JP2006351350A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

【課題】ゲッター材をゲッター効果を発揮するための最適な温度箇所に強固に保持させることで、長期に渡り安定したゲッター効果を発揮することのできる、信頼性の高いマグネトロンを提供する。
【解決手段】上エンドハット２１ａとセンターリード２８の溶接接合時に、上エンドハット２１ａの中心貫通孔３０を一部溶接せずに残しておく。そして前記センターリード２８に設置したスリーブ状ゲッター材２９を上エンドハット２１ａを高周波加熱することでセンターリード２８を熱伝導させ、スリーブ状ゲッター材２９を溶解し、センターリード２８と上エンドハット２１ａの間隙を介し、一部溶接をせずに残した上エンドハット２１ａの中心貫通孔３０を通り道にして、上エンドハット２１ａ表面にゲッター材２９が広がり、上エンドハット２１ａの材質と合金化されることで、ゲッター材を強固に固着させ保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子レンジ用及び工業用分野におけるマイクロ波応用装置等に用いられるマグネトロンに関するものである。

一般に、電子レンジ用及び工業用分野におけるマイクロ波応用装置等に用いられるマグネトロンは、図５の縦断面図で示されるように、真空管であるコアチューブ部１と、磁気回路を形成するための強磁性体からなる枠状継鉄２ａ，２ｂと、漏洩防止部３とを具備している。コアチューブ部１は、円筒状の陽極筒体４と陽極筒体４の上下の開口端部にそれぞれ取付けられた第１及び第２の磁極片５，６と、陽極筒体４内で中心軸に位置する陰極構体７とその周りに放射状に配列され、かつ陽極筒体４の内周面に固定された複数枚の板状陽極ベイン８と、複数枚の陽極ベイン８のうち、特定の１つの陽極ベインと電気的に接続されるマイクロ波放出用アンテナ９と、陽極ベイン８を１つおきに同電位に接続するためのストラップリング１０，１１とで空洞共振器を形成しており、第１及び第２の磁極片５，６上にはと目状の第１及び第２の金属筒体１２，１３と、第１の金属筒体１２に重ねて配置されたマイクロ波出力部１４及び、第２の金属筒体１３に順次重ねて配置されたステム１５とを備えている。

外部磁気回路部は、第１の磁極片５側に同軸的に設けられたリング状の第１の永久磁石１６ａと、第２の磁極片６側に同軸的に設けられたリング状の第２の永久磁石１６ｂと、陽極筒体４の外周面上に設けられ、陽極筒体４の内部で生じた熱を放熱するための複数枚のフィン１７と、フィン１７を包囲し、かつ第１の磁極片５及び第２の磁極片６を磁気的に結合するための枠状継鉄２ａ，２ｂとから構成されている。

漏洩防止部３は、枠状継鉄２ｂの下部に設けられたフィルターケース１８と、フィルターケース１８内に、高周波ノイズの漏洩を防止するために上述したステム１５やＬＣフィルター回路部材１９を備えている。

このようなマグネトロンの寿命終止点の要因の１つとして、真空管であるコアチューブ部１内の部品からのガス放出による真空度の劣化、それによる動作異常がある。この対策として、動作中でもガス吸着を行なえるように、真空管内にゲッター材を配置してある。

図６は、従来のマグネトロンにおける陰極構体７の縦断面図である。この陰極構体７は、フィラメント２０を管軸方向に保持する上エンドハット２１ａおよび下エンドハット２１ｂと、フィラメント２０に給電するために上エンドハット２１ａに接続されフィラメント２０と下エンドハット２１ｂを貫通するセンターリード２２と、下エンドハット２１ｂに接続されたサイドリード２３、及びセンターリード２２とサイドリード２３とを互いに絶縁して保持するために下エンドハット２１ｂの下方に当該センターリード２２およびサイドリード２３を貫通させるセラミックスペーサ２４を有している。そしてセラミックスペーサ２４の管軸方向の移動を防止するために金属スリーブ２５が当該セラミックスペーサ２４の上記下エンドハット２１ｂ側に当接し、サイドリード２３にかしめ固定または、抵抗溶接固定されている。

従来のマグネトロンにおけるゲッター材は、一例として、陰極構体組立て時に、センターリード２２にスリーブ状のゲッター材２６ａを挿入しておき、突起にて支持しておく。そして陰極構体組立て完了時に、上エンドハット２１ａを加熱することで、センターリード２２を伝導した熱によりゲッター材２６ａを溶解してセンターリード２２と合金化されて設けられている（例えば、特許文献１参照）。従来の他の例としては、チタニウムあるいはジルコニウムの粉末に有機バインダたとえばニトルセルロース、酢酸ブチル等を加えペースト状にしたゲッター材２６ｂ，２６ｃを上エンドハット２１ａの表面と、センターリード２２の下エンドハット２１ｂとセラミックスペーサ２４との間に位置する部分の表面に塗布し乾燥させ、これを焼結して保持されて設けられている（例えば、特許文献２及び３参照）。

以上のような手法でマグネトロン管内の真空度を維持していた。
特開昭５８−４０７４０号公報 特開平５−１９８２６６号公報 特開２０００−３０６５１８号公報

しかしながら従来のマグネトロンでは、ゲッター材の焼結時または、すでに焼結したゲッター材が剥離、脱落してゲッター効果を果たさなくなり、管内真空度を劣化させ動作異常を引き起こしたり、脱落したゲッター材が管内の耐電圧低下を招いていた。更には、センターリードにスリーブ状のゲッター材を溶解して合金化する方法では、センターリードの一部分だけが合金化されるため、合金された部分が熱応力により熱変形をおこし陰極構体先端が首折れの状態になってしまうため、高価な材料からなるセンターリードの線径寸法をより小さくすることができなかった。本発明は、前記課題を解決し、長期に渡り安定したゲッター効果を発揮することのできる、信頼性の高いマグネトロンを提供する。

上記従来の課題を解決するために、本発明のマグネトロンは、上エンドハットと下エンドハットの間に設けたフィラメントと、前記フィラメントに給電するセンターリード及びサイドリードを有する陰極構体と、前記フィラメントの周囲に設置した陽極筒体と、前記陽極筒体の内周に前記フィラメントを中心として放射状に設置した複数枚の陽極ベインで形成された空洞共振器を有するマグネトロンであって、前記上エンドハットと前記センターリードとの溶接時に、前記上エンドハットの中心貫通孔と当該中心貫通孔に挿入される前記センターリードとの接続部に間隙が生じるよう少なくとも一部の未溶接部を残しておき、前記センターリードに設置したスリーブ状ゲッター材を加熱溶解することで、前記センターリードと前記上エンドハットとの間隙を経由して前記上エンドハットの表面に前記ゲッター材が広がり、前記上エンドハットの材質と前記ゲッター材とが合金化されて固着された構成を有する。

かかる構成によれば、上エンドハットの表面にゲッター材を塗布、乾燥、焼結することなく、容易な方法で上エンドハット表面にゲッター材を強固に固着することができる。

また、本発明のマグネトロンは、前記上エンドハットの中心貫通孔に挿入される前記センターリードの先端部の形状が、少なくとも前記中心貫通孔と密接しない形状を有するものである。

かかる構成によれば、上エンドハットとセンターリードの溶接時に、全面溶接することなく、容易に１部分を溶接せずに残すことができ、しかも、溶解されたゲッター材がスムーズに上エンドハット表面に移動することができる。

また、本発明のマグネトロンは、前記上エンドハットの表面において、前記上エンドハットの中心貫通孔を中心に複数本の溝を放射状に形成した構成を有する。

かかる構成によれば、溶解され上エンドハットの中心貫通孔を通じて上エンドハットの表面に移動してきたゲッター材が、放射状に形成された溝を伝い上エンドハット末端まで到達することができる。

また、本発明のマグネトロンは、前記上エンドハットの裏側において中心貫通孔の開口部周囲に面取り及びザグリを施した構成を有する。

かかる構成によれば、前記面取り及びザグリの内側に溶解するためのスリーブ状ゲッター材を配置することで、ゲッター材の流れを一方向に抑制することができ、更に、面取り及びザグリ部分がゲッター材の溜まり場となるため、より多くのゲッター材を配置することができる。

また、請求項５に記載の発明は、電子レンジ及び工業用分野等におけるマイクロ波応用装置において、上記請求項１から請求項４に記載のマグネトロンを具備することを特徴とする。

係る構成によれば、上記請求項１から請求項４に記載のマグネトロンを具備することで
長期に亘り安定したゲッター効果を発揮することのできる、信頼性の高いマグネトロンを具備した電子レンジ及び工業用分野におけるマイクロ波応用装置を提供することができる。

以上説明したように、本発明によれば、マグネトロンの陰極構体にガス吸着のためのゲッター材を合金化することで、融点を高く保持し、更に、剥離、脱落に対して、強固に保持することができ、長寿命で信頼性の高いマグネトロンを提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明のマグネトロンにおいて、陰極構体以外の基本構成は図５に示される従来のマグネトロンの構成と同じであるため、陰極構体のみを図示する。また前述した図６に示される従来のマグネトロンにおける陰極構体と共通する部分については、同一の符号を付け説明を省略する。

（実施の形態１）
図１の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るマグネトロンの陰極構体におけるゲッター材を溶解する前の縦断面図、図１（ｂ）は、センターリードと上エンドハットの溶接接合状態を示す要部平面図、図１（ｃ）はゲッター材を溶解した後の要部の縦断面図である。

図１（ａ）に示す陰極構体２７は、フィラメント２０を管軸方向に保持する上エンドハット２１ａおよび下エンドハット２１ｂと、フィラメント２０に給電するために上エンドハット２１ａに接続されフィラメント２０と下エンドハット２１ｂを貫通するセンターリード２８と、下エンドハット２１ｂに接続されたサイドリード２３、及びセンターリード２８とサイドリード２３とを互いに絶縁して保持するために下エンドハット２１ｂの下方に当該センターリード２８およびサイドリード２３を貫通させるセラミックスペーサ２４を有している。そしてセラミックスペーサ２４の管軸方向の移動を防止するために金属スリーブ２５が当該セラミックスペーサ２４の上記下エンドハット２１ｂ側に当接して固定され構成されている。

上記の陰極構体２７を構成する各部材は次のように接合されている。センターリード２８と上エンドハット２１ａ、サイドリード２３と下エンドハット２１ｂはプラズマ溶接により接合されている。また、上エンドハット２１ａ、下エンドハット２１ｂとフィラメント２０の接合は、ロー付けにて行なわれている。そしてセラミックスペーサ２４の管軸方向の移動を防止するために金属スリーブ２５がセラミックスペーサ２４の上記下エンドハット２１ｂ側に当接し、陰極サイドリード２３にかしめ固定または、抵抗溶接固定されている。

符号２９はセンターリード２８と上エンドハット２１ａの溶接前に予め挿入したスリーブ状のゲッター材である。なお、スリーブ状のゲッター材２９の内径は、センターリード２８の径よりも大きくしているため、センターリード２８を軸に上下自由に可動することができる。前述したように、センターリード２８と上エンドハット２１ａはプラズマ溶接にて接合されているが、溶接の際、図１（ｂ）に示すように、上エンドハット２１ａの中心貫通孔３０を一部溶接せずに残しておく。そして図１（ａ）に示される陰極構体２７を図面上において上下を逆にした状態、つまり上エンドハット２１ａを下向きの状態にして、スリーブ状のゲッター材２９を上エンドハット２１ａに当接した状態にして、上エンドハット２１ａを高周波加熱することで、上エンドハット２１ａに当接したスリーブ状のゲッター材２９が融点に達し溶解される。そして、溶解されたゲッター材２９がセンターリード２８と上エンドハット２１ａとの接続部において、一部溶接をせずに残したセンターリード２８と上エンドハット２１ａの中心貫通孔３０との間隙を通り、上エンドハット２１ａの表面にゲッター材２９が広がり、上エンドハット２１ａの材質（Ｍｏ）と合金化され固着される（図１（ｃ）参照）。

このようにしてエンドハット２１ａの表面に固着されたゲッター材２９は、融点を高く保持することができる。更に、剥離、脱落に対して、強固に保持されるので、長寿命で信頼性の高いマグネトロンが得られる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係るマグネトロンのセンターリード２８の先端部を示す斜視図である。本実施の形態では、陰極構体の基本構成は実施の形態１と同じであり、上エンドハットの中心貫通孔に挿入されるセンターリードの先端部の形状を、中心貫通孔と密接しない形状に変えたものである。例えば、図２（ａ）に示すように、センターリード２８の先端部２８ａを半円状にする方法や、図２（ｂ）に示すように、センターリード２８の先端部に縦方向に溝２８ｂを入れる方法などがある。なお、本実施の形態は、前記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能である。

上記のように、センターリードの先端部の形状を上エンドハットの中心貫通孔と密接しない形状にしたことで、上エンドハット２１ａとセンターリード２８の溶接時に、上エンドハット２１ａの中心貫通孔３０の内面とセンターリード２８の先端部の外周とが全面溶接することなく、容易に上エンドハット２１ａの中心貫通孔３０を一部溶接せずに残しておくことができる。そして、実施の形態１に記載したように、陰極構体２７を上下逆にした状態で上エンドハット２１ａを高周波加熱すると、上記した中心貫通孔３０の未溶接部の間隙を通じて溶解されたゲッター材２９がスムーズに上エンドハット２１ａの表面に移動して広がり、上エンドハットと合金化して固着することができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係るマグネトロンの上エンドハットの斜視図である。

本実施の形態の特徴は、図３に示すように、上エンドハット２１ａの表面に貫通孔３０を中心に放射状の溝３１を複数本入れることであり、陰極構体の基本構成及び各部材の接合方法は実施の形態１と同じである。

図３に示すように、上エンドハット２１ａの表面に貫通孔３０を中心に放射状の溝３１を複数本入れることで、貫通孔３０を通じて上エンドハット２１ａの表面側に流れ出たゲッター材２９が毛細管現象をおこし、上エンドハット２１ａの表面に拡散され合金化される。

なお、本実施の形態は上記の実施の形態１及び実施の形態２と組合わせることも可能である。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４に係るマグネトロンの要部縦断面図である。本実施の形態では、上エンドハット２１ａの裏側において中心貫通孔３０の開口部周囲に面取り３２ａを施したもの、又はザグリ３２ｂを施したものである（図４上では、簡略化して１図面の左右にそれぞれを図示している。）。

図４に示すように、上エンドハット２１ａの裏側において中心貫通孔３０に、スリーブ状ゲッター材２９の一端が入り込むように、スリーブ状ゲッター材２９の外形より大きくなるように面取り３２ａ又はザグリ３２ｂを施すことで、溶解されたゲッター材２９の流れを抑制することができ、さらに、より多くのゲッター材を保持することができる。

なお、本実施の形態は、上記した３つのどの実施の形態とも組合わせることができる。

本発明の実施の形態を導入するマグネトロンを電子レンジ及び工業用分野におけるマイクロ波応用装置に用いた場合、長期に亘りマグネトロン管内の高真空度を維持し、安定したエミッションを供給できるため、性能及び、信頼性の高い電子レンジ並びに、工業用分野等におけるマイクロ波応用装置を提供することができる。

本発明のマグネトロンは、電子レンジ及び工業用分野におけるマイクロ波応用装置など、マグネトロンを使用するすべての用途への適用が可能である。

（ａ）本発明の実施の形態１に係るマグネトロンの陰極構体におけるゲッター材を溶解する前の縦断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るマグネトロンのセンターリードと上エンドハットの溶接接合状態を示す要部平面図、（ｃ）本発明の実施の形態１に係るマグネトロンの陰極構体におけるゲッター材を溶解した後の要部縦断面図 本発明の実施の形態２に係るマグネトロンのセンターリードの先端部を示す斜視図 本発明の実施の形態３に係るマグネトロンの上エンドハットの斜視図 本発明の実施の形態４に係るマグネトロンの要部縦断面図 従来のマグネトロンの縦断面図 従来のマグネトロンにおける陰極構体の縦断面図

符号の説明

２１ａ 上エンドハット
２７ 陰極構体
２８ センターリード
２８ａ 先端部
２８ｂ 溝
２９ ゲッター材
３０ 中心貫通孔
３１ 溝
３２ａ 面取り
３２ｂ ザグリ

Claims (5)

1. 上エンドハットと下エンドハットの間に設けたフィラメントと、前記フィラメントに給電するセンターリード及びサイドリードを有する陰極構体と、前記フィラメントの周囲に設置した陽極筒体と、前記陽極筒体の内周に前記フィラメントを中心として放射状に設置した複数枚の陽極ベインで形成された空洞共振器を有するマグネトロンであって、前記上エンドハットと前記センターリードとの溶接時に、前記上エンドハットの中心貫通孔と当該中心貫通孔に挿入される前記センターリードとの接続部に間隙が生じるよう少なくとも一部の未溶接部を残しておき、前記センターリードに設置したスリーブ状ゲッター材を加熱溶解することで、前記センターリードと前記上エンドハットとの間隙を経由して前記上エンドハットの表面に前記ゲッター材が広がり、前記上エンドハットの材質と前記ゲッター材とが合金化されて固着されたことを特徴とするマグネトロン。
2. 前記上エンドハットの中心貫通孔に挿入される前記センターリードの先端部の形状が、少なくとも前記中心貫通孔と密接しない形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
3. 前記上エンドハットの表面において、前記上エンドハットの中心貫通孔を中心に放射状の溝を複数本入れたことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のマグネトロン。
4. 前記上エンドハットの裏側において中心貫通孔の開口部周囲に面取り及びザグリを施したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマグネトロン。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のマグネトロンを具備することを特徴とする電子レンジ及び工業用分野等におけるマイクロ波応用装置。

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