JP2004172092A - 電子レンジ用マグネトロン - Google Patents
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Abstract
【課題】 上部ポールピースの中心部の寸法を調節することにより高調波の発生を効率的に減衰させることができ、高調波を遮断することにより電力消耗を防止してマイクロ波の出力を向上させることができる。
【解決手段】 ヨークと、ヨークの内部に設けられる両極筒体と、両極筒体の内側に設けられる複数のベインと、ベインの中心に貫通して設けられるフィラメントと、両極筒体の上下にそれぞれ設けられる上部及び下部マグネットと、中空部が形成された中心部が相互に対向するように両極筒体と上部及び下部マグネットの間に設けられる上部ポールピース及び下部ポールピースと、を含む電子レンジ用マグネトロンにおいて、上部ポールピースの中心部の外側の端部から中空部を形成する内側の端部までの距離を調節することにより高調波の発生を抑制する。
【選択図】 図3
【解決手段】 ヨークと、ヨークの内部に設けられる両極筒体と、両極筒体の内側に設けられる複数のベインと、ベインの中心に貫通して設けられるフィラメントと、両極筒体の上下にそれぞれ設けられる上部及び下部マグネットと、中空部が形成された中心部が相互に対向するように両極筒体と上部及び下部マグネットの間に設けられる上部ポールピース及び下部ポールピースと、を含む電子レンジ用マグネトロンにおいて、上部ポールピースの中心部の外側の端部から中空部を形成する内側の端部までの距離を調節することにより高調波の発生を抑制する。
【選択図】 図3
Description
本発明は、電子レンジ用マグネトロン(Magnetron)に係り、さらに詳しくは、マグネトロンのポールピース(Pole Piece)の構造を変形させて高調波(Harmonics)の発生を減らすことができる電子レンジ用マグネトロンに関する。
電子レンジの加熱源として使用されるマグネトロンは、両極部を通じて一定の周波数(基本波)のマイクロ波(Microwave)が発生されるとともに、この基本波のn倍、即ち整数倍の周波数を有する高調波(Harmonics)がともに発生される。このような高調波の成分の中で、特定の周波数帯の高調波はその量がとても少なくても無線通信の障害を起こすこともでき、体にも害になるというのはすでに科学的に証明されたのである。これにより、高調波の発生量の限界値を法として規制している。また、最近に衛星放送が盛行する趨勢に従って、衛星放送の受信を妨害することを防止するためにも高調波の成分を極少化させることが要望されている。
従来には、マグネトロンに設けられるアウト−プット(out-put)構造のチョーク(choke)を利用して、マグネトロンの作動中に発生される高調波を抑制する方法が主に使用されているが、これは高調波の全ての帯域で減衰させることが難しいだけでなく、全帯域の減衰のための構造を装着するためのアウト−プット構造が現在より大きくなり、複雑になるという問題を有しているので現実的に適用には限界があった。
本発明の目的は、前述した問題点を解決するため、マグネトロンから発生される高調波を効率的に減衰させることができる電子レンジ用マグネトロンを提供することである。
上記目的を達成するための本発明は、ヨークと、前記ヨークの内部に設けられる両極筒体と、前記両極筒体の内側に設けられる複数のベインと、前記ベインの中心に貫通して設けられるフィラメントと、前記両極筒体の上下にそれぞれ設けられる上部及び下部マグネットと、中空部が形成された中心部が相互に対向するように両極筒体と前記上部及び下部マグネットの間に設けられる上部ポールピース及び下部ポールピースと、を含む電子レンジ用マグネトロンにおいて、前記上部ポールピースの中心部の外側の端部から中空部を形成する内側の端部までの距離(L)を調節することにより、高調波の発生を抑制することができることを特徴とする。
前記距離(L)が、略2.0〜5.5mmであることが好ましい。
前記距離(L)が、略2.0〜5.5mmであることが好ましい。
前述したように、本発明によると、上部ポールピースの中心部の寸法を調節することにより高調波の発生を効率的に減衰させることができ、高調波を遮断することにより電力消耗を防止してマイクロ波の出力を向上させることができる。
また、既存のチョークを利用した高調波遮断構造に比べて相対的に構造が簡単だけでなくこれによるコストの側面においても有利である。
また、既存のチョークを利用した高調波遮断構造に比べて相対的に構造が簡単だけでなくこれによるコストの側面においても有利である。
以下、添付した図面を参照して、本発明に対して詳細に説明する。
図1は本発明による電子レンジ用マグネトロンの縦断面図である。
図面に示すように、ヨーク20と、ヨーク20の内部に設けられる両極筒体30と、両極筒体30の内側に設けられる複数のベイン40と、ベイン40の中央に貫通して設けられるフィラメント50と、両極筒体30の上下にそれぞれ設けられる上部及び下部マグネット60a、60bと、中空部73が形成された中心部72が相互に対向するように両極筒体30と前記上部及び下部マグネット60a、60bの間に設けられる上部ポールピース70a及び下部ポールピース70bと、を含んで構成される。
図1は本発明による電子レンジ用マグネトロンの縦断面図である。
図面に示すように、ヨーク20と、ヨーク20の内部に設けられる両極筒体30と、両極筒体30の内側に設けられる複数のベイン40と、ベイン40の中央に貫通して設けられるフィラメント50と、両極筒体30の上下にそれぞれ設けられる上部及び下部マグネット60a、60bと、中空部73が形成された中心部72が相互に対向するように両極筒体30と前記上部及び下部マグネット60a、60bの間に設けられる上部ポールピース70a及び下部ポールピース70bと、を含んで構成される。
両極筒体30は、銅パイプ等により円筒形からなり、両極筒帯30の内部には、マイクロ波の成分が発生されるように、共振空洞(Resonance cavity)を形成する複数のベイン40が軸方向に配置されている。両極筒体30とベイン40により両極部が構成される。両極筒体30の外部には、上部及び下部マグネット60a、60bから帰還される磁束を連結する上部ヨーク20a及び下部ヨーク20bが設けられる。両極筒体30及び下部ヨーク20bの間には、複数個のアルミニウム冷却ピン32が設けられている。
両極筒体30の中央には、作用空間42が形成され、作用空間42の内には高熱を発生するようにタンステンと酸化トリウムを混合焼結させて螺旋状に巻いたフィラメント50が両極筒体30と同軸に配置されている。
フィラメント50の両端部には、発振に寄与しない損失電流である熱電子が中心方向に放射されることを防止するように上部及び下部シールドハット52、53が結合されている。下部シールドハット53の中央貫通ホールには、中央支持体である第1フィラメント電極51が溶接されて下向き延長される。下部シールドハット53の底面には、第2フィラメント電極54が溶接されて第1フィラメント電極51と並んで下向き延長されている。
フィラメント50の両端部には、発振に寄与しない損失電流である熱電子が中心方向に放射されることを防止するように上部及び下部シールドハット52、53が結合されている。下部シールドハット53の中央貫通ホールには、中央支持体である第1フィラメント電極51が溶接されて下向き延長される。下部シールドハット53の底面には、第2フィラメント電極54が溶接されて第1フィラメント電極51と並んで下向き延長されている。
第1フィラメント電極51及び第2フィラメント電極54は、マグネトロンの陰極を支持固定する絶縁セラミックス81を貫通して電源端子82、83に接続されている第1及び第2外部接続端子84、85に、それぞれ電気的に接続されてフィラメント50に電流を供給するチョークコイル86、87にそれぞれ電気的に接続され、チョークコイル86、87はボックスフィルタの側壁部に配設されているキャパシター88と接続されている。チョークコイル86、87の内部にはノイズを吸収するペライト89、90がそれぞれ挿入されている。
両極筒体30の上下側の開口部には、上部及び下部マグネット60a、60bから発生された磁束をフィラメント50とベイン40との間の作用空間42の内に均一に誘導するように、磁路を形成する上部ポリス70a及び下部ポリス70bが設けられている。上下部ポールピース70a、70bの上部及び下部には、上下部シールドカップ37、39がそれぞれ気密に溶接されている。
上下部シールドカップ37、39には、両極筒体30の内部を真空に密封するためにアンテナセラミックス45及び絶縁セラミックス81がそれぞれ気密に結合されており、その外側面には、両極筒体30の内に一定の磁界分布を維持するようにリング形状の上部及び下部マグネット60a、60bがそれぞれ配置されている。
アンテナセラミックス45の上側の先端部には、銅からなる排気管47が結合されている。排気管47の内側の中央には、共振空洞の内で発振されたマイクロ波を出力するようにベイン40から上部ポールピース70aの貫通ホール49を通過して上方に延長されたアンテナ48の端が固定される。排気管47の外側面には排気管47とアンテナセラミックス45の結合部を保護するとともに電界集中によるスパークを防止し、マイクロ波の出力を外部に出す窓の役割をするアンテナキャップ46が備わる。
図2は本発明による電子レンジ用マグネトロンの上部ポールピースの構造を示す斜視図であり、図3は図2のIII−III線による断面図であり、図4は本発明によるマグネトロンの上部ポールピースの中心部の距離(L)による高調波の変化を示すグラフである。
図面に示すように、上部ポールピース70aは、水平のフランジ部72と、フランジ部72から内側に折曲延長された傾斜部76と、中央に中空部73が形成され傾斜部76から内側に折曲延長された中心部74と、を含んで構成される。
上部ポールピース70aは、図1の下部ポールピース70bと略対称的な構造を有している。上部ポールピース70aの中心部74の外側の端部から中空部73が形成された内側の端までの距離(L)を調節することにより高調波を減衰することができる。
上部ポールピース70aは、図1の下部ポールピース70bと略対称的な構造を有している。上部ポールピース70aの中心部74の外側の端部から中空部73が形成された内側の端までの距離(L)を調節することにより高調波を減衰することができる。
高調波測定装置を通じて上部ポールピース70a及び下部ポールピース70bの中心部74の外側の端で中空部73が形成された内側の端までの距離(L)による高調波の発生量を測定した結果、下部ポールピース70bは高調波発生に殆ど影響を及ばないことが確認された。しかし、上部ポールピース70aの場合には、図4のグラフに示すように、高調波の発生量が距離(L)に従って、大きく変化することが確認された。特に、距離(L)が略2.0〜5.5mmである時、高調波の発生量が顕著に減衰することを分かることができる。
以上で説明した電子レンジ用マグネトロンの作用を簡単に説明すると下記の通りである。
まず、第1外部接続端子84及び第2外部接続端子85を通じて電源が印加されると、フィラメント50に動作電流が供給され、動作電流によりフィラメント50が高温に加熱されると、フィラメント50から作用空間42の内に熱電子が放出される。この時、第2フィラメント電極54と両極部に印加された駆動電圧によりフィラメント50とベイン40との間の作用空間42の内に強い電界が形成され、この電界はベイン40から出発してフィラメント50に至る。
まず、第1外部接続端子84及び第2外部接続端子85を通じて電源が印加されると、フィラメント50に動作電流が供給され、動作電流によりフィラメント50が高温に加熱されると、フィラメント50から作用空間42の内に熱電子が放出される。この時、第2フィラメント電極54と両極部に印加された駆動電圧によりフィラメント50とベイン40との間の作用空間42の内に強い電界が形成され、この電界はベイン40から出発してフィラメント50に至る。
上部及び下部マグネット60a、60bで発生した磁束は、下部ポールピース70bに沿って作用空間42側に引導され、引導された磁束は作用空間を通じて上部ポールピース70aに進行しながら上部ヨーク20a、下部ヨーク20b、上部ポールピース70a、下部ポールピース70b及び作用空間42によりなる、磁気回路内に分布して作用空間42の内に高い磁束密度を形成する。
従って、高温のフィラメント50の表面から作用空間42に放出される熱電子は、作用空間42の内に存在する強い電界によりベイン40または両極筒体30側に進行するとともに作用空間42の内に存在する強い磁束密度により進行方向に対して垂直に力を受けて円運動を行う。
このような熱電子の運動は、全体作用空間42の内で行われる。熱電子は、構造的に共振回路に従って電子群を形成しながら高い電位であるベイン40での進行を繰り返して行い、これによりベイン40には電子群が回転する速度に対応する所定のマイクロ波が出力される。
20 ヨーク
30 両極筒体
40 ベイン
50 フィラメント
60a 上部マグネット
60b 下部マグネット
70a 上部ポールピース
70b 下部ポールピース
72 フランジ部
73 中空部
74 中心部
30 両極筒体
40 ベイン
50 フィラメント
60a 上部マグネット
60b 下部マグネット
70a 上部ポールピース
70b 下部ポールピース
72 フランジ部
73 中空部
74 中心部
Claims (2)
- ヨークと、前記ヨークの内部に設けられる両極筒体と、前記両極筒体の内側に設けられる複数のベインと、前記ベインの中心に貫通して設けられるフィラメントと、前記両極筒体の上下にそれぞれ設けられる上部及び下部マグネットと、中空部が形成された中心部が相互に対向するように両極筒体と前記上部及び下部マグネットの間に設けられる上部ポールピース及び下部ポールピースと、を含む電子レンジ用マグネトロンにおいて、
前記上部ポールピースの中心部の外側の端部から中空部を形成する内側の端部までの距離(L)を調節することにより、高調波の発生を抑制することができることを特徴とする電子レンジ用マグネトロン。 - 前記距離(L)が、略2.0〜5.5mmであることを特徴とする請求項1に記載の電子レンジ用マグネトロン。
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