KR19990061435A - 전자렌지의 마이크로-클라이스트로드 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지의 마이크로-클라이스트로드 구동회로에 관한 것으로, 소정의 교류전원에 의해 발열하는 히터(120)와, 히터(120)의 발열에 의해 소정의 작동온도로 가열되어 열전자를 방출하는 캐소드(132)와, 캐소드(132)로부터 방출된 전자를 축적하는 제 1 그리드(134)와, 제 1 그리드(134)를 통과한 전자가 통과하면서 표면 전류를 유도하므로써 마이크로파를 생성하는 제 2 그리드(142)와, 제 2 그리드(142)에서 생성된 마이크로파를 출력하는 애노드(146)를 포함하는 마이크로-클라이스트로드를 구동하기 위한 회로에 있어서, 입력되는 상용전원을 소정 레벨로 승압하여 출력하며, 1차측과 2차측이 서로 절연된 절연 구조로 이루어진 절연 트랜스포머(300)와, 절연 트랜스포머(300)로부터 제공되는 전원을 소정레벨의 직류 전원으로 정류 또는 배압 정류하여 캐소드(132) 및 애노드(146)측으로 제공하는 구동 전원 발생부를 포함하며, 애노드(146)와 접속되는 구동전원 발생부(250)의 (+) 출력단자가 그라운드로 연결되므로써 애노드(146)를 그라운드시키는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은, 마이크로-클라이스트로드를 전자렌지의 메인새시에 장착할 때 별도의 기구적인 절연 처리를 하지 않고도 고전압 및 고전류로 인한 위험을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자렌지의 마이크로-클라이스트로드 구동회로

본 발명은 전자렌지에서 초고주파 발진관으로 사용되는 마이크로-클라이스트로드 구동회로에 관한 것으로, 특히, 마이크로-클라이스트로드(Micro-Klystrode)의 애노드와 전자렌지의 메인 새시를 절연하지 않고도 고전압 및 고전류에 의한 위험을 제거할 수 있는 전자렌지의 마이크로-클라이스트로드 구동회로에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 종래의 전자렌지는 4KV의 고전압으로 구동되는 마그네트론(Magnetron)을 초고주파 발진관으로 채용하여 사용되어 왔다. 이러한 마그네트론은 마이크로파, 즉, 초고주파를 생성하는 일종의 2극 진공관으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 콘덴서(11), 쵸크 코일(12)등으로 구성된 입력부에 전원을 인가하면 음극부의 필라멘트(1)에서 방출된 열전자가 원통형의 애노드(2)의 내벽에 연재하는 복수개의 베인(3)끝과 필라멘트(1)사이의 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 조리실(도시되지 않음)로 초고주파를 방사하므로써 식품류를 가열하여 해동 및 조리하였다.

하지만, 이와 같은 종래의 마그네트론을 이용한 전자렌지는 고압 구동에 따라 고압트랜스 및 고압 다이오우드등이 필요하므로, 안전에 문제가 있고, 또한 전자기장내의 전자운동에 의한 공진 방식을 채용하는 자석이 필요하고, 중량이 무거우며 제조비용이 많이드는 문제가 있었다.

따라서, 이를 해결하고자 클라이스트론(Klystron)을 초고주파 발진관으로 채용한 전자렌지가 개발되었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 클라이스크론(40)은 전원을 수용하는 입력 단자(42)와, 이 입력 단자(42)에 전원의 공급에 응답하여 마이크로파, 즉, 초고주파를 발생하는 클라이스트론 본체(41)와, 클라이스트론 본체(41)로부터의 마이크로파를 전달하는 안테 나(32)와, 클라이스크론 본체(41)내에 발생된 열을 외부로 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.

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 마크네트(52)사이에 끼워진 튜브(56)를 포함한다.

하지만, 클라이스트론을 채용한 전자렌지는 여전히 고압 전원에 의해 구동되므로, 입력 단자를 별도의 절연부재로 클라이스트론 본체로부터 절연해야 하고 상용전원을 고압으로 승압하기위한 고압트랜스가 필요하며, 따라서 제품이 무겁게 되고, 전자의 운동 방식 또한 복잡하여 노이즈가 과다하게 발생되고, 냉각 구조가 복잡하며, 다수의 캐비티를 가지는 구조여야 하며, 전자 빔의 집속을 위하여 마그네트가 필요하고, 또한 필터가 필요하므로, 구조가 복잡한 단점이 있었다.

따라서, 이러한 단점을 극복하고자, 저전압에서 구동되고 구조가 간단하여 고전압으로 인한 위험을 제거하고 경량화를 달성할수 있는 마이크로-클라이스트로드(Micro-Klystrode)를 이용한 전자렌지가 개발되었다.

도 3은 상술한 바와같은 마이크로-클라이스트로드의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와같이 이러한 마이크로-클라이스트로드(100)는 저전압을 수용하는 전원 입력부(110)와, 이 전원 입력부(110)로 부터 전원을 인가받아 발열하는 히터(120)와, 상기 히터(120)의 상부에 소정 간격으로 순차로 설치된 링 형태의 캐소드(132)와, 제 1 그리드(134) 및 상기 캐소드(132)의 측면에 설치된 쵸크구조를 갖는 블록킹 캐패시터(136)를 포함하는 입력 캐비티(130)로서, 상기 캐소드(132)는 상기 히터(120)의 발열에 의해 소정의 작동온도로 가열되어 열전자를 방출하고, 상기 제 1 그리드(134)는 바이어스 전압이 인가되어 상기 캐소드(132)로부터 방출된 전자를 축적하고, 상기 블록킹 캐패시터(136)는 상기 입력 캐비티(130) 내부의 마이크로파의 형성에 의한 표면전류의 통전하고, 상기 캐소드(132)와 상기 제 1 그리드(134)는 절연되며, 열을 방사시키도록 복수개의 냉각핀(148)이 방사상으로 배열된 애노드(146)와, 상기 입력 캐비티(130)의 제 1 그리드(134)를 통과한 전자가 통과하면서 표면 전류를 유도하도록 제 2 그리드(142)를 포함하여 상기 입력 캐비티(130)에 축적된 전자가 밀도 변조시키고, 변조된 전자를 가속하여 유도된 표면전류에 의해 마이크로파가 형성되는 출력 캐비티(140)와, 상기 출력 캐비티(140)에 형성된 마이크로파를 방사하는 안테나(150)와, 상기 출력 캐비티(140)에 형성된 마이크로파의 일부를 상기 입력 캐비티(130)에 피이드백하도록 상기 입출력 캐비티(130,140)사이에 설치된 피이드백 수단(160)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 도 4는 상술한 바와같은 마이크로-클라이스트로드 및 이를 구동하기 위한 구동 회로를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와같이, 마이크로-클라이스트로드 구동회로는 입력되는 상용전원을 500 내지 700Vdc, 바람직하게는 550Vdc로 배압 정류하여 캐소드(132) 및 애노드(146)로 인가하는 배압 정류 회로로 구성된다. 또한, 이러한 배압 정류 회로(200)는 다이오드(D1,D2) 및 콘덴서(C1, C2)가 브리지 형태로 접속되어 구성된다.

한편, 도 4에 도시된 바와같이, 배압 정류 회로(200)의 (+) 출력은 애노드(146)로 인가되고 (-) 출력은 캐소드(132)로 인가된다. 또한, 히터(120)를 구동시키기 위한 전원은 상용전원이 그대로 사용되고, 히터(120)는 상용전원으로 구동 가능한 사용전원용 히터이다.

다른 한편, 상술한 바와같이, 마이크로-클라이스트로드의 캐소드(132)는 (-) 전위이고, 애노드(146)는 (+) 전위이며, 또한, 애노드(146)측은 노출된 구조이므로, 애노드는 절연되어 있지 않고 (+) 전위로 플로팅(floating)되는 구조이다.

따라서, 애노드(146)를 절연하기 위해서 배압 정류 회로(200)의 (+) 측을 그라운드(G2)시켜야 하는데, 이러한 경우, 사용전원으로부터 배압 정류 회로(200)로의 입력단자중 하나의 단자가 그라운드(G1) 상태이므로, 배압 정류 회로(200)를 구성하는 콘덴서(C1) 및 콘덴서(C2)가 쇼트(short)되게 되므로 이 방법은 사용할 수 없다.

결국 종래의 마이크로-클라이스트로드 구동회로를 사용할 경우, 고전압 및 고전류의 위험을 제거하기 위해서는 마이크로-클라이스트로드를 전자렌지에 장착할 때 애노드측과 전자렌지의 메인새시를 절연에 필요한 구조 설계를 통하여 기구적으로 절연처리 하여야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 마이크로-클라이스트로드의 애노드와 전자렌지의 메인 새시를 기구적인 절연처리를 통하여 절연하지 않고도 고전압 및 고전류에 의한 위험을 제거할 수 있는 전자렌지의 마이크로-클라이스트로드 구동회로 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 소정의 교류전원에 의해 발열하는 히터와, 상기 히터의 발열에 의해 소정의 작동온도로 가열되어 열전자를 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드로부터 방출된 전자를 축적하는 제 1 그리드와, 상기 제 1 그리드를 통과한 전자가 통과하면서 표면 전류를 유도하므로써 마이크로파를 생성하는 제 2 그리드와, 상기 제 2 그리드에서 생성된 마이크로파를 출력하는 애노드를 포함하는 마이크로-클라이스트로드를 구동하기 위한 회로에 있어서, 입력되는 상용전원을 소정 레벨로 승압하여 출력하며, 1차측과 2차측이 절연 구조로 이루어진 절연 트랜스포머와, 상기 절연 트랜스포머로부터 제공되는 전원을 소정레벨의 직류 전원으로 정류 또는 배압 정류하여 상기 캐소드와 상기 애노드측으로 제공하는 구동 전원 발생부를 포함하며, 상기 애노드와 접속되는 상기 구동전원 발생부의 (+) 출력단자가 그라운드로 연결되어 상기 애노드를 그라운드시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 전자렌지용 초고주파 발진관으로 사용된 마크네트론의 구조를 나타내는 개략 단면도,

도 2는 전자렌지용 초고주파 발진관으로 사용된 클라이스트론의 구조를 나타내는 개략적인 단면도,

도 3은 전자렌지용 초고주파 발진관으로 사용된 마이크로 클라이스트로드의 구조를 나타내는 단면도,

도 4는 종래의 마이크로-클라이스트로드 구동회로를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 마이크로 클라이스트로드 구동회로를 나타낸 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 마이크로 클라이스트로드 102 : 브라켓

104 : 필터 박스 110 : 전원 입력부

120, 125 : 히터 130 : 입력 캐비티

132 : 캐소드 134 : 제 1 그리드

136 : 블록킹 캐패시터 140 : 출력 캐비티

142 : 제 2 그리드 144 : 돌기

146 : 애노드 148 : 냉각핀

150 : 안테나 152 : 커플링 단부

154 : 안테나 세라믹 156 : 안테나 캡

160 : 피이드백 봉 170 : 슬롯 형상 직사각형 개구부

172 : 세라믹핀 200 : 배압 정류 회로부

250 : 구동전원 발생부 300 : 절연 트랜스포머

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로-클라이스트로드 구동회로를 나타낸 회로도 이다.

도 3을 참조하여 도 5에 도시된 마이크로-클라이스트로드 구동회로에 대하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 마이크로-클라이스트로드 구동회로는, 1차즉과 2 차측이 절연된 절연 트랜스포머(300), (+)측 출력단자가 그라운드로 접속된 구동 전원 발생부(250)로 이루어진다.

또한, 도 3에 도시된 바와같이 마이크로-클라이스트로드는 전원 입력부(110)와, 히터(120)와, 입력 케비티(130)와, 출력 캐비티(140)와, 안테나(150)와, 피이드백 봉(160)이 브라켓(102)내에 설치되고, 브라켓(102)의 하부에는 필터박스(104)가 부착되어, 내부가 진공을 유지하도록 구성된다.

마이크로 클라이스트로드(100)는 환형의 필라멘트로 구성된 히터(120)의 발열에 의한 간접 가열방식으로 전자 방사체인 캐소드(132)가 열전자를 방출한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 히터(120)의 상면에 재치된 캐소드(132)가 히터(120)의 발열에 의해 약 1000-1100℃정도로 가열되면, 열전자를 방출하게 된다.

이때, 애노드(146) 및 캐소드(132)에는 배압 정류 회로부(200)에서 약 500 내지 700Vdc, 바람직하게는 약 550Vdc로 배압 정류된 전원이 인가되고, 히터(120)에는 상용전원이 직접 인가된다.

캐소드(132)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙에 구멍이 형성된 링 형태의 디스크로서, 이 캐소드(132)의 상부에 소정 간격으로 배열된 제 1 그리드(134)는 바이어스 전압이 인가되어 캐소드(132)로부터 방출된 전자를 입력 캐비티(130)에 축적한다. 이때, 제 1 그리드(134)와 캐소드(132)는 입력 캐비티(130)의 일부를 형성하고, 제 1 그리드(134)와 캐소드(132)는 전기적으로 절연 상태이며, 입력 캐비티(130)내부의 마이크로파 형성에 의한 표면 전류가 통전되어야 하므로, 이를 위하여 쵸크 구조를 갖는 블록킹 캐패시터(136)를 입력 캐비티(130)의 측면에 배열한다.

입력 캐비티(130)의 상부에 배열되는 출력 캐비티(140)는 입력 캐비티(130)의 제 1 그리드(134)에 소정간극을 두고 대향하는 제 2 그리드(142)와, 몸체를 이루면, 바닥면에서 하방으로 돌출된 돌기(144)가 형성된 애노드(146)로 구성된다. 애노드(146)에는 또한, 열을 방사시키도록 복수개의 냉각핀(148)이 방사상으로 배열되어 있다.

제 1 및 제 2 그리드(134)(142)는 Mo-Re 재질로서 캐소드(132)에 대응하는 형상으로 서로 동일하며, 원주 방향을 따라 슬롯 형상의 사각 개구부(170)가 형성되며, 블록킹 캐패시터(136)와 출력 캐비티(140)사이에 설치된 세라믹핀(172)에 의해 소정간극이 유지된다.

입력 캐비티(130)에 축적된 전자는 제 1 그리드(132)의 바이어스 전원의 자동 차폐기능에 의해 밀도 변조되어 제 1 그리드(132)를 통과하고, 이때, 서로 절연된 입출력 캐비티(130)(140)사이에 구종 전원 발생부(200)로부터 약 500-700 VDC의 저전압의 동작전압이 인가되면, 그 사이에 전위차가 발생되어, 제 1 그리드(132)를 통과한 전자가 가속되어 제 2 그리드(142)를 통과하게 되므로, 출력 캐비티(140)에 표면 전류가 유도된다. 이 결과, 출력 캐비티(140)내에 마이크로파가 형성되고, 형성된 마이크로파는 애노드(146)의 중앙을 관통하여 출력 캐비티(140)에 형성된 안테나(150)를 통해 방사된다. 이를 위해 안테나(150)의 커플링 단부(152)는 출력 캐비티(140)내에 위치한다.

또한, 입출력 캐비티(130)(140)사이의 중앙부에는 출력 캐비티(140)에 형성된 마이크로파의 일부를 입력 캐비티(140)로 피이드백시키는 피이드봉(160)이 설치되어 마이크로파의 파워를 증폭하고 공진시킨다.

한편, 본 발명에 따르면, 절연 트랜스포머(300)는 그의 1 차측과 2차측이 절연된 잘연 구조이며, 입력되는 상용전원을 소정 레벨의 교류 전원으로 승압하여 구동 전원 발생부(250)로 제공한다.

또한, 구동전원 발생부(250)는 절연 트랜스포머(300)로부터 제공되는 소정레벨로 승압된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 캐소드(132) 및 애노드(146)로 제공하거나 또는 직류 전원으로 정류 및 소정 레벨, 즉, 500 내지 700V 로 승압하여 캐소드(132) 및 애노드(146)로 제공한다. 즉, 절연 트랜스포머(300)가 상용전원을 마이크로-클라이스트로드 구동 전원인 500 내지 700V로 승압할 경우에, 구동 전원 발생부(250)는 전파 정류회로로 구성되며, 절연 트랜스포머(300)가 상용전원을 마이크로-클라이스트로드 구동 전원인 500 내지 700V로 승압하지 않고 출력할 경우에는 배압 정류 회로로 구성된다.

결국, 구동 전원 발생부(250)는 절연 트랜스포머(300)의 승압 레벨에 따라 전파 정류회로 또는 배압 정류 회로로 구성될 수 있고, 일반적으로 절연 트랜스포머(300)는 1350와트(W)이상을 사용하여야 하며, 배압 정류회로는 반파 배압 정류 회로, 콕크로프트 배압 정류 회로 브리지 배압 정류회로등이 사용될 수 있다.

다른 한편, 본 발명에 따르면, 구동 전원 발생부(250)의 (+)단자, 즉 애노드(146)와 연결되는 단자는 그라운드(G3)로 접속되며, 따라서 애노드(146)는 그라운드로 접속된다. 또한, 절연 트랜스포머(300)가 절연 구조이므로, 구동 전원 발생부(250)의 입력측에는 그라운드 단자가 필요치 않으며, 따라서, 구동 전원 발생부를 구성하는 소자, 예를들면, 콘덴서들간에는 쇼트가 발생하지 않게된다.

이 설명한 바와같이, 본 발명은 마이크로-클라이스트로드의 구동 회로를 구성함에 있어, 상용전원을 승압하는 절연 트랜스포머를 사용하고, 또한 구동 전원 발생부, 즉, 전파 정류 회로 또는 배압 정류 회로의 (+) 출력단자를 그라운드로 접속하여 애노드를 그라운드시키므로써 마이크로-클라이스트로드를 전자렌지의 메인새시에 장착할 때 별도의 기구적인 절연 처리를 하지 않고도 고전압 및 고전류로 인한 위험을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정의 교류전원에 의해 발열하는 히터와, 상기 히터의 발열에 의해 소정의 작동온도로 가열되어 열전자를 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드로부터 방출된 전자를 축적하는 제 1 그리드와, 상기 제 1 그리드를 통과한 전자가 통과하면서 표면 전류를 유도하므로써 마이크로파를 생성하는 제 2 그리드와, 상기 제 2 그리드에서 생성된 마이크로파를 출력하는 애노드를 포함하는 마이크로-클라이스트로드를 구동하기 위한 회로에 있어서,

   입력되는 상용전원을 소정 레벨로 승압하여 출력하며, 1차측과 2차측이 서로 절연된 절연 구조로 이루어진 절연 트랜스포머와;

   상기 절연 트랜스포머로부터 제공되는 전원을 소정레벨의 직류 전원으로 정류 또는 배압 정류하여 상기 캐소드 및 상기 애노드측으로 제공하는 구동 전원 발생부를 포함하며,

   상기 애노드와 접속되는 상기 구동전원 발생부의 (+) 출력단자가 그라운드로 연결되므로써 상기 애노드를 그라운드시키는 것을 특징으로 하는 전자렌지의 마이크로-클라이스트로드 구동회로.