KR100429596B1 - 저전압구동초고주파발진관의그리드결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조에 관한 것으로, 제 1그리드(134)의 상부 및 제 2그리드(142)의 하부에는 중심부에 관통공(21,31)을 갖는 원형 절연판(20,30)을 각각 밀착시키고,

상기 원형 절연판(20,30)의 사이에는 스페이서(40)를 개재하며, 출

상기 출력 커플러(50)의 하단부에 형성한 상기 나사공(51)의 내측으로는 제 1그리드(134)의 하부를 통해 삽입되어 제 2그리드(142)의 상부로 돌출된 세라믹 볼트(55)를 절연링(60)을 개재하여 체결시킨 것이다.

이와 같은 본 발명은, 초고주파 발진관을 장시간 연속 사용함에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)에 열변형이 발생할 경우에도 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 지속적으로 일정한 간극을 유지하며, 이에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 직접 접촉에 따른 단락을 방지할 수 있다.

Description

저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조

본 발명은 전자렌지의 초고주파 발진관에 관한 것으로, 상세하게는 초고주파 발진관을 구성하는 제 1그리드 및 제 2그리드간의 사이에 원형 절연판 및 스페이서를 각각 결합하여 상기한 원형 절연판 및 스페이서에 의해 제 1그리드 및 제 2그리드간의 간극이 일정하게 유지되도록 함으로써 제 1그리드 및 제 2그리드간의 단락을 방지하도록 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 있는데, 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 방사된다.

이와 함께 입출력 캐비티(130)(140) 사이의 중앙부에는 출력 캐비티(140)에 형성된 마이크로파의 일부를 입력 캐비티(130)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 초박판으로 이루어진 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)를 각각 고정시키는 한편, 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 단락방지를 위해 도 3과 같이 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 하부를 제 1그리드 홀더(135) 및 제 2그리드 홀더(143)와 결합시켜 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 기계적 강도를 보강시키도록 한다.

또한, 이와 함께 제 1그리드 홀더(135) 및 제 2그리드 홀더(143)를 고정시키는 과정에서 상기한 제 1그리드 홀더(135) 및 제 2그리드 홀더(143)의 내측에 관통공을 각각 방사형으로 형성시킨 다음, 제 1그리드 홀더(135) 및 제 2그리드 홀더(143)의 사이에 원반형상을 갖는 스페이서(141)를 개재시킨 상태에서 관통공을 통해 볼트(139)를 체결시킴에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 일정한 간극을 유지한 상태로 결합되도록 한다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 저전압 구동 초고주파 발진관에서는, 상기한 스페이서(141)에 의해 제 1그리드 홀더(135) 및 제 2그리드 홀더(143)가 각각 일정한 간극으로 이격됨에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 단락이 방지되는 반면, 입력 커플러(130)와 출력 커플러(140)가 대향되도록 배치된 저전압 구동 초고주파 발진관의 중앙부에서는 이와 같이 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 간극을 유지하도록 한 수단이 별도로 구비되지 않는다.

따라서, 이와 같은 종래의 저전압 구동 초고주파 발진관에서는 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 자중에 의해 하강하는 한편, 이에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 간격을 정확히 유지하는 것이 곤란하였으며, 특히 장시간의 연속 동작에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)에 열변형이 발생할 경우에는 수백 볼트 이상의 고압이 작용하는 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간에 단락이 발생하는 등의 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 저전압 초고주파 발진관에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 초고주파 발진관을 구성하는 제 1그리드 및 제 2그리드간의 사이에 원형 절연판 및 스페이서를 각각 결합하여 상기한 상기한 원형 절연판 및 스페이서에 의해 제 1그리드 및 제 2그리드간의 간극이 유지되도록 함으로써 열변형에 따른 제 1그리드 및 제 2그리드간의 단락을 방지할 수 있는 수단을 제공하는데 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는,

히터의 발열에 따라 열전자를 방출시키는 캐소드의 상부에 제 1그리드 및 제 2그리드가 각각 평행하게 결합되며, 상기 제 1그리드의 하부에는 입력 커플러가 설치되며, 제 2그리드의 상부에는 출력 커플러가 설치된 저전압 구동 초고주파 발진관에 있어서,

상기 제 1그리드의 상부 및 제 2그리드의 하부에는 중심부에 관통공을 갖는 원형 절연판을 각각 밀착시키고,

상기 원형 절연판의 사이에는 중심부에 형성한 통공의 내경을 상기 원형 절연판의 관통공보다 크게 형성하고, 외주면은 원형 절연판보다 작은 외경을 갖는 스페이서를 개재하며,

상기 출력 커플러의 하단부에는 나사공을 수직으로 형성하고, 상기 나사공의 내측으로는 제 1그리드의 하부를 통해 삽입되어 제 2그리드의 상부로 돌출된 세라믹 볼트를 절연링을 개재하여 체결시킨 것을 특징으로 하는 저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조를 제공함으로써 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조의 일 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다.

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

도 2는 종래의 저전압 구동 초고주파 발진관의 단면 구조도,

도 3은 종래의 저전압 구동 초고주파 발진관의 요부 상세도,

도 4는 본 발명의 일실시예를 도시한 요부 분해 사시도,

도 5는 본 발명을 적용한 저전압 구동 초고주파 발진관의 요부 상세도,

도 6은 본 발명의 작용을 설명하기 위한 개략도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

20,30 : 원형 절연판 21,31 : 관통공

40 : 스페이서 41 : 통공

50 : 출력 커플러 51 : 나사공

55 : 세라믹 볼트 60 : 절연링

134 : 제 1그리드 142 : 제 2그리드

도 4는 본 발명의 일실시예를 도시한 요부 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명을 적용한 저전압 구동 초고주파 발진관의 요부 상세도로서, 본 발명에 의한 저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조는, 캐소드로부터 방출된 열전자를 가속시키기 위해 상기한 캐소드의 상부에 결합된 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)를 스페이서(40)가 개재된 원형 절연판(20,30)에 의해 이격시키고, 상기한 원형 절연판(20,30) 및 스페이서(40)를 포함한 제 1그리드(134)와 제 2그리드(142)를 세라믹 볼트(55) 및 절연링(60)에 의해 출력 커플러(50)의 하단부에 고정시킴으로써 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 열변형에 따른 단락을 방지하도록 구성한 것이다.

여기서 제 1그리드(134)의 상부 및 제 2그리드(142)의 하부에 각각 밀착되는 원형 절연판(20,30)은 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 표면과 밀착되어 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)를 각각 지지하도록 한 것으로, 중심부에는 관통공(21,31)이 각각 형성되며, 상기한 각 원형 절연판(20,30)의 사이에는 통공(41)을 갖는 원반형상의 스페이서(40)가 개재됨으로써 상기한 원형 절연판(20,30)을 일정한 간격으로 이격시키는 한편, 이에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 접촉을 방지하도록 한다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 적절한 절연간극을 D라 할 경우, 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 사이에 유전율ε을 갖는 스페이서(40) 및 원형 절연판(20,30)을 결합시킬 경우에는 항복전압이로 감소되므로 연면거리 d를만큼 증가시킬 수 있도록 스페이서(40)는 중심부에 형성한 통공(41)의 내경을 상기한 원형 절연판(20,30)의 관통공(21,31)보다 크게 형성하고, 외주면은 원형 절연판(20,30)보다 작은 외경을 갖도록 형성한다.

계속해서 제 1그리드(134)의 상부에 수직으로 설치된 출력 커플러(50)는 하단부에 나사공(51)을 수직으로 형성하고, 상기한 나사공(51)의 내측으로는 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 사이에 원형 절연판(20,30) 및 스페이서(40)의 결합이 완료된 상태에서 상기한 제 1그리드(134)의 하부를 통해 삽입되어 제 2그리드(142)의 상부로 돌출된 세라믹 볼트(55)를 체결시킴으로써 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 일정한 간격으로 이격된 상태로 상기한 출력 커플러(50)의 하단부에 고정되도록 한다.

이때, 상기한 과정에서 제 2그리드(142)와 출력 커플러(50)간의 직접 접촉에 따른 단락을 방지하도록 출력 커플러(50)의 하부와 제 2그리드(142)간의 사이에는 절연링(60)을 개재시킨다.

도면중 미설명 부호 52는 절연링(60)과의 접촉면적을 증대시켜 상기한 절연링(60)에 대한 고정력을 높이는 한편, 출력 커플러(50)로부터 절연링(60)의 좌우 유동을 방지하도록 한 요홈이고, 부호 71은 출력 커플러(50)의 나사공(51)에 체결된 세라믹 볼트(55)와 입력 커플러(70)의 접촉을 방지하도록 상기한 입력 커플러(70)의 상부에 형성한 공간부이다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 작용을 이하에서 설명한다.

본 발명에 의한 저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조는, 초고주파의 발생과정에서 히터의 발열에 따라 캐소드로부터 방출된 열전자를 전위차에 의해 가속시키도록 한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 중심부를 고정 지지시킴으로써 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 일정한 간극을 유지하도록 한다.

여기에서 본 발명의 결합공정을 살펴 보면, 먼저 제 1그리드(134)의 상부 및 제 2그리드(142)의 하부에 원형 절연판(20,30)을 각각 밀착시킨 상태에서 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 일정한 간격을 유지하도록 각 원형 절연판(20,30)간의 사이에 스페이서(40)를 위치시킨다.

그리고, 이러한 과정의 완료후에는 제 1그리드(134)의 하부를 통해 세라믹 볼트(55)를 삽입시켜 상기한 세라믹 볼트(55)가 제 1그리드(134) 상부에 안치된 원형 절연판(20)의 관통공(21)과 스페이서(40)의 통공(41) 및 제 2그리드(142)의 하부에 안치된 원형 절연판(30)의 관통공(31)을 순차적으로 경유하여 상기한 제 2그리드(142)의 상부를 통해 돌출되도록 한 다음, 출력 커플러(50)와 제 2그리드(142)의 사이에 절연링(60)을 개재한 상태에서 상기한 출력 커플러(50)의 나사공(51)으로 세라믹 볼트(55)를 체결한다.

계속해서 제 1그리드(134)를 포함한 제 2그리드(142)의 중심부에 대한 고정이 완료되면 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)를 지지하는 제 1그리드 홀더 및 제 2그리드 홀더의 사이에 스페이서를 개재한 상태에서 볼트를 체결시켜 제 1그리드 홀더 및 제 2그리드 홀더의 고정을 완료하며, 이러한 과정의 완료후에는 히터 및 케소드가 결합된 케소드 하우징 및 입력 커플러(70) 등을 결합시킨다.

상기한 과정에 따라 결합된 본 발명은 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 제 1그리드 홀더 및 제 2그리드 홀더에 의해 각각 고정된 상태를 갖는 한편, 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 중심부를 통해 삽입된 세라믹 볼트(55)가 출력 커플러(50)의 나사공(51)을 통해 체결됨으로써 강한 고정력을 갖는다.

특히, 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 사이에 한 쌍의 원형 절연판(20,30) 및 스페이서(40)가 개재됨에 따라 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 일정한 간극을 유지함으로써 초고주파 발진관의 장시간의 연속동작에 따라 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)에 열변형이 발생할 경우에도 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 접촉이 방지된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 사이에 한 쌍의 원형 절연판(20,30) 및 스페이서(40)를 각각 결합하고, 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)의 중심부를 통해 세라믹 볼트(55)를 체결함으로써 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 강한 고정력에 의해 결합되는 한편, 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 간극이 일정하게 유지된다.

이에 따라 본 발명은 초고주파 발진관을 장시간 연속 사용함에 따라 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)에 열변형이 발생할 경우에도 상기한 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)간의 직접 접촉에 따른 단락을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 히터(120)의 발열에 따라 열전자를 방출시키는 캐소드의 상부에 제 1그리드(134) 및 제 2그리드(142)가 각각 평행하게 결합되고, 상기 제 1그리드(134)의 하부에는 입력 커플러(70)가 설치되며, 제 2그리드(142)의 상부에는 출력 커플러(50)가 설치된 저전압 구동 초고주파 발진관에 있어서,

   상기 제 1그리드(134)의 상부 및 제 2그리드(142)의 하부에는 중심부에 관통공(21,31)을 갖는 원형 절연판(20,30)을 각각 밀착시키고,

   상기 원형 절연판(20,30)의 사이에는 중심부에 형성한 통공(41)의 내경을 상기 원형 절연판(20,30)의 관통공(21,31)보다 크게 형성하고, 외주면은 원형 절연판(20,30)보다 작은 외경을 갖는 스페이서(40)를 개재하며,

   상기 출력 커플러(50)의 하단부에는 나사공(51)을 수직으로 형성하고, 상기 나사공(51)의 내측으로는 제 1그리드(134)의 하부를 통해 삽입되어 제 2그리드(142)의 상부로 돌출된 세라믹 볼트(55)를 절연링(60)을 개재하여 체결시킨 것을 특징으로 하는 저전압 구동 초고주파 발진관의 그리드 결합구조.