(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターリード棒の上端に接合したトップハットと、サイドリード棒の上端に接合したエンドハットとを軸方向に対向して配設し、上記トップハットとエンドハットとの間にフィラメントコイルを配置したマグネトロン用カソードにおいて、上記エンドハットが耐火性金属から成る板状素材をプレス加工して形成した成形体から成り、上記エンドハットは、フィラメントコイルの下端部を嵌合する円筒形状の凹陥部と、センターリード棒を挿通するために上記凹陥部の中央に穿設された開口と、凹陥部の周囲に形成された断面Ｕ字状の円環溝とを有し、この円環溝の底部にサイドリード棒の端部を接合したことを特徴とするマグネトロン用カソード。
【請求項２】
耐火性金属がモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１記載のマグネトロン用カソード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマグネトロン用カソードに係り、特に構成部品の接合強度および寸法精度のばらつきを低減して品質特性の安定化を図るとともに、構成部材の軽量化を実現し、信頼性を高めたマグネトロン用カソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２極真空管の一種でマイクロ波を発生させるための電子管としてマグネトロンがマイクロ波通信装置や家庭電化製品に広く利用されている。このマグネトロンは円筒形状の陰極（カソード）とこれを取り囲む陽極（アノード）との間に数キロボルトの直流高電圧を印加し、マイクロ波を発生させるものである。現在では周波数が２４５０ＭＨｚ，出力７００〜１５００Ｗ程度のマイクロ波を食品に照射して誘導加熱方式によって食品を加熱調理する電子レンジの主要部品として広く利用されている。
【０００３】
従来、上記電子レンジ用のマグネトロン本体内に装備されるマグネトロン用カソード（陰極）１は、例えば図６に示す構造を有している。
すなわち、マグネトロン用カソード１は、センターリード棒２の上端に接合したトップハット３と、サイドリード棒４の上端に接合したエンドハット５とを軸方向に対向して配設し、上記トップハット３とエンドハット５との間にフィラメントコイル６を配置して構成されている。
【０００４】
上記トップハット３は、高融点金属（耐火性金属）の平板状素材をプレス加工した成形品または高融点金属の焼結体から構成されており、センターリード棒２の上端部に一体に接合される。このセンターリード棒２の上端外周にはセンタリング用ガイド部材７が固着されており、このセンタリング用ガイド部材７の外周にフィラメントコイル６の上端部が嵌挿されてフィラメントコイル６の上端が固定される。
【０００５】
一方、エンドハット５はモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属の焼結体で形成されており、中央に形成された挿通口にフィラメントコイル６の下端部が嵌挿されて、フィラメントコイル６の下端部が固定されている。また、エンドハット５の底面には、サイドリード棒４の上端部が突き合された状態で抵抗溶接により一体に接合されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高融点金属の焼結体で形成されたエンドハットを有する上記従来のマグネトロン用カソードにおいては、焼結後にエンドハットに発生する収縮のばらつきおよび密度のばらつきが大きくなるため、部品として組み込んだ際の完成品の寸法のばらつきも大きくなり、寸法精度が低下する問題点があった。
【０００７】
また、エンドハットを構成する焼結体の収縮のばらつきおよび密度のばらつきが大きくなるため、このエンドハットのリード棒を抵抗溶接によって接合した場合に、その接合強度にもばらつきが生じ易く、カソードの信頼性が低下してしまう問題点もあった。
【０００８】
さらに、エンドハット全体が高比重の金属焼結体で形成されて高重量であるため、そのエンドハットを高温度の使用条件下で支持するリード棒についても、より高強度で太い径のリード棒が必須となり製造コストが大幅に上昇してしまう難点があった。いずれにしても、最終的に製造されたカソードの溶接接合強度や仕上り寸法形状が一定とならず、特性および信頼性のばらつきが大きくなる問題点があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、構成部品の接合強度および寸法精度のばらつきを低減して品質特性の安定化を図るとともに、構成部材の軽量化を実現し、信頼性を高めたマグネトロン用カソードを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るマグネトロン用カソードは、センターリード棒の上端に接合したトップハットと、サイドリード棒の上端に接合したエンドハットとを軸方向に対向して配設し、上記トップハットとエンドハットとの間にフィラメントコイルを配置したマグネトロン用カソードにおいて、上記エンドハットが耐火性金属から成る板状素材をプレス加工して形成した成形体から成り、上記エンドハットは、フィラメントコイルの下端部を嵌合する円筒形状の凹陥部と、センターリード棒を挿通するために上記凹陥部の中央に穿設された開口と、凹陥部の周囲に形成された断面Ｕ字状の円環溝とを有し、この円環溝の底部にサイドリード棒の端部を接合したことを特徴とする。
【００１１】
また、エンドハットを構成する成形体の具体的な形状としては下記のような形態が好ましい。すなわち、エンドハットは、フィラメントコイルの下端部を嵌合する凹陥部と、センターリード棒を挿通するために上記凹陥部の中央に穿設された開口と、凹陥部の周囲に形成された断面Ｕ字状の円環溝とを有し、この円環溝の底部にサイドリード棒の端部を接合して構成するとよい。
【００１２】
さらに、他の形態として、エンドハットは、センターリード棒を挿通するための開口を有する円筒形状に形成され、上記開口の周縁部から軸方向に折り返して形成される複数の固定片を開口周囲に有し、これらの固定片からフィラメントコイルの外周部に当接してフィラメントコイルの下端を拘束する一方、上記円筒形状のエンドハットの外周底部にサイドリード棒の端部を接合して構成してもよい。
【００１３】
また、エンドハットは、センターリード棒を挿通するための開口を有する円筒形状に形成され、上記開口の周縁部から軸方向に折り返して形成される複数の固定片を開口周囲に有し、これらの固定片からフィラメントコイルの内周部に当接してフィラメントコイルの下端を拘束する一方、上記円筒形状のエンドハットの外周底部にサイドリード棒の端部を接合して構成してもよい。
【００１４】
さらに、エンドハットは、フィラメントコイルの下端部を嵌合する凹陥部と、センターリード棒を挿通するために上記凹陥部の中央に穿設された開口と、凹陥部の上縁周囲に延設されたフランジ部とを有し、このフランジ部にサイドリード棒の端部を接合して構成することもできる。
【００１５】
また、耐火性金属はモリブデン（Ｍｏ）であることが望ましい。
【００１６】
ここで、上記エンドハットを構成する成形体の直径Ｄは７〜９ｍｍ程度であり、また高さＨは２．３〜２．６ｍｍ程度であり、エンドハットの板厚Ｔは０．１５〜０．５ｍｍ程度である。このエンドハットとなる成形体は、例えばＭｏなどの耐火性金属の平板状素材をプレス機による深絞り加工を行って形成される。したがって、原料となる平板状素材としては、エリクセン値が高く深絞り加工性が良好な薄板を用いることが好ましい。
【００１７】
上記構成に係るマグネトロン用カソードによれば、エンドハットが耐火性金属から成る板状素材をプレス加工して形成された軽量な成形体で構成されているため、従来の焼結体から成るエンドハットと比較して、収縮および密度のばらつきは殆ど発生せず、完成品としてのカソードの寸法のばらつきも小さく寸法精度が高いマグネトロン用カソードが得られる。
【００１８】
また、エンドハットを構成する成形体に収縮のばらつきや密度のばらつきが発生しないため、このエンドハットにリード棒を溶接接合した場合においても、接合部の溶接強度のばらつきも少なく、カソードの耐久性および信頼性が大幅に改善される。
【００１９】
さらに、エンドハットを構成する成形体がプレス加工によって量産され、かつ軽量に形成されるため、高温条件下でエンドハットを支持するリード棒の荷重条件も緩和され、より細い径のリード棒を使用することができる。したがって、材料使用量が削減でき、安価なカソードを量産することが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について添付図面を参照し、以下の実施例に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
実施例１
図１は本発明に係るマグネトロン用カソードの第１実施例を示す縦断面図であり、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。なお、図６に示す従来例と同一の構成要素には同一符号を付している。
【００２２】
すなわち、本実施例に係るマグネトロン用カソード１ａは、センターリード棒２の上端に接合したトップハット３と、サイドリード棒４ａの上端に接合したエンドハット５ａとを軸方向に対向して配設し、上記トップハット３とエンドハット５ａとの間にフィラメントコイル６を配置したマグネトロン用カソード１ａにおいて、上記エンドハット５ａが耐火性金属から成る板状素材をプレス加工して形成した成形体から構成されている。
【００２３】
また、上記エンドハット５ａは、フィラメントコイル６の下端部を嵌合する凹陥部９ａと、センターリード棒２を挿通するために上記凹陥部９ａの中央に穿設された開口１０ａと、凹陥部９ａの周囲に形成された断面Ｕ字状の円環溝１１とを有し、この円環溝１１の底部にサイドリード棒４ａの端部を抵抗溶接によって接合して構成されている。
【００２４】
さらに、センターリード棒２の上端部にはセンタリング用ガイド部材１２が固着されており、このセンタリング用ガイド部材１２の外周にフィラメントコイル６の上端部が嵌挿されて固定されている。また、エンドハット５ａを構成する成形体８ａの原材料となる平板状素材としては、厚さＴが０．１５〜０．３５ｍｍのＭｏ薄板が使用されている。エンドハット５ａの外径Ｄおよび高さＨの各寸法は、図６に示す従来例のエンドハット５と同一である。
【００２５】
上記本実施例に係るマグネトロン用カソード１ａによれば、エンドハット５ａがＭｏから成る薄い平板状素材をプレス加工して形成されているため、従来の焼結体から成るエンドハット５と比較して約６０〜８３％の重量が軽減され、軽量なカソード１ａが得られる。またエンドハット５ａを支持するリード棒４ａの荷重条件も緩和される。そのため、従来では直径１．０〜１．３ｍｍ程度の太いリード棒が必要であったが、本実施例では直径が０．８〜０．９ｍｍ程度の細いリード棒４ａを使用することが可能になった。
【００２６】
また、エンドハット５ａをプレス成形機を使用した絞り加工によって成形しているため、成形後における成形体の寸法および板材内部の密度のばらつきは極めて小さく、高品質なカソード１ａが安定した状態で製造できた。
【００２７】
さらに、エンドハット５ａを構成する成形体８ａをプレス加工により製造しているため、量産性に優れ、かつエンドハット５ａの構成材料としてのＭｏの使用量を削減でき、さらにリード棒４ａの線径も細くできるため、全体的にも安価なマグネトロン用カソード１ａを製造することが可能になった。
【００２８】
実施例２
図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第２実施例に係るマグネトロン用カソードの要部を示す平面図および断面図である。すなわち、実施例２に係るマグネトロン用カソード１ｂにおいて、エンドハット５ｂは、センターリード棒２を挿通するための開口１０ｂを有する円筒形状に形成され、上記開口１０ｂの周縁部から軸方向に折り返して形成される複数の固定片１３ａを開口周囲に有し、これらの固定片１３ａがフィラメントコイル６の外周部に当接してフィラメントコイル６の下端を拘束する一方、上記円筒形状のエンドハット５ｂの外周底部にサイドリード棒４ｂの端部を接合して構成される。
【００２９】
また、エンドハット５ｂは、厚さＴが０．１５〜０．５ｍｍのＭｏから成る薄板状素材をプレス加工することによって形成されている。エンドハット５ｂの外径Ｄおよび高さＨの寸法は実施例１と同一である。さらに開口１０ｂの直径ｄ１は、フィラメントコイル６の外径より、やや小さく設定されている。また、フィラメントコイル６の下端部とエンドハット５ｂとの接合部において、エンドハット５ｂの底部の一部を折り曲げ成形して固定片（切起し部）１３ａを３箇所に形成している。この３箇所の固定片１３ａがフィラメントコイル６の外周部に当接することにより、フィラメントコイル６の位置決めが容易になり、フィラメントコイル６の下端部が容易に固定される。なお、固定片（切起し部）１３ａの高さｈは、より固定を確実に行うために、フィラメントコイル６の１ピッチ以上とすることが望ましい。
【００３０】
上記実施例２に係るマグネトロン用カソード１ｂによれば、エンドハット５ｂが薄板素材をプレス成形して形成されているため、従来の焼結体から成るエンドハット５と比較して約５５〜８６％の重量が軽減されるとともに、実施例１と同様にエンドハット５ｂを支持する荷重条件が緩和されるため、リード棒４ｂの線径も細くすることが可能になった。
【００３１】
また、エンドハット５ｂをプレス成形機を使用した絞り加工によって成形しているため、成形後における成形体の寸法および板材内部の密度のばらつきは極めて小さく、高品質なカソード１ｂが安定した状態で製造できた。
【００３２】
特に実施例１においては、フィラメントコイル６の下端を拘束するために絞り加工度が大きい凹陥部９ａを形成しているのに対して、実施例２においては、プレス加工性が良好な固定片１３ａを形成しているため、実施例１と比較して絞り加工度を大幅に低減でき、プレス成形操作がより容易になり、材料素材の選択範囲も広がるという利点がある。
【００３３】
実施例３
図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施例に係るマグネトロン用カソードの要部を示す平面図および断面図である。すなわち、実施例３に係るマグネトロン用カソード１ｃにおいて、エンドハット５ｃは、センターリード棒２を挿通するための開口１０ｃを有する円筒形状に形成され、上記開口１０ｃの周縁部から軸方向に折り返して形成される複数の固定片１３ｂを開口周囲に有し、これらの固定片１３ｂがフィラメントコイル６の内周部に当接してフィラメントコイル６の下端を拘束する一方、上記円筒形状のエンドハット５ｃの外周底部にサイドリード棒４ｃの端部を接合して構成される。
【００３４】
上記実施例３に係るカソード１ｃと図３（ａ），（ｂ）に示す実施例２に係るカソード１ｂとの相違点は、下記の点である。すなわち、実施例３においては、フィラメントコイル６の下端部を位置決めして固定する固定片１３ｂをフィラメントコイル６の内周部に当接するように形成している。
【００３５】
なお、固定片１３ｂの高さｈは実施例２と同一であり、３箇所の固定片１３ｂの外側を結ぶ円の直径ｄ２はフィラメントコイル６の内径とほぼ同等かやや小さくなるように設定されている。
【００３６】
上記実施例３に係るマグネトロン用カソード１ｃによれば、実施例２と同様に、エンドハット５ｃをプレス加工によって形成しているため、量産性にも優れており、エンドハット５ｃを製造するためのＭｏなどの高融点金属材料の使用量を削減でき、さらには、リード棒４ｃの線径も細くできるため、全体的に安価なマグネトロン用カソード１ｃを提供することができる。
【００３７】
特に実施例３においては、フィラメントコイル６の内周に当接するように固定片（切起し部）１３ｂを形成しているため、実施例２と比較してフィラメントコイル６の固定片１３ｂへの装着操作や位置決めが容易になる利点がある。
【００３８】
実施例４
図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第４実施例に係るマグネトロン用カソードの要部を示す平面図および断面図である。すなわち、実施例４に係るマグネトロン用カソード１ｄにおいて、エンドハット５ｄは、フィラメントコイル６の下端部を嵌合する凹陥部９ｂと、センターリード棒２を挿通するために上記凹陥部９ｂの中央に穿設された開口１０ｄと、凹陥部９ｂの上縁周囲に延設されたフランジ部１４とを有し、このフランジ部１４にサイドリード棒４ｄの端部を接合して構成される。
【００３９】
また、エンドハット５ｄは、厚さＴ０．２〜０．５ｍｍのＭｏから成る薄板状素材をプレス加工することによって形成されている。エンドハット５ｄの外径Ｄおよび高さＨの寸法は実施例１と同一である。
【００４０】
上記実施例４に係るマグネトロン用カソード１ｄによれば、前記実施例１〜３と同様にエンドハット５ｄが薄板素材をプレス成形して形成されているため、従来の焼結体から成るエンドハット５と比較して約６５〜８６％の重量が軽減されるとともに、実施例１と同様にエンドハット５ｄを支持する荷重条件が緩和されるため、リード棒４ｄの線径も細くすることが可能になった。
【００４１】
また、エンドハット５ｄをプレス成形機を使用した絞り加工によって成形しているため、成形後における成形体の寸法および板材内部の密度のばらつきは極めて小さく、高品質なカソード１ｄが安定した状態で製造できた。
【００４２】
特に実施例４においては、フィラメントコイル６の下端を拘束するために凹陥部９ｂを絞り加工にて形成している他は、上記凹陥部９ｂの上縁周囲に延設された平坦なフランジ部１４を形成しているのみであるため、形状が単純なエンドハット５ｄとなる。そのため、実施例１〜３と比較して絞り加工度を大幅に低減でき、プレス成形操作がより容易になり、材料素材の選択範囲も広がるという利点がある。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明の通り本発明に係るマグネトロン用カソードによれば、エンドハットが耐火性金属から成る板状素材をプレス加工して形成された軽量な成形体で構成されているため、従来の焼結体から成るエンドハットと比較して、収縮および密度のばらつきは殆ど発生せず、完成品としてのカソードの寸法のばらつきも小さく寸法精度が高いマグネトロン用カソードが得られる。
【００４４】
また、エンドハットを構成する成形体に収縮のばらつきや密度のばらつきが発生しないため、このエンドハットにリード棒を溶接接合した場合においても、接合部の溶接強度のばらつきも少なく、カソードの耐久性および信頼性が大幅に改善される。
【００４５】
さらに、エンドハットを構成する成形体がプレス加工によって量産され、かつ軽量に形成されるため、高温条件下でエンドハットを支持するリード棒の荷重条件も緩和され、より細い径のリード棒を使用することができる。したがって、材料使用量が削減でき、安価なカソードを量産することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマグネトロン用カソードの一実施例を示す縦断面図。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例に係るマグネトロン用カソードの要部を示す平面図および断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明のその他の実施例に係るマグネトロン用カソードの要部を示す平面図および断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明のその他の実施例に係るマグネトロン用カソードの要部を示す平面図および断面図。
【図６】従来のマグネトロン用カソードの構成例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  マグネトロン用カソード
２  センターリード棒
３  トップハット棒
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  サイドリード棒
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  エンドハット
６  フィラメントコイル
７  センタリング用ガイド部材
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  成形体
９ａ，９ｂ  凹陥部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  開口
１１  円環溝
１２  センタリング用ガイド部材
１３ａ，１３ｂ  固定片（切起し部）
１４  フランジ部
【図１】
0004334072.tif 000002
【図２】
0004334072.tif 000003
【図３】
0004334072.tif 000004
【図４】
0004334072.tif 000005
【図５】
0004334072.tif 000006
【図６】
0004334072.tif 000007