁板の間に整合用環状溝を形成する導
   電体円筒が設けられてなる特許請求の範囲第１項記載の
   同軸導波管。