JP2770804B2

JP2770804B2 - 進行波管のコレクタ

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Publication number: JP2770804B2
Application number: JP7286743A
Authority: JP
Inventors: 丈史莇
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-10-06
Also published as: JPH09104998A; US5929566A; EP0867910A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星に搭載される
高出力の進行波管に主として用いられる輻射冷却型進行
波管のコレクタ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】衛星搭載用の進行波管は、衛星放送や衛
星を利用したマイクロ波通信分野に使用されており、今
後ますますその重要性を増している。

【０００３】この進行波管は、電子銃から放出された電
子ビームが遅波回路（低速波回路）を通過し、遅波回路
に沿って進行する電磁波とこの電磁波とほぼ等しい速度
で進行する電子流とが連続的に相互作用することによ
り、マイクロ波の増幅作用を行ったのちにコレクタに捕
捉される。そして、コレクタでは、電子ビームの運動エ
ネルギーが熱に変換され周囲に放散される。

【０００４】特に、宇宙空間において、高出力の進行波
管を長期間にわたって正常に動作させるためには、コレ
クタで発生する熱が人工衛星本体の温度上昇を招かない
ようにしなければならない。

【０００５】そこで、コレクタで発生した熱負荷を低減
する目的で、コレクタコアを人工衛星の構造体の外に突
き出して、発生する熱を直接宇宙空間に輻射させて放散
するように構成された輻射冷却型コレクタが用いられて
いる。

【０００６】図３は、この種の従来の輻射冷却型進行波
管の構成を示す図である。

【０００７】進行波管の管球は、電子銃部（１）、遅波
回路部（２）、コレクタ部（３）、高周波（ＲＦ）入力
端子（４）及びＲＦ出力端子（５）から構成されてい
る。遅波回路（低速波回路）部（２）は、回路波の位相
速度を電子銃部（１）からの電子ビームの電子速度とほ
ぼ等しくするために用いられるもので、例えば帯域幅が
広く構造が簡易な螺旋回路等が用いられる。

【０００８】図４は、コレクタ部の要部拡大図であり、
従来の放熱手段の一例を示したものである。

【０００９】図４を参照して、銅製のコレクタコア（３
２）の内部にコレクタ電極（３３）が配置され、コレク
タコア（３２）の外周面上はセラミックコーティング
（３１）を施す方法が用いられている。

【００１０】このような輻射冷却型の進行波管の輻射に
よる放熱効果は、コレクタコア（３２）の外周面上に被
膜されたセラミックコーティング膜（３１）の輻射率特
性εで表されている。特に、衛星搭載用の進行波管で
は、進行波管が動作する環境が宇宙空間であるため、輻
射率特性は極めて重要なファクターである。

【００１１】表１は、セラミックコーティングによる輻
射率特性の一例を示している。

【００１２】溶射によるコーティング方法では、通常、
厚さ５００μｍのセラミックコーティング膜を有する。
この膜厚（＝５００μｍ）は、本発明者の研究によれ
ば、最適とされる膜厚である。すなわち、この膜厚以上
を溶射すると、コーティング膜の剥離が極めて生じやす
くなることが、本発明者の調査で明らかになっている。

【００１３】また、５００μｍ以下の膜厚では、輻射率
特性が膜厚の減少に比例して劣ることが明らかになって
いる。

【００１４】表１に示すように、マグネシア−アルミナ
系（Ａ１）で、輻射率特性ε＝０．８５、チタニア−ア
ルミナ系セラミック（Ａ２）でε＝０．８６、酸化クロ
ム（Ａ３）でε＝０．８６であった。すなわち、セラミ
ックコーティングによる最大輻射率はε＝０．８６であ
る。

【００１５】ところが、衛星搭載用の進行波管の高出力
化に伴い、必要とされる輻射率特性εが年々上昇し、本
発明者の研究では、輻射率特性ε≧０．９０が長期間の
安定動作には必要であることが判ったのである。

【００１６】したがって、従来の放熱手段であるコレク
タコア（３２）の外周部にセラミックコーティング（３
１）を施す方法では、チタニア−アルミナ系セラミック
（表１Ａ２参照）と酸化クロム（表１Ａ３参照）のセラ
ミックコーティングでは最大の輻射率０．８６であり、
現在の衛星搭載用の高出力進行波管のコレクタの放熱特
性には不十分なのである。

【００１７】さらに、従来の放熱手段のセラミックコー
ティングによる方法では、通常５００μｍの膜厚で使用
されるため機械的な振動により、皮膜のクラックあるい
は剥離などの問題が生じることがある。

【００１８】また、他のコレクタの輻射方式として塗
装、有機薄膜等も選択される場合があるが、本発明者の
研究では、宇宙空間における耐紫外線性、宇宙塵などに
より輻射率特性が劣化するという大きな問題が明らかに
なっている。

【００１９】このように、輻射冷却形コレクタの放熱体
は、人工衛星に搭載される進行波管に用いられるという
特殊な用途に鑑みて、より軽量性を兼ね備えているのと
同時に、機械的な振動や温度等の過酷な環境条件に対し
て極めて信頼性が求められ、その構造の放熱特性、耐紫
外線特性の安定性は極めて高いものが要求されている。

【００２０】また、例えば特開昭63-45895号公報には、
アルミニウム回路基板材において、接着樹脂層の薄肉化
による放熱性を確保する一方で絶縁性にも優れたものと
なす方法として、アルミニウム基材の表面に硫酸陽極酸
化により絶縁性酸化被膜（硫酸被膜）を被覆形成しこの
硫酸被膜を介して接着樹脂層を付着形成する技術におい
て問題とされる、樹脂層とアルミニウム基材との密着
性、とりわけ加熱時の密着性に劣り、回路部品のはんだ
付け時等に甚しく銅箔等がはがれる危険性があるという
問題点を解消し、はんだ付け等の場合においても、アル
ミニウム基材と樹脂層ひいては銅箔等との良好な密着性
を保持し得るアルミニウム回路基材を提供することを目
的として、図５に示すように、アルミニウム基材（６）
表面を最大表面粗さＲｍａｘ８±３μｍの表面粗さ範
囲に粗面化した後、陽極酸化処理により、その表面に厚
さ３〜２０μｍの陽極酸化皮膜（７）を形成することを
特徴とするアルミニウム回路基板材（８）の製造方法が
提案されている。

【００２１】本発明者による実験では、上記方法をコレ
クタフィンに適用し、板厚３ｍｍのＪＩＳ１１００合金
からなるアルミニウム板をＲｍａｘ５〜１１μｍの表
面粗度に粗面化した後、その表面を厚さ２０μｍの陽極
酸化処理し、輻射率特性を調査したところ、輻射率特性
εは、最大値で０．８１とされ、従来のセラミックコー
ティングによる方法の輻射率特性にも満たないことが明
らかになった。

【００２２】したがって、上記公報に記載の技術をたん
に適用しただけでは、進行波管のコレクタの輻射率特性
は、要求される仕様を満足することができない。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、近年
の衛星に搭載される進行波管の高出力化に伴い、本発明
者の研究では、進行波管の輻射率特性εとしては、好ま
しくは０．９０以上が必要とされている。そして、輻射
率特性εが０．９０以上という値は、従来の手法である
セラミックコーティングでは、到底達成できない値であ
ることが本発明者の調査で明らかになった。

【００２４】また、表１に示すように、セラミックコー
ティングによる皮膜は、５００μｍの膜厚で使用され機
械的な振動による皮膜のクラック、剥離等の問題が生じ
ることが懸念されている。

【００２５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、セラミックコーティング皮膜では達成できな
い、より高い輻射率特性ε（一例として好ましくは０．
９０以上）を得ることを可能とする進行波管のコレクタ
構造を提供することを目的とする。

【００２６】

【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、進行波管のコレクタコアの外周部に複数
の放熱フィン構造を具備してなる進行波管のコレクタに
おいて、前記放熱フィンの外周面上に輻射率特性に応じ
て所定の膜厚を有する陽極酸化層膜を具備すると共に、
前記陽極酸化層膜が所定の最大表面粗さを有することを
特徴とする進行波管のコレクタを提供する。

【００２７】本発明の進行波管のコレクタにおいては、
好ましくは、前記陽極酸化層膜が封孔処理されてなるこ
とを特徴とする。

【００２８】本発明者は、鋭意研究した結果、陽極酸化
層の膜厚により、輻射率が向上することを全く新たに見
い出した。本発明者のかかる知見に基づき本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明においては、放熱フィ
ンの外周面上に好ましくは厚さ５０μｍ以上の陽極酸化
層膜を有し、かつ該陽極酸化層膜の最大表面粗さが好ま
しくは１２μｍ以上とされ、輻射率の向上を達成してい
る。

【００２９】この陽極酸化層の膜厚と輻射率との関係
を、後により詳細に説明される、実験結果を図６および
表２に示す。図６は、陽極酸化層の膜厚と輻射率の関係
を２つの表面粗度（四角は１〜３μｍ，三角は１２〜１
４μｍ）について測定した結果を図示している。

【００３０】表２は、Ｒｍａｘ１〜３μｍ、Ｒｍａｘ１
２〜１４μｍ、Ｒｍａｘ１８〜２０μｍの表面粗度に試
料について、各膜厚について、陽極酸化層膜を施した実
験結果を一覧としてまとめた表である。

【００３１】すなわち、図６より、陽極酸化層膜が５μ
ｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μ
ｍと膜厚をより厚くすることにより、輻射率が上昇する
ことが判る。

【００３２】しかしながら、陽極酸化層膜の厚さが５０
μｍ未満の試料（表１のＢ１２参照）では、衛星搭載用
の進行波管の輻射率特性ε≧０．９０を満足することは
できないことが判る。

【００３３】すなわち、輻射率特性ε≧０．９０を満足
するためには、表２に試料（Ｂ１４）および（Ｂ１７）
のように、５０μｍの陽極酸化層膜を有することが必要
であることが判る。

【００３４】また、本発明において、該陽極酸化層膜の
最大表面粗度Ｒｍａｘを好ましくは１２μｍ以上とした
のは、陽極酸化層膜の最大表面粗度Ｒｍａｘと輻射率ε
との実験結果を図示した図８に示すごとく、最大表面粗
度Ｒｍａｘが１２μｍ未満においては、５０μｍの陽極
酸化層膜を有していても、輻射率εが０．９以上という
特性を満足できないことが判明したためである。

【００３５】さらに、表２の試料（Ｂ１５）および図８
に示すように、１２μｍ以上の粗面化による輻射率の上
昇効果は極めて少ないことが判った。

【００３６】すなわち、最大表面粗さＲｍａｘが１２μ
ｍ以上を有することにより、輻射率特性には満足する効
果が得られると知見したのである。

【００３７】なお、表面に形成する酸化被膜は、本発明
者の調査により、硫酸被膜、クロム酸被膜、リン酸被
膜、蓚酸被膜に限定されるものではない。

【００３８】また、本発明において、好ましくは、５０
μｍ以上の陽極酸化層膜を有し、かつ封孔処理を施すこ
ととしたのは、封孔処理により輻射率特性が向上するこ
とを見出したためである。

【００３９】また、表３は、前述の試料の陽極酸化後に
封孔処理を施した試料である。また、図７は、表３の結
果をグラフ化したものである。

【００４０】すなわち、表２の試料と表３の対応する番
号の試料、例えば試料（Ｂ１）と試料（Ｃ１）、試料
（Ｂ２）と試料（Ｃ２）、および試料（Ｂ３）と試料
（Ｃ３）について、前者が未封孔処理、後者が封孔処理
を施したものである。

【００４１】このように、陽極酸化層の膜厚および表面
粗度によらず、封孔処理を施すことにより、輻射率特性
が０．０２ないし０．０３上昇することを、本発明者は
全く新たに見いだしたのである。すなわち、厚さが５０
μｍ以上の陽極酸化層を有しかつ封孔処理を施した構造
により、輻射率特性ε≧０．９０を満足することができ
る。

【００４２】また、本発明において、放熱フィンの外周
面上に好ましくは厚さ４５μｍ以上の封孔処理を施した
陽極酸化層膜を有し、かつ該陽極酸化層膜の最大表面粗
さが好ましくは１２〜１４μｍとされるのは、本発明者
の研究により、封孔処理を施した陽極酸化層膜が４５μ
ｍであっても、Ｒｍａｘが１２μｍ未満では、図９に示
すように、輻射率特性ε≧０．９０を満足できないこと
が明らかになったためである。

【００４３】図９は、封孔処理を施した陽極酸化層膜４
５μｍにおける最大表面粗度と輻射率との関係を示すグ
ラフである。すなわち、図９を参照して、封孔処理を施
した陽極酸化層膜が４５μｍの該表面粗度がＲｍａｘ１
２μｍ未満の試料では、輻射率特性ε≧０．９０を満足
できないことを本発明者が明らかとした。

【００４４】したがって、封孔処理を施した４５μｍ以
上の陽極酸化層膜の最大表面粗度Ｒｍａｘが１２μｍ以
上において、輻射率特性ε≧０．９０を満足すると知見
するに至ったためである。

【００４５】本発明に係る進行波管のコレクタは、輻射
率０．９０以上を有し、このため、衛星に搭載した際に
宇宙空間で進行波管の動作により発生した熱を効率良く
十分に放熱することができる。

【００４６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に説明する。

【００４７】

【実施形態１】本発明の実施の形態として、コレクタの
放熱フィンの予備実験を実施した本発明の実施例を比較
試料との対比において説明する。なお、以下では、例え
ば、実験試料のうち好ましくは０．９以上の値の輻射率
が得られた試料を本発明の実施例といい、輻射率が０．
９未満のものを比較試料とするが、本発明は、その原理
に従い陽極酸化層膜の膜厚と所定の表面粗度に従い所望
の輻射率（例えば０．８９等）を得ることを可能とした
試料を含むことは勿論である。

【００４８】厚さ３ｍｍのＪＩＳ５０５２合金からなる
アルミニウム板を用意し、各試料に以下のような処理を
施して作製した。

【００４９】アルミニウム板表面の粗面化は、表面粗度
Ｒｍａｘ１８〜２０μｍの試料には、粒度＃５０メッシ
ュのアルミナ粉末と水との混濁液、またＲｍａｘ１２〜
１４μｍの表面粗度には、アルミニウム粉末粒度＃１２
０と水の混濁液、さらにＲｍａｘ１〜３μｍの表面粗度
には、アルミナ粉末粒度＃６００を使用し、ブラスト処
理により粗面化を行なった。

【００５０】また、陽極酸化被膜については、硫酸法に
より行われ、容積比１０％硫酸水溶液、液温０℃で実施
した。

【００５１】陽極酸化被膜の電解条件は、電流は５Ａと
一定とし、陽極酸化被膜の膜厚に応じて、それぞれ電解
時間を３分（膜厚５μｍ）、６分（膜厚１０μｍ）、１
２分（膜厚２０μｍ）、１８分（膜厚３０μｍ）、２４
分（膜厚４０μｍ）、２７分（膜厚４５μｍ）、２９．
４分（膜厚４９μｍ）、３０分（膜厚５０μｍ）、３６
分（膜厚６０μｍ）で行った。表２、表３、および図
６、図７に、本実験の結果を示す。各試料の詳細は次の
通りである。

【００５２】表２を参照して、第１の試料（Ｂ１）は、
厚さ３ｍｍのＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒ
ｍａｘ１〜３μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化
処理を施し、陽極酸化層の膜厚を５μｍとしたアルミニ
ウム板材である。

【００５３】第２の試料（Ｂ２）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１
４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、
陽極酸化層の膜厚を５μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００５４】第３の試料（Ｂ３）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μ
ｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極
酸化層の膜厚を１０μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００５５】第４の試料（Ｂ４）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を１０μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００５６】第５の試料（Ｂ５）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を２０μｍとしたアルミニウム板材である。

【００５７】第６の試料（Ｂ６）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を２０μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００５８】第７の試料（Ｂ７）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を３０μｍとしたアルミニウム板材である。

【００５９】第８の試料（Ｂ８）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を３０μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００６０】第９の試料（Ｂ９）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を４０μｍとしたアルミニウム板材である。

【００６１】第１０の試料（Ｂ１０）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜
１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を４０μｍとしたアルミニウム板
材である。

【００６２】第１１の試料（Ｂ１１）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を４９μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００６３】第１２の試料（Ｂ１２）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜
１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を４９μｍとしたアルミニウム板
材である。

【００６４】第１３試料（Ｂ１３）は、厚さ３ｍｍのＪ
ＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μ
ｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極
酸化層の膜厚を５０μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００６５】第１４の試料（Ｂ１４）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜
１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を５０μｍとしたアルミニウム板
材である。

【００６６】第１５の試料（Ｂ１５）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１８〜
２０μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を５０μｍとしたアルミニウム板
材である。

【００６７】第１６の試料（Ｂ１６）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を６０μｍとしたアルミニウム板材であ
る。

【００６８】第１７の試料（Ｂ１７）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜
１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を６０μｍとしたアルミニウム板
材である。

【００６９】第１８の試料（Ｂ１８）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１８〜
２０μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を６０μｍとしたアルミニウム板
材である。

【００７０】表３を参照して、封孔処理を施した第１の
試料（Ｃ１）は、厚さ３ｍｍのＪＩＳ５０５２合金板材
を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍに粗面化し、硫酸法
による陽極酸化処理を施し、陽極酸化層の膜厚を５μｍ
とした後、封孔処理を施したアルミニウム板材である。

【００７１】第２の試料（Ｃ２）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を５μｍとした後、封孔処理を施したア
ルミニウム板材である。

【００７２】第３の試料（Ｃ３）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を１０μｍとした後、封孔処理を施したアル
ミニウム板材である。

【００７３】第４の試料（Ｃ４）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を１０μｍとした後、封孔処理を施した
アルミニウム板材である。

【００７４】第５の試料（Ｃ５）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を２０μｍとした後、封孔処理を施したアル
ミニウム板材である。

【００７５】第６の試料（Ｃ６）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を２０μｍとした後、封孔処理を施した
アルミニウム板材である。

【００７６】第７の試料（Ｃ７）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を３０μｍとした後、封孔処理を施したアル
ミニウム板材である。

【００７７】第８の試料（Ｃ８）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を３０μｍとした後、封孔処理を施した
アルミニウム板材である。

【００７８】第９の試料（Ｃ９）は、厚さ３ｍｍのＪＩ
Ｓ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３μｍ
に粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽極酸
化層の膜厚を４０μｍとした後、封孔処理を施したアル
ミニウム板材である。

【００７９】第１０の試料（Ｃ１０）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜
１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を４０μｍとした後、封孔処理を
施したアルミニウム板材である。

【００８０】第１１の試料（Ｃ１１）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜３
μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、陽
極酸化層の膜厚を４５μｍとした後、封孔処理を施した
アルミニウム板材である。

【００８１】第１２の試料（Ｃ１２）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜
１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を４５μｍとした後、封孔処理を
施したアルミニウム板材である。

【００８２】第１３の試料（Ｃ１３）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１８〜
２０μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を４５μｍとした後、封孔処理を
施したアルミニウム板材である。

【００８３】第１４の試料（Ｃ１４）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜
３μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、
陽極酸化層の膜厚を５０μｍとした後、封孔処理を施し
たアルミニウム板材である。

【００８４】第１５の試料（Ｃ１５）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２
〜１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を５０μｍとした後、封孔処理を
施したアルミニウム板材である。

【００８５】第１６の試料（Ｃ１６）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１〜
３μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施し、
陽極酸化層の膜厚を６０μｍとした後、封孔処理を施し
たアルミニウム板材である。

【００８６】第１７の試料（Ｃ１７）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１２
〜１４μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を６０μｍとした後、封孔処理を
施したアルミニウム板材である。

【００８７】第１８の試料（Ｃ１８）は、厚さ３ｍｍの
ＪＩＳ５０５２合金板材を最大表面粗度Ｒｍａｘ１８
〜２０μｍに粗面化し、硫酸法による陽極酸化処理を施
し、陽極酸化層の膜厚を６０μｍとした後、封孔処理を
施したアルミニウム板材である。

【００８８】そして、上述した試料（Ｂ１４）、（Ｂ１
５）、（Ｃ１２）、（Ｃ１３）、（Ｃ１４）、（Ｃ１
５）および（Ｃ１６）のアルミニウム板材の輻射率特性
εを調査すると表２、表３に示す通りとなる。

【００８９】本発明の上記実施例では、ＪＩＳ５０５２
合金からなるアルミニウム板材を、アルミナ粉末と水の
混濁液を使用しブラスト処理することにより、最大表面
粗度Ｒｍａｘ１２〜１４μｍした後、硫酸法による陽極
酸化層を実施し、陽極酸化層膜５０μｍの試料（Ｂ１
４）、Ｒｍａｘ１８〜２０μｍで陽極酸化層膜５０μｍ
の試料（Ｂ１５）、Ｒｍａｘ１２〜１４μｍで陽極酸化
層膜６０μｍの試料（Ｂ１７）、Ｒｍａｘ１８〜２０μ
ｍで陽極酸化層膜６０μｍの試料（Ｂ１８）において、
輻射率特性εが０．９０以上が得られている。

【００９０】また、陽極酸化層膜を５０μｍ以上有しか
つ封孔処理を実施した試料（Ｃ１３）、試料（Ｃ１
４）、試料（Ｃ１５）、試料（Ｃ１６）、試料（Ｃ１
７）、試料（Ｃ１８）で輻射率特性εとして、それぞれ
０．９０、０．９０、０．９２、０．９１、０．９３、
０．９３の値が得られている。

【００９１】さらに、最大表面粗度Ｒｍａｘ１２〜１４
μｍで、封孔処理を施した陽極酸化層膜を４５μｍ有す
る試料（Ｃ１２）では、輻射率特性ε ０．９０が得ら
れた。

【００９２】以上から、本発明の実施例により、衛星搭
載用の進行波管のコレクタにおいて好ましくは輻射率特
性ε≧０．９０が得られることが判る。

【００９３】

【実施形態２】図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係
るコレクタの断面を示す図である。また図１（Ｂ）は本
発明の一実施形態に係るコレクタの構成を説明するため
の平面図である。図２は、図１（Ｂ）の要部の部分拡大
図である

【００９４】図１及び図２を参照して、φ１２０ｍｍの
ＪＩＳ５０５２アルミニウム合金棒より、図示の如く、
コレクタコア（３２）の外周部に、複数のフィン形状を
有する放熱フィン（３７）を切削加工し、放熱フィン
（３７）のコレクタコア（３２）との密着面以外（すな
わち外周面）には粒度＃１２０のアルミナ粉末と水の混
濁液にてブラスト処理し、表面粗度をＲｍａｘ１２〜
１４μｍと粗面化した。なお、中空の放熱フィン（３
７）はコレクタコア（３２）と嵌合され、その当接面は
例えば鏡面仕上げされている。

【００９５】また、放熱フィン（３７）の密着面（コレ
クタコア３２との密着面）以外には、硫酸法による表面
上に厚さ５０μｍの陽極酸化層を成膜し、熱湯法により
封孔処理を施した陽極酸化層膜（３８）を有してなる進
行波管のコレクタを製作した。

【００９６】陽極酸化処理の条件は、容積比１０％硫酸
水溶液にて、電流５Ａ、電解時間３０分で行った。本発
明の一実施形態に係るコレクタの輻射率特性を調査する
と、輻射率ε＝０．９２を達成することができたのであ
る。

【００９７】なお、アルミニウムの材質については、本
発明者の研究によると、ＪＩＳ５０５２合金の適用が望
ましいことが判明したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。例えばＪＩＳ１０５０、ＪＩＳ３００４等
のアルミニウム合金を適用した場合にも、同等の輻射率
特性の作用効果を奏することを本発明者は確認してい
る。

【００９８】上述のような構造を有する衛星に搭載され
る高出力の進行波管のコレクタは、好ましくは輻射率
０．９０以上を有している。そのため、宇宙空間で進行
波管が動作して発生した熱を効率良く十分に放熱するこ
とができる。

【００９９】

【表１】

【０１００】

【表２】

【０１０１】

【表３】

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
衛星に搭載される進行波管のコレクタ電極で発生した熱
は、速やかに宇宙空間に熱を放散でき、衛星搭載用の高
出力の進行波管のコレクタとして、放熱特性を向上する
ことができる。

【０１０３】また、従来のセラミックコーティング被膜
の輻射冷却型コレクタでは、コレクタコアの材質の比重
およびコーティング膜厚が５００μｍであるためアルミ
ニウム製の本発明に係るコレクタと比して、重量比で１
／２と軽量化することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る輻射冷却型コレクタ
の断面図及び平面図である。（Ａ）断面図である。（Ｂ）平面図である。

【図２】図１の主要部拡大図である。

【図３】従来の輻射冷却型進行波管の構成の一例を示す
図である。

【図４】従来のコレクタ構造の主要部拡大図である。

【図５】従来のアルミニウム回路基板材の構成の一例を
示す図である。

【図６】陽極酸化層膜（封孔処理無し）の膜厚と輻射率
との関係を例示するための実験結果をグラフ表示した図
である。

【図７】陽極酸化層膜（封孔処理有り）の膜厚と輻射率
との関係を例示するための実験結果をグラフ表示した図
である。

【図８】陽極酸化層膜５０μｍ（封孔処理無し）におけ
る最大表面粗度と輻射率との関係を例示するための実験
結果をグラフ表示した図である。

【図９】陽極酸化層膜４５μｍ（封孔処理有り）におけ
る最大表面粗度と輻射率との関係を例示するための実験
結果をグラフ表示した図である。

【符号の説明】

１電子銃部２遅波回路３コレクタ部４ＲＦ入力端子５ＲＦ出力端子６アルミニウム基材７陽極酸化皮膜８アルミニウム回路基板材３１セラミックコーティング３２コレクタコア３３コレクタ電極３７放熱フィン（コレクタフィン）３８陽極酸化層膜（陽極酸化皮膜）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C25D 11/04 H01B 5/00 H05K 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】進行波管のコレクタコアの外周部に複数の
放熱フィン構造を具備してなる進行波管のコレクタにお
いて、前記放熱フィンの外周面上に輻射率特性に応じて所定の
膜厚を有する陽極酸化層膜を具備すると共に、前記陽極
酸化層膜が所定の最大表面粗さを有することを特徴とす
る進行波管のコレクタ。
【請求項２】前記陽極酸化層膜が封孔処理されてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の進行波管のコレクタ。
【請求項３】前記輻射率特性が約０．８２以上であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の進行波管のコレク
タ。
【請求項４】前記輻射率特性が約０．９以上であること
を特徴とする請求項１又は２記載の進行波管のコレク
タ。
【請求項５】進行波管のコレクタコアの外周部に複数の
放熱フィン構造を有する進行波管のコレクタにおいて、前記放熱フィンの外周面上に厚さが略５０μｍ以上の陽
極酸化層膜を有し、かつ該陽極酸化層膜の最大表面粗さ
が略１２μｍ以上である構造を有することを特徴とする
進行波管のコレクタ。
【請求項６】前記陽極酸化層膜の膜厚が略５０μｍとさ
れ最大表面粗さが略１２〜１４μｍであることを特徴と
する請求項５記載の進行波管のコレクタ。
【請求項７】前記陽極酸化層膜の膜厚が略６０μｍとさ
れ最大表面粗さが略１２〜１８μｍであることを特徴と
する請求項５記載の進行波管のコレクタ。
【請求項８】進行波管のコレクタコアの外周部に複数の
放熱フィン構造を有する進行波管のコレクタにおいて、前記放熱フィンの外周面上に厚さが略４５μｍ以上の封
孔処理を施した陽極酸化層膜を有し、かつ該陽極酸化層
膜の最大表面粗さが略１２μｍ以上である構造を有する
ことを特徴とする進行波管のコレクタ。
【請求項９】進行波管のコレクタコアの外周部に複数の
放熱フィン構造を有する進行波管のコレクタにおいて、前記放熱フィンの外周面上に厚さが略５０μｍ以上の封
孔処理を施した陽極酸化層膜を有し、かつ該陽極酸化層
膜の最大表面粗さが略１２μｍ以上である構造を有する
ことを特徴とする進行波管のコレクタ。
【請求項１０】進行波管のコレクタコアの外周部に複数
の放熱フィン構造を具備してなる進行波管のコレクタに
おいて、前記放熱フィンの外周面上が所定の膜厚を有する陽極酸
化層膜を備えたことを特徴とする進行波管のコレクタ。
【請求項１１】前記放熱フィンの外周面上の前記陽極酸
化層膜が所定の表面粗度を有することを特徴とする請求
項８記載の進行波管のコレクタ。