JP2005093176A - 進行波管 - Google Patents

Abstract

【課題】 コレクタコアからヒートシンクへの熱伝導性を低下させることなく、且つ放熱体上部に導波管等の設置スペースが確保できる放熱体構造を備えた進行波管を提供する。
【解決手段】 コレクタ部２が、電子ビームを捕集するコレクタ電極部５と、コレクタ電極部５の外周面に接触して位置する絶縁体６と、この絶縁体６の外側に接触して置かれた放熱体３と、締め付け用部材１０，１１を有する。放熱体３は、ヒートシンク４に接触する接触面を有し、且つこの接触面と反対側の上表面に絶縁体６の一部が露出する開口部７が仮想的な管軸７０の方向にコレクタ部２を縦断して設けられ、この開口部７に締め付け用部材１０，１１を装着して放熱体３を絶縁体６に密着させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、進行波管に関し、特にそのコレクタ部に伝導冷却型の冷却手段を備えた進行波管に関する。

進行波管は、電子ビームを発生する電子銃部，電子銃部で発生した電子ビームと高周波電界との相互作用により高周波電力の増幅を行う高周波回路部，高周波回路部での相互作用を終えた電子ビームを捕捉するコレクタ部，等を主な構成要素としている。コレクタ部は、コレクタ電極自身の電位により電子ビームの持つ運動エネルギーを熱エネルギーに変換することで膨大な量の熱を発生するため、コレクタ部を何らかの手段により冷却する必要がある。

この冷却手段には様々なものがあり、その中の一つとしてコレクタ部で発生した熱を、セラミック等の絶縁材料を介してコレクタ部外周壁と密着するように配設した放熱体へ熱伝導により導き、進行波管外部のヒートシンクや基板に放散させるようにした伝導冷却手段がある。

図４（ａ），（ｂ）は、特許文献１に開示された従来の伝導冷却手段を備えた進行波管のコレクタ熱放散部の構造を示す断面図である。図４（ａ）に示される従来の伝導冷却手段は、コレクタコア４０３の外側に接触して設けられた円筒形セラミック４０５と円筒形セラミック４０５の外側に接触して設けられた放熱体４０４とこの放熱体４０４が直接取り付けられたヒートシンク４１５からなっている。又、図４（ｂ）に示される従来の伝導冷却手段は、コレクタコア４０３の外側に接触して設けられた円筒形セラミック４０５と円筒形セラミック４０５の外側に接触して設けられた放熱体４０４とこの放熱体４０４が直接取り付けられたヒートシンク４１５からなり、円筒形のセラミック４０５の一部に軸方向に沿って一ヶ所スリ割り４０５ａが設けられると共にヒートシンク４１５と反対側である放熱体４０４の上部に切り込みが設けてあり、放熱体４０４の上部をネジで締め付けるようにしている。

特開平７−４５２０７号公報（ｐ．３、図１、図２）

図４（ａ）に示されるような従来の進行波管は、コレクタコア４０３及び円筒形セラミック４０５全体が放熱体４０４で覆われた構造であり、締め付け構造を備えていないため各構成要素の寸法精度が必要となり、製造性が悪い。又、図４（ｂ）のようなヒートシンクと反対側を放熱体自身で締め込む構造では、放熱体４０４の上部に突出したネジ締め構造が必要となり、放熱体４０４上部に導波管等を直接設置することができない。又、この締め込み構造では突出部に締め付け力が加わるため全体を締め付けるのが難しく、熱伝導性が低下しやすい。

従って、本発明の目的は、コレクタコアからヒートシンクへの熱伝導性を低下させることなく、且つ放熱体上部に導波管等の設置スペースが確保できる放熱体構造を備えた進行波管を提供することにある。

そのため、本発明による進行波管は、電子ビームを発生する電子銃部と、電子ビームと高周波電界の相互作用により高周波電力を増幅する高周波回路部と、電子ビームを捕集するコレクタ部と、を含み、
前記コレクタ部は、電子ビームを捕集するコレクタ電極部と、このコレクタ電極部の外周面に接触して位置する絶縁体と、この絶縁体の外側に接触して置かれた放熱体と、この放熱体を前記絶縁体に密着させる締め付け用部材を有し、
前記放熱体は一体で形成されると共に所定の取り付け部材に接触する接触面を有し、且つ前記放熱体は前記接触面と反対側の上表面に前記絶縁体の一部が露出する開口部が設けられ、更に前記締め付け用部材が該開口部に装着されていることを特徴とする。

このとき、前記放熱体は、管軸に垂直な断面の外形形状が略矩形であり、前記締め付け用部材は前記上表面から突出しないように前記開口部に装着されるのが好ましい。又、前記締め付け用部材は、単一部材で構成することができる。或いは、前記締め付け用部材を複数個で構成することもできる。

又、前記締め付け用部材は、前記放熱体と異なる材料であってもよく、このとき前記締め付け用部材の機械的強度は、前記放熱体の機械的強度よりも高い材料であるのが望ましい。

以上説明したように、本発明の進行波管は、コレクタ部の熱伝導性を向上させながら、且つ放熱体上部に導波管等の設置スペースが確保でき、より小型化できる等の効果がある。

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の進行波管の一実施形態を説明するための放熱体を含むコレクタ部の図で、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ上表面側から見た模式的な平面図，一部を当該進行波管の管軸に沿って破断して示した模式的な一部破断側面図及び（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、である。又、図２は、放熱体の構造を分かり易くするための図で、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）及び図１（ｃ）から締め付け用部材及びボルトを除いた図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態の進行波管１は、電子ビームを発生する電子銃部（図示せず）と、電子ビームと高周波電界の相互作用により高周波電力を増幅する高周波回路部（図示せず）と、電子ビームを捕集するコレクタ部２と、を含み、このコレクタ部２は、電子ビームを捕集するコレクタ電極部５と、コレクタ電極部５の外周面に接触して位置する絶縁体６と、この絶縁体６の外側に接触して置かれた放熱体３と、この放熱体３を絶縁体６に密着させる締め付け用部材１０，１１を有している。

放熱体３は例えばアルミニウムや銅等の熱伝導性の優れた材料で一体形成されると共に所定の取り付け部材、例えばヒートシンク４に接触する接触面を有し、且つこの接触面と反対側の上表面に絶縁体６の一部が露出する開口部７が仮想的な管軸７０の方向にコレクタ部２を縦断して設けられている。又、上表面と略直交し管軸７０に平行で且つ互いに対向する第１側面２１及び第２側面２２の所定の位置に、上表面に平行で管軸７０と直交する方向の同一直線上で両側面を貫通する所定の大きさの貫通穴が設けられている。具体的には、仮想的な第１直線７１を中心軸とする所定の口径サイズの貫通穴３１及び貫通穴３２が第１側面２１側と第２側面２２側にそれぞれ設けられ、更に第１側面２１側に貫通穴３１より口径サイズの大きく且つ貫通穴３１と連続する第１凹部４１が設けられ、第２側面２２側に貫通穴３２より口径サイズの大きく且つ貫通穴３２と連続する第１凹部４２が設けられている。同様に、仮想的な第２直線７２を中心軸とする所定の口径サイズの貫通穴３３及び貫通穴３４が第１側面２１側と第２側面２２側にそれぞれ設けられ、更に第１側面２１側に貫通穴３３より口径サイズの大きく且つ貫通穴３３と連続する第１凹部４３が設けられ、第２側面２２側に貫通穴３４より口径サイズの大きく且つ貫通穴３４と連続する第１凹部４４が設けられている。尚、貫通穴３１乃至貫通穴３４の口径サイズは全て等しく、第１凹部４１乃至第１凹部４４の口径サイズも全て等しくなっている。又、第１凹部４１乃至第１凹部４４の深さは、貫通穴３１乃至貫通穴３４にそれぞれ挿入され貫通する所定のボルト１２乃至ボルト１５の各々の頭端部１２ｈ乃至頭端部１５ｈが第１側面２１及び第２側面２２いずれからも突出せず、且つ貫通穴３１乃至貫通穴３４の機械的強度が保持できるように設定される。更に、放熱体３の管軸７０と直交する断面の外形形状は略矩形となっている。

絶縁体６は、アルミナ、窒化アルミ、炭化珪素等のセラミックで形成でき、管軸方向に略平行なスリ割り部８が設けられており、このスリ割り部８が放熱体３の上表面側に位置し、開口部７に露出するように配置される。

締め付け用部材１０，１１は放熱体３と同じ材料で形成してもよいが、放熱体３よりも機械的な強度の高い材料（放熱体が３でアルミニウム或いは銅であれば、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）等）を用いるのが好ましい。高強度材料を用いることにより、締め付け用部材１０，１１をより小型化できる。尚、締め付け用部材１０，１１のサイズは特に限定されないが、少なくとも管軸７０の方向と直交する方向のサイズは開口部７の幅より小さくなっている。又、締め付け用部材１０，１１が開口部７に取り付けられたときに管軸７０と対向する面側にそれぞれ第２凹部５０が形成され、第２凹部５０が形成された面と反対側の面は平坦になっている。尚、この第２凹部５０の幅はスリ割り部８よりも広くしておくのが望ましい。更に、締め付け用部材１０が開口部７の放熱体３と対向する両側面には同一直線上にネジ穴が形成されており、締め付け用部材１１が開口部７の放熱体３と対向する両側面にも同様に、同一直線上にネジ穴が形成されている。

そして、特に限定されないが例えば、締め付け用部材１０はボルト１２及びボルト１３が第１側面２１側から貫通穴３１を及び第２側面２２側から貫通穴３２をそれぞれ貫通して締め付け用部材１０のネジ穴にねじ込まれることで開口部７に装着され、締め付け用部材１１はボルト１４及びボルト１５が第１側面２１側から貫通穴３３を及び第２側面２２側から貫通穴３４をそれぞれ貫通して締め付け用部材１１のネジ穴にねじ込まれることで開口部７に装着される。このとき、ボルト１２乃至ボルト１５のねじ込み量を加減することで、締め付け用部材１０，１１の管軸７０の方向と直交する方向のサイズは上記の通り開口部７の幅より小さくなっているので、放熱体３と絶縁体６及びコレクタ電極５との密着度を調整することができる。又、ボルト１２の頭端部１２ｈ及びボルト１４の頭端部１４ｈは第１凹部４１及び第１凹部４３にそれぞれ埋没しているので第１側面２１から突出せず、同様にボルト１３の頭端部１３ｈ及びボルト１５の頭端部１５ｈは第１凹部４２及び第１凹部４４にそれぞれ埋没しているので第２側面２２から突出しない。

又、第１直線７１及び第２直線７２の上表面に垂直な方向の位置及び締め付け用部材１０，１１の各ネジ穴の位置は、次にように決められることが望ましい。即ち、第１直線７１及び第２直線７２の位置は、各貫通穴３１乃至貫通穴３４の外周部を第１直線７１又は第２直線７２と平行に延長した直線が絶縁体６と交差しない位置で、且つ、締め付け用部材１０，１１の第２凹部５０が管軸７０と対向するように取り付けられたとき、第２凹部５０が形成された面と反対側の平坦面が放熱体３の上表面から突出しないように、好ましくは放熱体３の上表面と面一になるように決められている。コレクタコアの発生熱量に対する放熱体３の放熱効率に余裕がある場合は、開口部７の上面に対する深さを深くすることにより、更にネジ部中心線（即ち、第１直線７１及び第２直線７２）を、ヒートシンク４側に下げることも可能である。

本実施形態の進行波管１は、一体で形成された放熱体３がヒートシンク４との接触面と反対側の上表面側に開口部７を有すると共に、放熱体３の上表面と締め付け用部材１０，１１の平坦面とが面一になるように締め付け用部材１０，１１を所定のボルト１２乃至ボルト１５で開口部７に装着して放熱体３，絶縁体６及びコレクタ電極５が密着させられ、且つ第１側面２１及び第２側面２２いずれからもボルト１２乃至ボルト１５の頭端部が全く突出しない構成となっている。

このように、放熱体３からヒートシンク４への熱伝導に寄与しない位置に開口部７を設けて、絶縁体６及びそのスリ割り部８を露出させているので、コレクタ電極５で発生する熱のヒートシンク４への放熱効率を向上させられる。又、締め付け用部材１０，１１は放熱体３の上表面と締め付け用部材１０，１１の平坦面とが面一になるように開口部７に装着されているので、コレクタ部２の外形形状を大きくすることなく放熱体３の上部に導波管等の設置スペースが確保でき、進行波管１を小型化できるという効果も得られる。

尚、本発明は上記実施形態の説明に限定されるものでなくその要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、上記実施形態では、締め付け用部材を複数個有する例を説明したが、これらの締め付け用部材を一体で形成してもよい。図３は、締め付け用部材が一体で形成された例を示す図で、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ一体で形成された第１の締め付け用部材６０が放熱体３の開口部７に装着されたコレクタ部２ａの上表面側から見た模式的な平面図（図１（ａ）に相当する図）及び第１の締め付け用部材６０を管軸７０側から見た模式的な平面図であり、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ一体で形成された第２の締め付け用部材６１が放熱体３の開口部７に装着されたコレクタ部２ｂの上表面側から見た模式的な平面図（図１（ａ）に相当する図）及び第２の締め付け用部材６１を管軸７０側から見た模式的な平面図である。上記実施形態の例のように、例えば一つの締め付け用部材１０を、対向する一組のボルト１２及びボルト１３で、開口部７に装着する場合、ボルト１２及びボルト１３を締め付け用部材１０のネジ穴にねじ込む際に、締め付け用部材１０がボルト１２及びボルト１３を結ぶ仮想的な軸の周りで回転し易く、締め付け用部材の装着姿勢が一定に保たれるように調整が必要となる。しかし、第１の締め付け用部材６０や第２の締め付け用部材６１のように一体で形成された締め付け用部材であれば、特に調整等を施すことなく装着しさえすれば装着姿勢が一定に定まるので、締め付け用部材の装着作業が容易になる。

又、放熱体に設けられる貫通穴の管軸方向の数と位置、締め付け用部材の形状、締め付け用部材の管軸方向のネジ穴の数と位置等は、コレクタ部のサイズや進行波管に許容されるサイズ、重量等に応じて適宜設定すればよい。

本発明の進行波管の一実施形態を説明するための放熱体を含むコレクタ部の図で、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ上表面側から見た模式的な平面図，一部を当該進行波管の管軸に沿って破断して示した模式的な一部破断側面図及び（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、である。 放熱体の構造を分かり易くするための図で、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）及び図１（ｃ）から締め付け用部材及びボルトを除いた図である。 締め付け用部材が一体で形成された例を示す図である。 特開平７−４５２０７号公報に開示された従来の伝導冷却手段を備えた進行波管のコレクタ熱放散部の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 進行波管
２ コレクタ部
３ 放熱体
４ ヒートシンク
５ コレクタ電極
６ 絶縁体
７ 開口部
８ スリ割り部
１０，１１ 締め付け用部材
１２，１３，１４，１５ ボルト
１２ｈ，１３ｈ，１４ｈ，１５ｈ 頭端部
２１ 第１側面
２２ 第２側面
３１，３２，３３，３４ 貫通穴
４１，４２，４３，４４ 第１凹部
５０ 第２凹部
６０ 第１の締め付け用部材
６１ 第２の締め付け用部材
７０ 管軸
７１ 第１直線
７２ 第２直線

Claims (8)

1. 電子ビームを発生する電子銃部と、電子ビームと高周波電界の相互作用により高周波電力を増幅する高周波回路部と、電子ビームを捕集するコレクタ部と、を含む進行波管であって、
   前記コレクタ部は、電子ビームを捕集するコレクタ電極部と、このコレクタ電極部の外周面に接触して位置する絶縁体と、この絶縁体の外側に接触して置かれた放熱体と、この放熱体を前記絶縁体に密着させる締め付け用部材を有し、
   前記放熱体は一体で形成されると共に所定の取り付け部材に接触する接触面を有し、且つ前記放熱体は前記接触面と反対側の上表面に前記絶縁体の一部が露出する開口部が設けられ、更に前記締め付け用部材が該開口部に装着されていることを特徴とする進行波管。
2. 前記放熱体は、管軸に垂直な断面の外形形状が略矩形であり、前記締め付け用部材は前記上表面から突出しないように前記開口部に装着されている請求項１記載の進行波管。
3. 前記締め付け用部材が単一部材で構成された請求項１又は２に記載の進行波管。
4. 前記締め付け用部材を複数個有する請求項１又は２に記載の進行波管。
5. 前記締め付け用部材は、前記放熱体と異なる材料である請求項１乃至４いずれか１項に記載の進行波管。
6. 前記締め付け用部材の機械的強度は、前記放熱体の機械的強度よりも高い材料である請求項１乃至５いずれか１項に記載の進行波管。
7. 前記絶縁体は円筒形であり、円筒の一ヶ所にスリ割り部を有する請求項１乃至４いずれか１項に記載の進行波管。
8. 前記絶縁体は、前記スリ割り部が前記開口部に位置するように配置された請求項５記載の進行波管。
   

Images