JP3944470B2 - 電子レンジ用マグネトロン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波加熱機器などに用いられる電子レンジ用マグネトロンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子レンジ用マグネトロンについて、その出力部を抜き出した図3の断面図を参照して説明する。
【0003】
出力部30は、金属封着体31および第1金属リング32、第2金属リング33、絶縁円筒34、第3金属リング35、排気用金属管36などから構成され、これらの内側をアンテナリード37が管軸m方向に伸びている。
【0004】
金属封着体31は全体が筒状で、管軸mに対し垂直方向に広がる鍔状部31aおよび管軸mに平行な外円筒部31b、管軸mに直交する連結部31c、管軸mに平行な内円筒部31dなどから構成されている。
【0005】
第1金属リング32は断面がL字状で、管軸mに対し垂直な円盤状リング部32aおよび管軸mに平行な筒状部32bから構成され、円盤状リング部32aが金属封着体31の連結部31cに接合している。
【0006】
第2金属リング33は、管軸mに平行な外円筒部33aおよび管軸mに垂直な円盤状リング部33b、管軸mに平行な内円筒部33cから構成され、外円筒部33aの図示下端が、第1金属リング32の円盤状リング部32aの図示上面に接合している。また、第2金属リング33の円盤状リング部33bの図示上面、たとえば外円筒部33aから円盤状リング部33bへと直角に曲がったその角部に連続する平坦面に絶縁円筒34の下端面が接合している。絶縁円筒34の上端面に第3金属リング35が接合している。第3金属リング35はほぼ逆U字状で、第3金属リング35の内側に、排気用金属管36の下端部が接合している。排気用金属管36は図示上端にアンテナリード37を封止している。
【0007】
金属封着体31〜排気用金属管36は、隣接するどうしが環状のろう材(図示せず)によって気密接合されている。
【0008】
金属封着体31の外円筒部31bと内円筒部31dで挟まれた環状領域31Aおよび第2金属リング33の外円筒部33aなどと内円筒部33cで挟まれた環状領域33A、第3金属リング35内部の環状領域35A、排気用金属管36の内側領域36Aは、筒状の二重壁構造部分を有する高調波抑制用のλ/4形チョークを形成している。
【0009】
出力部30は、たとえば陽極部(図示せず)および陰極部(図示せず)を封着し、その後、マグネトロン本体の内部空間とともに真空排気される。真空排気後、排気用金属管36はアンテナリード37と共に圧接切断される。
【0010】
上記の出力部は、絶縁円筒34がセラミックなどで形成され、第2金属リング33や第3金属リング35は金属で形成され、両者の間に熱膨張係数の差がある。そのため、絶縁円筒34と第2金属リング33とのろう付け部分、あるいは、絶縁円筒34と第3金属リング35とのろう付け部分に過大な応力が作用し、絶縁円筒34にクラックが発生したり、ろう付け不良が発生したりする。
【0011】
このような問題を解消するために、従来の電子レンジ用マグネトロンは、第2金属リング33および第3金属リング35の材質や板厚、端部形状などにいろいろな工夫がされている。
【0012】
次に、従来の電子レンジ用マグネトロンの他の例について、その出力部を抜き出した図4の断面図を参照して説明する。図4は、図3に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【0013】
図4(a)は、金属封着体31上に、絶縁円筒34および排気用金属管36が環状ろう材(図示せず)などによって順に気密接合されている。
【0014】
この例の場合、金属封着体31の外円筒部31bから連結部31cへと直角に曲がったその角に連続する連結部31cの平坦面に絶縁円筒34が接合している。排気用金属管36はその外側に外円筒部41が一体に設けられ、外円筒部41の図示下端が絶縁円筒34に接合している。
【0015】
金属封着体31内部の環状領域31Aおよび排気用金属管36の内側領域36A、排気用金属管36の外円筒部41の内側領域41Aは、それぞれ高調波抑制用のλ/4形チョークを形成している。
【0016】
図4(b)は、従来の電子レンジ用マグネトロンのもう1つの例で、その出力部を抜き出した断面図である。図4(b)は、図3および図4(a)に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【0017】
この例の場合、金属封着体31の連結部31cに環状突起311を形成し、環状突起311部分に絶縁円筒34を接合している。
【0018】
上記した従来技術は特許文献1などに記載されている。
【0019】
【特許文献1】
特開平4−167334号公報
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
図3の従来例は、絶縁円筒34と第2金属リング33とのろう付け部分、および、絶縁円筒34と第3金属リング35とのろう付け部分の信頼性が確保しやすい構造になっている。また、λ/4形チョーク構造が多く設けられ、各部品単体も高精度に製造できるなど、高調波抑制効果が高い利点がある。しかし、部品点数が多く製造性が低下する。
【0021】
図4の従来例は、部品点数が少なく製造性が改善する。しかし、絶縁円筒34と金属封着体31とのろう付け部分、および、絶縁円筒34と排気用金属管36とのろう付け部分の信頼性の確保が困難になっている。
【0022】
たとえば金属封着体31の材料には鉄などが用いられている。そのため、機械的強度を考慮すると、金属封着体31の板厚を薄くできない。したがって、図4(a)のように、金属封着体31を構成する連結部31cの平坦面に絶縁円筒34を接合すると、金属封着体31と絶縁円筒34との接合部に大きな応力が発生し、絶縁円筒34にクラックなどが発生する。
【0023】
図4(b)に示すように、金属封着体31の環状突起311に絶縁円筒34を接合する構造は、金属封着体31と絶縁円筒34との接合面積が小さくなり、絶縁円筒34のクラック発生が抑えられる。しかし、この方法は、環状突起311をプレスなどで製作すると、良好な加工精度が得られず、ろう付け部分の信頼性が低下する。環状突起311はチョーク構造の一部でもあるため、高調波抑制効果が変動する。
【0024】
上記の従来例は、金属封着体31あるいは第1金属リング32のチョーク構造部分の断面がほぼ「コ」の字状になっている。そのため、アンテナリード37と同一距離で平行する長さが、チョーク構造に必要とされる長さとほぼ同じになり、比較的長くなる。したがって、アンテナリード37との放電が持続し易く、アンテナ溶けやチョーク溶けなどが発生する。
【0025】
本発明は、上記した欠点を解決し、ろう付け部分の信頼性を確保し、高調波抑制効果に優れた電子レンジ用マグネトロンを提供することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筒状内側壁部と筒状外側壁部からなる筒状の二重壁構造部分を有する高周波チョークを形成する金属封着体と、この金属封着体に接合する絶縁円筒と、前記金属封着体および前記絶縁円筒の内側を通るアンテナリードとを具備した電子レンジ用マグネトロンにおいて、前記絶縁円筒の下端面が環状接合領域の内側と外側の両側にはみ出した形で、前記筒状内側壁部と前記筒状外側壁部の環状境界領域に接合し、かつ、前記絶縁円筒との接合部分の内側に位置する前記金属封着体の前記筒状内側壁部に、内径が徐々に変化する内側テーパ部を設け、前記絶縁円筒との接合部分の外側に位置する前記金属封着体の前記筒状外側壁部に、外径が徐々に変化する外側テーパ部を設けたことを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、その要部を抜き出した図1の断面図を参照して説明する。
【0028】
高周波を発生する発振部本体10は、陽極円筒11および陽極円筒11内の中央部に位置するカソード12、空胴共振器を形成する複数の陽極べイン13などから構成されている。陽極べイン13は、陽極円筒11およびカソード12間に放射状に設けられ、その一端は陽極円筒11に固定されている。複数の陽極べイン13は、その1つおきどうしが共通のストラップリング14で接続されている。陽極円筒11の図示上下の開口端部にポールピース15、16が固定され、カソード12にエンドシールド17が接続されている。ポールピース15上方に出力部18が設けられている。
【0029】
出力部18は、金属封着体19および絶縁円筒20、排気用金属管21などから構成されている。金属封着体19や絶縁円筒20、排気用金属管21は図示しない環状ろう材よって気密接合され、その内側空間をアンテナリード22が管軸m方向に伸びている。アンテナリード22は、一端部が陽極ベイン13の1つと電気的に接続され、他端部は金属排気管21に封止されている。
【0030】
金属封着体19は、管軸mに対し垂直方向に広がる鍔状部19aおよび管軸mの延長方向に伸びる筒状外側壁部19b、同じく管軸mの延長方向に伸びる筒状内側壁部19cなどから構成され、鍔状部19aの外縁部が陽極円筒11に接合している。金属封着体19の筒状外側壁部19bと筒状内側壁部19cとの環状境界領域に絶縁円筒20の図示下端面が接合されている。
【0031】
たとえば図1(a)の円Aの近傍を拡大した図1(b)に示すように、筒状外側壁部19bと筒状内側壁部19cの環状境界領域に平坦面19dが形成され、その平坦面19dに絶縁円筒20の図示下端面が接合されている。
【0032】
金属封着体19は、絶縁円筒20との接合部分の内側、たとえば筒状内側壁部19cの一部に、陽極円筒11側に向って内径が徐々に小さくなる内側テーパ部191が、平坦面19dの内縁部d1に連続して設けられ、その先192は管軸mにほぼ平行している。
【0033】
金属封着体19は、絶縁円筒20との接合部分の外側、たとえば筒状外側壁部19bの一部に、陽極円筒11側に向って外径が徐々に大きくなる外側テーパ部193が、平坦面19dの外縁部d2に連続して設けられ、その先194は管軸mにほぼ平行している。そして、内側テーパ部191と外側テーパ部193との境界領域、たとえば内側テーパ部191および外側テーパ部193が形成する山型頂点部分の平坦面19dに、セラミックなどで形成された絶縁円筒20の図示下端面が接合している。
【0034】
平坦面19dの幅Waは絶縁円筒20の板厚Wbよりも小さく形成され、たとえば絶縁円筒20下端面は平坦面19dの両側にはみ出した形になっている。
【0035】
そして、絶縁円筒20の図示上端面に排気用金属管21が接合している。
【0036】
排気用金属管21は、図示上端が閉じた筒状部21aおよびL字状の断面で筒状部21の外側に位置する外円筒部21bなどから構成され、外円筒部21bの図示下端面が絶縁円筒20に接合している。
【0037】
金属封着体19の筒状外側壁部19bと筒状内側壁部19cとで囲まれた環状領域19A、および、排気用金属管21の外円筒部21bと筒状部21aとで挟まれた環状領域21A、排気用金属管21の筒状部21の内部領域21Bは、高調波などを抑制するための筒状の二重壁構造部分を有するλ/4形高周波チョークを形成している。
【0038】
上記した構成において、動作時、発振部本体10で発生した高周波(たとえば2450MHz)がアンテナリード22を通して外部に取り出される。また、高調波成分は、アンテナリード22の外側に設けたλ/4形高周波チョークのチョーク作用により外部への輻射が抑制される。
【0039】
上記した構成によれば、金属封着体19の2つのテーパ部に挟まれた山型頂点に、絶縁円筒20の板厚よりも小さい幅の平坦面19dを設け、この平坦面19dに絶縁円筒20を接合している。
【0040】
この構造によれば、従来構造、たとえば直角に曲がったその角部分に連続する平坦面に絶縁円筒を接合する構造に比較して、ろう付け不良や強度不足などが解消し、信頼性が向上する。また、プレスなどで製作した環状突起に比較して良好な加工精度が得られる。また、絶縁円筒体と接合する平坦部の面積が小さいため、絶縁円筒体のクラック発生などを防止でき、金属封着体の全長寸法やろう付け部分の平坦度も改善する。
【0041】
上記した構成の数値例を示すと、絶縁円筒20の板厚Wbが1.5mmで、平坦部の幅Waが約0.3mmとなっている。また、金属封着体19の板厚は0.5mmで、その内径は径小部φ1が16mm、径大部φ2が16.5mmとなっている。
【0042】
なお、金属封着体19に第5高調波近辺を抑制するチョークを形成する場合、チョーク長は5.0mm前後となる。たとえばチョーク内径φ3が9mmで、管軸mに対する内側テーパ部191の角度が45°の場合、アンテナリード22と同一距離で対向する筒状部192の長さは2.2mm〜2.5mm程度と短くなる。その結果、アンテナリード22との放電の持続で発生するアンテナ溶けや、チョーク溶けなどが減少する。
【0043】
この場合、金属封着体19に第5高調波近辺を抑制するチョークを設けている。しかし、第5高調波近辺を抑制するチョークに限らず、その他の高調波を抑制するチョークを設けた場合にも、同様の効果が得られる。
【0044】
上記の実施形態では、金属封着体19に設けた平坦部19dの両側に、それぞれ内側テーパ部191および外側テーパ部193を設けている。この場合、平坦部19dの一方の側、たとえば内側テーパ部191だけを設ける構造にすることもできる。
【0045】
また、金属封着体19の筒状内側壁部19cに、内側テーパ部191と筒状部192を設けているが、筒状内側壁部19c全体をテーパ状に形成することもできる。
【0046】
ここで、チョーク効果について図2を参照して説明する。
【0047】
図2は、計算機上でのシミュレーション結果で、横軸は周波数(GHz)、縦軸は信号伝達レベル(V)である。このシミュレーションは、マグネトロンの出力部をモデル化し、入力信号として振幅1のパルスを用い、特定の周波数における信号の伝達レベルを計算している。
【0048】
符号Pが発明(たとえば図1のようにテーパ部を設けた構造)の場合、符号Qが従来技術(たとえば図4(b)のようにテーパ部がなく、突起を設けた構造)の場合で、発明Pの方が従来技術Qよりも伝達レベルが低く、チョーク効果が高くなっている。たとえば、第5高調波近辺での伝達レベルは、テーパ部を設けた構造の方が、広い帯域でチョーク効果が高くなっている。
【0049】
上記した構成によれば、出力部の部品点数が少ないため製造性が向上し、また、金属封着体と絶縁円筒のろう付け部分の信頼性や寸法精度が向上した電子レンジ用マグネトロンが実現する。また、金属封着体のアンテナリードと同距離で対向する円筒部の長さが短いため、アンテナリードとの放電持続によるアンテナ溶けやチョーク溶けなどが減少する。また広い帯域での高調波抑制効果が得られる。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性および寸法精度の向上した電子レンジ用マグネトロンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための出力部近傍の縦断面図である。
【図2】本発明の特性を説明するための特性図である。
【図3】従来例を説明するための出力部を抜き出した縦断面図である。
【図4】他の従来例を説明するための出力部を抜き出した縦断面図である。
【符号の説明】
10…発振部本体
11…陽極円筒
12…カソード
13…陽極ベイン
14…ストラップリング
15…ポールピース
16…ポールピース
17…エンドシールド
18…出力部
19…金属封着体
20…絶縁円筒
21…排気用金属管
22…アンテナリード
Claims (2)
- 筒状内側壁部と筒状外側壁部からなる筒状の二重壁構造部分を有する高周波チョークを形成する金属封着体と、この金属封着体に接合する絶縁円筒と、前記金属封着体および前記絶縁円筒の内側を通るアンテナリードとを具備した電子レンジ用マグネトロンにおいて、前記絶縁円筒の下端面が環状接合領域の内側と外側の両側にはみ出した形で、前記筒状内側壁部と前記筒状外側壁部の環状境界領域に接合し、かつ、前記絶縁円筒との接合部分の内側に位置する前記金属封着体の前記筒状内側壁部に、内径が徐々に変化する内側テーパ部を設け、前記絶縁円筒との接合部分の外側に位置する前記金属封着体の前記筒状外側壁部に、外径が徐々に変化する外側テーパ部を設けたことを特徴とする電子レンジ用マグネトロン。
- 金属封着体の絶縁円筒との環状接合領域に設けた平坦面の幅は、前記絶縁円筒の肉厚よりも小さい請求項1記載の電子レンジ用マグネトロン。
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