JPS62246229A - 同軸導波管構体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、クライストロンのようなマイクロ波電子管
の出力部などに適用する誘電体気密窓板を備える同軸導
波管構体およびその製造方法に関する。

（従来の技術） クライストロンのようなマイクロ波電子管の出力部の構
造として、出力空調に同軸導波管が接続され、その先端
に矩形導波管が結合される同軸・矩形導波管変換器を備
える場合がある。そして同軸導波管構体の先端部に、気
密窓と称されるセラミックス誘電体製の気密窓板が真空
気密に設けられる。

このような同軸導波管構体を有するビーム直進形多空胴
クライストロンの概略構成例を第７図により説明する。

クライストロン本体はその一部を構成する中間共振空胴
１１、ドリフト！ｆ１２、出力部１ｔ１１３、およびコ
レクタ８１Ｘ１４が管軸に沿って縦列に配設されている
。そして出力部ｌ１１３の空胴壁の一部には、出力部を
構成する同軸導波管構体圧が気密接続されている。この
同軸導波管構体圧は、内導体１６および外導体１７を有
し、内導体１Ｇには矢印Ｑで示す如く、また外導体にも
図示しないが冷却水が循環させられるようになっている
。内、外導体はともにその途中から直径が拡大されて内
導体径大部１８および外導体径大部１９に変換され、こ
れら径大部において内導体間に誘電体気密窓板２０が真
空気密に接合されている。そしてこの気密窓板２０の位
置よりも内方の分割部１８ａ　、　１９ａで内導体は軸
方向に部品上で分割されており、いずれもこの部分でア
ーク溶接などで電気的および真空気密的に一体結合され
てなる。この同軸導波管構体圧の先端部は、矩形導波管
２１に接続される。すなわち外導体径大部１９の先端フ
ランジ部が矩形導波管２１の幅広面２２の開孔部に接続
され、また内導体径大部１８の先端部１８ｂがドアノブ
状拡張部２３を介して矩形導波管の対向幅広面２４に電
気的および機械的に接続されている。なお出力導波管の
開口フランジ２５は、外部負荷回路に接続される。

（発明が解決しようとする問題点） とくに超大電力用途のこの種同軸導波管構体は、誘電体
気密窓板の内外気密接合部の保護のため、前述のように
気密接合部を外部から冷却する構造になっている。また
、誘電体気密窓板がマルチパクタ放電により破壊される
のを防止するため、その内面に放電防止用のコーティン
グ層を被覆する。

このため、同軸導波管構体の組立てにあたっては、気密
窓板に接合される内外導体部分と、その他の例えば出力
空胴に接続される外方延長部とを分離し別々に製作して
おき、はぼ１１１１段階でそれらを一体的に結合する構
成をとる必要がある。従来は、この内導体、外導体のい
ずれも前述のように溶接により一体接合している。

しかし、内導体および外導体とも、高周波電流が流れる
部分に溶接箇所があると、この溶接部に不所望な発熱が
生じやすい。そこでこの溶接部を銅などのｉｓ１！度の
よい金属材料で構成することも考えられるが、材料の性
質から溶接の信頼性が劣る不都合がある。またとくに内
導体を誘電体気密窓板よりも真空領域側で溶接すること
は、外導体の存在が障害になるため困難である。このよ
うに四軸導波管の内外導体の一体化結合部の信頼性が十
分得にくいという問題がある。

この発明は以上のような不都合を解消し、一体化結合部
の電気的および機械的な接合信頼性が高く、且つ比較的
組立てが容易な誘電体気密窓板を備える同軸導波管構体
、およびそのＩｌ造方法を提供することを目的とする。

［発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） この発明は、気密窓構体の内導体部が一部に気密Ｒ基部
を有し、この内導体部が内導体外方延長部に密嵌合状態
で電気的および機械的に接合され、また気密窓構体の外
導体部が外導体外方延長部に気密溶接されてなる同軸導
波管構体である。

またその製造方法の特徴は、予め内導体および外導体の
間に誘電体気密窓板を真空気密に封着しておき、この気
密窓板に封着しである内導体部と内導体外方延長部とを
焼成め（又は冷却嵌め）により電気的および機械的に結
合し、その後気密窓構体の外導体部と外導体外方延長部
とを溶接により気密接合する同軸導波管構体の製造方法
である。

（作用） この発明によれば、内導体が焼成めなど機械的な密嵌合
状態で一体結合されているので、導電度のよい金属材料
同士を使って接合でき、したがってこの部分に高周波損
失がほとんど生じない。なおこのこの密嵌合による接合
部を高周波整合用環状溝の内部に位置させれば、結合部
に高周波電流がほとんど流れず、電気的および機械的な
接合の高信頼性が得られる。また溶接による気密接合部
は外導体外周の１箇所でよく、全体の製作が容易であり
且つ接合の信頼性が向上する。

（実施例） 以下この発明の実Ｉ７Ｉ！例を図面を参照しながら説明
する。なお同一部分は同一符号であられす。

この発明をビーム直進形多空胴クライストロンに適用し
た例を第１図乃至第６図により説明する。

図示しないクライストロン本体の出力空胴に出力矩形導
波管構体担が真空気密的に接続される。

同軸導波管構体坦は、その一部に気密窓構体担を有する
。すなわち内導体３１と、外導体３２の径大部３３との
間に、セラミックス誘電体からなる気密窓板３４が真空
気密に接合されている。また気密窓板３４の大気側にお
ける近傍に、誘電体隔壁同根３５が機械的に固定されて
いる。内導体の大気側の外方延長部３６は、薄い導電体
板が椀状に成形されてなるドアノブ状拡張部３１に電気
的に接続されている。

このドアノブ状拡張部３１は、出力矩形導波管３８の一
方の幅広面３９に電気的および機械的に接続されている
。そして内導体延長部３６は内部に矢印Ｐの如く冷却水
を循環できるように構成されている。

外導体径大部３３の先端フランジ４０は、矩形導波管の
他方の幅広面４１に、その間孔部で接続されている。真
空領域側の内導体外方延長部３１ａ、および外導体外方
延長部３２ａは、前述のように出力空胴に結合されてい
る。そして両導体は、それぞれの内部に矢印Ｑの如く冷
却水を循環できるように構成されている。このようにし
てクライストロンの出力部の同軸導波管から矩形導波管
への変換部が構成されている。

次に各部の構造を好ましい組立て順序にしたがって説明
する。

同軸導波管構体拉を構成する内外導体外方延長部３１．
３２は、ともに銅製の径大な内導体有底円筒部４２およ
び内面テーバ状部をもつ外導体漏斗状部４３、外導体径
大部の外側第１整合用円筒４４を備えている。内導体有
底円筒１１ｉ４２は、内側第１整合用円筒部４５を有す
るとともに、内側に３段の凹部４６．４７．４８を有す
る。そして底部４８には、ステンレス鋼のような機械的
強度の高い材料からなる段付き補強円板４９が嵌合され
る。内導体有底円筒部４２はまた微小通気孔５０．およ
び外周の一部に穿設された位置決め用の雌ねじ部５１を
有している。外側第１整合用円５４４は、先端の整合用
円筒部５２を有し、外周には固定用フランジ５３オよび
薄肉ステンレスからなる気密封春用フランジ５４が接合
されている。

固定用フランジ５３には、１！１数本の後述する締付は
用ボルト５５が挿入される。外導体漏斗状部４３および
円筒４４の一部には、位置決め用工具５６を挿入するた
めの透孔５７が穿設されている。以上の内外導体外方延
長部の構造体は、その端部がクライストロンの出力空胴
に一体的に固着されている。

一方、誘電体気密窓板３４を有する気密窓構体性は、こ
れとは別に次のようにして組立てられる。

すなわちセラミックスからなる誘電体気密窓板３４の外
周面に外導体側の薄肉円ｌｌｌ６１が気密接合され。

その外周に水冷用環状冷却室ら２を形成する冷却ジャケ
ラｈ用円筒体６３が接合されている。環状冷却室６２に
は、外部から矢印Ｒの如く冷却水を導入、排出できるよ
うになっている。また円筒体６３の大気側端部には、複
数個の微小通気孔６４が放射状に形成され、また真空側
の端部外周には薄肉のステンレスからなる気密封着用フ
ランジ６５が接合されている。なお円筒体６３の上端面
には、夜を個の雌ねじ孔６３ａが形成されており、また
外周に固定用リング６３ｂが嵌合され膨出部６３ｃに係
止されるようになっている。誘電体気密窓板３４の中央
孔の内周面には、薄肉円筒６Ｇが気密ろう接され、その
内周に同様に水冷用の環状冷却室６７を形成するように
銅製の略円筒状内導体接続用リング０８および内側円筒
６９が固定されている。内導体接続用リング６８は、部
品状態で前述の内導体有底円筒部４２の段部内周壁４７
ａの内径寸法［）ａよりもわずか大きい外周径Ｄｂを有
する。またこれは、中心部に雌ねじ孔１０を有するとと
もに、その間口がｔ￥４製の薄肉気密隔壁板１１により
真空気密に閉塞されている。

こうしてリング６８は、誘電体気密窓仮に封着される内
導体部の気密閉塞部を有している。なお薄肉気密閉塞板
を用いることなく内導体接続用リング６８そのものを有
底円筒体で形成し、その底部自体を気密閉塞部として区
能させればよい。

このようにして気密窓構体性は、それ自体で外導体部の
内側領域が誘電体気密窓板３４、および気密閉塞部を備
える内導体接続用リング６８により真空気密に閉塞され
ている。内側円ｆｌ！１１６９には、内導体１ＩＩｌｌ
簿肉円筒６６の外周大気側の環状冷却室６７に冷却水を
循環させるための複数組の透孔７２．７３が冷却室両端
部に対応して放射状に形成されている。

またこの内側円筒６９の上端部には、内側整合用円筒部
７４を有する銅製内側第２整合用円筒部材７５が接続さ
れている。その整合用円筒部７４は、薄肉円筒６６を所
定間隔をおいてとりまき、先端部が気密窓板の近傍まで
延長されている。さらにその底部には軸方向に平行な複
数個の通気孔７６が形成されている。なお誘電体気密窓
板３４の内面には、マルチパクタ防止用のコーティング
層（図示せず）が被着されている。前述のようにこの気
密窓構体性はそれ単体で組立てられる。このように、内
、外導体間に気密接合される誘電体気密窓板の部分を含
む気密窓構体性をそれ単体で管本体とは独立に組立て得
るので、それらの気密接合部をきわめて信頼性の高い接
合構造とすることが容易にできる。

とくに誘電体気密窓板の内、外周面の気密接合部の形成
、及びマルチパクタ防止用コーティング層の被着をきわ
めて信頼性あるものとすることが容易にできる。

さて、このように用意した気密窓構体性を、出力空胴か
ら延長された内外導体延長部の各端部に次のようにして
結合する。すなわち、まず内導体有底円筒部４２に局部
加熱できる小型の電熱炉７７を被せ、この円筒部を局部
的に加熱する。なお、内導体および外導体の同心位置を
正確に保つため、位置決め用冶具５６を両者間にねじ込
んで位置合わせしておく。そして円Ｉｌ！１部４２が所
定温度に達し熱膨張している状態で速やかに電熱炉を除
去するとともに気密窓構体性をそれらに合致させ、その
内導体接続用リングＧ８の先端部を熱膨張している円筒
部４２の段部内周壁４７ａ内に挿入又は圧入する。

その後室温まで冷Ｗすると、内導体の接続用リングＧ８
および円筒部４２は（０互に焼■めによる（！！欧台状
態で機械的および電気的に結合される。この焼成めによ
る密嵌合結合部を符号則であられしている。

そして固定用７ランジ５３．６３ｂを、ボルト５５によ
り締付は固定する。この状態で、外導体側の雨月着用フ
ランジ５４．６５は合掌構造に合致するので、アーク溶
接によりそれらの全周を気密溶接する。

こうして外導体径大部３３は相互に真空気密に且つ外導
体の円筒４４および６３が電気的に圧接接続される。両
者の結合が終了した後、位置決め用冶具５６を扱取り、
透孔５７を密封部材７８により真空気密に密封する。

このように組立てることにより、誘電体気密窓板３４に
接合されている内導体の薄肉円筒６６の外周には、所定
のわずかな間隔をおいて内側第１整合用円筒部４５が位
置する。この内側第１整合用円筒部４５、これに気密窓
板を挟んで近接対向する大気側の第２整合用円筒部７４
、および薄肉円筒６６を含む導電体壁は、後述する外導
体側整合用環状溝とともに誘電体気密窓板の付近でのイ
ンピーダンスの不連続をなくしてｌ！磁波反射が生じな
いように、高周波整合を得るための整合用環状溝Ｃを構
成している。近接対向する両整合用円筒部４５．７４は
また、薄肉円筒６６と気密窓板３４との気密ろう接部を
高周波１！眼界から遮蔽する作用もする。気密窓板３４
と薄肉円筒６６との気密ろう接部はは略この環状溝Ｃの
内部に位置し、これには高周波電流がほとんど流れず接
合部が保護される。また焼嵌めにより接続された結合部
独−も整合用環状溝Ｃの奥の部分に位置するのでここに
高周波電流が流れず、機械的および電気的な接合の信頼
性が高く維持される。このようにして両者は、内導体が
焼嵌めにより、また外導体がその後の溶接により相互に
一体結合される。

次に、冷却ジャケット用円筒体６３の上に、外側第２整
合用円筒部７９をもち外導体部の一部を構成する隔壁板
保持用リング８０を、固定ボルト８１を雌ねじ孔６３ａ
に螺合することにより接続固定する。

そしてこのリング８０の内側段部８０ａ　、　ｌよび内
導体側の内側第２整合用円筒部＋１７５の段部７５ａ　
＋、：、、テフロン（商品名）のような高周波損失の少
ない誘電体材料からなる隔壁円板３５の中央孔３５ａを
■合する。この隔壁円板３５は、後述する冷却風の逃げ
を抑えてか気密窓板３４の大気側の全面にくまなく確実
に当るようにするとともに、内導体および外導体の機械
的保持強度を高めるものである。そしてこの隔壁円板３
５の面には、高周波耐電圧を向上するための円周溝８２
が同軸状に？！数本形成され、また一部に気！！！窓板
監視用の比較的小さい透孔８３が穿設されている。各外
側整合用円筒部７９および５２、薄肉円筒６１は、前述
と同様に誘電体気密窓板付近での高周波整合を得るため
の整合用環状溝Ｃを構成している。また近接対向する両
整合用円筒部７９．５２、同様に薄肉用９１１１６１と
気密窓板３４との気密ろう接部を高周波電磁界から遮蔽
する作用をする。それにより外１１１ｉ１肉円筒６１や
外導体の各接触部は、この整合用環状溝Ｃの内部に位置
するのでそこには高周波電流がほとんど流れず、各接合
部の高い信頼性が保たれる。

さらに、内側第２整合用円筒部材７５の上に、冷却水お
よび冷却風を案内する冷媒ガイド部材８４をＯリング８
５を介して接続する。この冷媒ガイド部材８４は、略円
筒状をなし、軸方向に平行に４個の冷却風通路用透孔８
４ａが、またそれから円周方向にずれた位置に放射状に
４個の冷却水通路用透孔８４ｂが、それぞれ交互に穿設
されている。なおこの冷媒ガイド部材８４には内導体の
外方延長部３６を構成するシリンダ８６、およびその内
側の冷媒通路用隔壁シリンダ８７がろう接されている。

これらシリンダには、上端フランジ８Ｂ、８９が接合さ
れている。上端フランジ８８には、ドアノブ状拡張部３
７がボルト９０により接続固定される。さらに中空内導
体部の内側に、冷却水案内用のパイプ９１ａ　、９１ｂ
を、円筒６９の中心透孔内まで挿入し液密に固定する。

フランジ８９には冷却風送風用のバイブ９２ａが、また
内側案内用バイブ９ｊａには冷却水導入用ホース９２ｂ
が、ざらにフランジ８９には排水用ホース９２ｃがそれ
ぞれ接続され、導波管外に延長されている。なおこれら
は支社９３により支持板９４に機械的に保持固定されて
いる。こうして動作に際しては、冷却水が矢印Ｐの如く
内導体の各部を循環して冷却できるようになっている。

また冷却風は点線矢印Ｓの如く内側第２整合用部材の内
側奥に形成されている大気側通気孔７６から内側整合用
環状溝Ｃを通して誘電体気密窓板３４の面に吹付けられ
るように導入される。そして気密窓板３４と隔壁円板３
５とで区画される空間Ｔにより冷却風の流れが放射方向
に規制され、外側第２！１１合用円ｉ！１７９の整合用
環状溝Ｃを経てその奥の外側円筒に形成された通気孔６
４から外部に排出される。内導体部および外導体部に形
成されたこれら通気孔７６．６４は、いずれも寸法が高
周波に対して遮断寸法になっているのみならず、内外整
合用環状溝Ｃの内部に位置しているので、前述と同様に
これら通気孔からの高周波外部漏洩が確実に抑止される
。

外導体側においては、隔壁板保持用リング８０に導電体
製Ｏリング９５を介して７ランジ４０がボルト９６によ
り接続固定され、このフランジ４０は矩形導波１！３８
に一体固定されている。導波管３８には、外部負荷回路
に接続するための接続フランジ９７が設けられている。

また、ドアノブ状拡張部の一部には、高周波遮断寸法の
小透孔９８が設けられている。それによりこの小遣孔９
８および誘電体隔壁円板３５に形成した小透孔８３を通
して誘電体気密窓板３４の′ａ度あるいはこの付近での
高周波アーク放電の有無等を検出することができる。そ
の目的のため、温度あるいはアーク検出用などのセンサ
装置９９が、ドアノブ状拡張部を構成する薄肉導体板の
内側椀状空間Ｕ内に収納されている。勿論センサ装置は
導波管の外部に設けてもよく、あるいは監視する必要が
ある場合のみ装着して使用してもよい。

なお、内導体部相互の密嵌合結合部旦−は、焼嵌めに限
らず冷却嵌めによることもできる。すなわち相互結合す
る各内導体部のうち、外側になる方を加熱するか、また
は内側になる方を冷却し、若しくはこれらを組合わせて
実施することができることは勿論である。

以上説明したこの発明の実施例によれば、内導体が焼成
めなど機械的な密嵌合状態で一体結合されているので、
銅のような高周波導電度のよい金属材料同士を直接接合
でき、したがって高周波損失がほとんど生じない。また
この密嵌合による接合部を整合用環状溝の内部に設けれ
ば、それにより焼成め結合部に高周波Ｎ５１がほとんど
流れず、高い電気的および機械的な接合の信頼性が得ら
れる。

なおこの発明は、同軸導波管と矩形導波管との高周波結
合部に適用できるのみならず、要するに内導体、外導体
および気密窓構体を−える各種同軸導波管構造に広く適
用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、内導体が焼成め
など機械的な密嵌合状態で一体結合されているので、導
電度のよい金属材料同士を直接接合でき、したがって高
周波損失がほとんど生じない。そして溶接による気密結
合部は外導体側の外周のみにとどめることができ、製作
が容易で且つ接合の信頼性が向上する。また密嵌合によ
る接合部を高周波整合用環状溝の内部に設ければ、それ
により焼■め結合部に高周波電流がほとんど流れず、高
い電気的および機械的な接合信頼性が得られる。さらに
また、焼成め又は冷却嵌めする内導体部を局部的に加熱
又は冷却して組立てることにより、その他の部分に不所
望な熱的あるいは熱歪みによる悪影響を与えることなく
比較的容易に製造することができる。そしてこの発明は
とくに例えば１ＭＷ以上というような大きな連続波伝送
用の同軸導波管構体に好適する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す縦断面図、第２図はそ
の要部の分解断面図、第３図はその要部部品の上面図、
第４図は同様に要部部品の横断面図、第５図は同じく要
部部品の斜視図、第６図はこの発明のＩＩ部拡大断面図
、第７図は従来構造を説明する概略図である。 筏・・・同軸導波管構体、３１・・・内導体、３２・・
・外導体、３４・・・誘電体気密窓板、鶴、・・・気密
窓構体、徂・・・密嵌合（焼成め）結合部、３１ａ　、
３２ａ・・・内、外導体外方延長部、Ｃ・・・整合用環
状溝、４５．５２．７４．７９・・・整合用円筒、５４
．６５・・・気密溶接用フランジ、７７・・・加熱炉。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸線路を構成する内導体部および外導体部の間
   に誘電体気密窓板が真空気密に封着されてなる気密窓構
   体と、この気密窓構体の内導体部および外導体部に各々
   一体的に接合される内導体外方延長部および外導体外方
   延長部とを備える同軸導波管構体において、 上記気密窓構体の内導体部は一部に気密閉塞部を有し、
   該内導体部が上記内導体外方延長部に密嵌合状態で電気
   的および機械的に接合され、上記気密窓構体の外導体部
   は外導体外方延長部に気密溶接されてなることを特徴と
   する同軸導波管構体。
2. （２）内導体の密嵌合状態で接合された部分は、高周波
   整合用環状溝の内部に位置されてなる特許請求の範囲第
   １項記載の同軸導波管構体。
3. （３）気密窓構体の内導体部は、略円筒状をなすととも
   に、内導体延長部に嵌合される先端部に薄肉の真空気密
   閉塞板が気密接合されて気密閉塞部を構成してなる特許
   請求の範囲第１項記載の同軸導波管構体。
4. （４）同軸線路を構成する内導体部および外導体部の間
   に誘電体気密窓板を真空気密に封着して気密窓構体を作
   製し、前記気密窓構体の内導体部および外導体部に各々
   内導体外方延長部および外導体外方延長部を一体的に接
   合する同軸導波管構体の製造方法において、 上記気密窓構体の内導体部と内導体外方延長部とを焼嵌
   め（又は冷却嵌め）により電気的および機械的に結合し
   、 その後前記気密窓構体の外導体部と外導体外方延長部と
   を溶接により気密接合することを特徴とする同軸導波管
   構体の製造方法。
5. （５）気密窓構体の内導体部と外方延長部とを焼嵌め（
   又は冷却嵌め）により結合する工程は、結合すべき内導
   体部分を局部的に加熱（又は冷却）して行なう特許請求
   の範囲第４項記載の同軸導波管構体の製造方法。