KR200150805Y1 - 마그네트론 - Google Patents

Abstract

본 고안은 마그네트론에 관한 것으로, 이 목적은 양극 실린더의 내주면에 등간격으로 복수개 배설되고 그 중심부에 작용공간을 이루는 베인을 개선하여 필라멘트에서 방출되는 전자와의 상호작용으로 발생되는 에너지의 생성 효율을 증대시킴으로써, 그의 전체적인 효율을 향상시키는 것이다. 본 고안에서는 양극 실린더(21)의 내주면에 복수개의 베인(22)이 등간격의 방사상으로 이루어져 있는데, 이 양극 실린더(21)의 중심을 향해 돌출된 베인(22)의 타단부 중심부분에 필라멘트(24)를 향후 돌출된 돌출부(50)를 형성함으로써 작용공간(21')에서 필라멘트(24)에서 방출된 열전자가 더 강한 상호작용을 하여 에너지의 생성효율이 증대되고, 아울러 마그네트론의 전체적인 효율이 향상되는 이점이 있다.

Description

마그네트론

제1도는 일반적인 마그네트론의 구조를 보인 단면도이다.

제2도는 본 고안에 따른 마그네트론의 구조를 보인 단면도이다.

제3도는 제2도의 A부 확대도로서, 본 고안의 요부 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 요크 20 : 양극부

21 : 양극 실린더 22 : 베인

26 : 페라이트 마그네트 27 : 자극편

30 : 출력부 40 : 입력부

50 : 돌출부

본 고안은 전자렌지등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로, 더 상세하게는 양극 실린더의 내주면에 등간격으로 마련된 양극 베인의 선단부 구조를 개선하여 효율을 향상시키는 마그네트론의 베인에 관한 것이다.

일반적으로 전자렌지등에 사용되는 마그네트론은 전원을 인가하여 그 내부의 음극에서 방출되는 전자가 기본파 2450MHz 주파수를 가지는 전자군을 이루고, 이 고주파 에너지를 출력부의 안테나 리드를 통해 전자렌지의 케비넷 내부에 방사함으로써 음식물을 조리한다.

이러한 기능을 하는 마그네트론은 제1도에 도시한 바와 같이, 몸체를 이루는 요크(10)의 내부에 에너지를 생성하는 양극부(20)가 마련된다. 그리고 이 양극부(20)의 상부와 하부에는 마이크로파를 도출하는 출력부(30)와 전원이 입력되는 입력부(40)로 이루어진다. 양극부(20)에는 양극 스트랩(23)에 의해 상호 연결되어 공동공진을 이루는 복수개의 베인(22)이 마련된 양극 실린더(21)가 마련되는데, 이러한 베인(22)은 양극 실린더(21)의 내주면에 방사형 등간격으로 설치되고 그 중앙내부에 작용공간(21')을 형성함으로써, 서로 인접한 베인(22)과의 자기유도(INDUCTANCE)와 정전용량(CAPACITANCE)으로 이루어진 공진기이다. 양극 실린더(21)의 정 중앙에는 축방향으로 열전자를 방출하는 나선 형상의 필라멘트(24)와 이 필라멘트(24)에 전류를 공급해주는 음극의 센터 리드(25)가 마련되고, 사이드 리드(22')가 양극의 베인(22)에 전류를 공급하도록 설치된다.

그리고, 양극 실린더(21)의 상 하부에 설치되어 자기 에너지를 형성하는 페라이트 마그네트(26,26')와 이 자기 에너지를 필라멘트(24)와 베인(22) 사이의 작용공간(21')에 직속시키도록 베인(22)의 상 하부측에 각각 일정간격 이격되게 설치된 깔대기 형상의 자극편(27,27')이 구성되는데, 상부에 설치된 상부 자극편(27)과 하부에 설치된 하부 자극편(27')으로 구성된다.

또한 이 상,하부 자극편(27,27') 각각의 중심부에는 필라멘트(24)로부터 상 하측 방향으로 방출되는 열전자를 차폐하기 위한 상,하부캡(29,29')이 마련되고, 양극 실린더(21)의 하부에는 이를 밀폐하는 에프 실(F-SEAL,28)이 이루어진다. 또한, 베인(22)과 결합되어 마이크로파를 외부로 방출하는 안테나 리드(31)가 상부 자극편(27)의 관통구멍(32)을 관통하고 관축을 따라 출력부(30)에 연결된다. 한편, 양극 실린더(21)에서 발생되는 열을 방열시키기 위해 그 외측에는 다수개의 냉각핀(33)이 설치된다.

그리고 입력부(40)에는 센터 리드(25)와 사이드 리드(22')가 삽입결합되는 절연통(41)이 마련되고, 이 센터 리드(25)와 사이드 리드(22')에 전원을 입력하는 연결단자(42)가 설치된다.

그리고 마그네트론에서 발생되는 에너지를 갖는 파가 이 입력부(40)를 통해 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해서 입력부(40)는 필터박스 커버(43)를 구비한 필터박스(44) 내에 구성되어 있다. 이러한 출력부(30)와 양극부(20), 입력부(40)는 산화방지와 그 효율을 높이기 위해 진공관으로 구성된다. 이와 같이 구성된 마그네트론은 입력부(40)에 전원이 인가됨에 따라, 센터 리드(25)와 사이드 리드(22')를 통해 필라멘트(24)와 양극부(20)의 양극 스트랩(23)으로 연결된 복수개의 베인(22)에 전류가 흐르게 되어, 필라멘트(24)에서는 전자가 방출된다. 아울러 양극 실린더(21)의 상 하부에 형성된 페라이트 마그네트(26,26')로부터 전달되는 자기 에너지가 깔대기 형상의 상 하부 자극편(27,27')에 의해 집속 제어됨으로써, 전자군과 자기 에너지가 양극 실린더(21)의 베인(22)과 작용공간(21')에서 상호작용하고 일종의 선형운동인 사이크로이드(CYCLOID) 운동을 하여 기본파 2450MHz의 주파수를 가지는 전자류 에너지를 생성한다. 그리고 이 고주파 에너지가 베인(22)과 접속된 안테나 리드(31)를 통해 출력부(30)의 외부로 방출되어 음식물등을 조리하게 된다.

그러나 이러한 마그네트론에서 양극 실린더(21)는 작용공간(21')의 중심에 축방향으로 열전자를 방출하는 필라멘트(24)가 설치되고, 이 내주면에 복수개의 베인(22)이 등간격으로 결합되는데, 필라멘트(24)와 일정한 간격을 유지하도록 구성되어, 열전자가 작용공간(21')에서 양극의 베인(22)과 상호작용을 하여 고주파 에너지를 생성한다.

즉, 열전자가 작용공간(21')에서만 상호작용을 해야 가장 큰 효율을 얻을 수 있는데, 상당한 수의 열전자가 이외의 곳(상부 자극편(27)과 베인(22)의 상측단 사이, 하부자극편(27')과 베인(22)의 하측단 사이)으로 이탈되어 전자렌지의 효율이 저하된다.

실제적으로 종래의 마그네트론은 자체효율이 일반적으로 72%정도로 전자렌지에 장착 사용시 전자렌지의 효율은 60%정도로서, 소비입력이 상승되고 마그네트론의 수명이 단축되는 문제점을 가지고 있는데, 이러한 것의 완벽한 해결은 거의 불가능하다. 최근에는 미국의 에너지성(D.O.E)에서 전자렌지의 효율을 관리하려는 움직임이 보이고 있어서, 이러한 현실을 감안하면 전자렌지의 효율을 향상시키는 것은 필수 불가결한 상태이다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 양극 실린더의 내주면에 등간격으로 복수개 배설되고 그 중심부에 작용공간을 이루는 베인을 개선하여 필라멘트에서 방출되는 전자와의 상호작용으로 발생되는 에너지의 생성 효율을 증대시킴으로써, 그의 전체적인 효율을 향상시키는 마그네트론을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 본 고안은, 통상의 양극 실린더, 양극 실린더의 중심에 축방향으로 마련되어 전자를 방출하는 필라멘트, 그 일단이 양극 실린더의 내주면에 설치되고 그 타단이 필라멘트의 외부와 일정한 간격을 유지하는 작용공간을 이루도록 등간격의 방사형으로 마련된 복수개의 베인, 그 일단이 베인에 결합되어 양극 실린더에서 발생하는 고주파 에너지를 외부로 방출하는 안테나 리드를 갖춘 마그네트론에 있어서, 베인 타단의 중심부에는 양가장자리보다 필라멘트에 근접되도록 돌출부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 마그네트론을 도시한 것이고, 제3도는 본 고안에 따른 제2도의 A부 확대 단면도이다. (본 고안에 따른 마그네트론은 베인의 구조를 제외하고는 종래의 구성요소와 동일하기 때문에, 동일구성요소에 대해서는 동일명칭과 동일부호를 사용하여 간략하게 설명한다.)

이에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 마그네트론은 요크(10)의 내부에 에너지를 생성하는 양극부(20)와, 양극부(20)의 상단에 마이크로파를 도출하는 출력부(30), 그 하단에 전원이 입력되는 입력부(40)로 구성된다.

양극부(20)에는 양극 스트랩(23)에 의해 상호 연결되어 공동 공진을 이루는 복수개의 베인(22)이 형성된 양극 실린더(21)가 마련되는데, 이러한 베인(22)은 방사형의 등간격으로 설치되고 그 중앙내부에 작용공간(21')을 형성한다. 양극 실린더(21)의 정 중앙에는 축방향으로 열전자를 방출하는 나선형의 필라멘트(24)와 이 필라멘트(24)에 전류를 공급해주는 음극의 센터 리드(25) 단부가 삽입되고, 양극의 베인(22)에는 전류를 공급하는 사이드 리드(22')가 결합된다. 또한 페라이트 마그네트(26,26')에서 공급되는 자기 에너지를 작용공간(21')에 직속시키는 깔대기 형상의 상 하부 자극편(27,27')이 베인(22)의 상 하부에 설치되어 있고, 이 자극편(27,27')의 중심부에는 필라멘트(24)로부터 상 하측 방향으로 방출되어 나가는 열전자를 차폐하기 위한 상 하부 캡(29,29')이 마련되고, 이 양극 실린더(20)를 외부로부터 밀폐시키는 에프-실(28)이 구성된다.

그리고, 출력부(30)에는 그 일단이 관통공(32)을 통해 베인(22)과 결합되어 고주파 에너지를 도출하는 안테나 리드(31)가 구성되어 있고, 요크(10)의 하부에 마련된 전원 입력부(40)에는 센터 리드(25)와 사이드 리드(22')가 결합되는 절연통(41)과, 이에 전원을 입력하는 연결단자(42)가 구성된다. 미 설명부호 33은 양극 실린더(21)에서 발생되는 열을 방열시키기 위해 그 외측에 마련된 냉각핀(33)이고, 43과 44는 마그네트론에서 발생되는 에너지를 갖는 파가 이 입력부(40)를 통해 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 필터박스 커버와 필터박스이다.

한편, 본 고안의 특징적 요소인 베인(22)의 구조를 제3도를 참조하여 좀더 자세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 도시한 바와 같이, 원통형상의 양극 실린더(21)에는 판상으로 된 복수개의 베인(22)이 양극 스트랩(23)으로 연결 결합되어 등간격으로 설치되는데, 베인(22)의 일단이 양극 실린더(21)의 내주면에 결합되어 있고 이의 타단은 양극 실린더(21)의 중심축을 향하도록 구성되어 있다. 각 베인(22)의 타단은 양극 실린더(21)의 축방향으로 설치된 나선상으로 일정한 폭을 가지는 필라멘트(24)와 일정한 간격을 유지하여 작용공간(21')을 형성하는데, 타단의 중심부분은 음극과 실제 작용하여 효율에 기여하는 부분이고, 타단의 가장자리 부분은 효율 상승에 따른 마그네트론의 안전도 저하를 방지하는 역할을 하는 부분이다. 이러한 각 베인(22)의 타단에는 본 고안의 특징적인 요소로, 이 중심부에 양측가장자리보다 필라멘트(24)에 근접 설치되도록 필라멘트(24)를 향해 일정간격 돌출된 돌출부(50)가 동일하게 형성되어 있다.

즉, 베인(22)의 타단 가장자리에는 일종의 탭(60)이 형성되어 있고, 상대적으로 중심부에는 일정 길이의 돌출부(50)가 형성되어 가장자리보다 상대적으로 필라멘트(24)를 향해 돌출되어 있다. 따라서 대응하는 각각의 베인(22)에서 중심부의 간격은 가장자리의 간격보다 좁게 이루어지는데, 이 돌출부(50)는 필라멘트(24)에서 방출되는 열전자가 작용공간(21')에서 이탈되는 것을 억제하는 기능을 한다. 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 마그네트론의 작용을 설명하면 다음과 같다. 우선, 입력부(40)의 연결단자(42)를 통해 센터 리드(25)와 사이드 리드(22')에 전원이 인가되면, 필라멘트(24)와 양극부(20)의 양극 스트랩(23)으로 연결된 복수개의 베인(22)에 전류가 흐르게 되어, 필라멘트(24)에서는 전자가 방출된다. 아울러 이 전자는 양극 실린더(21)의 상 하부에 형성된 페라이트 마그네트(26,26')로부터 전달되는 자기 에너지에 의해 제어됨으로써, 양극 실린더(21)의 베인(22)과 작용공간(21')에서 상호작용하고 일종의 선형운동인 사이크로이드운동을 하여 기본파 2450MHz의 주파수를 가지는 전자류 에너지를 생성한다. 그리고 이 고주파 에너지는 베인(22)과 접속된 안테나 리드(31)를 통해 출력부(30)의 외부로 도출되어 음식물 등을 조리하게 된다.

이 때, 본 고안의 특징적인 작용으로 제3도에 도시한 바와 같이, 양극 실린더(21)의 중심을 향해 돌출되어 작용공간(21')을 형성하는 각 베인(22)의 타단 중심부에는, 이의 가장자리보다 더 필라멘트(24)를 향해 돌출된 돌출부(50)의 형성으로 필라멘트(24)와의 간격이 좁게 구성되어 있어서, 필라멘트(24)에서 방출되는 열전자가 작용공간(21') 이외의 곳으로 이탈되는 것을 억제한다.

따라서 필라멘트(24)에서 방출되는 열전자가 작용공간(21')에서 돌출부(50)가 형성된 베인(22)과 더 강하게 상호작용을 하여 공진운동에 의해 생성되는 에너지도 증대된다. 실제 실험을 해 본 결과 자체 효율이 5% 정도 향상되었다. 한편, 단순히 효율만 상승시키기 위해 베인(22)의 타단을 필라멘트(24)와 가깝게 구성하면 마그네트론의 안전도에 문제가 발생되는데, 본 고안에서 베인(22)의 타단 가장자리는 필라멘트(24)와의 간격을 종래와 동일하게 구성함으로서, 안전도 저하를 방지하였다.

또한, 베인(22)의 타단 구조를 이와 같이 형성하면, 마그네트론의 양극 전압을 결정하는 자기 회로를 결정할 수 있기 때문에, 자기 에너지를 공급하는 페라이트 마그네트(26)의 크기를 작게 할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에서는 양극 실린더의 내주면에 복수개의 베인이 등간격의 방사상으로 이루어져 있는데, 이 양극 실린더의 중심을 향해 돌출된 베인의 타단부 중심부분에 필라멘트를 향해 돌출된 돌출부를 형성함으로써, 작용공간에서 필라멘트에서 방출된 열전자가 더 강한 상호작용을 하여 에너지의 생성효율이 증대되고, 아울러 마그네트론의 전체적인 효율이 향상되는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 통상의 양극 실린더(21), 상기 양극 실린더(21)의 중심에 축방향으로 마련되어 전자를 방출하는 필라멘트(24), 그 일단이 상기 양극 실린더(21)의 내주면에 설치되고 그 타단이 상기 필라멘트(24)의 외부와 일정한 간격을 유지하는 작용공간(21')을 이루도록 등간격의 방사형으로 마련된 복수개의 베인(22), 그 일단이 상기 베인(22)에 결합되어 상기 양극 실린더(21)에서 발생하는 고주파 에너지를 외부로 방출하는 안테나 리드(31)를 갖춘 마그네트론에 있어서, 상기 베인(22) 타단의 중심부에는 양가장자리보다 상기 필라멘트(24)에 근접되도록 돌출부(50)가 마련되는 것을 특징으로 하는 마그네트론.