JPS5880245A - マグネトロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はマグネトロン装ｇＫ係り、特にその電算（ｇ
ｌ路に関するｅ −、ＩＣ，電界に対して直角＆Ｃ磁界を与えるマグネト
ロンは−、これを取付けた電子機器、例えば電子レンジ
として今日広く普及しているが、これに伴なって雑音漏
洩の規制が強化される方向にある。ζＯ雑音規制に関し
て、国際的には一際無線障書特別委員会（Ｃｌ８ＰＲと
称す）の勧告に基すき、各国において実施もしくは検討
中である。従って、マグネトロン自体から発生する雑音
の低減対策が一層ｉ！Ｉまれるようになりて自た。

とζろで、マグネトロンから発生する低い周波数（例え
ば１００１ａｉｎ以下）の雑音の原因として、次のよう
な考えがある。即ち、第１ｗＡはマグネトロンの同軸配
置され九アノードを構成する７ノードペイン２−とカッ
−２２５とを模式的に示し大ものであるが、同図におｉ
てカソードＩＪを負、アノードペイン２＃を正としてカ
ソード、アノード聞に数１０００Ｖの高電圧、　′＼、 を加え、カソード１ｊから熱電子が放出される＼、よう
にすると、電子作用空間１９におしては、カソード近傍
の空間電荷によｐ１図に点線曲線ａで示すようにカソー
ド電位よりも負となる下に凹んだ部分をもつ電位分布と
′なる。一方、矢印Ｂで示すように、この電子作用空間
１９１１Ｃ１−１１０００〜２０００ガウスの直流磁界
がカソード軸方向に加わっているため、カソード２５を
出た電子は、電界と磁界との作用によりカソード２５の
まわりｔ−ｌ１１回する０％ＫＮ［交電磁界のため、電
子の走行距離が長いので電子は残留ガスに衡突する確率
が大きく、他の直進形管等に比べて着しく多くのグラス
イオンｅを発生する。

発生したプラスイオンは曲線ａで示した電位分布の谷つ
まりＩテンシャル・イニマム（図に符号ｍで示す）＆ｌ
ｆれ込み、次第に空間電荷中の電子とプラスイオンとの
中和が進行し、その結果、この谷附近の電位が上昇し、
符号難で示すようにカソード２５と同等もしくはそれよ
り僅かに高い電位まで高められる。その状態で作用空間
中の電位分布は集線曲線すの如くになる・プラスイオン
はカソードＫｆｉれ込む。次の段階として、再び空間電
荷により電位の容重が形成される。このような一連の過
程が周期的に繰り返される。その結果、カソード、アノ
ード関の電流即ちアノード電Ｉｌｌ？ＩＩｃ複雑な脈動
現象が生じ、これが雑音として外部回路に漏洩するもの
と推定できる。このような雑音は、主として入力線路に
のって漏洩するいわゆるラインノイズとして現われ、種
々の電披障書を引亀起してしまう・そζで、このような
雑音の低減対策の１つとして、カソード近傍に第３電極
を設け、カソードに対し第３電極に負４Ｄ＠１０〜数１
００Ｖの電位を加えることによ）、電位分布の谷つまり
４テンシヤル・ミニマム鳳へ集まるプラスイオンをこの
第３電極で捕獲し、グラスイオンの原因による雑音を低
減することが考えられている。

この例を示すと８２図及び第３図に示すようにな）、第
３ｖＡは第２図の蚤部拡大園である。

即ち、管軸上に配置された棒状カソード支持体１１の一
端には、カソード用エンドチップ５１、Ｉｉ３電極用エ
ントチ、ｙ”ｉｓ、エンドハｙト１１＊が固層され、他
端はカソード端子１６に絖〈端子板５ｓｈＫ固着されて
いる。この棒状カッ−Ｐ支持体３２のカッ′−ドステム
側外側には、筒状カッ−Ｐ支持体３Ｊと筒状第３電極支
持体６７が同軸的に所定間隔をおいて配設され、前記筒
状カソード支持体３Ｊの一端にはもう一方・のカソード
用エンドチップ５６が固着され、他熾はカソード端子３
４に固着されている。又、前記筒状第３電極支持体５１
の一端にはもう一方の第３電極用工ンドチツグ５９が固
着され、このエンドチップ５＃にはもう一方のエントノ
１、ト１ｓｌｂが固着され、第３電極支持体ｊ１の他端
はカソード端子６１ＫｖＡ着されている。そして棒状カ
ソード支持体ＸＺＯ出力部１１１Ｋａ、コイル状に巻か
れたトリウ！タングステン厘熱戯カソードＺＳが配設さ
れ、その両端はそれぞれカソード用エンドチップｓｘ、
ｓｔｚＫｗｉ着されている。更にカソード１５の近傍に
は、；イル状の第３電極６０が前記カソード２５の一条
間に位置するように配設され、その両端はそれぞれ第′
３電極用エンドチップｉｓ、１ｅｙｃ固着されている。

この第３電ｆｉｇａは例えばＷ、Ｍｅ。

丁ａ、ＴｌＯような難溶性金属のうちから選ばれた単体
又社合金からｔｅ、―示のようにカソード２ｊＯ近傍で
且つカソード２ｊから７ノードヘ向かう電子の流れを妨
げないような位置に置かれる。そして既述のように、カ
ソード１５のコイル状−条と謔３電極ｔｉｏｏコイル状
線条と拡各外崗面が同一４Ｌ＜ははぼ同−内上にして交
互に配列されてｉる。尚、菌中１−はアノードペイン、
２ｒはアノードシリンダ一、ｘｓはスト′”う、！リン
グで６Ｄ、これらで複数個の空胴共振器を構成しており
、全体としてアノードを形成して−る。又、Ｌ」は出力
部、１９ｍはアンテナ導体、１＃はｆ−ルビース、Ｊ　
ｉ　＊　ｓ　Ｊ　ａ・ａＪｂ紘絶縁筒体、１＃は電子作
用空間、ｓ４／Ｉｉ排気管、ｓｓ、ｇｉｌｌ絶鍬りンダ
である６次に動作をｉＩ！明すると、カソード１ｊは加
熱されて熱電子を放出する。このカソード２５とγノー
ドペイン１−との関には数１０００Ｖの高電圧が印加さ
れ、又、電子作用空間１９には１５００ガウスｉｉ度の
管軸に平行な磁束の直流磁界が与えられておｐ、発振動
作する。空胴共振器に発生するマイクＵ波エネルギーは
、アンテナ導体２９ａを通じて出力部ｘｐから外部負荷
に伝送される。さて、カソード２５を加熱すると放出電
子により第ｉ＃Ａに示した如くカソード２５の前面約数
１０５ｍ〜数１００μｍ附近に電位の谷ｍが形成される
（菖３電極がない場合）が、Ｍ３電極６０をカソード２
５１１Ｃ対して例えば−数１０〜−数１ｏｏｖ＠度の負
の電位にすると、電位の谷ｍＫ向って集まるグラスイオ
ンは第３電極６０がこれよりも更に負の電位になってい
るため、この第３電極６０１ｆＣ＠ちに捕えられる。即
ち、グラスイオンはカソード近傍にｗまることなく第３
電極ｉＯＫ流入し、カソード近傍の不安定な電子−イオ
ン中和現象が起らない、その結果、１００ＭＨｚ以下の
雑音が大巾に低減される。この雑音低減結果の１例を籐
４図に示す・ ところで、第３電極の電位を負の高電位にすればそれた
け雑音低減には非常に効果的であるが、負の高電位にす
るはどマグネトロンの発振の安定性にはむしろ不都合を
生じる傾向のあることが判明した。籐５図にその１例を
示す、即ち、この第５地から明らかなように、第３電極
のバイアス電圧の絶対値の増加にりれて発振の安定な最
大アノード電流の減少をもたらす、一方、アノード電流
と雑音との関係を調べると、第６Ｅ及び第７図に示すよ
うに、一般に連続波マグネトロンはアノード電流の小さ
い例えば約０．１５ム以下においては大きな雑音が発生
し・約０．２ム以上にお−ては急速に雑音が減少してい
ることが判る。従りて、もしアノード電流を常に約０．
２ム以上において使用すれば、雑音の発生は非常に少な
く、問題社費ないのであるが、ｓｕｍｏ電子レンジにお
いて嬬コストの関係で７ノード電源は半波倍電圧電源を
使用するのが一般で６１瞬時アノード電流紘零からＩＡ
位までの変動を繰９返している。このように雑音を減ら
す目的で第３電ｌｉＫ負の高電位を与えようとすると動
作安定度がやや低下し、逆に第３電極電位を低めると雑
音が出やすいという相反する傾向がある。

この発明は上記事情に鑑みなされ良もので、雑音の低減
を図ると共に、発振の安定性が向上し、且つ第３電極用
の外部電源が不要なマグネトロン装置を提供することｔ
−目的とする。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に訳明
する。一般にｓｇａｍ極のノ４イアス電圧によって雑音
の低減が必要なのは、７ノード電流が例えは約０．１５
ム以下だけの範囲でよく、７ノード電流が０，２ム以上
においては菖３亀−のバイアス電圧をかけない方が、第
５−のマグネトロン安定度との関係に見る如く望ましい
。

即ち、第８−にマグネトロンのアノード電流と７ノード
電圧の特性の１例を示すが・この纂８１から明らかなよ
うに、アノード電Ｒ例えば１ム（通常、電子レンジで使
用されている半波倍　゛電圧電源にて発生するほぼ最大
瞬時アノード電ａ）に′おけるアノード電圧と、アノー
ド電流０．１５ムにおけるアノード電圧との差は約５０
０′Ｖ生ずることが判る。この電位差が第３電極のバイ
アス電圧として加われに、雑音の低減に充分役立つこと
が第４５より判る。従りて、第３電極とアノード関Ｏ電
圧が常にアノード電圧の最大値に＃ｔぼ保たれるように
すれば、７ノード電流の少ない時嬬第３電極のバイアス
電圧（カソードに対すゐ負電位）が大きく、雑音を充分
低減することができ、又、アノードＩＥｆＩｔが増加す
ると第３電極のバイアス電圧は零に近すき、発ｌｉの安
定性低下への影替を少なくできる。

そζで、この発明ではマグネトロンの第３電極のノ童イ
アス電圧（電位）は、低アノード電流のと自負の高電位
とな９、高アノード電流のとは、籐９齢に示すような電
源励路を用いている。

−中、ｇｘＦｉリーケージトランスでＴｏシ、１次側の
壱−Ｌｉ紘商用電源＃Ｃ接続され、２次側にはカソード
加熱用巻＠Ｌｓｓ高圧巻ａｉｌ　Ｌ　ｓを有しており、
独立し良路３電極用巻線は存在しない、前記カソード加
熱用巻線り、は、上記第２図及び第３図と同様な第３電
極を有するマグネトロン６ｊのカソードＫＩＩＣ＠続さ
れている。又、前記高圧巻！ｉ　Ｌ　ｓの一端は接地さ
れ、他端は直コンデンサＣ１を介し順方向の整流器８Ｒ
１のカソード極とともにマグネトロン６２のカソードＫ
Ｋ接続されている。整流器８Ｒ１のアノード極は接地さ
れている。更にマグネトロン６２の菖３電極りは、逆方
向の整流器ＳＲ，を介してカソードに＆Ｃ接続されると
共に、コンデンサＣ３を介して接地されている。又；マ
グネトロン６２の７ノードムも接地されている。尚、上
記のコンデンサＣＩは０．５μＦ％；ンデンサＣ黛は９
．０５μＦである。

さて、動作時には、時間の経過につれて各部つまり１−
２間、ム−に間、アノ−トム、ムーＤ間の電圧又は電流
波形はそれぞれ第３０囚（ａ）〜（ｄ）に示すようにな
９、ａｈ　−４ｋ　１１形（リサージ−波ｍ＞は第１傷
図に示すようになる。そして、１１間、ム−Ｄ［には、
ＴｓｇＴ、　において最大値−１ｅｍ　（例えば−４ｋ
Ｖ　）’となり、次にＴ門’ｒ、ｌＩｃなると、ムーＸ
間の電圧はアノード電流ｔｂｔｆｉｆｌれ九九めにディ
スチャージし、Ｔ＝Ｔｌと同じＯｖとなる。しかるＫＡ
−０間の電圧は、整流９８Ｂ、が逆方向であることと、
第３１ｉＥ極りから紘電子放出がなｉこと（電子放出が
ある場合にはコンデンサＣ３のチャージはなにがしかデ
ィスチャージされる）Ｋより一定不変のため、Ｄ−に間
の電位差（電圧）社カソードＫＫ対して第３電ｌＩＤが
負の電位となり約４　ｋＶとなる。

実際には謳１１図において、矢印を付した部分即ち各１
ｂの値に対して、矢印の付いている縦軸の値（４ｂ冨Ｑ
Ｏと＠ｔｉｃは約４　ｋＶ、　ｉｂ＝ｉｂｍのときには
ＱＶ）がＤ−に関に加わることになる。

この尭−の１グネトＥ！ｙ装置は上記説明及び図示のよ
うに構成され、嬉９図に示すような電＃ＩＡ回路を使用
しているため、雑音の低減を図ると共に、発振の安定性
が向上し、且つ第３電極用の外部電源が不要となった。

即ち、雑音の多く発生するーｂ＝ｏ〜０．１ムの範囲で
は第３電極のバイアス電圧が負の高電位で雑音低減効果
大であり、＝ｂの大きい範囲では第３電極のバイアス電
圧が低くなり、マグネトロンの発振の安定性が低下する
ことがない、又、整流器ＳＲ，とコンデンサＣ１は数ｋ
Ｖの耐電圧特性のものでよく比較的安価に構成すること
ができる。

尚、第１２図、第１４図及び第１５図はこの発明の変形
例を示したｔので、上記実施例と同様効果が得られる。

即ち、第１２図の場合は、上記実施例（籐９図）Ｋおけ
るコンデンサＣ，Ｋ、並列に抵抗８を追加接続したもの
で、時定数τ＝Ｃ，Ｒ＝１００ｍ−・０位に選んでいる
・この抵抗Ｒを付加した場合には、コンデンサＣｓＫチ
ャージされた電荷は抵抗Ｒを通じてディスチャージする
ために、第１３図の−ｂｍＯように変化する・そのため
Ｄ−に間に加わる最大電圧は、ｇｂｍでな（ｓｂｍ”と
なる（　ｓｂｍ（ａｂｍ　）　＊例えｉｊ　ａｂｍ　＝
　４　ｋＶ　Ｋ対してｓｂｍは約３　ｋＶとなる。こう
してＤ−に関に加わる最大電圧を下げることにより、Ｄ
−に間の絶縁破壊の回避に役立つ。　− 又、一般にマグネトロン紘雑音及び高調波の漏洩防止の
丸め、チョークコイルと貫通型コンデンサを内蔵し九シ
ールド＆、クスを装着して電子−ンジのメーカーに供給
されている。従って、このシールドがツクス内に、ｇａ
ｔ＆へ電圧を印加すゐ整流−８８３とコンデンサＣｍ　
　（あるいは抵抗Ｒ）とからなる（２）路を設けれは、
電子レンジの電源装置を何ら変えることなく雑音の低減
を図ったレンジを完成することができる。

この例が第１４図と第１５図であり、図中６３がシール
ド〆ツクスである。そして、このシールドが、ジス６Ｊ
内に、上記整流盤８Ｂ！とコンデンサＣ３は勿論のこと
、チョークコイル６４や貫通型コンデンサ６５が設けら
れている。

以上ａ明し九ようにこの発明によれば、工業的価値大な
るマグネトロン装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネトロンにおける雑音の発生機構を示す模
式図、第２図は雑音を低減させるために第３電極を設け
たマグネトロンの１例を示すＷｒ肉図、第３図は第２図
の要部を拡大して示す断面図、第４図は第３電極のバイ
アス電圧による雑音低減を示す特性曲線図、２１ｇ５図
は第３電極のバイアス電圧のマグネトロン発振の安定性
に対する影響を示す特性曲線図、纂６図及び＃ｇ７図は
７ノード亀流による雑音の変化を示す％性曲線図、第８
図は７ノード電流対アノード電圧特性を示す特性曲線図
、第９図はこの発明のマグネトロン装置に用いる電源回
路を示す回路構成図、第１θ図（＆）〜（ｄ）は第９図
の電源回路における％部の電圧又は亀ｔＩＩＬＹｌｃ示
す波形図、第１１図は同じくリサージ、波形−１第１２
図。 第１４図、第１５図はこの発明の変形例を示す（ロ）路
構成図、第１３図は篤１２囚の電源（ロ）路におけるリ
サージ、波形図である。 ２５”、　Ｋ・・・カソード、２６・・・７ノードベイ
ン、２７・・・アノードシリンダ一、１１Ｂ−・・スト
ラップリング、１９・・・電子作用空間、６０．Ｄ・・
・第３電極、６１・・・リーケージトランス、６２・・
・マグネトロン％　Ｌｌ・・・巻線、Ｌ３・・・カソー
ド加熱用巻−１Ｌｓ−・・高圧巻線、ｃ、Ｉ　ｃ、＋＋
・コンデンサ、８Ｊ　＊８Ｊ・・・整流器、ム・・・ア
ノード。 出願人代理人　弁思士　鈴　江　武　彦第１図 ９ 第２図 ３３９、イｂ伝４７）／＋１７ｕｖ＞ 第６図 第７図 アノード’ｔ３ＪＬ（Ａ）− 第８図 第９図 第１０図 第１１図 ０−！ｔ）　　　　ｉｂｍ 第１２図 手続補正書 ５７４・−９ 昭和　年　°月　日 特許庁長官　　島　１）春　樹　　殿 １、事件の表示 特願昭５６−１’１７７１２号 ２、発明の名称 マグネトロン装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出軸人 （３０７）東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 ５　自発補正 ７、補正の内容 （１）願書添付明細暑中、第１１頁第２行目にｒＬｓ　
Ｊとあるのを「Ｌｌ」と訂正する。 （２）　　同じく第１１頁第６〜７行目に「カソード」
とあるのを「アノード」と訂正する。 （３）同区＜第ｌ１頁第８行目に「アノード」とあるの
を「カソード」と訂正する。 （４）同じく第１１頁第１Ｏ行目に「逆方向」とあるの
を「順方向」と訂正する。 （５）同じく第１１頁第６〜７行目区＝［アノード・・
・・・・ディスチャージし、」とあるのを「整流器８Ｒ
，の順方向電圧となるため、」と訂正する。 （６）同じく第１２頁第６行目にｒｓＲｚＪとあるのを
「８Ｒ１及び８Ｒ３」と訂正する。 （７）同じく第１３頁第１３行目に「１００」とあるの
を「１０００」と訂正する。 （８）同じく第１３頁第１７行目〜第１４頁第２行目に
「そのため・・・・・・に役立つ。」とあるのを［シ′
かじ、Ｄ−に量感＝加わる電圧は、ｉｍ流を切った後、
抵抗Ｒによシ自然放電が行なわれ、検査時における感電
防止等に役立つ。」と訂正する。 （９）願書添付図面中、第８図、第９図、第１１図、第
１２図、第１３図、第１４図、第１５図を別紙のように
訂正する。 第８図 第９図 第１１図 第１３図 ｉｂ　　　　　ｉｂｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに同軸状に配置された電子放射力ノードと空胴共振
   器を内蔵するアノードとを有し、これらカソード及びア
   ノード関の電子作用空間にカソード軸に平行な磁界が与
   えられ、史に前記カソード近傍に第３電極を設けたマグ
   ネトロンと、このマグネトロンＯＳＳ電他にバイアス電
   位を与えるようＫした！ダネトロン袈Ｉｋにおいて、前
   記マグネトロンの第３１ｉＥ極のバイアス電位は、低ア
   ノード電流のとき負の高電位となり、高アノードＩＥ流
   のと龜零もしくは負の低電位になるように設定してなる
   ことｔ％黴とするマグネトロン装置。