JPH0532855B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、電子管の金属およびセラミツクリ
ングのろう接部構造に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

電子管のとくに真空容器の一部に、電気伝導度
のよい銅または銅を主体にした合金（これを単に
銅と記す）と、アルミナのようなセラミツクリン
グまたは円筒（これを単にセラミツクリングと記
す）との気密ろう接部構造を備える場合がある。
金属とセラミツクとのろう接部構造は、熱応力の
関係からセラミツクリングの外周に金属を配置し
てろう接するのが一般的である。しかし例えばク
ライストロンのようなマイクロ波管の出力同軸導
波管の誘電体気密接合部は、第１２図に示すよう
に金属円筒の外周にセラミツクリングを気密ろう
接する構造にならざるを得ない場合がある。すな
わち同図において符号５８は内導体の一部を構成
する銅製薄肉円筒、４８は外導体の一部を構成す
る銅製薄肉円筒、２０はアルミナセラミツクリン
グ、Ｂは気密ろう接部、４９は外周補強用モリブ
デン製ワイヤ、５７，６１は内導体パイプ、４
７，５４は外導体パイプをあらわしている。

このようなろう接構造では、セラミツクに比べ
て銅がおよそ２倍の熱膨張率を有するため、信頼
性の高いろう接部状態を得るのが容易ではない。
なお、金属の方を薄肉にして応力を吸収するのが
一般的であるが、機械的強度が十分得られないた
め、金属の肉厚をあまり薄くできない制約もあ
り、ろう接が困難である。ろう接に際して高温に
加熱するとセラミツクリング２０よりも内周の金
属円筒５８が大きく熱膨張し、第１３図に示すよ
うにセラミツクリングに対応する部分が内側に窪
んだ円周状凹部５８ａができる。次に冷却すると
この形状のまま金属円筒の方がセラミツクリング
よりも余分に収縮するため、同図に矢印で示すよ
うにろう接部Ｂに内方への引張り応力が働く。こ
のためろう接部の気密接合が不十分な状態になつ
たりあるいは破損しやすくなる。またその引張り
応力のためセラミツクリングにクラツクが生じた
りするおそれがある。また第１４図に示すように
内側に補強用金属リング１１を当てることも考え
られるが、やはりろう接の冷却時にこの金属リン
グ１１が余分に収縮する結果、金属円筒５８との
間の間隙ｇが大きく開き、内側のろう１２が局部
的に集まつて応力が不均等にかかり、同様の不都
合が生じやすい。このように信頼性の高いろう接
が得にくい傾向がある。

〔発明の目的〕

この発明は、以上の不都合を解消し銅のような
熱膨張係数の大きい金属円筒とその外側のセラミ
ツクリングとのろう接部が高い信頼性を有する電
子管の金属およびセラミツクリングのろう接部構
造を提供するものである。

〔発明の概要〕

この発明は、セラミツクリングと金属円筒との
ろう接部に対応する位置の金属円筒内周に、熱膨
張率がセラミツクリングの熱膨張率に近似する材
料の補助リングが固定されてなる電子管の金属お
よびセラミツクリングのろう接部構造である。そ
してこの補助リングとしては、例えば同質のセラ
ミツクリング、あるいはモリブデンのようなセラ
ミツクリングに近似する膨張率を有する金属リン
グ、あるいは切れ目を有する金属リングの内周に
熱膨張率の比較的高い金属リングを密に嵌合した
二重リングを配置するものである。

これによつて、熱膨張率の大きい金属円筒とセ
ラミツクリングとの間のろう接部に不所望な引張
り応力がほとんどかからず、ろう接部が安定で良
好な気密接合状態が得られる。したがつてこのろ
う接部が破損したりセラミツクにクラツクが生じ
たりせず、信頼性の高い接合構造が得られる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してその実施例を説明する。な
お同一部分は同一符号であらわす。

第１図および第２図はこの発明を適用した大電
力クライストロンの出力同軸導波管の要部を示し
ている。すなわち第１図はその完成構造を示す縦
断面図、第２図は好ましい組立順序を説明するた
めの要部分解半断面図である。出力同軸導波管の
外導体１６は、一定直径のまま延長されたうえ外
導体径大部１９に変換される外導体漏斗状部３１
を有し、その径大な開口端部に第１フランジ３
２、外導体第１被溶接薄肉リング３３が鑞接さ
れ、端面に外導体接続用段部３４が形成されてい
る。この外導体の内側に内導体１５が同軸的に設
けられ、これは内導体外管３５および内導体内管
３６により構成され、その内部に冷媒通路３７が
形成されている。内導体内管３６には内導体漏斗
状部３８が接合され、その先端に内導体接続用リ
ング３９が接合されている。この内導体接続用リ
ング３９の内周には半断面Ｕ字状部４０をもつ内
導体第１被溶接薄肉リング４１が接合され、また
先端にはテーパー部４２が形成されている。内導
体漏斗状部３８にはまたその一部に斜め方向の多
数のスリツト４３が穿設された外管シリンダー４
４が接合されており、その先端に複数個のねじ孔
４５が形成されている。内導体内管３６の先端に
は雌ねじを有する内管ねじ筒４６が接合されてい
る。以上の構造体は予め組立てられ出力空胴に一
体的に固定される。

一方、誘電体気密用アルミナ製セラミツクリン
グ２０の部分は、別個の構造体として次のように
して組立てられる。すなわちセラミツクリング２
０の外周面には外導体接合用リング４７の薄肉金
属円筒４８が気密接合され、その外周に複数の
Mo製の外数補強ワイヤ４９が巻回されている。
外導体接合用リング４７の下端面には外導体接続
用テーパ部５０、その外周に外導体第２被溶接薄
肉リング５１および第２フランジ５２が鑞接され
ている。外導体接合用リング４７にはまた、薄肉
金属円筒４８の外周に環状の冷媒室５３が形成さ
れるように外導体先端シリンダー５４が接合さ
れ、その一部に冷却パイプ５５が取付けられてい
る。シリンダー５４の先端部には第３フランジ５
６が固着されている。セラミツクリング２０の内
周面には内導体接続用リング５７に接合された薄
肉金属円筒５８が気密接合され、その内周壁に後
述する補助リング８０が配置されている。内導体
接続用リング５７の内周部にはシリンダー状の内
導体第２被溶接薄肉リング６０が鑞接され、また
薄肉金属円筒５８の上端には内導体第１溶接リン
グ６１が接合されている。なおセラミツクリング
２０の内面には、マルチパクタ防止用のコーテイ
ング層２０ａが被着されている。前述のようにこ
れらの構造体はそれ単体で組立てられる。

以上の構造体とは別に、押えリング６２が用意
される。この押えリング６２は、多数の斜めスリ
ツト６３、複数のボルト６４を挿通するためのボ
ルト孔を有する。また内管シリンダー６６、およ
び外管シリンダー６７をもつ内導体先端部２５が
別に用意される。内管シリンダー６６の下端には
内管漏斗状部６８が接合され、これに雌ねじが形
成された内管ねじ筒６９が結合されている。外管
シリンダー６７の下端には内導体第２溶接リング
７０が接合されている。外管シリンダー６７と内
導体先端部２５とはこの状態において外管接合部
７１で接合しておいてもよく、あるいは内導体先
端部２５の軸方向長さを後で調節する必要がある
場合には、管の組立て後に外管接合部７１のとこ
ろを液密に且つ電気的に接続するように予め分離
しておいてもよい。

さて、組立てにおいてはまず、前述のようにク
ライストロンの出力空胴（図示せず）に同軸線路
部１７の、内、外導体漏斗状部３１，３８の部分
までの構造体を一体的に組合わせ、これにセラミ
ツクリング２０の部分の構造体を結合する。すな
わち外導体径大部１９において、その外導体漏斗
状部３１の外導体第１被溶接薄肉リング３３と、
外導体接合用リング４７に設けた外導体第２被溶
接薄肉リング５１とを合致させ、同様に内導体径
大部１８において、内導体漏斗状部３８の内導体
第１被溶接薄肉リング４１と内導体接続用リング
５７の内導体第２被溶接薄肉リング６０とを嵌合
させ、これら先端外周をヘリアーク溶接する。こ
れらの気密溶接部を夫々符号７２，７３であらわ
している。そして外導体の第１フランジ３２と第
２フランジ５２とを複数の締付けボルト７４によ
り、また内導体側において押えリング６２を上方
から挿入し内導体接続用リング５７に当て、ボル
ト６４を外管シリンダー４４のねじ孔４５に螺合
し、夫々を締付ける。これによつて外導体は径大
部においてその外導体接続用段部３４と外導体接
続用テーパ部５０とが、また内導体は径大部にお
いてそのテーパ部４２と内導体接続用リング５７
とが全周にわたり当接され電気的に短絡される。
なお、外導体１６の内径寸法よりも内導体１５の
外形寸法を大きく形成して出力空胴１３の電子ビ
ーム路からセラミツクリング２０が直接見通せな
いようにしてある。これによつて電子の一部が同
軸線路部１７を通り誘電体気密リング２０に到達
する不都合を防止している。

この状態で出力空胴から同軸線路部１７の外導
体漏斗状部３１、内導体漏斗状部３８およびセラ
ミツクリング２０までの空間は真空気密容器を形
づくる。したがつてこの状態でクライストロン管
本体は排気される。その後、内導体の内管ねじ筒
４６に内管シリンダー６６をその内管ねじ筒６９
をねじ込み、次に外管シリンダー６７を、その内
導体第２溶接リング７０を内導体第１溶接リング
６１に嵌合するとともにそのアーク溶接部７５で
接合し、内導体先端部２５を内導体に一体的に設
置する。そして外導体先端シリンダー５４の第３
フランジ５６に導波管２２の結合孔２４部分を合
致させ、複数個のボルト７６により結合する。こ
うして出力部が組立てられる。また動作にあたつ
ては、外導体の冷媒通路７７、内導体の冷媒通路
３７、およびセラミツクリング２０のまわりの冷
媒室５３に、各々矢印Ｃで示す如く冷媒を循環さ
せる。とくに内導体において、冷媒は主として外
管シリンダー４４のスリツト４３を通つて両内導
体被溶接薄肉リング４１，６０を冷却し、更に押
えリング６２のスリツト６３を通り、薄肉金属円
筒５８、外管シリンダー６７及び内導体先端部２
５を冷却して内管シリンダー６６の内部に流入し
内導体内管３６を通つて外部に排水される。

なお、同軸線路部１７に径大部を形成しない
で、セラミツクリング２０の位置よりも内方で同
軸線路部１７を分割した構造としてもよく、その
場合は電子がセラミツクリング２０に到達しない
ように同軸線路部１７の一部を例えばＬ字状に曲
げた形状とすることが望ましい。

そこで銅製の内導体薄肉金属円筒５８、セラミ
ツクリング２０、および銅製の外導体薄肉金属円
筒４８の気密ろう接部の構造をさらに第３図乃至
第８図により詳細に説明する。まず第３図乃至第
５図に示すように、ろう接前は内導体金属円筒５
８と外導体金属円筒４８との間にセラミツクリン
グ２０を配置し、さらに内導体金属円筒５８の内
周のセラミツクリングに対応する位置に補助リン
グ８０を嵌合する。この実施例の補助リング８０
は、モリブデン製第１補助リング８１と、さらに
その内側に銅製の第２補助リング８２が密に嵌合
された二重リングからなるものである。モリブデ
ン製第１補助リング８１は、途中に切れ目８３を
有し、この切れ目８３が密着された状態で金属円
筒５８の内周に密に嵌合されている。なお外導体
金属円筒４８の外周にはモリブデン製補強ワイヤ
４９が数回巻かれている。そしてろう接すべき各
所に、ワイヤ状の金ろう８４，８５，８６、薄板
状金ろう８７，８８が配置されている。

この状態で、ろう接用高温炉内に入れ、ろう接
する。このろう接工程では、最高温度に到達した
状態で第６図に示すように最内側の銅製の第２補
助リング８２が点線で示す元の状態から熱膨張し
て直径が大きくなり、その膨張力で切れ目を有す
る第１補助リング８１を押し拡げる。その結果、
切れ目部分に間隙８１ａができ、ここに溶融した
ろう材の一部が流入し、こうして各所がろう接さ
れる。次に冷却されると、第７図に示すように第
１補助リング８１の切れ目部分の間隙８１ａにろ
う材が残つたまま収縮するので、切れ目が密着す
ることなくろう付け固定されたセラミツクリング
２０とともに縮む。このため第１補助リング８１
は実質的に直径が元よりも大きくなつた状態とな
り、それにより余分に収縮しようとする内導体金
属円筒５８の内方への収縮応力を緩和する。した
がつてセラミツクリングとのろう接部への応力が
ほぼ解消され、第８図に示すように両者の間の良
好、安定なろう接状態が得られる。なお内側の第
２補助リング８２は、余分に収縮して略元の直径
に戻るが、任意の方向に寄つてその一部がろう接
固定されるので、第２補助リングに不所望な引張
り応力を与えることがない。

以上のようにして真空気密誘電体窓を有する同
軸線路が完成する。

第９図に示す実施例は、内側の補助リング８０
として、真空気密用セラミツクリング２０と同質
のセラミツクリングを使用したものである。それ
によれば、ろう接工程で両セラミツクリングが同
等に熱膨張、収縮するので、金属円筒とのろう接
部にかかる内方引張り応力を緩和することがで
き、前述の実施例と同様の信頼性の高いろう接構
造が得られる。

第１０図に示す実施例は、円筒状のセラミツク
リング９１の端部内側に銅製の薄肉金属円筒５８
を配置し、その内側に補助リング８０としてこの
セラミツクリングに近似する膨張率を有し切れ目
８１ａを有する第１補助リング８１およびそれよ
り高熱膨張率の金属からなる第２補助リング８２
を同軸的に配置してろう接したものである。

第１１図に示す実施例は、内側に同質のセラミ
ツクからなる補助リング８０を配置してろう接し
たものである。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、熱膨張
率の大きい金属円筒と低膨張率のセラミツクリン
グとの間に不所望な引張り応力がほとんどかから
ず、その間のろう接部が安定で良好な気密接合状
態が得られる。したがつてこのろう接部が破損し
たりセラミツクにクラツクが生じたりせず、信頼
性の高い接合構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す要部縦断面
図、第２図はその要部分解断面図、第３図はその
ろう接前の要部断面図、第４図は第３図の４−４
における平面図、第５図はその要部斜視図、第６
図および第７図はろう接工程における要部平面
図、第８図はろう接後の要部縦断面図、第９図は
この発明の他の実施例を示す要部縦断面図、第１
０図および第１１図は各々この発明のさらに他の
実施例を示す要部縦断面図、第１２図乃至第１４
図は従来構造を示す要部縦断面図および要部拡大
断面図である。 ２０，９１……セラミツクリング、５８……金
属円筒、Ｂ……ろう接部、８０……補助リング、
８１……第１補助リング、８１ａ……切れ目、８
２……第２補助リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄肉の金属円筒の外周に、これより熱膨張率
   の小さいセラミツク製リングが気密ろう接されて
   なる電子管の金属およびセラミツクリングのろう
   接部構造において、 上記セラミツクリングと金属円筒とのろう接部
   に対応する位置の上記金属円筒内周に、熱膨張率
   がセラミツクリングの熱膨張率に近似する材料の
   補助リングが固定されてなることを特徴とする電
   子管の金属およびセラミツクリングのろう接部構
   造。 ２ 補助リングは、上記セラミツクリングと同様
   材質のセラミツクからなる特許請求の範囲第１項
   記載の電子管の金属およびセラミツクリングのろ
   う接部構造。 ３ 補助リングは、一部に切れ目が形成されたモ
   リブデン製リング、およびその内周に嵌合された
   金属製リングの二重リングからなる特許請求の範
   囲第１項記載の電子管の金属およびセラミツクリ
   ングのろう接部構造。