(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生する複数のマグネトロンのうち、動作特性が固定された標準マグネトロン１個と、前記標準マグネトロン以外の動作特性が変更可能なマグネトロンと、前記標準マグネトロンを含むこれらのマグネトロンに高圧電力を供給する高電圧電源と、前記動作特性が変更可能なマグネトロンの動作特性を変化させる動作特性可変手段と、個々のマグネトロンのアノード電流の検出手段と、該アノード電流の検出手段により検出された標準マグネトロンのアノード電流信号と、他のマグネトロンのアノード電流検出手段により検出されたアノード電流信号とを比較し、前記他のマグネトロンのアノード電流が前記標準マグネトロンのアノード電流と等しくなるように前記動作特性可変手段を制御する動作特性可変制御手段とを備え、高電圧電源は供給電力量を制御することを特徴としたマイクロ波発生装置。
【請求項２】
供給電力量を制御することができる高電圧電源は、商用電源の整流された直流電力や電池等の直流電圧をスイッチング素子やコンデンサ等より構成されるインバータ電源で実現する請求項１に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項３】
起動時において所定の入力電力よりも低い電力で一旦起動し、各マグネトロンのアノード電流のバランスがとれた後に所定の入力電力に上げる構成とした請求項１または２に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項４】
起動時において、所定の入力電力に立ち上げる早さは、各マグネトロンのアノード電流のバランスがとれる早さよりも遅くする構成とした請求項１または２に記載のマイクロ波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロンを駆動してマイクロ波を発生させる装置で、特に複数のマグネトロンを同時に１個の高電圧電源によって駆動する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のマイクロ波発生装置としては、例えば図８や図９に記載されているようなものがあった。図８は、従来のマイクロ波発生装置で２個のマグネトロンを駆動するた
めのものである。
【０００３】
図８のマイクロ波発生装置は、マグネトロンそれぞれに専用の電源が必要であり、マグネトロンが２個で有れば電源も２個必要であった。すなわち電源を構成する高圧トランス７、高圧コンデンサ８、高圧ダイオード９もそれぞれ２個必要であった。これらの部品は、高圧で大きな電力を扱うため、サイズ、重量の面でもコスト負担が大きくなった。
【０００４】
また、図９は、マグネトロンを駆動するための電源としてインバーター電源方式を採用したものである。すなわち、商用電源を、整流回路１４、平滑回路を構成するチョーク１３と平滑コンデンサ１２、および高周波発振のための共振コンデンサ１１、共振をコントロールし入力信号１５に基づいてスイッチング動作するスイッチング素子１０と、これを駆動するインバータ電源制御回路１６から成る。これらも、従来であれば、マグネトロンの個数と同じ個数が必要となり、高価でかつ容積も大きくなった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、１個の電源に複数個のマグネトロンを接続し駆動する手段が必要となる。
【０００６】
しかしながら、複数のマグネトロンを１個の電源で並列接続した場合に、各マグネトロンの特性に差があるため、各マグネトロン間に流れる電流に差が生じてしまって、バランスがとれなくなる。特にマグネトロンの動作特性の特殊性として、ある所定の電圧まで電流が流れずに、ある所定の電圧をこえると急に電流が流れ出し、かつ少しの電圧の変化に対して電流は大きく変化する。この特性のために、各マグネトロンに流れる電流の差は大きく生じ、バランスは大きく崩れてしまう。
【０００７】
本発明は、このような個々のマグネトロンの特性バラツキによるバランスの崩れる課題を解決するもので、各マグネトロンが一定のバランスを保ちながら安定して動作するマイクロ波発生装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、起動時において各マグネトロンのバランスを保ちながら安定して所望の電力まで立ち上げることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波発生装置は、複数個のマグネトロンと、これらのマグネトロンに高圧電力を供給しかつ供給電力量を制御することができる高電圧電源と、マグネトロンの動作特性を変化できる動作特性可変手段と、各マグネトロンのアノード電流の検出手段と、複数個のマグネトロンの中から１個を標準マグネトロンとして設け、アノード電流の検出手段により検出された標準マグネトロンのアノード電流信号と他のマグネトロンのアノード電流検出手段により検出されたアノード電流信号を比較しその結果に基づいてマグネトロンの動作特性可変手段を制御する動作特性可変制御手段とを備えた物である。
【００１０】
また、起動時においては、一挙に所望の電力まで立ち上げずに、一旦低い電力で立ち上げ各マグネトロンのバランスをとった後所望の電力まで立ち上げる構成としたものである。
【００１１】
また、もうひとつの手段として、立ち上げ時に各マグネトロンのバランスのとれる早さよりも遅く徐々に立ち上げるものである。
【００１２】
これによって各マグネトロンに流れるアノード電流間のバランスが保たれることで安定した動作や起動が可能となる。また、その結果として１個の電源により複数個のマグネト
ロンの駆動が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、マイクロ波を発生する複数のマグネトロンのうち、動作特性が固定された標準マグネトロン１個と、前記標準マグネトロン以外の動作特性が変更可能なマグネトロンと、前記標準マグネトロンを含むこれらのマグネトロンに高圧電力を供給する高電圧電源と、前記動作特性が変更可能なマグネトロンの動作特性を変化させる動作特性可変手段と、個々のマグネトロンのアノード電流の検出手段と、該アノード電流の検出手段により検出された標準マグネトロンのアノード電流信号と、他のマグネトロンのアノード電流検出手段により検出されたアノード電流信号とを比較し、前記他のマグネトロンのアノード電流が前記標準マグネトロンのアノード電流と等しくなるように前記動作特性可変手段を制御する動作特性可変制御手段とを備え、高電圧電源は供給電力量を制御するものである。
【００１４】
これによって、マグネトロンの動作特性の特殊性や個々の動作特性のバラツキによって生じるアノード電流のバランスの崩れが生じずに、安定して起動や動作ができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、特に、マイクロ波発生装置の供給電力量を制御できる高電圧電源は、コンデンサやスイッチング素子等により構成されるインバータ電源により実現できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、特に、マイクロ波発生装置の供給電力を制御できる高電圧電源によって、起動時において所望の入力電力よりも低い電力で一旦起動し、各マグネトロンのアノード電流のバランスがとれた後に所望の入力電力に上げる構成としたものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、特に、マイクロ波発生装置の供給電力を制御できる高電圧電源によって、起動時において所望の入力電力に立ち上げる早さを、各マグネトロンのアノード電流のバランスがとれる早さよりも遅くする構成としたもので、安定した起動が可能となる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例におけるマイクロ波発生装置の回路構成図を示すものである。
【００２０】
図１において、７はマグネトロンに高圧電力を供給するための高圧トランスであり、その出力電圧を高圧コンデンサ８と高圧ダイオード９により倍電圧整流回路を構成し、マグネトロンに高圧電力を供給している。そして商用電源を整流するダイオードブリッジ１４、その整流された電力を平滑するチョーク１３および平滑コンデンサ１２を備え、共振コンデンサ１１と高圧トランス７で共振回路を構成し、スイッチング素子１０のＯＮ−ＯＦＦ動作によって高周波電力に変換するインバータ電源を構成している。そして入力電流検知回路１５の信号を基にイ
ンバータ電源制御回路１６によってスイッチング素子１０のＯＮ−ＯＦＦをコントロールしている。これによって入力電流の大きさを自由にコントロールできるものである。マグネトロンは標準マグネトロン１および動作特性可変式マグネトロン２の２個が並列に接続されている。そして、５は動作特性可変式マグネトロン２のアノード電流の検出手段、６は標準マグネトロン１のアノード電流の検出手段である。４はこれら２個のアノード電流検出手段５および６の信号を比較しその差を電圧として出力するアノード電流信号差検知増幅回路、３はアノード電流信号差検知増幅回路４の電圧に応じて動作特性可変式マグネトロン２の磁界調整用コイル２−１の電流を制御するコイル電流コントロール手段である。アノード電流信号差検知増幅回路４とコイル電流コントロール手段３は動作特性可変制御手段を構成している。
【００２１】
図２に動作特性可変式マグネトロン２の構造を示す。環状のアノードブッロク２−３に複数のベイン２−２が放射状に取り付けられ発振空間を形成している。２−４は磁極で２−５は磁石であり、発振空間に磁界をかけている。２−６はアンテナであり発振空間で発生するマイクロ波エネルギーを放射するものである。２−８はカソードで直熱化型でヒーターより構成され２−７のカソード端子よりカソード加熱用電流を供給している。２−１は磁界調整用コイルであり、磁石２−５との合成により発振空間にかかる磁界強度を調整するもので、その電流によって磁界の強弱調整をするものである。また、この磁界の強度の変化は動作特性可変式マグネトロン２の動作特性の電圧の変化になる。すなわち磁界が強ければ動作電圧は高く、磁界が弱ければ動作電圧は低くなる。
【００２２】
以上のように構成されたマイクロ波発生装置について、以下にその動作、作用を説明する。
【００２３】
まず図４（ａ）に、マグネトロンの動作特性を示す。縦軸に電圧、横軸に電流を示す。電圧が発振開始電圧Ｖｓを越えると急に電流が流れ出し、電圧の変化に対して電流は大きく変化する。また発振空間にかかる磁界が強ければ動作電圧が高く、弱ければ低くなる。一般にマグネトロンは個々に磁石の磁界強度のバラツキで動作電圧にバラツキがある。
【００２４】
そこで本発明の実施例におけるマイクロ波発生装置のように、２個のマグネトロンを動作させる場合、個々のマグネトロン間の動作特性には差が生じる。図４（ｂ）は標準マグネトロン１の動作特性Ｍ１に対して動作特性可変式マグネトロン２の動作特性Ｍ２が低い場合であり、動作電圧Ｖｏに対して標準マグネトロン１のアノード電流Ｉａ１が小さく、動作特性可変式マグネトロン２のアノード電流Ｉａ２が大きくなり両者間には大きな差が生じてバランスが崩れてしまう。図４（ｃ）は各マグネトロンの動作特性が逆の場合でＩａ１とＩａ２の大小が逆になっており大きくバランスを崩してしまった場合を示す。
【００２５】
そこで図４（ｄ）の様に標準マグネトロン１のアノード電流Ｉａ１と動作特性可変式マグネトロン２のアノード電流Ｉａ２を比較し、Ｉａ２＞Ｉａ１ならば磁界調整用コイル２−１によって磁界を強くし動作電圧を高くして標準マグネトロン１の動作特性に一致する様にする。そうすることでＩａ１とＩａ２が等しくなりバランスのとれた安定した動作となる。また逆にＩａ２＜Ｉａ１ならば磁界調整用コイル２−１によって磁界を弱くし動作電圧を低くすることでＩａ２＝Ｉａ１となりバランスのとれた安定した動作にすることができる。
【００２６】
図３に、本発明を実現するための制御系の仕組みを示す。図３の６は標準マグネトロン１のアノード電流検出手段でその回路構成手段を示す。５は動作特性可変式マグネトロン２のアノード電流検出手段でその回路構成を示す。どちらのアノード電流検出手段も信号を電圧で出力する。４はそれぞれのマグネトロンのアノード電流検出信号を比較し、その差に応じた出力信号を出すアノード電流信号差検知増幅回路である。３はアノード電流信号差検知増幅回路４の信号に対応して磁界調整用コイル２−１に流す電流値の大きさと極性をコントロールするコイル電流コントロール手段である。以上の構成で、各マグネトロンのアノード電流Ｉａ１、Ｉａ２の差を検出し、その差がなくなる様に磁界調整用コイル２−１の
電流をコントロールする。その結果、２個のマグネトロンはバランスを保ちながら安定した動作が可能となる。また、アノード電流信号差検知増幅回路４とコイル電流コントロール手段３とで動作特性可変制御手段を構成している。
【００２７】
図５、図６、図７には、起動時における各マグネトロンのアノード電流の立ち上がり状態を示す。
【００２８】
図５は横軸に経過時間ｔ、縦軸にアノード電流値Ｉを示し、標準マグネトロン１のアノード電流Ｉａ１と動作特性可変式マグネトロン２のアノード電流Ｉａ２の起動時における立ち上がり状態を示す。いきなり、所望電力で立ち上げた場合に各アノード電流値はすぐにバランスがとれなく時間遅れがあるため、片方の電流が大きくなり過ぎ、過大電流となる現象が発生し、不安定発振になる。
【００２９】
この現象を防ぎ安定して立ち上げる手段を図６、図７に示す。
【００３０】
図６は、起動時において一旦、所望の電流値より低い電流値で立ち上げ、両方のバランスがとれてから所望の電流値に上げる。これにより、片方に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。
【００３１】
図７は、起動時において、一挙に立ち上げるのでなく徐々に立ち上げていく手段であり、バランスがとれる早さよりも遅い早さで立ち上げていく手段である。
【００３２】
どちらの手段においても起動時の立ち上がりは過大電流を防ぎ安定した起動ができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜４に記載の発明によれば、１個の高電圧電源から電力供給される複数個のマグネトロンのバランスを保ち、安定した動作駆動を行うことができる。
【００３４】
また、起動時に安定した立ち上げができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１におけるマイクロ波発生装置の回路構成図
【図２】  本発明の実施例１のマイクロ波発生装置における動作特性可変式マグネトロンの断面構造図
【図３】  本発明のマイクロ波発生装置を実現するための制御系の仕組みを示す図
【図４】  本発明のマイクロ波発生装置におけるマグネトロンの動作を示す動作特性図
【図５】  起動時のアノード電流の変化を示す図
【図６】  本発明のマイクロ波発生装置におけるアノード電流の変化を示す図
【図７】  本発明のマイクロ波発生装置におけるアノード電流の変化を示す図
【図８】  従来のマイクロ波発生装置の回路構成図
【図９】  従来のマイクロ波発生装置の回路構成図
【符号の説明】
１  標準マグネトロン
２  動作特性可変式マグネトロン
２−１  磁界調整用コイル
３  コイル電流コントロール手段
４  アノード電流差検知増幅回路
５  動作特性可変式マグネトロンのアノード電流検出手段
６  標準マグネトロンのアノード電流検出手段
７  高圧トランス
１０  スイッチング素子
１１  共振コンデンサ
１６  インバータ電源制御回路
【図１】
0003780894.tif 000002
【図２】
0003780894.tif 000003
【図３】
0003780894.tif 000004
【図４】
0003780894.tif 000005
【図５】
0003780894.tif 000006
【図６】
0003780894.tif 000007
【図７】
0003780894.tif 000008
【図８】
0003780894.tif 000009
【図９】
0003780894.tif 000010