JP2008218362A

JP2008218362A - マグネトロンの寿命検出方法とその寿命検出装置

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Publication number: JP2008218362A
Application number: JP2007058083A
Authority: JP
Inventors: Akiichi Harada; 明一原田
Original assignee: Micro Denshi Co Ltd
Current assignee: Micro Denshi Co Ltd
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP5163995B2

Abstract

【課題】マグネトロンの寿命を可能なるかぎり早い寿命到来時点で検出できるマグネトロンの寿命検出装置を提案すること。
【解決手段】正常発振のマイクロ波電力を遮断し、異常発振のマイクロ波電力を通過させる導波管フイルタを有する構成の寿命検出装置２１を設け、この寿命検出装置２１をマイクロ波電力の導波管系回路１８に設け、マグネトロン１７が異常発振してマイクロ波電力を出力したとき、導波管系回路１８のスロットアンテナから前記の導波管フイルタに異常発振のマイクロ波電力を伝播させ、上記寿命検出装置２１の受信によって現れる同軸線用端子１６のマイクロ波電力に応動するアラームの動作から、マグネトロン１７の寿命到来を認識する構成となっている。
【選択図】図６

Description

本発明は、高周波電力であるマイクロ波電力を出力するマグネトロンの寿命を可能なる限り早期に検出する寿命検出方法とその寿命検出装置に関する。

マグネトロンは消耗品であるため、マイクロ波電力を利用して加熱、乾燥し、或いは、エッチング処理等を行うマイクロ波応用装置では、所定期間の経過によってマグネトロンを交換することが行なわれている。
ところが、マグネトロン各々の寿命時間には長短があり、寿命到来時が明確でないために、余寿命が充分にあるにもかかわらず交換してしまったり、また、寿命により故障となった後に交換するなど、実用的には様々な取り扱いがなされている。

この結果、余寿命を充分に残して交換する場合は経済的に好ましくないし、
また、故障後に交換することも、マイクロ波処理される製品歩留まりが悪くなったり、装置の停止時間が多くなったりする等の問題が生じる。

したがって、マグネトロンの寿命検出については、従来から様々な検出方法や検出装置が提案されている。
例えば、第１の従来例としては、マグネトロンが冷えている状態で、通常運転起動電圧より低いヒーター電圧（フィラメント電圧）を印加すると共に、陽極にはヒーター電圧よりも高い電圧を印加し、この状態で、マグネトロンの発振停止又は出力低下を発振出力検知手段によって検出する寿命検出方法がある。

この寿命検出方法は、低いヒーター電圧をわざわざ供給する回路を必要とする他に、マグネトロンを発振動作させる毎に準備作業として検出確認することになる。
また、定格フィラメント電圧ではまだまだ寿命が充分に残っているにもかかわらず寿命と判定してしまうことがあり、さらには、マグネトロンの特性によっては、通常運転起動電圧より低いフィラメント電圧を印加することができないものがあるから、この寿命検出方法は限られたマグネトロンに適用できるに止まる。

第２の従来例としては、マグネトロンの定格フイラメント電圧を供給する手段と定格フイラメント電圧の８５〜９０％を供給する手段を有するマグネトロン駆動電源を備え、８５〜９０％のフイラメント電圧を印加して異常発振するか否かを検出する寿命検出方法がある。
この寿命検出方法も第１の従来例と同様に、わざわざ低いフィラメント電圧を供給する回路を必要とし、その上、マグネトロンの種類によっては、フィラメント電圧を定格の９０％に設定することができないものがあるから、限られたマグネトロンに適用できるに止まる。

図１９は、５ｋＷ出力のマグネトロンを一例として示した出力Ｐｏ―平均陽極電流Ｉｂの特性図、図２０はそのマグネトロンのフィラメント電圧Ｅｆ―平均陽極電流Ｉｂの特性図である。

図１９より分かるように、このマグネトロンは、５ｋＷ出力時には９２０ｍＡの平均陽極電流がながれ、また、９２０ｍＡの平均陽極電流がながれるときは、図２０に示されるように、０．４Ｖのフィラメント電圧を加えることが推奨されている。
この結果、上記の従来例のものは、推奨フィラメント電圧０．４Ｖよりも更に低いフィラメント電圧に設定して寿命検出しなければならないため、フィラメント電圧の設定が困難となり、このようなマグネトロンの寿命検出には適さないことが分かる。

第２５５３４２４号特許公報第３６０８８９７号特許公報

上記したようにフィラメント電圧を下げて寿命を検出する従来の寿命検出方法では、誤差が大きく、例えば、１０００時間以上もの余裕を見た寿命判定をしてしまう可能性がある。
さらに、マグネトロンによっては、定格出力動作時のフィラメント電圧が０V（ゼロボルト）のものもあるので、フィラメント電圧を下げて寿命を検出する方法は万能ではない。

また、上記した従来の寿命検出方法は、陽極電流の変化と２．４５GHｚ帯のマイクロ波の出力低下を定常状態の陽極電流とマイクロ波出力と比較し、その差がある設定値を超えた場合に寿命と判定することになるが、陽極電流やマイクロ波出力などは常に変動しているから、精度良く判断するためには、いろいろなパターンを記憶させておき、それらとの比較を行うため高価な回路が必要になる。
その上、ここで見込む変動を大きくすれば、軽いモーデング（異常発振）を見過ごすことになり、見込む変動幅を小さくすれば、正常なマグネトロンについても寿命終止点の経過したものと判断してしまうことになる。

本発明は、上記した課題にかんがみ、寿命を早期時点で検出すること、現実の寿命到来時点を確実に、かつ、簡単な構成により検出することができるマグネトロンの寿命検出方法とその寿命検出装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明では、第１の発明として、マグネトロンが異常発振し、正常発振により出力される高周波電力の周波数を超えた所定周波数の高周波電力を出力したとき、その高周波電力より寿命を検出することを特徴とするマグネトロンの寿命検出方法を提案する。

第２の発明としては、マグネトロンの正常発振時の高周波電力を遮断し、異常発振時の高周波電力を通過させるフイルタを設け、このフイルタをマグネトロンの一部、マグネトロンの近辺又はマグネトロンが出力する高周波電力の伝送路（アプリケータを含む）に配置し、前記フイルタを通過した高周波電力より寿命を検出することを特徴とするマグネトロンの寿命検出装置を提案する。

第３の発明としては、マグネトロンが出力する高周波電力の伝送路にフイルタを設け、マグネトロンが異常発振し、正常発振により出力される高周波電力の周波数を超えた所定周波数の高周波電力を前記フイルタによって分離し、分離した高周波電力を検出して寿命を検出するマグネトロンの寿命検出装置を提案する。

第４の発明としては、上記した第３の発明の検出装置において、導波管又は表面波伝送路からなるフイルタを備えたことを特徴とする寿命検出装置を提案する。

第５の発明としては、マグネトロンが出力する高周波電力の伝送路に導波管からなる受信アンテナを設け、マグネトロンが異常発振し、正常発振により出力される高周波電力の周波数を超えた所定周波数の高周波電力を前記受信アンテナによって分離し、分離した高周波電力より寿命を検出するマグネトロンの寿命検出装置を提案する。

第６の発明としては、マグネトロンが出力する高周波電力をアプリケータに送る伝送路に少なくとも方向性結合器とアイソレータとを設け、前記方向性結合器の反射波結合側に高周波電力が現れたとき、異常発振の高周波電力を検出し、寿命を検出することを特徴とするマグネトロンの寿命検出装置を提案する。

第７の発明としては、第６の発明の寿命検出装置において、方向性結合器をパワーモニターとして構成したことを特徴とするマグネトロンの寿命検出装置を提案する。

マグネトロンは、異常発振して出力する高周波電力の周波数が正常発振して出力される高周波電力の周波数に比べて高い周波数となる。
このことから、第１の発明は、マグネトロンが異常発振して高周波電力を出力したとき、その高周波電力を検出してマグネトロンの寿命到来時点を検出する方法となっている。

このような寿命検出方法は、第２の発明の寿命検出装置として具体化される。
すなわち、正常発振の高周波電力を遮断し、異常発振の高周波電力を通過させるフイルタをマグネトロンの一部、マグネトロンの近辺又はマグネトロンが出力する高周波電力の伝送路に備える。
このように構成した発明では、マグネトロンが寿命時点に達して異常発振した時に出力する高周波電力がフイルタを通過し、この高周波電力の検出によってマグネトロンの寿命到来を知ることができる。

第３の発明は、マグネトロンが出力する高周波電力の伝送路に設けたフイルタによって、正常発振の高周波電力と異常発振の高周波電力を分離し、分離された異常発振の高周波電力を検出し、その検出時点をマグネトロンの寿命到来と認識する構成となっている。

第４の発明は、このように利用するフイルタとして導波管や表面波伝送路などからなるフイルタを用いる構成となっている。

第５の発明は、マグネトロンが出力する高周波電力の伝送路にアンテナを設け、このアンテナによって異常発振の高周波電力を分離し、分離された高周波電力よりマグネトロンの寿命を検出する。

第６の発明は、マグネトロンが異常発振すると、マグネトロンからアプリケータに向かう高周波電力の進行波が方向性結合器の進行波結合側端子と反射波結合側端子とに現れ、そして、アプリケータから戻る高周波電力の反射波がアイソレレータによって消失されないため、方向性結合器の反射波結合側端子に高周波電力が現れる。
したがって、反射波結合側端子に現れた高周波電力よりマグネトロンの寿命を検出することができる。

第７の発明は、前記した方向性結合器に換えてパワーモニターを設けた構成となっている。
すなわち、マグネトロンが異常発振すると、パワーモニターに設けられている反射波電力の取出端子に高周波電力が現れるから、この高周波電力を検出してマグネトロンの寿命を知ることができる。

このように、パワーモニターとアイソレーターとを組み合わせる構成とすれば、マグネトロンが正常発振している間は、パワーモニターの進行波測定端子に高周波電力が現れ、また、マグネトロンが異常発振すると、パワーモニターの反射波測定端子に高周波電力が現れるから、反射波測定端子から高周波電力を検出し、マグネトロンの寿命を認識することができる。

マグネトロンが異常発振したときの高周波電力を検出して寿命の到来を検出する手段については、例えば、検出した高周波電力に応動するようにした点灯表示器やブザーなどの公知のアラームを用いることができ、アラームの動作からマグネトロンの寿命到来を認識することができる。

次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
マグネトロンは異常発振するようになったとき寿命が到来したことになる。
具体的には、マグネトロンは、通常状態において正常発振し、２．４５GHｚ帯のマイクロ波電力（正常発振のマイクロ波）を出力するが、経年使用によって異常発振するようになる。

つまり、フィラメントからの電子放出量が正常発振を維持するのに必要なレベル以下になったとき異常発振（モーデング）が生じ、正常発振のマイクロ波に比べ高い周波数のマイクロ波電力（異常発振のマイクロ波）が出力するようになる。

図１は、電子レンジ用や工業用に使用されるマグネトロンの陽極空洞１０の模式図である。このマグネトロンは導電性のストラップリング１１、１２を備えることが特徴となっている。
陽極空洞１０には、8枚のベイン１０ａ〜１０ｈが放射状に設けられ、内側のストラップリング１１がベイン１０ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇに電気接続され、外側のストラップリング１２がベイン１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈに電気接続されている。

各ベインの先端側に付した＋（プラス）と−（マイナス）は、マグネトロンが正常発振しているとき、ある瞬間にベイン先端に現れるマイクロ波電界の極性を示し、例えば、図示の如く、ベイン１０ａの先端がプラスの最大値を示すときは、隣のベイン１０ｂの先端がマイナスの最大値を示すと言うように、隣り合うベインの先端に現れるマイクロ波電界の位相が１８０°（π）ずれる状態となる。

この発振状態では、ストラップリング１１、１２による各ベインの接続点が同電位となるように強制されるので、位相がπだけずれたマイクロ波電界によって安定した発振が行われ、このように発振することをマグネトロンの正常発振と言う。
なお、陽極空洞１０のベイン数は偶数で、電子レンジ用や工業用に使用されるマグネトロンは８枚から２４枚のものが一般的で、特に１０枚から１４枚のものが多い。

一方、図１おいて、ベイン１０ａの先端がプラス、ベイン１０ｃの先端がマイナス、ベイン１０eの先端がプラス、ベイン１０ｇの先端がマイナスとなる発振
モード、或いは、ベイン１０ａの先端がプラス、ベイン１０ｅの先端がマイナスとなる発振モードがあるが、このような発振モードを総称して異常発振、あるいは、モーデングと言う。
したがって、以下の説明では、マグネトロンが正常発振以外のモードで発振することを異常発振と言う。

なお、ストラップリング１１、１２は、上記したように正常発振を強制的に促し、発振の安定化に有利であるが、異常発振が生じたときは、ベインの接続点が異なる電位となるので、大きなマイクロ波電流が流れ熱疲労破壊の原因となり、極端な場合は溶断などに至る。

図２は、ストラップリングを備えるマグネトロンの陽極電流iｂと陽極電圧ｅｂとの関係を示す特性図である。
図示するように、正常発振Ａ０が最も低い陽極電圧で発生し、異常発振Ａ１、Ａ２のときは、正常発振Ａ０のときに比べ高い陽極電圧となる。
なお、異常発振の種類はベイン枚数に応じて増すが、この特性図では、２種類の異常発振Ａ１、Ａ２の特性が示してある。

本発明は、正常発振Ａ０の特性に最も近い異常発振Ａ１の特性に着眼し、正常発振Ａ０により出力されるマイクロ波電力の周波数（２．４５ＧＨｚ帯）と異常発振Ａ１により出力されるマイクロ波電力の周波数を有効に利用する。
その理由は、フィラメントからの電子放出量が正常発振を維持するために必要なレベル以下になったとき異常発振するが、このとき異常発振Ａ１のマイクロ波発振が最も強く必ず発生することを確認したからである。

下記する表１は、工業用マグネトロンが正常発振Ａ０で出力されるマイクロ波電力の周波数と異常発振Ａ１で出力されるマイクロ波電力の周波数の測定結果を示す。

なお、家庭用電子レンジが備えるマグネトロンが異常発振によって出力するマイクロ波電力の周波数は、４．２ＧＨｚ〜５．０ＧＨｚであることも確認された。

この表１より分かるように、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力と、３．５ＧＨｚ以上のマイクロ波電力を分離し、３．５ＧＨｚ以上のマイクロ波電力を検出すれば、マグネトロンが異常発振したことが判明し、この結果、マグネトロンの寿命到来を認識することができる。

正常発振のマイクロ波電力と異常発振のマイクロ波電力は、導波管をハイパスフイルタとして簡単に分離することができる。
図３は、ハイパスフイルタの構成例を示す方形導波管１３で、断面の長辺寸法Ｄ０を４．３ｃｍとしたものは、３．５ＧＨｚ以下のマイクロ波電力を遮断し、３．５ＨＧｚを超えるマイクロ波電力を伝播する。
同様に、長辺寸法Ｄ０を５ｃｍにしたものは、３ＧＨｚ以下のマイクロ波電力を遮断し、３ＧＨｚを超えるマイクロ波電力を伝播する。
さらに、長辺寸法Ｄ０を６ｃｍとしたものは、２．５ＧＨｚ以下のマイクロ波電力を遮断し、２．５ＧＨｚを超えるマイクロ波電力を伝播する。

したがって、長辺寸法Ｄ０が４．３ｃｍから６ｃｍまでの方形導波管を用いれば、表１から分かるように、１．５ｋＷから６ｋＷまでのマグネトロンが出力する異常発振のマイクロ波電力を分離し、検出することができる。
具体的には、異常発振のマイクロ波電力に合わせた長辺寸法の方形導波管を使用する。

図４、図５は、本発明の第１実施形態を構成する受信アンテナ１４で、異常発振のマイクロ波電力を受信する受信アンテナとなっている。
この受信アンテナ１４は、胴体部１４ａが図３に示す方形導波管と同様に正常発振のマイクロ波電力を遮断し、異常発振のマイクロ波電力を通過させる有底のフイルタで、これにはマイクロ波電力を集めるホーン部１４ｂが一体に形成してある。
また、胴体部１４ａには、結合金属棒１５を備えた同軸線用端子１６が設けてあり、結合金属棒１５の胴体部内挿入長Ｈと短絡版からの距離Ｌは、異常発振のマイクロ波電力が結合する長さに調整してある。

前記の受信アンテナ１４は、異常発振のマイクロ波電力を集め、同軸線端子１６から検出信号を出力するから、その検出信号に応動させてアラームを動作させる検出回路を設けて寿命検出装置が構成されている。
このような寿命検出装置は、単独でマグネトロンの一部又はマグネトロンの周辺や次に述べる導波管系回路の周辺、アプリケータの周辺に配置するだけでも、異常発振のマイクロ波電力を集めて寿命を検出することができる。

なお、導波管を利用した受信アンテナ１４を有する寿命検出装置について説明したが、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力を遮断し、３．５ＧＨｚ以上のマイクロ波電力を通過させるフイルタであればよいので、例えば、表面波伝送線路、マイクロ波電界強度測定用のホーンアンテナなどを利用しても同様に構成することができる。

図６は、本発明の第２実施形態であり、寿命検出装置を備えたマイクロ波応用装置の実施形態を示す。
このマイクロ波応用装置は、マグネトロン１７が出力するマイクロ波電力が導波管系回路（マイクロ波伝送路）１８を通してアプリケータ１９に送られ、被処理物がこのアプリケータ内でマイクロ波処理される。
この実施形態のマイクロ波応用装置では、導波管系回路１８にアイソレータ２０を設け、このアイソレータ２０とマグネトロン１７との間に寿命検出装置２１が配置してある。

寿命検出装置２１は、図７、図８に示す如く、正常発振のマイクロ波電力を伝播する導波管系回路１８の一部の導波管１８ａに図９、図１０に示すところの寿命検出装置２１が設置してある。
具体的には、導波管系回路１８は、正常発振のマイクロ波電力、つまり、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力が伝播する導波管構成となっており、したがって、その一部の導波管１８ａの長辺寸法Ｄも６０〜１２０ｃｍの導波管となっている。

導波管１８ａには、異常発振のマイクロ波電力の波長に対し、１／２波長に近い長さに形成したスロットアンテナ２２が設けてある。
このスロットアンテナ２２は異常発振のマイクロ波電力に対し共振するので、異常発振の多くのマイクロ波電力を放出する。

また、導波管１８ａには、上記のスロットアンテナ２２を覆うように、図９、図１０に示す寿命検出装置２１が設置してある。
具体的には、この寿命検出装置２１は、図４、図５の受信アンテナ１４からホーン１４ｂを取り除いたフイルタと、図示省略の検出回路や表示器などのアラームなどによって構成されている。

したがって、マグネトロン１７が正常発振し、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力をアプリケータ１９に送っている間は、スロットアンテナ２２から漏れる少ないマイクロ波電力（安全基準以下）は寿命検出装置２１によって遮断されるから、同軸線端子１６には検出信号が現れない。
マグネトロン１７が異常発振に移った時、異常発振のマイクロ波電力が導波管系回路１８を介してアプリケータ１９に送られるが、この時にスロットアンテナ２２から多くの異常発振のマイクロ波電力が漏れ出て寿命検出装置２１内に伝播する。

したがって、異常発振のマイクロ波電力が結合金属棒１５に結合するから、同軸線端子１６に検出信号（異常発振のマイクロ波電力）が現れる。
同軸線端子１６には、既に述べたように検出回路などを接続し、この検出回路が同軸線端子１５から出力される検出信号に応動してアラームを動作させる。

図１１は、導波管系回路１８の一部に設けたスロットアンテナの変形例を示す図７同様の導波管１８ａの斜視図である。
この変形例のスロットアンテナ２３は、導波管のＨ面（長辺側の面）に、導波管１８ａの管軸方向に長く形成したスリットとなっている。
このスロットアンテナ２３は、マグネトロンが正常発振している間は、少ない量のマイクロ波電力が漏れ出るが安全基準以下となる。

例えば、ＷＲＪ―２の導波管では、内部に大きな定在波があっても、例えば、５ｍｍ程度の幅のスリットであれば、安全基準を充分に満足する。
しかし、スロットアンテナ２３は、異常発振のマイクロ波電力が多量に放出するから、このスロットアンテナ２３に対向させて寿命検出装置２１を配置することによって、異常発振のマイクロ波電力を検出し、寿命到来時を認識することができる。

図１２は、図７のスロットアンテナ２２に換えて導波管１８ａに２つの孔２４を設け、この孔２４より異常発振のマイクロ波電力を取り出す構成の寿命検出装置となっている。

図１３は、本発明の第３実施形態を示し、この実施形態は、導波管系回路１８に設けた方向性結合器２５とアイソレータ２０との組み合わせからなる寿命検出装置を備えた図６同様のマイクロ波応用装置となっている。
本実施形態は、図１４に示す通り、導波管系回路１８の一部をなす導波管１８ａのＨ面に、管軸方向に沿って２つの孔２６a、２６ｂを設け、この孔２６ａ、２６ｂを覆うようにして方向性結合器２５を設置した構成としてある。
なお、２つの孔２６aと２６ｂの間隔は、正常発振のマイクロ波電力が導波管系回路１８を伝播するときの波長（管内波長）λｇの１／４に設定してある。

また、図１５に示す如く、導波管１８ａは、マグネトロン１７のアンテナから放射したマイクロ波電力が入り口１８ｂから進入してその出口１８ｃに向かい、その出口１８ｃにはアイソレータ２０が接続される。
さらに、この方向性結合器２５は、Ｈ面に形成した孔２６ａ、２６ｂに対向する関係にある同軸線内導体２７の位置を各々２７ａ、２７ｂとし、かつ、その位置２７ａから位置２７ｂまでの長さを導波管１８ａの管内波長λｇの３／４に設定してある。
なお、孔２６ａと位置２７ａのマイクロ波電力の結合率（カップリング）と、孔２６ｂと位置２７ｂのマイクロ波電力の結合率（カップリング）は同じになるようにしてある。

上記のように構成した方向性結合器２５は、孔２６ａを通って位置２７ａに結合した正常発振のマイクロ波電力（２．４５ＧＨｚ帯）は、同軸線内導体２７の同軸端子２８ａと２８ｂとに等分に伝播する。そして、位置２７ｂでは、波長がλｇ・３／４進む。
また、導波管内を孔２６ｂまで進み、つまり、波長がλｇ・１／４進み孔２６ｂから入って位置２７ｂに結合する正常発振のマイクロ波電力も同軸端子２８ａ、２８ｂに等分に伝播する。
そして、位置２７ａでは、導波管内のλｇ・１／４の波長と同軸線内導体２７のλｇ・３／４波長が加わり合計λｇ進むことになる。

したがって、位置２７ａを通過して同軸端子２８ａ側に進むマイクロ波電力は位相差がλｇの同じ大きさ（結合率が同じであるから）の正常発振のマイクロ波電力が加わることになるので、導波管入り口１８ｂから入った正常発振のマイクロ波電力が同軸端子２８ａで検出可能になる。
結合率が予め求めてあれば、導波管１８ａを伝播するマイクロ波電力を同軸端子２８ａの出力から測定することができる。

一方、位置２７ｂを通過して同軸端子２８ｂ側に進む正常発振のマイクロ波電力は、孔２６ａで位置２７ａに結合したマイクロ波電力がλｇ・３／４進んで位置２７ｂに到達し、導波管内をλｇ・１／４進んで孔２６ｂから位置２７ｂに結合したマイクロ波電力が加わる。
したがって、２つのマイクロ波電力の位相差がλｇ・１／２となって打ち消し合うため、位置２７ｂを通過して同軸端子２８ｂ側に進むマイクロ波電力はない。

言い換えれば、導波管入り口１８ｂから進入した正常発振のマイクロ波電力については、同軸端子２８ａによって検出でき、導波管出口１８ｃから進入した正常発振のマイクロ波電力は同軸端子２８ｂによって検出することができる。
しかし、異常発振のマイクロ波電力は、位置２７ａ、２７ｂで結合しても位相が合っていないため、打ち消し合うことがないから、同軸端子２８ａ、２８ｂの両方に伝播する。

上記構成の方向性結合器２５を備えるマイクロ波応用装置は、マグネトロン１７が正常発振している間は、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力が同軸端子２８ａから検出できる。
なお、マグネトロンが正常発振しているかぎり、同軸端子２８ｂにはマイクロ波電力は現れない。
アプリケータ１９から方向性結合器２５に向かう正常発振のマイクロ波電力の反射波はアイソレータ２０によって吸収されるから、アプリケータ１９から方向性結合器２５に向かうマイクロ波電力がなく、したがって、同軸端子２８ｂにはマイクロ波電力が現れない。

他方、マグネトロン１７に異常発振が生じ、正常発振のマイクロ波電力と異常発振のマイクロ波電力が出力されると、同軸端子２８ａには、正常発振のマイクロ波電力と異常発振のマイクロ波電力が現れ、同軸端子２８ｂには、異常発振のマイクロ波電力だけが現れる。
このことから、同軸端子２８ｂから出力されるマイクロ波電力信号に応動する検出回路やアラームを設ければ、アラームの動作よりマグネトロン１７の異常発振、つまり、マグネトロン１７の寿命到来を検出することができる。

本実施形態の場合は、方向性結合器２５にアイソレータ２０を組み合わせる必要がある。
アイソレータ２０がない場合には、アプリケータ１９から反射してくる２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力が方向性結合器２５の同軸端子２８ｂに現れるので、異常発振のマイクロ波電力だけを分離することができない。

なお、本実施形態は、方向性結合器２５に換えてパワーモニターを使用し、このパワーモニターとアイソレータ２０とを組み合わせて寿命検出装置を構成することができる。
このように実施した場合は、進行波電力の取出端子には正常発振のマイクロ波電力が現れ、反射波の取出端子には異常発振のマイクロ波電力が現れる。

上記した第３実施形態では、導波管系回路１８の一部である導波管１８ａに方向性結合器２５を設置したが、図１６、図１７に示したように、マグネトロン１７を取り付ける導波管ランチャー２９に孔３０ａ、３０ｂを設け、これらの孔３０ａ、３０ｂに対向させて方向性結合器２５を設置しても同様に実施することが
できる。

同様に、図６に示した第２実施形態においても導波管ランチャー２９に寿命検出装置２１を設置したり、また、導波管ランチャー２９に設けた孔３０ａ、３０ｂについては、スリットアンテナとすることもできる。

以上、好ましい実施形態について説明したが、マグネトロンが異常発振すると、電源回路の種類などによって連続的に異常発振する場合と、間欠的に異常発振する場合とがあるが、いずれの場合であっても異常発振が生じた初期の検出において寿命の到来と判断することが好ましい。

マグネトロン応用装置などに備えるマグネトロンの寿命判定方法として、また、その寿命判定装置として利用することができる。

電子レンジ用や工業用に使用されるマグネトロンの陽極空洞の模式図である。ストラップリングを備えるマグネトロンの陽極電流iｂと陽極電圧ｅｂとの関係を示す特性図である。異常発振のマイクロ波電力を分離するハイパスフイルタの構成例を示す方形導波管の斜視図である。第１実施形態を構成する受信アンテナの斜視図である。上記受信アンテナの断面図である。第２実施形態を示し、マグネトロンの寿命検出装置を備えたマグネトロン応用装置の概略図である。第２実施形態の寿命検出装置を示す斜視図である。第２実施形態の寿命検出装置を構成するスロットアンテナと受信アンテナとを示す斜視図である。第２実施形態を構成する受信アンテナの斜視図である。第２実施形態を構成する受信アンテナの断面図である。第２実施形態のスロットアンテナの変形例を示す図８同様の斜視図である。スロットアンテナに換えて結合孔を設けた図８同様の斜視図である。第３実施形態を示し、方向性結合器とアイソレータからなる寿命検出装置を備えたマグネトロン応用装置の概略図である。導波管系回路の一部の導波管に方向性結合器を設置する状態を示した斜視図である。上記方向性結合器の断面図である。第３実施形態の変形例を示したマグネトロン応用装置の概略図である。第３実施形態の変形例である方向性結合器の設置状態を示す斜視図である。図６に示した第２実施形態の変形例である斜視図である。マグネトロンの出力と平均陽極電流の関係を示す特性図である。マグネトロンのフィラメント電圧と平均陽極電流の関係を示す特性図である。

符号の説明

１４受信アンテナ
１４ａ胴体部
１４ｂホーン部
１５結合金属棒
１６同軸線用端子
１７マグネトロン
１８導波管系回路
１８ａ導波管
１９アプリケータ
２０アイソレータ
２１寿命検出装置
２２スロットアンテナ
２５方向性結合器
２６ａ、２６ｂ孔
２７同軸線内導体
２８ａ、２８ｂ同軸端子
２９導波管ランチャー

Claims

マグネトロンが異常発振し、正常発振により出力される高周波電力の周波数を超えた所定周波数の高周波電力を出力したとき、その高周波電力より寿命を検出することを特徴とするマグネトロンの寿命検出方法。
マグネトロンの正常発振時の高周波電力を遮断し、異常発振時の高周波電力を通過させるフイルタを設け、
このフイルタをマグネトロンの一部、マグネトロンの近辺又はマグネトロンが出力する高周波電力の伝送路に配置し、
前記フイルタを通過した高周波電力より寿命を検出することを特徴とするマグネトロンの寿命検出装置。
マグネトロンが出力する高周波電力の伝送路にフイルタを設け、
マグネトロンが異常発振し、正常発振により出力される高周波電力の周波数を超えた所定周波数の高周波電力を前記フイルタによって分離し、分離した高周波電力を検出して寿命を検出するマグネトロンの寿命検出装置。
請求項２又は３に記載した寿命検出装置において、
導波管又は表面波伝送路からなるフイルタを備えたことを特徴とする寿命判定装置。
マグネトロンが出力する高周波電力の伝送路に導波管からなる受信アンテナを設け、
マグネトロンが異常発振し、正常発振により出力される高周波電力の周波数を超えた所定周波数の高周波電力を前記受信アンテナによって分離し、
分離した高周波電力より寿命を検出するマグネトロンの寿命検出装置。
マグネトロンが出力する高周波電力をアプリケータに送る伝送路に少なくとも方向性結合器とアイソレータとを設け、
前記方向性結合器の反射波結合側に高周波電力が現れたとき、異常発振の高周波電力を検出し、寿命を検出することを特徴とするマグネトロンの寿命検出装置。
請求項６に記載した寿命検出装置において、
方向性結合器をパワーモニターとして構成したことを特徴とするマグネトロンの寿命検出装置。