(57)【要約】【課題】コストが低くて製造性が良く、特性の悪影響もないマグネトロンを提供する。【解決手段】中心開口３１を有し螺旋状陰極１２をこの中心開口３１に形成した陰極固着部３２にロー付けによって接合する入力側エンドハット３０の電子作用空間ｓ側の面に、陰極固着部３２から放射状溝３６を延長形成して、前記面上に塗布するペースト状ロー材の溜止め部と加熱により溶融生成したロー材が陰極固着部３２に流れ込む流路とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸に沿って円筒状に延び一端を出力側とし、他端をセンター陰極リードおよびサイド陰極リードが植設された絶縁ステムのある入力側とした陽極円筒と、
前記陽極円筒の内面から、前記中心軸に向かって延びる複数のべインと、
前記中心軸に配置され前記ベインとの間に電子作用空間を形成する螺旋状陰極と、
前記螺旋状陰極の一端に固着され前記センター陰極リードで支持されて前記出力側に位置する出力側エンドハットと、
前記螺旋状陰極の他端に固着され前記サイド陰極リードで支持されて前記入力側に位置する入力側エンドハットとを具備するマグネトロンにおいて、
前記入力側エンドハットは前記センター陰極リードが貫通する中心開口を形成した円環状体をなし、その前記電子作用空間側の面でかつ前記中心開口に形成されて前記螺旋状陰極の他端を接合する陰極固着部と、前記電子作用空間側の面に前記陰極固着部から放射状に延びるように形成された複数の放射状溝を有し、前記電子作用空間側の面上に配置し、加熱により溶融したロー材が前記放射状溝を経て前記陰極固着部に流れ込むようにしたことを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記放射状溝の底面が前記陰極固着部に向かって傾斜していることを特徴とする請求項1記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記入力側エンドハットは前記円環状体の前記電子作用空間側の面に形成されてロー材を配置する少なくとも1つの円周状溝と、前記陰極固着部と前記円周状溝間に形成される土手に前記陰極固着部と前記円周状溝を連通するように設けられた複数の放射状溝とを形成し、前記円周状溝に配置して溶融したロー材が放射状溝を経て前記陰極固着部に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記円周状溝と前記放射状溝の底面が陰極固着部に向かって傾斜していることを特徴とする請求項３記載のマグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器に用いられるマグネトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
２４５０ＭＨｚ 帯の電波を発振する電子レンジ用などの一般的なマグネトロンは、陽極円筒と、複数のべインとを備えている。べインは、陽極円筒の内部に中心軸に放射状に延びて配設されている。べインは、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にロー付けされた大小径一対のストラップリングによって連結されている。螺旋状陰極が陽極円筒の中心軸に沿って配設されて陰極と複数のべインの遊端に囲まれた電子作用空間を形成している。螺旋状陰極の両端は、それぞれ出力側エンドハットおよび入力側エンドハットに固着されている。これらのエンドハットは陰極を支持し、電子作用空間をシールドする。
【０００３】
通常、マグネトロンの動作中は螺旋状陰極の温度が１８００℃ 以上にもなるため、出力側及び入力側エンドハットはＭｏ 等の高融点金属が使用されている。また、螺旋状陰極と出力側及び入力側エンドハットはロー材により接合されているが、高融点のロー材としてＲｕ‐Ｍｏ組成の焼結体（特許文献１）やＲｕ粉末とＭｏ粉末をバインダーで混合したペースト状のロー材が用いられていることが多い。ロー材の溶融による螺旋状陰極と各エンドハットとの接合は高周波加熱によって行い、各々を機械的及び電気的に接合している。
【０００４】
ロー材の設置方法には様々な手法がとられており、例えば焼結体の場合はリング状に形成されたロー材を入力側エンドハットの陰極接合部に挿入設置するが、仮固定のために焼き嵌めやレーザー溶接を行う場合もある。 また、ペースト状ロー材の場合は陰極接合部に直接塗布する例が多いが、陰極表面の接合部以外の箇所にロー材が付着すると動作中の陰極溶断や、振動衝撃に対する耐力低下といった不具合を引き起こす可能性があるため、例えば入力側エンドハット側にテーパーや面取りを設けて塗布しやすくしている（特許文献２）。その他、ロー材の合金を溶融肉盛りするなどの方法がある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５４ ‐ １３１４６６号公報
【特許文献２】特開平０８‐２９３２６５号公報
【特許文献３】実案２,５５６,０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
焼結体のロー材を使用する場合、入力側エンドハットの陰極接合部にリング状のロー材を挿入するが、非常に幅が狭く薄い形状をしているため機械による自動挿入が困難である。また、挿入時に傾いた状態になると陰極が浮き上がってしまい不良となる場合がある。 そのような問題を避けるためには予めエンドハットに仮固定を行えば良いが、工程が増えるためコストアップする。そもそも焼結体はペースト状のロー材に比べてコストが高いために、更にコスト差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
一方、ペースト状のロー材は焼結体よりコストが低いが、ディスペンサー等で精度良く塗布するのが難しい。そのため前述のようにエンドハットにテーパー等を設けて塗布しやすくしているが、このような形状の違いはマグネトロンの特性に大きく影響を及ぼす。例えば、全体のエンドハット高さが同等でもテーパーの分だけ陰極の長さが長くなるため抵抗値が大きくなり、従来よりも陰極電流が低くなるので電子の放出量も減少する。逆にエンドハット高さを変えて陰極長さを等しくすると作用空間が小さくなり負荷安定度が悪くなる。
【０００８】
また、テーパー部が大きいと陰極逆衝撃も大きくなり、マグネトロンの寿命が短くなってしまうという問題も発生する。これは、テーパー部から跳ね返る電子と電界分布が異なることの影響によるものと考えられる。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、コストが低くて製造性が良く、特性の悪影響もないマグネトロンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、  中心軸に沿って円筒状に延び一端を出力側とし、他端をセンター陰極リードおよびサイド陰極リードが植設された絶縁ステムのある入力側とした陽極円筒と、
前記陽極円筒の内面から、前記中心軸に向かって延びる複数のべインと、
前記中心軸に配置され前記ベインとの間に電子作用空間を形成する螺旋状陰極と、
前記螺旋状陰極の一端に固着され前記センター陰極リードで支持されて前記出力側に位置する出力側エンドハットと、
前記螺旋状陰極の他端に固着され前記サイド陰極リードで支持されて前記入力側に位置する入力側エンドハットとを具備するマグネトロンにおいて、
前記入力側エンドハットは前記センター陰極リードが貫通する中心開口を形成した円環状体をなし、その前記電子作用空間側の面でかつ前記中心開口に形成されて前記螺旋状陰極の他端を接合する陰極固着部と、前記電子作用空間側の面に前記陰極固着部から放射状に延びるように形成された複数の放射状溝を有し、前記電子作用空間側の面上に配置し、加熱により溶融したロー材が前記放射状溝を経て前記陰極固着部に流れ込むようにしたことを特徴とするマグネトロンを得るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比較的コストの低いペースト状のロー材を用いながらも塗布は容易になり、実質的な陰極長さの違いや電界分布の大きな変化もほとんど無いため、特性の悪影響がない。また、通常入力側エンドハットはＭｏ等の耐熱性金属の焼結品であり、面上の溝も金型によって一体成型できるため、製造コストは従来と同等で済むことに加えて、溝を設けた分だけ素材のＭｏ等は少なく済むので材料、部品コストを低減させることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態例１のマグネトロンの縦断面図。
【図２】実施形態１の入力側エンドハットを示す斜視図。
【図３】実施形態１の入力側エンドハットを示す断面図。
【図４】実施形態１の入力側エンドハットの平面図および断面図。
【図５】実施形態２の入力側エンドハットを示す断面図。
【図６】実施形態３の入力側エンドハットを示す平面図。
【図７】実施形態４の入力側エンドハットを示す平面図。
【図８】実施形態５の入力側エンドハットを示す平面図。
【図９】実施形態６の入力側エンドハットを示す平面図。
【図１０】実施形態７の入力側エンドハットを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
本発明の実施形態１は２４５０ＭＨｚ帯の基本波を発生する電子レンジ用マグネトロンで、図１に示す様に高周波を発生する発振部本体１０が、陽極円筒１１および陽極円筒１１内の管軸である中心軸ｍに位置する螺旋状陰極１２、空胴共振器を形成する複数のべイン１３などから構成されている。ベイン１３は、陽極円筒１１の内面に螺旋状陰極１２に向かって放射状に設けられ、その一端は陽極円筒１１に固定されている。他端の遊端１３ａが内接円を形成し、陰極との間に電子作用空間ｓを形成する。複数のべイン１３は、その１つおき同士が共通のストラップリング１４で接続されている。陽極円筒１１の図示上下の開口端面部にポールピース１５、１６が固定される。陽極円筒の上端面に設けたポールピース１５の上方に出力部１８が設けられ、陽極円筒の下端面に設けたポールピース１６の下方に入力部２５が設けられている。
【００１５】
出力部１８は、容器の一部をなし、ポールピース１５を介して陽極円筒１１の上端面１１ａに接合された鍔付き筒状金属封着体１９およびセラミック円筒２０、金属排気管２１などから構成されている。金属封着体１９や絶縁円筒２０、金属排気管２１は図示しない環状ロー材よって気密接合され、その内側空間をアンテナリード２２が中心軸ｍ方向に伸びている。アンテナリード２２は、一端部が陽極ベイン１３の１つと電気的に接続され、ポールピース１５を貫通して中心軸ｍ方向に延び、その他端部は金属排気管２１の封止位置で圧着固定されている。
【００１６】
螺旋状陰極１２はトリウムタングステンなどのフィラメントをコイル状に巻回したもので、電流を印加して熱電子を電子作用空間ｓに放出させる。この螺旋状陰極１２の両端にエンドハット１７,３０が固着される。
【００１７】
エンドハット１７，３０はＭｏなどの耐熱性金属でできており、それぞれ上下ポールピース１５，１６の漏斗状底部に設けた貫通孔１５ａ，１６ａに隣接して配置されて、電子作用空間ｓを規制するシールドとして動作し、かつ螺旋状陰極１２に電流を流す端子になっている。出力部側のエンドハット１７を出力側エンドハット、入力部側に配置されたエンドハット３０を入力側エンドハットという。
【００１８】
入力部２５は陽極円筒１１の下端面１１ｂにポールピース１６を介して配置される。すなわち鍔付き円筒状の金属封着体２６の鍔部分２６ａが陽極円筒１１の下端面１１ｂに封着されて容器の一部をなし、その円筒壁の下端面に円柱状の絶縁ステム２７が気密に封着されて構成される。
【００１９】
螺旋状陰極１２の上端には、出力側エンドハットが固着されている。この出力側エンドハット１７にステム２７に植設、延長され入力側エンドハット３０の中心開口および螺旋状陰極の中心を貫通したセンター陰極リード４０が固着されている。螺旋状陰極の下端には、入力側エンドハット３０が固着されている。この入力側エンドハット３０に、絶縁ステム２７に植設されたサイド陰極リード４１が固着されている。すなわち入力側エンドハット３０下面にサイド陰極リード４１が接合されている。螺旋状陰極１２はこれらの陰極リード４０，４１で支持され絶縁ステム２７から電気的に外部に引き出される。
【００２０】
図２ないし図４に示すように、本実施形態において、入力側エンドハット３０は円環状体で構成され中心開口３１を有しており、中心軸ｍに沿って延びるセンター陰極リード４０（図１）が非接触で貫通することが可能になっており、中心開口３１の電子作用空間ｓ側である上面３３側に陰極フィラメント１２ａの下端１２ｂを受けてロー付けする凹部形状の陰極固着部３２を形成されている。すなわち中心開口３１の下面側に環状フランジ３２ａが形成され、陰極フィラメント下端１２ｂを受けるストッパを形成する。
【００２１】
入力側エンドハット３０の上面３３は中心軸ｍに対してほぼ垂直な面をなし、この上面３３にペースト状ロー材を溜止めする円周状溝３４が設けられる。円周状溝３４と陰極固着部３２の間に土手３５ができ、この土手３５部分に円周状溝と陰極固着部とを繋ぐ放射状溝３６が複数個、土手円周に沿って等間隔で設けられている。放射状溝３６は高温で溶けたロー材が円周状溝から陰極固着部に流れ出る流路である。
【００２２】
入力側エンドハット３０の各寸法は、一例としてポールピース１６の開口径ｐｉを９．０ｍｍ、螺旋状陰極１２の外径ｆを３．９７ｍｍ、フィラメントの径０．５ｍｍとしたとき、
外径ｅ：７．２ｍｍ、
開口３１の陰極固着部３２内径ｂ：３．９７ｍｍ、
環状フランジ３３内径ａ：３．５ｍｍ、
円周状溝３４内径ｃ：４．７ｍｍ、
円周状溝３４外径ｄ：５．５ｍｍ、
円周状溝３４深さ０．２ｍｍ、
放射状溝３６幅０．２ｍｍ、
放射状溝３６深さ０．２ｍｍである。
【００２３】
製造時において、陰極とエンドハットを固着する時はペースト状のロー材（例えばＲｕ‐Ｍｏ）を円周状溝３４の任意の位置に塗布し、乾燥した後に高周波誘導加熱を行う。高周波誘導加熱によって溶融されたロー材は溝３４を伝って陰極固着部３２へ流れていき、一旦陰極のフィラメント１２ａに接触して濡れ全周にわたってロー材が流れていく。
【００２４】
なお、溝の幅や深さは陰極やエンドハットの寸法などで適切な値を設定する必要がある。ロー材の流れ方も高周波誘導加熱の出力等により影響を受けるため、溝寸法やロー材の塗布量を規定するのは困難であるが、現在のマグネトロン寸法から見て溝の幅、深さ共に０．５ｍｍ 以下が望ましく、特性的にも影響を殆ど与えない。なお、円周状溝、放射状溝の断面を矩形形状にしたが、半円状等、他の形状にしても同様の効果がある。
【００２５】
さらに本実施例では円周状溝は１つだけであるが、上記と同様に特性やエンドハットの製造に影響を及ぼさなければ複数あっても良い。
【００２６】
実施形態２は、図５に示すように、ペースト状ロー材を留める円周状溝の底面３４ａが陰極固着部３２に向かって傾斜しているもので、よりロー材を流れやすくする効果がある。図では円周状溝３４から陰極固着部にいたるまで底面を連続的に傾斜付けしているが、放射状溝３６の部分だけ傾斜させても一定の効果が得られる。
【００２７】
実施形態３は、図６に示すように、円周状溝３４に部分的に幅広部３７を形成し、実施形態１の円周状溝と放射状溝を一体化し幅広部３７の一部が陰極固着部３２に開口した構造である。開口を広げすぎるとペーストロー材が陰極固着部に過剰に流れるので、これを防止するために開口数を調節する。
【００２８】
実施形態４について図７により説明する。以下の図で実施形態１と同符号の部分は同様な構成であることを示す。上述した実施形態は、塗布されたペースト状ロー材の溜め止めのために円周状溝を設けたが、溜止め部は円周でなくてもよい。本実施形態は実施形態１の円周状溝を放射状溝３６１ごとに分割して分円溝３４１としたものである。分円溝３４１も粘性液であるペースト状ロー材を溜めておく機能をもち、放射状溝から高温の溶融ロー材を陰極固着部３２に流す構成である。
【００２９】
実施形態５は、図８に示すように、入力側エンドハット３０の上面３３に放射状溝３６２を小半円のループにして複数個、陰極固着部の周方向に並べたパターンを有している。ループ頂部３６２ａ近傍がペースト状ロー材の溜止め部となり、ループ脚部３６２ｂがロー材の流路となる。
【００３０】
実施形態６は、図９に示すように、エンドハット上面３３に放射状溝３６３のみを形成している。放射状溝３６３を陰極固着部３２の内周縁からエンドハット外周近くまで外周縁３３ａに達しないように延ばし、放射状溝の一部にペースト状ロー材の溜止め機能を持たせている。
【００３１】
放射状溝の幅を細くし多数の溝、図示では２４本を形成して溜止め部を形成する。上面３３に塗布されたペースト状ロー材はエンドハット外周縁３３ａや陰極固着部３２に流れることなく面上に止まる。高周波誘導加熱により、ペーストの結着剤は蒸散しＲｕ−Ｍｏの粉粒が溶融して陰極フィラメントが挿入された陰極固着部３２に流れ、陰極フィラメントを陰極固着部にロー付け接合する。
【００３２】
実施形態７を図１０に示す。本形態は放射状溝３６４の延長方向をエンドハット上面の半径方向ｒに対して傾斜角θを持たせてさらに周方向に曲げたパターンとしている。このパターンによれば実施形態６のパターンよりも溝の長さを長く形成することができる。本形態の溝３６４はペースト状ロー材の溜止め部と溶融ロー材の流路の両機能を持つ。溝長を十分に延ばすことができるので、溜止め部の形成が容易である。
【００３３】
実施形態３〜７において、放射状溝の底面は上面すなわち電子作用空間側の面と平行に形成するが、陰極固着部に向かって溝深さを深くして溶融したロー材が陰極固着部に流れ込みやすくすることもできる。
【００３４】
以上、本発明を実施形態により説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１０…発振部本体
１１…陽極円筒
１２…螺旋状陰極
１５，１６…ポールピース
１７…出力側エンドハット
１８…出力部
２２…アンテナリード
２５…入力部
２７…絶縁ステム
３０…入力側エンドハット
３１…中心開口
３２…陰極固着部
３３…上面（電子作用空間側の面）
３４…円周状溝
３５…土手
３６…放射状溝
ｍ…中心軸
ｓ…電子作用空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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