JP3906055B2 - 受信機システムおよび接触リング - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超低温に冷却された空間内で受信装置により微弱な電波を受信する受信機システムおよびこのような受信機システムに用いられて好適な接触リングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
天体などからミリ波、サブミリ波帯の微弱な信号を受信する受信機システムがある。
このような受信機システムは、前記信号を伝送して増幅可能な中間周波数に変換して出力する受信装置を含んでいるが、このような受信装置には、雑音の影響を低減するため、低雑音の超伝導素子を採用することが好ましい。したがって、前記受信装置が超伝導素子を有している場合にはこの超伝導素子を超低温に冷却する必要がある。
このような受信機システムにおいては、前記受信装置が設けられたカートリッジと、該カートリッジを収容するケーシングと、それらを冷却する冷凍機とを備えて構成されている。
前記カートリッジは、複数のカートリッジ板が厚さ方向に間隔をおいて連結部材によって連結されて構成されている。
前記ケーシング内には、前記冷凍機によって冷却される板状の温度ステージが前記カートリッジ板と同じ数、厚さ方向に間隔をおいて配設されるとともに、各温度ステージには前記各カートリッジ板が挿通可能なカートリッジ挿通孔が設けられている。
そして、前記各カートリッジ板は、前記各温度ステージのカートリッジ挿通孔に挿通し、かつ、カートリッジ板の部分が温度ステージの部分に充分に接触した状態となるように前記温度ステージに対してネジなどの固定手段によって結合されている。
このような構成によれば、前記冷凍機によって冷却された温度ステージの温度が前記カートリッジ板にスムース伝達される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したカートリッジ板と温度ステージがネジなどの固定手段によって結合されている従来の受信機システムでは、前記受信装置の各種調整を行う必要が生じた場合には、前記カートリッジを前記温度ステージから取り外すために、ケーシングを外し、シールを外し、カートリッジ板と温度ステージを結合しているネジをいちいち外すとともに、前記カートリッジを前記温度ステージに取り付けるために、カートリッジ板と温度ステージをネジで結合しなくてはならず、操作が面倒で前記受信装置の各種調整作業を行う上で不利であった。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、受信装置の各種調整作業を容易に行うことができる受信機システムを提供することにある。
また、本発明の目的は、このような受信機システムに用いられて好適な接触リングを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、ケーシングと、前記ケーシングに組み込まれる複数のカートリッジと、前記ケーシングに組み込まれる複数の受信装置と、前記ケーシングに組み込まれる冷凍機とを備え、前記カートリッジは、前記冷凍機により冷却される円盤状のカートリッジ板を備え、前記カートリッジ板上に前記受信装置が配設される受信機システムであって、前記カートリッジ板の外周面に接触可能で該カートリッジ板の外周面に接触することで該カートリッジ板を前記冷凍機により冷却する接触リングが設けられ、前記カートリッジ板が前記接触リングに挿脱されることで前記カートリッジはケーシングに挿脱可能に組み込まれていることを特徴とする。
そのため、本発明によれば、前記各カートリッジを前記ケーシングから取り外す際には、前記接触リングから前記カートリッジ板を抜き取って各カートリッジをケーシングから取り外せばよく、前記各カートリッジを前記ケーシングに装着する際には、前記接触リングに前記カートリッジ板を挿入して各カートリッジをケーシングに組み込めばよい。
【０００５】
また、本発明は、円筒面状の外周面に対して挿脱可能に装着される接触リングの構造であって、前記接触リングは、薄肉の円筒部と、前記円筒部の端部に設けられた円筒壁状の接触部と、前記接触部の周方向に間隔をおいて前記接触部から円筒部にわたって形成され、前記接触部の径方向内側への変位を可能とする複数のスリットと、前記接触部の外周部に装着され前記接触部を径方向内側に付勢する付勢手段とを備え、前記接触部の内周面は、前記円筒面状の外周面の外径と同一寸法の内径で形成され、前記スリットは、前記接触部の径方向内側への変位量がごく僅かな値となるように小さな幅で形成されていることを特徴とする。
そのため、本発明によれば、接触リングの円筒部は、前記円筒面状の外周面の外径と同一寸法の内径で形成されているので、付勢手段により円筒部が前記円筒面状の外周面に押圧されることで、充分な接触面積で円筒部を前記円筒面状の外周面に接触させることができる。また、前記スリットは、前記接触部の径方向内側への変位量がごく僅かな値となるように小さな幅で形成されているので、前記接触リングから前記円筒面状の外周面を取り外した状態で接触リングの円筒部の内径は、前記円筒面状の外周面よりも僅かに小さい値にとどめられている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の受信機システムおよび接触リングの実施の形態について説明する。
図１は本発明の受信機システムの構成図、図２はカートリッジの構成を示す構成図である。
【０００７】
受信機システム１は、ケーシング１０と、複数のカートリッジ２０と、各カートリッジ２０の上端にそれぞれ装着された受信装置３０と、冷凍機４０とを備えている。前記ケーシング１０は例えばステンレス鋼により円筒状に構成されている。
前記各カートリッジ２０は、図２に示すように、円盤状の取付板２００２と、前記取付板２００２の上部に下方から上方に順次連結される円筒状の第１、第２、第３連結部材２００４、２００６、２００８と、前記第１、第２連結部材２００４、２００６の間に配設される円盤状の第１カートリッジ板２０１０と、前記第２、第３連結部材２００６、２００８の間に配設される円盤状の第２カートリッジ板２０１２と、前記第３連結部材２０１０の上端に配設される円盤状の第３カートリッジ板２０１４とを備え、前記受信装置３０はこの第３カートリッジ板２０１４の上面に取着されている。前記第１、第２、第３連結部材２００４、２００６、２００８は熱伝導性の低い、例えばＦＲＰなどにより構成され、前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４は熱伝導性の高い、例えば銅により構成されている。
【０００８】
前記受信装置３０は、受信機フロントエンド系を構成するものであり、不図示のアンテナで集光された天体からのミリ波、サブミリ波帯の微弱な信号を伝送し、増幅可能な中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に変換し、出力する機能を有している。
前記受信装置３０は、アンテナ光学系と高効率で結合する光学系と、低雑音の超伝導ＳＩＳ素子と、広い周波数帯の増幅器とを備えて構成されている。
【０００９】
前記冷凍機４０は、それぞれ円盤状の第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６を備えており、第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６はこれらの順に直径が次第に小さくなるように形成され、第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６はそれぞれ７０Ｋ、１２Ｋ、４Ｋになるように設定されている。
【００１０】
前記ケーシング１０は、円盤状の底板部１００２と、前記底板部１００２に立設される円筒部１００４と、前記円筒部１００４の軸心上を延在するように前記底板部１００２の中央に立設された支柱１００６と、前記円筒部１００４の上部を閉塞する蓋板１０１０とを備えている。
前記底板部１００２には、前記各カートリッジ２０が挿通される複数のカートリッジ挿通孔１００２Ａと、前記冷凍機４０が挿入される冷凍機挿入孔１００２Ｂとがそれぞれ貫通して設けられている。
前記支柱１００６には、円盤状の第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４が環状の取付部材１０１５を介して取着され、第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４は、これらの順に直径が次第に小さくなるように形成されている。
【００１１】
前記第１温度ステージ１０１０上には、例えば銅板からなる第１シールド１０２６が設けられている。前記第１シールド１０２６は、外周下端が第１温度ステージ１０１０の外周部に取着され、内周部が前記支柱１００６に取着されて配設されている。
前記第１温度ステージ１０１０上で前記第１シールド１０２６の内側に第１空間１０２８が形成され、前記第１空間１０２８に前記第２、第３ステージ１０１２、１０１４、第２、第３カートリッジ板２０１２、２０１４および第２、第３連結部材２００６、２００８が収容されている。
前記第１空間１０２８内において、第２ステージ１０１２上には、例えば銅板からなる第２シールド１０３０が設けられている。前記第２シールド１０３０は、外周下端が第２温度ステージ１０１０の外周部に取着され、内周部が前記支柱１００６に取着されて配設されている。
これら第１、第２シールド１０２６、１０３０によって前記ケーシング１０内の空間がさらに仕切られている。
【００１２】
前記第２ステージ１０１２上で前記第２シールド１０３０の内側に第２空間１０３２が形成され、前記第２空間１０３２に前記第３ステージ１０１４、第３カートリッジ板２０１４、および第３連結部材２００８が収容されている。
なお、ケーシング１０の内側で第１温度ステージの下方および第１シールド１０２６の外側方ならびに第１シールド１０２６の上方には、底板部１００２と円筒部１００４と蓋板１０１０とにより第３空間２０３４が形成されている。
これにより、前記受信装置３０は、ケーシング１０の内側で前記第１、第２シールド１０２６、１０３０によって二重に熱的に遮蔽されている。
【００１３】
前記第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４には、前記各カートリッジ２０が挿通される複数のカートリッジ挿通孔１０１６と、前記冷凍機４０が挿入される冷凍機挿入孔１０１８とがそれぞれ貫通して設けられ、第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４の各冷凍機挿通孔１０１８の周縁部にはそれぞれ防振溝が設けられた熱伝導部材１０１９が設けられている。
そして、冷凍機４０が前記底板部１００２に装着された状態で前記第１温度ステージ１０１０に設けられた熱伝導部材１０１９の下端が前記第１冷凍部４００２の下面の外周全周に接触し、第１冷凍部４００２の温度が熱伝導部材１０１９を介して第１温度ステージ１０１０に伝達されるように構成されている。
また、冷凍機４０が前記底板部１００２に装着された状態で前記第２温度ステージ１０１２に設けられた熱伝導部材１０１９の上端が前記第２冷凍部４００４の上面の外周全周に接触し、第２冷凍部４００４の温度が熱伝導部材１０１９を介して第２温度ステージ１０１２に伝達されるように構成されている。
また、冷凍機４０が前記底板部１００２に装着された状態で前記第３温度ステージ１０１４に設けられた熱伝導部材１０１９の円筒内周面が前記第３冷凍部４００６の外周全周に接触し、第３冷凍部４００６の温度が熱伝導部材１０１９を介して第３温度ステージ１０１４に伝達されるように構成されている。
【００１４】
図２に示すように、前記第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４の各カートリッジ挿通孔１０１６の周縁部にはリング状の第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４がそれぞれ装着されている。
前記各カートリッジ２０は、前記取付板２００２が前記カートリッジ挿通孔１００２Ａの周縁部に取着された状態で、前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の外周部が前記第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４の内周部に接触した状態となるように構成されている。また、図１に示すように、前記ケーシング１０に対して前記カートリッジ２０および冷凍機４０が取り付けられた状態で、ケーシング１０の内部は気密となるように構成されており、不図示の真空ポンプなどによってケーシング１０の内部の空気をひくことによって真空状態することができるように構成されている。
【００１５】
次に、受信機システム１の動作について説明する。
前記冷凍機４０を作動させることにより、前記第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６がそれぞれ７０Ｋ、１２Ｋ、４Ｋとなるように冷却される。
７０Ｋに冷却された前記第１冷凍部４００２の温度は、前記熱伝導部材１０１９、第１温度ステージ１０１０、第１接触リング１０２０を介して前記第１カートリッジ板２０１０に伝達され、前記第１カートリッジ板２０１０はほぼ７０Ｋに冷却され、また、これにより前記第１、第２連結部材２００４、２００６も冷却される。
また、１２Ｋに冷却された前記第２冷凍部４００４の温度は、前記熱伝導部材１０１９、第２温度ステージ１０１２、第２接触リング１０２２を介して前記第２カートリッジ板２０１２に伝達され、前記第２カートリッジ板２０１２はほぼ１２Ｋに冷却され、また、これにより前記第２、第３連結部材２００６、２００８も冷却される。
また、４Ｋに冷却された前記第３冷凍部４００６の温度は、前記熱伝導部材１０１９、第３温度ステージ１０１４、第３接触リング１０２４を介して前記第３カートリッジ板２０１４に伝達され、前記第３カートリッジ板２０１４はほぼ４Ｋに冷却され、また、前記第３連結部材２００８も冷却される。
したがって、前記第３カートリッジ板２０１４上面に取着された受信装置３０は、４Ｋに冷却されてほぼ超伝導状態となり、これにより前記したように天体からのミリ波、サブミリ波帯の微弱な信号を伝送し、増幅可能な中間周波数に変換し、出力する動作を行うことができる。
【００１６】
以上の受信システム１において、第１乃至第３接触リングの構成について第１乃至第３カートリッジ板の構成とともに図３、図４を参照して詳細に説明する。図３（Ａ）は第１乃至第３接触リングの平面図、図３（Ｂ）は第１乃至第３接触リングの断面図、図３（Ｃ）は第１乃至第３接触リングの拡大断面図、図４（Ａ）は第１乃至第３カートリッジ板の平面図、図４（Ｂ）は第１乃至第３カートリッジ板の断面図を示す。
【００１７】
図４に示すように、第１カートリッジ板２０１０は、第１連結部材２００４と第２連結部材２００６との間に取着される基板部２０１６と、基板部２０１６の外周部に設けられた円筒部２０１８とで構成されている。前記第２カートリッジ板２０１２は、第２連結部材２００８と第３連結部材２０１０の間に取着される基板部２０１６と、基板部２０１６の外周部に設けられた円筒部２０１８とで構成されている。前記第３カートリッジ板２０１４は、第３連結部材２０１０の上端に取着される基板部２０１６と、基板部２０１６の外周部に設けられた円筒部２０１８とで構成されている。
【００１８】
前記第１接触リング１０２０は、第１温度ステージ１０１０のカートリッジ挿通孔１０１６の縁部にネジにより取着される環板状の取付部１０４０と、前記取付部の内周部から起立する薄肉の円筒部１０４２と、前記円筒部１０４２の上端に設けられ前記円筒部２０１８に接触可能な接触部１０４４と、前記接触部１０４４に装着されたスプリング１０４６（特許請求の範囲の付勢手段に相当）とで構成されている。この付勢手段を前記スプリング１０４６で構成する代わりに、カートリッジ板との熱膨張率の差を利用した材質で構成された締め付けリングなどによって構成してもよい。
前記第２接触リング１０２２は、第２温度ステージ１０１２のカートリッジ挿通孔１０１６の縁部にそれぞれネジにより取着される環板状の取付部１０４０と、前記取付部の内周部から起立する薄肉の円筒部１０４２と、前記円筒部１０４２の上端に設けられ前記円筒部２０１８に接触可能な接触部１０４４と、前記接触部１０４４に装着されたスプリング１０４６とで構成されている。
前記第３接触リング１０２４は、第３温度ステージ１０１４のカートリッジ挿通孔１０１６の縁部にそれぞれネジにより取着される環板状の取付部１０４０と、前記取付部の内周部から起立する薄肉の円筒部１０４２と、前記円筒部１０４２の上端に設けられ前記円筒部２０１８に接触可能な接触部１０４４と、前記接触部１０４４に装着されたスプリング１０４６とで構成されている。
【００１９】
前記第１カートリッジ板２０１０の円筒部２０１８に接触する第１接触リング１０２０の接触部１０４４は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面状の内周面を有する、より詳細には、前記円筒部２０１８の外周面の直径と等しい寸法の内周面を有する円筒壁１０４８を備えている。
前記第２カートリッジ板２０１２の円筒部２０１８に接触する第２接触リング１０２２の接触部１０４４は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面状の内周面を有する、より詳細には、前記円筒部２０１８の外周面の直径と等しい寸法の内周面を有する円筒壁１０４８を備えている。
前記第３カートリッジ板２０１４の円筒部２０１８に接触する第３接触リング１０２４の接触部１０４４は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面状の内周面を有する、より詳細には、前記円筒部２０１８の外周面の直径と等しい寸法の内周面を有する円筒壁１０４８を備えている。
【００２０】
各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の周方向に等間隔をおいた複数箇所に、前記接触部１０４４から円筒部１０４２にわたって接触リング１０２０、１０２２、１０２４の軸方向と平行な方向に延在するスリット１０５０が設けられている。より詳細には、前記円筒壁１０４８が前記の寸法で高精度で加工された後、スリット１０５０が設けられている。
これにより隣り合うスリット１０５０の間に、接触部１０４４から円筒部１０４２にわたり互いに切り離された接触片１０５２が形成され、円筒部１０４２は薄肉であることから互いに切り離された円筒部１０４２は弾性変形可能で、これにより接触片１０５２は各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の径方向に変位可能に構成されている。なお、前記円筒部１０４２は、各接触片１０５２が上述のように弾性変形できることはむろんのこと、各接触片１０５２において円筒部１０４２に対して接触部１０４４が位置関係を保てる程度の最小限の肉厚で形成されている。
前記スプリング１０４６は前記円筒壁１０４８の外周面に装着され、このスプリング１０４６により各接触片１０５２は接触リング１０２０、１０２２、１０２４の径方向内側に変位するように付勢されている。
前記スリット１０５０の幅Ｗは、極めて小さい寸法で形成され、本実施の形態では、幅Ｗは０．２ｍｍである。このようにスリット１０５０の幅Ｗを極めて小さい寸法に設定することにより各接触片１０５２の径方向内側への変位量が小さい値となるように構成されている。
【００２１】
したがって、本実施の形態によれば、前記各カートリッジ２０を前記ケーシング１０から取り外す際には、取付板２００２の底板部１００２への結合状態を解除した後、各カートリッジ２０をケーシング１０の下方に抜き出せばよく、これにより、前記第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４の各接触部１０４４から前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の各円筒部２０１８が抜き出される。
また、前記各カートリッジ２０を前記ケーシング１０に装着する際には、前記第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４の各接触部１０４４に前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の各円筒部２０１８を挿入した後、取付板２００２を底板部１００２に結合させればよい。
したがって、前記各カートリッジ２０のケーシング１０に対する挿脱を容易に行うことができ、前記受信装置３０の各種調整作業を行う上で有利となる。
【００２２】
そして、各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の円筒壁１０４８は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面で形成されているので、スプリング１０４６により円筒壁１０４８が円筒部２０１８の外周面に押圧されることで、充分な接触面積で円筒壁１０４８を円筒部２０１８に接触させることができ、したがって、前記各カートリッジ２０をケーシング１０に対して挿脱できるにも係わらず、前記冷凍機４０の第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６により確実に冷却することができる。
また、前記スリット１０５０の幅Ｗにより各接触片１０５２の径方向内側への変位量が小さい値となっているので、前記各カートリッジ２０を取り外した状態で各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の円筒壁１０４８の内径は、対応する各カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の円筒部２０１８よりも僅かに小さい値にとどめられており、したがって、各接触リング１０２０、１０２２、１０２４に対する挿脱を円滑に行うことができる。
また、前記各接触片１０５２が各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の径方向に変位可能に構成されているので、前記第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４が熱膨張により変形しても、前記カートリッジ４０に取着された前記受信装置３０の位置精度を保つ上で有利となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明の受信機システムによれば、各カートリッジのケーシングに対する挿脱を容易に行うことができ、受信装置の各種調整作業を行う上で有利である。
また、本発明の接触リングによれば、該接触リングの円筒部を充分な接触面積で前記円筒面状の外周面に接触させることにより、該接触リングと円筒状外周面の間における熱伝導の効率を高めることができる。また、前記接触リングから前記円筒面状の外周面を取り外した状態で接触リングの円筒部の内径は、前記円筒面状の外周面よりも僅かに小さい値にとどめられているので、接触リングに対する前記円筒状外周面の挿脱を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受信機システムの構成図である。
【図２】カートリッジの構成を示す構成図である。
【図３】（Ａ）は第１乃至第３接触リングの平面図、（Ｂ）は第１乃至第３接触リングの断面図、（Ｃ）は第１乃至第３接触リングの拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は第１乃至第３カートリッジ板の平面図、（Ｂ）は第１乃至第３カートリッジ板の断面図である。
【符号の説明】
１ 受信機システム
１０ ケーシング
１０２０、１０２２、１０２４ 第１、第２、第３接触リング
１０４２ 円筒部
１０４４ 接触部
１０４６ スプリング
２０ カートリッジ
２０１０、２０１２、２０１４ 第１、第２、第３カートリッジ板
２０１８ 円筒部
３０ 受信装置
４０ 冷凍機
【発明の属する技術分野】
本発明は、超低温に冷却された空間内で受信装置により微弱な電波を受信する受信機システムおよびこのような受信機システムに用いられて好適な接触リングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
天体などからミリ波、サブミリ波帯の微弱な信号を受信する受信機システムがある。
このような受信機システムは、前記信号を伝送して増幅可能な中間周波数に変換して出力する受信装置を含んでいるが、このような受信装置には、雑音の影響を低減するため、低雑音の超伝導素子を採用することが好ましい。したがって、前記受信装置が超伝導素子を有している場合にはこの超伝導素子を超低温に冷却する必要がある。
このような受信機システムにおいては、前記受信装置が設けられたカートリッジと、該カートリッジを収容するケーシングと、それらを冷却する冷凍機とを備えて構成されている。
前記カートリッジは、複数のカートリッジ板が厚さ方向に間隔をおいて連結部材によって連結されて構成されている。
前記ケーシング内には、前記冷凍機によって冷却される板状の温度ステージが前記カートリッジ板と同じ数、厚さ方向に間隔をおいて配設されるとともに、各温度ステージには前記各カートリッジ板が挿通可能なカートリッジ挿通孔が設けられている。
そして、前記各カートリッジ板は、前記各温度ステージのカートリッジ挿通孔に挿通し、かつ、カートリッジ板の部分が温度ステージの部分に充分に接触した状態となるように前記温度ステージに対してネジなどの固定手段によって結合されている。
このような構成によれば、前記冷凍機によって冷却された温度ステージの温度が前記カートリッジ板にスムース伝達される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したカートリッジ板と温度ステージがネジなどの固定手段によって結合されている従来の受信機システムでは、前記受信装置の各種調整を行う必要が生じた場合には、前記カートリッジを前記温度ステージから取り外すために、ケーシングを外し、シールを外し、カートリッジ板と温度ステージを結合しているネジをいちいち外すとともに、前記カートリッジを前記温度ステージに取り付けるために、カートリッジ板と温度ステージをネジで結合しなくてはならず、操作が面倒で前記受信装置の各種調整作業を行う上で不利であった。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、受信装置の各種調整作業を容易に行うことができる受信機システムを提供することにある。
また、本発明の目的は、このような受信機システムに用いられて好適な接触リングを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、ケーシングと、前記ケーシングに組み込まれる複数のカートリッジと、前記ケーシングに組み込まれる複数の受信装置と、前記ケーシングに組み込まれる冷凍機とを備え、前記カートリッジは、前記冷凍機により冷却される円盤状のカートリッジ板を備え、前記カートリッジ板上に前記受信装置が配設される受信機システムであって、前記カートリッジ板の外周面に接触可能で該カートリッジ板の外周面に接触することで該カートリッジ板を前記冷凍機により冷却する接触リングが設けられ、前記カートリッジ板が前記接触リングに挿脱されることで前記カートリッジはケーシングに挿脱可能に組み込まれていることを特徴とする。
そのため、本発明によれば、前記各カートリッジを前記ケーシングから取り外す際には、前記接触リングから前記カートリッジ板を抜き取って各カートリッジをケーシングから取り外せばよく、前記各カートリッジを前記ケーシングに装着する際には、前記接触リングに前記カートリッジ板を挿入して各カートリッジをケーシングに組み込めばよい。
【０００５】
また、本発明は、円筒面状の外周面に対して挿脱可能に装着される接触リングの構造であって、前記接触リングは、薄肉の円筒部と、前記円筒部の端部に設けられた円筒壁状の接触部と、前記接触部の周方向に間隔をおいて前記接触部から円筒部にわたって形成され、前記接触部の径方向内側への変位を可能とする複数のスリットと、前記接触部の外周部に装着され前記接触部を径方向内側に付勢する付勢手段とを備え、前記接触部の内周面は、前記円筒面状の外周面の外径と同一寸法の内径で形成され、前記スリットは、前記接触部の径方向内側への変位量がごく僅かな値となるように小さな幅で形成されていることを特徴とする。
そのため、本発明によれば、接触リングの円筒部は、前記円筒面状の外周面の外径と同一寸法の内径で形成されているので、付勢手段により円筒部が前記円筒面状の外周面に押圧されることで、充分な接触面積で円筒部を前記円筒面状の外周面に接触させることができる。また、前記スリットは、前記接触部の径方向内側への変位量がごく僅かな値となるように小さな幅で形成されているので、前記接触リングから前記円筒面状の外周面を取り外した状態で接触リングの円筒部の内径は、前記円筒面状の外周面よりも僅かに小さい値にとどめられている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の受信機システムおよび接触リングの実施の形態について説明する。
図１は本発明の受信機システムの構成図、図２はカートリッジの構成を示す構成図である。
【０００７】
受信機システム１は、ケーシング１０と、複数のカートリッジ２０と、各カートリッジ２０の上端にそれぞれ装着された受信装置３０と、冷凍機４０とを備えている。前記ケーシング１０は例えばステンレス鋼により円筒状に構成されている。
前記各カートリッジ２０は、図２に示すように、円盤状の取付板２００２と、前記取付板２００２の上部に下方から上方に順次連結される円筒状の第１、第２、第３連結部材２００４、２００６、２００８と、前記第１、第２連結部材２００４、２００６の間に配設される円盤状の第１カートリッジ板２０１０と、前記第２、第３連結部材２００６、２００８の間に配設される円盤状の第２カートリッジ板２０１２と、前記第３連結部材２０１０の上端に配設される円盤状の第３カートリッジ板２０１４とを備え、前記受信装置３０はこの第３カートリッジ板２０１４の上面に取着されている。前記第１、第２、第３連結部材２００４、２００６、２００８は熱伝導性の低い、例えばＦＲＰなどにより構成され、前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４は熱伝導性の高い、例えば銅により構成されている。
【０００８】
前記受信装置３０は、受信機フロントエンド系を構成するものであり、不図示のアンテナで集光された天体からのミリ波、サブミリ波帯の微弱な信号を伝送し、増幅可能な中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に変換し、出力する機能を有している。
前記受信装置３０は、アンテナ光学系と高効率で結合する光学系と、低雑音の超伝導ＳＩＳ素子と、広い周波数帯の増幅器とを備えて構成されている。
【０００９】
前記冷凍機４０は、それぞれ円盤状の第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６を備えており、第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６はこれらの順に直径が次第に小さくなるように形成され、第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６はそれぞれ７０Ｋ、１２Ｋ、４Ｋになるように設定されている。
【００１０】
前記ケーシング１０は、円盤状の底板部１００２と、前記底板部１００２に立設される円筒部１００４と、前記円筒部１００４の軸心上を延在するように前記底板部１００２の中央に立設された支柱１００６と、前記円筒部１００４の上部を閉塞する蓋板１０１０とを備えている。
前記底板部１００２には、前記各カートリッジ２０が挿通される複数のカートリッジ挿通孔１００２Ａと、前記冷凍機４０が挿入される冷凍機挿入孔１００２Ｂとがそれぞれ貫通して設けられている。
前記支柱１００６には、円盤状の第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４が環状の取付部材１０１５を介して取着され、第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４は、これらの順に直径が次第に小さくなるように形成されている。
【００１１】
前記第１温度ステージ１０１０上には、例えば銅板からなる第１シールド１０２６が設けられている。前記第１シールド１０２６は、外周下端が第１温度ステージ１０１０の外周部に取着され、内周部が前記支柱１００６に取着されて配設されている。
前記第１温度ステージ１０１０上で前記第１シールド１０２６の内側に第１空間１０２８が形成され、前記第１空間１０２８に前記第２、第３ステージ１０１２、１０１４、第２、第３カートリッジ板２０１２、２０１４および第２、第３連結部材２００６、２００８が収容されている。
前記第１空間１０２８内において、第２ステージ１０１２上には、例えば銅板からなる第２シールド１０３０が設けられている。前記第２シールド１０３０は、外周下端が第２温度ステージ１０１０の外周部に取着され、内周部が前記支柱１００６に取着されて配設されている。
これら第１、第２シールド１０２６、１０３０によって前記ケーシング１０内の空間がさらに仕切られている。
【００１２】
前記第２ステージ１０１２上で前記第２シールド１０３０の内側に第２空間１０３２が形成され、前記第２空間１０３２に前記第３ステージ１０１４、第３カートリッジ板２０１４、および第３連結部材２００８が収容されている。
なお、ケーシング１０の内側で第１温度ステージの下方および第１シールド１０２６の外側方ならびに第１シールド１０２６の上方には、底板部１００２と円筒部１００４と蓋板１０１０とにより第３空間２０３４が形成されている。
これにより、前記受信装置３０は、ケーシング１０の内側で前記第１、第２シールド１０２６、１０３０によって二重に熱的に遮蔽されている。
【００１３】
前記第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４には、前記各カートリッジ２０が挿通される複数のカートリッジ挿通孔１０１６と、前記冷凍機４０が挿入される冷凍機挿入孔１０１８とがそれぞれ貫通して設けられ、第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４の各冷凍機挿通孔１０１８の周縁部にはそれぞれ防振溝が設けられた熱伝導部材１０１９が設けられている。
そして、冷凍機４０が前記底板部１００２に装着された状態で前記第１温度ステージ１０１０に設けられた熱伝導部材１０１９の下端が前記第１冷凍部４００２の下面の外周全周に接触し、第１冷凍部４００２の温度が熱伝導部材１０１９を介して第１温度ステージ１０１０に伝達されるように構成されている。
また、冷凍機４０が前記底板部１００２に装着された状態で前記第２温度ステージ１０１２に設けられた熱伝導部材１０１９の上端が前記第２冷凍部４００４の上面の外周全周に接触し、第２冷凍部４００４の温度が熱伝導部材１０１９を介して第２温度ステージ１０１２に伝達されるように構成されている。
また、冷凍機４０が前記底板部１００２に装着された状態で前記第３温度ステージ１０１４に設けられた熱伝導部材１０１９の円筒内周面が前記第３冷凍部４００６の外周全周に接触し、第３冷凍部４００６の温度が熱伝導部材１０１９を介して第３温度ステージ１０１４に伝達されるように構成されている。
【００１４】
図２に示すように、前記第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４の各カートリッジ挿通孔１０１６の周縁部にはリング状の第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４がそれぞれ装着されている。
前記各カートリッジ２０は、前記取付板２００２が前記カートリッジ挿通孔１００２Ａの周縁部に取着された状態で、前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の外周部が前記第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４の内周部に接触した状態となるように構成されている。また、図１に示すように、前記ケーシング１０に対して前記カートリッジ２０および冷凍機４０が取り付けられた状態で、ケーシング１０の内部は気密となるように構成されており、不図示の真空ポンプなどによってケーシング１０の内部の空気をひくことによって真空状態することができるように構成されている。
【００１５】
次に、受信機システム１の動作について説明する。
前記冷凍機４０を作動させることにより、前記第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６がそれぞれ７０Ｋ、１２Ｋ、４Ｋとなるように冷却される。
７０Ｋに冷却された前記第１冷凍部４００２の温度は、前記熱伝導部材１０１９、第１温度ステージ１０１０、第１接触リング１０２０を介して前記第１カートリッジ板２０１０に伝達され、前記第１カートリッジ板２０１０はほぼ７０Ｋに冷却され、また、これにより前記第１、第２連結部材２００４、２００６も冷却される。
また、１２Ｋに冷却された前記第２冷凍部４００４の温度は、前記熱伝導部材１０１９、第２温度ステージ１０１２、第２接触リング１０２２を介して前記第２カートリッジ板２０１２に伝達され、前記第２カートリッジ板２０１２はほぼ１２Ｋに冷却され、また、これにより前記第２、第３連結部材２００６、２００８も冷却される。
また、４Ｋに冷却された前記第３冷凍部４００６の温度は、前記熱伝導部材１０１９、第３温度ステージ１０１４、第３接触リング１０２４を介して前記第３カートリッジ板２０１４に伝達され、前記第３カートリッジ板２０１４はほぼ４Ｋに冷却され、また、前記第３連結部材２００８も冷却される。
したがって、前記第３カートリッジ板２０１４上面に取着された受信装置３０は、４Ｋに冷却されてほぼ超伝導状態となり、これにより前記したように天体からのミリ波、サブミリ波帯の微弱な信号を伝送し、増幅可能な中間周波数に変換し、出力する動作を行うことができる。
【００１６】
以上の受信システム１において、第１乃至第３接触リングの構成について第１乃至第３カートリッジ板の構成とともに図３、図４を参照して詳細に説明する。図３（Ａ）は第１乃至第３接触リングの平面図、図３（Ｂ）は第１乃至第３接触リングの断面図、図３（Ｃ）は第１乃至第３接触リングの拡大断面図、図４（Ａ）は第１乃至第３カートリッジ板の平面図、図４（Ｂ）は第１乃至第３カートリッジ板の断面図を示す。
【００１７】
図４に示すように、第１カートリッジ板２０１０は、第１連結部材２００４と第２連結部材２００６との間に取着される基板部２０１６と、基板部２０１６の外周部に設けられた円筒部２０１８とで構成されている。前記第２カートリッジ板２０１２は、第２連結部材２００８と第３連結部材２０１０の間に取着される基板部２０１６と、基板部２０１６の外周部に設けられた円筒部２０１８とで構成されている。前記第３カートリッジ板２０１４は、第３連結部材２０１０の上端に取着される基板部２０１６と、基板部２０１６の外周部に設けられた円筒部２０１８とで構成されている。
【００１８】
前記第１接触リング１０２０は、第１温度ステージ１０１０のカートリッジ挿通孔１０１６の縁部にネジにより取着される環板状の取付部１０４０と、前記取付部の内周部から起立する薄肉の円筒部１０４２と、前記円筒部１０４２の上端に設けられ前記円筒部２０１８に接触可能な接触部１０４４と、前記接触部１０４４に装着されたスプリング１０４６（特許請求の範囲の付勢手段に相当）とで構成されている。この付勢手段を前記スプリング１０４６で構成する代わりに、カートリッジ板との熱膨張率の差を利用した材質で構成された締め付けリングなどによって構成してもよい。
前記第２接触リング１０２２は、第２温度ステージ１０１２のカートリッジ挿通孔１０１６の縁部にそれぞれネジにより取着される環板状の取付部１０４０と、前記取付部の内周部から起立する薄肉の円筒部１０４２と、前記円筒部１０４２の上端に設けられ前記円筒部２０１８に接触可能な接触部１０４４と、前記接触部１０４４に装着されたスプリング１０４６とで構成されている。
前記第３接触リング１０２４は、第３温度ステージ１０１４のカートリッジ挿通孔１０１６の縁部にそれぞれネジにより取着される環板状の取付部１０４０と、前記取付部の内周部から起立する薄肉の円筒部１０４２と、前記円筒部１０４２の上端に設けられ前記円筒部２０１８に接触可能な接触部１０４４と、前記接触部１０４４に装着されたスプリング１０４６とで構成されている。
【００１９】
前記第１カートリッジ板２０１０の円筒部２０１８に接触する第１接触リング１０２０の接触部１０４４は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面状の内周面を有する、より詳細には、前記円筒部２０１８の外周面の直径と等しい寸法の内周面を有する円筒壁１０４８を備えている。
前記第２カートリッジ板２０１２の円筒部２０１８に接触する第２接触リング１０２２の接触部１０４４は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面状の内周面を有する、より詳細には、前記円筒部２０１８の外周面の直径と等しい寸法の内周面を有する円筒壁１０４８を備えている。
前記第３カートリッジ板２０１４の円筒部２０１８に接触する第３接触リング１０２４の接触部１０４４は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面状の内周面を有する、より詳細には、前記円筒部２０１８の外周面の直径と等しい寸法の内周面を有する円筒壁１０４８を備えている。
【００２０】
各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の周方向に等間隔をおいた複数箇所に、前記接触部１０４４から円筒部１０４２にわたって接触リング１０２０、１０２２、１０２４の軸方向と平行な方向に延在するスリット１０５０が設けられている。より詳細には、前記円筒壁１０４８が前記の寸法で高精度で加工された後、スリット１０５０が設けられている。
これにより隣り合うスリット１０５０の間に、接触部１０４４から円筒部１０４２にわたり互いに切り離された接触片１０５２が形成され、円筒部１０４２は薄肉であることから互いに切り離された円筒部１０４２は弾性変形可能で、これにより接触片１０５２は各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の径方向に変位可能に構成されている。なお、前記円筒部１０４２は、各接触片１０５２が上述のように弾性変形できることはむろんのこと、各接触片１０５２において円筒部１０４２に対して接触部１０４４が位置関係を保てる程度の最小限の肉厚で形成されている。
前記スプリング１０４６は前記円筒壁１０４８の外周面に装着され、このスプリング１０４６により各接触片１０５２は接触リング１０２０、１０２２、１０２４の径方向内側に変位するように付勢されている。
前記スリット１０５０の幅Ｗは、極めて小さい寸法で形成され、本実施の形態では、幅Ｗは０．２ｍｍである。このようにスリット１０５０の幅Ｗを極めて小さい寸法に設定することにより各接触片１０５２の径方向内側への変位量が小さい値となるように構成されている。
【００２１】
したがって、本実施の形態によれば、前記各カートリッジ２０を前記ケーシング１０から取り外す際には、取付板２００２の底板部１００２への結合状態を解除した後、各カートリッジ２０をケーシング１０の下方に抜き出せばよく、これにより、前記第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４の各接触部１０４４から前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の各円筒部２０１８が抜き出される。
また、前記各カートリッジ２０を前記ケーシング１０に装着する際には、前記第１、第２、第３接触リング１０２０、１０２２、１０２４の各接触部１０４４に前記第１、第２、第３カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の各円筒部２０１８を挿入した後、取付板２００２を底板部１００２に結合させればよい。
したがって、前記各カートリッジ２０のケーシング１０に対する挿脱を容易に行うことができ、前記受信装置３０の各種調整作業を行う上で有利となる。
【００２２】
そして、各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の円筒壁１０４８は、前記円筒部２０１８の外周面に合致した円筒面で形成されているので、スプリング１０４６により円筒壁１０４８が円筒部２０１８の外周面に押圧されることで、充分な接触面積で円筒壁１０４８を円筒部２０１８に接触させることができ、したがって、前記各カートリッジ２０をケーシング１０に対して挿脱できるにも係わらず、前記冷凍機４０の第１、第２、第３冷凍部４００２、４００４、４００６により確実に冷却することができる。
また、前記スリット１０５０の幅Ｗにより各接触片１０５２の径方向内側への変位量が小さい値となっているので、前記各カートリッジ２０を取り外した状態で各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の円筒壁１０４８の内径は、対応する各カートリッジ板２０１０、２０１２、２０１４の円筒部２０１８よりも僅かに小さい値にとどめられており、したがって、各接触リング１０２０、１０２２、１０２４に対する挿脱を円滑に行うことができる。
また、前記各接触片１０５２が各接触リング１０２０、１０２２、１０２４の径方向に変位可能に構成されているので、前記第１、第２、第３温度ステージ１０１０、１０１２、１０１４が熱膨張により変形しても、前記カートリッジ４０に取着された前記受信装置３０の位置精度を保つ上で有利となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明の受信機システムによれば、各カートリッジのケーシングに対する挿脱を容易に行うことができ、受信装置の各種調整作業を行う上で有利である。
また、本発明の接触リングによれば、該接触リングの円筒部を充分な接触面積で前記円筒面状の外周面に接触させることにより、該接触リングと円筒状外周面の間における熱伝導の効率を高めることができる。また、前記接触リングから前記円筒面状の外周面を取り外した状態で接触リングの円筒部の内径は、前記円筒面状の外周面よりも僅かに小さい値にとどめられているので、接触リングに対する前記円筒状外周面の挿脱を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受信機システムの構成図である。
【図２】カートリッジの構成を示す構成図である。
【図３】（Ａ）は第１乃至第３接触リングの平面図、（Ｂ）は第１乃至第３接触リングの断面図、（Ｃ）は第１乃至第３接触リングの拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は第１乃至第３カートリッジ板の平面図、（Ｂ）は第１乃至第３カートリッジ板の断面図である。
【符号の説明】
１ 受信機システム
１０ ケーシング
１０２０、１０２２、１０２４ 第１、第２、第３接触リング
１０４２ 円筒部
１０４４ 接触部
１０４６ スプリング
２０ カートリッジ
２０１０、２０１２、２０１４ 第１、第２、第３カートリッジ板
２０１８ 円筒部
３０ 受信装置
４０ 冷凍機
Claims (4)
- ケーシングと、前記ケーシングに組み込まれる複数のカートリッジと、前記ケーシングに組み込まれる複数の受信装置と、前記ケーシングに組み込まれる冷凍機とを備え、
前記カートリッジは、前記冷凍機により冷却される円盤状のカートリッジ板を備え、
前記カートリッジ板上に前記受信装置が配設される受信機システムであって、
前記カートリッジ板の外周面に接触可能で該カートリッジ板の外周面に接触することで該カートリッジ板を前記冷凍機により冷却する接触リングが設けられ、
前記カートリッジ板が前記接触リングに挿脱されることで前記カートリッジはケーシングに挿脱可能に組み込まれている、
ことを特徴とする受信機システム。 - 前記カートリッジ板の外周部には円筒部が設けられ、前記接触リングは、薄肉の円筒部と、前記円筒部の端部に設けられた円筒壁状の接触部と、前記接触部の周方向に間隔をおいて前記接触部から円筒部にわたって形成され、前記接触部の径方向内側への変位を可能とする複数のスリットと、前記接触部の外周部に装着され前記接触部を径方向内側に付勢する付勢手段とを備え、前記接触部の内周面は、前記カートリッジ板の円筒部の外周面の外径と同一寸法の内径で形成され、前記スリットは、前記接触部の径方向内側への変位量がごく僅かな値となるように小さな幅で形成されていることを特徴とする請求項１記載の受信機システム。
- 前記ケーシングには前記冷凍機からの熱が伝達される複数の温度ステージが配設され、前記カートリッジは前記温度ステージに対応した数の複数のカートリッジ板を備え、これらカートリッジ板は互いに平行をなした状態で前記カートリッジの挿脱方向に間隔をおいて配列され、前記接触リングは前記温度ステージに貫設されたカートリッジ挿通孔にそれぞれ取着され、少なくとも最上部以外に位置する前記温度ステージの外周部に前記ケーシング内の空間をさらに仕切るシールドが設けられ、前記受信装置は前記シールド内で前記複数のカートリッジ板のうち最上部に位置するカートリッジ板上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の受信機システム。
- 円筒面状の外周面に対して挿脱可能に装着される接触リングの構造であって、
前記接触リングは、
薄肉の円筒部と、
前記円筒部の端部に設けられた円筒壁状の接触部と、
前記接触部の周方向に間隔をおいて前記接触部から円筒部にわたって形成され、前記接触部の径方向内側への変位を可能とする複数のスリットと、
前記接触部の外周部に装着され前記接触部を径方向内側に付勢する付勢手段とを備え、
前記接触部の内周面は、前記円筒面状の外周面の外径と同一寸法の内径で形成され、
前記スリットは、前記接触部の径方向内側への変位量がごく僅かな値となるように小さな幅で形成されている、
ことを特徴とする接触リング。
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