(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理室、導波管、マイクロ波発生装置を組み込む電子レンジであって、
前記マイクロ波発生装置が、
加熱要素と、
前記加熱要素の上に設けられ、電子を放出するカソードと、
前記カソードの上に設けられ、前記カソードから放出される電子の流れを制御、収束させ、前記カソードから放出された電子を電子ビームに変換する複数の孔と、前記カソードに向かう表面に、放出される２次電子の量を減少させる第１の２次電子放出減少手段とを有する第１グリッドと、
前記カソードと前記第１グリッドとの間に位置し、阻止コンデンサとしての働きを果たすチョーク構造と、
前記カソード、前記第１グリッド及び前記チョーク構造により規定される、共振回路として働く入力空洞と、
一端が前記第１グリッドと接続し、他端が前記カソードと接続して、前記第1グリッドにバイアス電圧を供給する抵抗器と、
前記第１グリッドの上に設けられ、前記第１グリッドの前記複数の孔を通過した前記電子ビームの通過する複数の孔を有する第２グリッドと、
前記第２グリッドの複数の孔を通過した前記電子を受け取るアノードであって、前記第２グリッドに向かう表面に設けられ、前記アノードに向かう電子の方向を変化させることによって、前記アノードからの２次電子の放出を減少させる第２の２次電子放出減少手段を有する前記アノードと、
前記入力空洞と電気的に絶縁され、前記第２グリッド及び前記アノードにより規定されてマイクロ波を発生する出力空洞と、
前記アノードの周りに設けられ、前記アノードによって発生された熱を冷却させる冷却フィンと、
駆動電圧を前記カソード及び前記アノードに供給する駆動電圧源と、
前記アノード内に整列され、前記出力空洞から前記導波管を通して前記マイクロ波を取り出して、前記調理室内へ送るアンテナと、
前記入力空洞から前記出力空洞まで延在して、前記出力空洞からのマイクロ波の一部を再び前記入力空洞にフィードバックさせるフィードバック構造
とを含むことを特徴とする電子レンジ。
【請求項２】
前記抵抗器が、トリミング抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項３】
前記マイクロ波発生装置が、真空状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項４】
前記第２グリッドが、前記第１グリッドの孔を通過する前記電子ビームが電気的に拡散する前に前記出力空洞内でマイクロ波が発生するように、前記第１グリッドから離間していることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項５】
前記第１の２次電子放出減少手段が、ハフニウム(Hf)、白金(Pt)またはオスミウム(Os)のうちのいずれか１つよりなる金属膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項６】
前記第２の２次電子放出減少手段が、衝突する電子を吸収するように前記アノードに付着される黒鉛層で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項７】
前記第２の２次電子放出減少手段が、ほぼ長方形をなす複数の突出部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項８】
前記第２の２次電子放出減少手段が、ほぼ三角形をなす複数の突出部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項９】
前記第２の２次電子放出減少手段が、ほぼ凸形半円形状をなす突出部と該当突出部に隣接するようにほぼ半円形状をなす複数の凹部とが前記アノードに形成されることによって、サイン波形状部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項１０】
黒鉛層が、前記第２の２次電子放出減少手段に形成されることを特徴とする請求項７、８、９のうちのいずれか１つに記載の電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子レンジに関し、特に、マイクロ波を発生する簡単な構造のマイクロ波発生装置が組み込まれている電子レンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１には、ハウジング１と、高電圧トランス（図示せず）及び高電圧コンデンサ（図示せず）を有する電源部２と、マイクロ波を発生する円筒形のマグネトロン10と、食物（食品）を収容する調理室３とを含む電子レンジの断面図が示されている。図２はマグネトロン10の詳細な断面図であって、このマグネトロン10は円筒形の２極真空管であり、通常、マグネトロン10の中心に位置するカソード11と、マグネトロン10の上部及び下部に各々位置する一対の磁石12ａ、12ｂと、カソード11の周りに配置したアノード13と、アノード13と接続するアンテナ14とを有する。
【０００３】
動作電圧（例えば、４kV）が電源部２から入力端子15に印加される場合、カソード11は加熱されて電子が放出される。この放出電子はアノード13に入射する。
【０００４】
両磁石12ａ、12ｂは磁束を発生し、この磁束は両ガイド部材16ａ、16ｂによって案内され、カソード11とアノード13との間で規定される空洞17を通過する。カソード11から放出された電子は、まず、空洞17内に形成された磁界によって偏向されることによって、アノード13へ入射する前に、カソード11とアノード13との間を回転する。
【０００５】
共振回路はカソード11とアノード13との間における電子の回転によってアノード13内に形成され、アンテナ14を通して放出されるマイクロ波を発生する。放出されたマイクロ波は、導波管５によって調理室３に案内された後、スターラ６によって調理室３内に拡散される。拡散されたマイクロ波は、調理室３内に収容されている食品に入射して、この食品を調理することになる。
このような電子レンジにおいては、電子の動きが電界及び磁界の双方によって制御されるため、複数の磁石を必要とし、電子レンジの構造が複雑になるという欠点がある。さらに、従来の電子レンジに用いられるマイクロ波発生装置は、２極型であるため、マイクロ波の出力を制御することができないという不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、マイクロ波を発生する簡単な構造のマイクロ波発生装置が組み込まれている電子レンジを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の好適実施例によれば、調理室、導波管、マイクロ波発生装置を組み込む電子レンジであって、前記マイクロ波発生装置が、
加熱要素と、前記加熱要素の上に設けられ、電子を放出するカソードと、前記カソードの上に設けられ、前記カソードから放出される電子の流れを制御、収束させ、前記カソードから放出された電子を電子ビームに変換する複数の孔と、前記カソードに向かう表面に、放出される２次電子の量を減少させる第１の２次電子放出減少手段とを有する第１グリッドと、前記カソードと前記第１グリッドとの間に位置し、阻止コンデンサとしての働きを果たすチョーク構造と、前記カソード、前記第１グリッド及び前記チョーク構造により規定される、共振回路として働く入力空洞と、一端が前記第１グリッドと接続し、他端が前記カソードと接続して、前記第１グリッドにバイアス電圧を供給する抵抗器と、前記第１グリッドの上に設けられ、前記第１グリッドの前記複数の孔を通過した前記電子ビームの通過する複数の孔を有する第２グリッドと、前記第２グリッドの複数の孔を通過した前記電子を受け取るアノードであって、前記第２グリッドに向かう表面に設けられ、前記アノードに向かう電子の方向を変化させることによって、前記アノードからの２次電子の放出を減少させる第２の２次電子放出減少手段を有する前記アノードと、前記入力空洞と電気的に絶縁され、前記第２グリッド及び前記アノードにより規定されてマイクロ波を発生する出力空洞と、前記アノードの周りに設けられ、前記アノードによって発生された熱を冷却させる冷却フィンと、駆動電圧を前記カソード及び前記アノードに供給する駆動電圧源と、前記アノード内に整列され、前記出力空洞から前記導波管を通して前記マイクロ波を取り出して、前記調理室内へ送るアンテナと、前記入力空洞から前記出力空洞まで延在して、前記出力空洞からのマイクロ波の一部を再び前記入力空洞にフィードバックさせるフィードバック構造とを含むことを特徴とする電子レンジが提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照しながらより詳しく説明する。
【０００９】
図３は本発明による、マイクロ波発生装置を有する電子レンジの断面図であって、ハウジング21と、マイクロ波発生装置100 と、マイクロ波発生装置100 に取り付けられる電源部105 と、食物（食品）を収容する調理室22とから構成される。本発明のマイクロ波発生装置100 は下部がプレート102 によって覆われ、上部がブラケット103 によって覆われるフィルタボックス101 を有する( 図４参照）。
【００１０】
図４及び図５を参照すると、フィルタボックス101 は、電源部105 に電気的に接続される加熱要素としてのヒータ110 と、カソード120 、第１グリッド130 、第２グリッド140 及びアノード150 を有する。さらに、マイクロ波発生装置100 の内部は真空状態を維持する。
【００１１】
ヒータ110 はフィラメントから構成され、円盤形状のカソード120 はヒータ110 上に位置し、ヒータ110 の加熱の際に熱電子を放出する。第１グリッド130 は、カソード120 から放出された電子を制御・収束するために、カソード120 の上部に位置し、複数の孔135 の形成された円盤形状を有する（図６参照）。カソード120 と第１グリッド130 との間には、チョーク構造160 が設けられている。第１グリッド130 、チョーク構造160 及びカソード120 よりなる空間は、共振回路として機能する入力空洞170 である。
【００１２】
第１グリッド130 上には、複数の孔145 を有する第２グリッド140 が位置し、第１グリッド130 の孔135 を通過した電子ビームはこの複数の孔145 を通過することになる。第２グリッド140 上には、円筒形状を有し、アノード150 によって発生した熱を冷却するための冷却フィン151 を設けたアノード150 が位置する。第２グリッド140 及びアノード150 は、入力空洞170 から電気的に絶縁されており、マイクロ波を発生する出力空洞180 として機能する。詳述すると、第２グリッド140 は、第１グリッド130 の孔135 を通過した電子ビームが電気的に拡散する前に入力空洞170 内のマイクロ波を発生するように、第１グリッド130 から離間している。
【００１３】
入力空洞170 において密度変換された電子の運動エネルギーは、出力空洞180 においてマイクロ波に変換され、そのマイクロ波はアノード150 及び導波管23に整列されたアンテナ155 を通して調理室22に放出される。このアンテナ155 は、出力空洞180 内に設けられ、マイクロ波を取り出すループ形状の結合器156 と、フィルタボックス101 からアンテナ155 を絶縁させる絶縁材で作られる絶縁部材157 と、キャップ158 とを有する。
【００１４】
入力空洞170 と出力空洞180 との間には、共振回路として機能する棒形状のフィードバック構造190 が形成される。このフィードバック構造190 は入力空洞170 から出力空洞180 まで延在し、出力空洞180 からのマイクロ波の一部を入力空洞170 に再びフィードバックさせる。
【００１５】
図７を参照すると、チョーク構造160 は、入力空洞170 において第１グリッド130 とカソード120 との間のグリッドホルダ164 によって支持される金属板162 と、誘電材料166 とを有する。この金属板162 は、カソード120 と電気的に絶縁されている。チョーク構造160 は、入力空洞170 においてマイクロ波を発生する表面電流を通過させ、直流電流を阻止する阻止コンデンサとしての機能を果たす。
【００１６】
図８は、図４中のマイクロ波発生装置100 の等価回路図である。
ヒータ110 は電源部105 と電気的に接続している。アノード150 及びカソード120 は、300V〜500Vの間の電圧を供給する駆動ＤＣ電源200 の正端子及び負端子と各々接続する。
【００１７】
第２グリッド140 はアノード150 と一体になっているため、アノード150 と同一の電位を有する。しかし、第１グリッド130 はカソード120 と一体になっているが、チョーク構造160 のため、カソード120 と異なる電位を有することになる。
【００１８】
一方、本発明の装置には、一端が第１グリッド130 と接続し、他端がカソード120 と接続するトリミング抵抗器210 がさらに設けられる。このトリミング抵抗器210 は、第１グリッド130 にバイアス電圧（例えば、-60V）を供給する働きを果たす。第１グリッド130 は、マイクロ波発生装置100 の初期動作の際、０のバイアス電圧を有する。
【００１９】
図９において、第１曲線220 はアノード150 に流れる電流の変化量を表し、第２曲線230 は第１グリッド130 に印加されるバイアス電圧の変化を表し、第３曲線240 は入力空洞170 におけるマイクロ波の共振波形を表す。
【００２０】
図10に示すように、２次電子の放出を減らすか防止するために、複数の突出部300 及び金属膜310 がアノード150 及び第１グリッド130 に各々形成される。金属膜310 は、カソード120 に向かう第１グリッド130 の表面に形成され、第１グリッド130 からの２次電子の放出を防止する働きを果たす。２次電子は、カソード120 からの熱伝達のため第１グリッド130 から放出される。２次電子が第１グリッド120 から放出されるとき、２次電子の一部（即ち、カソード120 に向かって放出される２次電子）は、カソード120 からの電子の流れを妨害するため遮断されるべきであるが、第２グリッド140 に向かって放出される２次電子は、電子の主流に合流してマイクロ波発生装置の出力レベルを増大させる。ここで、金属膜310 は他の金属よりより安定的な、ハフニウム(Hf)、白金(Pt)またはオスミウム(Os)のうちのいずれか１つよりなることが好ましい。
【００２１】
一対の突出部300 は第２グリッド140 に向かうアノード150 の一面に設けられる。ほぼ長方形をなす突出部300 は、アノード150 に向かって加速される電子と衝突するとき、加速電子の流れの方向を変えてアノード150 からの２次電子の放出可能性を減らす。図10に示すように、突出部300 が長方形で構成されているが、その他の形態で構成されてもよい。図11及び図12は、各々アノード150 上に形成された突出部の変形実施例（突出部300'、300"）を示す模式図である。図11において突出部300'はほぼ三角形をなし、図12において突出部300"は凸状の半円形をなす。本発明の変形実施例において、複数の凹状の半円形状部が凸状の半円形状の突出部300"に隣接するようにアノード150 に形成されることによって、ほぼサイン波曲線形状の突出部がアノード150 に形成される。さらに、黒鉛層320 が各突出部300 、300'、300"に形成されてもよい。この黒鉛層320 は衝突する電子を吸収することによって２次電子の放出を減少させる。さらに、黒鉛層320 は薄膜黒鉛に形成されてもよい。
【００２２】
一方、黒鉛層320 はアノード150 に突出部300 を形成せずに、アノード150 に直接付着されてもよい。
【００２３】
図８及び図９を再び参照して、マイクロ波発生装置100 の動作原理を説明する。
【００２４】
ヒータ 110が600 ℃〜1200℃の温度まで加熱される場合、カソード120 は電子を放出する。第１グリッド130 が初期には０のバイアス電圧を有するので、カソード120 から放出される少量の電子のみが、第１グリッド130 の孔135 及び第２グリッド140 の孔145 を通してアノード150 に達し、残りの電子は第１グリッド130 に吸収される。第１グリッド130 に吸収された電子がバイアス電圧を誘起し、表面電流が入力空洞170 の表面を流れ、表面電流の流れの方向はチョーク構造160 によって変化することによって、入力空洞170 内で微弱な発振が発生する。第１グリッド130 内に充分な電流が蓄積されると、表面電流の流れのため、上述した発振の増幅量は増加することになる（後述）。
【００２５】
カソード120 から放出される電子の第１グリッド130 への吸収のため、第１グリッド130 は負電位を有する。その結果、第１グリッド130 が初期に０バイアス電圧を有し、比較的多量の電子が第１グリッド130 に吸収され得るため、第１グリッド130 の負電位は急激に増加する。第１グリッド130 に吸収される電子の量は時間につれて減少する。第１グリッド130 の負電位は、予め定められた値に至るまで漸進的に増加する。この予め定められた値は、トリミング抵抗器210 によって第１グリッド130 に吸収され得る電子の量によって決定される。
【００２６】
電位の変化に応じて、発振の振幅は、第１グリッド130 の電位が予め定められた値に到達するまで持続的に増加し、予め定められた値に到ると発振振幅は一定であることとなる。この点で、第１グリッド130 は所定の電圧を有し、発振振幅は入力空洞170 の共振構造によって決定される共振周波数で振動することとなる。
【００２７】
同時に、第１グリッド130 の電位変化に応じて、カソード120 から放出される電子は、第１グリッド130 の電位が予め定められたバイアス電位に至るまで、入力空洞170 内で持続的に密度調節されグループ化される。
しかし、第１グリッド130 と第２グリッド140 との間の電位差が増加することによって、これらの間の電界も増加することになる。入力空洞170 と出力空洞180 との間に形成される電界によって、入力空洞170 内の電子グループが、図８中の波線で示したように第１グリッド130 の孔135 を通過する際、これら電子は第１グリッド130 と第２グリッド140 との間で加速される電子ビームに変換される。加速された電子ビームは、第２グリッド140 の孔145 を通してアノード150 に向けて移動する。電子の運動エネルギーは、マイクロ波を放出するためのマイクロ波エネルギに変換される。マイクロ波はアンテナ155 によって出力され、導波管23によって調理室22に案内される。然る後、マイクロ波は、スターラ24によって拡散され、調理室22に置かれた食品に入射することによって、この食品を調理することができる。
上記において、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改良をなし得るであろう。
【００２８】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、第１グリッド及び第２グリッドの組み合せによって電子ビームが効果的に収束され制御されるので、複数のマグネットが不要であり、第２グリッド及びアノードの組み合せが出力空洞を、第１グリッド、カソード及びチョーク構造の組み合せが入力空洞を形成することによって電子レンジの構造をより一層単純化させることができ、且つ、誘電材料で充填された金属板によって入力空洞に発生されるマイクロ波の波長が短くなるので、マイクロ波発生装置の大きさを減らし得、第１グリッド及び第２グリッドが互いに分離された構造を有しているため、両グリッド間の高調波やノイズに対する影響が少なく、トリミング抵抗器として第１グリッドのバイアス電位を制御するようにしてマイクロ波の出力を多様に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子レンジの概略的な断面図である。
【図２】図１中の従来の電子レンジにおけるマグネトロンの詳細な断面図である。
【図３】本発明による電子レンジの概略的な断面図である。
【図４】本発明によるマイクロ波発生装置の構造を説明するための断面図である。
【図５】図４中のマイクロ波発生装置の構造を説明するための部分断面図である。
【図６】本発明によるマイクロ波発生装置に組み込まれるグリッドの斜視図である。
【図７】本発明によるマイクロ波発生装置に組み込まれるチョーク構造の概略的な断面図である。
【図８】図４中のマイクロ波発生装置の等価回路図である。
【図９】本発明によるマイクロ波発生装置に組み込まれる第1グリッドの電圧特性グラフである。
【図１０】本発明によって、２次電子の放出を減らすために、複数の突出部及びコーティングー面がアノード及び第１グリッドに各々形成されることを示す概略的な断面図である。
【図１１】図10中の突出部の変形実施例を示す概略的な模式図である。
【図１２】同じく、図10中の突出部の変形実施例を示す概略的な模式図である。
【符号の説明】
21  ハウジング
22  調理室
23  導波管
24  スターラ
101  フィルタボックス
102  プレート
103  ブラケット
105  電源部
110  ヒーター
120  カソード
130  第１グリッド
135  第１グリッドの孔
140  第２グリッド
145  第２グリッドの孔
150  アノード
151  冷却フィン
155  アンテナ
156  ループ形状の結合器
157  絶縁部材
158  キャップ
160  チョーク構造
162  金属板
164  グリッドホルダ
166  誘電材料
170  入力空洞
180  出力空洞
190  フィードバック構造
200  駆動DC電圧源
210  トリミング抵抗器
220、230 、240 曲線
300、300'、300"  突出部
310  金属膜
320  黒鉛膜
【図１】
0003903450.tif 000002
【図２】
0003903450.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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