JPH0697595B2 - 電子レンジ用マグネトロン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子レンジ用マグネトロンに係わり、とくに
そのカソード入力側セラミックステム部の改良に関す
る。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

従来の電子レンジ用マグネトロンのカソード支持構体
は、第９図に示すようにコイル状に巻かれたフィラメン
トカソード11の両端が夫々一対のエンドハット12、13に
直接又はエンドチップ14を介して固着されてなる。両エ
ンドハット12、13にはモリブデン（Mo）製の一対のカソ
ードリード15、16が固着されている。これらカソードリ
ードはセラミックステム17の各貫通孔18、18を貫通して
外面に気密ろう接された端子板19に気密に固着されてい
る。符号20、20は各気密ろう接部をあらわしている。ま
たセラミックステムの上端面には、真空容器の一部を構
成する金属容器21が気密ろう接部22において気密接合さ
れている。この構造では、カソードリードがステムの外
気側端面で気密接合されているので、この支持位置から
カソード位置までの距離が長く、十分なカソード支持強
度を得るのが困難である。

このような不都合を解決する構造が、例えば特開昭56−
132747号公報などで知られている。これは第10図示すよ
うにセラミックステム17と各カーソードリード15、16と
を、ステムのカソード側すなわち真空領域となる面側に
おいて金属接合板23、23を用いて気密ろう接する構造で
ある。そしてステムと金属容器とのろう接部22を、ステ
ムとカソードリードのろう接部20、20から軸方向に沿っ
て離すように段差が設けられている。

周知のように電子レンジ用マグネトロンは、一般にアノ
ードと一体結合される金属容器21がアース電位とされ、
それに対してカソードおよびそのリード15、16にマイナ
スの例えば4kVの高電圧が印加されて動作される。第10
図のような従来構造では、とくにステムの内面側の両ろ
う接部20、22の間で放電を生じやすい。すなわちセラミ
ックステムへの結合金属板の気密ろう接部、および金属
容器の気密ろう接部は、ともに周縁が粗面であるため両
者間で放電しやすくなる。とくにリーケージトランスを
使用する電子レンジでは、フィラメントカソードを予熱
することなく電源スイッチをONすると、カソードから電
子が放出されない初期においてマグネトロンに異常に高
い無負荷電圧が加わり、上記ろう接部間で放電を生じや
すい。またフィラメントカソードから放出された電子の
一部がエンドハットとパールピースとの隙間を通り抜け
てセラミックステムの方に浮遊電子として到達する現象
がある。この浮遊電子はセラミックステム内面に衝突し
てセラミックから二次電子を放出させこのセラミック面
を帯電させる。その結果、帯電して高電位となるステム
面と主としてカソードリードまたは接合金属板との間で
放電が生じやすい。経験的には上述のような高電圧に対
しても放電を生じないステム内沿面距離は５〜6mm以上
が必要である。そのことは必然的にセラミックステムを
大きくすることを必要とし、マグネトロン全体の大型化
を招く。

また上述のような従来構造では、セラミックステムとカ
ソードリード、金属容器の気密ろう接部が異なる管軸方
向位置にあるためそれらのろう接のためのメタライズ層
の形勢工程が繁雑に不都合がある。

また、実開昭57−143247号公報あるいは実開昭57−1971
59号公報には、セラミックステムのカソード側の同一面
上の外周部に筒状金属容器、中央部にカソードリードを
それぞれ機密ろう接し、両接合部間に環状凹溝を形成し
た構成が開示されている。このような構成によれば、気
密接合が容易であるとともに金属容器とカソードリード
との間のステム内面の沿面距離が増大する。しかし、ス
テムの同一面上に位置し高電圧が印加される両ろう接部
間で放電しやすく、小型で十分な耐電圧性能を得るには
不十分である。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような従来構造の問題点を解消しセラ
ミックステムの大型化を避けながらろう接部間の放電を
確実に抑制し、且つ組立工程を簡略化し得て気密接合部
の高い信頼性を得ることができる電子レンジ用マグネト
ロンを提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、真空容器の一部を構成する筒状金属容器の開
口端部が気密接合されたセラミックステムのカソード側
の面に環状凹溝が形成され、この環状凹溝で隔てられる
中央部に貫通孔が形成されこの面にカソードリードに接
合される接合金属板が気密接合されるとともに、この接
合金属板またはは金属容器の少なくとも一方、環状凹溝
の空間上に突出するように放電防止用の導電体遮蔽部材
が設けられてなる電子レンジ用マグネトロンである。そ
してとくに好ましくはステムに対する接合金属板の気密
接合部、および金属容器の気密接合部が、互いに実質的
に同一平面上に位置してなる電子レンジ用マグネトロン
である。

これによってカソードリードはセラミックステムの内面
側で支持されフィラメントカソードの機械的支持強度が
高く、そのうえ相互に近接する両ろう接部周縁が直接対
面し合わず、また環状凹溝内への浮遊電子の衝突が抑制
され、管内異常放電の発生が抑制される。したがってス
テムの大型化をまねくことなく信頼性の高いマグネトロ
ンが得られる。また両ろう接部が実質的に同一平面上に
あるため、メタライズ層の形成等が単一の工程で可能で
あり、組立工程を簡略化しうる利点がある。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してその実施例を説明する。なお同一部
分は同一符号であらわす。

第１図乃至第４図に示す実施例は次の構成を有する。ま
ず同図に示す各符号は各々次の部品をあらわしている。
31はアノードシリンダー、32はアノードベイン、33はス
トラップリング、34はポールピース、35はカソードステ
ム側金属容器、36はセラミックステム、37は直熱形フィ
ラメントカソード、38、38は一対のエンドハット、39、
40は一対のモリブデン（Mo）棒からなるカソードリー
ド、41、42は一対のカソード外部リード部、43はインダ
クタ素子をあらわしている。

そこで絶縁ステム36は、アルミナ（Al₂O₃）セラミック
からなるとともに概して円柱状をなし、真空領域となる
カソード側の面に環状凹溝51を有し、この環状凹溝51で
隔てられる内側の面が接合金属板を接合するための略半
円状の接合金属板用接合面Ｐ（左右に２面ある）とさ
れ、外側の円周面が金属容器を接合するための金属容器
用接合面Ｑとされる。これら両接合面Ｐ、Ｑは中心軸に
対して垂直な同一平面上に位置するように形成されてい
る。ステムの中央部には、２個の貫通孔52、53が平行に
穿設され、各貫通孔の端部52a、53aはテーパ状に拡張さ
れている。またステムのカソード側の面には、これら貫
通孔と対角線状に並んで所定深さを有するカソードリー
ド嵌合用凹部54、55が穿たれている。そしてこれら貫通
孔およびリード嵌合用凹部の中間には、それらを区切る
ようたスリット56が形成されている。

このようなセラミックステム部品を使用し、同一面飢に
位置する金属板用接合面Ｐおよび金属容器用接合面Ｑの
全面に、モリブデン（Mo）−マンガン（Mn）ペーストを
塗布する。このペースト塗布にあたっては、両方の接合
面Ｐ、Ｑが同一面上にあり且つ両接合面の間に突出部の
ような何らの障害物がなうことを活用して１回の例えば
スクリーン塗布等でこれら全面に塗布することができ
る。そしてこれを乾燥後、1400℃程度の不活性ガス加熱
炉に入れて焼結し、ろう接のためのいわゆるメタライズ
層（図示せず）を形成する。そして、一対の接合金属板
57、58および金属容器35を、各々対応する接合面Ｐ、Ｑ
に銀ろうにより機密ろう接する。これらの気密ろう接部
を符号59、60、および61であらわしている。各接合合金
属板57、58には、銅あるいは鉄のような金属棒からなる
一対のカソード外部リード部41、42が、それぞれの金属
板に形成された透孔に貫通されるとともにこの透孔部で
ろう接により気密接合それている。これらカソード外部
リードはステムの各貫通孔52、53を貫通し、テーパ状の
端部52a、53aに沿って八字状に折曲げられて外部に延長
されている。これにより各リードは組立時の回転が防止
され組立を容易にしている。また、各外部リードの先端
部41a、42aには、インタダクタ43のリード線端部43aが
巻きつけられたうえ先端同士が溶接により電気的に接続
されている。各Mo製のカソードリード39、40は、同じく
各接合金属板57、58に形成された隣の透孔に嵌挿されて
ろう接され、さらに下方に延長された下端部がステムに
形成された所定深さの各凹部54、55に嵌合されて機械的
に安定に係止され位置決めされている。これら接合金属
板57、58の材料としては、コバール（商品名）あるいは
Fe−Ni合金のようなセラミックステム36と類似の熱膨張
係数をもち、メタライズ層を介してろう接しやすい金属
が使用される。このようにして真空領域内に位置する各
カソードリード39、40と、外気側に位置する各カソード
外部リード部41、42とは、各々接続金属板57、58を介し
て電気的に接続されている。そして各カソードリード4
1、42は接合金属板に結合されるだけでセラミックステ
ムの真空気密接合に無関係であり、カソード外部リード
部が結合されて接合金属板がステムの貫通孔の部分で真
空気密にろう接されてなる。またセラミックステムの外
側円周面のメタライズ層には、真空容器の一部を構成す
る鉄または鉄合金製の金属容器の開口端面が同じく気密
ろう接されている。なお内部が真空領域となるステム内
面の環状凹溝51は、カソードに同電位とされる接合金属
板と、アノード構体に同電位とされる金属容器との間に
印加されるマグネトロン動作時の高電圧に対して電気的
に絶縁するに十分な内沿面距離と空間距離を有するよう
に形成されている。これら絶縁距離は真空中であるので
比較的短い寸法で足りる。また中央のスリット56は、フ
ィラメント加熱電圧がかかる両接合金属相互の電気的絶
縁を保証するものである。

さてセラミックステムのカソード側の面に気密ろう接さ
れる接合金属板57、58は、その外周縁57a、58aを環状凹
溝51上に張り出して設けてある。すなわち各接合金属板
をそれらのろう接部59、60よりも径大な寸法にしてお
き、外周縁が各ろう接部外周縁に覆いかぶさるように環
状凹溝空間上に張り出させている。これら接合金属板の
突出長は、環状凹溝51の半径方向寸法のおよそ半分程度
まで突出する寸法にすることが望ましい。この点につい
て本発明者らは、環状凹溝51の半径方向寸法ｄに対す
る、ろう接部59、60から凹溝上に張り出す突出長ｅの比
Ｇ（Ｇ＝e/d）を種々変えて管内放電の発生率の関係を
調べた。すなわち供試マグネトロンとして、接合金属板
とステムとのろう接部の外周縁直径が10mm、金属容器と
ステムとのろう接部の内直径が13.8mmのものを使用し
た。そして接合金属板の外周縁がつくる半径を、5mmか
ら6.8mmまで数種類の寸法のものを製作して比較試験を
した。その結果を第５図に示す。同図の横軸は接合金属
板の凹溝側周縁がつくる半径寸法であり、縦軸は放電発
生率である。この放電発生率は、各供試マグネトロンを
とりつけた電子レンジを、フィラメントカソードの予熱
をすることなく電源スイッチON/OFFを20回くり返した場
合の、管内放電の発生回数比（％）である。同図に×印
で示すテストポイントを結ぶ線Ｓから明らかなように、
接合金属板の半径がおよそ6.2mm乃至6.5mmのものはほと
んど放電しなかった。このんぽうは環状凹溝の半径方向
幅ｄに対する金属接合板の突出長ｅの比Ｇが、約50％乃
至70％に相当する。したがってこの範囲内であれば、ス
テムの環状凹溝付近での放電をほぼ確実に防止すること
ができる。このように接合金属板の外周縁57a、58aを環
状金属凹溝の中間付近まで、より好ましくは凹溝寸法の
約50％乃至70％の範囲まで張り出させる構造にする。こ
の実施例では接合金属板の凹溝上への張りし部分57a、5
8aが、放電防止用の導電体遮蔽部材をなしている。なお
この放電防止用の導電体遮蔽部材として、別に金属リン
グを用意して各接合金属板に固定し、その外周縁を環状
凹溝空間上に突出させてもよい。なおまたステム内面に
形成する環状凹溝が、その半径方向の幅寸法が均等でな
く一部で広く一部で狭い構造の場合は、寸法が狭い部分
で上述のような突出比Ｇとのなるように構成すればよ
い。

以上の実施例によれば、Mo製のカソードリードの長さを
ほぼエンドハット位置からセラミックステムの内面まで
の寸法でよいため部品コストを低減できるとともにカソ
ードの支持強度が十分得られカソード断線のおそれが少
ない。またカソードリードと接合金属板とのろう接固着
が真空気密接合に直接関係なく、真空気密接合を接合金
属板とカソード外部リード部およびセラミックステムの
メタライズ層との間でのろう接で得ているため、接合金
属板としてセラミックにろう接しやすい材料を使用する
ことができ、且つ信頼性の高い気密接合部が得られる。
またカソードからMo製カソードリードを伝導する熱が、
直接にはセラミックと接合金属板との気密ろう接部に及
ばないため、この点からも気密接合部の破損が抑制され
る。しかもカソード外部リード部に外力が加わってもそ
れがカソードに直接加わらず、カソードの変形や折れが
発生する虞れも少ない。さらにまた、セラミックステム
のろう接面が、同一の平面上に位置しているので、メタ
ライズ層の形成が１回の工程でよく、製造が簡略であ
る。そしてとくに高電圧が印加される両ろう接部間に、
接合金属板を兼ねる導電体遮蔽部材が環状凹溝上に張り
出して一方のろう接部周縁を覆っているので、浮遊電子
の凹溝内への到達が抑制され、管内放電が抑制される。
したがってセラミックステムを大型化することなく信頼
性の高いマグネトロンを得ることができる。

第６図に示す実施例は、接合金属板57、58の気密ろう接
部59、60に対して、金属容器のろう接部61を管軸方向に
わずかな寸法ｈだけ環状凹溝51側にずらして構成したも
のである。この寸法ｈが約1mm以下であれば、被ろう接
面へのメタライズ層の付着を１回の付着工程で同時に実
施でき、この場合も両ろう接面は実質的に同一面上にあ
るものと均等である。そして金属容器35のろう接部61の
内周に、放電防止用の導電体製遮蔽リング62を一緒にろ
う接固定してある。この遮蔽リング62の内周縁は、環状
凹溝51の中間付近まで張り出して設けられている。これ
によって、環状凹溝付近での放電防止作用が得られる。

第７図に示す実施例は、金属容器35の径小となる段部の
内側に、短筒部62aを有する遮蔽リング62を接続固定し
たものである。この遮蔽リングの短筒部62aの先端を環
状凹溝51内の途中まで入り込ませて、同様の放電防止作
用を得ている。

第８図に示す実施例は、金属容器35の端部を内方に波状
に折曲げた折曲げ遮蔽部35aを形成したものである。こ
の折曲げ遮蔽部35aは、環状凹溝51上に覆いかぶさる寸
法になっている。また接合金属板57、58の外周縁を凹溝
51上にわずかな寸法で突出させている。これによって放
電防止作用を得ている。

なお以上の実施例は、フィラメントカソードを支持し外
部から加熱電力を供給するカソードリードを、カソード
側とステムを貫通する外部リード部とに分けた別部品を
で構成し接合金属板で中継した構造であるが、これに限
らず、実質的に第10図に示したようなカソードリードが
一体部品で管外まで延長された構造でもよい。その場
合、ステムのカソード側の面に環状凹溝を形成し、カソ
ードリードを貫通孔を貫通させるとともにステム内面側
で接合金属板により気密ろう接し、この接合金属板のそ
のろう接部周縁に覆いかぶさり環状凹部溝上に突出する
放電防止用遮蔽部材とする。あるいは外側の金属容器の
内側に遮蔽部材を設けてもよい。

なおステムのろう接部周縁に覆いかぶさり環状凹溝上に
張り出す放電防止用遮蔽部材は、カソード側、金属容器
側いずれか一方に設ければ十分であるが、両方に設置す
れば、一層放電防止作用が確実に得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、カソードリードがセラミ
ックステムの内面側で支持されフィラメントカソードの
機械的支持強度が高く、そのうえ相互に近接する両ろう
接部の周縁を覆い環状凹溝上に突出するように導電体遮
蔽部材が設けられているので、ろう接部周縁が直接対面
し合わずまた環状凹溝内への浮遊電子の衝突が抑制さ
れ、管内異常放電の発生が抑制される。これによってス
テムの大型化をまねくことなく信頼性の高いマグネトロ
ンが得られる。また両ろう接部が実質的に同一平面上に
あるため、メタライズ層の形成等が単一の工程で可能で
あり、組立工程を簡略化しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部縦断面図、第２図
はその要部拡大縦断面図、第３図および第４図は各々そ
の要部斜視図、第５図はステム環状凹溝への遮蔽部材の
突出長と放電発生率との関係を示す特性図、第６図乃至
第８図は各々本発明の他の実施例を示す要部縦断面図、
第９図は従来構造を示す要部縦断面図、第10図は同じく
従来の他の例を示す要部縦断面図である。 35……金属容器、 36……セラミックステム、 37……フィラメントカソード、 39、40……カソードリード、 41、42……カソード外部リード、 51……環状凹溝、 52、53……貫通孔、 57、58……接合金属板、 57a、58a……金属板の突出外周部（遮蔽部材）、 62……遮蔽リング（遮蔽部材）、 35a……金属容器の折曲げ遮蔽部（遮蔽部材）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アノード構体から延長され真空容器の一部
   をなす筒状金属容器と、前記金属容器の開口端部が外周
   部に気密接合されたセラミックステムと、上記アノード
   構体の中心軸部分に配置されたカソードと、前記カソー
   ドを先端部において支持するとともに上記ステムのカソ
   ード側の面の中央部に接合された接合金属体に結合され
   て機械的に保持されたカソードリードとを具備し、上記
   セラミックステムは上記金属容器が気密接合された外周
   部と前記接合金属体が接合された中央部とが同一平面上
   に位置するとともに、これら外周部と中央部との間に環
   状凹溝が形成されてなる電子レンジ用マグネトロンにお
   いて、 上記接合金属体または金属容器の少なくとも一方から上
   記環状凹溝上に突出する導電体が設けられてなることを
   特徴とする電子レンジ用マグネトロン。