(57)【要約】【課題】  いかなるマグネトロン動作条件においても、従来のマグネトロンフィラメント電源装置よりもフィラメント温度を常に適正温度に保つことができるマグネトロンフィラメント電源装置を提供する。【解決手段】  マグネトロン４のフィラメント５に与えるフィラメント電圧Ｖfを直流化回路３によって直流化する。これにより、電力調整回路２により調整しきれないフィラメント電圧Ｖfの変動を抑え安定したフィラメント電圧Ｖfをマグネトロン４のフィラメント５に供給することができる。フィラメント電圧Ｖfが安定することで、フィラメント温度Ｔfの適正温度からのずれを最小限に抑えられる。【選択図】  図１
2005228597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の電源電圧をマグネトロンのフィラメントに印加できる電圧に変圧する変圧用のトランスと、
制御電圧に応じて前記交流電源から前記トランスに供給される電力を調整する電力調整手段と、
前記トランスから出力される交流を直流に変換し、前記フィラメントに印加する直流化手段と、
前記フィラメントに印加されるフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出手段と、
前記フィラメントを流れるフィラメント電流を検出するフィラメント電流検出手段と、
前記フィラメント電圧検出手段により検出された前記フィラメント電圧と前記フィラメント電流検出手段により検出された前記フィラメント電流とに基づいて前記フィラメントの温度に相当するフィラメント温度電圧を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記フィラメント温度電圧と適正温度に相当する基準電圧との誤差に基づく誤差電圧を生成し前記制御電圧として前記電力調整手段に供給する誤差電圧生成手段と、
を具備することを特徴とするマグネトロンフィラメント電源装置。
【請求項２】
前記直流化手段は、前記変圧用のトランスから出力される交流を整流するダイオードと、このダイオードの整流出力を平滑化するコンデンサと、を具備することを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンフィラメント電源装置。
【請求項３】
前記フィラメント温度電圧を演算するための前記フィラメント電圧と前記フィラメント電流との関係より定められた乗数のデータを格納するテーブルデータ格納手段を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のマグネトロンフィラメント電源装置。
【請求項４】
前記テーブルデータ格納手段に、マグネトロンの品種に応じた複数の乗数のデータを格納するとともに、該複数の乗数データのうち１つを任意に選択できる選択手段を具備することを特徴とする請求項３に記載のマグネトロンフィラメント電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンの直熱型カソードすなわちフィラメントに電力を供給するためのマグネトロンフィラメント電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンにおいて、直熱型カソードすなわちフィラメントから放出された電子は、磁界によりサイクロイド運動を行いフィラメントの周囲を回転運動する。これは、マグネトロン特性の一つである。この状態でマグネトロンにアノード電流を流し発振動作を行わせると、回転運動している電子の一部がフィラメントに激突するため、アノード電流（マグネトロン出力）に比例してフィラメント温度（カソード温度）が上昇する。
【０００３】
フィラメントが正常に動作することができる適正温度は例えば２０００ケルビン±５０ケルビン程度であり、これより高い温度ではフィラメントの変形や脱炭現象が発生し、低い温度では電子の放出が不足して異常発振であるモーディング現象が発生する。このため、図４に示すようにアノード電流Ｉbに反比例したフィラメント電圧Ｖfを印加し、フィラメント温度Ｔfを適正温度に保たなければならない。
【０００４】
従来、マグネトロンのフィラメント温度を適正に保つ機能を持つマグネトロンフィラメント電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図５は、そのようなマグネトロンフィラメント電源装置の一例を示すブロック回路図である。このマグネトロンフィラメント電源装置では、変圧用のトランスＴの一次側に設けた電力調整回路２により、高圧回路７からの高圧電源供給により流れるアノード電流Ｉbに応じて、トランスＴの二次側に設けたマグネトロン４のフィラメント５に印加されるフィラメント電圧Ｖfを調整する。
【０００５】
また、トランスＴの２次側に設けた絶縁トランスＰＴとフィラメント電圧検出回路８とにより検出したフィラメント電圧Ｖfと、電流トランスＣＴとフィラメント電流検出回路９とにより検出したフィラメント電流Ｉfとに基づいてフィラメント温度Ｔfに相当するフィラメント温度電圧ＶTfが演算回路１０により演算される。このフィラメント温度電圧ＶTfとフィラメントの適正温度に相当する基準電圧ＶRefとの誤差電圧が誤差増幅器１１により生成され、電力調整回路２に供給される。電力調整回路２は誤差増幅器１１より供給された誤差電圧がゼロになるように、商用電源１からの交流電源に対して電力制御を行う。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９７５４５号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のマグネトロンフィラメント電源装置においては、次のような問題がある。すなわち、マグネトロンのフィラメントが持つインダクタンス成分により、電力調整回路により調整しきれないフィラメント電圧Ｖｆの変動が発生してしまう。すなわち、適正温度からのずれが少なからず発生してしまうこととなり、マグネトロンの安定発振や長寿命化といった点での影響が懸念される。
【０００８】
また、フィラメント温度Ｔfの演算において、フィラメント電圧Ｖfとフィラメント電流Ｉfの関係より一意に決定された比例定数を乗じていたが、この比例定数を近似的に求めることはできても、実際には常に一定であることはなく、フィラメント電圧Ｖfとフィラメント電流Ｉfの値により最適な乗数の値が存在する。すなわち、正確なフィラメント温度Ｔfとそれに応じたフィラメント温度電圧ＶTfの演算結果の精度が低くなってしまう。
【０００９】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、いかなるマグネトロン動作条件においても、従来のマグネトロンフィラメント電源装置よりもフィラメント温度を常に適正温度に保つことができ、マグネトロンの発振安定化と長寿命化を図ることができるマグネトロンフィラメント電源装置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】
【００１０】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）  交流電源の電源電圧をマグネトロンのフィラメントに印加できる電圧に変圧する変圧用のトランスと、制御電圧に応じて前記交流電源から前記トランスに供給される電力を調整する電力調整手段と、前記トランスから出力される交流を直流に変換し、前記フィラメントに印加する直流化手段と、前記フィラメントに印加されるフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出手段と、前記フィラメントを流れるフィラメント電流を検出するフィラメント電流検出手段と、前記フィラメント電圧検出手段により検出された前記フィラメント電圧と前記フィラメント電流検出手段により検出された前記フィラメント電流とに基づいて前記フィラメントの温度に相当するフィラメント温度電圧を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された前記フィラメント温度電圧と適正温度に相当する基準電圧との誤差に基づく誤差電圧を生成し前記制御電圧として前記電力調整手段に供給する誤差電圧生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
（２）  上記（１）に記載のマグネトロンフィラメント電源装置において、前記直流化手段は、前記変圧用のトランスから出力される交流を整流するダイオードと、このダイオードの整流出力を平滑化するコンデンサと、を具備することを特徴とする。
【００１２】
（３）  上記（１）又は（２）のいずれかに記載のマグネトロンフィラメント電源装置において、前記フィラメント温度電圧を演算するための前記フィラメント電圧と前記フィラメント電流との関係より定められた乗数のデータを格納するテーブルデータ格納手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
（４）  上記（３）に記載のマグネトロンフィラメント電源装置において、前記テーブルデータ格納手段に、マグネトロンの品種に応じた複数の乗数のデータを格納するとともに、該複数の乗数データのうち１つを任意に選択できる選択手段を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）又は（２）に記載のマグネトロンフィラメント電源装置では、変圧用のトランスから出力される交流が直流化されてマグネトロンのフィラメントに印加されるので、マグネトロンのフィラメントが持つインダクタンス成分によるフィラメント電圧の変動が抑えられ、電力調整手段による電力調整が確実に行われるようになる。したがって、いかなるマグネトロン動作条件においても、フィラメント温度を常に適正温度に保つことが可能となり、フィラメントの変形や脱炭現象が発生したり、モーディング現象が発生したりすることがないので、マグネトロンの発振安定化と長寿命化を図ることができる。
【００１５】
上記（３）に記載のマグネトロンフィラメント電源装置では、フィラメント温度の演算において、フィラメント電圧とフィラメント電流の値により最適な乗数を用いて演算するので、正確なフィラメント温度とそれに応じたフィラメント温度電圧の演算結果の精度が高くなる。つまり、正確なフィラメント温度電圧を求めることで、いかなるマグネトロン動作条件においても、フィラメント温度を常に適正温度に保つことができ、マグネトロンの長寿命化を図ることができる。
【００１６】
上記（４）に記載のマグネトロンフィラメント電源装置では、使用するマグネトロンの品種に応じて最適な乗数を選択できるので、いかなる品種のマグネトロンでもその品種に最適な乗数を用意しておくことで、正確なフィラメント温度とそれに応じたフィラメント温度電圧の演算結果の精度を高くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るマグネトロンフィラメント電源装置の主要回路構成図である。なお、この図において前述した図５と同一の作用をなす部分については同じ符号を付け、またその説明を省略する。
【００１９】
この実施の形態のマグネトロンフィラメント電源装置は、変圧用のトランスＴの一次側において、商用電源１が電力調整回路２を介してトランスＴの一次巻線Ｎ1に接続されている。電力調整回路２は、誤差増幅器１１から供給される制御電圧に応じてマグネトロン４のフィラメント５に供給する電力を調整する。
【００２０】
一方、トランスＴの二次側において、二次巻線Ｎ2とマグネトロン４の直熱型カソードすなわちフィラメント５との間に直流化回路３が介挿されている。この直流化回路３は、トランスＴの二次巻線Ｎ2からの交流出力を整流するダイオード３１と、ダイオード３１の整流出力を平滑化するコンデンサ３２とを有して構成され、直流にしたフィラメント電圧Ｖfをマグネトロン４のフィラメント５に印加する。マグネトロン４のフィラメント５に印加するフィラメント電圧Ｖfを直流にすることでフィラメント５が持つインダクタンス成分によるフィラメント電圧Ｖfの変動が抑えられる。そして、フィラメント電圧Ｖfの変動が抑えられることでフィラメント５が略適正温度に保たれるので、マグネトロン４の発振が安定する。そして、マグネトロン４の発振が安定することで長寿命化が図れる。
【００２１】
マグネトロン４のアノード６は接地されており、フィラメント５は直流化回路３の他に高圧回路７にも接続されている。高圧回路７は、マグネトロン４のアノード６に対して負の高電圧をフィラメント５に印加してアノード電流Ｉbを流すことによりマグネトロン４に発振動作を行わせる。
【００２２】
トランスＴの二次巻線Ｎ2には、さらに、マグネトロン４のフィラメント５に印加されるフィラメント電圧Ｖfを検出する絶縁トランスＰＴと、マグネトロン４のフィラメント５を流れるフィラメント電流Ｉfを検出する電流トランスＣＴがそれぞれ接続されている。絶縁トランスＰＴで検出されたフィラメント電圧Ｖfはフィラメント電圧検出回路８に入力される。電流トランスＣＴで検出されたフィラメント電流Ｉfはフィラメント電流検出回路９に入力される。フィラメント電圧検出回路８は、絶縁トランスＰＴからの交流出力を、フィラメント電圧Ｖfを示す直流値に変換する。フィラメント電流検出回路９は、電流トランスＣＴからの交流出力を、フィラメント電流Ｉfを示す直流値に変換する。
【００２３】
フィラメント電圧検出回路８で直流値に変換されたフィラメント電圧Ｖfと、フィラメント電流検出回路９で直流値に変換されたフィラメント電流Ｉfとが演算回路１０に入力される。演算回路１０は、フィラメント電圧検出回路８からのフィラメント電圧Ｖfを示す直流値とフィラメント電流検出回路９からのフィラメント電流Ｉfを示す直流値とに基づいてフィラメント温度Ｔfに相当するフィラメント温度電圧ＶTfを演算する。演算回路１０により求められたフィラメント温度電圧ＶTfは誤差増幅器１１に入力される。誤差増幅器１１は、演算回路１０からのフィラメント温度電圧ＶTfと適正温度（例えば２０００ケルビン±５０ケルビン程度）に相当する基準電圧ＶRefとの誤差を増幅して誤差電圧を生成する。誤差増幅器１１は、生成した誤差電圧を制御電圧として電力調整回路２に供給する。
【００２４】
ここで、フィラメント温度Ｔfは次式により算出される。
Ｔf＝ｋ1・（Ｖf／Ｉf）          （１）
ｋ1：比例定数
【００２５】
つまり、フィラメント温度Ｔfは、フィラメント電圧Ｖfとフィラメント電流Ｉfの比と、比例関係にあることを示している。
【００２６】
このように構成された本実施の形態に係るマグネトロンフィラメント電源装置において、絶縁トランスＰＴ及びフィラメント電圧検出回路８によりフィラメント電圧Ｖfを示す直流値が得られるとともに、電流トランスＣＴ及びフィラメント電流検出回路９によりフィラメント電流Ｉfを示す直流値が得られる。これらの直流値は演算回路１０にそれぞれ供給され、フィラメント温度Ｔfに相当するフィラメント温度電圧ＶTfが演算される。このとき、マグネトロン４のフィラメント５には、直流化したフィラメント電圧Ｖfが印加されるので、フィラメント５が持つインダクタンス成分によるフィラメント電圧Ｖfの変動が抑えられる。
【００２７】
これにより、精度の高いフィラメント温度電圧ＶTfが演算される。このフィラメント温度電圧ＶTfは誤差増幅器１１に供給され、適正温度に相当する基準電圧ＶRefとの誤差が増幅されて誤差電圧が生成される。そして、この誤差電圧が制御電圧として電力調整回路２に供給され、該制御電圧に応じてフィラメント５に供給される電力が調整され、フィラメント温度Ｔfが常に適正温度に保たれるようになる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態に係るマグネトロンフィラメント電源装置によれば、マグネトロン４のフィラメント５に与えるフィラメント電圧Ｖfを直流化回路３によって直流化するので、電力調整回路２により調整しきれないフィラメント電圧Ｖfの変動を抑え安定したフィラメント電圧Ｖfをマグネトロン４のフィラメント５に供給することができる。フィラメント電圧Ｖfが安定すれば、フィラメント温度Ｔfの適正温度からのずれを最小限に抑えることで、フィラメント５の変形や脱炭現象が発生したり、モーディング現象が発生したりすることがなく、マグネトロン４が短期間で動作不能となるのを防止することが可能となる。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係るマグネトロンフィラメント電源装置の主要回路構成図である。この実施の形態に係るマグネトロンフィラメント電源装置は、実施の形態１に係るマグネトロンフィラメント電源装置において、演算回路１０にテーブルデータ格納ＲＯＭ１２を接続したものである。
【００３０】
テーブルデータ格納ＲＯＭ１２は、フィラメント電圧検出回路８からのフィラメント電圧Ｖfを示す直流値とフィラメント電流検出回路９からのフィラメント電流Ｉfを示す直流値とに基づいてフィラメント温度Ｔfに相当するフィラメント温度電圧ＶTfを演算するための乗数の値を格納するための記憶装置である。
【００３１】
ここで、フィラメント温度Ｔfは次式により算出される。
Ｔf＝ｋ2・（Ｖf／Ｉf）          （２）
ｋ2：乗数
【００３２】
乗数ｋ2は、フィラメント電圧Ｖfとフィラメント電流Ｉfから正確なフィラメント温度Ｔfを算出するために定められた変数である。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係るマグネトロンフィラメント電源装置によれば、フィラメント温度Ｔfの演算において、フィラメント電圧Ｖfとフィラメント電流Ｉfの値により最適な乗数を用いて演算するので、正確なフィラメント温度Ｔfとそれに応じたフィラメント温度電圧ＶTfの演算結果の精度が高くなる。つまり、正確なフィラメント温度電圧ＶTfを求めることで、いかなるマグネトロン動作条件においても、フィラメント温度Ｔfを常に適正温度に保つことができ、マグネトロン４の長寿命化を図ることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態２に係るマグネトロンフィラメント電源装置では、フィラメント電圧Ｖfとフィラメント電流Ｉfから正確なフィラメント温度Ｔfを算出するために定めた乗数を１個のみ設定したが、マグネトロンの品種それぞれにおいて正確なフィラメント温度Ｔfを算出できるように、値の異なる複数個の乗数を品種毎にテーブルデータ格納ＲＯＭ１２に格納しておいて、使用するマグネトロンの品種に応じて最適なものを選択するようにしても良い。
【００３５】
図３は、実施の形態２に係るマグネトロンフィラメント電源装置の応用例の主要回路構成図であり、複数の乗数を有するとともに、それらを択一的に選択できるものである。すなわち、テーブルデータ格納ＲＯＭ１２Ａには、値の異なる複数の乗数が格納されており、そのうちの任意の１つを選択部１３で選択できるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、いかなるマグネトロン動作条件においても、従来のマグネトロンフィラメント電源装置よりもフィラメント温度を常に適正温度に保つことができ、マグネトロンの発振安定化と長寿命化を図ることができるといった効果を有し、電子レンジなどのマグネトロンを使用する用途への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマグネトロンフィラメント電源装置を示す主要回路構成図
【図２】本発明の実施の形態２に係るマグネトロンフィラメント電源装置を示す主要回路構成図
【図３】本発明の実施の形態２に係るマグネトロンフィラメント電源装置の応用例を示す主要回路構成図
【図４】アノード電流とフィラメント電圧との関係を説明するためのグラフ
【図５】従来のマグネトロンフィラメント電源装置の一例を示す主要回路構成図
【符号の説明】
【００３８】
１  商用電源
２  電力調整回路
３  直流化回路
４  マグネトロン
５  フィラメント
６  アノード
７  高圧回路
８  フィラメント電圧検出回路
９  フィラメント電流検出回路
１０  演算回路
１１  誤差増幅器
１２、１２Ａ  テーブルデータ格納ＲＯＭ
１３  選択部
３１  ダイオード
３２  コンデンサ
Ｔ  トランス
Ｎ1  一次巻線
Ｎ2  二次巻線
ＰＴ  絶縁トランス
ＣＴ  電流トランス
Ｖf  フィラメント電圧
Ｉf  フィラメント電流
Ｔf  フィラメント温度
ＶTf  フィラメント温度電圧
ＶRef  基準電圧
Ｉb  アノード電流
【図１】
2005228597.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005228597.tif 000006
【図５】
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