KR100449921B1 - 전자레인지용 커패시터의 접지금속구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자레인지용 커패시터에 관한 것으로서, 특히 마그네트론에서 발생된 노이즈를 효과적으로 차폐시킬 수 있는 커패시터의 접지금속구에 관한 것이다. 본 발명은 마그네트론의 일측에 구비되는 실드케이스에 고정 설치되는 접지판과, 상기 접지판의 상면에 절연케이스의 내벽면에 밀착되는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 상면에는 커패시터의 한 쌍의 전극이 관통하는 한 쌍의 삽입공이 형성되고, 상기 돌출부 상면의 삽입공 둘레로부터 상방으로 연장되는 한 쌍의 확장관을 포함한다. 본 발명은 종래의 절연수지재를 사용하는 커패시터 또는 절연수지재를 사용하지 않는 커패시터 모두에 사용할 수 있다는 장점이 있으며, 생산공정이 간단하여 생산성 향상 및 원가절감에 매우 효과적이다.
Description
본 발명은 전자레인지용 커패시터에 관한 것으로서, 특히 마그네트론에서 발생된 노이즈를 효과적으로 차폐시킬 수 있는 커패시터의 접지금속구에 관한 것이다.
일반적으로 전자레인지의 조리실 일측 도파관에는 고주파를 발생시키는 마그네트론이 구비되어 있고, 이 마그네트론은 주로 전장실의 저면판에 취부된 고압트랜스의 제 1차 및 제 2차 유도코일이 상호 유도작용에 의하여 발생된 고전압을 안정적으로 마그네트론에 인가함에 따라 마그네트론이 고주파를 발생한다. 마그네트론에서 발생된 고주파는 도파관을 통하여 조리실 내부로 조사되며, 이러한 고주파에 의하여 조리실 내부의 음식물이 가열되어 조리된다.
이러한, 마그네트론에 고전압이 인가되어 고주파가 발생하게 되면 음식물 가열에 필요한 마그네트론의 기본 주파수외에 불필요한 고주파 또는 잡음전압이 전원선로인 필라멘트와 캐소드 단자를 통해 역류되어 전자파 장애로 인한 주변기기에 영향을 미치게 된다. 불필요한 고주파 또는 잡음전압의 영향을 줄이기 위하여 마그네트론의 필라멘트 전원 공급선인 캐소드 단자에 쵸크코일과 함께 정전용량을 가지는 커패시터를 구성하여 불필요한 고주파를 흡수차단 한다.
도 1 및 도 2는 종래의 전자레인지용 마그네트론의 커패시터 구조를 나타낸 도면으로서, 상면에는 한쌍의 분리전극(41)이 위치하고 저면에는 공통전극(42)이 위치하면서 서로 평행한 한쌍의 관통구멍(43)이 형성된 타원형의 세라믹유전체(40)와 분리전극(41)이 면접되는 전극 접속구(30)와 외부에 실리콘과 같이 유연성 및 절연성을 갖춘 절연관(70)이 씌워져 세라믹유전체(40)의 관통구멍(43)에 삽입 설치되면서 상부에 고정탭(21)이 결합된 관통도체(20)와 실드 케이스(90)에 고정 설치되면서 공통전극(42)의 저면에 면접되도록 개구부(51)를 구비한 돌출부(52)가 일체로 형성된 접지 금속구(50)와 이 접지 금속구(50) 하부의 함몰부(54)에 삽지되는 절연 실린더(60)와 이 접지 금속구(50)의 돌출부(52)가 감싸지도록 설치되는 절연함(10)과 이 절연함(10) 및 절연 실린더(60) 내부에 충만되는 절연수지재(80, 81)에 의하여 구성된다.
이러한, 종래의 커패시터는 세라믹유전체(40)를 성형 및 소성하고, 접지금속구(50)와 전극접속구(30)를 납땜하기 위하여 세라믹유전체(40) 표면에 실버페이스트(silver paste)인쇄 및 건조를 하고, 절연수지재(80, 81)의 주입, 경화 등의 제조공정이 복잡하고 세라믹유전체(40)의 가공에서 출하까지 소요되는 시간 및 절연수지재(80, 81)의 주입 경화시간이 과다하여 생산성 저하 및 가격상승의 문제점이 있다.
또한, 전극 접속구(30)와 분리전극(41)을 납땜할 경우 면접상태 불량이 발생하여 커패시턴스 변화와 함께 전극(20) 외주면과 면접하는 관통구멍(43)의 측벽사이로 충진되는 절연수지재(80, 81)의 충진 두께가 균일하지 못하고, 세라믹유전체(40)와 절연수지재(80, 81)의 열팽창계수 차이에 의하여 균열이 발생하며, 절연수지재(80, 81)가 경화할 경우 수분잔류에 따른 고열발생으로 박리가 발생하며, 세라믹유전체(40) 표면의 기공 및 미세 요철부에 절연수지재(80, 81)가 결합하지 못하여 기체잔류에 따른 고열발생으로 박리가 발생하는 등의 내전압 특성 저하와 이로 인한 품질저하의 문제점이 발생한다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 마그네트론에서 발생되는 불필요한 고주파를 흡수차단하며, 구조가 간단하여 원가절감과 생산성을 향상시킬 수 있는 전자레인지용 마그네트론의 노이즈 차페장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 종래의 전자레인지용 커패시터의 구성을 나타낸 구성도.
도 2 는 종래의 전자레인지용 커패시터의 구조을 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접지금속구를 나타낸 구조도.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 접지금속구를 나타낸 구조도.
도 5 는 본 발명에 따른 전극과 접지금속구를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 접지금속구 확장관 길이에 따른 고주파 출력을 나타낸 출력도.
도 7 은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 1 사용상태를 나타낸 상태도.
도 8 은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 1 사용상태의 단면도.
도 9 는 본 발명에 따른 접지금속구의 제 2 사용상태를 나타낸 상태도.
도 10 은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 2 사용상태의 단면도.
도 11 은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 3 사용상태를 나타낸 상태도.
도 12 는 본 발명에 따른 접지금속구의 제 3 사용상태의 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 실드케이스 110, 111: 절연케이스
120, 130 : 전극절연관 140 : 절연수지재
210, 230 : 고정탭 220, 240 : 전극
300 : 고정커버 310a,310b : 절개홈
320 : 보스 400 : 접지금속구
410 : 접지판 420: 돌출부
430, 440 : 삽입공 450, 460 : 확장관
470 : 나사공 500 : 고정나사
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 마그네트론의 일측에 구비되는 실드케이스에 고정 설치되는 접지판과; 상기 접지판의 일측면에 형성된 한 쌍의 삽입공과; 상기 삽입공을 관통하는 한 쌍의 전극과; 상기 삽입공의 둘레로부터 수직방향으로 연장되는 한 쌍의 확장관을 포함하며, 상기 전극의 반경과 확장관 반경의합은 하기식 1에서 구하며, 여기서, 식 1은, 이때, fc = 차단 주파수, C = 전자파의 속도, a = 전극의 반경, b = 확장관의 반경이이고, a +b <= 5mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확장관은 하기식 2로부터 구해지는 길이를 가지며, 여기서 식 2는 l= λ/4, 이때, l은 확장관의 길이, λ는 누설되는 고주파 노이즈의 파장인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확장관의 종단부에는 고주파 누설을 억제하는 고주파 흡수체를 설치 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접지금속구를 나타낸 구조도이다. 도 3에서, 접지금속구(400)는 사각형상의 접지판(410)과 상기 접지판(410)의 상부 양측에 형성된 삽입공(430, 440)과 상기 삽입공(430, 440)에 소정 길이만큼 상방으로 연장된 확장관(450, 460)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 접지판(410)의 상부에 돌출부(420)가 형성되고 상기 돌출부(420)의 양측에 형성된 삽입공(430, 440)과 상기 삽입공(430, 440)에 소정 길이만큼 상방으로 연장된 확장관(450, 460)이 형성된 실시예도 가능하다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 접지금속구를 나타낸 구조도이다. 도 4에서, 접지금속구(400)는 사각형상의 접지판(410)과 상기 접지판(410)의 하부 양측에 형성된 삽입공(430, 440)과 상기 삽입공(430, 440)에 소정 길이만큼 하방으로 연장된 확장관(450, 460)을 포함하하여 이루어진다. 또한, 상기 접지판(410)의 상부에 돌출부(420)가 형성되고 상기 돌출부(420)의 양측에 형성된 삽입공(430, 440)과 상기 삽입공(430, 440)에 소정 길이만큼 상방으로 연장된 확장관(450, 460)이 형성된 실시예도 가능하다.
상기 접지금속구(400)에서 불필요한 고주파를 제거하는 원리를 설명하면 다음과 같다. 마그네트론에서 발생된 불필요한 고주파의 차단을 위하여 확장관(450, 460)은 제1전극(220) 및 제2전극(240)이 확장관(450, 460)의 내부를 관통하여 동축선로를 이루게 된다. 상기 동축선로의 차단 주파수는 하기식에 의해 구한다.
이때, fc = 차단 주파수,
C = 전자파의 속도,
a = 전극의 반경,
b = 확장관의 반경이다.
이 경우 마그네트론의 전원공급선로를 통해 유출되어 전자파 장애를 일으키므로 집중적으로 규제하고 있는 불필요 고주파 대역인 적어도 8f(f=2450MHz)까지의 고주파 차단이 가능하도록 전극의 반경(a)과 확장관의 반경(b)을 설정하는 것이 필요하다. 이때 적어도 8f를 차단 주파수로 형성할 수 있는 전극의 반경(a)과 확장관의 반경(b)은 상기 식 1로부터 구하며, 그 값은mm가 된다.
따라서, 전극의 반경과 확장관의 반경의 합이 5mm이하에서 최적의 차단 주파수를 형성할 수 있다.
또한, 확장관(450, 460)의 길이는 하기식에 의해 구한다.
이때, l은 확장관의 길이,
λ는 누설되는 고주파 노이즈의 파장이다.
우선, 누출 가능한 고주파 전파경로의 1/4을 길이로 선정하여 확장관을 형성한다. 즉 단락 종단 전송선로의 특성 임피던스를 Z0, 선로장(전파경로)을 l로 하여, 선로의 종단부를 단락 시켰을 경우의 전송선로 입구(확장관의 입구)에서의 선로 종단부(부하 임피던스 ZL = 0) 임피던스 ZIN = V(l)/I(l) = j * Z0 * tanβL 이 된다.(β= 2π/λ, λ= 고주파의 파장) 여기서, 전파감쇄 수단은 전파경로를 λ/4로 선정하는 것에 있으므로, ｜ZIN｜= Z0 * tan((2π/λ)*(λ/4)) = l의 원리를 이용한다.
확장관(450, 460)의 길이는 마그네트론에서 발생된 불필요한 고주파중에서 주로 2f∼3f(f=2450MHz)의 주파수를 가지는 고주파를 보다 확실히 차단하게 되며, 상기 고주파의 파장(λ)은 2f = 61mm, 3f = 41mm가 되므로, λ/4에 의하여 2f =15mm, 3f = 10mm가 된다.
도 6은 상기 결과를 이용하여, 확장관의 길이변화에 따른 고주파 누설 억제작용에 관한 실험결과를 나타낸 출력도로서, 도 5에서, 전극의 반경과 확장관반경의 합이 3mm이고, 확장관의 길이가 각각 5mm, 10mm, 15mm인 경우 전자레인지 조리실 중심과 바깥쪽에 위치한 300cc, 700cc의 물을 가열할 때 발생되는 고주파를 억제하는 데 있어서, 2f의 λ/4인 15mm에서의 고주파 누설 억제가 크게 나타난다.
도 7은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 1 사용상태를 나타낸 상태도이며, 도 8은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 1 사용상태의 단면도이다. 도 7 및 도 8에서 마그네트론(미도시)에서 발생된 불필요한 고주파를 제거하는 커패시터는 상부에 고정탭(210, 230)이 결합된 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(240)과 상기 제 1 및 제 2 전극(220, 240)이 감싸지도록 보호하는 절연케이스(110)와 사각형상의 접지판(410)에, 상기 접지판이 절연케이스(110)의 하부에 결합되어 상기 절연케이스(110)의 내벽면과 밀착하도록 상부에 돌출부(420)가 형성되며, 상기 돌출부(420)의 양측에는 전극절연관(120, 130)이 삽입되는 삽입공(430, 440)이 형성되고, 상기 삽입공(430, 440)에 누출 가능한 고주파의 주파수를 소정 비율로 나눈 길이만큼 상방으로 연장된 확장관(450, 460)을 구비한 접지금속구(400)와 상기 접지금속구(400) 하부의 함몰부에 삽지되는 절연케이스(111)와 상기 절연케이스(110, 111)내부에 충진되는 절연수지재(140)로 구성된다.
제 1 사용상태는, 마그네트론에서 발생된 고주파의 노이즈가 역류되면 마그네트론의 필라멘트와 연통된 쵸크 코일의 유도저항에 의하여 일부가 상쇄되며, 나머지 고주파 노이즈가 쵸크 코일과 연결된 제 1 및 제 2전극(220, 240)을 통과하는 동안 상기 제 1 및 제 2전극(220, 240)을 삽지하도록 구성된 확장관에 의하여 소멸되고, 접지판(410)에 면접된 실드케이스(1)를 통해 완전히 소멸된다.
도 9는 본 발명에 따른 접지금속구의 제 2 사용상태를 나타낸 상태도이며, 도 10은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 2 사용상태의 단면도이다. 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 마그네트론(미도시)에서 발생된 고주파를 제거하는 커패시터는 절연케이스(110)에 전극절연구(120, 130)가 일체로 형성된 절연케이스(110)와 상기 전극절연구(120, 130)에 삽입 설치되며, 상부에 고정탭(210, 230)이 결합된 제 1 전극(220) 제 2 전극(240)과 사각형상의 접지판(410)과, 상기 접지판(410)이 절연케이스(110)의 하부에 결합되어 절연케이스(110)의 내벽면과 밀착하도록 접지판(410)의 상부에 돌출부(420)가 형성되며, 상기 돌출부(420)의 양측에는 전극절연관(120)이 삽입되는 삽입공(430, 440)이 형성되고, 상기 삽입공(430, 440)에 누출 가능한 고주파의 주파수를 소정 비율로 나눈 길이만큼 상방으로 연장된 확장관(450, 460)이 형성된 접지금속구(400)와 상기 고정탭(210, 230)이 삽입되어 제 1 및 제 2 전극(220, 240)을 상기 절연케이스(110)에 고정시키는 절개홈(310a, 310b)을 구비하고, 상기 접지금속구(400)와 나사(500)로 결합시킬 수 있는 보스(320)가 형성된 고정커버(300)로 구성된다.
제 2 사용상태는, 마그네트론에서 발생된 고주파의 노이즈가 역류되면 마그네트론의 필라멘트와 연통된 쵸크 코일의 유도저항에 의하여 일부가 상쇄되며, 나머지 고주파 노이즈가 쵸크 코일과 연결된 제 1 및 제 2전극(220, 240)을 통과하는동안 상기 제 1 및 제 2전극(220, 240)을 삽지하도록 구성된 확장관에 의하여 소멸되고, 접지판(410)에 면접된 실드케이스(1)를 통해 완전히 소멸된다. 상기 확장관(450, 460)의 종단부에는 고주파 누설억제 효과를 높이기 위한 고주파 흡수체를 더 설치할 수도 있다.
도 11은 본 발명에 따른 접지금속구의 제 3 사용상태를 나타낸 상태도이며, 도 12는 본 발명에 따른 접지금속구의 제 3 사용상태의 단면도이다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 마그네트론(미도시)에서 발생된 고주파를 제거하는 커패시터는 절연케이스(110)에 전극절연구(120, 130)가 일체로 형성된 절연케이스(110)와 상기 전극절연구(120, 130)에 삽입 설치되며, 상부에 고정탭(210, 230)이 결합된 제 1 전극(220) 제 2 전극(240)과 사각형상의 접지판(410)과, 상기 접지판(410)이 절연케이스(110)의 하부에 결합되며, 상기 접지판(410)의 하부 양측으로 전극절연관(120)이 삽입되는 삽입공(430, 440)이 형성되고, 상기 삽입공(430, 440)에 누출 가능한 고주파의 주파수를 소정 비율로 나눈 길이만큼 하방으로 연장된 확장관(450, 460)이 형성된 접지금속구(400)와 상기 고정탭(210, 230)이 삽입되어 제 1 및 제 2 전극(220, 240)을 상기 절연케이스(110)에 고정시키는 절개홈(310a, 310b)을 구비하고, 상기 접지금속구(400)와 나사(500)로 결합시킬 수 있는 보스(320)가 형성된 고정커버(300)로 구성된다.
제 3 사용상태는, 마그네트론에서 발생된 고주파의 노이즈가 역류되면 마그네트론의 필라멘트와 연통된 쵸크 코일의 유도저항에 의하여 일부가 상쇄되며, 나머지 고주파 노이즈가 쵸크 코일과 연결된 제 1 및 제 2전극(220, 240)을 통과하는동안 상기 제 1 및 제 2전극(220, 240)을 삽지하도록 구성된 확장관에 의하여 소멸되고, 접지판(410)에 면접된 실드케이스(1)를 통해 완전히 소멸된다. 상기 확장관(450, 460)의 종단부에는 고주파 누설억제 효과를 높이기 위한 고주파 흡수체를 더 설치할 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 종래의 고주파흡수체와 절연수지재를 사용하는 커패시터 또는 고주파흡수체와 절연수지재를 사용하지 않는 커패시터 모두에 사용할 수 있다는 장점이 있으며, 생산공정이 간단하여 생산성 향상 및 원가절감에 매우 효과적이다.
또한, 확장관의 길이를 다른 고주파에 대해서도 쵸크 작용을 할 수 있도록 칫수를 정할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
Claims (3)
- 마그네트론의 일측에 구비되는 실드케이스에 고정 설치되는 접지판과; 상기 접지판의 일측면에 형성된 한 쌍의 삽입공과; 상기 삽입공을 관통하는 한 쌍의 전극과; 상기 삽입공의 둘레로부터 수직방향으로 연장되는 한 쌍의 확장관을 포함하며, 상기 전극의 반경과 확장관 반경의 합은 하기식 1에서 구하며,여기서, 식 1은,이때, fc = 차단 주파수,C = 전자파의 속도,a = 전극의 반경,b = 확장관의 반경이이고,a +b <= 5mm인 것을 특징으로 하는 전자레인지용 커패시터의 접지금속구.
- 제 1 항에 있어서, 상기 확장관은 하기식 2로부터 구해지는 길이를 가지며,여기서 식 2는 l= λ/4,이때, l은 확장관의 길이,λ는 누설되는 고주파 노이즈의 파장인 것을 특징으로 하는 전자레인지용 커패시터의 접지금속구.
- 제 1 항에 있어서, 상기 확장관의 종단부에는 고주파 누설을 억제하는 고주파 흡수체를 설치 할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 커패시터의 접지금속구.
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