JP2000173485A - マグネトロン陽極空胴共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のベイン３の形状を変更することによ
り、陽極空胴共振器を小型化及び軽量化し、製造コスト
を低減するとともに特性ドリフトを少なくすることが可
能なマグネトロン陽極空胴共振器を提供する。 【解決手段】 陰極１と、陰極１の外周に同軸配置され
る陽極電極２と、陰極１と陽極電極２間に陽極電極２と
結合された複数のベイン３とからなり、ベイン３間に複
数の空胴共振器が形成されるマグネトロン陽極空胴共振
器において、複数のベイン３は、陰極１の近接領域内に
設けられた放射状に延長された直線部分３₁ と、陰極１
の近接領域以外の領域に設けられた同じ形状に折り曲が
った屈曲部分３₂ とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロン陽極
空胴共振器に係わり、特に、陽極空胴共振器を小型化す
ることで、９１５ＭＨｚ以下の低い周波数の発振出力が
得られる小型で軽量のマグネトロン発振器を構成可能な
マグネトロン陽極空胴共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マグネトロン発振器は、半導体
製造装置やプラズマ応用装置または電子レンジ等のマイ
クロ波加熱装置に幅広く用いられているもので、筒状陰
極と、この筒状陰極の外周に同軸配置された陽極電極
と、筒状陰極と陽極電極間に結合された複数のベインと
からなる陽極空胴共振器を具備している。

【０００３】ここで、図４（ａ）、（ｂ）は、既知のマ
グネトロン陽極空胴共振器の一例を示す構成図であっ
て、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図である。

【０００４】図４（ａ）、（ｂ）において、４１は陰
極、４２は陽極電極、４３はベイン、４４はストラッ
プ、４５は貫通孔、４６はアンテナである。

【０００５】そして、陰極４１は、高融点金属製の長い
筒状のもので、軸心Ｏに沿って配置され、内部にヒータ
ー（図示なし）が収納されている。陽極電極４２は、銅
製の円筒状のもので、陰極４１の外周に同軸状に配置さ
れている。ベイン４３は、複数枚の銅製の細長い直線状
の板体からなるもので、軸心Ｏに対し等角度間隔をもっ
て放射状に配置されている。この場合、複数のベイン４
３は、陰極４１側の端部が陰極４１に非接触状態で対向
配置され、陽極電極４２側の端部が陽極電極４２の内周
面に溶接され、電気的及び機械的に固着されている。ス
トラップ４４は、銅製または銅−ニッケル合金製の線状
のもので、複数のベイン４３の陰極４１側の端部に近接
した領域において複数のベイン４３に１つおきに接続さ
れて電気的にそれらを短絡させ、安定した共振状態が得
られるようにしている。貫通孔４５は、複数のベイン４
３の陰極４１側の端部に近接した領域に設けられ、接続
されないストラップ４４を貫通させる。アンテナ４６
は、一端部が複数のベイン４３の中の１つのベイン４３
に溶接されて電気的に結合され、他端部が軸心Ｏに沿っ
て出力部（図示なし）方向に延び、出力部から発振出力
が取り出される。

【０００６】前記構成による陽極空胴共振器を備えたマ
グネトロン発振器は、陽極空胴共振器のサイズによって
その発振周波数を変化させることができるもので、発振
周波数が高くなるにしたがって陽極空胴共振器のサイズ
が小さくなり、反対に、発振周波数が低くなるにしたが
って陽極空胴共振器のサイズが大きくなる。特に、９１
５ＭＨｚ以下の低い発振周波数を有するマグネトロン発
振器は、陽極空胴共振器のサイズが極めて大きなものに
なり、陽極空胴共振器のサイズが大きくなるに伴ってマ
グネトロン発振器も大型になり、その重量も重いものに
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、大型で重量
の重いマグネトロン発振器は、このようなマグネトロン
発振器を製造する製造装置として大型のものが必要にな
り、その上に、大型で重量の重い陽極空胴共振器を支持
するために、陽極空胴共振器の周辺部品も強固な強度を
有し、陽極空胴共振器のサイズに見合ったサイズのもの
が必要になり、マグネトロン発振器の構成材料の総使用
量が多くなって、全体的に製造コストが高くなってしま
うという問題がある。

【０００８】また、大型で重量の重いマグネトロン発振
器は、陽極空胴共振器を構成する複数のベイン４３及び
陽極電極４２のサイズがそれぞれ大きくなり、発振動作
時に、複数のベイン４３の熱膨張量が大きくなって、特
性ドリフトが大きくなる。とりわけ、陽極電極４２を水
冷する形式のマグネトロン発振器は、水冷によって陽極
電極４２の温度上昇が抑えられ、発熱による陽極電極４
２の膨張を少なくすることができるものの、複数のベイ
ン４３の温度が陰極４１に近い側ほど高くなっているの
で、ベイン４３の全長が長いと、熱膨張が大きくなる。
このような状態になると、複数のベイン４３は、陽極電
極４２側の先端部が陰極４１方向に若干ドリフトし、陽
極電極４２と陰極４１との間隔が僅かに狭まるようにな
り、その結果、陽極電圧が低下し、陽極電流が増大する
等の特性ドリフトが大きくなるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、その目的は、複数のベインの形状を変更すること
により、陽極空胴共振器を小型化及び軽量化し、製造コ
ストを低減するとともに特性ドリフトを少なくすること
が可能なマグネトロン陽極空胴共振器を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によるマグネトロン陽極空胴共振器は、複数
のベインとして、陰極の近接領域内に設けられた放射状
に延長された直線部分と、陰極の近接領域以外の領域に
設けられた同じ形状に折り曲がった屈曲部分とを有する
ものを用いた手段を具備する。

【００１１】前記手段によれば、直線部分と屈曲部分と
を有する複数のベインを用いているので、複数のベイン
の全長を一定長に維持しながら、外径の小さい陽極電極
内に収納配置させることができるようになり、その結
果、これまでの同種の陽極空胴共振器に比べて、小型
で、軽量の陽極空胴共振器を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、マ
グネトロン陽極空胴共振器は、陰極と、陰極外周に同軸
配置される陽極電極と、陰極と陽極電極間に陽極電極と
結合された複数のベインとからなり、ベイン間に複数の
空胴共振器が形成されるものであって、複数のベイン
は、陰極の近接領域内に設けられた放射状に延長された
直線部分と、陰極の近接領域以外の領域に設けられた同
じ形状に折り曲がった屈曲部分とを有しているものであ
る。

【００１３】本発明の実施の形態の一具体例において、
マグネトロン陽極空胴共振器は、複数のベインが複数回
折り曲がった屈曲部分を有し、陰極側の取り付け位置と
陽極電極側の取り付け位置とが軸心から見て異なった角
度位置にあるように屈曲部分の各折り曲がり方向を選択
しているものである。

【００１４】本発明の実施の形態の他の具体例におい
て、マグネトロン陽極空胴共振器は、複数のベインが複
数回折り曲がった屈曲部分を有し、陰極側の取り付け位
置と陽極電極側の取り付け位置とが軸心から見て同じ角
度位置にあるように屈曲部分の各折り曲がり方向を選択
しているものである。

【００１５】本発明の実施の形態のさらに他の具体例に
おいて、マグネトロン陽極空胴共振器は、複数のベイン
を直線部分が屈曲部分よりも幅広になるように形成して
いるものである。

【００１６】これらの本発明の実施の形態によれば、複
数のベインを、陰極に近接した領域内に設けた直線部分
とそれ以外の領域に設けた屈曲部分とによって構成し、
複数のベインの全長を一定長に維持させ、それらのイン
ダクタンス値Ｌ及び隣接するベイン間のキャパシタンス
値Ｃをそれぞれ確保した状態にし、外径を小さくした陽
極電極内に収納配置するようにしているので、発振周波
数が同じ既知の同種の陽極空胴共振器に比べて、小型で
軽量の陽極空胴共振器を得ることができるとともに、製
造コストを安価にし、特性ドリフトの少ない陽極空胴共
振器を得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１８】図１は、本発明に係わるマグネトロン陽極
空胴共振器の第１実施例の構成を示す上面図である。

【００１９】図１において、１は陰極、２は陽極電極、
３はベイン、３₁ は直線部分、３₂は屈曲部分、４はス
トラップである。

【００２０】そして、陰極１は、高融点金属製の筒状の
ものであって、陽極空胴共振器の軸心Ｏに沿うように配
置され、内部に加熱用ヒーター（図示なし）が収納され
ている。陽極電極２は、銅製の円筒形状のものであっ
て、陰極１を中心にして同軸状に配置されている。ベイ
ン３は、銅製の複数枚の板体からなっているもので、同
一形状のもので、直線部分３₁ と屈曲部分３₂ とを備え
る。ベイン３の直線部分３₁ は、陰極１に近接した領域
に設けられた直線状に延びている部分であって、軸心Ｏ
に対し等角度間隔をもって放射状に配置されており、そ
れらの端部が陰極１に非接触状態で対向配置されてい
る。ベイン３の屈曲部分３₂ は、直線部分３₁ を除いた
部分からなるもので、直線部分３₁ に対して３箇所の屈
曲部を有しており、屈曲部分３₂ の端部が陽極電極２の
内周面に電気的及び機械的に固着溶接される。この場
合、それぞれのベイン３においては、陽極電極２に溶接
される屈曲部分３₂ の端部が同じベイン３の直線部分３
₁ の延長線上になく、隣接するベイン３の直線部分３₁
の延長線上にあるように、３箇所の屈曲部の屈曲角度や
各屈曲部間の長さが定められている。

【００２１】ストラップ４は、銅製または銅−ニッケル
合金製の線状体からなる円環状のもので、図４に図示さ
れた既知の陽極空胴共振器と同じように、複数のベイン
３の直線部分３₁ において、複数のベイン３に１つおき
に接続して電気的にそれらを短絡させるように配置され
る。この場合も、ストラップ４が接続されるベイン３に
ついては、小孔（図１に図示なし）が設けられて、この
小孔にストラップ４が挿通結合されるように構成され、
ストラップ４が接続されないベイン３については、大孔
（同じく図１に図示なし）が設けられて、この大孔をス
トラップ４が無接触状態で貫通するように構成されてい
る。この他にも、図４に図示された既知の陽極空胴共振
器と同じように、アンテナ（図１に図示なし）が設けら
れており、このアンテナは、その一端がいずれか１つの
ベイン３に溶接結合され、その他端が軸心Ｏに沿って出
力部（図１に図示なし）に延び、出力部から発振出力が
取り出される。

【００２２】前記構成を有する第１実施例の陽極空胴共
振器によれば、直線部分３₁ と屈曲部分３₂ とを設けた
複数の同一形状のベイン３を用いることにより、複数の
ベイン３が全体的に渦巻き形状になるように配置されて
いるので、複数のベイン３の展開長が長いにも係わら
ず、円筒形状の陽極電極２の内径を比較的小さくするこ
とが可能になり、機械的強度の点から円筒形状の陽極電
極２の肉厚を薄くすることができる。また、陽極電極２
の内周面に溶接される複数のベイン３の屈曲部分３₂ の
端部の間隔を狭めることができるため、円筒形状の陽極
電極２の肉厚を薄くしても、陽極電極２における熱分布
をほぼ均一にすることができる。さらに、発振動作時
に、複数のベイン３の熱膨張に伴う長さの変動により発
生する陽極電極２の陰極１方向へのドリフトは、複数の
ベイン３が全体的に渦巻き形状になっているために、陽
極電極２の回転方向へのドリフトが増えるものの、直線
状の複数のベインを用いている場合よりも少なくなる。
この場合、陽極電極２が回転方向にドリフトしたとして
も、マグネトロン発振器の動作には、殆んど影響を及ぼ
さない。

【００２３】なお、第１実施例においては、それぞれの
ベイン３において、陽極電極２に溶接される屈曲部分３
₂ の端部が同じベイン３の直線部分３₁ の延長線上にな
く、隣接するベイン３の直線部分３₁ の延長線上にある
ように配置している例を挙げて説明したが、本発明によ
るそれぞれのベイン３の配置は前記配置の場合に限られ
るものでなく、それぞれのベイン３において、陽極電極
２に溶接される屈曲部分３₂ の端部が同じベイン３の直
線部分３₁ の延長線上になければ、どのような配置であ
ってもよいことは勿論である。

【００２４】次に、図２は、本発明に係わるマグネトロ
ン陽極空胴共振器の第２実施例の構成を示す上面図であ
る。

【００２５】図２において、図１に示された構成要素と
同じ構成要素については同じ符号を付けている。

【００２６】第２実施例は、複数のベイン３の構成が第
１実施例の複数のベイン３の構成と若干異なっているだ
けであって、その他の構成については第１実施例の構成
と同じである。

【００２７】すなわち、第２実施例の複数のベイン３
は、直線部分３₁ と屈曲部分３₂ とからなり、その直線
部分３₁ は、陰極１に近接した領域に設けられた直線状
に延びている部分であって、軸心Ｏに対し等角度間隔を
もって放射状に配置されており、それらの端部が陰極１
に非接触状態で対向配置されている点、及び、その屈曲
部分３₂ が、直線部分３₁ を除いた部分からなり、屈曲
部分３₂ の端部が陽極電極２の内周面に電気的及び機械
的に固着溶接されている点において、第１実施例の複数
のベイン３の構成と同じである。

【００２８】これに対して、第２実施例の複数のベイン
３は、屈曲部分３₂ に直線部分３₁に対して４箇所の屈
曲部を有している点、及び、それぞれのベイン３におい
て、陽極電極２に溶接される屈曲部分３₂ の端部が同じ
ベイン３の直線部分３₁ の延長線上にあるように、４箇
所の屈曲部の屈曲角度や各屈曲部間の長さが定められて
いる点において、第１実施例の複数のベイン３の構成と
異なっている。

【００２９】このような複数のベイン３の構成の違いに
よって、第１実施例の複数のベイン３は全体的に渦巻き
形状に配置されているのに対し、第２実施例の複数のベ
イン３は全体的に波形形状に配置されている点において
違いがあるが、第１実施例と同様に、複数のベイン３の
展開長が長いにも係わらず、円筒形状の陽極電極２の内
径を比較的小さくすることが可能になり、機械的強度の
点から円筒形状の陽極電極２の肉厚を薄くすることがで
きる。また、陽極電極２の内周面に溶接される複数のベ
イン３の屈曲部分３₂ の端部の間隔を狭めることができ
るため、円筒形状の陽極電極２の肉厚を薄くしても、陽
極電極２における熱分布をほぼ均一にすることができ
る。さらに、発振動作時に、複数のベイン３の熱膨張に
伴う長さの変動により発生する陽極電極２の陰極１方向
へのドリフトは、複数のベイン３が全体的に波形形状に
なっているために、直線状の複数のベインを用いている
場合よりも少なくなる。

【００３０】次いで、図３は、本発明に係わるマグネト
ロン陽極空胴共振器の第３実施例の要部構成を示す上面
図である。

【００３１】図３において、３₃ は幅広部分、３₄ はテ
ーパー部であり、その他、図１に示された構成要素と同
じ構成要素については同じ符号を付けている。

【００３２】第３実施例は、複数のベイン３の直線部分
３₁ の構成が第１実施例及び第２実施例の複数のベイン
３の直線部分３₁ の構成と若干異なっているだけであっ
て、その他の構成については第１実施例及び第２実施例
の構成と同じである。

【００３３】すなわち、第３実施例の複数のベイン３
は、屈曲部分３₂ の構成について、第１実施例の屈曲部
分３₂ の構成または第２実施例の屈曲部分３₂ の構成と
同じであるが、直線部分３₁ の構成について、第３実施
例が直線部分３₁ に幅広部分３₃ 及びテーパー部３₄ を
設けているのに対して、第１実施例または第２実施例が
このような幅広部分３₃ やテーパー部３₄ を設けていな
い点において、構成が異なっている。

【００３４】第３実施例において、複数のベイン３の直
線部分３₁ に、幅広部分３₃ 及びテーパー部３₄ を設け
ると、隣接するベイン３の幅広部分３₃ の静電容量Ｃ₁
が、幅広部分３₃ 及びテーパー部３₄ を設けていない場
合に比べて大きくなり、また、幅広部分３₃ とストラッ
プ４との間の静電容量Ｃ₂ も、幅広部分３₃ 及びテーパ
ー部３₄ を設けていない場合に比べて大きくなるので、
陽極空胴共振器の共振周波数、すなわち、この陽極空胴
共振器を用いたマグネトロン発振器の発振周波数を、陽
極空胴共振器のサイズを大きくすることなしに、低くす
ることが可能になる。

【００３５】このため、第１実施例または第２実施例の
陽極空胴共振器に、第３実施例の陽極空胴共振器の複数
のベイン３の構成を採用すれば、陽極空胴共振器のサイ
ズを、第１実施例または第２実施例の陽極空胴共振器の
サイズよりもさらに小型化することが可能になる。

【００３６】また、第１実施例乃至第３実施例の陽極空
胴共振器において、ベイン３端部と陽極電極２との固着
部分は、いずれもベイン３端部がほぼ垂直に陽極電極２
の内面に接しているため、ロー付け時のローの回りがよ
く、安定な共振特性を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、請求項１、２、３に記載
の発明によれば、複数のベインを、陰極に近接した領域
内に設けた直線部分とそれ以外の領域に設けた屈曲部分
とによって構成し、複数のベインの全長を一定長に維持
させ、それらのインダクタンス値Ｌ及び隣接するベイン
間のキャパシタンス値Ｃをそれぞれ確保した状態にし、
外径を小さくした陽極電極内に収納配置するようにして
いるので、発振周波数が同じ既知の同種の陽極空胴共振
器に比べて、小型で軽量の陽極空胴共振器を得ることが
できるとともに、製造コストを安価にし、特性ドリフト
の少ない陽極空胴共振器を得ることができるという効果
がある。

【００３８】また、請求項４に記載の発明によれば、複
数のベインの直線部分に幅広部分を設けているので、複
数のベインにおける隣接するベイン間のキャパシタンス
値Ｃをより大きくすることができ、さらに小型で軽量の
陽極空胴共振器を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるマグネトロン陽極空胴共振器の
第１実施例の構成を示す上面図である。

【図２】本発明に係わるマグネトロン陽極空胴共振器の
第２実施例の構成を示す上面図である。

【図３】本発明に係わるマグネトロン陽極空胴共振器の
第３実施例の要部構成を示す上面図である。

【図４】既知のマグネトロン陽極空胴共振器の一例を示
す構成図である。

【符号の説明】

１ 陰極 ２ 陽極電極 ３ ベイン ３₁ 直線部分 ３₂ 屈曲部分 ３₃ 幅広部分 ３₄ テーパー部分 ４ ストラップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陰極と、前記陰極外周に同軸配置される
   陽極電極と、前記陰極と前記陽極電極間に前記陽極電極
   と結合された複数のベインとからなり、前記ベイン間に
   複数の空胴共振器が形成されるマグネトロン陽極空胴共
   振器において、前記複数のベインは、前記陰極の近接領
   域内に設けられた放射状に延長された直線部分と、前記
   陰極の近接領域以外の領域に設けられた同じ形状に折り
   曲がった屈曲部分とを有していることを特徴とするマグ
   ネトロン陽極空胴共振器。
2. 【請求項２】 前記複数のベインは、複数回折り曲がっ
   た屈曲部分を有し、前記陰極側の取り付け位置と前記陽
   極電極側の取り付け位置とが軸心から見て異なった角度
   位置にあるように前記屈曲部分の各折り曲がり方向を選
   択していることを特徴とする請求項１に記載のマグネト
   ロン陽極空胴共振器。
3. 【請求項３】 前記複数のベインは、複数回折り曲がっ
   た屈曲部分を有し、前記陰極側の取り付け位置と前記陽
   極電極側の取り付け位置とが軸心から見て同じ角度位置
   にあるように前記屈曲部分の各折り曲がり方向を選択し
   ていることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン
   陽極空胴共振器。
4. 【請求項４】 前記複数のベインは、前記直線部分が前
   記屈曲部分よりも幅広になるように形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のマグネトロン陽極空胴共
   振器。