(57)【要約】    【課題】  低廉化に適するマイクロ波発振装置を提供すること。    【解決手段】  １．５ＫＷの２個のマグネトロンＡ、Ｂを設けると共に、電源トランス２３、インバ−タ２４、ダイオ−ド２５及びコンデンサ２６で形成した整流平滑回路からなる電源回路を設け、マグネトロンＡ、Ｂを電源回路によって交互に給電し、これらマグネトロンＡから出力するマイクロ波電力と、マグネトロンＢから出力するマイクロ波電力とを加算して３ＫＷのマイクロ波電力を出力するマイクロ波発振装置となっている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の出力値のマイクロ波電力を出力させるマイクロ波発振装置において、
上記した所定の出力値以下のマイクロ波電力を出力する複数のマグネトロンを備え、
各々のマグネトロンの出力を加算させて上記した所定の出力値のマイクロ波電力を得る構成としたことを特徴とするマイクロ波発振装置。
【請求項２】
請求項１に記載したマイクロ波発振装置において、
複数のマグネトロンを一つの電源回路で給電する構成としたことを特徴とするマイクロ波発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低廉化に適するマイクロ波発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波応用装置のマイクロ波発振源としてマグネトロンが利用されている。
広く知られているように、マグネトロンは、直交電磁界形の一種の熱陰極２極管である。
【０００３】
具体的には、陰極であるフイラメントを熱して電子を放出させ、この電子が空洞共振部となっている陰極に向かって進む間に磁界の力によって回転力を受け、空洞共振部に電子の共振現象が起こり、この電子の共振現象によって生ずるエネルギ−がマイクロ波電力として出力する。
【０００４】
図７は、マグネトロンからマイクロ波電力を出力させるマイクロ波発振装置の回路例を示す。
図示するように、このマイクロ波発振装置は、商用電源１１の交流電圧を高電圧に昇圧する昇圧トランス１２と、商用電源電圧を入力した低電圧を出力する低電圧トランス１３とを備えている。
【０００５】
そして、昇圧トランス１２より出力する高電圧が整流器１４により整流され、整流された負電圧がマグネトロン１５の陽極と陰極（フイラメント）に印加される。
また、低電圧トランス１３から出力される低電圧の交流電圧がフイラメントに印加され、フイラメントが加熱される。
【０００６】
上記したマイクロ波発振装置は、既に述べたように、マグネトロン１５のフイラメントから放出した電子の共振現象によって生ずるエネルギ−がマイクロ波電力として出力される。
ただし、マイクロ波電力は、図８に示した斜線部分Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３・・・・・・・の如く、所定レベルＶｒ以上の陽極電圧Ｖが加わることによって発生する。
なお、マイクロ波電力が図示するＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・・・の如く発生するのは、電子を電流と磁界とで運動させるために所定レベルＶｒ以上の陽極電圧Ｖが必要となるためである。
【０００７】
図９は他の従来例として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
このマイクロ波発振装置は、インバ−タ１６の出力電圧によってマグネトロン１５の陽極電圧を印加する構成となっている。
上記のインバ−タ１６は、商用電源１１より入力した交流電圧を一旦直流電圧に変換した後、その直流電圧を高周波の高電圧に変換して出力する。
【０００８】
そして、インバ−タ１６より出力する高周波電圧が整流器１４によって半波整流され、その整流電圧がマグネトロン１５の陽極と陰極とに印加される構成となっている。
なお、マイクロ波電力の出力動作は図８のマイクロ波発振装置と同様となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１２９０７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
マイクロ波発振用のマグネトロンには大小様々な電力量のものがあり、家庭で使用するレンジ用として、例えば、８００Ｗのマグネトロンが備えられており、工業用のマイクロ波発振装置には、１ＫＷ〜６ＫＷ程度のものが備えられている。
【００１１】
一方、マグネトロンの価格は、大型になるに連れて大幅にアップする。
例えば、８００Ｗのマグネトロンは、１，０００円程度であるが、工業用のものでは、１．５ＫＷのマグネトロンは２０，０００円、３ＫＷのマグネトロンは８０，０００円、５ＫＷのマグネトロンは２００，０００円と言うように高価となる。
【００１２】
さらに、マグネトロンは寿命があるために、連続運転するような工業用マイクロ波発振装置のマグネトロンについては、定期的に交換することが行なわれ、その上、複数のマイクロ波発振装置を備える加熱装置などは同時に複数のマグネトロンを交換することになることから、マグネトロン費用が高価となると言う問題があった。
【００１３】
そこで、本発明では、マグネトロンにかかる費用を可能なるかぎり少なくし、経済的に有利なマイクロ波発振装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するため、本発明では、所定の出力値のマイクロ波電力を出力させるマイクロ波発振装置において、上記した所定の出力値以下のマイクロ波電力を出力する複数のマグネトロンを備え、各々のマグネトロンの出力を加算させて上記した所定の出力値のマイクロ波電力を得る構成としたことを特徴とするマイクロ波発振装置を提案する。
【００１５】
上記した本発明は、複数のマグネトロンを一つの電源回路で給電する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定の出力値のマイクロ波発振装置を構成する場合、所定の出力値以下の複数のマグネトロンを備え、これらマグネトロンの各出力を加算して出力させる。
このようにすれば、複数の小型のマグネトロンを用意すればよく、経済的に有利なマイクロ波発振装置となる。
【００１７】
具体的には、３ＫＷ出力のマイクロ波発振装置を構成する場合は、１．５ＫＷ出力のマグネトロンを２個備え、これら２つのマグネトロンの出力を加算して出力させる。
このように構成すれば、例えば、２個のマグネトロンの価格が２０，０００円×２＝４０，０００円となる。ちなみに、３ＫＷのマグネトロンの価格を８０，０００円とすれば、マグネトロン費用が半額となるマイクロ波発振装置となる。
【００１８】
また、本発明では、１ＫＷのマグネトロンを３個備えて３ＫＷ出力、１ＫＷのマグネトロンを５個備えて５ＫＷ出力のマイクロ波発振装置として構成するなど、用意するマグネトロンの数は適宜定めることができる他、複数のマグネトロンについては共通の一つの電源回路によって給電する構成とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は本発明の第１実施形態として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
本実施形態は１．５ＫＷ出力の２個のマグネトロンＡ、Ｂを設け、これらマグネトロンＡ、Ｂの出力を加算して３ＫＷのマイクロ波を出力させるマイクロ波発振装置となっている。
【００２０】
そして、上記のマグネトロンＡ、Ｂは、商用電源１１より交流電圧を入力して高電圧を出力する電源トランス２３と、インバ−タ２４と、ダイオ−ド２５及びコンデンサ２６からなる整流平滑回路とからなる一つの電源回路によって給電される構成としてある。
【００２１】
電源トランス２３は、入力コイル２３Ｐと出力コイル２３Ｓの他に、マグネトロンＡ、Ｂのフイラメントに接続した２つの低電圧出力コイル２３ＦＡ、２３ＦＢを備えている。
【００２２】
そして、出力コイル２３Ｓは、直列接続した２つの出力コイル部２３ＳＡ、２３ＳＢとより形成し、それらの直列接続部Ｑにはインバ−タ２４より高電圧を印加し、また、出力コイル部２３ＳＡ、２３ＳＢの出力端部がマグネトロンＡ、Ｂのフイラメントに接続してある。
【００２３】
インバ−タ２４は、商用電源１１から入力した交流電圧を一旦直流電圧に変換した後に、この直流電圧を高周波の高電圧に変換して出力する。
【００２４】
そして、インバ−タ２４より出力される高電圧は、ダイオ−ド２５とコンデンサ２６によって整流平滑され、ほぼ定電圧化された高電圧がマグネトロンＡ、Ｂの陽極と陰極間に印加される。
【００２５】
上記のように構成したマイクロ波発振装置は、電源トランス２３が備える低電圧出力コイル２３ＦＡ、２３ＦＢの出力電圧によってマグネトロンＡ、Ｂのフイラメントが給電されると共に、出力コイル２３Ｓに発生する出力電圧によってマグネトロンＡ、Ｂの陽極と陰極とが給電される。
【００２６】
また、電源トランス２３は、入力する商用交流電圧にしたがって図示する実線向きの出力電圧ＶＡと図示点線向きの出力電圧ＶＢとを出力することから、出力電圧ＶＡがマグネトロンＡの陽極と陰極間とに印加され、出力電圧ＶＢがマグネトロンＢに印加される。
【００２７】
したがって、マグネトロンＡとマグネトロンＢとには位相が１８０°ずれた出力電圧ＶＡとＶＢとが印加されることから、これらマグネトロンＡ、Ｂは図２に示すところのマイクロ波電力ＰＡ、ＰＢとを出力する。
なお、ＶＱは接続部Ｑの電位、ＶｒＡはマグネトロンＡがマイクロ波電力を出力する所定レベル、ＶｒＢはマグネトロンＢがマイクロ波電力を出力する所定レベルである。
【００２８】
図３は、上記したマイクロ波発振装置のマグネトロンＡ、Ｂを設けた高周波結合器を示す。
この高周波結合器は、Ｔ字型のランチャ−導波管２７とテ−パ−導波管２８とから形成してあり、ランチャ−導波管２７の一方の腕部２７ａにマグネトロンＡを、他方の腕部２７ｂにマグネトロンＢを取付けてある。
【００２９】
この高周波結合器では、各々１．５ＫＷのマグネトロンＡ、Ｂから出力するマイクロ波電力がランチャ−導波管２７で加算された後、テ−パ−導波管２８を介して３ＫＷのマイクロ波電力が伝送される。
【００３０】
図４は第２実施形態として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
本実施形態では、マグネトロンＡ、Ｂの陽極電圧を切換スイッチ２９によって切換える構成としたことに特徴があり、その他は図１に示すマイクロ波発振装置と同じ構成となっている。
【００３１】
なお、切換スイッチ２９はタイミング回路３０によって切換制御する構成としてあるが、切換えるタイミングについては任意に設定することができる。
また、切換スイッチ２９は、機械的なスイッチ、電気的なスイッチの他に、電磁的なスイッチとして構成することができる。
【００３２】
このように構成したマイクロ波発振装置は、切換スイッチ２９がスイッチ端子ａに投入されれば、マグネトロンＡの陽極、陰極間に高電圧ＶＨが整流平滑回路を介して印加され、切換スイッチ２９がスイッチ端子ｂに投入されれば、マグネトロンＢの陽極、陰極間に高電圧ＶＨが整流平滑回路を介して印加される。
【００３３】
したがって、これらマグネトロンＡ、Ｂが交互にマイクロ波電力を出力するから、このマイクロ波発振装置によって、マグネトロンＡ（出力１．５ＫＷ）のマイクロ波電力とマグネトロンＢ（出力１．５ＫＷ）のマイクロ波電力とを加算した３ＫＷのマイクロ波電力を出力する。
【００３４】
図５は第３実施形態として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
本実施形態は、３相交流回線の各々の回線Ｕ、Ｖ、Ｗに低電圧出力トランス３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗを設け、これらトランス３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗの出力電圧によって３つのマグネトロン３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃのフイラメントを給電する構成とし、さらに、マグネトロン３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの陽極、陰極間にはインバ−タ３３の出力電圧ＶＨを整流平滑して印加する構成としてある。
【００３５】
また、インバ−タ３３は上記した各実施形態のインバ−タ２４と同様のものであり、ダイオ−ド３４、３５、３６とコンデンサ３７は整流平滑回路を構成している。
【００３６】
なお、本実施形態のマイクロ波発振装置は、１ＫＷ出力のマグネトロンを３個用意し、３ＫＷ出力のマイクロ波発振装置となっている。
【００３７】
本実施形態のマイクロ波発振装置は、低電圧出力トランス３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗが１２０°の位相差をもってマグネトロン各々のフイラメントを給電して加熱するため、マグネトロン３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃから図６に示したように１２０°の位相差をもってマイクロ波電力ＰＡ、ＰＢ、ＰＣが出力する。
したがって、これらマイクロ波出力ＰＡ、ＰＢ、ＰＣが加算されて３ＫＷ出力のマイクロ波電力を得ることができる。
【００３８】
上記した通り、本発明では小型のマグネトロン複数個用意し、マグネトロン各々のマイクロ波出力を加算して必要となる大きさのマイクロ波電力を得る構成としたので、価格の安いマグネトロンの使用が可能になり、経済的に有利なマイクロ波発振装置となる。
【００３９】
さらに、複数のマグネトロンを一つの電源回路によって給電する構成とすれば、マイクロ波発振装置の低廉化にさらに有利となる。
【００４０】
その他、第３実施形態（図５）の場合、一つのマグネトロンが故障しても他の２つのマグネトロンが正常に動作するので、運転を続行することができるなどの利点がある。
【００４１】
なお、本発明を実施する場合は、出力の同じマグネトロンの組合せに限らず、例えば、１ＫＷ出力のものと２ＫＷ出力のものとを組合せて３ＫＷ出力のマイクロ波発振装置とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
マイクロ波を利用した加熱装置やマイクロ波を利用したプラズマ発生装置などに備えるマイクロ波発振装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
【図２】上記した第１実施形態として示したマイクロ波発振装置のマイクロ波出力状態を表わした波形図である。
【図３】上記した第１実施形態として示したマイクロ波発振装置に備える２つのマグネトロンの取付け構造を示す部分図である。
【図４】第２実施形態として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
【図５】第３実施形態として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
【図６】上記した第３実施形態として示したマイクロ波発振装置のマイクロ波出力状態を表わした波形図である。
【図７】従来例として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
【図８】上記した従来例として示したマイクロ波発振装置のマイクロ波出力状態を表わした波形図である。
【図９】他の従来例として示したマイクロ波発振装置の回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ、Ｂ  マグネトロン
２３  電源トランス
２３ＦＡ、２３ＦＢ  低電圧出力コイル
２４  インバ−タ
２９  切換スイッチ
３０  タイミング回路
３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗ  低電圧出力トランス
３３、３７  インバ−タ
【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】
2007213814.tif 000008
【図７】
2007213814.tif 000009
【図８】
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【図９】
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