(57)【要約】【課題】入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制用の４分の１波長型円筒状チョークリングにスパーク防止機構を持たせ、マイクロ波エネルギー抑制用部品とスパーク防止用部品の２つの部品を１つにし、コストアップすることを防ぐ。【解決手段】円筒状チョークリング２２の径を、センターリード６及びサイドリード７よりも、ステム絶縁体８の入力側金属管１３と気密にろう付けされるメタライズ面８ａにより近く位置するように大きくし、入力側磁極片２３のテーパー部に水平面を持つ踊り場２３ａを設け、その踊り場２３ａにて前記円筒状チョークリング２２の位置出しを安定に行い、両端が開放の前記円筒状チョークリングの一端２２ａを前記入力側磁極片２３と電気的に接合し、前記円筒状チョークリングの他端２２ｂを前記ステム絶縁体８のメタライズ内側の溝８ｂに没入する構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の磁極片を具備し複数のベインを中心方向に形成したアノード構体と、前記アノード構体の中心軸上に配置され前記ベインとの間に作用空間を形成するカソード構体を備え、前記カソード構体には、前記アノード構体に気密接合される金属管と、前記金属管の開口端部に気密接合されるステムと、螺旋状のフィラメントと、前記フィラメントの両端部に設けられた第一および第二のエンドハットと、前記第一のエンドハットに先端部を固着し、前記フィラメントに直接接触することなく前記第二のエンドハットを貫通する第一のリード線と、前記第二のエンドハットに先端部を固着した第二のリード線とを備えてなるマグネトロンであって、前記金属管と接合する前記ステム絶縁体のメタライズ内側に窪みを形成し、マイクロ波不要輻射を抑制する両端が開放の円筒状チョークリングの一端を前記磁極片に電気的に接続し、前記円筒状チョークリングの他端が、前記ステム絶縁体のメタライズ内側の窪みに没入していることを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記円筒状チョークリングが任意特定周波数に対し伝搬抑制可能な４分の１波長型円筒状チョーク部材を備えた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】
前記チョークリングが非磁性体かつ導電性の材料から成る事を特徴とする請求項１及び請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記チョークリングの一端を前記磁極片に電気的に接続する際、前記磁極片のテーパー部に水平面を持つ踊り場が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のマグネトロン。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載のマグネトロンを備えたことを特徴とするマイクロ波応用装置。
【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または工業用マイクロ波発振器等のマイクロ波応用装置に用いられるマグネトロンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマグネトロンの構成を図４で示す。陽極筒体１の内周面に固定された複数の板状のベイン２には、大小の通孔２ａ，２ｂが形成されている。その大小の通孔２ａ，２ｂにはストラップリング３ａ，３ｂが貫通し、ベイン２に１枚おきに電気的に接続され固定されている。上記した陽極筒体１ならびにベイン２、ストラップリング３ａ，３ｂで陽極構体が構成されている。
【０００３】
一方、コイル状のフィラメント４がマグネトロンの中心部に配置され、その両端に金属製のエンドハット５ａ，５ｂが設けられて陰極構体が構成されている。この陰極構体は、センターリード６とサイドリード７で支持されてステム絶縁体８に気密に固定されている。更に、陽極筒体１の筒状部外周には、ラジエータ９が設けられ、管軸方向両端部にはすり鉢状の磁極片１０，１１が設けられ、この磁極片１０，１１の外側に封着金属管１２，１３のつば状部を介して環状永久磁石１４，１５が配置されている。これらの環状永久磁石１４，１５の外側磁極面は、ラジエータ９を包囲する枠状継鉄１６，１７によって磁気的に結合されている。陽極構体の任意のベインには出力誘導用のアンテナ１８の一端が接続されている。
【０００４】
次に、上述した従来のマグネトロンでは、２．４５ＧＨｚのマイクロ波が発生するが、この基本波が出力側から負荷側へ伝搬される一方で、マグネトロンの入力部へも伝搬され、その入力部伝搬マイクロ波エネルギーが大きいとフィルター回路内のチョークコイル１９が吸収・発熱し黒コゲとなり十分な性能が発揮できなくなる為に、マグネトロンのセンターリード６とサイドリード７を覆うように入力部に４分の１波長型円筒状チョークリング２０を設け抑制していた。
【０００５】
このようなマグネトロンでは、一般にアノード部はアース電位であり、フィラメント４、各リード６，７等に高電圧（３ｋＶ〜９ｋＶ）が印加される。そうした時、入力側の金属管１３が気密にろう付けされるステム絶縁体８のメタライズ面８ａと各リード６，７との間でスパークを生じ易い。これは、メタライズ面８ａは厚みが数μｍと非常に薄くかつ銀ろうが周縁で針状突起へ成長し電界が集中し易くなる為である。
【０００６】
とくに、工業用マイクロ波発振器では、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器よりも高い陽極電圧（５ｋＶ〜９ｋＶ）がマグネトロンに加わり、前述の気密封止したメタライズ部でスパークが起き正常発振が出来なくなる。
【０００７】
このような不具合を解消するため、図５に示すように、Ｌ字型金属板２１を入力側の金属管１３と同電位となるように、ステム絶縁体８の溝８ｂに前記Ｌ字型金属板２１の筒状部の一端を没入し、メタライズ面８ａの内側周縁部を電気的に覆いスパークを防止する構成が採られていた。
【０００８】
しかしながら、従来のマグネトロンでは、入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制用の４分の１波長型チョークリングとスパーク防止用のＬ字型金属板がそれぞれ必要であり、コスト的にアップしてしまうという課題が有る。
【０００９】
この解決策として、特許文献１や特許文献２のような構成が講じられた。
【特許文献１】特開平４−１３３２４５号公報
【特許文献２】特開２００２−９３３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の特許文献１，２は、ともにセンターリード及びサイドリードと同電位のチョーク部材の一端をステム絶縁体の溝に没入するとあるが、特に工業用マイクロ波発振器に使用されるマグネトロンに於いては入力電圧が、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器の２〜３倍もある為、メタライズ面の内側周縁部を完全にメタライズと同電位の金属で覆わなければスパークする危険性が大いにある。つまり、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器のマグネトロンに於いては、ステム絶縁体のメタライズとセンターリード及びサイドリード部メタライズ間の針状突起による針と針によりスパークが発生した為、センターリード及びサイドリードと同電位のチョーク部材を間に介入させ、針と面にしたことによりスパークは発生しなくなった。しかし、工業用マイクロ波発振器に使用されるマグネトロンに於いては、センターリード及びサイドリードと同電位のチョーク部材を間に介入させ、針と面にしてもスパークが発生してしまっていた。
【００１１】
更に、入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制用の４分の１波長型チョークリングとスパーク防止用のＬ字型金属板の材質は、鉄製の磁性体が一般的であり、その磁性体であるが故に磁気ロスが多く生じていた。磁気ロスが多く生じると作用空間内に必要な磁束密度が得られず、マイクロ波出力が低下するという問題が生じていた。その磁気ロスを補う方法として環状永久磁石のボリュームをアップすることが一般的であるが、コストのアップは避けられなかった。
【００１２】
本発明は、前記課題に鑑み、入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制用の４分の１波長型円筒状チョークリングにスパーク防止機構を持たせ、２つの部品を１つにし、コストアップすることなく、信頼性の高いマグネトロンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明のマグネトロンは、請求項１に記載したように、一対の磁極片を具備し複数のベインを中心方向に形成したアノード構体と、前記アノード構体の中心軸上に配置され前記ベインとの間に作用空間を形成するカソード構体を備え、前記カソード構体には、前記アノード構体に気密接合される金属管と、前記金属管の開口端部に気密接合されるステムと、螺旋状のフィラメントと、前記フィラメントの両端部に設けられた第一および第二のエンドハットと、前記第一のエンドハットに先端部を固着し、前記フィラメントに直接接触することなく前記第二のエンドハットを貫通する第一のリード線と、前記第二のエンドハットに先端部を固着した第二のリード線とを備えてなるマグネトロンであって、前記金属管と接合する前記ステム絶縁体のメタライズ内側に窪みを形成し、マイクロ波不要輻射を抑制する両端が開放の円筒状チョークリングの一端を前記磁極片に電気的に接続し、前記円筒状チョークリングの他端が、前記ステム絶縁体のメタライズ内側の窪みに没入して構成されている。
【００１４】
係る構成によれば、コストアップすることなくスパークを防止できる。
【００１５】
また、本発明のマグネトロンは、請求項２に記載したように、前記円筒状チョークリングが任意特定周波数に対し伝搬抑制可能な４分の１波長型円筒状チョーク部材を備えている。
【００１６】
係る構成によれば、入力部伝搬マイクロ波エネルギーを抑制することができる。
【００１７】
また、本発明のマグネトロンは、請求項３に記載したように、前記チョークリングが非磁性体かつ導電性の材料から成る構成を有する。
【００１８】
係る構成によれば、作用空間への磁気ロスを最小限に食い止めることができる。
【００１９】
また、本発明のマグネトロンは、請求項４に記載したように、前記チョークリングの一端を前記磁極片に電気的に接続する際、前記磁極片のテーパー部に水平面を持つ踊り場を備えた構成を有する。
【００２０】
係る構成によれば、前記円筒状チョークリングを安定に位置決めができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳述したように、本発明の請求項１によれば、入力側金属管と接合する前記ステム絶縁体のメタライズ内側に窪みを形成し、両端が開放の円筒状チョークリングの一端を前記入力側磁極片に電気的に接続し、前記円筒状チョークリングの他端を、前記ステム絶縁体のメタライズ内側の窪みに没入させたので、前記円筒状チョークリングは、マグネトロンの発振動作時に入力部から伝搬されるマイクロ波エネルギーを抑制し、外部への漏洩を抑制することができる。また、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器よりも高い陽極電圧（５ｋＶ〜９ｋＶ）が印加されても、前記入力側金属管の接合部と前記センターリード及びサイドリードの間に前記円筒状チョークリングの開口部周縁が、気密ろう付けするために用いられる銀ろう材等が接合部周縁に成長して形成された無数の針状突起部を同電位にて覆う為、センターリード及びサイドリードと面と面にて向かい合い、スパークを防ぐ等の効果が得られる。
【００２２】
以上により、入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制用の４分の１波長型チョークリングとスパーク防止用のＬ字型金属板がそれぞれ必要であったが、４分の１波長型チョークリングにて、入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制とスパーク防止の両方の機能を有することができる為、部品点数が１点削減できコスト低減が可能となった。
【００２３】
本発明の請求項２によれば、前記円筒状チョークリングは、任意特定周波数に対し伝搬抑制可能な４分の１波長型チョークにしたので、例えば前記円筒状チョークリングの長さを電子レンジ用マグネトロン及び工業用マイクロ波発振器用マグネトロンの基本周波数２．４５ＧＨｚの４分の１波長に相当する寸法にしておけば、基本波成分がセンターリード及びサイドリード先端方向へ伝搬するのを抑制でき、フィルター回路内のチョークコイルが吸収・発熱し黒コゲとなるのを防止できる。更に、基本周波数２．４５ＧＨｚの４分の１波長に相当する寸法としておけば、その５倍の周波数である第５高調波の波長からすると４分の５波長となり、４分の１波長型チョークと同じ効果が得られ、衛星放送への電波障害をも抑制できる。
【００２４】
本発明の請求項３によれば、前記円筒状チョークリングの材質は一般に鉄製の磁性体が多く使用されている為、磁気ロスが多く生じてしまう。その磁気ロス分を補う為に非磁性体かつ導電性の材料から成る円筒状チョークリングとすることにより、磁気ロスを無くすことが可能となった。
【００２５】
本発明の請求項４によれば、前記入力側金属管と同電位である入力側磁極片に前記円筒状チョークリングを接合する際、前述したように、円筒状チョークリングの内径は格段に広くなった為、前記円筒状チョークリングの接合する端部は入力側磁極片のテーパー部に位置し、不安定になる為、入力側磁極片のテーパー部に水平面を持つ踊り場を設け、その踊り場に円筒状チョークリングの接合する端部を位置させることにより安定に接合することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明のマグネトロンの縦断面図である。図２は同要部縦断面図であり、図３には本発明の入力側磁極片と円筒状チョークリングの位置決め方法の一例を示す部分分解断面図である。
【００２８】
図１に示す本発明のマグネトロンの構成が図４に示した従来のマグネトロンの構成と異なるところは、円筒状チョークリング２２の径を、センターリード６及びサイドリード７よりも、ステム絶縁体８の入力側金属管１３と気密にろう付けされるメタライズ面８ａにより近く位置するように大きくし、入力側磁極片２３のテーパー部に水平面を持つ踊り場２３ａを設け、その踊り場２３ａにて前記円筒状チョークリング２２の位置出しを安定に行ない、両端が開放の前記円筒状チョークリング２２の一端２２ａを前記入力側磁極片２３と電気的に接合し前記円筒状チョークリング２２の他端２２ｂを前記ステム絶縁体８のメタライズ内側の溝８ｂに没入してなる構成としている点であり、その他の構成には変わりがないため説明を省略する。ただし、円筒状チョークリング２２の位置出しに入力側磁極片２３のテーパー部に水平面を持つ踊り場２３ａを設けなくても、治具等により位置出しを行っても何ら支障はない。
【００２９】
上述のような構造とすることにより、前記円筒状チョークリングは、マグネトロンの発振動作時に入力部から伝搬されるマイクロ波エネルギーを抑制し、外部への漏洩を抑制することができる。また、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器よりも高い陽極電圧（５ｋＶ〜９ｋＶ）が印加されても、前記入力側金属管の接合部と前記センターリード及びサイドリードの間に前記円筒状チョークリングの開口部周縁が、気密ろう付けするために用いられる銀ろう材等が接合部周縁に成長して形成された無数の針状突起部を同電位にて覆う為、センターリード及びサイドリードと面と面にて向かい合い、スパークを防ぐ等の効果が得られる。これにより、従来は入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制用の４分の１波長型チョークリングとスパーク防止用のＬ字型金属板がそれぞれ必要であったが、本発明は４分の１波長型チョークリングにて、入力部伝搬マイクロ波エネルギー抑制とスパーク防止の両方の機能を有することができる為、部品点数が１点削減できコスト低減が可能となった。
【００３０】
前記円筒状チョークリング２２は、一般には鉄製の磁性体であるが故に磁気ロスが生じる。この磁気ロスを最小限にする為に、ステンレス等の非磁性体かつ導電性の円筒状チョークリングとすることにより、作用空間内の磁束密度が従来よりも大きく出来、その分のボリュームダウンを施した環状永久磁石を使用することが可能となる。環状永久磁石の価格はボリュームに比例する為、非磁性体かつ導電性の円筒状チョークリングとすることにより、更なるコスト低減が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかるマグネトロンは、入力部への伝搬マイクロ波エネルギー抑制かつ入力部スパーク対策を１つの部品にて対応でき、コストメリットが優れる為、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器または工業用マイクロ波発振器等のマイクロ波応用装置の用途に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態におけるマグネトロンの縦断面図
【図２】本発明の実施形態におけるマグネトロンの要部断面図
【図３】本発明の実施形態におけるマグネトロンの要部の部分分解断面図
【図４】従来のマグネトロンの縦断面図
【図５】従来のマグネトロンの要部断面図
【符号の説明】
【００３３】
６  センターリード
７  サイドリード
８  ステム絶縁体
８ａ  メタライズ面
８ｂ  溝
１３  金属管
２２  円筒状チョークリング
２３  入力側磁極片
２３ａ  踊り場
【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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