(57)【要約】【課題】一つの磁石のみを使用しながらも作用空間での磁束密度を均一にするマグネトロンと、このマグネトロンを装着した電子レンジ及び高周波加熱装置を提供する。【解決手段】前記マグネトロンは、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片と、前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークとを含む。【選択図】図３
2004193103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、
前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、
前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、
前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、
前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片と、
前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークと
を含んでなることを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記上部磁極片は、
前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、
前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部と
を含む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】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、
前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、
前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、
前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導する上部磁極片と、
少なくとも一つのヨークと、
前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含む下部磁極片と
を含んでなり、
前記少なくとも一つのヨークは前記永久磁石を前記下部磁極片に連結することを特徴とするマグネトロン。
【請求項４】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、
前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、
前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、
前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、
前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する下部磁極片と、
前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークと
を含んでなることを特徴とするマグネトロン。
【請求項５】
前記上部磁極片は、
前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、
前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、
前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部と
を含む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】
前記下部磁極片は、
前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含む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】
前記下部磁極片の前記磁束収容部とテーパー部間の角度は、前記上部磁極片の磁束収容部とテーパー部間の角度より大きい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】
前記下部磁極片は、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含む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９】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、
前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、
前記陽極部の下側に設けられる環状の永久磁石と、
前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、
前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片と、
前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークとを含んでなることを特徴とするマグネトロン。
【請求項１０】
前記下部磁極片は、
前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、
前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、
前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部と
を含むことを特徴とする請求項９に記載のマグネトロン。
【請求項１１】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、
前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、
前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、
少なくとも一つのヨークと、
前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導する下部磁極片と、
前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含む上部磁極片と
を含んでなり、
前記少なくとも一つのヨークは前記永久磁石を前記下部磁極片に連結することを特徴とするマグネトロン。
【請求項１２】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、
前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、
前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、
前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する下部磁極片と、
前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する上部磁極片と、
前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークと
を含んでなることを特徴とするマグネトロン。
【請求項１３】
前記下部磁極片は、
前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、
前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、
前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のマグネトロン。
【請求項１４】
前記上部磁極片は、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含むことを特徴とする請求項１３に記載のマグネトロン。
【請求項１５】
前記上部磁極片の前記磁束収容部とテーパー部間の角度は、前記下部磁極片の磁束収容部とテーパー部間の角度より大きいことを特徴とする請求項１４に記載のマグネトロン。
【請求項１６】
前記上部磁極片は、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含むことを特徴とする請求項１２に記載のマグネトロン。
【請求項１７】
請求項１に記載のマグネトロンを含む電子レンジ。
【請求項１８】
請求項１に記載のマグネトロンを含む高周波加熱装置。
【請求項１９】
内部に置かれた飲食物を調理する調理室と、
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導する上部磁極片、少なくとも一つのヨーク、及び前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部からなり、前記少なくとも一つのヨークにより前記永久磁石に磁気的に連結される下部磁極片を有するマグネトロンを含み、前記飲食物を加熱する加熱ユニットと、
前記加熱ユニットにより生成される熱の量を制御する制御部と
を含んでなることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２０】
内部に置かれた飲食物を調理する調理室と、
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する下部磁極片、及び前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークを有するマグネトロンを含み、前記飲食物を加熱する加熱ユニットと、
前記加熱ユニットにより生成される熱の量を制御する制御部と
を含んでなることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２１】
内部に置かれた飲食物を調理する調理室と、
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の下側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片、及び前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークを有するマグネトロンを含み、前記飲食物を加熱する加熱ユニットと、
前記加熱ユニットにより生成される熱の量を制御する制御部と
を含んでなることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２２】
内部に置かれた飲食物を調理する調理室と、
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、少なくとも一つのヨーク、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導し、前記少なくとも一つのヨークにより前記永久磁石に磁気的に連結される下部磁極片、及び前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部からなる上部磁極片を有するマグネトロンを含み、前記飲食物を加熱する加熱ユニットと、
前記加熱ユニットにより生成される熱の量を制御する制御部と
を含んでなることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２３】
内部に置かれた飲食物を調理する調理室と、
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する下部磁極片、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する上部磁極片、及び前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークを有するマグネトロンを含み、前記飲食物を加熱する加熱ユニットと、
前記加熱ユニットにより生成される熱の量を制御する制御部と
を含んでなることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２４】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部から陰極部が空間を置いて離隔してなる同心状の陰極部−陽極部対と、
前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、
前記永久磁石により発生される磁束を前記空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、
前記磁束を前記空間の下部に誘導する下部磁極片と、
前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークと
を含んでなることを特徴とするマグネトロン。
【請求項２５】
前記上部磁極片は、
前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、
前記収容された磁束を前記空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、
前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部と
を含むことを特徴とする請求項２４に記載のマグネトロン。
【請求項２６】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導する上部磁極片、少なくとも一つのヨーク、及び前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部からなり、前記少なくとも一つのヨークにより前記永久磁石に磁気的に連結される下部磁極片を有し、高周波粒子ビームを発生させるマグネトロンを含む高周波粒子加速ユニットと、
前記高周波粒子ビームの強度を制御する制御部とを含んでなることを特徴とする高周波装置。
【請求項２７】
前記高周波装置は、高周波加熱装置、粒子加速器、及びレーダーユニットのなかの一つであることを特徴とする請求項２６に記載の高周波装置。
【請求項２８】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する下部磁極片、及び前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークを有するマグネトロンを含む高周波粒子加速ユニットと、
前記高周波粒子ビームの強度を制御する制御部とを含んでなることを特徴とする高周波装置。
【請求項２９】
前記高周波装置は、高周波加熱装置、粒子加速器、及びレーダーユニットのなかの一つであることを特徴とする請求項２８に記載の高周波装置。
【請求項３０】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の下側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片、及び前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークを有し、高周波粒子ビームを発生させるマグネトロンを含む高周波粒子加速ユニットと、
前記高周波粒子ビームの強度を制御する制御部とを含んでなることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項３１】
前記高周波加熱装置は、高周波加熱装置、粒子加速器、及びレーダーユニットのなかの一つであることを特徴とする請求項３０に記載の高周波加熱装置。
【請求項３２】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、少なくとも一つのヨーク、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導し、前記少なくとも一つのヨークにより前記永久磁石に磁気的に連結される下部磁極片、及び前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部からなる上部磁極片を有し、高周波粒子ビームを発生させるマグネトロンを含む高周波粒子加速ユニットと、
前記高周波粒子ビームの強度を制御する制御部とを含んでなることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項３３】
前記高周波加熱装置は、高周波加熱装置、粒子加速器、及びレーダーユニットのなかの一つであることを特徴とする請求項３２に記載の高周波加熱装置。
【請求項３４】
多数の共振回路を形成する環状の陽極部、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する下部磁極片、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する上部磁極片、及び前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークを有し、高周波粒子ビームを発生させるマグネトロンを含む高周波粒子加速ユニットと、
前記高周波粒子ビームの強度を制御する制御部とを含んでなることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項３５】
前記高周波加熱装置は、高周波加熱装置、粒子加速器、及びレーダーユニットのなかの一つであることを特徴とする請求項３４に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネトロンと、これを採用する電子レンジ及び高周波加熱装置に係り、より詳しくはマグネトロンの内部の永久磁石から発生する磁束を作用空間に誘導する上部及び下部磁極片に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンは磁電管とも言われるもので、図１に示すように、一般に、熱電子を放出するフィラメント１０１を含む陰極部が軸心に配置され、多数の共振回路を形成するベーン１０２及び陽極本体１０３を含む陽極部が前記陰極部の外側に設けられ、前記陰極部と前記陽極部との間には、前記陰極部から放出された熱電子が運動する作用空間１０４が形成される。一方、前記熱電子が一定の運動形態を有するようにするため、外部電力の印加により前記陰極部と陽極部間で発生する所定の電圧差による電界が前記作用空間１０４に形成されて電子の直進運動を制御し、前記陽極部の上下側にそれぞれ上部永久磁石１０５ａ及び下部永久磁石１０５ｂが対称的に配置されて前記作用空間に磁束を印加することにより熱電子の回転運動を制御する。この際、前記二つの永久磁石１０５ａ、１０５ｂから生成される磁束を前記作用空間１０４に誘導するため（磁石のＮ極→Ｓ極方向への回転性は便宜上無視）、上部磁極片１０６ａ及び下部磁極片１０６ｂが前記永久磁石１０５と陽極部間に設けられる。このような構成により、熱電子は前記作用空間１０４で電磁気力による螺旋運動を行い、陽極部に到達する。この際、前記陰極部の周囲には電子による回転電磁極が生じ、陽極部の共振回路には誘導電流が生じることにより、振動が刺激されて持続する。このようなマグネトロンは、主に高周波加熱装置、粒子加速器、レーダー装置などの産業応用機器を始めとして、電子レンジのような家庭用機器の部品として広く使用される。
【０００３】
ところが、このように陽極部の上下側に設けられる二つの永久磁石１０５ａ、１０５ｂは、作用空間に均一な磁束密度及び対称性を有するようにして電子の運動を均一にすることで、無駄なノイズの発生を抑制するためのものである。これはマグネトロンの高さを増大させるだけでなく、マグネトロンの総重量及び体積を増大させる。また、二つの磁石を設けることによる組立工程の追加により、マグネトロンの生産単価が上昇する原因となった。
【０００４】
したがって、前記陽極部の上側に一つの永久磁石のみを設ける構成が提起されたが、これは、図２のグラフから分かるように、前記作用空間に印加される磁束密度の不均一により電子の運動が均一でなくて多くの無駄なノイズが発生して発振効率を低減させるため、小容量のマグネトロンに一部採用されているばかりであった。図２において、Ｘ軸は磁石に近くに接するマグネトロンの上側に設けられる上部磁極片を０地点として下部磁極片までの距離をｍｍ単位で示し、Ｙ軸は前記Ｘ軸の各地点での磁束密度をＴ（tesla）単位で示している。一方、このような問題点を改善するため、日本国特開平５−４１１７３に開示されたように、上部及び下部磁極片のテーパー角度を異に構成するか、又は上部及び下部磁極片の中央に形成される孔の大きさを異に構成して、磁束密度を均一にしようとする努力があったが、これは、上部及び下部磁極片のテーパー面の端部で、陽極部の軸心に垂直な方向の部分を維持させることにより、全体として磁束の分散を引き起こすため、磁石が有する磁束容量に比べてマグネトロンの発振効率が低下する問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するためのもので、その目的は、マグネトロンの上側又は下側に一つの磁石のみを設け、前記磁石側の磁極片は磁束を分散させる形状を、前記磁石の反対側の磁極片は磁束を集中させる形状を具現することにより、作用空間での磁束密度が均一なマグネトロンを提供し、かつこのマグネトロンを装着した電子レンジ及び高周波加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片と、前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークとを含んでなるマグネトロンを提供する。
【０００７】
前記上部磁極片は、前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部とを含み得る。
【０００８】
また、本発明は、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導する上部磁極片と、少なくとも一つのヨークと、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含む下部磁極片とを含んでなり、前記少なくとも一つのヨークは前記永久磁石を前記下部磁極片に連結するマグネトロンを提供する。
【０００９】
また、本発明は、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する下部磁極片と、前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークとを含んでなるマグネトロンを提供する。
【００１０】
前記上部磁極片は、前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部とを含み得る。
前記下部磁極片は、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含み得る。
【００１１】
また、本発明は、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の下側に設けられる環状の永久磁石と、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する上部磁極片と、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導する下部磁極片と、前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークとを含んでなるマグネトロンを提供する。
【００１２】
前記下部磁極片は、前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部とを含み得る。
【００１３】
また、本発明は、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、少なくとも一つのヨークと、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導する下部磁極片と、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含む上部磁極片とを含んでなり、前記少なくとも一つのヨークは前記永久磁石を前記下部磁極片に連結するマグネトロンを提供する。
【００１４】
また、本発明は、多数の共振回路を形成する環状の陽極部と、前記陽極部から所定空間を置いて前記陽極部の軸心に配置され、熱電子を放出する陰極部と、前記陽極部の上側に設けられる環状の永久磁石と、前記永久磁石により発生される磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、磁束分散構造を有する下部磁極片と、前記磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、磁束集中構造を有する上部磁極片と、前記永久磁石を前記下部磁極片に磁気的に連結する少なくとも一つのヨークとを含んでなるマグネトロンを提供する。
【００１５】
前記下部磁極片は、前記永久磁石により発生される磁束を収容するため、前記永久磁石と前記陽極部間に配置される環状の磁束収容部と、前記収容された磁束を前記所定空間の上部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の上部側に、下方に斜めに延長されるテーパー部と、前記収容された磁束を分散させるため、前記テーパー部の内側縁部から上方に斜めに延長される磁束分散部とを含み得る。
前記上部磁極片は、前記永久磁石から前記少なくとも一つのヨークを介して誘導される磁束を収容する環状の磁束収容部、及び前記収容された磁束を前記所定空間の下部に誘導するため、前記環状の磁束収容部の内側縁部から前記所定空間の下部側に、上方に斜めに延長されるテーパー部を含み得る。
【発明の効果】
【００１６】
前記のような構成的特徴を有する本発明によると、一つの磁石のみを備えていながらも作用空間の磁束密度を均一にする構造を有するので、マグネトロンの体積を減少させ、よってマグネトロンの生産単価の節減を実現することができる。
また、マグネトロンの熱的上昇による減磁を相当の部分低減させて、マグネトロンの発振効率を上昇させることができる。
また、このような効果を有するマグネトロンを装着する電子レンジ及び高周波加熱装置においても、前記効果に相応する生産単価の節減及び作動効率の上昇をもたらすことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、簡潔な説明のため、従来の技術と同一の構成及び作用についての説明及び図示はなるべく省くか又は圧縮することにし、同一作用を有する同一構成に対して同一符号を付ける。
以下、本発明による好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここで、永久磁石のＮ極とＳ極の分極と、これによるＮ極からＳ極への磁束回転方向は、説明の明確のために考慮しないで、Ｎ極及びＳ極が共に磁束を発散するものと想定する。
【００１８】
図３は、本発明の第１実施形態によるマグネトロンの側断面図である。同図に示すように、環状の陽極本体３０１とともに陽極部を構成する複数のベーン３０２が共振回路を形成するため、軸心方向に等間隔で配置され、その一つのベーン３０２には、外部へ高調波を誘導するアンテナ３０３が接続されている。また、前記陽極本体３０１の軸心にはコイルスプリング状のフィラメント３０４が設けられ、このフィラメント３０４と前記ベーン３０２の先端部との間には作用空間３０５が形成される。
【００１９】
前記作用空間３０５に磁束を印加させるため、前記陽極部の上側には環状の永久磁石３０６が設けられ、この永久磁石３０６により発生する磁束を前記作用空間３０５に誘導するため、上部磁極片３０７及び下部磁極片３０８が設けられる。前記上部磁極片３０７は前記永久磁石３０６に磁気的に直接接しているので、前記作用空間３０５に十分な磁束を誘導することができ、前記下部磁極片３０８は前記磁石３０６の反対側、つまり前記陽極部の下側に位置し、上部及び下部ヨーク３０９ａ、３０９ｂを介して前記永久磁石３０６に連結されるので、前記永久磁石３０６から上部及び下部ヨーク３０９ａ、３０９ｂを介して案内される磁束を前記作用空間３０５の下側に誘導する。
【００２０】
したがって、本実施形態においては、永久磁石３０６−上部磁極片３０７−作用空間３０５−下部磁極片３０８−下部ヨーク３０９ｂ−上部ヨーク３０９ａ−永久磁石３０６からなる閉磁気回路が形成される（永久磁石の上側をＮ極であると想定し、Ｎ極からＳ極への磁束回転方向を例外的に考慮したものである）。一方、前記下部磁極片３０８から前記作用空間３０５の下側に印加される磁束は、前記永久磁石３０６から前記上部及び下部ヨーク３０９に移動する間に漏洩する量が存在するので、前記作用空間３０５に均一な磁束密度が形成されない問題点が発生し得る。
【００２１】
このような現象を克服するため、本実施形態においては、前記上部磁極片３０７の形状を、図３及び図４に示すように、磁束を分散させ得る構造にした。すなわち、前記永久磁石３０６と陽極部間で前記永久磁石３０６から磁束を収容する環状の磁束収容部３０７ａと、収容された磁束を前記作用空間３０５の上側に誘導するため、前記磁束収容部３０７ａの内側縁部から前記作用空間３０５の上側に斜めに延長されるテーパー部３０７ｂと、前記テーパー部３０７ｂの内側縁部から上側に所定角度で折曲され、磁束を一部分散させ得る磁束分散部３０７ｃとを有する。
【００２２】
このような図３及び図４の形状を有する上部磁極片３０７により磁束が分散される現象を図５に矢印で示す。すなわち、ａ方向への矢印は、作用空間３０５の上側に誘導される磁束を示し、ｂ方向への矢印は前記磁束分散部３０７ｃの影響により分散される磁束を示す。
一方、前記下部磁極片３０８は、前記永久磁石３０６から上部及び下部ヨーク３０９を介して移動してきた磁束が最大限分散されずに前記作用空間３０５の下側に誘導されるように、磁束が集中する磁束集中構造を有する。すなわち、図３及び図６に示すように、本実施形態による下部磁極片３０８は、前記上部及び下部ヨーク３０５を介して前記磁石３０６から移動してきた磁束を収容する磁束収容部３０８ａと、収容された磁束を前記作用空間３０５の下側に集中して誘導するため、所定の傾斜角を有し、前記自走収容部３０８ａの内側縁部から前記作用空間３０５の下側に延長され、その端部が前記作用空間３０５の下側に向かう（図３）テーパー部３０８ｂとを有する。このような構成により、前記テーパー部３０８ｂの端部から前記作用空間３０５の下側に磁束が集中するので、前記上部磁極片３０７から印加される磁束量にほぼ比例する磁束を前記作用空間３０５に印加することができ、よって前記作用空間３０５の磁束密度を均一にすることができる。
【００２３】
このような下部磁極片３０８の形状による磁束の集中現象を図７に矢印で示す。ここで、ｃ方向の矢印は作用空間の下側に誘導される磁束を示す。このように、図４の上部磁極片３０７及び図６の下部磁極片３０８を有することにより、マグネトロンの作用空間３０５には、作用空間３０５の上中下部にかかわらず、ほぼ均一の磁束密度が維持されるので、電子運動が均一になり、よって無駄なノイズの発生を抑制させることができる。図４及び図６に示すように、前記下部磁極片３０８の磁束収容部３０８ａとテーパー部３０８ｂ間の角度（θ２）は前記上部磁極片３０７の磁束収容部３０７ａとテーパー部３０７ｂ間の角度（θ１）より大きいことが分かる。これは本発明のさらに一つの特徴であって、磁石の反対側の下部磁極片の磁束収容部３０８ａから延長されるテーパー部３０８ｂを急に折曲することにより、磁束の漏洩を最大限抑制するためのものである。
【００２４】
前記のような構成を有するマグネトロンにおいて、フィラメントに外部電源が印加されると、前記フィラメント３０４に提供される動作電流によりフィラメント３０４が加熱されて熱電子を放出し、放出された熱電子群は、前記作用空間３０５に形成される電界及び磁界の影響で直進及び回転運動を行いながら前記ベーン３０２の先端部に接することにより、前記隣接ベーン３０２間に電位差を交番に印加させる。こうして、前記熱電子群が回転する速度に相応する高調波が発生し、この高調波は前記アンテナ３０３を介して外部へ送出される。この際、図８のグラフのａ線は、電子の運動に影響を及ぼす作用空間３０５での磁束密度が作用空間の上下側にわたって比較的均一に維持されるので、電子の運動が均一になることを示す。図８のグラフのｂ線は、既存の、上側及び下側に永久磁石を備えた構造のマグネトロンの作用空間での磁束密度を示す。図８において、Ｘ軸は上部ヨーク３０９ａを０地点として下部ヨーク３０９ｂの下面までの距離をｍｍ単位で示し、Ｙ軸は前記Ｘ軸の各地点に対応する磁束密度をＴ単位で示している。図８に、既存の上下側に二つの永久磁石を備えたマグネトロンと、本実施形態によるマグネトロンを比較して示すように、本実施形態によるマグネトロンと、既存の上下側に二つの磁石を備えたマグネトロンの作用空間での磁束密度分布がほぼ類似する。したがって、本実施形態によっても、電子の運動が均一になるので、無駄なノイズの発生を抑制することができる。
【００２５】
一方、電子が陽極部を構成するベーンの先端部に衝突して吸収されることにより、前記陽極部は高温状態を維持し、よって陽極部の熱は永久磁石に伝導されて永久磁石の減磁を引き起こすので、マグネトロンの発振効率が低減する。一般に、従来には上側及び下側の両方に永久磁石を設けたため、陽極部の上下側に発散する熱を上部及び下部永久磁石が全部吸収して減磁を引き起こしたが、本実施形態においては、同じ磁束量を発生させるため、より大きな磁石を陽極部の上側に位置させても、陽極部の下側に発散する熱はそのまま外気として発散し、上側の熱のみを磁石が吸収するので、永久磁石の減磁率が相対的に低下し、よってマグネトロンの発振効率が上昇する効果がある。したがって、同一発振効率のマグネトロンを生産する場合であっても、既存のように上下側に設けられた二つの永久磁石を合わせた大きさより多少小さい永久磁石でも構成することができる。
【００２６】
図９は、前記第１実施形態とは異なり、陽極部の下側に永久磁石が設けられた構成を有する本発明の第２実施形態によるマグネトロンの側断面図である。この実施形態においても、図１ないし図７の実施形態と同様に、永久磁石３０６が存在する側の下部磁極片３０８は磁束分散構造を有し、その反対側の上部磁極片３０７は磁束集中構造を有するようにして、作用空間での磁束密度を均一にすることができる。
【００２７】
前記のような構成を有するマグネトロンは、マグネトロンを必要とする各種の装置に適用できるが、特に一般に広く使用される高周波加熱装置又は電子レンジに採用することにより、高周波加熱装置又は電子レンジの生産単価の節減と、作動効率の上昇をもたらすことができる。
本発明のマグネトロンは、電子レンジに用いることができる。図１０に示すように、電子レンジ１０００は通常制御部１００２と、調理室１００４と、加熱部１００６とを含むが、前記加熱部はマグネトロンを含む。一般に、制御部１００２は、飲食物を前記調理室１００４内で調理し得るように、使用者の入力により動作して、前記加熱部１００６のマグネトロンにより伝達される熱の量を制御することになる。電子レンジに用いられる多様な制御部が知られているので、制御部についてのこれ以上の説明は省く。
【００２８】
本発明のマグネトロンは、例えば高周波加熱装置、粒子加速器及びレーダー装置などの産業応用機器に適用することができる。図１１のブロック図に示すように、本発明による、高周波加熱装置、粒子加速器又はレーダー装置などの高周波装置１１００は、前述したように、通常高周波粒子ビームを発生させるマグネトロン１１０２と、高周波粒子ビームの強度を制御する制御部１１０４とを含む。高周波装置に用いられる多様な制御部が知られているので、制御部についてのこれ以上の説明は省く。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のマグネトロンの縦断面図である。
【図２】一つの永久磁石を備えたマグネトロンの作用空間での磁束密度分布を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態によるマグネトロンの要部を示す縦断面図である。
【図４】図３の上部磁極片を示す斜視図及び側断面図である。
【図５】図３の上部磁極片の磁束分散現象を示す側断面図である。
【図６】図３の下部磁極片を示す斜視図及び側断面図である。
【図７】図３の下部磁極片の磁束集中現象を示す側断面図である。
【図８】従来のマグネトロンと本発明の実施形態によるマグネトロンの作用空間での磁束密度分布を示すグラフである。
【図９】本発明のほかの実施形態によるマグネトロンの要部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態によるマグネトロンを有する電子レンジの概略図である。
【図１１】本発明の実施形態によるマグネトロンを有する高周波装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
３０１    陽極本体
３０２    ベーン
３０３    アンテナ
３０４    フィラメント
３０５    作用空間
３０６    永久磁石
３０７    上部磁極片
３０７ａ    磁束収容部
３０７ｂ    テーパー部
３０７ｃ    磁束分散部
３０８    下部磁極片
３０９ａ    上部ヨーク
３０９ｂ    下部ヨーク
【図１】
2004193103.tif 000003
【図２】
2004193103.tif 000004
【図３】
2004193103.tif 000005
【図４】
2004193103.tif 000006
【図５】
2004193103.tif 000007
【図６】
2004193103.tif 000008
【図７】
2004193103.tif 000009
【図８】
2004193103.tif 000010
【図９】
2004193103.tif 000011
【図１０】
2004193103.tif 000012
【図１１】
2004193103.tif 000013