JP2009218794A - フランジ装置、及びチョークフランジ - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で、損失を低減することができるフランジ装置、及びチョークフランジを提供すること。
【解決手段】
本実施形態に係るフランジ装置は、導波管１６、１７に設けられた一対のフランジを有するフランジ装置であって、使用波長に応じた深さを有するチョーク溝１１が設けられたチョークフランジ１０と、チョークフランジ１０と対向して配置されたカバーフランジ１２と、チョークフランジ１０とカバーフランジ１２との継ぎ目を封止し、チョーク溝１１に設けられた誘電体のパッキン１３とを、有するものである。
【選択図】図２

Description

本発明はフランジ装置、及びチョークフランジに関する。

導波管同士を接続するために、チョークフランジが使用されている。チョークフランジには、接合部における高周波伝送の損失を低減するためのチョーク溝が設けられている。このチョーク溝は、高周波の波長に応じた大きさ、深さになっている（特許文献１〜４）。

特開昭５８−４７３０１号公報 特開昭５９−５０６０１号公報 特開平１０−２２４１０１号公報 特開２００２−３７４１０１号公報

このチョークフランジの構成について図３を用いて説明する。図３は、チョークフランジを用いたフランジ装置１００の構成を示す断面図である。図３に示すように、チョークフランジ１０には、導波管１６が接続されている。また、チョークフランジ１０と対向するように、カバーフランジ１２が配置されている。カバーフランジ１２には、導波管１７が接続されている。チョークフランジ１０には、パッキン溝１５と、チョーク溝１１とが設けられている。そして、パッキン溝１５には、気密を取るためのパッキン１３が配設されている。また、チョークフランジ１０とカバーフランジ１２の間には、ガスバリシート１４が介装されている。

上記のように、チョーク溝１１は、高周波の波長に応じた大きさ、深さを有している。例えば、高周波波長をλ_ｇとし、Ｄ−Ｆ間の距離をλ_ｇ／２とすると、点Ｄは短絡であることから、点Ｆも等価的に短絡となる。これにより、ガスバリシート１４との接触が不十分であっても、高周波の損失や漏れが起こらない構造としている。

一般的には、Ｄ−Ｅ間距離、及びＥ−Ｆ間距離をλ_ｇ／４とし、等価的に解放である点Ｅにおいて、９０°曲がるようにしている。点Ｅにおいて、９０°曲がっているため、チョーク溝１１の幅を広くすると、点Ｄ−点Ｆ間の距離の平均長さをλ_ｇ／２に設定しても、点Ｅでの距離誤差が大きくなってしまう。この点からチョーク溝は高周波になるにつれて細くなる。また、チョーク溝深さ（Ｄ−Ｅ間距離）はλ_ｇ／４に決まっている。鋳物等によりチョークフランジを製造する場合、チョーク溝深さ、及び細さにより加工が困難になる場合がある。すなわち、波長が短くなると、チョーク溝の加工が困難になってしまう。

そのため、特許文献１〜３では、チョーク溝に誘電体を設けている。こうすることで、チョーク溝を浅くすることができる。例えば、特許文献１では、硬化した樹脂材料又は磁器材料を誘電体として用いている。具体的には、アルミナ磁器、ステアタイト磁器、ペリリア磁器、あるいはチタン化合物を用いた絶縁性材料に銅等の軟質金属材料を被覆した構成を用いている。磁器材料に軟質金属材料で被覆することで、誘電体をチョーク溝に隙間無く充填している。

しかしながら、特許文献１、２では、導波路が気密されていないため、水分などが浸入してしまうことがある。また、特許文献３では、気密するためにガスケットが設けられている。しかしながら、フランジ同士を締結する際に、ガスケットと誘電体を設ける必要がある。従って、フランジの締結作業が煩雑になるとともに、部品点数が増加してしまう。すなわち、気密を保つための構成が複雑になってしまう。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされてものであって、簡便な構成で、伝送損失を低減することができるフランジ装置、及びチョークフランジを提供することを目的とする。

本発明にかかるフランジ装置は、導波管に設けられた一対のフランジを有するフランジ装置であって、使用波長に応じた深さを有するチョーク溝が設けられたチョークフランジと、前記チョークフランジと対向して配置された相手方フランジと、前記チョークフランジと前記相手方フランジとの継ぎ目を封止し、前記チョーク溝に設けられた誘電体のパッキンとを、有するものである。

本発明にかかるチョークフランジは、導波管に設けられたチョークフランジであって、相手方フランジ側のフランジ面に、前記相手方フランジとの継ぎ目を封止するパッキンを配設するために設けられ、使用波長に応じた深さを有するチョーク溝が形成されているものである。

本発明の目的は、簡便な構成で、伝送損失を低減することができるフランジ装置、及びチョークフランジを提供することにある。

本発明にかかるフランジ装置について図１を用いて説明する。図１は、フランジ装置１００の構成を示す側面断面図である。本発明にかかるフランジ装置は、導波管に設けられた一対のフランジを有している。フランジ装置１００は、使用波長に応じた深さ及び大きさを有するチョーク溝１１が設けられたチョークフランジ１０と、チョークフランジ１０と対向して配置された相手方のカバーフランジ１２とを有している。チョーク溝１１には誘電体からなるパッキン１３が設けられている。パッキン１３は、チョークフランジ１０と相手方のカバーフランジ１２との継ぎ目を封止する。すなわち、パッキン１３がチョークフランジ１０とカバーフランジ１２と当接する。

このように、チョーク溝１１に誘電体のパッキン１３を配設することで、チョーク溝１１を浅くすることができる。これにより、チョーク溝１１の加工精度を向上することができ、高周波の伝送損失を低減することができる。さらに、チョーク溝１１がパッキン溝に兼用されるため、誘電体とパッキン１３の両方を用いる必要がなくなり、部品点数を削減することができる。よって、フランジ装置１００の構成を簡素化することができる。

本実施の形態にかかるチョークフランジの構成について図２を用いて説明する。図２は、チョークフランジを用いたフランジ装置１００の構成を示す側面断面図である。図２に示すように、チョークフランジ１０には、導波管１６が接続されている。すなわち、導波管１６の右端にチョークフランジ１０が設けられている。また、チョークフランジ１０と対向するように、カバーフランジ１２が配置されている。カバーフランジ１２がチョークフランジ１０と締結される相手方のフランジとなる。カバーフランジ１２には、導波管１７が接続されている。導波管１７の左端にカバーフランジ１２が設けられている。

導波管１６の一端に設けられたチョークフランジ１０が、導波管１７の一端に設けられたカバーフランジ１２と対向配置される。そして、チョークフランジ１０とカバーフランジ１２とが、例えば、ボルト又はクランプなどの締結手段（図示せず）によって締結される。また、ロウ付けや溶接によって、フランジ同士を接合してもよい。チョークフランジ１０にカバーフランジ１２が固定され、導波管１６と導波管１７とが接続される。

導波管１６、及び導波管１７によって形成される空洞が、高周波を伝播するための導波路となる。すなわち、導波管１６、１７の内壁よりも内側の空間が導波路となっている。例えば、導波管１６がＩＣなどの高周波装置に接続され、導波管１７がアンテナなどに接続されている。アンテナなどから入力された高周波が、導波管１６、及び導波管１７を介して、高周波装置に供給される。導波管１６と導波管１７は、例えば、方形直線導波管である。従って、導波管１６、１７によって構成される導波路は矩形状になっている。また、フランジ装置１００は導波路の中心軸に対して上下対称になっている。チョークフランジ１０、カバーフランジ１２、導波管１６、及び導波管１７は、例えば、導体である金属によって構成されている。

チョークフランジ１０のフランジ面には、チョーク溝１１が設けられている。すなわち、チョークフランジ１０のカバーフランジ１２と対向する面に設けられた凹みによって、チョーク溝１１が形成されている。チョーク溝１１は、導波路を囲むように形成されている。よって、チョーク溝１１は、矩形状の導波路よりも大きい矩形状になっている。チョーク溝１１は、使用波長に応じた大きさ、深さを有している。すなわち、チョーク溝１１の形状は使用波長によって決まる。

チョークフランジ１０とカバーフランジ１２の間には、ガスバリシート１４が介装されている。すなわち、導波路中にガスバリシート１４が配設されている。ガスバリシート１４は、導波路中からチョーク溝１１の外形端まで延設されている。従って、ガスバリシート１４は、チョーク溝１１を覆うように配設されている。ガスバリシート１４がフィルタとなり、高周波装置に水分などが浸入するのを防ぐ。なお、チョークフランジ１０のフランジ面には、ガスバリシート１４を設けるための凹みが形成されている。すなわち、ガスバリシート１４をチョークフランジ１０とカバーフランジ１２との間に介装するための隙間が、チョークフランジ１０に形成される。従って、チョーク溝１１よりも内側（導波路側）は、チョーク溝１１よりも外側よりも窪んでいる。

チョーク溝１１には、導波管に対して気密を取るためのパッキン１３が挿設されている。チョーク溝１１に設けられたパッキン１３が封止部材となって、チョークフランジ１０とカバーフランジ１２との継ぎ目を封止する。パッキン１３の断面は、例えば、円形になっている。パッキン１３は、チョーク溝１１からはみ出すように、チョーク溝１１に配設される。そして、チョークフランジ１０とカバーフランジ１２とを締結した際に、パッキン１３のチョーク溝１１からはみ出した部分が押し潰されて変形する。押し潰されたパッキン１３によって、導波管内の空間（導波路）と、導波管外の空間（外界）とが隔てられる。

パッキン１３には、例えば、Ｏリングなどを用いることができる。具体的には、絶縁性の樹脂からなる弾性材料によって、パッキン１３を構成する。このようにすることで、導波路内の気密性を向上することができる。パッキン１３は、チョーク溝１１内において、チョークフランジ１０と当接する。すなわち、パッキン１３は、チョーク溝１１の底面に接触する。そして、ガスバリシート１４は、パッキン１３とカバーフランジ１２との間に配置される。パッキン１３がガスバリシート１４をカバーフランジ１２に押し付けることで、導波管１６と導波管１７との継ぎ目を封止することができる。

パッキン１３によって、導波路内の気密性が高くなっている。これにより、水分などの浸入を防ぐことができる。導波管の劣化などを防ぐことができ、効率よく高周波を伝播することができる。従って、簡便な構成で、伝送損失を低減することができる。

このように、チョーク溝１１がパッキン溝として兼用されている。従って、チョーク溝１１には誘電体であるパッキン１３が充填されている。チョーク溝１１は、高周波の波長に応じた溝深さを有している。図２に示すように、チョーク溝１１の底面を点Ａ、フランジ面におけるチョーク溝１１の外形端を交点を点Ｂ、フランジ面におけるフランジ装置１００の内壁をＣ点とする。点Ｂにおいて、導体である金属が９０°曲がっている。

ここで、パッキン１３の比誘電率をε_ｒとすると、パッキン１３部分での管内波長λ_ｇ'＝λ_ｇ／√ε_ｒとなる。また、Ａ−Ｂ間距離はλ_ｇ'／４＝λ_ｇ'／４√ε_ｒとなり、チョーク溝深さを１／√ε_ｒとすることができる。これにより、チョーク溝１１を浅くすることができる。よって、チョークフランジ１０を鋳物等で製造した場合でも、加工精度の高いチョーク溝１１を形成することができる。また、フランジ同士を接続する際に、チョーク溝１１にパッキン１３を入れるだけでよい。よって、ガスケット、及び誘電体の両方を設ける必要がなくなる。これにより、簡便にフランジを接続することが可能になり、作業性が向上する。また、比誘電率ε_ｒを考慮した点Ａ−Ｃ間の実質的な距離がλ_ｇ／２となり、点Ａは短絡であることから、点Ｃも等価的に短絡となる。これにより、ガスバリシート１４との接触が不十分であっても、高周波の損失や漏れが起こらない構造になっている。

このように、チョーク溝１１を充填するための誘電体を別部材として設ける必要がなくなる。よって、気密性を保つ場合でも、部品点数を削減することができ、構成を簡便にすることができる。また、パッキン１３に既存のＯリングを用いることで、容易にパッキン１３を入手することができる。パッキン１３の材料としては、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ウレタンゴムなどの公知の材料を用いることができる。フランジ装置１００の使用波長は特に限られるものではない。すなわち、高周波に限らず、様々な波長の電磁波を伝送する導波管用フランジ装置１００に適用することができる。この場合、使用波長に応じてチョーク溝１１の溝深さ、及び大きさ等を決定すればよい。

本発明にかかるフランジ装置の構成を示す断面図である。 本実施形態にかかるフランジ装置の構成を示す断面図である。 フランジ装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ チョークフランジ
１１ チョーク溝
１２ カバーフランジ
１３ パッキン
１４ ガスバリシート
１６ 導波管
１７ 導波管
１００ フランジ装置

Claims (7)

1. 導波管に設けられた一対のフランジを有するフランジ装置であって、
   使用波長に応じた深さを有するチョーク溝が設けられたチョークフランジと、
   前記チョークフランジと対向して配置された相手方フランジと、
   前記チョークフランジと前記相手方フランジとの継ぎ目を封止するよう、前記チョーク溝に設けられた誘電体のパッキンとを、有するフランジ装置。
2. 前記パッキンが弾性材料によって構成され、
   前記パッキンが押し潰されることによって、前記継ぎ目を封止する請求項１に記載のフランジ装置。
3. 前記パッキンがＯリングであることを特徴とする請求項１、又は２に記載のフランジ装置。
4. 前記使用波長をλ_ｇ、前記パッキンの比誘電率をε_ｒとした場合に、前記相手方フランジと対向する面からの前記チョーク溝の深さがλ_ｇ／√ε_ｒとなっている請求項１、２又は３に記載のフランジ装置。
5. 導波管に設けられたチョークフランジであって、
   相手方フランジ側のフランジ面に、前記相手方フランジとの継ぎ目を封止するパッキンを配設するために設けられ、使用波長に応じた深さを有するチョーク溝が形成されているチョークフランジ。
6. 前記チョーク溝がＯリング溝となっていることを特徴とする請求項５にチョークフランジ。
7. 前記使用周波数の波長をλ_ｇ、前記パッキンの比誘電率をε_ｒとした場合に、前記相手方フランジと対向する面からの前記チョーク溝の深さがλ_ｇ／√ε_ｒとなっている請求項５、又は６に記載のチョークフランジ。

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