JPH1125870A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チョーク構体部３１での高調波抑制を効率的
に行えるようにして，アンテナ９から輻射される雑音抑
制量を改善する。 【解決手段】 筒状金属体２０の内壁にアンテナリード
６と同軸にチョーク構体部３１を設け，さらに伝送モー
ド制御部３２を設ける。そして，チョーク構体部３１の
作用領域に入る高調波が，高次モードで入らないよう
に，伝送モード制御部３２により当該高次モードの発生
を抑制する。これにより，チョーク構体部３１は基本モ
ードで伝送する高調波に対してのみチョーク作用を行う
ように構成することができ，アンテナ９に伝送される高
調波信号の抑制を効率的に行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基本波の高調波成
分がアンテナから輻射されるのを効率的に抑制できるよ
うにしたマグネトロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，電子レンジ用マグネトロンで発生
されるマイクロ波の周波数は，基本波である２４５０Ｍ
Ｈｚの他に数１００ｋＨｚ〜数１０ＧＨｚの広範囲にわ
たっており，基本波以外は雑音となる。

【０００３】これらの雑音は，雑音規格によって世界的
に規制され，特に近年の無線機器等における高周波数化
に伴い，年々規制が厳しくなる方向にある。このため，
電子レンジから輻射される雑音の対策も強く望まれ，当
該雑音となる基本波の高調波成分の抑制が重要な技術課
題となっている。

【０００４】このような雑音抑制対策を施したマグネト
ロンとして，実開昭４９−８０６４８号公報，特公昭５
６−２１２１５号公報，特公平５−６８８２３号公報等
多数ある。

【０００５】かかる公報における基本的な雑音抑制方法
は，マグネトロンの出力部に金属性の筒体と中心導体と
により同軸伝送路を形成し，当該同軸伝送路にチョーク
作用を持たせて，雑音がアンテナに伝送されて輻射され
ないように当該伝送を抑制するようにしたものである。

【０００６】このチョーク構体による雑音抑制原理を図
７を参照して簡単に説明する。一般に，マグネトロンは
大きく分けて，熱電子を発生させて基本波を発生させる
マイクロ波発生部Ａ，該マイクロ波を調理室等に輻射さ
せるアンテナ部Ｃ，一端がマイクロ波発生部Ａと電気的
に接触して固着されると共に他端がアンテナ部Ｃと電気
的に非接触に固着されてマイクロ波発生部Ａとアンテナ
部Ｃとを連結する同軸部Ｂとにより構成されている。

【０００７】マイクロ波発生部Ａは，中心にカソード
３，該カソード３の周囲に放射状に配設された偶数枚の
ベイン４，カソード３及びベイン４を収納するように形
成された陽極円筒５，ベイン４の１つに接続されたアン
テナリード６，陽極円筒５の端部に設けられたポールピ
ース１３等を有している。

【０００８】アンテナ部Ｃは，アンテナリード６を中心
に封着された排気管７及びアンテナキャップ８からなる
アンテナ９及び絶縁体１２等を有している。

【０００９】同軸部Ｂは，一端がポールピース１３に固
着されると共に他端が絶縁体１２に固着された筒状金属
体１０，該筒状金属体１０の内壁にアンテナリード６と
同軸に配設された金属性の筒体１１等を有している。

【００１０】そして，カソード３から放出された熱電子
は，ベイン４の側面とカソード３との間に形成される作
用空間で図示しない磁石から磁力を受けて周回運動をし
ながらベイン４に達し基本波となる。その後当該基本波
は，アンテナリード６を介してアンテナ９に導かれて，
当該アンテナ９から電子レンジの調理室にマイクロ波と
して輻射される。

【００１１】このとき，アンテナ９内の空間αの深さＬ
１を，例えば第２高調波の波長の約１／４に，また筒状
金属体１０とその内側に配設された筒体１１とで形成す
る環状溝の空間βの深さＬ２を，例えば第３高調波の波
長の約１／４に相当する寸法にして，第２，第３高調波
に対してチョーク作用を行わせている。

【００１２】これら高調波抑制用の４分の１波長形チョ
ークは，既によく知られるように，例えば空間βの開口
をつくる導体壁の点ａからｂまでの溝内壁沿面距離Ｌ
を，このチョーク構体で抑制しようとする例えば第３高
調波の波長に対し実質的に約２分の１にすることによ
り，開口をつくるａ点からみたｂ点の高調波位相が略逆
位相になるようにする。これにより第３高調波に対する
インピーダンスが極めて高くなり，当該第３高調波がア
ンテナ９に伝送されるのを抑制することが可能になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記構
成を用いた場合に，例えば理論的には数１０ｄＢ以上の
抑制量が期待されるにもかかわらず，現実には１０ｄＢ
程度しか抑制されない問題があった。

【００１４】そこで，本発明は，かかる雑音抑制量を改
善して高効率に雑音抑制を可能にしたマグネトロンを提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，本願発明者は，従来のチョーク構体の理論的抑制量
と実測値との違いを追求した結果，チョーク構体におけ
る寸法等を決定する際に，高調波の伝送モードとして基
本モードのみを対象とし，高次モードについて考慮して
いないことが主因であることを突止めた。

【００１６】一般に，高周波信号が，同軸導体を伝送す
る際の伝送モードには，基本モードと高次モードとがあ
り，高次モードは，同軸導体の寸法や伝送する信号の周
波数（波長）に依存して発生することは既に知られてい
る。

【００１７】即ち，同軸導体の外部導体の半径をｂ，中
心導体の半径をａとすると，同軸導体の半径方向の距離
（ｂ−ａ）が，伝送信号の半波長（λ／２）以上であれ
ば（式１），ＴＭｍｎモードと称される半径方向に変化
する高次モードが伝送可能になる。 ｂ−ａ＞λ／２ … （式１）

【００１８】また，同軸導体の平均の円周方向の長さ
（２π（ａ＋ｂ）／２）が１波長（λ）以上であれば
（式２），ＴＥｍｎモードと称される円周方向に変化の
ある高次モードが伝送可能となる。 （ａ＋ｂ）π＞λ …（式２） なお，式１，２においてｍ，ｎは，１，２，３…の整数
で，伝送モードの次数を示している。

【００１９】このような伝送系に於いて，従来における
マグネトロンの雑音対策は，基本モードを暗黙に仮定し
て，チョーク構体を設計し，その理論的抑制量を算出し
ていた。従って，上述した条件式１，２を満たさない場
合には，高次モードが発生してチョーク構体により抑制
されることなく輻射されるため，雑音の実測値は理論値
より大きくなってしまう。

【００２０】上述したように，ＴＥｍｎモード及びＴＭ
ｍｎモードは複数の次数からなるが，そのＴＥｍｎモー
ドの最低次数であるＴＥ１１モードはこれらの複数のモ
ードの中で最も低い周波数であるため，当該ＴＥ１１モ
ードの発生を抑制することができれば，より高次数のＴ
Ｅｍｎモード及びＴＭｍｎモードの発生を抑制すること
ができる。

【００２１】そこで本発明では，かかる高次モードの発
生を抑制し，基本モードのみの伝送となるようにし，そ
して当該基本モードで伝送する高調波に対してチョーク
構体が作用するように構成して雑音の効率的な抑制を行
うようにしたことを特徴とする。

【００２２】即ち，請求項１にかかる発明は，マイクロ
波を発生するマグネトロン本体部と，マイクロ波を輻射
するアンテナ部と，マグネトロン本体とアンテナ部とを
接続するアンテナリードと，マグネトロン本体部とアン
テナ部との間に配設されて固着される筒状金属体とを有
してなるマグネトロンにおいて，筒状金属体の内側にア
ンテナリードと同軸に設けられて，マイクロ波の基本モ
ードにおける高調波の伝送を抑制するチョーク構体部
と，チョーク構体部に近接して伝送モード制御部とを設
ける。そして，伝送モード制御部により，高調波の伝送
モードに高次モードを発生させずに基本モードのみで伝
送するようにして，当該基本モードで伝送した高調波を
チョーク構体部により伝送抑制するようにしたことを特
徴とする。

【００２３】請求項２にかかる発明は，アンテナリード
の半径をＲａ，チョーク構体部で抑制する高調波の波長
をλとしたとき，伝送モード制御部の内半径Ｒｈが， （Ｒａ＋Ｒｈ）π＜λ を満たすように設定されて，チョーク構体部の作用領域
に入ってくる高調波の伝送モードに高次モードが発生し
ないようにしたことを特徴とする。

【００２４】請求項３にかかる発明は，伝送モード制御
部の中心軸方向の高さＬｈが， Ｌｈ＞λ／４ を満たすように設定されて，伝送モード制御部による高
次モード発生の抑制作用が十分に行えるようにしたこと
を特徴とする。

【００２５】請求項４にかかる発明は，チョーク構体部
と伝送モード制御部とが一体に設けられて，伝送モード
制御部による高次モードの発生を抑制する作用領域内に
チョーク構体部が存在するようにしたことを特徴とす
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。なお，従来の構成と同一構成に関しては同
一符号を用い説明を適宜省略する。

【００２７】図１は，先に説明した原理に基づき構成さ
れた，本実施の形態にかかるマグネトロンの部分縦断面
図を示したものである。

【００２８】筒状金属体２０の内側には，雑音抑制手段
３０が嵌合して固着され，当該雑音抑制手段３０は，チ
ョーク構体部３１と該チョーク構体部３１の内側に一体
に設けられた伝送モード制御部３２とから形成されてい
る。

【００２９】チョーク構体部３１の深さＬｃは，抑制対
象とする高調波の周波数に対応して設定されることは従
来と同様である。

【００３０】高次モード抑制部３２の内半径はＲｈであ
り，中心軸方向の長さ（以下，高さという）はＬｈに形
成されている。このとき，アンテナリード６の半径をＲ
ａとし，チョーク構体部３１による抑制対象周波数の波
長をλとしたとき，高次モード抑制部３２は， π（Ｒａ＋Ｒｈ）＜λ … （式３） Ｌｈ＞λ／４ … （式４） を満たすように設定されている。

【００３１】上記条件のうち，式３は，式２に対応して
規定されるものであり，本発明ではＴＥ１１モードの発
生を抑える条件となっている。先に述べたように，ＴＥ
１１モードは，ＴＥｍｎモード及びＴＭｍｎモードの中
で最も低い周波数であるため，当該ＴＥ１１モードの発
生を抑制すれば，高次モードの発生を抑制することがで
きる。

【００３２】また，式４は，後述する実験結果から求め
た条件で，以下の意味を持つ。即ち，アンテナリード６
を伝送する信号は高周波信号であるため，当該伝送モー
ド制御部３２の高さＬｈが所定量ないと，伝送する高周
波信号に対し過渡的作用しかできず，十分に高次モード
の発生を抑制することができなくなる。そこで，本発明
では，かかる作用が十分に行えるように上記条件を実験
から求めて設定している。

【００３３】なお，具体的数値としては，抑制対象周波
数を１８ＧＨｚとしたとき，波長λは１６．７ｍｍとな
るので，アンテナリード６の半径Ｒａが１ｍｍの場合に
は，高次モード抑制部３２の半径Ｒｈを４．３ｍｍ以下
に設定し，高さＬｈを４．２ｍｍ以上に設定すればよ
い。

【００３４】図２は，このような構成のマグネトロンの
雑音抑制効果（雑音レベル）を，チョーク構体部３１を
用いない場合（基本構成），これに従来構造のチョーク
を付加した場合（従来構成），さらに本発明にかかる伝
送モード制御部３２を付加した場合（発明構成）につい
ての雑音抑制効果の実験結果を示したもので，伝送モー
ド制御部３２により雑音抑制効果が著しく改善されてい
ることが理解できる。

【００３５】また，図３は伝送モード制御部３２の高さ
Ｌｈを変化させたときの雑音抑制効果を示す実験結果
で，当該高さＬｈがλ／４以上の時，即ちＬｈ＞λ／４
の時には，一定の大きな雑音抑制効果を得ることが可能
であることが解る。

【００３６】なお，伝送モード制御部３２はチョーク構
体部３１と一体に設けられている。これは以下の理由に
よる。即ち，仮にチョーク構体部３１と伝送モード制御
部３２とを距離を離して設けると，アンテナリード６を
伝送する高調波が，チョーク構体部３１と作用するとき
は伝送モードが高次モードになって，当該チョーク構体
部３１による抑制作用を受けずに通過し，伝送モード制
御部３２を通過する際には，伝送モードが基本モードに
なって当該伝送モード制御部３２による抑制作用を受け
ないで通過するモード変換の発生を防止するためであ
る。

【００３７】このように一体化すると，マグネトロンは
コンパクトに形成することができ，また組立等に於いて
も工数が削減できてコストダウンを図れる利点がある。

【００３８】但し，伝送モード制御部３２とチョーク構
体部３１とを一体に設けなければならない必然性はな
く，チョーク構体部３１が伝送モード制御部３２の作用
範囲内，即ち伝送モード制御部３２が高次モードの発生
を抑制できる範囲内にチョーク構体部３１を設ければ，
本発明の効果を得ることは可能である。このような伝送
モード制御部３２とチョーク構体部３１とを分離して設
ける場合の条件は，伝送モード制御部３２とチョーク構
体部３１との距離がλ／４より小さいことである。

【００３９】なお，上記説明ではアンテナリード６の断
面形状が円径の場合について説明したが，本発明はこれ
に限定されるものではなく，六角形等の多角形であって
もよい。この場合，計算が複雑になるが，断面積が等し
い円形導体に近似して計算しても同様の効果を得ること
が可能である。伝送モード制御部３２の形状も同様であ
る。

【００４０】また，本発明は上述した伝送モード制御部
３２の形状に限定されるものではないことは付言するま
でもない。例えば，図４〜図６に示す様なチョーク構体
部３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ及び伝送モード制御部３２
ｂ，３２ｃ，３２ｄを有した雑音抑制手段３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄからなるものであっても良い。この場合も，
上述した条件式３，４が満たされているように設定す
る。

【００４１】

【発明の効果】請求項１にかかる発明によれば，伝送モ
ード制御部により高次モードの伝送モードの発生を抑制
して，チョーク構体部で高調波の伝送を抑制するように
したので，アンテナ部に伝送される高調波が効率的に抑
制できるようになる。従って，アンテナ部から輻射され
る雑音を著しく少なくできる。

【００４２】請求項２にかかる発明によれば，アンテナ
リードの半径をＲａ，チョーク構体部で抑制する高調波
の波長をλとしたとき，伝送モード制御部の内半径Ｒｈ
が，（Ｒａ＋Ｒｈ）π＜λを満たすように設定したの
で，チョーク構体部の作用領域に入ってくる信号の伝送
モードは基本モードのみとなる。従って，チョーク構体
部での高調波の伝送抑制が効率的に行えるようになっ
て，アンテナ部から輻射される雑音を著しく少なくでき
る。

【００４３】請求項３にかかる発明によれば，伝送モー
ド制御部の中心軸方向の高さＬｈが，Ｌｈ＞λ／４を満
たすように設定したので，送モード制御部による高次モ
ード発生の抑制作用を十分に行えるようになる。従っ
て，チョーク構体部での高調波の伝送抑制が効率的に行
え，アンテナ部から輻射される雑音を著しく少なくでき
る。

【００４４】請求項４にかかる発明によれば，チョーク
構体部と伝送モード制御部とを一体に設けたので，常に
伝送モード制御部による高次モードの発生を抑制する作
用領域内にチョーク構体部を存在させることが可能にな
る。従って，チョーク構体部での高調波の伝送抑制が効
率的に行え，アンテナ部から輻射される雑音を著しく少
なくできる。

【００４５】また，チョーク構体部と伝導モード制御部
とが１部品で構成されるようになるので，装置の小型化
及びコストダウンを図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明に適用されるマグネ
トロンの部分立て断面図である。

【図２】本発明による雑音抑制効果を従来構成等と比較
した実験結果を示す図である。

【図３】伝送モード制御部の高さに対する雑音抑制効果
の実験結果を示す図である。

【図４】伝送モード制御部の他の構成を示すマグネトロ
ンの部分縦断面図である。

【図５】伝送モード制御部の他の構成を示すマグネトロ
ンの部分縦断面図である。

【図６】伝送モード制御部の他の構成を示すマグネトロ
ンの部分縦断面図である。

【図７】従来の技術の説明に適用されるマグネトロンの
部分縦断面図である。

【符号の説明】

３ カソード ４ ベイン ５ 陽極円筒 ６ アンテナリード ９ アンテナ １０，２０ 筒状金属体 １１ 筒体 １２ 絶縁体 ３０，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 雑音抑制手段 ３１，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ チョーク構体部 ３２，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 伝送モード制御部 Ａ マイクロ波発生部 Ｂ 同軸部 Ｃ アンテナ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波を発生するマグネトロン本体
   部と，マイクロ波を輻射するアンテナ部と，前記マグネ
   トロン本体と前記アンテナ部とを接続するアンテナリー
   ドと，前記マグネトロン本体部と前記アンテナ部との間
   に配設，固着された筒状金属体とを有してなるマグネト
   ロンにおいて，前記筒状金属体の内側に前記アンテナリ
   ードと同軸に設けられて，前記マイクロ波の基本モード
   における高調波の伝送を抑制するチョーク構体部と，前
   記チョーク構体部に近接して設けられて，前記マグネト
   ロン本体部で発生したマイクロ波の高調波が基本モード
   のみで前記チョーク構造体を通過するように伝送モード
   を制御する伝送モード制御部とを設けたことを特徴とす
   るマグネトロン。
2. 【請求項２】 前記アンテナリードの半径をＲａ，前記
   チョーク構体部で抑制する高調波の波長をλとしたと
   き，前記伝送モード制御部の内半径Ｒｈが， （Ｒａ＋Ｒｈ）π＜λ を満たすように設定されていることを特徴とする請求項
   １記載のマグネトロン。
3. 【請求項３】 前記伝送モード制御部の中心軸方向の高
   さＬｈが， Ｌｈ＞λ／４ を満たすように設定されていることを特徴とする請求項
   ２記載のマグネトロン。
4. 【請求項４】 前記チョーク構体部と前記伝送モード制
   御部とが一体に設けられていることを特徴とする請求項
   １乃至３いずれか１項記載のマグネトロン。