JPH09185948A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィラメントを用いずにマイクロウェーブを
発生するマグネトロンの陰極を構成し、マグネトロンの
性能を向上して寿命を延長させ、原価を低廉化し得るマ
グネトロンを提供することを目的とする。 【解決手段】 フィラメントを用いずに微量の電子を放
射する１次陰極と、該放射された微量の電子を回転し外
周壁に衝突させて衝突エネルギにより多量の電子を放射
する２次陰極と、を備えた陰極を構成し、該陰極を有し
たマグネトロンを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマグネトロンに係る
もので、詳しくは、フィラメントを用いずにマイクロウ
ェーブを発生するマグネトロンの陰極を構成し、マグネ
トロンの性能を向上して寿命を延長させ、原価を低廉化
し得るマグネトロン構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のマグネトロンにおいては、図８〜
図１０に示したように、チョークコイル２１及びコンデ
ンサー２２が内蔵されたフィルターボックス２０を有
し、該フィルターボックス２０の上面にボックス状のヨ
ーク３０が装着されて該ヨーク３０内部の上下両方側に
永久磁石１２，１２′が夫々装着収納され、該ヨーク３
０の上方側にアンテナが突成され、それら上下部永久磁
石１２，１２′間に冷却ファン１３を有したシリンダー
形の陽極１が装着され、該陽極１の内方側壁面に複数の
ベース２が中心部位に所定径の作用空間４を有して放射
状に夫々装着され、ベース２の上下部両方側の前記作用
空間４に隣接した部位に、リング状の内部ストラップリ
ング９及び外部ストラップリング１０が夫々交番に掛合
され、前記陽極１と各ベース２間の空間には共振部１４
が形成されて構成されていた。

【０００３】且つ、前記作用空間４の内部には、上下方
両方側にフランジ６を有した上部エンドシールド７及び
下部エンドシールド８が夫々係合され、それら上下部エ
ンドシールド７，８間の所定方向に中心軸５ａを介して
螺旋状のフィラメント５が掛合され、陰極３が形成され
ていた。このように構成された従来のマグネトロンの動
作を以下に説明する。

【０００４】先ず、陰極３に電圧を印加すると、該陰極
３とベーン２間の作用空間４には静電界が形成され、該
陰極３の中心軸５ａ方向に電磁界が形成される。次い
で、各ベーン２間の共振部１４には高周波電界が発生
し、該高周波電界は各ベーン２の先方側に集中してその
一部が作用空間４の内部に漏洩される。次いで、内部ス
トラップリング９及び外部ストラップリング１０が夫々
交番に各ベーン２に掛合されているため、相互隣接する
各ベーン２間の電位は速やかに変換され、前記陰極３か
ら放射した電子は作用空間４で回転した後、高周波電界
の作用によりマイクロウェーブが発振される。

【０００５】次いで、各ベーン２に接続されたアンテナ
１１を通ってマイクロウェーブはマグネトロンの外部に
誘導されるが、このとき、電子エネルギの発熱は陽極１
の冷却ファン１３から放熱され、温度上昇が防止され
る。さらに、この場合、２４５０MHz の基本ウェーブの
外に、数百KHz からGHz の領域にわたって電磁波が発生
し、該電磁波が外部に漏洩すると、ＴＶ受像機又はラジ
オに支障を与えるため、これをチョークコイル２１及び
コンデンサー２２を有したフィルターボックス２０によ
り防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来のマグネトロンにおいては、 、フィラメントを加熱する別途の電源が必要となり、
該フィラメントが約１７００℃の高温下で動作するた
め、該フィラメントを維持している中心軸、上部エンド
シールド及び下部エンドシールド等を高溶融点のモリブ
デンのような高価な材料にて製造するようになって、原
価が上昇するという不都合な点があった。

【０００７】、前記フィラメントを加熱するとき、３
０Ｗ−５０Ｗの電力が消耗され、マグネトロンの熱効率
が低下するという不都合な点があった。 、約１７００℃の高温が前記上部エンドシールド及び
下部エンドシールドを通ってチョークコイルに伝導され
るため、該チョークコイルの熱的安定を図ることが難し
くなるという不都合な点があった。

【０００８】、約１７００℃の陰極熱源によりシリン
ダー状の陽極とベーン間の共振部が高温になるため、マ
グネトロンの冷却が難しくなるという不都合な点があっ
た。 、高温によりフィラメントの強度が低下し、僅かな衝
撃が加えられても破損するおそれがあるという不都合な
点があった。 、電源をフィラメントに印加した後に数秒間経過して
フィラメントが正常に稼働するようになっているため、
該数秒経過する間に電波の雑音が発生し、マグネトロン
の性能が低下するという不都合な点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、フィラ
メントを用いずにマイクロウェーブを発生するマグネト
ロンの陰極を構成し、マグネトロンの性能を向上して寿
命を延長させ、原価を低廉化し得るマグネトロンを提供
しようとするものである。そして、このような本発明の
目的は、円柱状のセンターリードと、該センターリード
の上部に掛合され熱電子の漏洩を防止するフランジ状の
上部エンドシールドと、該上部エンドシールドの下方側
の前記センターリードの外方側面に所定間隔で切欠され
た切欠部を有して嵌合された中空円筒状の支持部と、該
支持部の切欠部内に外方側向きで縦方向に掛合された板
状の１次陰極と、該１次陰極の前後両方側面から所定距
離だけ離間したスリット部を有し前記支持部の外周面か
ら所定間隔だけ離れて該支持部外周面に係合された中空
円筒状の２次陰極と、該２次陰極の下部に掛合したフラ
ンジ状の下部エンドシールドと、支持部の外周面上部と
２次陰極の内周面間に掛合される２次陰極活性化部と、
を備えた陰極を形成し、該陰極外方側に装着された陽極
と、該陽極の上下方側に装着された永久磁石と、陽極、
陰極及び永久磁石の収納されるヨークと、該ヨークの下
方側に形成されチョークコイル及びコンデンサーを有し
たフィルターボックスと、から構成されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に対し図
面を用いて説明する。本発明に係るマグネトロン陰極の
第１実施形態においては、図１に示したように、円柱状
に形成されたセンターリード１１１と、該センターリー
ド１１１の上部に掛合され熱電子の漏洩を防止するフラ
ンジ状の上部エンドシールド１１６と、該上部エンドシ
ールド１１６の下方側の前記センターリード１１１の外
周面に所定間隔で切欠された切欠部を有して嵌合された
中空円筒状の支持部１１７と、該支持部１１７の切欠部
内に外方側向きで縦方向に掛合され所定電圧を印加する
と縁部から微量の電子を放射する板状の１次陰極１１３
と、該１次陰極１１３の前後両方側面から所定距離だけ
離間したスリット部１５０（Ｐ）を有し前記支持部１１
７の外周面から所定間隔だけ離れて該支持部１１７の外
周面に係合された中空円筒状の２次陰極１１４と、該２
次陰極１１４の下部に掛合されたフランジ状の下部エン
ドシールド１１２と、支持部１１７の外周面上部の１次
陰極１１３と２次陰極１１４の内周面上部間に掛合し該
２次陰極１１４に所定電圧を印加する初期に用いられた
後に消滅する２次陰極活性化部１１５と、から構成され
ている。

【００１１】さらに、このように構成された陰極と、該
陰極外方側に装着された陽極と、該陽極の上下方側に装
着された永久磁石と、陽極、陰極及び永久磁石の収納さ
れるヨークと、該ヨークの下方側に形成されチョークコ
イル及びコンデンサーを有したフィルターボックスと、
から本発明に係るマグネトロンが構成されている。又、
前記支持部１１７の材質は、Ｎｉ及びＺｒ中の何れか１
つが用いられ、前記２次陰極活性化部１１５は前記２次
陰極１１４に初期電圧を印加するため活性化された後消
滅されるようになっている。

【００１２】そして、本発明に係るマグネトロン陰極の
第２実施形態として次のように構成して使用することも
できる。即ち、図３及び図４に示したように、円柱状の
センターリード２１１上部にフランジ状に上部エンドシ
ールド２１６が掛合され、該上部エンドシールド２１６
下面に薄肉環状の１次陰極２２３が係合され、該１次陰
極２２３の内方側の前記上部エンドシールド２１６の下
部外周面及び前記センターリード２１１外周面に、上部
エンドシールド２１６及びセンターリード２１１の外周
面から所定間隔だけ離れて中空円筒状の２次陰極２１４
が係合され、該２次陰極２１４の外周面下部にフランジ
状の下部エンドシールド２１２が嵌合され、該２次陰極
２１４の内周面上部と前記上部エンドシールド２１６の
下部外周面間に断面がチャネル状に形成されたリング状
の２次陰極活性化部２１５が掛合されている。このと
き、該２次陰極活性化部２１５も２次陰極２１４に初期
電圧を印加し活性化された後は消滅される。

【００１３】又、本発明に係るマグネトロン陰極の第３
実施形態として次のように構成することもできる。即
ち、図５に示したように、円柱状のセンターリード３１
１上部にフランジ状の上部エンドシールド３１６が掛合
され、該上部エンドシールド３１６下面に扇状の１次陰
極３２４が複数枚所定間隔を用いて放射状に係合され、
センターリード３１１の外周面と各扇状の１次陰極３２
４内周面間に該センターリード３１１の外周面に沿って
中空円筒状の２次陰極３１４が係合され、該２次陰極３
１４の外周面の前記各１次陰極３２４の各間隔に板状の
突出部３２４′が夫々２次陰極３１４の外周面外方向き
に放射状に突成され、それら２次陰極３１４の内周面上
部と前記上部エンドシールド３１６の外周面間に断面が
チャネル状に形成されたリング状の２次陰極活性化部３
１５が掛合されている。このとき、該２次陰極活性化部
３１５も前記２次陰極３１４に初期電圧を印加し活性化
された後は消滅される。

【００１４】更に、このように構成された第１〜第３実
施形態の各陰極においては、各１次陰極に所定電圧が印
加すると、各１次陰極から微量の電子が放射され、該電
子が回転しながら２次陰極の外方側壁面に衝突され、そ
れら衝突されたエネルギにより多量の電子が放射される
ようになっている。そして、本発明に係る１次陽極にお
いては、次の条件を満足させる材質を用いる。、各１
次陰極１１３，２２３，３２４は、低電圧が印加しても
電子が放出されるように関数の低い材質を用いる（φ＜
３ｅＶ）。通常材料の関数を増加させるものは酸素の吸
着であるが、低温下で金属又は半導体に係る酸素の化学
的吸着作用はパッシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏ
ｎ）と酸化作用とであり、以下の計数（α）が用いられ
る。

【００１５】 α＝ｎ（Ｖｏｋ／Ｖｏμ） （１） （ここで、Ｖｏｋは酸素の分子容積、Ｖｏμは金属の核
容積、ｎは金属の原子数と酸素分子内の全ての原子数と
の比を示したものである） 式中、多孔率（Ｐｏｒｏｓｉｔｙ）計数（α）が１より
も小さいと、酸化物の多孔（Ｐｏｒｏｓ）層が酸化作用
の過程で形成され、酸素が容易に金属中に浸透して深く
酸化作用を起こす。しかし、該多孔率計数（α）が１よ
りも大きいと、酸化の過程で酸化物の密集層が形成さ
れ、金属中に酸素の浸透することが防止される。

【００１６】、前記各１次陰極１１３，２２３，３２
４の材質の熱的特性がそれら１次陰極１１３，２２３，
３２４の温度特性を決定するため、電気伝導度及び熱伝
導度を高くして電界場による破壊を防止すべきである。
このような条件を満足させる材質として、Ｔａ，Ｎｂ，
Ｓｉ，Ａｌ等がある。且つ、前記各２次陰極１１４，２
１４，３１４は、図６及び図７に示したように、ベース
層１０１及び表皮層１０２にて構成され、該ベース層１
０１はＮｉ及びＺｒ中の何れか１つにより形成され、表
皮層１０２はＢａ及びＡｌの合金、Ｐｄ及びＢａの合
金、Ｒｅ及びＬａの合金中の、何れか１つの合金にて形
成される。又、２次陰極の表示層１０２の活性化過程に
対し説明すると、例えば、Ｂａ及びＡｌの合金を用いる
場合、製造後の初期には図６に示したように、Ｂａ及び
Ａｌが混在されるが、前記２次陰極活性化部１１５，２
１５，３１５から所定電圧を印加し、４００℃〜６００
℃に加熱されると、図７に示したように、前記Ｂａが表
皮層１０２の縁部位に位置して活性化され電子の放射が
活性化される。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマグ
ネトロンにおいては、従来のフィラメントを用いずに、
微量の電子を放射する１次陰極と、該放射された微量の
電子を回転し外壁面に衝突させて衝突エネルギにより多
量の電子を放射する２次陰極と、を備えた陰極を構成
し、該陰極を有したマグネトロンを構成するようになっ
ているため、マグネトロンの性能を向上して寿命を延長
させ、原価を低廉化し得るといる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマグネトロン陰極の第１実施形態
を示した縦断面構成図である。

【図２】図１の横断面構成図である。

【図３】本発明に係るマグネトロン陰極の第２実施形態
を示した縦断面構成図である。

【図４】図３の横断面構成図である。

【図５】本発明に係るマグネトロン陰極の第３実施形態
の構成を示した横断面図である。

【図６】本発明に係る２次陰極活性化部の断面を示した
説明図で、２次陰極活性化部の断面を示した縦断面図で
ある。

【図７】図６の説明図で、電圧の印加後加熱された状態
の２次陰極活性部の断面を示した縦断面図である。

【図８】従来のマグネトロンを示した縦断面構成図であ
る。

【図９】図８の陽極及び陰極の縦断面図である。

【図１０】図８の陽極及び陰極の横断面図である。

【符号の説明】

１１１，２１１…センターリード １１２，２１２…下部エンドシールド １１３，２２３，３２４…１次陰極 １１４，２１４，３１４…２次陰極 １１５，２１５…２次陰極活性化部 １１６，２１６，３１６…上部エンドシールド １１７…支持壁 ３２４′…突成部 １５０…スリット部

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陰極と、該陰極の外方側に装着された陽
   極と、該陽極の上下方側に装着された永久磁石と、陰
   極、陽極及び永久磁石を収納するヨークと、該ヨークの
   下方側に形成されチョークコイル及びコンデンサーを有
   するフィルターボックスと、を備えたマグネトロンにお
   いて、 前記陰極は、円柱状に形成されたセンターリード（１１
   １）と、 該センターリード（１１１）の上部に掛合され熱電子の
   漏洩を防止するフランジ状の上部エンドシールド（１１
   ６）と、 該上部エンドシールド（１１６）の下方側の前記センタ
   ーリード（１１１）の外周面に所定間隔で切欠された切
   欠部を有して嵌合された中空円筒状の支持部（１１７）
   と、 該支持部（１１７）の切欠部内に外方側向きで縦方向に
   掛合され所定電圧を印加するとその縁部位から微量の電
   子を放射する板状の１次陰極（１１３）と、 該１次陰極（１１３）の前後両方側面から所定距離だけ
   離間したスリット部（１５０）を有し、前記支持部（１
   １７）の外周面から所定距離だけ離間して該支持部（１
   １７）の外周面に係合された中空円筒状の２次陰極（１
   １４）と、 該２次陰極（１１４）の下部に掛合されたフランジ状の
   下部エンドシールド（１１２）と、を備え、 前記１次陰極（１１３）に所定電圧が印加されると、該
   １次陰極（１１３）の板縁部位から微量の電子が放射さ
   れ、該放射した微量の電子が前記２次陰極（１１４）の
   スリット部（１５０）に沿って該２次陰極（１１４）の
   外周壁面に衝突し、該衝突後発生する衝突エネルギによ
   り多量の電子が放射するように構成されたことを特徴と
   するマグネトロン。
2. 【請求項２】 前記１次陰極（１１３）上部と前記２次
   陰極（１１４）上部間には、所定形状の２次陰極活性化
   部（１１５）が掛合され、該２次陰極活性化部（１１
   ５）により２次陰極（１１４）が活性化される請求項１
   に記載のマグネトロン。
3. 【請求項３】 前記２次陰極（１１４）は、ベース層
   と、該ベース層上に形成された表皮層とにより構成され
   る請求項１に記載のマグネトロン。
4. 【請求項４】 前記２次陰極活性化部（１１５）は、製
   造後の初期に２次陰極（１１４）により所定電圧を印加
   するとき用いられ、該２次陰極（１１４）から活性化さ
   れた後は消滅される請求項２に記載のマグネトロン。
5. 【請求項５】 前記１次陰極（１１３）は、前記２次陰
   極（１１４）の外周面外方側まで延長して突成される請
   求項１に記載のマグネトロン。
6. 【請求項６】 前記１次陰極（１１３）は、前記２次陰
   極（１１４）の外周面所定部位まで延長して突成される
   請求項１に記載のマグネトロン。
7. 【請求項７】 前記１次陰極（１１３）は、前記２次陰
   極（１１４）の内周面部位まで延長して突成される請求
   項１に記載のマグネトロン。
8. 【請求項８】 前記１次陰極（１１３）は、Ｔａ，Ｎ
   ｂ，Ｓｉ及びＡｌ中の何れか１つの材質にて形成される
   請求項１に記載のマグネトロン。
9. 【請求項９】 前記ベース層は、Ｎｉ及びＺｒ中の何れ
   か１つの材質にて形成される請求項３に記載のマグネト
   ロン。
10. 【請求項１０】 前記表皮層は、Ｂａ及びＡｌの合金、
    Ｐｄ及びＢａの合金、Ｒｅ及びＬａの合金中の、何れか
    １つの合金により形成される請求項３に記載のマグネト
    ロン。
11. 【請求項１１】 前記支持部（１１７）は、Ｎｉ及びＺ
    ｒの何れか１つにて形成される請求項１記載のマグネト
    ロン。
12. 【請求項１２】 円柱状のセンターリードと、 該センターリードの上部に掛合され熱電子の漏洩を防止
    するフランジ状の上部エンドシールドと、 該上部エンドシールドの下面に係合された１次陰極と、 該１次陰極の内方側の前記上部エンドシールドの下部外
    周面及び前記センターリードの外周面に、上部エンドシ
    ールド及びセンターリードの外周面から所定距離だけ離
    れて係合した中空円筒状の２次陰極と、 該２次陰極の外周面下部に嵌合されたフランジ状の下部
    エンドシールドと、から構成された陰極を備えてなるこ
    とを特徴とするマグネトロン。
13. 【請求項１３】 前記上部エンドシールドの下部外周面
    と前記２次陰極の内周面間には、断面がチャネル状に形
    成されたリング状の２次陰極活性化部が掛合される請求
    項１２に記載のマグネトロン。
14. 【請求項１４】 前記１次陰極は、薄肉の環状に形成さ
    れる請求項１２に記載のマグネトロン。
15. 【請求項１５】 前記１次陰極は、複数の扇状に形成さ
    れ、前記上部エンドシールドの下面に所定間隔を置いて
    放射状に係合される請求項１２に記載のマグネトロン。
16. 【請求項１６】 前記２次陰極は、該２次陰極の外周面
    に所定間隔を置いて縦方向に板状の突出部が複数板突成
    される請求項１２に記載のマグネトロン。
17. 【請求項１７】 前記２次陰極活性化部は、製造後の初
    期に前記２次陰極に所定電圧を印加した後、消滅される
    請求項１３に記載のマグネトロン。
18. 【請求項１８】 前記２次陰極は、ベース層と、該ベー
    ス層上に形成された表皮層とから構成される請求項１２
    に記載のマグネトロン。
19. 【請求項１９】 前記１次陰極は、Ｔａ，Ｎｂ，Ｓｉ、
    及びＡｌ中の何れか１つから形成される請求項１２に記
    載のマグネトロン。
20. 【請求項２０】 前記ベース層は、Ｎｉ及びＺｒ中の何
    れか１つから形成される請求項１８に記載のマグネトロ
    ン。
21. 【請求項２１】 前記表皮層は、Ｂａ及びＡｌの合金、
    Ｐｄ及びＢａの合金、Ｒｅ及びＬａの合金中の、何れか
    １つの合金により形成される請求項１８に記載のマグネ
    トロン。