KR100266475B1 - Operation Method of Microwave Oscillator for Microwave Oven - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An operation method for an ultra high frequency oscillation tube of a microwave oven is provided to simplify the structure for securing the stability with respect to a high voltage by omitting a high voltage circuit part and a magnet for applying an external magnetic field and making a cathode, first and second grids and an anode plane. CONSTITUTION: An operation method for an ultra high frequency oscillation tube of a microwave oven includes the steps of controlling and condensing thermions emitted from a cathode(132) with a bias voltage of a first grid(134), accelerating electron beams by a difference of electric potential between the first grid and a second grid(142), generating microwave by reducing the electron beams between the second grid and an anode(146) and inducing a surface current in an output cavity(140), carrying out feedback of the microwave partially to supply to an input cavity(130), and transmitting ultra high frequency power from the output cavity to an antenna(150) to emit.

Description

전자 렌지용 초고주파 발진관의 동작방법Operation Method of Microwave Oscillator for Microwave Oven

본 발명은 전자렌지용 초고주파 발진관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 간단하면서 고전압으로 인한 위험을 제거하고 경량화를 달성할 수 있는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high frequency oscillation tube for a microwave oven, and more particularly, to a method of operating a microwave high-frequency oscillation tube that can achieve a weight reduction and a risk due to its simple structure.

잘 알려진 바와 같이, 전자렌지에는 예를 들어, 4 KV의 고전압으로 구동되는 마그네트론(Magnetron)을 초고주파 발진관으로 채용하고 있다. 이러한 마그네트론은 마이크로파를 생성하는 일종의 2극 진공관으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 콘덴서(11), 코일(12)등으로 구성된 입력부에 전원을 인가하면 캐소드(1)의 필라멘트에서 방출된 열전자가 원통형의 애노드(2)의 내벽에 연재하는 복수개의 베인(3)끝과 필라멘트사이의 작용 공간(4)에 방출되어 이 작용 공간(4)에 전계가 형성된다. 또한 작용 공간(4)에는 자석(5)과 자극(6)으로 구성되는 자기회로에 의해 자계가 인가되어 열전자가 싸이클로이드 운동을 하게 되고, 이 운동에 의한 에너지를 베인(3) 및 스트랩(8)에 전달함으로서 베인(3)에 접속된 안테나(7)와, 에이 세라믹(9) 및 에이 씰(10)등으로 구성된 출력부를 통하여 조리실로 방사되므로, 식품류를 해동 및 가열하였다.As is well known, a microwave oven employs, for example, a magnetron driven at a high voltage of 4 KV as an ultra high frequency oscillation tube. Such a magnetron is a kind of two-pole vacuum tube that generates microwaves. As shown in FIG. 1, when electric power is applied to an input unit consisting of a condenser 11, a coil 12, and the like, hot electrons emitted from the filament of the cathode 1 are generated. The electric field is formed in the working space 4 between the ends of the plurality of vanes 3 and the filament extending on the inner wall of the cylindrical anode 2. In addition, a magnetic field is applied to the working space 4 by a magnetic circuit composed of a magnet 5 and a magnetic pole 6 so that hot electrons undergo a cycloid movement, and the energy of the movement is taken into the vane 3 and the strap 8. ) Is radiated to the cooking chamber through an antenna 7 connected to the vane 3, and an output portion composed of the A ceramic 9, the A seal 10, and the like.

이러한 마그네트론은 도 2에 도시된 바와 같이, 캐소드(1)에서 열전자가 방출하면, 전계 및 자계의 영향으로 전자가 가속되어 선회운동을 하면서 애노드(2)로 이동하여, 전자의 선회운동으로 애노드(2)의 표면에 고주파 전류를 형성하고, 베인(3)사이에 작용하는 "L","C"값에 의해 공진 주파수를 결정하여 소정의 공진 조건을 만족할 때 마이크로파를 발생하도록 동작한다.2, when the magnetron emits hot electrons from the cathode 1, the electrons are accelerated under the influence of the electric field and the magnetic field, and move to the anode 2 while making the pivoting movement. A high frequency current is formed on the surface of 2), and the resonance frequency is determined by the "L" and "C" values acting between the vanes 3, and the microwaves are generated when the predetermined resonance conditions are satisfied.

하지만, 이와 같은 종래의 전자렌지용 마그네트론은 고압 구동에 따라 고압트랜스 및 고압 다이오우드등이 필요하므로, 안전에 문제가 있고, 또한 전자기장내의 전자운동에 의한 공진 방식을 채용하는 것이므로 자석이 필요하므로, 중량이 무거우며 제조비용이 많이든다는 문제가 있었다.However, such a conventional magnetron for a microwave oven requires a high voltage transformer and a high pressure diode according to a high pressure driving, so there is a problem in safety, and a magnet is required because it adopts a resonance method by electromagnetic movement in an electromagnetic field. This was heavy and expensive to manufacture.

이를 해결하고자 도 3에는 미국특허 제 5,541,391호에 개시된 전자렌지용 고주파 발진관으로 채용된 클라이크트론(Klystron)이 도시되어 있다. 이러한 클라이스크론(40)은 도시된 바와 같이, 전원을 수용하는 입력 단자(42)와, 이 입력 단자(42)에 전원의 공급에 응답하여 마이크로파를 발생하는 클라이스트론 본체(41)와, 클라이스트론 본체(41)로부터의 마이크로파를 전달하는 안테나(32)와, 클라이스크론 본체(41)내에 발생된 열을 외방으로 방출하는 냉각 유닛(43)과, 전자를 수용하도록 설치된 전자 빔 집속기(49)로 구성되며, 냉각 유닛(43)은 전자의 수용에 의해 발생된 열을 분산하도록 배열된 냉각핀(44)과, 냉각핀(44)을 지지하고, 전자 빔 집속기(49)로 부터의 열을 냉각핀(44)에 전달하도록 배열된 냉각 로드(46)와, 냉각핀(44)을 둘러싸는 폐쇄체(48)로 이루어 진다.To solve this problem, FIG. 3 illustrates a Klystron employed as a microwave high frequency oscillation tube disclosed in US Pat. No. 5,541,391. As shown in the figure, the chrystron 40 includes an input terminal 42 for receiving power, a klystron body 41 for generating microwaves in response to the supply of power to the input terminal 42, and a klystron body. An antenna 32 for transmitting microwaves from the 41, a cooling unit 43 for dissipating heat generated in the chrysron body 41 to the outside, and an electron beam concentrator 49 provided to receive electrons. The cooling unit 43 supports the cooling fins 44 and the cooling fins 44 arranged to dissipate heat generated by the reception of electrons, and heat from the electron beam concentrator 49. It consists of a cooling rod 46 and a closing body 48 surrounding the cooling fin 44 arranged to deliver to the cooling fin 44.

클라이스트론(40)은 또한, 입력 단자(42)를 통해 전원을 수용하고, 수용된 전원에 의해 전자를 발생하는 전자총(50)과, 전자총(50) 및 전자 빔 집속기(49)둘레에 설치된 한쌍의 마그네트(52)와, 이 마그네트(52)에 의해 폐쇄 루우프를 구성하는 가이드로서 작용하는 요크(54)와, 복수의 캐비티를 가지고 마그네트(52)사이에 끼워진 튜브(56)를 포함한다.The klystron 40 also receives a power supply via the input terminal 42, and a pair of electron guns 50, which generate electrons by the received power supply, and a pair of electron guns 50 and the electron beam concentrator 49, respectively. The magnet 52, the yoke 54 which acts as a guide | route which comprises the closed loop by this magnet 52, and the tube 56 interposed between the magnet 52 with the some cavity is included.

이와 같은 클라이스트론은 도 4에 도시된 바와 같이, 히터(58)에 의해 가열된캐소드(60)에서 방출된 열전자는 변조부재(70)가 개재된 캐소드(60)와 애노드(62)사이의 전위차에 의해 가속되어 복수의 캐비티(64)(66)68)를 통과하고, 이와 같이 캐비티를 통과하는 전자빔에 의해 각 캐비티에 표면 전류를 유기하고, 각 캐비티의 형상에 대응하는 공진 주파수로 마이크로파를 발생하며, 전자의 운동에너지를 마이크로파 에너지로 전환한 후, 고주파 전력을 최종 캐비티(66)로부터 안테나(32)로 전달한다.As shown in FIG. 4, the klystron is hot electrons emitted from the cathode 60 heated by the heater 58 and the potential difference between the cathode 60 and the anode 62 with the modulating member 70 interposed therebetween. Accelerated by a plurality of cavities 64, 66, 68, and induce surface currents in each cavity by electron beams passing through the cavities, and generate microwaves at resonance frequencies corresponding to the shapes of the cavities. After converting the kinetic energy of the electrons into microwave energy, high frequency power is transmitted from the final cavity 66 to the antenna 32.

하지만, 클라이스트론을 채용한 전자렌지는 여전히 고압을 적용하므로, 입력 단자를 별도의 절연부재로 클라이스트론 본체로부터 절연해야 하므로, 제품이 무겁게되고, 전자의 운동 방식 또한 복잡하며, 냉각 구조가 복잡하고, 다수의 캐비티를 가지는 구조여야 하며, 전자 빔의 집속 구조가 필요하므로 마그네트가 필요하고, 구조가 복잡한 단점이 있었다.However, microwave ovens employing Klystron still apply high voltage, so the input terminals must be insulated from the Klystron body with a separate insulation member, resulting in heavy product, complicated electronic motion, complicated cooling structure, and many It must be a structure having a cavity of, and a magnet is required because the electron beam focusing structure is required, and the structure has a disadvantage in that the structure is complicated.

따라서, 본 발명은 이에 따라 안출된 것으로, 구조가 간단하며서 고전압으로 인한 위험을 제거하고 경량화를 달성할수 있는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to provide a method of operating a microwave oven tube for microwave oven that is simple in structure and can eliminate the risk due to high voltage and achieve light weight.

이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법은 캐소드에서 방출된 열전자를 제 1 그리드의 바이어스 전압으로 제어하고, 집속하는 단계와, 상기 제 1 그리드와 제 2 그리드의 전위차에 의해 전자빔을 가속하는 단계와, 상기 제 2 그리드와 애노드사이에서 전자빔을 감속하고 출력 캐비티내에 표면 전류를 유기하여 마이크로파를 발생하는 단계와, 상기 마이크로파의 일부를 피이드백하여 입력 캐비티로 공급하는 단계와, 초고주파 전력을 출력 캐비티로부터 안테나에 전달하여 방사하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above object, the operating method of the microwave microwave oscillation tube of the present invention comprises the steps of controlling and focusing the hot electrons emitted from the cathode to the bias voltage of the first grid, and the first grid and the second Accelerating the electron beam by the potential difference of the grid, decelerating the electron beam between the second grid and the anode and inducing a surface current in the output cavity to feed a microwave, and feeding back a portion of the microwave to the input cavity And supplying and radiating ultra-high frequency power from the output cavity to the antenna.

도 1은 통상적인 전자렌지용 초고주파 발진관으로 사용된 마그네트론의 구조를 나타내는 개략 단면도이고,1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a magnetron used as a conventional microwave microwave tube.

도 2는 도 1의 마그네트론의 동작원리를 나타내는 개략도이고,Figure 2 is a schematic diagram showing the operation principle of the magnetron of Figure 1,

도 3은 종래의 전자렌지용 초고주파 발진관으로 사용된 클라이스트론의 구조를 나타내는 개략 단면도이고,3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of Klystron used as a conventional microwave microwave tube.

도 4는 도 3의 클라이스트론의 동작원리를 나타내는 개략도이고,4 is a schematic diagram showing the operation principle of the klystron of FIG.

도 5는 본 발명의 전자렌지용 초고주파 발진관의 구조를 나타내는 단면도이고,5 is a cross-sectional view showing the structure of the microwave oven for microwave oven of the present invention,

도 6은 도 5의 초고주파 발진관의 동작원리를 나타내는 개략도이다.6 is a schematic diagram showing the operation principle of the ultra-high frequency oscillation tube of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 초고주파 발진관 102 : 브라켓100: high frequency oscillation tube 102: bracket

104 : 필터 박스 커버 110 : 전원 입력부104: filter box cover 110: power input unit

120 : 히터 130 : 입력 캐비티120: heater 130: input cavity

132 : 캐소드 134 : 제 1 그리드132: cathode 134: first grid

136 : 쵸크 구조체 140 : 출력 캐비티136: choke structure 140: output cavity

142 : 제 2 그리드 146 : 애노드142: second grid 146: anode

148 : 냉각핀 150 : 안테나148 cooling pin 150 antenna

152 : 커플링 단부 160 : 피이드백 봉152: coupling end 160: feedback rod

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation method of the microwave microwave oscillation tube for a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 전자렌지용 초고주파 발진관은 도 5에 도시된 바와 같이, 커버(104)가 하부에 덮인 필터 박스(105)내에 전원 입력부(110)와, 히터(120)와, 입력 케비티(130)와, 출력 캐비티(140)와, 피이드백 봉(160)이 설치되고, 애노드(146)내의 안테나(150)는 브라켓(102)내에 설치된다. 필터박스(105)내부와 애노드(146)의 안테나(150)의 부분은 진공을 유지하며, 입력 캐비티(130)는 캐소드(132)와, 제 1 그리드(134)와, 쵸크 구조체로 둘러싸인 공간이고, 출력 캐비티(140)는 제 2 그리드(142)와, 냉각핀(148)이 설치된 애노드(146)로 둘러싸인 공간이며, 안테나(150)의 단부에는 커플링 단부(152)가 부착된 것으로, 상세한 구성은 본 출원과 동일자로 제출되는 특허 출원 제 97- 호에 상세히 기재되어 있으므로, 설명의 편의상 생략하고, 이하에서는 동작 방법에 대해서 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.Microwave oscillation tube for microwave oven of the present invention, as shown in Figure 5, the power input unit 110, the heater 120, the input cavity 130 in the filter box 105 is covered with a cover 104 in the lower portion ), An output cavity 140, and a feedback rod 160 are provided, and the antenna 150 in the anode 146 is installed in the bracket 102. The inside of the filter box 105 and the part of the antenna 150 of the anode 146 maintain a vacuum, and the input cavity 130 is a space surrounded by the cathode 132, the first grid 134, and the choke structure. The output cavity 140 is a space surrounded by the second grid 142 and the anode 146 in which the cooling fin 148 is installed, and the coupling end 152 is attached to the end of the antenna 150. Since the configuration is described in detail in Patent Application No. 97- filed as the same as the present application, it is omitted for convenience of description, and the operation method will be described in detail below with reference to FIG.

본 발명에 따른 전자렌지용 초고주파 발진관(100)의 동작은 먼저 환형의 필라멘트로 구성된 히터(120)의 발열에 의해 전자 방사체인 캐소드(132)를 가열하는 간접 가열방식으로 열전자를 방출한다. 즉, 히터(120)의 상면에 재치된 캐소드(132)가 히터(120)의 발열에 의해 약 600-1200℃정도로 가열되면, 열전자를 방출하게 된다.Operation of the microwave microwave tube 100 for the microwave according to the present invention first emits hot electrons by an indirect heating method of heating the cathode 132, which is an electron radiator, by the heat of the heater 120 composed of an annular filament. That is, when the cathode 132 mounted on the upper surface of the heater 120 is heated to about 600-1200 ° C. by the heat of the heater 120, the electrons are emitted.

이어서, 디스크형상의 캐소드(132)의 상부에 소정 간격져서 배열된 제 1 그리드(134)에 바이어스 전압을 인가하면, 캐소드(132)로부터 방출된 전자를 입력 캐비티(130)에 제어하고 집속한다.Subsequently, when a bias voltage is applied to the first grid 134 arranged at predetermined intervals above the disk-shaped cathode 132, electrons emitted from the cathode 132 are controlled and focused on the input cavity 130.

입력 캐비티(130)에 집속된 전자를 제 1 그리드(132)의 바이어스 전원의 자동 차폐기능에 의해 밀도 변조시킨 후, 서로 절연된 입출력 캐비티(130)(140)사이에 동작전원을 인가하면, 제 1 및 제 2 그리드(132)(142)사이에 전위차가 발생되어, 제 1 그리드(132)를 통과한 전자빔이 가속된다.When the electrons focused on the input cavity 130 are densely modulated by the automatic shielding function of the bias power supply of the first grid 132, the operating power is applied between the input / output cavities 130 and 140 insulated from each other. A potential difference is generated between the first and second grids 132 and 142 to accelerate the electron beam passing through the first grid 132.

이 후, 가속된 전자빔은 제 2 그리드(142)와 애노드(140)사이에서 감속되어, 출력 캐비티(140)의 애노드(146)에 표면 전류가 유도되므로, 출력 캐비티(140)내에 마이크로파가 발생된다.Thereafter, the accelerated electron beam is decelerated between the second grid 142 and the anode 140, so that surface current is induced in the anode 146 of the output cavity 140, so that microwaves are generated in the output cavity 140. .

이때, 발생된 마이크로파의 일부를 입출력 캐비티(130)(140)사이에 형성된 피이드백 봉(160)에 의해 입력 캐비티(140)로 피이드백되어 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시킨다.At this time, a part of the generated microwave is fed back to the input cavity 140 by the feedback rod 160 formed between the input and output cavities 130 and 140 to amplify and resonate the power of the microwave.

마지막으로, 출력 캐비티(140)에 발생된 초고주파 전력은 출력 캐비티(140)내에 연재된 커플링 단부(152)에 커플링되어 안테나(150)를 통해 방사된다.Finally, the ultra-high frequency power generated in the output cavity 140 is coupled to the coupling end 152 extending in the output cavity 140 and radiated through the antenna 150.

본 발명에 따르면, 종래의 전자렌지에 비해, 구조가 간단하며서 고압에 대한 안정성이 확보될 뿐만아니라, 통상적인 마그네트론을 사용하는 통상의 전자렌지에 비해 고압회로부가 필요없으므로 경량화가 달성되고, 제 1 및 제 2 그리드를 사용하여 전자빔을 집속하므로, 외부자장 인가용 자석이 불필요하게 되고, 캐소드와 제 1 및 제 2 그리드 및 애노드가 평면구조를 이루므로 구조가 단순해져서 경량화가 달성되고, 제 1 그리드의 오토 바이어스 기능으로 외부로 부터의 별도의 바이어스 전원이 불필요하게 되므로, 제품의 가격이 저렴해지는 효과를 가지게 된다.According to the present invention, compared to a conventional microwave oven, the structure is simple and the stability to high pressure is not only ensured, and since the high voltage circuit unit is not required compared to a conventional microwave oven using a conventional magnetron, weight reduction is achieved. And a second grid to focus the electron beam, thereby eliminating the need for an external magnetic field magnet, and forming a planar structure of the cathode, the first and second grids, and the anode, thereby simplifying the structure and reducing the weight. Auto bias function eliminates the need for a separate bias power supply from the outside, reducing the cost of the product.

Claims (5)

전자렌지용 초고주파 발진관의 동작 방법에 있어서,In the operation method of the microwave oven tube for microwave, 캐소드에서 방출된 열전자를 제 1 그리드의 바이어스 전압으로 제어하고, 집속하는 단계와,Controlling and focusing the hot electrons emitted from the cathode to the bias voltage of the first grid, 상기 제 1 그리드와 제 2 그리드의 전위차에 의해 전자빔을 가속하는 단계와,Accelerating the electron beam by the potential difference between the first grid and the second grid; 상기 제 2 그리드와 애노드사이에서 전자빔을 감속하고 출력 캐비티내에 표면 전류를 유기하여 마이크로파를 발생하는 단계와,Slowing the electron beam between the second grid and the anode and inducing a surface current in the output cavity to generate microwaves; 상기 마이크로파의 일부를 피이드백하여 입력 캐비티로 공급하는 단계와,Feeding back a portion of the microwave to an input cavity; 초고주파 전력을 출력 캐비티로부터 안테나에 전달하여 방사하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작 방법.A method of operating a microwave oven for microwave ovens, characterized in that the step consisting of transmitting the ultra-high frequency power from the output cavity to the antenna. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 캐비티에 축적된 전자를 밀도 변조시키는 것은 제 1 그리드의 바이어스 전원의 자동 차폐기능에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법.2. The method according to claim 1, wherein density modulating the electrons accumulated in the input cavity is performed by an automatic shielding function of the bias power supply of the first grid. 제 1 항에 있어서, 상기 초고주파 발진관의 내부는 진공을 유지하는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법.The method of operating a microwave oven for microwave oven according to claim 1, wherein the inside of the microwave oven maintains a vacuum. 제 1 항에 있어서, 상기 피이드백 수단은 상기 캐비티들의 중앙부에 형성된 피이드백봉으로 상기 출력 캐비티에 형성된 마이크로파의 일부를 상기 입력 캐비티로 피이드백하여 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시키는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법.The microwave oven according to claim 1, wherein the feedback means feeds back a portion of the microwaves formed in the output cavity to the input cavity using a feedback rod formed at the center of the cavities to amplify and resonate the power of the microwave. Operation method of high frequency oscillator tube. 제 1 항에 있어서, 상기 입출력 캐비티는 서로 절연되며, 그 사이의 거리는 수십내지 수백 미크론의 거리를 유지하는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 초고주파 발진관의 동작방법.The method according to claim 1, wherein the input / output cavities are insulated from each other, and the distance therebetween maintains a distance of several tens to hundreds of microns.
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KR100737782B1 (en) * 2006-05-08 2007-07-10 주식회사 대우일렉트로닉스 Magnetron for steam generation and microwave oven using the same

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