(57)【要約】【課題】組立時のカソードの位置が変化した場合等でも、組立後のカソード位置の調整により、不要モードの発振等をなくした安定動作が確保できるようにする。【解決手段】陽極１側の開口と陰極支持体６側の開口の接続部に、筒状金属が蛇腹状に折曲げ形成され、内部の真空が維持された状態で伸縮可能となるベローズ１０を取り付け、かつ上記ベローズ１０の外周に、例えば４つの調整部１２を設ける。この調整部１２として、例えばベローズ１０の伸縮方向に進退方向が一致するねじ１３、このねじ１３を通す孔が形成された二股の保持部材１４、この保持部材１４の二股の間に配置されたナット１５を設け、このナット１５を回転させ、陽極１に対する陰極支持体６の位置を変えることで、カソード２の位置を調整し、ねじ１３を陽極１側の雌ねじ部１ｆに螺合することで、陽極１と陰極支持体６を固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極支持体により支持された陰極を円筒状陽極体の中心部に配置するマグネトロンにおいて、
上記陰極支持体と陽極体との接続部に配置され、内部の真空を維持した状態で伸縮することにより上記陽極体と陰極支持体の位置関係を変える金属製ベローズ部材と、
このベローズ部材の周囲に配置された複数の調整部を有し、上記陽極体に対する上記陰極体の位置を調整するための位置調整機構とを設けたことを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
上記位置調整機構の調整部は、上記陰極のｘｙｚ軸の少なくとも１つの軸方向の位置をねじにて調整するねじ調整部分と、このねじ調整部による調整位置を固定するねじ固定部分と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】
上記位置調整機構の各調整部は、上記陽極体又は陰極支持体のいずれか一方に、上記ベローズ部材の伸縮方向に進退方向が一致する１つのねじ及びこのねじに螺合するナットを上記ねじ調整部分及びねじ固定部分として設け、各調整部の上記ねじとナットの螺合位置を変えることにより上記陽極体と陰極支持体の位置関係を調整すると共に、このねじを上記陽極体又は陰極支持体の他方に螺合することにより上記陽極体と陰極支持体を固定することを特徴とする請求項２記載のマグネトロン。
【請求項４】
上記位置調整機構の各調整部は、上記陽極体又は陰極支持体のいずれか一方に、上記ベローズ部材の伸縮方向に垂直な方向に進退する１つのねじとこのねじに螺合する螺合部を上記ねじ調整部分及びねじ固定部分として設け、上記ねじを上記陽極体又は陰極支持体の他方の上記ベローズ部材の伸縮方向に沿った面に当接する構成とし、各調整部の上記ねじと螺合部の螺合位置を変えることにより上記陽極体と陰極支持体の位置関係を調整し、かつこのねじを螺合部へ螺合することにより上記陽極体と陰極支持体を固定することを特徴とする請求項２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、マイクロ波を発振するマグネトロン、特に陰極を円筒状陽極体の中心部に配置するマグネトロンの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マグネトロンは、簡便な構造で効率良く大出力のマイクロ波を発振可能なことから、様々なアプリケーションや装置に利用されており、例えば図６に示される構造となっている。
【０００３】
図６において、円筒状陽極（アノード）１の中心部に、カソード（陰極）２が配置され、このカソード２は、陽極１の横方向に設けられたカソード入力部４を支持体として支持されており、このマグネトロンは、横方向片持ち支持タイプとなる。即ち、カソード入力部４において、線（棒）状のカソード電極５ａ，５ｂが支持・固定され、このカソード電極５ａ，５ｂをカソード２の上端と下端に接続することで、カソード２が陽極１の中心位置に取付け、固定される。また、この陽極１及びカソード入力部４の内部は、真空に維持され、図示していないが、陽極１の上下には電磁石（磁気回路）が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９９０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、マグネトロンでは、陽極１に対するカソード２の組立位置の精度が極めて重要であり、その精度は０．０１ｍｍ単位で制御されており、この組立位置が変化すると、カソード２と陽極共振回路の距離が周上において一定ではなくなり、場所によって動作点が異なることから、マグネトロンの様々な動作特性に変化が生じ、例えば不要モードの発振が生じて動作が不安定になるという問題がある。
【０００６】
従来、発振周波数を精密に同調させる必要があるものとして、混信を避けるため精密に周波数を変更して探知を行うレーダや、高いＱ特性を持つ狭帯域の共振器に、精密に同調したマイクロ波を投入し、電子に加速電界を加えるＬｉｎａｃ等に、マグネトロンが使用されており、これらの場合には、各種のシステムに対応した安定動作、動作点の違いに応じた安定動作が要求される。
【０００７】
また、マグネトロンの動作中、管球（マグネトロン）の内部が加熱されるが、これに伴ない陰極１を保持するカソード電極５ａ，５ｂの熱膨張が生じることで、陽極１に対するカソード２の位置が僅かに変化することが起こる。
【０００８】
更に、図６の陽極１の上下方向［図（Ｂ）のｚ軸方向］の下から上へ磁界が与えられた状態で、カソード電極５ａ，５ｂからカソード２へ電流が与えられるためローレンツ力が働き、例えばカソード２には、図（Ｂ）のｙ軸方向で図の奥へ向かう力がかかり、その位置が僅かに変化する。また、このマグネトロンを動作させる電流は、通常、パルスで流れることから、パルス毎に力が働き、カソード２の位置を振動させることがあった。この振動による動きは、カソード支持体５ａ，５ｂの構造からねじられて発生することがあり、事前の調整が困難であった。
【０００９】
従って、組立時には、上記のカソード電極５ａ，５ｂの熱膨張やカソード２へ与えられるローレンツ力を考慮して、カソード２の位置が確定され、位置決めされるが、この熱膨張やローレンツ力は、使用条件等で変化するものであるため、マグネトロンが使用される各種のシステムや装置によって事後的に調整できれば、使い勝手のよいものが得られる。
【００１０】
上記の問題点は、図６のような片持ち支持タイプだけでなく、カソードを陽極の上下方向から支持する同軸支持タイプのものでも存在し、磁界に対して電界の向きが平行となるためローレンツ力は発生しないが、熱膨張によりカソード位置が変化する。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、組立時のカソードの位置が変化した場合、或いは使用条件の異なる各種のシステムや装置であっても、組立後にカソード位置を調整することで、不要モードの発振等をなくした安定動作が確保できるマグネトロンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、陰極支持体により支持された陰極を円筒状陽極体の中心部に配置するマグネトロンにおいて、上記陰極支持体と陽極体との接続部に配置され、内部の真空を維持した状態で伸縮することにより上記陽極体と陰極支持体の位置関係を変える金属製ベローズ部材と、このベローズ部材の周囲に配置された複数の調整部を有し、上記陽極体に対する上記陰極体の位置を調整するための位置調整機構とを設けたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記位置調整機構の調整部では、上記陰極のｘｙｚ軸の少なくとも１つの軸方向の位置をねじにて調整するねじ調整部分と、このねじ調整部による調整位置を固定するねじ固定部分とを備えたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記位置調整機構の各調整部では、上記陽極体又は陰極支持体のいずれか一方に、上記ベローズ部材の伸縮方向に進退方向が一致する１つのねじ及びこのねじに螺合するナットを上記ねじ調整部分及びねじ固定部分として設け、各調整部の上記ねじとナットの螺合位置を変えることにより上記陽極体と陰極支持体の位置関係を調整すると共に、このねじを上記陽極体又は陰極支持体の他方に螺合することにより上記陽極体と陰極支持体を固定することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、上記位置調整機構の各調整部では、上記陽極体又は陰極支持体のいずれか一方に、上記ベローズ部材の伸縮方向に垂直な方向に進退する１つのねじとこのねじに螺合する螺合部を上記ねじ調整部分及びねじ固定部分として設け、上記ねじを上記陽極体又は陰極支持体の他方の上記ベローズ部材の伸縮方向に沿った面に当接する構成とし、各調整部の上記ねじと螺合部の螺合位置を変えることにより上記陽極体と陰極支持体の位置関係を調整し、かつこのねじを螺合部へ螺合することにより上記陽極体と陰極支持体を固定することを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、陽極体と陰極支持体の接続部にベローズ部材が配置され、真空を維持した状態で陽極体と陰極支持体との位置関係を変えられるようになっており、この位置関係を位置調整機構のねじ調整部分で変えることで、陽極体の中心部への陰極の位置を調整することができる。
また、上記調整部は、ねじ調整とねじ固定を１つのねじで行うことができ、請求項３の場合は、ねじにて陽極体と陰極支持体を固定した状態で、ナットを回転させることで、主にベローズ伸縮方向（ｘ軸又はｙ軸方向）の位置が変わり、複数の調整部のナットの回転量によって、陰極のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の位置が調整される。
また、請求項４の場合は、他の調整部のねじを緩めた状態で該当する調整部のねじを動かすと、ベローズ伸縮方向に垂直な方向（ｙ軸又はｚ軸方向）の位置が変わり、この動作と必要に応じてｘ軸方向の位置を変える動作を複数の調整部について行うことで、陰極のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の位置が調整される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のマグネトロンによれば、組立後にカソードの位置を変えることができるので、組立時のカソードの位置が変化した場合、或いは使用条件の異なる各種のシステムや装置においても、カソード位置を真空封止後でも調整することが可能となり、不要モードの発振等をなくした安定動作が確保できるという効果がある。また、ローレンツ力により発生する構造上の予想外のカソード位置ずれや振動にも対処が可能となる。
更に、ねじ調整とねじ固定を１つのねじを用いて行う調整部とすることにより、調整部を複数配置する本発明において、部品点数が少なく、構成がシンプルになるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係るマグネトロンの構成を示し、図（Ａ）は陰極支持体側から見た図、図（Ｂ）は断面図、図（Ｃ）はカソードでのｘｙｚ軸の図、図（Ｄ）は図（Ａ）の調整部の拡大断面図、図（Ｅ）は調整部の他の例の図である。
【図２】第２実施例のマグネトロンの構成を示し、図（Ａ）は陰極支持体側から見た図、図（Ｂ）は断面図である。
【図３】第３実施例のマグネトロンの構成を示し、図（Ａ）は陰極支持体側から見た図、図（Ｂ）は断面図である。
【図４】第４実施例のマグネトロンの構成（陰極支持体側から見たもの）を示す図である。
【図５】マグネトロンの動作特性を示すグラフで、図（Ａ）は実施例の図、図（Ｂ）は従来例の図である。
【図６】従来のマグネトロンの構成を示し、図（Ａ）は断面図、図（Ｂ）はカソードでのｘｙｚ軸の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１には、第１実施例のマグネトロンの構成（出力、磁気回路を除く）で、ベローズの伸縮方向にねじを配置したものが示されており、このマグネトロンは、図６と同様に、円筒状陽極（アノード）１の中心部にカソード（陰極）２が配置され、この円筒状陽極１は、複数のベーン３を放射状に備え、カソード２は、円筒体の中央の電子放出部２ａと、上下のエンドシールド２ｂを有している。このカソード２は、上下のエンドシールド２ｂが線（棒）状のカソード電極５ａ，５ｂで固定され、このカソード電極５ａ，５ｂが、カソード入力部である陰極支持体６に固定されることにより、陰極支持体６にて支持される。
【００１７】
即ち、カソード入力部である陰極支持体６は、コバール等からなる円筒状金属体７と、ガラスやセラミックからなる円筒状絶縁体８を有し、この絶縁体８に上記カソード電極５ａ，５ｂが固定されることで、陰極支持体６にてカソード２が支持されており、実施例も横方向片持ち支持タイプとなる。また、上記絶縁体８は、内部の電極保持部８ａが内側円筒体８ｂを介して外側円筒体８ｃに繋がるように構成されており、上記金属体７に対し沿面距離（電気的安全性を確保するための距離）を保つように構成されている。
【００１８】
このような構造で、カソード２が陽極１の中心部の所定位置に取付け、固定され、この陽極１の上下には電磁石や永久磁石を配置することにより磁界を与えており、また陽極１及び陰極支持体６の内部は、真空に維持される。
【００１９】
実施例では、陽極１の陰極支持体側壁の開口と円筒状陰極支持体６の開口の接続部（接合部）に、銅等の筒状金属が蛇腹状に折り曲げ形成され、管球（マグネトロン）内部の真空が維持された状態で伸縮可能となるベローズ１０をロウ付けしている。このベローズ１０としては、１つ或いは複数のヒダ（折り目）を持つ一般的な形状でもよいし、緩やかに曲げた肉薄部又は肉厚部を有する弾性変形容易な円筒構造体でもよい。
【００２０】
そして、上記ベローズ１０の外周に、図１（Ａ）のように、例えば９０度の間隔で、４つ（４組）の調整部１２を設けており、この調整部１２は、陽極１と陰極支持体６の両方に渡って配置される。即ち、図１（Ｄ）にも示されるように、調整部１２として、陰極支持体６側に、ベローズ１０の伸縮方向に進退方向が一致するねじ１３と、上記円筒状金属体７のフランジ部分に取り付けられ、上記ねじ１３を通す（螺合結合しない）孔が形成された二股の（溝で分離された２つの壁体を有する）保持部材１４と、この保持部材１４の二股の間（溝）に配置されたナット１５とを設け、陽極１側の壁には、雌ねじ（螺合）部１ｆを形成する。
【００２１】
第１実施例は、以上の構成からなり、上記調整部１２では、ねじ１３が陽極１の雌ねじ部１ｆに結合して固定された状態で、ナット１５を回転させれば、陽極１に対する陰極支持体６の位置を変えることができる。例えば、ナット１５を（ねじ頭側から見て）時計方向へ回転させれば、保持部材１４及び陰極支持体６が陽極１側へ移動し、反時計方向へ回転させれば、保持部材１４及び陰極支持体６が陽極１から離れる方向へ移動する。このとき、ベローズ１０は伸縮しながら、内部の真空状態を維持しており、また上述のように、ねじ１３は陽極１に結合して固定されており、調整位置での固定状態も得られる。
【００２２】
上記のような操作を４つの調整部１２で行うことで、陽極１の中心部に対するカソード２のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸（３次元）の位置が調整される。マグネトロンの製作では、組立時に精密な位置合せが行われており、また組立後に行う調整は微調整であるから、上記調整部１２での調整も小さなものでよく、この調整は、動作特性に応じて予め把握されている手順に従って実施することになる。
【００２３】
図１（Ｅ）には、調整部の他の例が示されており、この調整部１６では、陰極支持体６側に、調整用ねじ１７を螺合結合する雌ねじ部と固定用ねじ１８を通す（螺合結合しない）孔とが形成された保持部材１９を設け、陽極１側の壁に、上記固定用ねじ１８を螺合する雌ねじ（螺合）部１ｆが形成される。上記調整用ねじ１７は、陽極１の壁に当接するように配置される。この例では、調整用ねじ１７とその雌ねじ部がねじ調整部分、上記固定用ねじ１８と雌ねじ部１ｆがねじ固定部分となり、基本的なカソード位置調整においては、ねじ調整部分とねじ固定部分を設ければよいことになる。
【００２４】
上記の構成では、調整用ねじ１７を陽極１の壁に当接して回転させることで、ベローズ１０の伸縮方向（主にｘ軸方向）において陰極支持体６の位置を調整することができ、その調整位置で、固定用ねじ１８を雌ねじ部１ｆに螺合結合すれば、陽極１と陰極支持体６とが固定される。
【００２５】
図２には、第２実施例のマグネトロンの構成が示されており、この実施例は、調整部を配置する部材をシンプルにしたものであり、その他の基本的な構成は、第１実施例と同様となる。
図２では、陰極支持体６を構成する円筒状金属体７の陽極側部材に大径のフランジ（保持部材としも機能する）７Ｇが形成され、このフランジ７Ｇに、図１と同様に、調整部１２として、ねじ１３を通す（螺合結合しない）孔が形成された二股の（溝で分離された２つの壁体を有する）保持部２１を設け、この保持部２１の二股の間（溝）にナット１５が配置され、陽極１側の壁には、雌ねじ部（１ｆ）が形成される。
【００２６】
このような第２実施例によっても、第１実施例と同様に、４つの調整部１２の操作によって、陽極１に対する陰極支持体６の位置を変えることで、陽極１の中心部に配置されるカソード２のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の位置を調整することができる。
【００２７】
図３には、第３実施例のマグネトロンの構成で、ベローズの伸縮方向に垂直な方向にねじを配置したもの示されており、位置調整機構以外の基本的な構成は、図１と同様になっている。
この実施例でも、図３（Ａ）のように、ベローズ１０の外周に、９０度の間隔で４つの調整部２４が設けられており、この調整部２４では、陽極１側のＬ字状部材２５（の雌ネジ部）にねじ２６を螺合し、このねじ２６がベローズ１０の伸縮方向に垂直な方向に進退するように配置される。そして、このねじ２６は、陰極支持体６の円筒状金属体２７のフランジ２７Ｇの外周面に当接することで、調整と固定を行う。図３（Ｂ）では、上記フランジ２７Ｇの外周面がベローズ１０へ向けて下がるように（径が小さくなるように）傾斜させているが、この外周面は傾斜させず、平坦な面としてもよい。
【００２８】
第３実施例は、以上の構成からなり、上記調整部２４では、例えば上部の１つのねじ２６以外のねじ２６を緩め、この状態で上部のねじ２６を回転させれば、フランジ２７Ｇを押すことで、陽極１に対する陰極支持体６の位置、主にベローズ伸縮方向に垂直な方向（ｙ軸又はｚ軸方向）の位置が変わる。ここで、ｘ軸方向については、陰極支持体６をｘ軸方向へ引っ張るようにすることで動かすことができる。そうして、残りの中の１つのねじ２６の操作、更に残りの中の１つのねじ２６の操作というように、順に複数の調整部２４について操作を行うことで、カソード２のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の位置の調整が可能となる。そして、最後の調整部２４の操作が終了した時点では、全てのねじ２６がフランジ２７Ｇの外周面にしっかりと当接する結果、陽極１と陰極支持体６とが固定される。
【００２９】
図４には、第１実施例の変形例が示されており、この例では、図１で説明した調整部１２をベローズ１０の外周に６０度間隔で６つ配置したものである。第２実施例や第３実施例でも、同様に６つの調整部１２，２４を配置することができるが、この調整部１２，２４の数は、適宜設定してよく、少なくとも３つあれば、カソード２のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の位置の調整が可能である。また、支点を１箇所設け、調整部１２，２４を配置する場合は少なくとも２つあれば、カソード２のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の位置の調整が可能となる。
【００３０】
図５には、実施例で位置を調整した場合［図（Ａ）］と位置を調整しない（従来の）場合［図（Ｂ）］のマグネトロン特性の１例が示されており、位置未調整の場合は、図５（Ｂ）の１００で示される部分に不要モード発振が存在するのに対し、位置調整の場合は、図５（Ａ）の１０１で示される部分に不要モード発振が存在せず、安定した動作が得られている。
【００３１】
上記図１，図２の実施例では、ねじ１３及びナット１５を陰極支持体６側へ配置し、ねじの１３の螺合部を陽極１側へ設けたが、この配置を逆にし、ねじ１３及びナット１５を陽極１側へ配置し、ねじの１３の螺合部を陰極支持体６側へ設けることもでき、また図３の実施例では、Ｌ字状部材２５及びねじ２６を陽極１側へ設け、ねじ２６を陰極支持体６側に当接するようにしたが、この配置を逆にし、Ｌ字状部材２５及びねじ２６を陰極支持体６側へ設け、ねじ２６を陽極１側に当接するようにしてもよい。
【００３２】
上記実施例では、横方向で片持ち支持するタイプについて説明したが、同軸型のマグネトロンにおいても、同様に、陽極と陰極支持体との接続部に金属製ベローズと位置調整機構とを設けることで、カソードの位置を調整することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１…円筒状陽極（アノード）、
２…カソード（陰極）、  ４…カソード入力部、
５ａ，５ｂ…カソード電極、
６…陰極支持体（カソード入力部）、
７，２７…円筒状金属体、
７Ｇ，２７Ｇ…フランジ（保持部材）、
８…絶縁体、          １０…金属製ベローズ、
１２，１６，２４…調整部、
１３，２６…ねじ、    １４，１９…保持部材、
１５…ナット、        １７…調整用ねじ、
１８…固定用ねじ、    ２５…Ｌ字状部材（保持部材）。
【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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