JP2009076242A

JP2009076242A - マグネトロン

Info

Publication number: JP2009076242A
Application number: JP2007242188A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ueda; 誠上田
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】マグネトロンの内部の耐熱性および真空保持性能を維持しつつ、エンドハット材料の選択肢を増やす。
【解決手段】中心軸４１に沿って円筒状に延びる陽極円筒１と、陽極円筒１の内面から中心軸４１に向かって延びる複数のベイン２と、中心軸に配置された螺旋状の陰極５とを備えたマグネトロンの陰極５の両端に固着された一対のエンドハット６，７を、ニオブ単体やＮｂ−Ｓｎ合金、Ｎｂ−Ｔｉ合金、Ｎｂ−Ｎｉ合金などのニオブを含有する金属で形成する。このエンドハット６，７の表面にＴａ、Ｚｒ、Ｔｉなどのガス吸着金属を固着させてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子レンジなどに用いるマグネトロンに関する。

一般的なマグネトロンは、陽極円筒と、複数のベインとを備えている。ベインは、陽極円筒の内部に放射状に配設されている。ベインは、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にロー付けされた大小一対のストラップリングによって連結されている。複数のベインの遊端に囲まれた電子作用空間には、螺旋状陰極が陽極円筒の軸心に沿って配設されている。螺旋状陰極の両端は、それぞれ出力側エンドハットおよび入力側エンドハットに固着されている。また、陽極円筒の両端には、それぞれ略漏斗状の出力側および入力側のポールピースが固着されている。エンドハットは、たとえばモリブデンで形成されている（たとえば特許文献１参照）。
特開２００６−３５１３５０号公報特開２０００−３０６５１８号公報

マグネトロン内部は、高真空に保持される。このため、マグネトロンの内部には、ガスを吸着するゲッターを設けている。一般的なマグネトロンでは、エンドハットの表面にチタンやジルコニウムなどのガス吸着金属を焼結させてゲッターとしている（たとえば特許文献２参照）。また、マグネトロンの動作時に陰極近傍は高温となるため、一般的なマグネトロンでは、高融点であるモリブデンなどをエンドハットや陰極に電流を供給するサポートロッドに用いている。

しかし、モリブデンや、ジルコニウムや、チタンは、いわゆる希少元素であり、また、ゲッターとして用いる場合には製法も複雑になるため、マグネトロンの部品の材料として、これらに代わる材料を選定可能にしておくことは、材料供給の多様性の観点から重要である。

そこで、本発明は、マグネトロンの内部の耐熱性および真空保持性能を維持しつつ、エンドハットやサポートロッドの材料の選択肢を増やすことを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、マグネトロンにおいて、中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記陽極円筒の内面から、前記中心軸に向かって延びる複数のベインと、前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記エンドハットのそれぞれに接続されて前記陰極に電流を供給するサポートロッドと、を具備し、前記エンドハットおよび前記サポートロッドの少なくとも一方はＮｂを含有する金属で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、マグネトロンの内部の耐熱性および真空保持性能を維持しつつ、エンドハットやサポートロッドの材料の選択肢を増やすことができる。

本発明に係るマグネトロンの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係るマグネトロンの一実施の形態における縦断面図である。

本実施の形態のマグネトロンは、同一の軸（中心軸４１）に沿って配置された陽極円筒１、陰極５、一対のエンドハット６，７および一対のポールピース８，９、並びに、この中心軸４１の近傍から放射状に延びる複数のベイン２を備えている。

陽極円筒１は、中心軸４１に沿って円筒状に延びている。ベイン２は、中心軸４１の近傍から放射状に延びて、陽極円筒１の内面に固定されている。ベイン２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極円筒１の内面に固定されていない側のベイン２の遊端３１は、中心軸４１に沿って延びる同一の円筒面上に配置されていて、この円筒面をベイン内接円筒と呼ぶ。複数のベイン２は、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にロー付けされた大小それぞれ対となったストラップリング３，４によって連結されている。

陰極５は、螺旋状であり、電子作用空間であるベイン内接円筒の内部に配置され、陽極円筒１の中心軸に配置されている。また、陰極５の両端は、それぞれエンドハット６，７に固着されている。エンドハット６，７は、ベイン２に対して中心軸４１の外側に配置されている。アンテナ側（出力側）のエンドハット６は陰極５に向かって開いたカップ状に、ステム側（入力側）のエンドハット７はリング状に、それぞれニオブ（Ｎｂ）で形成されている。

一対のポールピース８，９は、それぞれ中央部に貫通孔３２を有する漏斗状に形成されている。貫通孔３２の中心は、中心軸４１上に位置している。それぞれのポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間に対して中心軸４１の外側に向かって貫通孔３２から広がるように形成されている。エンドハット６，７の外径は陽極円筒１の径とほぼ同じに形成されている。エンドハット６，７の外周部分は、陽極円筒１の両方の端部にそれぞれ固定されている。また、これら一対のポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間を挟んで配置されている。

また、ポールピース８，９には、それぞれ筒状の金属封着体１０，１１が固着されている。それぞれの金属封着体１０，１１は、陽極円筒１の一端にも接している。

出力側の金属封着体１０のポールピース８に対して反対側の端には、出力側セラミック１２が接合されている。また、出力側セラミック１２の金属封着体に対して反対側の端には、排気管１３が接合されている。ベイン２からはアンテナ１４が導出されている。このアンテナ１４は、出力側のポールピース８を貫通して、出力部内を延びて、先端は排気管１３で挟持固定されている。排気管１３の全体はキャップ１５で覆われている。

入力側の金属封着体１１のポールピース９に対して反対側の端には、入力側セラミック１６が接合されている。陰極５には、エンドハット６，７を介して２本のサポートロッド１７，１８が接続されている。サポートロッド１７，１８は、たとえば中継板１９を介して管外へ導出されて、入力端子２０に接続されている。

陰極５などが配置されたマグネトロンの内部は、たとえば１０^−３〜１０^−４Ｐａ程度の真空状態に保たれている。

また、マグネット２１，２２とヨーク２３，２４が、このような発振部本体を囲むように配設されて、磁気回路を形成している。また、発振部本体を冷却するためのラジエーター２５、入力側に接続されたフィルター２６とそれを囲むボックス２７とで外装が形成されている。

本実施の形態のマグネトロンは、ニオブでエンドハット６，７を形成していている。つまり、エンドハット材料として、一般的なマグネトロンで用いられているモリブデン（Ｍｏ）以外を選択することができる。また、ニオブの融点は２４７０℃程度であり、マグネトロンの動作時の温度に対する余裕という観点では、２６２０℃程度のモリブデンの融点とほぼ同等である。さらに、ニオブは、ガス吸着金属であるから、モリブデンの表面にチタンを固着させたエンドハットと同等のガス吸着性能を備えることができる。したがって、本実施の形態のマグネトロンでは、マグネトロンの内部の耐熱性および真空保持性能を維持しつつ、ニオブという新たなエンドハット材料を選択することができる。

このエンドハット６，７は、ニオブ板をプレスすることにより形成することができる。このため、ガス吸着金属の電着や焼結の工程が不要で、製造コストを低減することができる。

また、エンドハット６，７の材料は、ニオブ単体の金属だけでなく、ニオブを含有する合金であってもよい。たとえば、ニオブ−スズ合金（Ｎｂ−Ｓｎ）、ニオブ−チタン合金（Ｎｂ−Ｔｉ）、ニオブ−ニッケル合金（Ｎｂ−Ｎｉ）合金で、エンドハット６，７を形成してもよい。これらの合金を用いた場合であっても、エンドハット６，７はガス吸着性能を有する。このような合金を用いると、ニオブ単体に比べて融点が低下するが、合金成分の割合を適切な範囲とすることで、マグネトロンの動作時の温度に対する余裕を確保し、適切な耐熱性を確保することができる。

このように、エンドハット６，７にニオブ含有合金を用いることにより、マグネトロンの内部の耐熱性および真空保持性能を維持しつつ、エンドハット材料の選択肢をさらに増やすことができる。

また、このようなエンドハット６，７の表面の一部または全部に、さらに他のガス吸着金属を固着させてもよい。ガス吸着金属は、たとえば、エンドハット６，７を成型した後に、ガス吸着金属を電着させ、その後、焼結することにより固着させることができる。ガス吸着金属としては、たとえばタンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）を用いることができる。

ニオブあるいはニオブ合金で形成したエンドハット６，７の表面に、ガス吸着金属を固着させることにより、ガス吸着能力を適宜高めることができる。特に、ガス吸着動作温度が、ニオブと異なるガス吸着金属を固着させると、ガス吸着動作温度範囲を広げることができる。たとえば、ニオブのガス吸着動作温度は、４００℃程度から９００℃程度の範囲である。一方、チタンのガス吸着動作温度は、５００℃程度から１２００℃の範囲である。したがって、ニオブあるいはニオブ合金製のエンドハット６，７の表面にチタンを固着させることにより、ガス吸着動作温度を４００℃程度から１２００℃程度の範囲に拡張することができる。たとえば出力側のエンドハット６は、マグネトロンの動作時に９００℃以上となる場合がある。しかし、９００℃以上でもガス吸着する金属を出力側のエンドハット６に固着させておくことにより、マグネトロンの動作時に常にガス吸着性能を保持することができる。

ニオブあるいはニオブ合金は、ガス吸着性能を有する。このため、ガス吸着金属をエンドハット６，７に固着させた場合でも、モリブデンなどのガス吸着しない材料でエンドハットを形成してその表面にガス吸着金属を固着させた場合に比べて、固着させるガス吸着金属量は少なくてすむ。

また、陰極５の近傍に位置するサポートロッド１７，１８は、マグネトロンの動作時に高温となるため、高融点金属であるモリブデンで形成される場合がある。このサポートロッド１７，１８も、マグネトロンの動作時の温度がニオブの融点に対して余裕があれば、ニオブあるいはニオブ合金で形成することができる。この場合、サポートロッド１７，１８もゲッターとして働くこととなるため、マグネトロンの内部の真空度をより高めることができる。マグネトロンの動作時におけるサポートロッド１７，１８の温度が、ニオブのガス吸着動作温度（４００℃程度から９００℃程度の範囲）を超える場合には、より高い動作温度範囲でガス吸着するチタンなどをサポートロッド１７，１８の表面に固着させてもよい。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。

本発明に係るマグネトロンの一実施の形態における縦断面図である。

符号の説明

１…陽極円筒、２…ベイン、３…ストラップリング（大）、４…ストラップリング（小）、５…陰極、６…エンドハット（出力側）、７…エンドハット（入力側）、８…ポールピース（出力側）、９…ポールピース（入力側）、１０…金属封着体（出力側）、１１…金属封着体（入力側）、１２…出力側セラミック、１３…排気管、１４…アンテナ、１５…キャップ、１６…入力側セラミック、１７…サポートロッド、１８…サポートロッド、１９…中継板、２０…入力端子、２１…マグネット、２２…マグネット、２３…ヨーク、２４…ヨーク、２５…ラジエーター、２６…フィルター、２７…ボックス、３１…遊端、３２…貫通孔

Claims

中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、
前記陽極円筒の内面から、前記中心軸に向かって延びる複数のベインと、
前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、
前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、
前記エンドハットのそれぞれに接続されて前記陰極に電流を供給するサポートロッドと、
を具備し、前記エンドハットおよび前記サポートロッドの少なくとも一方はＮｂを含有する金属で形成されていることを特徴とするマグネトロン。
前記エンドハットは、Ｎｂ、Ｎｂ−Ｓｎ、Ｎｂ−ＴｉおよびＮｂ−Ｎｉのいずれかで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。
前記エンドハットの表面の少なくとも一部に固着した前記エンドハットの成分元素以外のガス吸着金属を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネトロン。
前記ガス吸着金属は、Ｔａ、ＺｒおよびＴｉのいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のマグネトロン。