JPS6323871Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は大電力クライストロンや電子加速空胴
などに用いる高周波結合器の改良に関する。

背景技術 上述のようなマイクロ波装置は近来ますます大
電力化され、例えば１メガワツト（MW）以上の
マイクロ波電力の入、出力がとり扱われるように
なつている。そしてこのような高周波エネルギー
は一般に矩形導波管で伝送されるので、クライス
トロンから高周波電力を取り出す場合、あるいは
加速空胴へ高周波電力を入力する場合などには、
いわゆる同軸導波管変換器の構造の高周波結合器
が必要となる。この結合器の一般的な構成は既に
よく知られているが、1MW以上という大電力を
扱う場合には従来知られた技術では予測しえなか
つた熱損失の問題や構造の複雑化、大形化など
種々の問題に遭遇した。

考案の目的 本考案は以上のような事情に鑑みてなされたも
ので、クライストロンや加速空胴のようなマイク
ロ波装置の入，出力部に用いうる安定で比較的コ
ンパクトな高周波結合器を提供するものである。

考案の概要 本考案は矩形導波管内に配設される誘電体円筒
および導波管壁を強制的に冷却するようにしたも
ので、とくに可動短絡板の背後から冷却風を導入
するようにこの短絡板と導波管端板との間に一旦
冷却風を溜める空間すなわち空気室を形成し、可
動短絡板に設けた通気孔あるいは電気的接触片の
間隙から誘電体円筒のある管内に冷却風を当てる
ようにしたものである。これによつて比較的均等
に空冷される。

考案の実施例 第１図および第２図に示すように本考案の高周
波結合器２０は、クライストロンや加速空胴のよ
うなマイクロ波装置の共振空胴壁２１の一部に形
成した結合フランジ２２に電気的および機械的に
結合される。結合フランジ２２は空胴壁２１の一
部に開けた結合孔の部分から外方へ突設した空胴
外導体円筒部に一体的に形成されたものである。
高周波結合器２０は、概して矩形導波管部２５の
幅の広い相対向する導波管壁２６の中央部を直角
方向に貫通して同軸線路部が設けられ、この同軸
線路部の内部が空胴壁２１と一体的に結合された
状態で真空に保たれるようにセラミツクのような
誘電体円筒２８で気密封着されてなる。

同軸線路部は、その第１の外導体円筒２９一端
にフランジ３０が一体形成されており、また他端
に誘電体円筒２８の一部が気密接合されてなる。
誘電体円筒２８の他端には第２の外導体円筒３１
が気密接合され、その端部は厚肉の短絡板３２に
よつて電気的および気密的に閉塞されている。第
１および第２外導体円筒２９，３１の誘電体円筒
２８への接合部は後述する気密接合構造になつて
いるが、この気密接合部はその内側に突設された
対内導体放電防止用のシールド部３３，３４によ
つて遮蔽されている。

内導体３５は空胴側の中間部３５ａを除き基部
３５ｂが中空導体で形成され、基部の端部が短絡
板３２の中央突出部３６に鑞付けにより固着され
ている。この内導体３５の基部３５ｂは組立てを
容易にするため２分割されており、接合部３７で
一体接合されている。内導体中間部３５ａは円錘
状の空間３８にくりぬかれており、内導体３５の
内部空間３９に水冷用のパイプ４０が軸方向に挿
入されている。パイプ４０の基部４０ａは短絡板
３２に形成した通水用孔４１，４２の一方に連通
されろう付けされ、先端部４０ｂは両面がテーパ
状に切削されて内導体の円錘状空間に開口してい
る。短絡板３２の側面にはその通水用孔４１，４
２に連通して一対の水道管４３，４４が接続され
ている。これによつて冷却水はパイプ４０を通し
て導入され、内導体中間部３５ａの内部円錘壁面
に衝突させられたあと内導体内壁を冷却して通水
用孔４２を経て排出されうるようになつている。
このように短絡板３２は電気的な短絡板としての
機能とともに冷却水を導入、排出する機能をも兼
ねている。

さらに、内導体３５の一部を構成する中間部３
５ａはフランジ３０の面よりもわずかに外方に突
設されて平担面とされ、中央にねじ孔４５が穿た
れている。そしてこれに同じく内導体３５の一部
を構成する内導体先端部４６が、その中央にあけ
られた貫通孔４７を通してボルト４８が挿入され
ねじ孔４５に螺着され交換可能に固定されてい
る。これらの接触部４９は第３図に示すように内
導体先端部４６の端面に円周状の切り欠き５０お
よびその角部にナイフエツジ５１が形成されてお
り、このエツジ５１が内導体中間部３５ａの端面
に強く押しつけられて電気的接触が外周面におい
て確実にはかられるようになつている。

外部伝送路の矩形導波管と接続される矩形導波
管部２５は、概略を第４図に示すように外部伝送
路接続用フランジ５２をもつ開口部導波管５３
と、可動短絡板５４がとりつけられる短絡部導波
管５５とに２分割され、その合わせ目部分５６に
円弧状切り欠き５３ａ，５５ａが形成され、ここ
に同軸線路部が挿通されこれとの接続用のフラン
ジ５７，５８が多数のボルト５９，５９…によつ
て固定されるようになつている。

可動短絡板５４の両翼部には誘電体円筒方向に
約45度で曲げられたコーナ板６０，６０がとりつ
けられており、矩形導波管内壁面に接する部分に
多数の弾性接触片が微小間隔でとりつけられてい
る。そしてこの可動短絡板５４は、背後に設けた
２本の可動ロツド６１，６１及び横方向のアーム
６２に固定されている。そしてこれは支持枠６３
と導波管端板６４との間に橋絡的に設けられた調
整用ネジ棒６５に螺合されたナツト６６によつて
進退可能にとりつけられている。

可動短絡板５４と導波管端板６４との間には空
間６７が形成され、端板６４の一部に形成した導
風孔６８に連通して送風ダクト６９が設けられて
いる。これによつて、誘電体円筒２８の外周面お
よびとくに誘電体円筒の気密接合部、並びに矩形
導波管内壁面、可動短絡板を強制空冷するため、
送風ダクト６９から冷却風を導入し、空間６７か
ら短絡版５４の多数の弾性接触片の小間隙から矩
形導波管部の内部に導入される。空間６７はこの
空冷において冷却風が可動短絡板から均等に内部
に導入され、誘電体円筒の全周がより一層均等に
冷却されるようにするための空気溜めの機能をも
つている。

以上の構成において各導体部分は電気および熱
伝導のよい銅、あるいはアルミニウムで形成して
いる。

次に誘電体円筒２８、フランジ５７，５８及び
矩形導波管部２５の接合部の構造について説明す
る。両フランジ５７，５８がわともほぼ同様とな
つているが、フランジ５８がわを例に示すと第５
図に拡大して示すようになつている。すなわち、
第２外導体円筒３１にリング状のフランジ５８が
気密ろう付けされ、さらに第１薄板リング７２を
介して補助セラミツクリングおよび真空容器の主
要部である誘電体円筒２８が順次気密ろう接され
ている。フランジ５８の外方段部に第２薄板リン
グ７３が気密接合され、両薄板リング７２，７３
の外周端縁７４がヘリア−ク溶接されている。こ
のようにしてフランジ５８と誘電体円筒２８とは
気密封着されている。このフランジ５８とこれに
接続される開口導波管部５３のフランジ７５とは
前述のように多数のボルト５９により結合され
る。そしてフランジ７５の内側にはコロナ放電防
止用の断面円弧状のコロナリング７６がろう付け
され、このコロナリング７６はア−ク溶接部７４
を覆うように設けられている。またこのコロナリ
ング７６およびフランジ５８の内側突出部３４
は、誘電体円筒２８とフランジ５８との気密接合
部を両側から覆うようになつており、これによつ
て高周波放電およびそれによる損傷すなわち気密
破壊を抑制するようになつている。なお同図にお
いて符号ｂは気密ろう付け部を表わしている。

尚第２外導体円筒３１、フランジ５８、内導体
３５、および短絡板３２による同軸線路短絡部の
長さL1はおよそ４分の１波長に設定されており、
また第１外部導体円筒２９および内導体中間部３
５ａの部分の同軸線路の長さL2は４分の１波長
以上にしてあり、これによつてこの高周波結合器
をとりつけるマイクロ波装置の寸法、特性の如何
にかわりなく可動短絡板のわずかな調整によつて
確実にインピ−ダンス整合が得られるようになつ
ている。

この高周波結合器２０は、第１外導体円筒２９
の結合フランジ３０をマイクロ波装置の空胴壁２
１の結合フランジ２２に電気的および真空気密的
に結合されて用いられる。両フランジ３０，２２
は相対向面にそれぞれ円筒状のナイフエツジ３０
ａ，２２ａを有し両者間に薄い銅リング８１を介
在し、ボルト挿入孔３０ｂ，２２ｂにボルトを挿
入し、ナツトにより締め付けて結合する。内導体
の先端部４６はその長さL3の異なるものを用意
しておき、マイクロ波装置の空胴特性と合致する
長さ寸法のものを選択してとりつける。これによ
つて空胴との高周波結合特性を所望に応じて容易
に設定することができる。なおこの高周波結合器
の使用にあたつて、前述の通り内導体に冷却水を
導入し、また送風ダクトから冷却風を導入しなが
ら動作させることはいうまでもない。これによつ
て大電力マイクロ波エネルギ−の伝送でも、内導
体およびこれに熱的に結合された部分、あるいは
誘電体円筒や矩形導波管壁各部が過熱されること
なく安定な動作が得られる。

第６図に示す実施例は、高周波結合器とこれを
とりつけるマイクロ波装置の空胴とをル−プ結合
する場合の構造である。内導体の先端部４６をル
−プ状ものとし、ボルト４８により交換可能に内
導体中間部３５ａに結合してなる。この構造によ
れば、必要によりル−プ状の内導体先端部４６を
容易に交換して使用することができる。

なお、通風用の多数の小孔を、コ−ナ板部を有
する可動短絡板そのものに形成してもよい。この
場合これらの孔から高周波が漏洩しないような寸
法にすべきであることは当然である。

考案の効果 以上説明したように本考案は、相対向する導波
管壁の間にその内部空間が高周波を導く導体円筒
の内部空間と連通して配置された誘電体円筒が配
置されている矩形導波管部内の可動短絡板が両翼
に誘電体円筒の方に曲げられたコ−ナ板部を有す
るとともに、矩形導波管部内壁に電気的に接触し
多数の通風可能な間隙をもつ接触片または多数の
通風孔を備え、且つ可動短絡板と導波管端板との
間の空間を形づくる導波管壁の一部に、この空間
内に外部から冷却風を導入する導風孔が設けられ
てなる高周波結合器である。これによつて、冷却
風は一旦可動短絡板と導波管端板との間の空間に
溜められたうえ、両翼に誘電体円筒の方に曲げら
れたコ−ナ板部を有する可動短絡板の通風間隙ま
たは小孔から誘電体円筒に向けて流動し、この誘
電体円筒を冷却する。したがつて、誘電体円筒の
周囲の比較的広い面積に均等に冷却風を当てるこ
とができる。なお矩形導波管の外部伝送路に接続
する方の面には冷却風が直接当らないが、両側か
らまわり込むので実用上十分な冷却作用が得られ
る。こうして、とくに大電力マイクロ波エネルギ
−にさらされる誘電体円筒を効率よく冷却するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図の２−２における横断面図、第３
図、第４図、第５図は各々その要部拡大断面図、
第６図、本考案の他の実施例を示す要部断面図で
ある。 ２５……矩形導波管部、２８……誘電体円筒、
２９……第１外導体円筒、３１……第２外導体円
筒、３２……短絡板、４０……導水パイプ、４
１，４２……通水孔、４６……内導体先端部、５
４……可動短絡板、６４……導波管端板、６７…
…空間、６８……冷却風導入孔、６９……ダク
ト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 一端部が外部伝送路に接続され他端部が導波管
   端板６４により閉ざされ且つ一部に高周波を導く
   導体円筒２９が接続された矩形導波管部２５と、
   この矩形導波管部内の相対向する導波管壁２６の
   間に内部空間が上記導体円筒２９の内部空間と連
   通して配置された誘電体円筒２８と、上記矩形導
   波管部内の上記端板６４と誘電体円筒２８との間
   に設けられた可動短絡板５４とを具備する高周波
   結合器において、 上記矩形導波管部２５内の可動短絡板５４は、
   両翼が上記誘電体円筒２８の方に曲げられたコー
   ナ板部６０を有するとともに、上記矩形導波管部
   内壁に電気的に接触し多数の通風可能な間隙をも
   つ接触片または多数の通風孔を備え、 且つ、前記可動短絡板５４と導波管端板６４と
   の間の空間６７を形づくる導波管壁の一部に、該
   空間内に外部から冷却風を導入する導風孔６８が
   設けられてなることを特徴とする高周波結合器。