JP5600480B2

JP5600480B2 - 導波管

Info

Publication number: JP5600480B2
Application number: JP2010126933A
Authority: JP
Inventors: 直文猪股
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: JP2011254306A

Description

本発明は、電波を伝送するために用いる導波管に関する。

導波路の形状には様々なものがあり、その導波路の形状を実現するために導波管の構成が検討されている。
たとえば、導波路の長手方向の断面形状が一定の導波管、または、断面形状が単調に大きくなったり小さくなったりと変化するテーパー状の導波管を構成するには、押出し、鍛造、鋳造等を用いることで、導波路を周方向に継ぎ合わせることなく一体的に形成することが可能である。また、屈曲状導波路は、パイプ状の導波管の曲げ加工にて製造可能である。しかし、コーナーベンドや分岐路などを有する複雑な形状を形成するときに、導波管を周方向に一体的に構成することは困難である。この場合には、周方向に分割して製造した部品を接続して導波管を構成している。

分割された部品は、たとえば、金属材料に機械切削にて導波路となる溝を彫り込む方法、鋳造により溝を形成する方法、あるいは、溝が設けられた樹脂を成形した後で電気的導通性を備えるために金属メッキを施す方法などで製造される。これらの方法により製造された部品の接続には、たとえば特許文献１に示す導波管のように接着剤または接着シートが用いられたり、ロー付けや拡散接合が用いられたりしている。
しかし、これらの方法は、製造工程が複雑となったり、接着剤を硬化させるため部品などを高温状態に保持する設備が必要となったりするので、製造に要する時間が長くなり導波管の製造コストが高くなるという問題がある。

そこで、ビスやリベットなどの締結子（締結部材）を用いて、分割された部品同士を接続することが検討されている。締結子で接続する方法は、簡単な設備で導波管の製造が可能であること、締結子自体が低コストであるなどの利点がある。
分割された部品同士のうち締結子で固定された部分の近傍は互いに確実に接続されているが、部品同士のうち締結子で固定された部分から離れた部分は、部品の反りや寸法誤差により隙間が生じる。
導波管において、電気的に接続されている部分の間隔が大きくなるほど（電気的に接続されていない恐れのある部分の長さが長くなるほど）、導波管から電波が漏れやすく（電波を遮断しにくく）なり伝送損失が大きくなる。また、複数の導波管が形成されている場合、アイソレーションの低下が生じる。使用する波長より短い間隔で締結子を設置することにより、これらの電波の漏れを抑制することが可能である。

特許第３６５００８３号公報

しかしながら、導波管の遮断性能を向上させるために締結子を配置するピッチを小さくすると、使用される締結子の数が多くなり導波管の製造コストが高くなってしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストを抑えながらも電波の遮断性能を高めた導波管を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の導波管は、第一の基準面が設けられた第一の部材と、前記第一の基準面に対向する第二の基準面が設けられた第二の部材と、を備え、前記第一の基準面および前記第二の基準面の少なくとも一方に溝状の導波路が形成された導波管であって、弾性を有して板状に形成された中間部材と、前記第一の部材と前記第二の部材とを、前記第一の基準面と前記第二の基準面との間に前記中間部材を挟んだ状態で固定する締結部材と、を備え、前記第一の基準面または前記中間部材のいずれか一方に、突出する突部が設けられ、前記突部は、前記中間部材の一部を塑性変形させて変形部を形成することにより、前記変形部に隣接して設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、第一の基準面または中間部材のいずれか一方に、突出する突部が設けられている。このため、第一の基準面と第二の基準面との間に中間部材を挟んだ状態で第一の部材と第二の部材とを締結部材により固定したときに、突部の位置で、第一の部材を中間部材に確実に接続させることができる。
第一の部材および第二の部材のうち締結部材で固定された部分の近傍は、中間部材を介して確実に接続されている。突部を設けることで、新たに締結部材を設けて製造コストが上昇することなく、締結部材から離間した位置において第一の部材と中間部材とを確実に接続させ、第一の部材と中間部材とが確実に接続されている部分の間隔を狭めることで、導波管の遮断性能を高めることができる。
また、弾性を有する中間部材に、より確実に突部を設けることができる。

また、上記の導波管において、前記中間部材には、舌状に形成された舌部が設けられ、前記舌部の基端側に前記変形部が形成されて前記舌部の先端部が突出することで、前記舌部が前記突部を構成していることがより好ましい。
一般的に、変形部はプレスにて圧延加工されるが、プレスは板材を延ばす加工である為、寸法精度が低下する。この発明によれば、変形部を舌部の基端側だけに形成することでプレスの抜き加工で製造可能となり、舌部の寸法精度を高めることができる。

また、上記の導波管において、前記第一の部材および前記第二の部材には、前記第一の部材と前記第二の部材とが前記中間部材を挟んだ状態で固定されたときに、前記変形部との接触をさけるように凹んだ逃げ部が形成されていることがより好ましい。
この発明によれば、変形部に第一の部材または第二の部材が接触することで、変形部が変形して突部の突出した形状が変化し、第一の部材が中間部材に接続しにくくなるのを防止することができる。

また、上記の導波管において、前記導波路の長手方向に一定の間隔で形成され、前記導波路を外気に連通させる複数の貫通孔部を有することがより好ましい。
この発明によれば、長手方向に形成された貫通孔部の間隔に対応する波長の電波用のアンテナとして導波管を用いることができる。

本発明の導波管によれば、製造コストを抑えながらも電波の遮断性能を高めることができる。

本発明の第１実施形態の導波管の側面断面図である。図１中の切断線Ａ１−Ａ１の断面図である。同導波管を分解した断面図である。同導波管の中間部材の平面図である。本発明の第２実施形態の導波管の正面断面図である。同導波管を分解した断面図である。図５の要部拡大図である。本発明の第３実施形態の導波管の正面断面図である。図８の要部拡大図である。本発明の第４実施形態の導波管の正面断面図である図１０の要部拡大図である。同導波管の中間部材の要部の平面図である。本発明の実施形態の変形例の導波管の正面断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る導波管の第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。この導波管は、導体損失を抑えて電波を効率的に伝送するためのものである。
図１から図３に示すように、導波管１は、第一の基準面２ａが設けられた第一の部材２と、第一の基準面２ａに対向する第二の基準面３ａが設けられた第二の部材３と、弾性を有して板状に形成された中間部材４と、第一の部材２と第二の部材３とを、第一の基準面２ａと第二の基準面３ａとの間に中間部材４を挟んだ状態で固定するビス（締結部材）５とを備えている。

第一の部材２および第二の部材３は、本実施形態では鋳造した金属で板状に形成されている。なお、第一の部材２および第二の部材３を形成する材料としては、金属や樹脂にメッキを施した部材などの導体（電気伝導体）を適宜選択して用いることができる。
第一の部材２の長手方向Ｌ（図２参照）には、第一の基準面２ａから突出する突部８と、突部８に対応した形状に第一の基準面２ａに対して凹んだ没部９とが交互に並べて設けられている。突部８および没部９は、第一の基準面２ａの幅方向の両端部にそれぞれ並べて設けられている。突部８はほぼ円錐台の形状に形成されている。没部９はほぼ半球状に凹んでいる。そして、突部８を没部９に挿入したときに、突部８全体が没部９内に収容されるように、突部８および没部９の形状が設定されている。
第一の基準面２ａの幅方向に並んだ一対の突部８の間には、長手方向Ｌに延びる溝状の導波路１３が形成されている（図１参照）。
第一の部材２の長手方向Ｌの両端部には、ビス５に螺合する雌ネジ部１０が形成されている。

第二の部材３の第二の基準面３ａには、第一の部材２の突部８に対応する位置に没部１１が、第一の部材２の没部９に対応する位置に突部１２がそれぞれ設けられている。没部１１は没部９と同一の形状に、突部１２は突部８と同一の形状にそれぞれ形成されている。
第二の部材３の長手方向Ｌの両端部における雌ネジ部１０に対応する位置には、ビス５を挿通する通し孔１４が形成されている。

中間部材４は、りん青銅などの金属性の板バネ材で形成されている。中間部材４としては、弾性係数の小さい（低反発）導体を用いることが好ましい。本実施形態では、中間部材４の幅は、第一の部材２および第二の部材３の幅とほぼ等しく設定されている。
図４に示すように、中間部材４には、突部８および没部９に対応する位置に十字状の溝孔１６が形成されている。溝孔１６は、互いに交差する方向に延びる第一の孔部１６ａおよび第二の孔部１６ｂを一体に構成することで形成されている。中間部材４の長手方向Ｌの両端部における雌ネジ部１０に対応する位置には、ビス５を挿通する通し孔１７が形成されている。
図３および図４に示すように、中間部材４は、外力を受けない自然状態では、溝孔１６および通し孔１７が形成されているだけで、平坦な板状に形成されている。一方で、中間部材４は、第一の部材２と第二の部材３との間に挟まれたときには、図２に示すように、中間部材４における一部の溝孔１６の縁部に第一の部材２の突部８が当接することで前記縁部が第二の部材３の没部１１側に湾曲するとともに、残りの溝孔１６の縁部に第二の部材３の突部１２が当接することで前記縁部が第一の部材２の没部９側に湾曲する。

このように構成された導波管１は、第一の部材２と第二の部材３との間に中間部材４を挟んだ状態で、ビス５を通し孔１４、１７を通して雌ネジ部１０と螺合させることで一体に構成される。

以上説明したように、本実施形態の導波管１によれば、第一の基準面２ａに突部８が設けられている。このため、第一の基準面２ａと第二の基準面３ａとの間に中間部材４を挟んだ状態で第一の部材２と第二の部材３とをビス５で固定したときに、突部８の位置で、第一の部材２を中間部材４に確実に電気的に接続させることができる。
第一の部材２および第二の部材３のうちビス５で固定された部分の近傍は、中間部材４を介して確実に電気的に接続されている。突部８を設けることで、新たにビス５を設けて製造コストが上昇することなく、長手方向Ｌに隣り合うビス５の間において第一の部材２と中間部材４とを確実に接続させ第一の部材２と中間部材４とが確実に電気的に接続されている部分の間隔を狭めることで、導波管１の電波の遮断性能を高めることができる。

たとえば、導波管１で波長が６ｍｍの電波（ミリメートル波）を伝送する場合、ビス５、突部８および没部９のなかで長手方向Ｌに隣り合うものの間隔を波長以下である６ｍｍ以下に設定することで、電波の遮断性能を高めることができる。

また、突部８は第一の基準面２ａに設けられ、第二の基準面３ａには突部８に対応した形状に凹んだ没部１１が設けられている。
中間部材４を挟んで第一の部材２と第二の部材３とをビス５で固定したときに、中間部材４のうち突部８で当接された部分は第二の基準面３ａ側に突出するように変形する。第二の基準面３ａに没部１１を設けることで、中間部材４における第二の基準面３ａ側に突出した部分の周囲を第二の基準面３ａに接続しやすくすることができる。

中間部材４における突部８が当接する部分には、溝孔１６が形成されている。したがって、中間部材４のうち溝孔１６の縁部が突部８の形状に沿って変形しやすくなるので、第一の部材２と中間部材４とをより確実に接続させることができる。さらに、溝孔１６により、中間部材４が変形する範囲を抑制することができる。

なお、本実施形態では、溝孔１６の形状を十字状とした。しかし、溝孔の形状はこれに限ることなく、一方向のみに延びるスロット状や、円形の形状に形成してもよい。
また、没部９、突部８も同様の機能を満たすものであれば、形状は限定されない。また、図は、導波管の構成要素を示したものであり、本要素の導波管を幅方向に複数並べたり、積層したりしたものにも適用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５から図７を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図５および図６に示すように、本実施形態の導波管２１は、第一の基準面２ａに突部８および没部９を設けることなく第一の基準面２ａが平坦に形成された第一の部材２２と、第二の基準面３ａに没部１１および突部１２を設けることなく第二の基準面３ａが平坦に形成された第二の部材２３と、第一の部材２２と第二の部材２３との間に挟まれた状態で固定された中間部材２４と、前述のビス５とを備えている。

中間部材２４は、第１実施形態の中間部材４の溝孔１６に代えて、第一の基準面２ａ側に突出する突部２５と、第二の基準面３ａ側に突出する突部２６とが長手方向Ｌに交互に設けられている。
第一の部材２２と第二の部材２３とを間に中間部材２４を挟んでビス５で固定することで、図７に示すように、中間部材２４の突部２５を第一の基準面２ａに、突部２６を第二の基準面３ａに、突部２５、２６を変形させながら確実に電気的に接続することができる。

このように構成された本実施形態の導波管２１によれば、製造コストを抑えながらも電波の遮断性能を高めることができる。
さらに、一般的に、導波管の電気的性能を向上させる為には、第一の基準面２ａと中間部材２４との隙間の発生を抑制する必要があり、第一の基準面２ａおよび第二の基準面３ａを研磨して平坦度を高めることが行われているが、第一の基準面２ａおよび第二の基準面３ａに突部８および突部１２を設けないことで、第一の基準面２ａおよび第二の基準面３ａを容易に研磨することができる。
なお、突部２５と突部２６とが長手方向Ｌに交互に設けられている必要はなく、突部２５と突部２６とが長手方向Ｌにランダム（無作為）に形成されていてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８および図９を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図８に示すように、本実施形態の導波管３１は、第一の部材３２と、第二の部材３３と、第一の部材３２と第二の部材３３との間に挟まれた状態で固定された中間部材３４と、前述のビス５とを備えている。

以下では、まず、中間部材３４について説明する。
中間部材３４には、上記第２実施形態の中間部材２４の突部２５、２６に代えて、第一の基準面２ａ側に突出する突部３５と、突部３５に隣接して設けられた変形部３６とが長手方向Ｌに間隔を空けて複数設けられている。変形部３６は、中間部材３４の表面が延びる方向を変化させるものであり、本実施形態では、変形部３６は中間部材３４の一部を第二の基準面３ａ側に塑性変形させて形成されている。また、変形部３６に隣接して設けられた突部３５は、中間部材３４における変形部３６の周囲の部分から中間部材３４の厚さ方向に突出することになる。
図９は、第一の部材３２と第二の部材３３との間で挟まれてビス５で固定された状態での中間部材３４の形状を示している（この形状の詳細については後述する）。図９中の２点鎖線は、外力が作用しない自然状態での中間部材３４の形状を示している。自然状態においては、突部３５、変形部３６は、位置Ｑ１、位置Ｑ２にそれぞれ配置される。

図８および図９に示すように、第一の部材３２には、第２実施形態の第一の部材２２の各構成に加えて、突部３５に当接するために凹んだ当接部３７が突部３５に対応する位置に形成されている。一方で、第二の部材３３には、第２実施形態の第二の部材２３の各構成に加えて、第二の基準面３ａから所定の形状に凹んだ逃げ部３８が変形部３６に対応する位置に形成されている。
図９に示すように、自然状態で位置Ｑ１、位置Ｑ２に配置された突部３５、変形部３６は、中間部材３４が第一の部材３２および第二の部材３３に挟まれた状態で固定されたときに、突部３５が当接部３７の表面に当接することで、突部３５および変形部３６は当接部３７から離間する方向に変形しながら移動し、図中の突部３５、変形部３６として示された位置に移る。
本実施形態における逃げ部３８の寸法は、以下のように設定されている。逃げ部３８の長手方向Ｌの幅Ｘ１は、変形部３６の長手方向Ｌの幅Ｘ２より大きく設定されている。そして、逃げ部３８の第二の基準面３ａからの深さＸ３は、突部３５が当接部３７の表面に当接して変形部３６が変形したときの第二の基準面３ａから変形部３６までの最大距離Ｘ４より大きく設定されている。
以上のように構成されているので、第一の部材３２と第二の部材３３とが中間部材３４を挟んだ状態で固定されたとき、変形部３６が第一の部材３２と第二の部材３３に潰されることなく塑性変形状態を保つことで、電気的接続を保持することができる。

このように構成された本実施形態の導波管３１によれば、製造コストを抑えつつ、電波の遮断性能を高めることができる。
そして、第二の部材３３には逃げ部３８が形成されている。変形部３６が第二の部材３３に接触すると、変形部３６および突部３５の塑性変形形状が維持できなくなり、第一の部材３２が中間部材３４に接続しにくくなる恐れがある。本実施形態では、第二の部材３３に逃げ部３８が形成されているので、中間部材３４の塑性変形が維持でき、接触力を保持することができる。

なお、本実施形態では、逃げ部３８および変形部３６を第二の部材３３側に形成した。しかし、変形部３６は本形状に限られるものでない。突部が第一の部材３２により当接される前後のいずれの状態においても、変形部が中間部材３４の第一の基準面２ａ側に位置している場合には、逃げ部を設けなくてもよい。また、逃げ部を第一の部材３２に形成したり、第一の部材３２および第二の部材３３の両方に形成したりしてもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１０から図１２を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１０および図１１に示すように、本実施形態の導波管４１は、第３実施形態の導波管３１の中間部材３４に代えて中間部材４４を備えている。

図１１および図１２に示すように、中間部材４４には、上記第３実施形態の中間部材３４の突部３５および変形部３６に代えて、舌状に形成された舌部４５と、舌部４５に隣接して設けられた変形部４６とが長手方向Ｌに間隔を空けて複数設けられている（図１０参照。）。なお、図１０において変形部４６は示していない。舌部４５の基端側に隣接して変形部４６が形成されて舌部４５の先端部が突出することで、舌部４５が突部を構成している。
なお、本実施形態において、第二の部材３３の逃げ部３８は、第一の部材３２と第二の部材３３とが中間部材４４を挟んだ状態で固定されたときに、変形部４６との接触をさけるように一定の寸法に凹んだ形状に形成されている。
そして、中間部材４４が第一の部材３２および第二の部材３３に挟まれた状態で固定されたときに、図１１に示すように、舌部４５が当接部３７の表面に当接することで、第一の部材３２の当接部３７と中間部材４４の舌部４５とが電気的に接続される。

このように構成された本実施形態の導波管４１によれば、製造コストを抑えつつ、電波の遮断性能を高めることができる。
一般的に、塑性変形部はプレスにて圧延加工されるが、プレスは板材を延ばす加工である為、寸法精度が低下する。したがって、変形部４６を舌部４５の基端側だけに形成することでプレスの抜き加工で製造可能となり、舌部４５の寸法精度を高めることができる。

以上、本発明の第１実施形態から第４実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
たとえば、上記第１実施形態から第４実施形態では、第一の部材および第二の部材の少なくとも一方が複数の層で構成されていてもよい。

また、上記第１実施形態から第４実施形態の導波管においては、導波管が導波路１３を外気に連通させる複数の貫通孔部を有するように構成してもよい。これらの貫通孔部は長手方向Ｌに一定の間隔で形成される。
たとえば、図１３に示す導波管５１は、第１実施形態の導波管１の各構成に加えて貫通孔部５２を備えている。貫通孔部５２は、中間部材４に長手方向Ｌに一定の間隔で形成されたスロット５３と、第二の部材３に形成され、複数のスロット５３に連通する連通孔５４とを有している。
本変形例の導波管５１は、貫通孔部５０を有することで導波管アンテナとしても用いることができ、導波管アンテナを安価に構成することができる。

また、上記第１実施形態から第４実施形態では、導波路は第一の基準面に形成されていたが、導波路は第二の基準面に形成されていてもよいし、第一の基準面および第二の基準面の両方に形成されていてもよい。

１、２１、３１、４１、５１導波管
２、２２、３２第一の部材
２ａ第一の基準面
３、２３、３３第二の部材
３ａ第二の基準面
４、２４中間部材
５ビス（締結部材）
８、２５、３５突部
１１没部
１３導波路
１６溝孔
３６、４６変形部
３８逃げ部
４５舌部（突部）
５２貫通孔部

Claims

第一の基準面が設けられた第一の部材と、前記第一の基準面に対向する第二の基準面が設けられた第二の部材と、を備え、前記第一の基準面および前記第二の基準面の少なくとも一方に溝状の導波路が形成された導波管であって、
弾性を有して板状に形成された中間部材と、
前記第一の部材と前記第二の部材とを、前記第一の基準面と前記第二の基準面との間に前記中間部材を挟んだ状態で固定する締結部材と、
を備え、
前記第一の基準面または前記中間部材のいずれか一方に、突出する突部が設けられ、
前記突部は、前記中間部材の一部を塑性変形させて変形部を形成することにより、前記変形部に隣接して設けられていることを特徴とする導波管。
前記中間部材には、舌状に形成された舌部が設けられ、
前記舌部の基端側に前記変形部が形成されて前記舌部の先端部が突出することで、前記舌部が前記突部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の導波管。
前記第一の部材および前記第二の部材には、前記第一の部材と前記第二の部材とが前記中間部材を挟んだ状態で固定されたときに、前記変形部との接触をさけるように凹んだ逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導波管。
前記導波路の長手方向に一定の間隔で形成され、前記導波路を外気に連通させる複数の貫通孔部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の導波管。