KR100316249B1 - 마그네트론 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스트랩 링(strap ring)의 열 변형에 기인한 정전용량의 증가에 의한 발진주파수의 저하를 억제 할 수 있는 마그네트론을 제공하는 것을 과제로 한다.

소지름 스트랩 링(4)의 내경과 베인(vane)(2) 사이의 거리(C)＜소지름 스트랩 링(4)의 외경과 대지름 스트랩 링(3) 내경 사이의 거리(B)＜대지름 스트랩 링(3)과 베인(2a) 사이의 거리(A)의 관계로 형성한 마그네트론.

Description

마그네트론 {MAGNETRON}

본 발명은, 전자레인지 등의 마이크로파 가열기기나 레이더 등에 사용되는 마그네트론에 관한 것이다.

이와같은 종류의 마그네트론으로서는, 예를들면, 가정용 전자레인지 등에 사용되는 일반적인 마그네트론, 즉, 주파수 2450MHz대, 마이크로파출력 800W용 양극10 분할형의 마그네트론을 도 4에 나타내는 요부단면도에 기초하여 상세히 설명한다.

도 4에 있어서, 1은 양극통체로서, 그 내부둘레면에 방사상으로 배열된 복수매의 베인(2)를 가지며, 인접하는 베인(2)와 양극통체(1)의 내부둘레벽으로 에워싸이는 공간을 공진기(共振器)로 하여 짝수개 형성하고 있다.

3, 4는 베인(2)를 하나 간격으로 동일전위가 되도록 은납땜 등으로 고착시켜 연결하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링으로서, 인접한것 끼리의 베인(2)의 고주파전위가 역으로 되는 π 모드로 안정발진되도록, 각 공진기의 위상을 π 라디안(radian) 빗나가게 하고 있다.

이때의 대지름 및 소지름 스트랩 링(3),(4)와 베인(2)와의 지름방향의 간격치수는, 대지름 스트랩 링(3)의 외경과 베인(2) 사이의 거리 a, 대지름 스트랩 링(3)의 내경과 소지름 스트랩 링(4)의 외경 사이의 거리 b, 소지름 스트랩 링(4)의 내경과 베인(2) 사이의 거리 c, 대지름 스트랩 링(3) 및 소지름 스트랩 링(4)와베인(2)와의 관의 축방향의 거리 d가 공히 거의 동일한 치수로 형성되어 있으며, 그 수치는 은납땜에 의한 단락방지를 위해 0.7mm로 설계되어 있으며, 대지름 스트랩 링(3) 및 소지름 스트랩 링(4)의 관의 축방향 치수 e를 1,0mm로 하고 있다.

5는 양극통체(1)의 양쪽 개구의 끝부에 설치되는 한쌍의 자극편(磁極片)으로서, 양극통체(1)의 중심축상에 설치된 음극(6)과 베인(2) 사이의 작용공간(7)에 인가되는 직류전압과 아울러 직교정전자계(直交靜電磁界)를 형성하도록 도시하지 않은 자석에 의하여 자력을 공급하고 있다.

이와 같은 구조의 마그네트론에 있어서, 음극(6)에서 방사된 전자는 직교정전자계에 의해 둘레방향으로 회전하여 베인(2)에 근접하고, 공진공동에 여기되어 있는 미약한 마이크로파 전계의 작용에 의해 전자운(電子雲)의 형태가 되어 공진공동에 에너지로 변환되어 공진공동의 마이크로파가 증장된다.

이 증장된 마이크로파는 베인(2)의 한 매에 전기적으로 접속된 안테나리이드(8)에 의해 전자레인지 등의 고내(庫內)에 전반(傳搬)하여 방사되어 식품의 가열조리나 냉동식품의 해동 등에 이용된다.

이상 상세히 설명한 마그네트론을 전자레인지에 사용한 경우의 에너지의 효율은, 고내에 피가열물이 존재하는 경우에는 50∼60%이지만, 고내에 피가열물이 존재하지 않은 상태로 가열할 때는 전반사(全反射)에 가까운 상태가 되어 효율은 거의 0%로 되고, 입력의 대다수가 열 에너지로 변하여 마그네트론 본체부에 있어서 열 손실로 된다.

그 결과, 마그네트론은, 양극통체(1)의 주위에 압입 등으로 부착되는 냉각핀(도시하지 않음)에 의해 강제로 냉각됨에도 불구하고 본체부가 고온으로 되고, 특히 입력에 상당하는 손실분의 전자충격을 받는 베인(2)의 음극측 선단부의 온도는 600도 이상까지 도달하는 경우가 있다.

이와 같은 경우에는, 베인(2)의 음극측 선단부의 근방에 은납땜 등으로 고정접속되는 대지름 스트랩 링(3) 및 소지름 스트랩 링(4)도 베인(2)로부터의 전도열에 의해 고온으로 되며, 열 팽창으로 인한 지름방향의 압력을 받아 열 응력으로 인한 스트랩 링(3),(4)의 불가역적 치수변화에 의해 스트랩 링(3),(4)의 사이 및 베인(2)와 스트랩 링(3),(4) 사이의 정전용량이 전체적으로 증가하게 되고, 발진주파수가 크게 변화하여 소망하는 특성을 얻을 수 없게 되거나, 스트랩 링(3),(4)가 최대응력부에 있어서 파단되어 발진정지에 이르게 되는 문제가 있었다.

그래서, 이와 같은 문제에 대처하도록, 일본국 특공평5-70893호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 스트랩 링(3),(4)를 지르코늄(Zr) 첨가의 무산소 동으로 형성하는 것을 제안하고 있다.

그러나, 스트랩 링(3),(4)의 재료로서 지르코늄 첨가의 무산소 동을 사용하는 경우에는, 열 스트레스로 인한 파단방지에는 효과를 가질 수는 있지만, 스트랩 링(3),(4)의 불가역적 치수 변화에 의해 발진주파수가 변화하여 소망하는 특성을 얻을 수 없게 된다는 문제에는 대처할 수 없는 것이었다.

또, 재질이 고도로 경질화되어 가공이 곤란하게 되고, 부품의 코스트가 상승함과 동시에, 지르코늄의 영향으로 스트랩 링과 베인의 납땜성질이 악화되어 생산성이 저하하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 스트랩 링의 열 변형에 기인하는 정전용량의 증가에 의한 발진주파수의 저하를 억제할 수 있는 마그네트론을 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태를 나타내는 요부확대 단면도.

도 2는, 본 발명의 실시형태의 마그네트론 및 종래의 마그네트론의 동작시간에 대한 발진주파수의 변화를 나타내는 도면.

도 3은, 종래의 마그네트론을 나타내는 요부확대 단면도.

도 4는, 상기 본체부의 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 양극통체(陽極筒體)

2 : 베인(vane)

3 : 대지름 스트랩 링(strap ring)

4 : 소지름 스트랩 링

본 발명의 제1의 수단은, 양극통체와, 그 양극통체의 내면에 방사상으로 설치되는 복수의 베인과, 그 베인을 하나 간격으로 접속하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링과, 상기 양극통체의 중심축상에 설치되는 음극을 구비하며, 상기 소지름 스트랩 링의 내경과 베인 사이의 거리를, 대지름 스트랩 링의 외경과 베인 사이의 거리보다 작게 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2의 수단은, 양극통체와, 그 양극통체의 내면에 방사상으로 설치되는 복수의 베인과, 그 베인을 하나 간격으로 접속하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링과, 상기 양극통체의 중심축상에 설치되는 음극을 구비하며, 상기 소지름 스트랩 링의 외경과 대지름 스트랩 링의 내경 사이의 거리를, 대지름 스트랩 링의 외경과 베인 사이의 거리보다 작게 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3의 수단은, 양극통체와, 그 양극통체의 내면에 방사상으로 설치되는 복수의 베인과, 그 베인을 하나 간격으로 접속하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링과, 상기 양극통체의 중심축상에 설치되는 음극을 구비하며, 상기 소지름 스트랩 링의 내경과 베인 사이의 거리＜소지름 스트랩 링의 외경과 대지름 스트랩 링의 내경 사이의 거리＜대지름 스트랩 링의 외경과 베인 사이의 거리의 관계로 형성한 것을 특징으로 한다.

(실시예)

본 발명의 실시형태를 도 1에 기초하여 이하에 상세히 설명한다.

본 실시의 형태에 있어서는, 종래의 구성에 대하여, 대지름 스트랩 링(3)의 외경과 베인(2) 사이의 거리(A)＞대지름 스트랩 링(3)의 내경과 소지름 스트랩 링(4)의 외경 사이의 거리(B)＞소지름 스트랩 링(4)의 내경과 베인(2) 사이의 거리(C)의 관계로 구성하고 있다.

상기 본 실시형태에 있어서는, 마그네트론의 동작시에는 열 손실에 의한 고온화로 인하여 스트랩 링(3),(4)나 베인(2)를 비롯하여 각 부품의 열 팽창으로 인한 치수의 변화가 생기고, 스트랩 링(3),(4)는 외부측, 즉 양극통체(1)측으로 대지름이 되도록 열 팽창하는데 대하여, 베인(2)는 내부측, 즉, 음극(6)측으로 뻗도록 열 팽창을 한다.

그리고, 치수의 변화량은 온도의 절대치로 결정되기 때문에, 평균온도가 가장 높은 소지름 스트랩 링(4)의 치수변화가 가장 크고, 이어서 대지름 스트랩 링(3), 베인(2), 양극통체(1)의 순서로 되는 바, 스트랩 링(3),(4)는 베인(2)에 하나 간격으로 고착되어 있기 때문에, 그 고착부는 베인(2)와 동일한 변위, 즉, 음극(6)측으로 변위하므로서, 한층 큰 지름방향의 응력을 받게 되어 스트랩 링(3),(4)가 불가역적 치수변화를 일으키는 큰 요인으로 된다.

스트랩 링(3),(4)의 불가역적 치수변화의 량은, 동일한 재료라면 온도의 절대치로 결정되며, 종래의 구성에서는, 먼저 소지름 스트랩 링(4)가, 이어서 대지름스트랩 링(3)이 불가역적 치수변화를 일으키게 된다.

이 스트랩 링(3),(4)의 지름방향의 불가역적 치수변화에 의하여, 소지름 스트랩 링(4)와 베인(2) 사이의 정전용량은 감소방향으로, 또 대지름 스트랩 링(3)과 베인(2) 사이의 정전용량은 증가방향으로, 또한 소지름 스트랩 링(4)와 대지름 스트랩 링(3) 사이의 정전용량은 초기에 증가방향으로 변화한 후, 감소방향으로 변화한다.

이들의 정전용량의 합성된 변화에 의하여, 합성된 정전용량이 초기의 비로 증가하면 발진주파수가 저하하고, 감소하면 발진주파수가 높아지는 것에서, 스트랩 링(3),(4)의 지름방향의 불가역적 치수변화에 의한 정전용량의 변화를 감소방향과 증가방향으로 상쇄할 수 있는 치수로 설정하기 위하여, 본 실시형태의 구성에서는, 상기한 치수관계로 하므로서, 상기 합성된 정전용량내에 점하는 감소방향의 정전용량의 비율을 크게 하고 있다.

도 2에, 전자레인지의 일반적인 사용형태인 발진과 정지가 교대로 반복되는 간헐적 사용을 상정한 수명시험에 있어서의 동작시간에 대한 발진주파수의 변화를 측정한 결과를 나타낸다.

또한, 도 2에 있어서, F는 본 실시형태의 마그네트론, G는 종래의 마그네트론, H는 스트랩 링의 재료로서 지르코늄첨가 무산소 동을 사용한 종래 구성의 마그네트론이다.

또, 본 실시형태의 마그네트론에 있어서는, 대지름 스트랩 링(3)의 외경과 베인(2) 사이의 거리(A)를 1.4mm, 대지름 스트랩 링(3)의 내경과 소지름 스트랩링(4)의 외경 사이의 거리(B)를 1.0mm, 소지름 스트랩 링(4)의 내경과 베인(2) 사이의 거리(C)를 0.6mm로 함과 동시에, 스트랩 링(3),(4)와 베인(2)와의 관축방향의 거리(D)를 0.7mm, 스트랩 링(3),(4)의 관축방향의 치수(E)를 1.3mm로 하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 마그네트론의 주파수 변화가 종래의 마그네트론의 주파수 변화와 비교하여, 초기치로부터 판정의 기준으로 사용한 ±10MHz의 변화에 이르기 까지의 시간이 길게됨과 동시에, 스트랩 링의 재료로서 종래의 무산소 동을 사용하고 있음에도 불구하고 기계적강도에 있어서 우수한 지르코늄첨가 무산소 동을 사용한 종래구조의 마그네트론과 비교하여서도 손색이 없다는 것을 알 수가 있다.

이상과같이, 본 발명의 구성에 의하면, 스트랩 링의 재질을 변경하지 않고, 대소 한 쌍의 스트랩 링 사이의 거리, 및 스트랩 링과 베인간의 거리를 변경하는 것으로서, 고품질의 마그네트론을 저비용으로 제공할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Claims (3)

1. 양극통체와, 상기 양극통체의 내면에 방사상으로 설치되는 복수의 베인과, 상기 베인을 하나 간격으로 접속하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링과, 상기 양극통체의 중심축상에 설치되는 음극을 구비하며,

   상기 소지름 스트랩 링의 내경과 베인 사이의 거리를, 대지름 스트랩 링의 외경과 베인 사이의 거리보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 마그네트론.
2. 양극통체와, 상기 양극통체의 내면에 방사상으로 설치되는 복수의 베인과, 상기 베인을 하나 간격으로 접속하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링과, 상기 양극통체의 중심축상에 설치되는 음극을 구비하며,

   상기 소지름 스트랩 링의 외경과 대지름 스트랩 링의 내경 사이의 거리를, 대지름 스트랩 링의 외경과 베인 사이의 거리보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 마그네트론.
3. 양극통체와, 상기 양극통체의 내면에 방사상으로 설치되는 복수의 베인과, 상기 베인을 하나 간격으로 접속하는 대지름 스트랩 링 및 소지름 스트랩 링과, 상기 양극통체의 중심축상에 설치되는 음극을 구비하며,

   상기 소지름 스트랩 링의 내경과 베인 사이의 거리＜소지름 스트랩 링의 외경과 대지름 스트랩 링의 내경 사이의 거리＜대지름 스트랩 링의 외경과 베인 사이의 거리의 관계로 형성한 것을 특징으로 하는 마그네트론.