(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンにヒータ電圧を印加するヒータトランスと、このヒータトランスによる加熱後に陽極電圧を供給する高圧トランスとを備えたマグネトロンの駆動電源において、前記ヒータトランスの二次巻線側又は一次巻線側に予熱端子の他に、マグネトロンの連続動作及び断続動作の各動作条件に最適なヒータ電圧を供給する２個以上の動作端子を有する切替えスイッチを設けたことを特徴とするマグネトロンの駆動電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波供給源となるマグネトロンの駆動電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンの基本構造を図３に示す。陽極シリンダー１の内面には、中心に向かって複数の陽極ベイン２が放射状に形成され、陽極シリンダー１の中心にはヒータ（陰極）３が配設されている。陽極ベイン２は、陽極シリンダー１にろう付け等で固定されているか、または押出し成形等により一体形成されている。陽極シリンダー１の上下には磁極４が設けられ、磁極４の外側には円筒状の永久磁石５が設置されている。永久磁石５の磁束を通すように、ヨーク６、７が配設されている。即ち、ヨーク６、７、永久磁石５及び磁極４により磁気回路が構成されている。
【０００３】
そこで、永久磁石５からの磁束は、磁極４を通ってヒータ３と陽極ベイン２間で形成される作用空間に対し、上下方向に必要な直流磁界を与える。高電位となっているヒータ３から放出された電子は、電界及び直流磁界の影響を受けて円運動をしながら、各陽極ベイン２先端に高周波電界を形成する。この高周波電界は、アンテナリード８によってアンテナ９に導かれ外部に放出される。アンテナ９はアンテナカバー１０によって保護されている。
【０００４】
電子を発生させるヒータ３は、電子放射特性及び加工性等を勘案して、一般的に酸化トリウム（ＴｈＯ2 ）を微量含むタングステンが用いられる。ヒータ３の上下を支持する上側エンドシールド１５及び下側エンドシールド１６は、各々陰極リード１７、１８によって支持され、２本の陰極リード１７、１８は、入力側セラミック１９によって支持されている。陰極リード１７、１８は、陰極端子２０と共に入力側セラミック１９に真空気密を保つように銀ろう付けされている。
【０００５】
陰極端子２０は、チョークコイル２１と接続され、チョークコイル２１は、入力部のケース２２を貫通する貫通コンデンサ２３と接続され、貫通コンデンサ２３は電源と接続される。ここで、チョークコイル２１と貫通コンデンサ２３は、マグネトロン内部から見た場合、ローパスフィルタを形成することになり、ヒータ３と陽極ベイン２先端の作用空間に発生した低周波数成分の高周波電界が、陰極リード１７、１８に伝播するのを抑制できる。
【０００６】
入力側セラミック１９はシール部品２４を介して陽極シリンダー１と真空気密を保って係合している。ヨーク６は、金属ガスケット２５を介してシール部品２６と電気的に接続され、シール部品２６は、陽極シリンダー１と同電位となっており、従ってヨーク６は陽極シリンダー１と同電位となっている。
【０００７】
このような構造を有するマグネトロン、特に産業加熱等に用いられるマグネトロンの駆動回路のスイッチング電源装置を図４に示す。マグネトロン３０は、ヒータトランス３１及び高圧トランス３２の二次巻線側に接続される。ヒータトランス３１の二次巻線は、マグネトロン３０のヒータ端子に接続され、ヒータ端子間はヒータトランス３１の二次巻線の３〜５Ｖのヒータ電圧が印加される。高圧トランス３２の二次巻線の一端は、コンデンサ３３を介してマグネトロン３０のヒータ端子の一端に接続される。高圧トランス３２の二次巻線の他端はマグネトロン３０の陽極（アース）に接続される。つまり、高圧トランス３２の二次巻線は、コンデンサ３３を介してヒータ端子の一方に高電圧（−４〜５ｋｖｐ）が印加する。高圧トランス３２の二次巻線とヒータ端子の他方には、マグネトロン３０に流れる負荷電流を検出するための負荷電流検出器３４が設けられている。
【０００８】
そして、マグネトロン３０の長寿命化を図るため、ヒータ電圧を印加した３〜４秒後に高電圧が印加されるようにディレー回路を設けている。ヒータトランス３１の一次巻線側には、切替えスイッチＳＷ１が設けられている。切替えスイッチＳＷ１は予熱端子３５と動作端子３６に切り替えるようになっている。高圧トランス３２の一次巻線側には、切替えスイッチＳＷ２が設けられている。
【０００９】
そこで、商用電源を投入すると、切替えスイッチＳＷ１はヒータトランス３１の予熱端子３５に接続されている。切替えスイッチＳＷ２は開いた状態となっており、この時点では高圧は発生していない。切替えスイッチＳＷ１及びＳＷ２は、電磁石リレースイッチ３７が採用されており、タイマー３８の設定により所定の予熱動作後（３〜４秒後）に、切替えスイッチＳＷ１は動作端子３６に、切替えスイッチＳＷ２は同時に閉じられ、高電圧が発生する回路構成となっている。即ち、ヒータ電圧を先に印加し、ヒータを加熱して電子放射させてから高圧を印加する方式で、予熱印加方式と言われている。この場合、ヒータ電圧は、予熱時と高圧印加時（動作時：マイクロ波発振時）で異なるようにディレースイッチで切替えを行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ヒータを予熱することにより、陰極から放射される電子が不十分な場合に生じる異常発振が発生しないため、陰極寿命を長くできる。また動作時のヒータ電圧を予熱ヒータ電圧よりも０．３〜０．６Ｖ下げることにより、動作時に生ずる陰極逆加熱によるヒータ温度上昇分を補正でき、マグネトロンを長寿命化できる。しかし、前記した電圧設定だけでは長寿命化に対し不十分である。マグネトロンの動作条件が、ＯＮ・ＯＦＦサイクルが短い、例えば５秒ＯＮ・１６秒ＯＦＦとかの断続使用か、或いは連続運転で使用するか、更には所望とするマイクロ波出力を何Ｗにするかによって決まる陽極電流値によってマグネトロンの寿命時間は大きく変わる。従って、これらの使用条件に合わしてヒータ電圧をマグネトロンに供給できれば、更に長寿命化できる。
【００１１】
本発明の課題は、各種動作に対応した最適ヒータ電圧でマグネトロンを動作させ、マグネトロンの長寿命化が図れるマグネトロンの駆動電源を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の手段は、マグネトロンにヒータ電圧を印加するヒータトランスと、このヒータトランスによる加熱後に陽極電圧を供給する高圧トランスとを備えたマグネトロンの駆動電源において、前記ヒータトランスの二次巻線側又は一次巻線側に予熱端子の他に、マグネトロンの動作条件に最適なヒータ電圧を供給する２個以上の動作端子を有する切替えスイッチを設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１及び図２により説明する。なお、図４と同じ又は相当部品には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１に示すように、切替えスイッチＳＷ１の動作端子３６は、切替えスイッチＳＷ３を介してヒータトランス３１の一次巻線に接続されている。切替えスイッチＳＷ３は、マグネトロン３０の各種動作条件に対応した最適ヒータ電圧設定を可能としたヒータトランス３１の一次巻線側から引き出した第１動作端子４０、第２動作端子４１に切り替えるようになっている。
【００１４】
図２はマグネトロン３０を断続及び連続使用した場合の寿命特性であり、横軸は動作時のヒータ電圧（Ｅｆ）、縦軸は寿命時間を示す。図中、断続動作１は短いＯＮ・ＯＦＦサイクル（５秒ＯＮ・１６秒ＯＦＦ）の場合で、最適ヒータ電圧はＥｆ３となる。断続動作２は、断続動作１よりＯＮ時間が長いサイクルの場合で、最適ヒータ電圧はＥｆ２となる。連続動作は、断続動作より小さい最適ヒータ電圧Ｅｆ１となる。即ち、長寿命化が図れる最適ヒータ電圧は、断続動作が連続動作より大きく、また断続動作でもＯＮ・ＯＦＦサイクルが短い方が大きい。
【００１５】
そこで、第１動作端子４０を断続動作１の使用条件に合った最適ヒータ電圧Ｅｆ３に設定し、第２動作端子４１を断続動作２の使用条件に合った最適ヒータ電圧Ｅｆ２に設定する。また予熱端子３５は、連続動作の最適ヒータ電圧Ｅｆ１に設定する。即ち、ヒータトランス３１の一次巻線側には、各種使用条件に合ったＥｆ値をマグネトロン３０に供給するためのＥｆ端子（第１動作端子４０、第２動作端子４１、予熱端子３５）を予め設けておく。そこで、使用条件に合わしてＥｆ端子を切り替えて最適ヒータ電圧（Ｅｆ３、Ｅｆ２、Ｅｆ１）を供給する。
【００１６】
このように、各種使用条件に対応した最適ヒータ電圧でマグネトロン３０を動作させるので、マグネトロン３０の長寿命化が図れる。なお、上記説明は、２つの第１及び第２動作端子４０、４１を設けた場合について説明したが、その数は限定されないことは言うまでもない。また連続、断続動作用のヒータ電圧端子を引き出したヒータトランス３１を説明したが、断続動作は種々のＯＮ・ＯＦＦサイクルの時間設定が考えられ、実際に使用する断続動作条件に対応したヒータ端子を設定しておけば、種々使用条件で長寿命化対応可能となる。また切替えスイッチＳＷ１及びＳＷ３は、ヒータトランス３１の一次巻線側に設けたが、ヒータトランス３１の二次巻線側の設けてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒータトランスの二次巻線側又は一次巻線側に予熱端子の他に、マグネトロンの動作条件に最適なヒータ電圧を供給する２個以上の動作端子を有する切替えスイッチを設けたので、各種動作に対応した最適ヒータ電圧でマグネトロンを動作させ、マグネトロンの長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネトロンの駆動電源の一実施の形態を示す要部回路図である。
【図２】マグネトロンの寿命特性図である。
【図３】マグネトロンの断面図である。
【図４】従来のマグネトロンの駆動電源の要部回路図である。
【符号の説明】
３０  マグネトロン
３１  ヒータトランス
３２  高圧トランス
３５  予熱端子
３６  動作端子
４０  第１動作端子
４１  第２動作端子
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３  切替えスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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