JP2004172092A - 電子レンジ用マグネトロン - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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る。 図２のIII−III線による断面図である。 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中心部の距離による高調波の変化を示すグラフである。

符号の説明

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

Claims (2)

1. 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。
2. 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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