JP2553424B2 - マグネトロンの寿命検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンの寿命検
出方法に関し、更に詳しくは、プラスチック成形材料や
医薬品材料などの粉粒体等を、マイクロ波により誘電加
熱して乾燥したりする場合に用いられるマイクロ波加熱
装置等における、マグネトロンの寿命を検出する方法に
関する。

【０００２】

【発明の背景】最近、プラスチックの成形加工において
は、成形材料を成形機に送り込む前に、該成形材料をマ
イクロ波により誘電加熱して乾燥する方法も提案されて
いる。例えば、図２に示すように、プラスチック成形機
１００の上流側に置かれた乾燥槽１０１にマイクロ波発
振装置１を設け、該マイクロ波発振装置１のマグネトロ
ンで発振されたマイクロ波を導波管３へ通して、乾燥槽
１０１内のプラスチック成形材料である粉粒体を所望水
分率まで乾燥して成形するように構成されている。

【０００３】上記マイクロ波加熱装置におけるマイクロ
波発振装置１のマグネトロンの寿命（通常、フィラメン
トの劣化を意味している。）、或いは、何らかの原因で
発振が不安定となってパワー低下を来したり、発振が停
止したりすると、乾燥槽内の成形材料が充分に乾燥され
ない状態で成形機へ送り出されてしまい、成形不良の原
因となるという問題があった。こうした不都合は、プラ
スチック成形加工に限らず、他の粉粒体材料等のマイク
ロ波加熱方式においても同様に発生し、不良乾燥また不
良加熱に起因する被乾燥材料の品質低下を招いていた。
なお、本明細書において、マグネトロンの寿命とは、狭
義の寿命のみならず、前述したように何らかの原因で発
振が不安定となってパワー低下を来したり、発振が停止
したりする場合も含む広義の意味に解する。

【０００４】

【従来の技術】従来、この種のマグネトロンの寿命の検
出方法としては、 （ａ） 運転時のマグネトロンの陽極電流がマグネトロ
ン劣化にともなって、低下したり不安定になったりする
現象をマグネトロンの交換時期の判断材料とする方法が
ある。例えば、マグネトロンに接続した電圧計の電圧が
不安定となった場合に振れる指示針の振れ具合で目視し
て判断して新たなマグネトロンと交換する方法などがあ
る。 （ｂ） マグネトロンの使用（発振）時間を積算して、
メーカー推奨の規格の耐用時間と対比することにより、
予め決めた所定時間に達した時点で寿命と判断して、新
たなマグネトロンと交換する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来例
（ａ）のものでは、運転中の電圧計の指示針の振れ具合
を目測して行うものであるため、この指示針の振れが、
マグネトロンの劣化によるものでない他の外乱要素（例
えば負荷変動によるマイクロ波吸収度合いの変化等）に
起因して発生する場合がある。そのため、この（ａ）で
はマグネトロンの寿命検出の精確度が不完全で不安定で
あるとともに、指示針の振れを見落してしまうと寿命を
検出できないという間題点があった。

【０００６】従来例（ｂ）のものによれば、マグネトロ
ンのメーカー推奨耐用時間より安全をみこした積算使用
時間で寿命と判断するものであるが、マグネトロンの規
格は、現実には個々に差が存するものであると共に、そ
の使用態様（負荷、メーカー推奨耐用時間、作動時間の
長さ等）によってマグネトロンのヒーター（フィラメン
ト）の劣化状態や真空保持率などマグネトロン自身の要
素や、その他の外乱要素によっても差異が生してくるの
で、実際にはそうした使用時間の積算を基準とすること
では、前記（ａ）と同様に個々のマグネトロンの寿命検
出の精確度は不完全で不安定であった。

【０００７】本発明者は、マグネトロンの寿命が端的に
表れるマグネトロンのヒーター（フィラメント）の劣化
と起動電圧との関係について、相当時間使用したマグネ
トロンを用いて種々実験を行った。その結果、通常運転
（発振）が行われているときにはマグネトロンのヒータ
ー（フィラメント）の電圧を少し低下させても発振は停
止しないが、通常運転（発振）が行われていないマグネ
トロンが冷えている時に、前述と同じ低電圧で起動させ
ようとしても発振しない状態が生じたり、発振が非常に
不安定となることを見出した。

【０００８】本発明は、かかる知見に基づいて成された
ものであり、マグネトロン等の劣化状態等を定量的に判
断することにより、マグネトロンの寿命を容易に安定し
てかつ精度良く検出しようとするものであり、またマグ
ネトロンが常時初期の出力を発揮して被乾燥物の充分な
乾燥を確保し、不良乾燥または不良加熱に起因する種々
の悪影響を未然に回避でき、併せてマグネトロンの有効
使用時間を目一杯利用して経済性を向上させることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は、、マイクロ波発振装置のマグネトロン
が冷えている状態において、マグネトロンのヒーターに
通常運転起動電圧よりも低いヒーター電圧を印加し、マ
グネトロンの陽極には前記ヒーター電圧より高い電圧を
印加し、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ようにしたことを特徴とす
る方法を採用したものである。

【００１０】マグネトロンの寿命検出のためのヒーター
電圧は、請求項２に記載のように、通常運転起動電圧よ
りも低い２ボルトから３．５ボルトの範囲とするのが好
ましい。しかし、この数値に限定されるものではない。

【００１１】発振出力検知手段としては、請求項３に記
載のように、発振出力を検出するパワーモニターを用い
ることができる。

【００１２】発振出力検知手段としては、請求項４に記
載のように、マグネトロンの陽極電流計を用いることが
できる。

【００１３】更に、発振出力検知手段としては、請求項
５に記載のように、マグネトロンの発振により動作する
発振検出用リレーと、該リレーによって作動する表示手
段を用いることができる。

【００１４】本発明によれば、例えばマグネトロンの使
用時間が短時間のものと、長時間使用して寿命が近づい
ているものとをセットしたマイクロ波発振装置に対し、
その通常発振運転を停止しているときに、高圧の陽極電
圧印加の下に、マグネトロンのヒーター電圧を２ボルト
から３．５ボルトの範囲で印加すると、前者においては
例えばパワーモニターが通常発振を検出し、後者におい
ては発振を検出しないのである。後者の場合にはマグネ
トロンのフィラメントその他が劣化しているからであ
る。

【００１５】この低電圧のヒーターによるマグネトロン
の発振有無は、マグネトロンの安定性を表すものであ
り、マグネトロンの使用時間を別途積算していなくと
も、マグネトロンが通常出力で発振するかどうかをチェ
ックでき、マイクロ波加熱による被乾燥物の乾燥機能の
低下に起因する悪影響（プラスチック成形不良や被乾燥
物の品質低下等）を未然に防止できる。

【００１６】

【実施例】この発明の一実施例を、一例としてプラスチ
ック成形加工システムにおいて使用したマイクロ波発振
装置について、図１及び図２に基づいて以下に説明す
る。図２は、プラスチック成形加工システムの概要を示
し、プラスチック成形機１００の上流側に置かれた乾燥
槽１０１にマイクロ波発振装置１を設け、該マイクロ波
発振装置１のマグネトロンで発振されたマイクロ波を導
波管３へ通して、乾燥槽１０１内の成形材料である粉粒
体を所望水分率まで乾燥するよう構成され、乾燥された
粉粒体は前記成形機１００に供給されて成形されるよう
になっている。

【００１７】図１は、マイクロ波発振装置１の要部の回
路図を示す。このマイクロ波発振装置１は図２に示した
乾燥槽１０１に設けられており、基本的には従来周知の
マグネトロン２、導波管３、マグネトロンの発振出力を
検知する手段たるパワーモニター４、アイソレータ、整
合器等を備えている。図１に示す前記マイクロ波発振装
置１の要部において、５はＭＣ−１、ＣＲ−１、ＣＲ−
２を有するコントローラーであり、６は高圧トランス、
７はヒータートランス（低圧）、８はマグネトロン２の
発振検出用リレーで、該リレー８によって作動するラン
プ等の表示手段（図示せず）を有している。９は抵抗、
１０はダイオード、１１は電磁接触器であり、コントロ
ーラー５のＭＣ−１によって、ＯＮ／ＯＦＦ操作され
る。前記ヒータートランス７には中間タップ７ａが設け
られ、この中間タップ７ａにスイッチ７ｂを接続し、こ
のスイッチ７ｂの切換え操作を前記コントローラー５の
ＣＲ−１によって行い、以てマグネトロン２のヒーター
電圧Ｅｆを、通常の電圧（例えば４．６Ｖ位）より低い
電圧（例えば３．５Ｖ位）に落とすことができるように
している。勿論、このヒーター電圧Ｅｆは、前記中間タ
ップ７ａを適宜取り出すことで、マグネトロン２のメー
カー推奨耐用時間に合わせて、且つ、寿命検出のための
一種のしきい値となる例えば２Ｖから３．５Ｖの範囲で
選択的に使用できる。前記しきい値は予め設定してお
き、このしきい値をマグネトロンの寿命の判断基準とす
る。

【００１８】次に、作動について説明すると、通常運転
におけるマイクロ波発振装置１は、この実施例装置にお
いては、マグネトロン２のヒーター電圧が４．６Ｖ（又
は４．４Ｖ）、陽極電圧が２００Ｖである。従って、こ
の条件下でマイクロ波加熱による乾燥槽１０１内の被乾
燥物の乾燥が行われる。これによって乾燥された被乾燥
物は、図２に示すように、プラスチック成形機１００に
供給されて成形が行われる。

【００１９】マグネトロン２の寿命を検出する場合に
は、マイクロ波発振装置１の通常運転停止時でマグネト
ロン２が冷えている状態において、コントローラー５に
よりＭＣ−１及びＣＲ−１を作動させて、ヒータートラ
ンス７から通常より低い電圧（例えば３Ｖ）のヒーター
電圧をマグネトロン２のヒーター（フィラメント）に印
加するとともに、同時に高圧トランス６から高圧の陽極
電圧を印加する。このとき、マグネトロン２の発振が起
きると、抵抗９両端に所定の電圧が発生する。この電圧
で、発振検出用リレー８が動作すると、この接点が接続
されているコントローラー５にマグネトロン２が正常で
あるという信号が伝えられ、この信号によりランプやブ
ザー等の表示手段が作動する。もし、前記信号がコント
ローラー５に伝わらない時には、マグネトロン２が異常
（寿命）であると判断される。通常の運転（発振）時に
は、図１でＣＲ−１を入れずにＭＣ−１のみＯＮする。

【００２０】換言すれば、使用時間が少ないマグネトロ
ン２の場合には、マグネトロン２のヒーターに通常運転
起動電圧よりも低いヒーター電圧を印加しても、マグネ
トロン２は容易に発振する。一方、該マグネトロン２の
ヒーター自体が消耗していたり、その他の原因によりマ
グネトロン２自体が劣化していると、マグネトロン２は
発振しない。この発振の有無は、前述したように発振検
知用リレー８のよって作動するラププ等の表示手段、パ
ワーモニター４その他任意の表示手段によって表示され
る。

【００２１】前記発振出力検知手段としては、任意に選
択できるものであるが、前述したものの他に、電圧計
（図３の２０）を設け、この電圧計２０の電圧値を測定
してマグネトロン２の寿命を検知してもよいし、回路中
にランプ（図示せず）を並列接続して、ランプの消燈に
より検知するようにしてもよいし、或いは図３に示す構
成を採ることもできる。

【００２２】図３に示す発振出力検知手段は、マグネト
ロン２の発振に伴う陽極電流の増大を、この陽極電圧印
加回路に電圧計２０と抵抗９とを接続して、電流測定装
置を介装することによって電流値を測定して、マグネト
ロンの寿命を検出するようにしている。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、マイクロ波発振装置のマグ
ネトロンが冷えている状態において、マグネトロンのヒ
ーターに通常運転起動電圧よりも低いヒーター電圧を印
加し、マグネトロンの陽極には前記ヒーター電圧より高
い電圧を印加し、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方法を採用してい
るから、従来例（ａ）、（ｂ）の如く運転中の電圧計の
指示針の振れ具合を目測する方法、マグネトロンの使用
時間を積算して行う方法によるのに比べ、マグネトロン
の劣化以外の外乱要素や使用態様に影響されることな
く、マグネトロンの劣化のみをとらえることができるた
め、マグネトロンの寿命を精確に安定してかつ容易に検
出することができる。

【００２４】また、上記構成により、マグネトロンの有
効使用時間を目一杯利用つまり最大源の寿命を引き出す
ことにより、経済性を向上させることができる。さらに
は、被乾燥物を所望水分率まで確実に乾燥し、マグネト
ロンの不測の発振停止等に伴う不良乾燥及び不良加熱に
起因して発生する種々の悪影響を未然に回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いられるマイクロ波発振装置の
要部の回路図である。

【図２】本発明方法の一適用例を示すプラスチック成形
加工システムの概略説明図である。

【図３】本発明方法に用いられる他の変形例のマイクロ
波発振装置の要部回路図である。

【符号の説明】

１ マイクロ波発振装置 ２ マグネトロン ３ 導波管 ４ パワーモニター ５ コントローラー ６ 高圧トランス ７ ヒータートランス ８ 発振検知用リレー ９ 抵抗 １１ 電磁接触器 ２０ 電圧計 １００プラスチック成形機 １０１乾燥槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−107102（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−144878（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−46695（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−186694（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波発振装置のマグネトロンが冷
   えている状態において、マグネトロンのヒーターに通常
   運転起動電圧よりも低いヒーター電圧を印加し、マグネ
   トロンの陽極には前記ヒーター電圧より高い電圧を印加
   し、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ようにしたことを特徴とするマ
   グネトロンの寿命検出方法。
2. 【請求項２】 マグネトロンのヒーターに印加される通
   常運転起動電圧より低い電圧としては、２ボルトから
   ３．５ボルトの範囲である請求項１記載のマグネトロン
   の寿命検出方法。
3. 【請求項３】 発振出力検知手段としては、発振出力を
   検出するパワーモニターである請求項１または２記載の
   マグネトロンの寿命検出方法。
4. 【請求項４】 発振出力検知手段としては、マグネトロ
   ンの陽極電流計である請求項１または２記載のマグネト
   ロンの寿命検出方法。
5. 【請求項５】 発振出力検知手段としては、マグネトロ
   ンの発振により動作する発振検出用リレーと、該リレー
   によって作動する表示手段である請求項１または２記載
   のマグネトロンの寿命検出方法。