JPWO2019009173A1 - マグネトロンとこれを備えたマイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

本態様のマグネトロンは、永久磁石（１３、１４）と、第１継鉄（１５）と第２継鉄（１６）とを接合して構成された継鉄とで構成された磁気回路を有し、第１継鉄（１５）と第２継鉄（１６）との少なくとも一方に一体的に設けられた接合部（２０１）の塑性変形により、第１継鉄（１５）と第２継鉄（１６）とが接合される。本態様によれば、部品を純正でない部品に交換するなど、マグネトロンが製造業者の保証範囲外の方法で使用されないようにすることができる。これにより、不安定動作を抑制し、寿命の短縮を防止することができる。その結果、部品を破壊しない限り解体できない、信頼性の高いマグネトロンを提供することができる。

Description

本開示は、解体困難なマグネトロンとこのマグネトロンを備えたマイクロ波加熱装置に関する。

従来、マイクロ波発生装置であるマグネトロンは、機能面からその構造を分類すると、磁気回路部、冷却回路部、ＬＣフィルター回路部、および、コアチューブから構成される。コアチューブは、アンテナ部を有するトップシェル部と、陽極部と、陰極部とから構成される。

マグネトロンは、陽極部と陰極部との間に印加された直流エネルギーを、直交静電磁界が形成された陽極・陰極間の作用空間における電子運動を介して、高周波エネルギーに変換し、マイクロ波を発生する電子管である。マグネトロンは、発振効率が比較的高く大出力化が容易なことから、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置のためのマイクロ波発生装置として広く用いられる（例えば、特許文献１参照）。

図６は、従来のマグネトロンの斜視図である。図７は、従来のマグネトロンのコアチューブの断面図である。図８は、従来のマグネトロンのコアチューブを除く外装部品の断面図である。

これらの図において、一般的なマグネトロンのコアチューブ１９は、真空封止することにより形成される。マグネトロンの陰極部の中心部に、コイル状のフィラメント１が配置される。フィラメント１は、センターリード４とサイドリード５によって支持される。センターリード４は、フィラメント１の両端に設けられたエンドハット２、エンドハット３を介してサイドリード５に接続される。

マグネトロンの陽極部は、陽極円筒６と、陽極円筒６の内周面からフィラメント１に向かって突出するように設けられた偶数枚のベイン７とを備える。ベイン７は、フィラメント１と所定間隔を保つように設けられる。ベイン７と陽極円筒６の内周壁面との間で、空胴共振器８が構成される。

陽極円筒６の管軸方向の両端部には、略同一形状ですり鉢状の一対の磁極部９、１０が対向するように配置される。入力部１２は、磁極部９の管軸方向の端部外側に設けられ、フィラメント１に加熱電力およびマグネトロン駆動用高電圧を供給する。出力部１１は、磁極部１０の管軸方向の端部外側に設けられ、陽極部に発生したマイクロ波を放射する。出力部１１、入力部１２により、真空壁で覆われたコアチューブ１９が構成される。

次に、コアチューブ１９以外の外装部品について説明する。一対の環状永久磁石１３、１４の一方の磁極面が、磁極部９、１０と磁気的に結合される。それとともに、一対の環状永久磁石１３、１４の他方の磁極面が、枠状継鉄１５、１６に磁気的に結合される。これにより、磁気回路が構成される。枠状継鉄１５、１６は、強磁性体から成り、断面が四角形状に組み合わされる。

その結果、フィラメント１とベイン７との間に形成される電子運動空間１７に、直流磁界が供給される。

上記マグネトロンにおいて、フィラメント１を加熱し、フィラメント１とベイン７との間に、所定の直流高電圧を印加することにより、フィラメント１からベイン７に向かって電子が放出される。

この電子が、フィラメント１とベイン７との間の電子運動空間１７において、直交する電磁界の作用を受ける。この電子が、フィラメント１の周囲を旋回しながら周回し、ベイン７に向う。この電子が、分割されたベイン７内の空胴共振器８に生じた２，４５０ＭＨｚ帯の微弱なマイクロ波と相互作用を起こすことにより、空胴共振器８内に大なるマイクロ波が発生する。

空胴共振器８内に発生したマイクロ波は、ベイン７の一つと電気的に結合されたアンテナリード１８によって伝送され、出力部１１を介して電子レンジの加熱室内に放射される。

米国特許第８２６４１５０号明細書

上記従来の構成において、コアチューブ１９以外の部品は、半永久的に使用可能である。このため、ネジ２１の脱着などの簡単な作業で、マグネトロンの解体、コアチューブ１９の交換が行える。従って、部品を純正でない部品に交換するなど、マグネトロンが製造業者が保証する範囲外の方法で使用されることがある。これが、不安定動作を引き起こし、寿命を短縮する。

本開示は、部品を破壊しない限り解体できない、信頼性の高いマグネトロンを提供することを目的とする。

本態様のマグネトロンは、永久磁石と、第１継鉄と第２継鉄とを接合して構成された継鉄とで構成された磁気回路を有する。本態様のマグネトロンでは、第１継鉄と第２継鉄との少なくとも一方に一体的に設けられた接合部の塑性変形により、第１継鉄と第２継鉄とが接合される。

本態様によれば、部品を純正でない部品に交換するなど、マグネトロンが製造業者の保証範囲外の方法で使用されないようにすることができる。これにより、不安定動作を抑制し、寿命の短縮を防止することができる。その結果、部品を破壊しない限り解体できない、信頼性の高いマグネトロンを提供することができる。

図１は、本開示の実施の形態１に係るマグネトロンの斜視図である。 図２は、実施の形態１に係るマグネトロンのコアチューブを除く外装部品の断面図である。 図３は、入力側枠状継鉄の爪部を折り曲げる前の、実施の形態１に係るマグネトロンの部分拡大図である。 図４Ａは、入力側枠状継鉄の爪部が折り曲げられ、外側から見た、実施の形態１に係るマグネトロンの部分拡大図である。 図４Ｂは、入力側枠状継鉄の爪部が折り曲げられ、内側から見た、実施の形態１に係るマグネトロンの部分拡大図である。 図５は、本開示の実施の形態２に係るマグネトロンの継鉄の部分拡大図である。 図６は、従来のマグネトロンの斜視図である。 図７は、従来のマグネトロンのコアチューブの断面図である。 図８は、従来のマグネトロンのコアチューブを除く外装部品の断面図である。

本開示の第１の態様のマグネトロンは、永久磁石と、第１継鉄と第２継鉄とを接合して構成された継鉄とで構成された磁気回路を有する。本態様のマグネトロンでは、第１継鉄と第２継鉄との少なくとも一方に一体的に設けられた接合部の塑性変形により、第１継鉄と第２継鉄とが接合される。

本開示の第２の態様のマグネトロンでは、第１の態様に加えて、第１継鉄と第２継鉄とがカシメにより接合される。

本開示の第３の態様のマグネトロンでは、第１の態様に加えて、第１継鉄が、接合部である爪部を有する。第２継鉄が孔部を有する。爪部がカシメにより折り曲げられ、爪部が孔部に係合する。

本開示の第４の態様のマグネトロンでは、第１の態様に加えて、第１継鉄が、接合部である爪部を有する。爪部が係合突起を有する。第２継鉄が、孔部と、孔部に設けられた係合部とを有する。爪部がカシメにより折り曲げられ、係合突起が係合部に係合する。

本開示の第５の態様は、第１の態様のマグネトロンを備えたマイクロ波加熱装置である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係るマグネトロンの斜視図である。図２は、本実施の形態に係るマグネトロンのコアチューブを除く外装部品の断面図である。図３は、入力側枠状継鉄の爪部を折り曲げる前の、本実施の形態に係るマグネトロンの部分拡大図である。

図４Ａは、入力側枠状継鉄の爪部が折り曲げられ、外側から見た、本実施の形態に係るマグネトロンの部分拡大図である。図４Ｂは、入力側枠状継鉄の爪部が折り曲げられ、内側から見た、本実施の形態に係るマグネトロンの部分拡大図である。

図１、図２に示すように、枠状継鉄１５は、断面がＵ字形状を有するように配置される。枠状継鉄１６は、断面が逆Ｕ字形状を有するように配置される。

枠状継鉄１５と枠状継鉄１６とは、それらの端部が重なるように配置される。この状態で、枠状継鉄１５と枠状継鉄１６とを組み合わせることにより、四角形状の断面を有する筒状の枠状継鉄が形成される。本実施の形態では、枠状継鉄１５、１６は、第１継鉄、第２継鉄にそれぞれ相当する。

図３に示すように、枠状継鉄１５の二つの端部の略中央には、切欠き部１５１が形成される。切欠き部１５１内には、突起状の爪部２０１が枠状継鉄１５と一体的に形成される。爪部２０１の先端部には、鉤状の係合突起２０２が形成される。本実施の形態では、爪部２０１は接合部に相当する。

図１、図３に示すように、枠状継鉄１６の二つの両端部の略中央に、孔部１６１が形成される。図４Ａ、図４Ｂに示すように、孔部１６１は、枠状継鉄１５の爪部２０１に対向するように設けられる。孔部１６１内に係合部１６２が形成されるため、孔部１６１は略Ｌ字形状を有する。

マグネトロンを組み立てる時は、枠状継鉄１５に形成された孔を囲むように、枠状継鉄１５の内側中央部に環状永久磁石１３を置く。組み立てられたコアチューブ１９の入力側を、環状永久磁石１３および枠状継鉄１５に挿入する。コアチューブ１９の出力側を、環状永久磁石１４および枠状継鉄１６に挿入する。枠状継鉄１５、１６の重なり部分にリベットを打つことにより、枠状継鉄１５と枠状継鉄１６とを組み合わせると、四角形状の断面を有する筒状の枠状継鉄が形成される。

爪部２０１が孔部１６１の方向に約９０°、カシメにより折り曲げられて、孔部１６１の周縁部分に係合する。枠状継鉄１５の爪部２０１が枠状継鉄１６の孔部１６１に係合して、枠状継鉄１５、１６が固定されると、マグネトロンは解体できないようになる。

本実施の形態では、爪部２０１の折り曲げ角度は約９０°である。折り曲げ角度が９０°以上であれば、枠状継鉄１５、１６は確実に係合する。

このように、本実施の形態では、枠状継鉄１５と枠状継鉄１６との少なくとも一方に一体的に設けられた爪部２０１（接合部）の塑性変形（カシメ）により、枠状継鉄１５と枠状継鉄１６とが接合される。

本実施の形態では、爪部２０１の先端部に、鉤状の係合突起２０２が形成される。係合突起２０２は、いわばＬ字形状を有する。しかし、爪部２０１はＴ字形状を有してもよい。この場合、孔部１６１内に二つの係合部１６２が形成されればよい。

本実施の形態では、枠状継鉄１５、１６の重なり部分にリベットを打ち、枠状継鉄１５と枠状継鉄１６とを固定する。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、タッピングねじにより、枠状継鉄１５と枠状継鉄１６とを固定してもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、部品を純正でない部品に交換するなど、マグネトロンが製造業者の保証範囲外の方法で使用されないようにすることができる。これにより、不安定動作を抑制し、寿命の短縮を防止することができる。その結果、部品を破壊しない限り解体できない、信頼性の高いマグネトロンを提供することができる。

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。以下の説明において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、本実施の形態に係るマグネトロンの継鉄の部分拡大図である。本実施の形態は、爪部２０３が折り曲げられて孔部１６３に係合するという点で、実施の形態１と同じである。しかしながら、本実施の形態は、以下の点で実施の形態１と相違する。

図５に示すように、本実施の形態において、爪部２０３には、係合突起２０２が設けられておらず、孔部１６３には、係合部１６２が設けられていない。本実施の形態では、爪部２０３は、９０°以上折り曲げられて、固着されることが好ましい。

以上のように、本実施の形態によれば、部品を純正でない部品に交換するなど、マグネトロンが製造業者の保証範囲外の方法で使用されないようにすることができる。これにより、不安定動作を抑制し、寿命の短縮を防止することができる。その結果、部品を破壊しない限り解体できない、信頼性の高いマグネトロンを提供することができる。

本開示は、マグネトロンに適用可能である。

１ フィラメント
２、３ エンドハット
４ センターリード
５ サイドリード
６ 陽極円筒
７ ベイン
８ 空胴共振器
９、１０ 磁極部
１１ 出力部
１２ 入力部
１３、１４ 環状永久磁石
１５、１６ 枠状継鉄
１７ 電子運動空間
１８ アンテナリード
１９ コアチューブ
２１ ネジ
１５１ 切欠き部
１６１、１６３ 孔部
１６２ 係合部
２０１、２０３ 爪部
２０２ 係合突起

本開示の一態様のマグネトロンは、永久磁石と、第１継鉄と第２継鉄とを接合して構成された継鉄とで構成された磁気回路を有する。本態様のマグネトロンはさらに、切欠き部と、突起状の爪部と、鉤状の係合突起と、孔部と、係合部とを有する。切欠き部は、第１継鉄の二つの端部の少なくとも一方の中央に形成される。爪部は、切欠き部内に第１継鉄と一体的に形成される。係合突起は、爪部の先端部に形成される。孔部は、爪部に対向するように第２継鉄の端部に形成される。係合部は、係合突起と係合することで第１継鉄と第２継鉄とを接合するように、孔部に設けられる。

本開示の第１の態様のマグネトロンは、永久磁石と、第１継鉄と第２継鉄とを接合して構成された継鉄とで構成された磁気回路を有する。本態様のマグネトロンはさらに、切欠き部と、突起状の爪部と、鉤状の係合突起と、孔部と、係合部とを有する。切欠き部は、第１継鉄の二つの端部の少なくとも一方の中央に形成される。爪部は、切欠き部内に第１継鉄と一体的に形成される。係合突起は、爪部の先端部に形成される。孔部は、爪部に対向するように第２継鉄の端部に形成される。係合部は、係合突起と係合することで第１継鉄と第２継鉄とを接合するように、孔部に設けられる。

本開示の第２の態様のマグネトロンでは、第１の態様に加えて、爪部は、孔部の方向に屈曲する。

本開示の第３の態様のマグネトロンでは、第１の態様に加えて、孔部は、内部に係合部が設けられてＬ字形状を有する。

本開示の第４の態様のマグネトロンでは、第１の態様に加えて、爪部は、複数の係合突起を有してＴ字形状を有し、孔部には、複数の係合突起がそれぞれ係合する複数の係合部が設けられる。

Claims (5)

1. 永久磁石と、第１継鉄と第２継鉄とを接合して構成された継鉄とで構成された磁気回路を有するマグネトロンにおいて、
   前記第１継鉄と前記第２継鉄との少なくとも一方に一体的に設けられた接合部の塑性変形により、前記第１継鉄と前記第２継鉄とが接合された、マグネトロン。
2. 前記第１継鉄と前記第２継鉄とがカシメにより接合された、請求項１に記載のマグネトロン。
3. 前記第１継鉄が、前記接合部である爪部を有し、
   前記第２継鉄が孔部を有し、
   前記爪部がカシメにより折り曲げられ、前記爪部が前記孔部に係合する、請求項１に記載のマグネトロン。
4. 前記第１継鉄が、前記接合部である爪部を有し、
   前記爪部が係合突起を有し、
   前記第２継鉄が、孔部と、前記孔部に設けられた係合部とを有し、
   前記爪部がカシメにより折り曲げられ、前記係合突起が前記係合部に係合する、請求項１に記載のマグネトロン。
5. 請求項１に記載のマグネトロンを備えたマイクロ波加熱装置。

Images