(57)【要約】【課題】共振周波数を調整しやすいマグネトロンを提供する。【解決手段】マグネトロン１００は、中心軸１０に沿って円筒状に延びる陽極筒体１１と、陽極筒体１１に少なくとも一端が固定され、陽極筒体１１の内面から中心軸１０に向かって延びる複数の板状ベイン２１，２２と、を備え、陽極筒体１１は、板状ベイン２１，２２に冷媒を直接当てる冷媒流路１１１を有する。冷媒流路１１１は、板状ベイン２１，２２の端面２１ｂ，２２ｂ（板状ベイン２１，２２の接合端面）を露出させた開口部であり、冷媒を板状ベイン２１，２２に直接接触させることができる。【選択図】図２
2018056078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸に沿って円筒状に延びる陽極筒体と、
前記陽極筒体に少なくとも一端が固定され、当該陽極筒体の内面から前記中心軸に向かって延びる複数の板状ベインと、を備え、
前記陽極筒体は、
前記板状ベインに冷媒を直接当てる冷媒流路を有する
ことを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記冷媒流路は、
前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部を露出させるように形成された開口部である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記冷媒流路は、
前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部に向かって開口した孔である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記板状ベインは、
前記冷媒流路を流れる冷媒を導入する前記板状ベイン内部に設けられたベイン内流路を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記ベイン内流路は、
前記冷媒流路に向けて開口した空隙である
ことを特徴とする請求項４に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記ベイン内流路は、
前記穴に連通する連通路である
ことを特徴とする請求項４に記載のマグネトロン。
【請求項７】
前記板状ベインは、長方形状であり、
前記連通路は、前記板状ベインの辺に沿って隅近傍まで配置される
ことを特徴とする請求項６に記載のマグネトロン。
【請求項８】
前記板状ベインは、長方形状であり、
前記連通路は、前記板状ベインの向かい合う上下２辺から離れる方向にそれぞれ傾いて、内部で交差する
ことを特徴とする請求項６に記載のマグネトロン。
【請求項９】
さらに、前記冷媒流路に冷媒を供給するとともに、前記冷媒流路から冷媒を回収する冷媒供給部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項１０】
前記冷媒供給部は、前記陽極筒体の外周壁に密着配置し、かつ、内部に前記陽極円筒の管軸方向に配置された前記冷媒流路に沿って冷媒を供給する冷却ジャケットを備える
ことを特徴とする請求項９に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、マイクロ波を発生する電子管であるマグネトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にマグネトロンは、高周波出力を効率良く発生できることから、レーダ装置、医療機器、電子レンジ等の調理器、半導体製造装置またはその他のマイクロ波応用機器等の分野で広く用いられている。半導体装置用や産業加熱用としては、高出力のマイクロ波が要求される。この場合、マグネトロンの冷却性能もマイクロ波出力に応じて向上させておく必要があり、冷却能力を大型化させる必要がある。しかしながら、冷却能力の大型化はマグネトロンの大型化に繋がり、マグネトロンの収納スペースの増大を招き、装置自体が大型化してしまうことから、小型で性能の優れた冷却構造を有するマグネトロンが要求される。
【０００３】
特許文献１には、陽極円筒の外周壁に密着配置させ、かつ内部に陽極円筒の管軸方向に沿って複数の冷却媒体（以下、冷媒という）の流路を有する冷却ブロックを備えるマグネトロンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のマグネトロンにあっては、最も発熱の大きい板状ベインを効果的に冷却することができないという課題がある。特に、出力が１０ｋＷを超えるような高出力型のマグネトロンにおいては効果的に冷却することは困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、板状ベインを効果的に冷却するマグネトロンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のマグネトロンは、中心軸に沿って円筒状に延びる陽極筒体と、前記陽極筒体に少なくとも一端が固定され、当該陽極筒体の内面から前記中心軸に向かって延びる複数の板状ベインと、を備え、前記陽極筒体は、前記板状ベインに冷媒を直接当てる冷媒流路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、板状ベインを効果的に冷却するマグネトロンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンの構成を示す図である。
【図２】上記第１の実施形態に係るマグネトロンの陽極部と冷却ジャケットを上面側から見た斜視図である。
【図３】上記第１の実施形態に係るマグネトロンの陽極部を上面側から見た斜視図である。
【図４】上記第１の実施形態に係るマグネトロンの陽極部の要部断面図である。
【図５】実施形態に係るマグネトロンを高出力型（１５ｋＷ）のマグネトロンに適用した場合の効果を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るマグネトロンの陽極部と冷却ジャケットを上面側から見た斜視図である。
【図７】上記第２の実施形態に係るマグネトロンの陽極部を上面側から見た斜視図である。
【図８】上記第２の実施形態に係るマグネトロンの陽極部の要部断面図である。
【図９】上記第２の実施形態に係るマグネトロンの変形例１を示す図である。
【図１０】上記第２の実施形態に係るマグネトロンの変形例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンの構成を示す図である。図２は、上記マグネトロンの陽極部と冷却ジャケットを上面側から見た斜視図である。図３は、上記マグネトロンの陽極部を上面側から見た斜視図である。図４は、上記マグネトロンの陽極部の要部断面図である。本実施形態のマグネトロンは、例えば工業用のマイクロ波発振装置に用いられるマグネトロンに適用した例である。
図１に示すように、マグネトロン１００は、中心部に配設された真空管部１と、真空管部１を構成する陽極円筒１１の外周部に配設された冷却ジャケット４０（冷媒供給部）と、真空管部１と同軸に配設された一対の環状磁石（マグネット）３と、環状磁石３を磁気的に継ぐ一対の磁極４と、環状磁石３が磁気回路を形成する枠状継鉄（ヨーク）５と、フィルタ回路部６と、アンテナ７と、アンテナカバー８と、を備える。フィルタ回路部６は、チョークコイル（図示省略）を含んでいる。なお、アンテナ７とアンテナカバー８は、図示しない絶縁体とともに出力部を構成する。
【００１１】
真空管部１は、円筒状の陽極筒体１１と、陽極筒体１１と同軸上に配置され熱電子放出源となる陰極１２と、一対のエンドハット１３，１４と、陽極筒体１１の中心軸１０の周りに放射状に配置された複数の板状ベイン２１，２２と、これらを一つ置きに電気的に接続させるための複数個の均圧環（ストラップリング）３１，３２と、一端がいずれか１枚の板状ベイン２１，２２に接続されたマイクロ波放出用のアンテナ７と、を備える。陽極筒体１１は、中心軸１０に沿って円筒状に延びている。アンテナ７は、銅からなる棒状であり、板状ベイン２１，２２のいずれか１つから導出されている。アンテナ７は、出力部内を中心軸上に延びている。
【００１２】
図２〜図４に示すように、陽極筒体１１は、板状ベイン２１，２２に直接（直に）冷媒（冷却液例えば、冷却水）を当てる（接触させる）冷媒流路１１１を備える。具体的には、陽極筒体１１は、板状ベイン２１，２２の固定部位に対応する位置およびその形状に合わせて、板状ベイン２１，２２に直接冷媒を供給するための冷媒流路１１１を備える。本実施形態では、冷媒流路１１１は、陽極筒体１１の外周部の板状ベイン２１，２２の端面２１ｂ，２２ｂ（板状ベイン２１，２２の接合端面）の形状に合わせてスリット状に開口している。
冷媒流路１１１は、陽極筒体１１の外周部から板状ベイン２１，２２が固定された内周部に向かって陽極筒体１１内を穿設（掘削）して形成されている溝状の流路である。冷媒流路１１１は、板状ベイン２１，２２の端部を露出させた開口部であり、冷媒（冷却液）を板状ベイン２１，２２に直接接触させることができる。
ただし、冷媒流路１１１は、陽極筒体１１内を外周部から穿設して板状ベイン２１，２２の端面に達するように設けられているものの、板状ベイン２１，２２の固定部位外の陽極筒体１１の内部空間には連通していない。すなわち、冷媒流路１１１は、板状ベイン２１，２２の端面のうち、中央部分から上下および左右に所定の未露出部分（接合端面）を残すように形成されている。これにより、陽極筒体１１は、冷媒流路１１１を備えていても陽極筒体１１の内部の気密（真空状態）が保たれる。
【００１３】
図１〜図３に示すように、板状ベイン２１，２２は、陽極円筒１１の中心軸１０に対して放射状かつ等間隔に偶数枚配置されており、陽極円筒１１の内周部と密着している。板状ベイン２１，２２は、中心軸１０の近傍からほぼ放射状に延びて、陽極筒体１１の内面に固定されている。
板状ベイン２１，２２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極筒体１１の内面に固定されていない側の板状ベイン２１，２２の端面（遊端）２１ａ，２２ａは、中心軸１０に沿って延びる同一の円筒面上に配置されていて、この円筒面をベイン内接円筒と呼ぶ。複数の板状ベイン２１，２２は、円周方向の一つ置きに、ベインの出力側（図１における上側）の端部にろう付けされた上下それぞれ対となった均圧環３１，３２によって連結されている。また、これらの板状ベイン２１，２２は、円周方向の一つ置きに、入力側（図１における下側）の端部にろう付けされた上下それぞれ対となった均圧環３１，３２によっても連結されている。均圧環３１，３２は、これらの板状ベイン２１，２２を一つ置きに電気的に接続する。ちなみに、マグネトロンの共振周波数は、板状ベイン２１，２２のろう付けの状態によっても変わる。
【００１４】
図１および図２に示すように、陽極円筒１１の外周部には、冷却ジャケット４０が配置されている。冷却ジャケット４０は、枠状継鉄５で囲まれる空間の内部に設けられた発振部本体を冷却するための冷却部であり、循環する冷媒と陽極部を接触させる。冷却ジャケット４０は、円環状のジャケット上板４１、円環状のジャケット中板４２、円環状のジャケット下板４３、およびジャケット外筒４４を備える。冷却ジャケット４０の構成部品同士、および冷却ジャケット４０と陽極円筒１１とは、各々接合されている。ジャケット外筒４４には、冷媒（冷却液）を供給する送入口４５と、循環した冷媒を排出する送出口４６が、ジャケット中板４２の上下２箇所に形成されている。なお、送入口４５と送出口４６は、上下どちらにしてもよい。送入口４５と送出口４６には、図示しない管路が接続される。管路（図示省略）の取付け・配置の容易性の観点から送入口４５と送出口４６の上下位置をずらしてもよい。
【００１５】
図１に示すように、陰極１２は、螺旋状であり、陽極筒体１１の中心軸１０に配置されている。また、陰極１２の両端は、それぞれエンドハット１３，１４に固着されている。エンドハット１３，１４は、板状ベイン２１，２２に対して中心軸１０の外側に配置されている。
また、環状磁石３と枠状継鉄５が、このような発振部本体を囲むように配設されて、磁気回路を形成している。また、陰極１２には、図示しないサポートロッドを介して、コイルおよび貫通コンデンサ（図示省略）を有するフィルタ回路６が接続されている。
マグネトロン１の動作時には、陽極管内に生じた高周波電界がアンテナ７によって取り出され、これがマイクロ波として外部へ出力される。
【００１６】
以下、上述のように構成されたマグネトロン１００の冷却動作について説明する。
図示しない供給パイプに連結された管路（図示省略）に冷却液が供給されると、図２に示すように、冷却ジャケット４０のジャケット外筒４４の送入口４５に流入する。
冷却ジャケット４０に流入した冷却液は、ジャケット上板４１とジャケット中板４２とジャケット外筒４４と陽極円筒１１によって形成される円環状の水路に流れ込む。
上記円環状の水路に流れ込んだ冷却液は、陽極円筒１１に開けられた冷媒流路１１１にも流入し、陽極筒体１１側に露出している板状ベイン２１，２２のスリット状の端面２１ｂ，２２ｂに直接当たって、板状ベイン２１，２２のスリット状の端面２１ｂ，２２ｂを冷却液によって直接冷却する（図４参照）。板状ベイン２１，２２の端面２１ｂ，２２ｂが直接冷却されることで、板状ベイン２１，２２全体を効率良く冷却することができる。
そして、冷却ジャケット４０内を流通した冷却液は、ジャケット外筒４４の送出口４６から排出され、最後に図示しない排出用パイプを通して外部の熱変換機（図示省略）に循環され、再冷却されて上記供給用パイプ（図示省略）に供給される。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態に係るマグネトロン１００は、中心軸１０に沿って円筒状に延びる陽極筒体１１と、陽極筒体１１に少なくとも一端が固定され、陽極筒体１１の内面から中心軸１０に向かって延びる複数の板状ベイン２１，２２と、を備え、陽極筒体１１は、板状ベイン２１，２２に冷媒を直接当てる冷媒流路１１１を有する。冷媒流路１１１は、板状ベイン２１，２２の端面２１ｂ，２２ｂ（板状ベイン２１，２２の接合端面）を露出させた開口部であり、冷媒（冷却液）を板状ベイン２１，２２に直接接触させることができる。
この構成により、板状ベイン２１，２２に直接冷媒を当てることで、最も発熱の大きい板状ベイン２１，２２を効果的に冷却することができる。特に、出力が１０ｋＷを超えるような高出力型のマグネトロンに適用して好適である。
また、本実施形態に係るマグネトロン１００は、出力が１０ｋＷ以下のマグネトロンにも適用できる。すなわち、どのような出力のマグネトロンであっても本構造を変えることなく適用できるので、将来的な出力変更や適用条件の変更、取り替え（置換）があっても対応することができ、汎用性を格段に向上させることができる。
【００１８】
図５は、本実施形態のマグネトロンを高出力型（１５ｋＷ）のマグネトロンに適用した場合の効果を説明する図である。図５の縦軸に板状ベイン２１，２２の先端（中心軸１０に面したベインの近傍付近）温度[℃]、横軸に発振時間[分]をとる。
図５に示すように、従来例（図５の符号◇参照）に対して、本実施形態（図５の符号□参照）では、同一条件において板状ベイン２１，２２の先端温度の上昇が抑制され、飽和温度は１０％改善することを確認した。
【００１９】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係るマグネトロンの陽極部と冷却ジャケットを上面側から見た斜視図である。図７は、上記マグネトロンの陽極部を上面側から見た斜視図である。図８は、上記マグネトロンの陽極部の要部断面図である。図１〜図４と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図６に示すように、マグネトロン２００は、円筒状の陽極筒体２１１と、陽極筒体２１１の中心軸１０の周りに放射状に配置された複数の板状ベイン２２１，２２２と、これらを一つ置きに電気的に接続させるための複数個の均圧環３１，３２と、陽極円筒２１１の外周部に配設された冷却ジャケット４０と、一端がいずれか１枚の板状ベイン２２１，２２２に接続されたマイクロ波放出用のアンテナ７と、を備える。
【００２０】
図６〜図８に示すように、陽極筒体２１１は、板状ベイン２２１，２２２に直接冷媒（冷却液）を当てる冷媒流路２１２，２１３を備える。具体的には、陽極筒体２１１は、板状ベイン２２１，２２２の固定部位に対応する位置およびその形状に合わせて、板状ベイン２２１，２２２に直接冷媒を供給するための冷媒流路２１２，２１３を備える。本実施形態では、冷媒流路２１２，２１３は、板状ベイン２２１，２２２の内部の空隙２２３（ベイン内流路）（後記）に連通する上下２箇所の孔である。
【００２１】
図６および図７に示すように、板状ベイン２２１，２２２は、陽極円筒２１１の中心軸１０に対して放射状かつ等間隔に偶数枚配置されており、陽極円筒２１１の内周部と密着している。板状ベイン２２１，２２２は、中心軸１０の近傍からほぼ放射状に延びて、陽極筒体２１１の内面（内周部）に固定されている。
板状ベイン２２１，２２２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極筒体２１１の内面に固定されていない側の板状ベイン２２１，２２２の端面（遊端）２２１ａ，２２２ａは、中心軸１０に沿って延びる同一の円筒面上に配置されている。
【００２２】
特に、板状ベイン２２１，２２２は、内部に冷却液が通るための矩形形状の空隙２２３が画成されている。空隙２２３は、冷媒流路を形成する。なお、板状ベイン２２１，２２２の内部に設けられる空隙２２３は、どのような形状でもよい。空隙２２３は、下記のようにして作製可能である。例えば、板状ベイン２２１，２２２の接合に先立って、板状ベイン２２１，２２２の端面２２１ｂ，２２２ｂ（陽極筒体２１１の内周部固定側の接合端面）から内部を掘削して矩形形状の空隙２２３を形成する。そして、この空隙２２３が形成された板状ベイン２２１，２２２の該当端面を陽極円筒２１１の内周部に接合する。
【００２３】
図８に示すように、板状ベイン２２１，２２２には、内部に冷却液が通るための空隙２２３が陽極筒体２１１の内面（内周部）に向かって開口している。陽極円筒２１１には、１枚の板状ベイン２２１，２２２との接触面内に、冷却水が通るための円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）が２箇所開けられている。以上の構成がすべての板状ベイン２２１，２２２と陽極円筒２１１との接触面全てに対して同様となっている。つまり、板状ベイン２２１，２２２の枚数が１０枚の場合、陽極円筒２１１には上下に各１０個、計２０個の円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）が開口していることになる。
【００２４】
図６に示すように、陽極円筒２１１の外周部には、冷却ジャケット４０が配置されている。冷却ジャケット４０は、円環状のジャケット上板４１、円環状のジャケット中板４２、円環状のジャケット下板４３、およびジャケット外筒４４を備える。冷却ジャケット４０の構成部品同士、および冷却ジャケット４０と陽極円筒２１１とは、各々接合されている。ジャケット外筒４４には、冷媒（冷却液）を供給する送入口４５と、循環した冷媒を排出する送出口４６が、ジャケット中板４２の上下２箇所に形成されている。
【００２５】
以下、上述のように構成されたマグネトロン２００の冷却動作について説明する。
図６に示すように、冷却ジャケット４０のジャケット外筒４４の送入口４５に流入した冷却液は、ジャケット上板４１とジャケット中板４２とジャケット外筒４４と陽極円筒２１１によって形成される円環状の水路に流れ込む。
上記円環状の水路に流れ込んだ冷却液は、陽極円筒２１１に開けられた円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）のうち、上部側の円形の孔（冷媒流路２１２）すべてに並列に流れ込む。そして、冷却液はすべての板状ベイン２２１，２２２の内部の空隙２２３に並列に流れ込んだ後、陽極円筒２１１に開けられた円形の（冷媒流路２１２，２１３）のうち、下部側の円形の孔（冷媒流路２１３）すべてに並列に通った後、ジャケット中板４２とジャケット下板４３とジャケット外筒４４と陽極円筒２１１によって形成される円環状の水路に流れ込み、最後にジャケット外筒４４の送出口４６から排出される。
【００２６】
本実施形態では、板状ベイン２２１，２２２内に冷媒流路となる空隙２２３を設けることで、板状ベイン２２１，２２２の内部まで直接冷媒を供給することができ、最も発熱の大きい板状ベイン２２１，２２２をより一層効果的に冷却することができる。
前記図５に示すように、第１の実施形態（図５の符号□参照）では、従来例（図５の符号◇参照）に対して、飽和温度を１０％改善することを確認したが、第２の実施形態（図５の符号△参照）では、更に３０％改善することを確認できた。特に、出力が１０ｋＷを超えるような高出力型のマグネトロンに適用して好適である。
また、本実施形態に係るマグネトロン２００は、第１の実施形態と同様に、どのような出力のマグネトロンであっても本構造を変えることなく適用できるので、将来的な出力変更や適用条件の変更、取り替え（置換）があっても対応することができ、汎用性を格段に向上させることができる。
【００２７】
ここで、マグネトロン動作時には、陽極管内に生じた高周波電界がアンテナ７によって取り出され、これがマイクロ波として外部へ出力される。本実施形態では、板状ベイン２２１，２２２内に流路となる空隙２２３を設ける構成であるので、板状ベイン２２１，２２２の外観形状は、板状ベイン２１，２２（図４参照）と同一である。特に、板状ベイン２２１，２２２の表面は、空隙２２３を設けていても凹凸等がなく、平坦に整えられているので、陽極管内で生じたマイクロ波が入力側へ漏洩してしまうことはない。
【００２８】
［変形例］
図９および図１０は、第２の実施形態に係るマグネトロンの変形例を示す図である。
<変形例１>
図９に示すように、変形例１のマグネトロン２００Ａは、円筒状の陽極筒体２１１と、陽極筒体２１１の中心軸１０の周りに放射状に配置された複数の板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａと、を備える。
板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａは、内部に冷却液が通る冷媒流路２２３Ａ（連通路，ベイン内流路）が形成されている。冷媒流路２２３Ａは、断面視でコの字形であり、開口部が陽極筒体２１１の冷媒流路２１２，２１３に連通する。図９に示すように、冷媒流路２２３Ａは、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの３辺に沿って隅近傍まで配置される。
冷媒流路２２３Ａは、下記のようにして作製可能である。例えば、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの端面（陽極筒体２１１の内周部固定側の接合端面）の上下２箇所から内部に平行に横連通穴２２３Ａ１，２２３Ａ２を穿設（掘削）し、さらにこの２つの横連通穴２２３Ａ１，２２３Ａ２の端部を上下に連通するように、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの底面から内部に縦連通穴２２３Ａ３を穿設する。なお、縦連通穴２２３Ａ３が開口した板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの底面は、ベインプラグ（図示省略）により塞ぐ。また、ベインプラグの表面は、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの底面の面一となるように埋め込まれる。なお、掘削は、加工コストがかかるので、金型を用いて冷媒流路２２３Ａを有する板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａを作製してもよい。
【００２９】
図９に示すように、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａには、内部に冷却液が通るための冷媒流路２２３Ａが陽極筒体２１１の内面（内周部）に向かって開口している。陽極円筒２１１には、１枚の板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａとの接触面内に、冷却水が通るための円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）が２箇所開けられている。板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの冷媒流路２２３Ａの上下２箇所の開口部は、陽極円筒２１１の冷媒流路２１２，２１３に連通している。以上の構成がすべての板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａと陽極円筒２１１との接触面全てに対して同様となっている。
【００３０】
以上の構成において、前記図６に示すように、冷却ジャケット４０のジャケット外筒４４の送入口４５に流入した冷却液は、ジャケット上板４１とジャケット中板４２とジャケット外筒４４と陽極円筒２１１によって形成される円環状の水路に流れ込む。
上記円環状の水路に流れ込んだ冷却液は、陽極円筒２１１に開けられた円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）のうち、上部側の円形の孔（冷媒流路２１２）すべてに並列に流れ込む。そして、図９に示すように、冷却液はすべての板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの内部の冷媒流路２２３Ａに並列に流れ込んだ後、陽極円筒２１１に開けられた円形の（冷媒流路２１２，２１３）のうち、下部側の円形の孔（冷媒流路２１３）すべてに並列に通る。その後、前記図６に示すように、ジャケット中板４２とジャケット下板４３とジャケット外筒４４と陽極円筒２１１によって形成される円環状の水路に流れ込み、最後にジャケット外筒４４の送出口４６から排出される。
【００３１】
変形例１では、板状ベイン２２１，２２２内に冷媒流路２２３Ａを設けることで、第２の実施形態と同様に、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの内部まで直接冷媒を供給することができ、最も発熱の大きい板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａをより一層効果的に冷却することができる。
なお、上述したように、縦連通穴２２３Ａ３が開口した板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの底面は、平坦に整えられているので、陽極管内で生じたマイクロ波が入力側へ漏洩してしまうことはない。
また、後記する変形例２と比較して、変形例２より冷媒流路２２３Ａを広くすることができる。より詳細には、長方形の板状ベイン２２１，２２２の形状にあわせて、四隅に近いところまで冷媒流路２２３Ａを形成することができるので、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａをより一層効果的に冷却することができる。
【００３２】
<変形例２>
図１０に示すように、変形例２のマグネトロン２００Ｂは、円筒状の陽極筒体２１１と、陽極筒体２１１の中心軸１０の周りに放射状に配置された複数の板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂと、を備える。
板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂは、内部に冷却液が通る冷媒流路２２３Ｂ（連通路，ベイン内流路）が形成されている。冷媒流路２２３Ｂは、断面視でＶの字形であり、開口部が陽極筒体２１１の冷媒流路２２２，２２３に連通する。冷媒流路２２３Ｂは、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの向かい合う上下２辺から離れる方向にそれぞれ傾いて、内部で交差する。
冷媒流路２２３Ｂは、下記のようにして作製可能である。例えば、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの端面（陽極筒体２１１の内周部固定側の端面）の上下２箇所から内部に下降／上昇するように傾斜する横連通穴２２３Ｂ１，２２３Ｂ２を穿設（掘削）する。または、低コストな金型を用いて冷媒流路２２３Ｂを有する板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂを作製してもよい。この２つの横連通穴２２３Ｂ１，２２３Ｂ２の端部は、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの内部で交差することでＶの字形の冷媒流路２２３Ｂを形成する。
【００３３】
変形例２では、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂ内に冷媒流路２２３Ｂを設けることで、第２の実施形態と同様に、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの内部まで直接冷媒を供給することができ、最も発熱の大きい板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂをより一層効果的に冷却することができる。
また、変形例２では、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの端面のみを穿設（掘削）して冷媒流路２２３Ｂを形成しているので、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの外観形状は、板状ベイン２１，２２（図４参照）と同一である。前記変形例１では、縦連通穴２２３Ａ３（図９参照）が開口した板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの底面を平坦に整える必要があるが、変形例２では、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの内部にＶの字形の冷媒流路２２３Ｂを形成するので、板状ベイン２２１Ｂ，２２２Ｂの底面はそもそも平坦に保たれている。冷媒流路２２３Ｂを設けることによる凹凸等がなく、平坦に整えられているので、陽極管内で生じたマイクロ波が入力側へ漏洩してしまうことはない。
【００３４】
なお、本発明は、上記各実施形態および変形例に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜その構成を変更することができる。
【００３５】
例えば、板状ベインや均圧環の材質、形状、構造など、さらに冷媒流路、ベイン内流路の形状、配置個数などは一例であってどのようなものを適用してもよい。
【００３６】
上記した各実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  真空管部
３  環状磁石
４  磁極
５  枠状継鉄
６  フィルタ回路部
７  アンテナ
８  アンテナカバー
１０  中心軸
１１，２１１  陽極筒体
１２  陰極
２１，２２，２２１，２２２，２２１Ａ，２２２Ａ，２２１Ｂ，２２２Ｂ  板状ベイン
２１ａ，２２ａ，２２１ａ，２２２ａ  板状ベインの端面（遊端）
２１ｂ，２２ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ  板状ベインの端面（接合端面）
３１，３２  均圧環
４０  冷却ジャケット（冷却部，冷媒供給部）
４１  ジャケット上板
４２  ジャケット中板
４３  ジャケット下板
４４  ジャケット外筒
４５  送入口
４６  送出口
１００，２００，２００Ａ，２００Ｂ  マグネトロン
１１１，２１２，２１３  冷媒流路（穴（孔），連通路，ベイン内流路）
２２３  空隙（ベイン内流路）
２２３Ａ，２２３Ｂ  冷媒流路（連通路，ベイン内流路）
【図１】
2018056078.tif 000003
【図２】
2018056078.tif 000004
【図３】
2018056078.tif 000005
【図４】
2018056078.tif 000006
【図５】
2018056078.tif 000007
【図６】
2018056078.tif 000008
【図７】
2018056078.tif 000009
【図８】
2018056078.tif 000010
【図９】
2018056078.tif 000011
【図１０】
2018056078.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月21日(2016.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸に沿って円筒状に延びる陽極筒体と、
前記陽極筒体に少なくとも一端が固定され、当該陽極筒体の内面から前記中心軸に向かって延びる複数の板状ベインと、を備え、
前記陽極筒体は、
前記板状ベインに冷媒を直接当てる冷媒流路を有し、
前記冷媒流路は、
前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部を露出させるように形成された開口部である
ことを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記冷媒流路は、
前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部に向かって開口した孔である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記板状ベインは、
前記冷媒流路を流れる冷媒を導入する前記板状ベイン内部に設けられたベイン内流路を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記ベイン内流路は、
前記冷媒流路に向けて開口した空隙である
ことを特徴とする請求項３に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記ベイン内流路は、
前記孔に連通する連通路である
ことを特徴とする請求項３に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記板状ベインは、長方形状であり、
前記連通路は、前記板状ベインの辺に沿って隅近傍まで配置される
ことを特徴とする請求項５に記載のマグネトロン。
【請求項７】
前記板状ベインは、長方形状であり、
前記連通路は、前記板状ベインの向かい合う上下２辺から離れる方向にそれぞれ傾いて、内部で交差する
ことを特徴とする請求項５に記載のマグネトロン。
【請求項８】
さらに、前記冷媒流路に冷媒を供給するとともに、前記冷媒流路から冷媒を回収する冷媒供給部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項９】
前記冷媒供給部は、前記陽極筒体の外周壁に密着配置し、かつ、内部に前記陽極筒体の管軸方向に配置された前記冷媒流路に沿って冷媒を供給する冷却ジャケットを備える
ことを特徴とする請求項８に記載のマグネトロン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のマグネトロンは、中心軸に沿って円筒状に延びる陽極筒体と、前記陽極筒体に少なくとも一端が固定され、当該陽極筒体の内面から前記中心軸に向かって延びる複数の板状ベインと、を備え、前記陽極筒体は、前記板状ベインに冷媒を直接当てる冷媒流路を有し、前記冷媒流路は、前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部を露出させるように形成された開口部であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンの構成を示す図である。図２は、上記マグネトロンの陽極部と冷却ジャケットを上面側から見た斜視図である。図３は、上記マグネトロンの陽極部を上面側から見た斜視図である。図４は、上記マグネトロンの陽極部の要部断面図である。本実施形態のマグネトロンは、例えば工業用のマイクロ波発振装置に用いられるマグネトロンに適用した例である。
図１に示すように、マグネトロン１００は、中心部に配設された真空管部１と、真空管部１を構成する陽極筒体１１の外周部に配設された冷却ジャケット４０（冷媒供給部）と、真空管部１と同軸に配設された一対の環状磁石（マグネット）３と、環状磁石３を磁気的に継ぐ一対の磁極４と、環状磁石３が磁気回路を形成する枠状継鉄（ヨーク）５と、フィルタ回路部６と、アンテナ７と、アンテナカバー８と、を備える。フィルタ回路部６は、チョークコイル（図示省略）を含んでいる。なお、アンテナ７とアンテナカバー８は、図示しない絶縁体とともに出力部を構成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図１〜図３に示すように、板状ベイン２１，２２は、陽極筒体１１の中心軸１０に対して放射状かつ等間隔に偶数枚配置されており、陽極筒体１１の内周部と密着している。板状ベイン２１，２２は、中心軸１０の近傍からほぼ放射状に延びて、陽極筒体１１の内面に固定されている。
板状ベイン２１，２２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極筒体１１の内面に固定されていない側の板状ベイン２１，２２の端面（遊端）２１ａ，２２ａは、中心軸１０に沿って延びる同一の円筒面上に配置されていて、この円筒面をベイン内接円筒と呼ぶ。複数の板状ベイン２１，２２は、円周方向の一つ置きに、ベインの出力側（図１における上側）の端部にろう付けされた上下それぞれ対となった均圧環３１，３２によって連結されている。また、これらの板状ベイン２１，２２は、円周方向の一つ置きに、入力側（図１における下側）の端部にろう付けされた上下それぞれ対となった均圧環３１，３２によっても連結されている。均圧環３１，３２は、これらの板状ベイン２１，２２を一つ置きに電気的に接続する。ちなみに、マグネトロンの共振周波数は、板状ベイン２１，２２のろう付けの状態によっても変わる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１および図２に示すように、陽極筒体１１の外周部には、冷却ジャケット４０が配置されている。冷却ジャケット４０は、枠状継鉄５で囲まれる空間の内部に設けられた発振部本体を冷却するための冷却部であり、循環する冷媒と陽極部を接触させる。冷却ジャケット４０は、円環状のジャケット上板４１、円環状のジャケット中板４２、円環状のジャケット下板４３、およびジャケット外筒４４を備える。冷却ジャケット４０の構成部品同士、および冷却ジャケット４０と陽極筒体１１とは、各々接合されている。ジャケット外筒４４には、冷媒（冷却液）を供給する送入口４５と、循環した冷媒を排出する送出口４６が、ジャケット中板４２の上下２箇所に形成されている。なお、送入口４５と送出口４６は、上下どちらにしてもよい。送入口４５と送出口４６には、図示しない管路が接続される。管路（図示省略）の取付け・配置の容易性の観点から送入口４５と送出口４６の上下位置をずらしてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
以下、上述のように構成されたマグネトロン１００の冷却動作について説明する。
図示しない供給パイプに連結された管路（図示省略）に冷却液が供給されると、図２に示すように、冷却ジャケット４０のジャケット外筒４４の送入口４５に流入する。
冷却ジャケット４０に流入した冷却液は、ジャケット上板４１とジャケット中板４２とジャケット外筒４４と陽極筒体１１によって形成される円環状の水路に流れ込む。
上記円環状の水路に流れ込んだ冷却液は、陽極筒体１１に開けられた冷媒流路１１１にも流入し、陽極筒体１１側に露出している板状ベイン２１，２２のスリット状の端面２１ｂ，２２ｂに直接当たって、板状ベイン２１，２２のスリット状の端面２１ｂ，２２ｂを冷却液によって直接冷却する（図４参照）。板状ベイン２１，２２の端面２１ｂ，２２ｂが直接冷却されることで、板状ベイン２１，２２全体を効率良く冷却することができる。
そして、冷却ジャケット４０内を流通した冷却液は、ジャケット外筒４４の送出口４６から排出され、最後に図示しない排出用パイプを通して外部の熱変換機（図示省略）に循環され、再冷却されて上記供給用パイプ（図示省略）に供給される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係るマグネトロンの陽極部と冷却ジャケットを上面側から見た斜視図である。図７は、上記マグネトロンの陽極部を上面側から見た斜視図である。図８は、上記マグネトロンの陽極部の要部断面図である。図１〜図４と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図６に示すように、マグネトロン２００は、円筒状の陽極筒体２１１と、陽極筒体２１１の中心軸１０の周りに放射状に配置された複数の板状ベイン２２１，２２２と、これらを一つ置きに電気的に接続させるための複数個の均圧環３１，３２と、陽極筒体２１１の外周部に配設された冷却ジャケット４０と、一端がいずれか１枚の板状ベイン２２１，２２２に接続されたマイクロ波放出用のアンテナ７と、を備える。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図６および図７に示すように、板状ベイン２２１，２２２は、陽極筒体２１１の中心軸１０に対して放射状かつ等間隔に偶数枚配置されており、陽極筒体２１１の内周部と密着している。板状ベイン２２１，２２２は、中心軸１０の近傍からほぼ放射状に延びて、陽極筒体２１１の内面（内周部）に固定されている。
板状ベイン２２１，２２２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極筒体２１１の内面に固定されていない側の板状ベイン２２１，２２２の端面（遊端）２２１ａ，２２２ａは、中心軸１０に沿って延びる同一の円筒面上に配置されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
特に、板状ベイン２２１，２２２は、内部に冷却液が通るための矩形形状の空隙２２３が画成されている。空隙２２３は、冷媒流路を形成する。なお、板状ベイン２２１，２２２の内部に設けられる空隙２２３は、どのような形状でもよい。空隙２２３は、下記のようにして作製可能である。例えば、板状ベイン２２１，２２２の接合に先立って、板状ベイン２２１，２２２の端面２２１ｂ，２２２ｂ（陽極筒体２１１の内周部固定側の接合端面）から内部を掘削して矩形形状の空隙２２３を形成する。そして、この空隙２２３が形成された板状ベイン２２１，２２２の該当端面を陽極筒体２１１の内周部に接合する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図８に示すように、板状ベイン２２１，２２２には、内部に冷却液が通るための空隙２２３が陽極筒体２１１の内面（内周部）に向かって開口している。陽極筒体２１１には、１枚の板状ベイン２２１，２２２との接触面内に、冷却水が通るための円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）が２箇所開けられている。以上の構成がすべての板状ベイン２２１，２２２と陽極筒体２１１との接触面全てに対して同様となっている。つまり、板状ベイン２２１，２２２の枚数が１０枚の場合、陽極筒体２１１には上下に各１０個、計２０個の円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）が開口していることになる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図６に示すように、陽極筒体２１１の外周部には、冷却ジャケット４０が配置されている。冷却ジャケット４０は、円環状のジャケット上板４１、円環状のジャケット中板４２、円環状のジャケット下板４３、およびジャケット外筒４４を備える。冷却ジャケット４０の構成部品同士、および冷却ジャケット４０と陽極筒体２１１とは、各々接合されている。ジャケット外筒４４には、冷媒（冷却液）を供給する送入口４５と、循環した冷媒を排出する送出口４６が、ジャケット中板４２の上下２箇所に形成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
以下、上述のように構成されたマグネトロン２００の冷却動作について説明する。
図６に示すように、冷却ジャケット４０のジャケット外筒４４の送入口４５に流入した冷却液は、ジャケット上板４１とジャケット中板４２とジャケット外筒４４と陽極筒体２１１によって形成される円環状の水路に流れ込む。
上記円環状の水路に流れ込んだ冷却液は、陽極筒体２１１に開けられた円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）のうち、上部側の円形の孔（冷媒流路２１２）すべてに並列に流れ込む。そして、冷却液はすべての板状ベイン２２１，２２２の内部の空隙２２３に並列に流れ込んだ後、陽極筒体２１１に開けられた円形の（冷媒流路２１２，２１３）のうち、下部側の円形の孔（冷媒流路２１３）すべてに並列に通った後、ジャケット中板４２とジャケット下板４３とジャケット外筒４４と陽極筒体２１１によって形成される円環状の水路に流れ込み、最後にジャケット外筒４４の送出口４６から排出される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図９に示すように、板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａには、内部に冷却液が通るための冷媒流路２２３Ａが陽極筒体２１１の内面（内周部）に向かって開口している。陽極筒体２１１には、１枚の板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａとの接触面内に、冷却水が通るための円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）が２箇所開けられている。板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの冷媒流路２２３Ａの上下２箇所の開口部は、陽極筒体２１１の冷媒流路２１２，２１３に連通している。以上の構成がすべての板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａと陽極筒体２１１との接触面全てに対して同様となっている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
以上の構成において、前記図６に示すように、冷却ジャケット４０のジャケット外筒４４の送入口４５に流入した冷却液は、ジャケット上板４１とジャケット中板４２とジャケット外筒４４と陽極筒体２１１によって形成される円環状の水路に流れ込む。
上記円環状の水路に流れ込んだ冷却液は、陽極筒体２１１に開けられた円形の孔（冷媒流路２１２，２１３）のうち、上部側の円形の孔（冷媒流路２１２）すべてに並列に流れ込む。そして、図９に示すように、冷却液はすべての板状ベイン２２１Ａ，２２２Ａの内部の冷媒流路２２３Ａに並列に流れ込んだ後、陽極筒体２１１に開けられた円形の（冷媒流路２１２，２１３）のうち、下部側の円形の孔（冷媒流路２１３）すべてに並列に通る。その後、前記図６に示すように、ジャケット中板４２とジャケット下板４３とジャケット外筒４４と陽極筒体２１１によって形成される円環状の水路に流れ込み、最後にジャケット外筒４４の送出口４６から排出される。
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月20日(2017.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸に沿って円筒状に延びる陽極筒体と、
前記陽極筒体に少なくとも一端が固定され、当該陽極筒体の内面から前記中心軸に向かって延びる複数の板状ベインと、を備え、
前記陽極筒体は、
前記板状ベインに冷媒を直接当てる冷媒流路を有し、
前記冷媒流路は、
前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部を露出させるように形成された開口部である
ことを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記冷媒流路は、
前記板状ベインの固定部位に対応する位置に合わせて、前記板状ベインの端部に向かって開口した孔である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記板状ベインは、
前記冷媒流路を流れる冷媒を導入する前記板状ベイン内部に設けられたベイン内流路を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記ベイン内流路は、
前記冷媒流路に向けて開口した空隙である
ことを特徴とする請求項３に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記ベイン内流路は、
前記孔に連通する連通路である
ことを特徴とする請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記板状ベインは、長方形状であり、
前記連通路は、前記板状ベインの辺に沿って隅近傍まで配置される
ことを特徴とする請求項５に記載のマグネトロン。
【請求項７】
前記板状ベインは、長方形状であり、
前記連通路は、前記板状ベインの向かい合う上下２辺から離れる方向にそれぞれ傾いて、内部で交差する
ことを特徴とする請求項５に記載のマグネトロン。
【請求項８】
さらに、前記冷媒流路に冷媒を供給するとともに、前記冷媒流路から冷媒を回収する冷媒供給部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項９】
前記冷媒供給部は、前記陽極筒体の外周壁に密着配置し、かつ、内部に前記陽極筒体の管軸方向に配置された前記冷媒流路に沿って冷媒を供給する冷却ジャケットを備える
ことを特徴とする請求項８に記載のマグネトロン。