(57)【要約】【課題】マグネトロンの負荷安定度を劣化させず材料の使用量を削減する。【解決手段】中心軸３０に沿って円筒状に延びる陽極円筒１と、中心軸３０に配置された螺旋状の陰極５と、陰極５の両端に固着された一対のエンドハット６，７と、を備えたマグネトロンのベイン２に、中心軸３０に平行で陰極５に対向する遊端３１から陽極円筒１の内面に固着された固定端３５まで平板状に延びる本体部３４の遊端３１を中心軸３０に沿って延ばすようにバリ３３を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、
前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、
前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、
前記中心軸に平行で前記陰極に対向する遊端から前記陽極円筒の内面に固着された固定端まで平板状に延びる本体部と、前記遊端を前記中心軸に沿って延ばすように形成されたバリと、を有する複数のベインと、
前記ベインを周方向の一つおきに接続する少なくとも一対のストラップリングと、
を具備し、前記バリは全て同一の方向に延びることを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
全ての前記本体部は前記遊端から前記固定端に延びて互いに向かい合う第１および第２の辺を有し、前記第１の辺の近傍には前記ストラップリングとの接続部が形成され、前記第２の辺の近傍には前記ストラップリングの貫通部が形成された同一の形状であって、前記第１の辺が前記入力側に位置する前記本体部の隣には前記第２の辺が前記入力側に位置する前記本体部が配置されている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】
入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記中心軸に平行で前記陰極に対向する遊端から前記陽極円筒の内面に固着された固定端まで平板状に延びる本体部を有する複数のベインと、前記ベインを周方向の一つおきに接続する少なくとも一対のストラップリングと、を備えたマグネトロンの製造装置において、
前記陽極円筒を載置する陽極載置面、前記ベインを載置するベイン載置面、および、このベイン載置面の中央に前記遊端の内接円と外径が等しい中心穴とが形成された台ジグと、
前記中心穴の内径と外径が等しい円筒部を有し、前記中心穴の中心を通る直線に沿って移動可能なセンタージグと、
を具備し、前記ベイン載置面の前記中心穴の周囲には前記本体部の板厚とほぼ同じ幅で前記センタージグの移動方向に窪んだ切り欠き部が形成されていることを特徴とするマグネトロンの製造装置。
【請求項４】
入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記中心軸に平行で前記陰極に対向する遊端から前記陽極円筒の内面に固着された固定端まで平板状に延びる本体部を有する複数のベインと、前記ベインを周方向の一つおきに接続する少なくとも一対のストラップリングと、を備えたマグネトロンの製造方法において、
前記陽極円筒と前記本体部とを前記陽極円筒の内面から前記中心軸に向かうように仮置きする仮置工程と、
前記仮置工程の後に、前記遊端の内接円と外径が等しい円柱を前記中心軸に沿って相対的に押込んで前記遊端を前記中心軸に沿って延ばすようなバリを形成するバリ形成工程と、
を具備することを特徴とするマグネトロンの製造方法。
【請求項５】
全ての前記本体部は前記遊端から前記固定端に延びて互いに向かい合う第１および第２の辺を有し、前記第１の辺の近傍には前記ストラップリングとの接続部が形成され、前記第２の辺の近傍には前記ストラップリングの貫通部が形成された同一の形状であって、前記仮置工程は、前記第１の辺が前記入力側に位置する前記本体部の隣に前記第２の辺が前記入力側に位置する前記本体部を配置する工程を含み、前記仮置工程の後に、前記ベインと前記ストラップリングを接続する工程を具備することを特徴とする請求項４に記載のマグネトロンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロン、マグネトロンの製造装置およびマグネトロンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２４５０ＭＨｚ帯の電波を発振する一般的な電子レンジ用マグネトロンは、陽極円筒と、複数の平板状ベインとを備えている。ベインは、陽極円筒の内部に放射状に配設されている。ベインは、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にロー付けされた大小一対のストラップリングによって連結されている。複数のベインの遊端に囲まれた電子作用空間には、螺旋状陰極が陽極円筒の軸心に沿って配設されている。螺旋状陰極の両端は、それぞれ出力側エンドハットおよび入力側エンドハットに固着されている。また、陽極円筒の両端には、それぞれ略漏斗状の出力側および入力側のポールピースが固着されている。
【０００３】
陽極円筒とベインはロー付けによって接合されているが、通常ロー付けされる前に仮固定されることが多い。たとえば、台ジグに設けられた放射状のスリットにベインを配置していき、その中心にセンタージグを圧入するなどの工程により陽極円筒とベイン、センタージグを互いに圧接状態とすることで仮に固定する。
【０００４】
電子レンジ用マグネトロンには、加熱機器自体の小型化、省資源、および、コストダウンの観点から小型化が求められている。マグネトロンには様々な金属材料が使用されている。特に、陽極円筒やベイン、ストラップおよびアンテナといった陽極部にはかなりの量の銅や銅合金が使用されている。このため、これらの他の材質への変更や小型化などの試みがなされている。
【特許文献１】特公平５−０３５５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
陽極部の銅合金以外の材質への変更は、電気的および熱的な制約条件のみならず、製造上においても様々な問題点があり実用化が難しい。また、陽極部の小型化を目的として、材料薄肉化、径小化、軸方向短縮化などが行われているが、特性や放熱性への影響が大きい。特に、軸方向の短縮化は、小径化とともに材料のコスト削減、すなわち材料の使用量削減効果は大きいが、ベイン軸方向が短縮され作用空間が短くなると負荷安定度の劣化が大きい（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
単に材料使用量を削減し作用空間を確保するのであれば、ベインの作用空間側端面のみ軸方向に長くし、それ以外の陽極円筒接合部までの部分を短くした構造でも良い。しかし、通常、ベインはプレスによって作られるため、素材は従来と同じでありスクラップ分が増えるので材料効率は悪化し、コストの削減が難しい。
【０００７】
一方、特許文献１に示された改善を施したマグネトロンでも、更に負荷安定度を向上したいという要求もあるが、他の特性を犠牲にせずにコストを上げることなく実現することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、マグネトロンの負荷安定度を劣化させず材料の使用量を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明は、マグネトロンにおいて、入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記中心軸に平行で前記陰極に対向する遊端から前記陽極円筒の内面に固着された固定端まで平板状に延びる本体部と、前記遊端を前記中心軸に沿って延ばすように形成されたバリと、を有する複数のベインと、前記ベインを周方向の一つおきに接続する少なくとも一対のストラップリングと、を具備し、前記バリは全て同一の方向に延びることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記中心軸に平行で前記陰極に対向する遊端から前記陽極円筒の内面に固着された固定端まで平板状に延びる本体部を有する複数のベインと、前記ベインを周方向の一つおきに接続する少なくとも一対のストラップリングと、を備えたマグネトロンの製造装置において、前記陽極円筒を載置する陽極載置面、前記ベインを載置するベイン載置面、および、このベイン載置面の中央に前記遊端の内接円と外径が等しい中心穴とが形成された台ジグと、前記中心穴の内径と外径が等しい円筒部を有し、前記中心穴の中心を通る直線に沿って移動可能なセンタージグと、を具備し、前記ベイン載置面の前記中心穴の周囲には前記本体部の板厚とほぼ同じ幅で前記センタージグの移動方向に窪んだ切り欠き部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記中心軸に配置された螺旋状の陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記中心軸に平行で前記陰極に対向する遊端から前記陽極円筒の内面に固着された固定端まで平板状に延びる本体部を有する複数のベインと、前記ベインを周方向の一つおきに接続する少なくとも一対のストラップリングと、を備えたマグネトロンの製造方法において、前記陽極円筒と前記本体部とを前記陽極円筒の内面から前記中心軸に向かうように仮置きする仮置工程と、前記仮置工程の後に、前記遊端の内接円と外径が等しい円柱を前記中心軸に沿って相対的に押込んで前記遊端を前記中心軸に沿って延ばすようなバリを形成するバリ形成工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マグネトロンの負荷安定度を劣化させず材料の使用量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係るマグネトロンの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図２は、本発明に係るマグネトロンの一実施の形態の縦断面図である。
【００１５】
本実施の形態のマグネトロンは、同一の軸（中心軸３０）に沿って配置された陽極円筒１、陰極５、一対のエンドハット６，７および一対のポールピース８，９を有している。また、このマグネトロンは、複数の平板状のベイン２を有している。このベイン２は、中心軸３０に平行で陰極５に対向する遊端３１から陽極円筒１の内面に放射状に延びている。
【００１６】
陽極円筒１は、中心軸３０に沿って円筒状に延びている。ベイン２は、中心軸３０の近傍から放射状に延びて、陽極円筒１の内面に固定されている。ベイン２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極円筒１の内面に固定されていない側のベイン２の遊端３１は、中心軸３０に沿って延びる同一の円筒面上に配置されていて、この円筒面をベイン内接円筒と呼ぶ。複数のベイン２は、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にロー付けされた大小それぞれ対となったストラップリング３，４によって連結されている。
【００１７】
陰極５は、螺旋状であり、電子作用空間であるベイン内接円筒の内部に配置され、陽極円筒１の中心軸に配置されている。また、陰極５の両端は、それぞれエンドハット６，７に固着されている。エンドハット６，７は、たとえばベイン２に対して中心軸３０の外側に配置されている。
【００１８】
一対のポールピース８，９は、それぞれ中央部に貫通孔３２を有する漏斗状に形成されている。貫通孔３２の中心は、中心軸３０上に位置している。それぞれのポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間に対して中心軸３０の外側に向かって貫通孔３２から広がるように形成されている。ポールピース８，９の外径は陽極円筒１の径とほぼ同じに形成されている。ポールピース８，９の外周部分は、陽極円筒１の両方の端部にそれぞれ固定されている。また、これら一対のポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間を挟んで配置されている。
【００１９】
また、ポールピース８，９には、それぞれ筒状の金属封着体１０，１１が固着されている。それぞれの金属封着体１０，１１は、陽極円筒１の一端にも接している。
【００２０】
出力側の金属封着体１０のポールピース８に対して反対側の端には、出力側セラミック１２が接合されている。また、出力側セラミック１２の金属封着体に対して反対側の端には、排気管１３が接合されている。ベイン２からはアンテナ１４が導出されている。このアンテナ１４は、出力側のポールピース８を貫通して、出力部内を延びて、先端は排気管１３で挟持固定されている。排気管１３の全体はキャップ１５で覆われている。
【００２１】
入力側の金属封着体１１のポールピース９に対して反対側の端には、入力側セラミック１６が接合されている。陰極５には、エンドハット６，７を介して２本のサポートロッド１７，１８が接続されている。サポートロッド１７，１８は、たとえば中継板１９を介して管外へ導出されて、入力端子２０に接続されている。
【００２２】
また、マグネット２１，２２とヨーク２３，２４が、このような発振部本体を囲むように配設されて、磁気回路を形成している。また、発振部本体を冷却するためのラジエーター２５、入力側に接続されたフィルター２６とそれを囲むボックス２７とで外装が形成されている。
【００２３】
図１は、本実施の形態におけるベイン近傍の拡大縦断面図である。
【００２４】
本実施の形態のマグネトロンでは、ベイン２は、本体部３４とバリ３３とを有している。本体部３４は、陽極円筒１の内面から中心軸３０に向かって延びている。バリ３３は、本体部３４の遊端３１を中心軸３０に沿って延ばすように形成されている。
【００２５】
このように本実施の形態では、ベイン２にはバリ３３が形成されているため、ベイン２の陰極５の電子放出面と向かい合う部分の長さがバリ３３の分だけ長い。このため、実質的に作用空間が長くなり、負荷安定度が向上する。たとえば特許文献１に開示された構造のマグネトロンでは、ベイン２の軸方向高さが０．５ｍｍ短縮した場合に負荷安定度が約０．１Ａ低下する。しかし、０．５ｍｍの高さのバリを形成することにより、高さ９．５ｍｍのベインと同等の負荷安定度を高さ９．０ｍｍのベインで実現できる。この場合、材料使用量を５％程度削減することができる。
【００２６】
よって、本実施の形態では、マグネトロンの負荷安定度を劣化させず材料の使用量を削減することができる。また、負荷安定度を劣化させずにベイン２を小型化することができるため、マグネトロン全体を小型化することもできる。あるいは、マグネトロン全体を小型化しない場合であっても、ベイン２にバリ３３を形成することにより、大きな設計変更やコストアップをすることなく負荷安定度を向上させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態において、ベイン２の本体部３４は、全て同一の形状を有している。この本体部３４は、遊端３１から固定端３５に延びて互いに向かい合う第１の辺６１および第２の辺６２を有している。本体部３４は、固定端３５で陽極円筒１に固着されている。
【００２８】
第１の辺６１の近傍には、小径のストラップリング４との接続部６３が形成されている。第２の辺６２の近傍には、小径のストラップリング４の貫通部６４が形成されている。また、本実施の形態では、大小のストラップリング３，４でベインを接続しているため、小径のストラップリング４の接続部６３および貫通部６４の外側に、大径のストラップリング３の接続部および貫通部も形成されている。また、第１の辺にはアンテナ１４を接続するためのアンテナ接続部６５が形成されている。なお、アンテナ１４が接続されているベイン２以外では、アンテナ接続部６５には何も接続されていない。
【００２９】
第１の辺６１が入力側（図１の下側）に位置する本体部３４の隣には、第２の辺が入力側に位置する本体部３４が配置されている。つまり、同一の本体部３４が、交互に上下逆にしながら配置されている。
【００３０】
次に、このマグネトロンの製造方法について説明する。
【００３１】
図３は、本実施の形態におけるマグネトロンの製造装置の一部を拡大した縦断面図である。なお、図３には、組み立ての途中のマグネトロンも併せて示した。
【００３２】
この製造装置は、台ジグ４０およびセンタージグ５０を有している。
【００３３】
台ジグ４０は、陽極載置面４１と、ベイン載置面４２を有している。陽極載置面４１は、その法線方向に陽極１の軸が向くように載置できるように、たとえばリング状に形成されている。ベイン載置面４２は、陽極載置面４１に陽極１を載置した場合に、ベイン２を陽極１に対して所定の位置に配置できるように、たとえば陽極設置面４１からその法線方向に突出するように形成されている。ベイン設置面４２の中央部には、法線方向に窪んだ、円筒状の中心穴４３が形成されている。
【００３４】
センタージグ５０は、円錐状の先端部５１と、その先端部５１と一体となった円柱部５２とを有している。円柱部５２の外径は、ベイン内接円筒の直径に等しい。センタージグ５０の中心軸は、中心穴４３の中心を通過する。センタージグ５０は、中心穴４３の中心を通る直線に沿って移動可能に形成されている。中心穴４３の中心を通る直線が、マグネトロンの中心軸３０となる。
【００３５】
また、中心穴４３の周囲には、本体部３４の板厚とほぼ同じ幅でベイン載置面４２からセンタージグ５０の移動方向に窪んだ切り欠き部４４が形成されている。
【００３６】
まず、台ジグ４０の陽極設置面４１に陽極円筒１を載せる。次に、完成品の本体部３４よりも若干半径方向に長い本体部３４を準備する。ベイン２の位置を規定するスリット（図示せず）を用いて、ベイン設置面４２に同一形状の本体部３４を交互に上下逆になるように配置していく。このように仮置きされた状態では、本体部３４の遊端３１の内接円は、完成品の遊端３１の内接円よりも径が若干小さい。なお、本体部３４を配置した後に、陽極円筒１を配置してもよい。
【００３７】
その後、センタージグ５０を中心穴部４３に向かって圧入する。これにより、陽極１とベイン２が圧接状態となり仮固定される。この際、センタージグ５０がベイン内端面を僅かに削りながら押し広げるように圧入され、ベイン２の下端に切り欠き部４４によって空間が形成されているため、ベイン２には遊端３１を中心軸３０に沿って延ばすようにバリ３３が形成される。つまり、バリ３３は、本体部３４の遊端３１の近傍がセンタージグ５０の移動によってはみ出た舌状の部分である。
【００３８】
バリ３３の形状や大きさは、センタージグ５０や切り欠き部４４の形状、陽極円筒１およびベイン２の硬さや形状により適宜調整できる。たとえば、一般的にベイン２に用いられているようなＪＩＳ  Ｃ１０２０に規定される無酸素銅に相当する材料でも、材料のアニール温度を変えることにより硬度を変化させて、バリ３３が発生しやすい比較的柔らかい材料に置き換えることもできる。
【００３９】
ベイン２を陽極１に仮固定した後に、ベイン２の上下に大小のストラップリング３，４を配置し、ベイン２の一つにアンテナ１４を配置する配置する。その後、陽極円筒１、ベイン２、ストラップリング３，４、アンテナ１４をロー材によって接合（ロー付け）するなどの工程を経て、マグネトロンが完成する。
【００４０】
本体部３４は、たとえば銅などの大きな平板から打ち抜いて形成する。バリ３３に相当する形状を有するベインを大きな平板から直接形成すると、同じ大きな平板から複数の本体部を形成する場合に、隣り合うベインとの間に隙間が生じるため、無駄が大きい。しかし、本実施の形態のように本体部３４に後からバリ３３を形成する場合には、まず本体部３４のみを形成すればよいため、材料の無駄が少ない。また、本実施の形態では、同一形状の本体部３４を交互に上下逆になるように配置しているが、バリ３３に相当する形状を有するベインを予め形成する場合には、上下２方向にバリ３３に相当する形状を有する２種類のベインを形成する必要があり、効率的ではない。
【００４１】
バリ３３の長さは、ベイン２の本体部３４と近接するエンドハット７との最短距離よりも短いほうが好ましい。ベイン２をこのように形成することにより、バリ３３を形成した後の工程や、マグネトロンの使用時に、バリ３３が陰極５に近づくように倒れこんだとしても陰極５との短絡は生じにくい。このため、短絡という重大な不良が生じる可能性が低くなる。
【００４２】
作用空間へ対向する面でのバリ３３の幅がベイン２の板厚より広いと、隣り合うベイン２との容量成分が大きくなり周波数のバラツキや効率低下などの問題が生じる場合がある。逆に、バリ３３の幅が狭すぎる場合は、負荷安定度の向上があまり望めないばかりか、バリ３３の変形や脱落を生じやすくなり、マグネトロンの不良の原因にもなる。このため、バリ３３の幅は、少なくとも根元の部分でベイン２の板厚の１／２より広いことが望ましい。また、陽極構体の製造時にバリを形成するため、部品の保管や供給時にバリが変形するといったことも無く、また供給の障害になることもない。
【００４３】
また、台ジグ４０の切り欠き部４４を適切な形状に形成することにより、バリ３３の形状や寸法の精度を高めることができる。たとえば、切り欠き部４４を、ベイン２の板厚と同じ幅で所定の深さを持った溝を設ければ、センタージグ５０を圧入した際に、バリ３３がこの溝とセンタージグ５０とで囲まれる空間内に限定されるため、幅や長さも溝の寸法以上にならずに均一なバリ３３を形成することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、センタージグ５０の圧入時にバリ３３を形成しているが、仮固定を行いロー付けが終わった後に、バリ３３を形成してもよい。この場合には、センタージグ５０を固定して、ロー付けが終了した陽極円筒１とベイン２の本体部３４との組立体をセンタージグ５０の軸方向に移動させてもよい。なお、この際、陽極構体の全体がロー付け前と比べて非常に軟化しているためバリの形成自体は容易だが、形成時に他の箇所が変形しやすいため、注意が必要である。
【００４５】
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るマグネトロンの一実施の形態における陽極円筒近傍の拡大縦断面図である。
【図２】本発明に係るマグネトロンの一実施の形態の縦断面図である。
【図３】本発明に係るマグネトロンの一実施の形態におけるマグネトロンの製造装置の一部を拡大した縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…陽極円筒、２…ベイン、３…ストラップリング（大）、４…ストラップリング（小）、５…陰極、６…エンドハット（出力側）、７…エンドハット（入力側）、８…ポールピース（出力側）、９…ポールピース（入力側）、１０…金属封着体（出力側）、１１…金属封着体（入力側）、１２…出力側セラミック、１３…排気管、１４…アンテナ、１５…キャップ、１６…入力側セラミック、１７…サポートロッド、１８…サポートロッド、１９…中継板、２０…入力端子、２１…マグネット、２２…マグネット、２３…ヨーク、２４…ヨーク、２５…ラジエーター、２６…フィルター、２７…ボックス、３０…中心軸、３１…遊端、３２…貫通孔、３３…バリ、３４…本体部、３５…固定端、４０…台ジグ、４１…陽極載置面、４２…ベイン載置面、４４…切り欠き部、５０…センタージグ、５１…先端部、５２…円柱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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