KR100398967B1 - 저전압 구동 초고주파 발진관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저전압 구동 초고주파 발진관에 관한 것으로, 출력 캐비티(140)의 상부를 구성하는 애노드(90)의 양측에는 상기 출력 캐비티(140)와 연통된 관통공(91)을 각각 수직으로 형성하고, 상기 관통공(91)의 내측으로부터 승강 가능하게 삽입된 볼트(95)의 외주면에는 원형 브래킷(80)에 의해 회전가능하게 지지된 제 1너트(85)를 각각 체결하며, 상기 출력 캐비티(140) 및 입력 캐비티(130)의 중심부에 수직으로 설치된 상기 피이드백 봉(70)의 선단에는 숫나사(71)를 형성하고, 상기 숫나사(71)의 외주면으로는 고정 브래킷(60)에 의해 회전가능하게 지지된 제 2너트(75)를 체결시킨 구조로 이루어진다.

이와 같은 본 발명은 볼트(95)의 승강에 따라 출력 캐비티(140)의 용적을 가변시킴으로써 공진 주파수에 대한 미세조절이 가능하도록 하며, 이와 함께 피이드백 봉(70)을 승강 가능하게 결합하여 출력 캐비티(140)로부터 입력 캐비티(130)로 피이드백 되는 파워의 양을 조절할 수 있다.

Description

저전압 구동 초고주파 발진관

본 발명은 전자렌지의 초고주파 발진관에 관한 것으로, 상세하게는 출력 캐비티의 용적을 가변시킴에 따라 공진 주파수에 대한 미세조절이 가능하도록 하는 한편, 피이드백 봉을 승강 가능하게 결합하여 출력 캐비티로부터 입력 캐비티로 피이드백 되는 파워의 양을 조절할 수 있도록 구성한 것이다.

일반적으로 전자렌지에서는 초고주파를 음식물에 조사함으로써 음식물중에 함유된 물분자의 병진운동에 따른 마찰열을 이용하여 유전가열에 의해 음식물을 조리하게 되며, 이러한 전자렌지의 내부에는 초고주파 발진관으로서 4㎸의 고전압으로 동작하는 마그네트론(magnetron)이 구비된다.

상기한 마그네트론은 초고주파를 발생시키는 일종의 2극 진공관으로, 도 1과 같이 전원이 입력되도록 한 입력부와, 극초단파가 외부로 방출되는 출력부로 이루어지며, 콘덴서(11) 및 코일(12) 등으로 구성된 입력부에 전원을 인가하면 캐소드(1)의 필라멘트로부터 생성된 열전자가 원통형의 애노드(2)의 내벽에 결합된 복수의 베인(3) 선단과 필라멘트 사이의 작용 공간(4)으로 방출되며, 이 작용 공간(4)에는 캐소드(1)와 애노드(2)를 구성하는 베인(3) 사이에 4㎸의 고전압이 인가되어 상기한 작용 공간(4)에 전계를 형성시킨다.

이때, 상기한 공간(4)에는 자석(5) 및 자극(6)으로 구성되는 자기회로가 구비됨으로써 열전자에 자계를 인가하는 한편, 이에 따라 열전자가 싸이클로이드(cycloid ) 운동을 한다.

계속해서 이러한 운동에 따라 발생한 에너지를 베인(3) 및 스트랩(8)에 전달하여 베인(8)에 접속된 안테나(7)와 에이 세라믹(9) 및 에이 씰(10) 등으로 구성된 출력부를 통해 조리실로 전달함으로써 음식물에 대한 해동이나 조리가 이루어지도록 한다.

이와 같은 마그네트론은 캐소드(1)에서 열전자가 방출되면 전계 및 자계의 영향으로 전자가 가속되어 선회운동을 하면서 애노드(2)로 이동하며, 이러한 과정에서 애노드(2)의 표면에 고주파 전류를 형성하고, 공진 주파수 f= 와 같이 베인(3) 사이에 작용하는 'L' 및 'C' 값에 의해 공진 주파수를 결정하여 소정의 공진 조건을 만족할 때 마이크로파, 즉 초고주파를 발생시킨다.

그런데, 상기한 구조로 이루어진 전자렌지용 마그네트론은 4㎸ 정도의 고전압에 의해 동작함으로써 주변기기로서 고압 트랜스 및 고압 다이오우드 등이 필수적으로 구비되어야 하며, 이와 함께 자기장에서의 전자운동에 의한 공진 방식을 채용함에 따라 자석을 필요로 함으로써 고중량을 갖는 동시에 제작에 많은 비용이 소모된다.

한편, 상기한 바와 같이 고전압에 의해 구동하는 마그네트론의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 출원인에 의해 선출원된 대한민국 특허출원 제 97-36327호가 알려져 있다.

이와 같은 특허출원 제 97-36327호는 교류 120V 또는 220V의 상용전원을 500∼700V의 직류 전원으로 승압시킨 전원 발생부로부터 직류전원이 인가되어 초고주파를 발생시키도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명은, 도 2와 같이 히터(120)의 상부에 위치한 캐소드(132)가 히터(120)의 발열에 따라 가열되면 열전자를 방출하게 되며, 이와 같이 히터(120)의 발열에 따라 방출된 열전자는 캐소드(132)와 제 1그리드(134)의 사이에 가해진 직류 50 내지 100V의 바이어스 전압에 의해 집속되어 제 2그리드(142)를 통과한다.

그리고, 이러한 과정에서 열전자는 애노드(146)와 캐소드(132) 사이에 인가된 직류 500 내지 700V의 동작전압과의 전위차에 의해 가속되어 애노드(146)와의 사이에 표면전류가 유도되어 마이크로파를 형성하는 한편, 이러한 과정에 따라 형성된 마이크로파가 애노드(146) 중앙의 안테나(150)를 통해 방사되며, 이와 함께 입출력 캐비티(130)(140) 사이의 중앙부에는 출력 캐비티(140)에 형성된 마이크로파의 일부를 입력 캐비티(140)로 피이드백 시키는 피이드백 봉(160)이 설치되어 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시킨다.

특히, 이와 같은 저전압 구동 초고주파 발진관은, 4㎸의 고전압으로 동작하는 종래의 마그네트론과 달리 동작전원이 500 내지 700V의 저전압인 관계로 별도의 승압트랜스없이 승압이 가능하여 구조를 단순화하는 동시에 제품의 안전성을 높이고, 제품에 대한 경량화가 가능한 한편, 저렴한 가격에 의해 양산이 가능하다는 등의 가시적인 효과를 기대할 수 있었다.

한편, 상기한 저전압 구동 초고주파 발진관에서는 출력 캐비티(140)의 내부공간이 일정한 용적을 갖게 되는데, 이와 같이 출력 캐비티(140)의 용적이 일정할 경우에는 출력 캐비티(140)의 용적에 관계된 공진 주파수를 조절할 수 없으며, 이에 따라 공진 주파수에 편차가 발생할 경우, 상기한 편차의 보정이 곤란한 한편, 이에 따라 초고주파 발진관의 효율이 저하되는 등의 문제점이 따른다.

또한, 초고주파의 발생과정에서 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시키는 피이드백 봉(160)이 고정된 구조로 이루어짐으로써 입력 캐비티(130)로 피드백 되는 파워의 양을 조절할 수 없는 등의 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 볼트의 체결에 의해 출력 캐비티의 용적을 가변시킴으써 공진 주파수에 대한 미세조절이 가능하도록 하는 한편, 피이드백 봉을 승강 가능하게 결합하여 출력 캐비티로부터 입력 캐비티로 피이드백 되는 파워의 양을 조절할 수 있는 수단을 제공하는데 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는, 입력 캐비티의 상단에는 히터의 동작에 따라 열전자를 방출시키는 캐소드를 구비하고, 상기 캐소드의 상부에는 출력 캐비티가 형성되며, 상기 출력 캐비티 및 입력 캐비티의 중심부에는 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시키는 피이드백 봉을 구비한 저전압 구동 초고주파 발진관에 있어서,

상기 출력 캐비티의 상부를 구성하는 애노드의 양측에는 상기 출력 캐비티와 연통된 관통공을 각각 수직으로 형성하고, 상기 관통공의 내측으로부터 승강 가능하게 삽입된 볼트의 외주면에는 원형 브래킷에 의해 회전가능하게 지지된 제 1너트를 각각 체결하며,

상기 출력 캐비티 및 입력 캐비티의 중심부에 수직으로 설치된 상기 피이드백 봉의 선단에는 숫나사를 형성하고, 상기 숫나사의 외주면으로는 고정 브래킷에 의해 회전가능하게 지지된 제 2너트를 체결시킨 것을 특징으로 하는 저전압 구동 초고주파 발진관을 제공함으로써 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 전자렌지용 초고주파 발진관의 캐소드 결합구조를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 1은 통상적인 구조를 갖는 전자렌지용 마그네트론의 일례를 도시한 개략 단면 구조도,

도 2는 종래의 저전압구동 마그네트론의 단면 구조도,

도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 브래킷 및 고정 브래킷의 사시도,

도 4는 본 발명의 일실시예를 도시한 단면 구조도,

도 5는 본 발명의 작동과정에서 원형 브래킷에 체결된 제 1너트가 하강된 상태를 도시한 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

60 : 고정 브래킷 70 : 피이드백 봉

71 : 숫나사 75 : 제 2너트

80 : 원형 브래킷 85 : 제 1너트

90 : 애노드 95 : 볼트

120 : 히터 130 : 입력 캐비티

132 : 캐소드 140 : 출력 캐비티

도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 브래킷 및 고정 브래킷의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예를 도시한 단면 구조도로서, 본 발명에 의한 저전압 구동 초고주파 발진관은, 출력 캐비티(140)의 용적을 가변시키는 한편, 피이드백 봉(70)을 승강 가능하게 결합시킨 구조로 이루어진다.

여기에서 출력 캐비티(140)의 용적은 상기한 출력 캐비티(140)의 일측에 결합된 볼트의 승강에 따라 가변되도록 함으로써 출력 캐비티(140)의 상부를 구성하는 애노드(90)의 측면 양측에는 상기한 출력 캐비티(140)와 연통된 관통공(91)이 각각 수직으로 형성되며, 상기한 관통공(91)의 내측에는 볼트(95)가 삽입된다.

이때, 상기한 볼트(95)의 외주면에는 원형 브래킷(80)에 의해 회전가능하게 지지된 제 1너트(85)가 체결되는데, 상기한 원형 브래킷(80)은 외주면에 제 1너트(85)가 삽입되도록 환형요홈(81)을 형성하고, 상부 양측에는 상기한 환형요홈(81)을 경유하여 출력 캐비티(140)와 연통되는 삽입공(82)을 각각 수직으로 형성하였으며, 중심부에는 애노드(90)가 결합되도록 원형통공(83)이 형성된다.

여기서, 상기한 제 1너트(85)는 원형 브래킷(80)의 외주면에 형성된 환형요홈(81)에 의해 상부 및 하부방향으로의 승강이 제한됨에 따라 수평방향으로의 회전과정에서 볼트(95)를 승강 시키게 된다.

따라서, 볼트(95)가 출력 캐비티(140)로부터 상승한 상태에서는 출력 캐비티(140)의 용적은 증가하며, 이와 반대로 볼트(95)가 하강하여 상기한 볼트(95)의 선단이 출력 캐비티(140)의 내부에 위치한 상태에서는 출력 캐비티(140)로 돌출된 볼트(95)의 체적만큼 출력 캐비티(140)의 용적은 감소한 상태를 갖는다.

한편, 상기한 볼트(95)의 선단으로는 원판형상의 차폐구(93)를 부착시킴으로써 상기한 볼트(95)의 승강과정에서 상기한 차폐구(93)가 관통공(91)의 내주면과 밀착함에 따라 출력 캐비티(140)로부터 열전자의 불필요한 누출을 방지한다.

또한, 상기한 볼트(95)의 외주면 일측으로는 가이드 홈(96)을 형성하고, 원형 브래킷(80)의 일측으로는 상기한 가이드 홈(96)을 통해 삽입되는 가이드 돌기(86)를 형성하여 볼트(95)의 공전을 방지하는 한편, 이에 따라 제 1너트(85)의 회전에 의한 볼트(95)의 승강이 원활히 이루어지도록 한다.

계속해서 출력 캐비티(140)에 형성된 마이크로파의 일부를 입력 캐비티(130)로 피이드백 시키는 피이드백 봉(70)은, 초고주파 발진관의 하부를 통해 돌출되는 선단에 숫나사(71)를 형성하고, 상기한 숫나사(71)의 외주면으로는 제 2너트(75)가 체결되는데, 이때 상기한 제 2너트(75)는 내측에 공간부(60A)를 형성하고, 상부에는 상기한 공간부(60A)를 경유하여 입력 캐비티(130)와 연통되는 피이드백 봉 결합공(61)을 수직으로 형성한 고정 브래킷(60)의 공간부(60A)에 결합된다.

그러므로 제 2너트(75)는 고정 브래킷(60)의 내측으로부터 회전가능하게 결합된 반면, 승강이 억제됨으로써 제 2너트(75)의 회전에 의해 입력 캐비티(130) 및 출력 캐비티(140)의 중심부로부터 피이드백 봉(70)이 승강하며, 이에 따라 출력 캐비티(140)로부터 입력 캐비티(130)로 피이드백 되는 파워의 양을 가감할 수 있게 된다.

이때, 피이드백 봉(70)에 형성된 숫나사(71)의 일측으로는 가이드 홈(76)을 형성하고, 고정 브래킷(60)의 일측으로는 상기한 가이드 홈(76)의 내측을 통해 삽입되도록 한 가이드 돌기(66)를 형성하여 제 2너트(75)의 회전과정에서 피이드백 봉(70)의 공전을 방지하는 한편, 이에 따라 피이드백 봉(70)의 승강이 원활히 이루어지도록 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용을 설명하면, 본 발명에 의한 저전압 구동 초고주파 발진관은, 출력 캐비티(140)의 용적을 가변시킴에 따라 공진 주파수에 대한 미세조절이 가능하도록 하는 한편, 피이드백 봉(70)의 승강에 의해 출력 캐비티(140)로부터 입력 캐비티(130)로 피이드백 되는 파워의 양을 조절하게 되는데, 이와 같은 본 발명은 원형 브래킷(80)의 내측에 제 1너트(85)를 결합시키고, 상기한 제 1너트(85)의 중심부에는 볼트(95)를 체결상태에서 상기한 볼트(95)를 출력 캐비티(140)와 연통된 관통공(91)의 내측으로 삽입시킨 다음, 레이저 용접 등에 의해 애노드(90)의 외주면에 각각 고정부착시킨다.

계속해서 상기한 과정의 완료 후에는 초고주파 발진관의 하부에 부착된 고정 브래킷(60)의 ` 제 2너트(75)를 결합시키고, 상기한 제 2너트(75)의 내주면으로는 피이드백 봉(70)의 숫나사(71)를 체결시킨 다음, 상기한 피이드백 봉(70)의 선단이 입력 캐비티(130)의 중심부를 경유하여 출력 캐비티(140)의 중심부에 위치하도록 한 상태에서 고정 브래킷(60)을 부착시킴으로써 조립을 완료한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 초고주파 발진관의 제작완료후 시험동작과정에서 공진 주파수의 측정결과 공진 주파수에 대한 측정치가 설계치수로부터 오차한계를 넘는 편차를 갖게 될 경우 출력 캐비티(140)의 용적을 가감하여 공진 주파수를 조절하게 된다.

예로써 공진 주파수의 측정결과 출력 캐비티(140)의 용적을 감소시키고자 할 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 원형 브래킷(80)에 지지된 제 1너트(85)를 회동시켜 가상선으로 도시한 초기위치로부터 볼트(95)를 하강시킴에 따라 출력 캐비티(140)로부터 상기한 볼트(95)의 돌출된 체적에 해당하는 용적을 감소시킨다.

이때, 하나의 볼트(95)에 의해 출력 캐비티(140)의 용적에 대한 조절이 곤란할 경우에는 순차적으로 타단에 위치한 볼트(95)를 하강시켜 출력 캐비티(140)의 용적을 감소시킴으로써 공진 주파수를 조절한다.

이와 반대로 출력 캐비티(140)의 용적을 증가시키고자 할 경우에는 출력 캐비티(140)로부터 볼트(95)의 선단을 각각 상향시켜 출력 캐비티(140)의 용적을 증가시키는 한편, 이에 따라 공진 주파수를 정확한 일치시킨다.

계속해서 출력 캐비티(140)로부터 입력 캐비티(130)로 피이드백 되는 파워의 양을 증가시키고자 할 경우에는 제 2너트(75)의 회동에 따라 피이드백 봉(70)을 상향시켜 상기한 피이드백 봉(70)의 선단을 애노드(90)와 근접시킴에 따라 피이드백 되는 파워의 양을 증가시킨다.

또한, 이와 반대로 출력 캐비티(140)로부터 입력 캐비티(130)로 피이드백 되는 파워의 양이 과도함에 따라 피이드백 되는 파워의 양을 감소시키고자 할 경우에는 전술한 과정의 역순으로 제 2너트(75)를 회동시켜 애노드(90)와 근접된 상태를 갖는 피이드백 봉(70)의 선단을 이탈시킴으로써 파워의 양을 감소시킨다.

따라서, 본 발명은 전자렌지용 저전압 구동 초고주파 발진관의 효율을 대폭 높일 수 있고, 특히 출력 캐비티(140)의 용적을 가변시킴에 따라 공진 주파수를 조절할 수 있으며, 이와 함께 피이드백 봉(70)의 승강에 따라 출력 캐비티(140)로부터 피이드백 되는 파워를 가감할 수 있는 특성을 이용하여 애노드(90)로부터 냉각핀을 삭제하는 한편, 냉각수 공급관 및 냉각수 배출관 각각 결합시켜 상기한 냉각수 공급관 및 냉각수 배출관을 통해 냉각수를 순환시킴에 따라 애노드(90)를 냉각시킴으로써 산업용 고출력 초고주파 발생장치에도 본 발명의 적용이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 저전압 구동 초고주파 발진관은, 제 1너트(85)의 회동에 따라 출력 캐비티(140)의 상단에 위치한 볼트(95)가 승강되도록 함으로써 출력 캐비티(140)의 용적이 가변되도록 하는 한편, 이에 따라 공진 주파수에 대한 오차의 발생시 상기한 공진 주파수를 초고주파 발진관의 특성에 맞게 정확히 조절할 수 있다.

또한, 입력 캐비티(130)를 경유하여 출력 캐비티(140)의 중심부에 위치한 피이드 백(70)봉을 제 2너트(75)의 회동에 따라 승강시킴으로써 출력 캐비티(140)로부터 입력 캐비티(130)로 피이드백 되는 파워의 양을 조절할 수 있어 저전압 구동 초고주파 발진관의 효율을 높일 수 있으며, 특히 냉각수의 순환에 의해 애노드를 냉각시킬 경우에는 산업용 고출력 초고주파 발생장치의 가능하다.

Claims (3)

1. 입력 캐비티(130)의 내측에는 히터(120)의 동작에 따라 열전자를 방출시키는 캐소드(132)를 구비하고, 상기 캐소드(132)의 상부에는 출력 캐비티(140)가 형성되며, 상기 출력 캐비티(140) 및 입력 캐비티(130)의 중심부에는 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시키는 피이드백 봉(70)을 구비한 저전압 구동 초고주파 발진관에 있어서,

   상기 출력 캐비티(140)의 상부를 구성하는 애노드(90)의 양측에는 상기 출력 캐비티(140)와 연통된 관통공(91)을 각각 수직으로 형성하고, 상기 관통공(91)의 내측으로부터 승강 가능하게 삽입된 볼트(95)의 외주면에는 원형 브래킷(80)에 의해 회전가능하게 지지된 제 1너트(85)를 각각 체결하며,

   상기 출력 캐비티(140) 및 입력 캐비티(130)의 중심부에 수직으로 설치된 상기 피이드백 봉(70)의 선단에는 숫나사(71)를 형성하고, 상기 숫나사(71)의 외주면으로는 고정 브래킷(60)에 의해 회전가능하게 지지된 제 2너트(75)를 체결시킨 것을 특징으로 하는 저전압 구동 초고주파 발진관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 원형 브래킷(80)은 외주면에 제 1너트(85)가 삽입되도록 환형요홈(81)을 형성하고, 상부 양측에는 상기한 환형요홈(81)을 경유하여 출력 캐비티(140)와 연통되는 삽입공(82)을 각각 수직으로 형성하였으며, 중심부에는 상기 애노드(90)가 결합되도록 원형통공(83)을 형성시킨 것을 특징으로 하는 저전압 구동 초고주파 발진관.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고정 브래킷(60)은 상기 제 2너트(75)가 삽입되도록 내측에 공간부(60A)를 형성하고, 상부에는 상기한 공간부(60A)를 경유하여 상기 입력 캐비티(130)와 연통되는 피이드백 봉 결합공(61)을 수직으로 형성한 것을 특징으로 하는 저전압 구동 초고주파 발진관.