特許 5893464 マグネトロンおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5893464

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月23日

(54)【発明の名称】マグネトロンおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 23/20 20060101AFI20160310BHJP

【ＦＩ】

   H01J23/20 B

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-71051(P2012-71051)

(22)【出願日】2012年3月27日

(65)【公開番号】特開2013-206568(P2013-206568A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2015年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113322

【氏名又は名称】東芝ホクト電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082740

【弁理士】

【氏名又は名称】田辺 恵基

(74)【代理人】

【識別番号】100174104

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 康一

(74)【代理人】

【識別番号】100081732

【弁理士】

【氏名又は名称】大胡 典夫

(72)【発明者】

【氏名】澤田 義治

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９８７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８１０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０３０９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０８４２８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／００−２０／２６、

Ｈ０１Ｊ ２３／００−２５／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非磁性体の内筒および前記内筒の外面に接し前記内筒よりも熱膨張率が小さい非磁性体の補助円筒からなり中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、
前記陽極円筒の内面と拡散接合して前記中心軸に向かって延びる複数のベインと、
前記中心軸に沿って螺旋状に延びる陰極と、
前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、
前記エンドハットのそれぞれに接続されて前記陰極に電流を供給するサポートロッドと、
を具備することを特徴とするマグネトロン。

【請求項2】

前記ベインの前記陽極円筒に接する端面には窪みが形成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】

円筒状の非磁性体の内筒を、前記内筒よりも熱膨張率が小さい非磁性体の補助円筒の内側で前記補助円筒の中心軸に沿って配置し、前記内筒の内面から前記中心軸に向かうように複数のベインを配置する配置工程と、
前記配置工程の後に、配置された内筒と補助円筒とベインとを前記ベインの前記中心軸方向への変位を制限しながら加熱して、前記内筒の内面とベインとを拡散接合させる接合工程と、
前記接合工程の後に、前記中心軸に螺旋状の陰極を配置し、前記陰極の両端に一対のエンドハットを固着し、前記陰極に電流を供給するサポートロッドを前記エンドハットのそれぞれに接続する工程と、
を具備することを特徴とするマグネトロンの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子レンジなどに用いるマグネトロンおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的なマグネトロンは、陽極円筒と、複数の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ろう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】

マグネトロンの陽極円筒、ベイン、ストラップリングおよびアンテナなどの陽極部に用いる材料には、非磁性であること、導電性が良いこと、熱伝導性が良いこと、マグネトロン動作時の高温下でのガス放出が少ないことなどが求められる。これらの条件を満たす材料として、一般的には、銅や銅合金が用いられる場合が多い。特に、陽極部の各部品を連続水素炉によってろう付けして接合する場合、水素脆化を起こさないように、酸素含有量の少ない無酸素銅が選択され、そのろう材には銀合金が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１９８７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

省資源の観点や、近年の材料高騰により、マグネトロンにも、材料使用量削減やコスト削減が求められている。このため、陽極部の各部品を接合するろう材も使用量削減が求められる。また、陽極部にはかなりの量の銅あるいは銅合金が用いられていることから、この使用量削減も求められている。

【0006】

そこで、本発明は、マグネトロンの陽極部に用いるろう材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】

【0007】

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、非磁性体の内筒および前記内筒の外面に接し前記内筒よりも熱膨張率が小さい非磁性体の補助円筒からなり中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記陽極円筒の内面と拡散接合して前記中心軸に向かって延びる複数のベインと、前記中心軸に沿って螺旋状に延びる陰極と、前記陰極の両端に固着された一対のエンドハットと、前記エンドハットのそれぞれに接続されて前記陰極に電流を供給するサポートロッドと、を具備することを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、マグネトロンの製造方法において、円筒状の非磁性体の内筒を、前記内筒よりも熱膨張率が小さい非磁性体の補助円筒の内側で前記補助円筒の中心軸に沿って配置し、前記内筒の内面から前記中心軸に向かうように複数のベインを配置する配置工程と、前記配置工程の後に、配置された内筒と補助円筒とベインとを前記ベインの前記中心軸方向への変位を制限しながら加熱して、前記内筒の内面とベインとを拡散接合させる接合工程と、前記接合工程の後に、前記中心軸に螺旋状の陰極を配置し、前記陰極の両端に一対のエンドハットを固着し、前記陰極に電流を供給するサポートロッドを前記エンドハットのそれぞれに接続する工程と、を具備することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、マグネトロンの陽極部に用いるろう材の使用量を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態における縦断面図である。

【図2】本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の陽極円筒近傍の縦断面図である。

【図3】本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の陽極の横断面図である。

【図4】本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態のベインと陽極円筒の接合時の一部拡大縦断面図である。

【図5】本発明に係るマグネトロンの第２の実施の形態におけるベインの断面図である。

【図6】本発明に係るマグネトロンの第２の実施の形態におけるベインの陽極円筒側の端面の平面図である。

【図7】本発明に係るマグネトロンの第２の実施の形態のベインと陽極円筒の接合時の一部拡大縦断面図である。

【図8】本発明に係るマグネトロンの第２の実施の形態の陽極円筒とベインの接合部近傍の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。
［第１の実施の形態］

【0012】

図１は、本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態における縦断面図である。図２は、本実施の形態のマグネトロンの陽極円筒近傍の縦断面図である。図３は、本実施の形態のマグネトロンの陽極の横断面図である。

【0013】

本実施の形態のマグネトロンは、同一の軸（中心軸４１）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、並びに、この中心軸４１の近傍から放射状に延びる複数のベイン２を備えている。

【0014】

陽極円筒１は、中心軸４１に沿って円筒状に延びている。ベイン２は、中心軸４１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４１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ろう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。

【0015】

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、ベイン２に対して中心軸４１の外側に配置されている。アンテナ側（出力側）のエンドハット６は陰極５に向かって開いたカップ状に、ステム側（入力側）のエンドハット７はリング状に形成されている。エンドハット６，７は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）で形成される。

【0016】

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４１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４１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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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には、たとえば中継板１９を介して管外へ導出されて、コイル３３および貫通コンデンサ３４を有するフィルター回路が接続されている。フィルター回路を構成するコイル３３および貫通コンデンサ３４は、フィルターボックス２７に収められている。

【0020】

陰極５などが配置されたマグネトロンの内部は、たとえば１０^−３〜１０^−４Ｐａ程度の真空状態に保たれている。

【0021】

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チョークコイル３３および貫通トランジスタ３４とそれらを囲むボックス２７とで外装が形成されている。

【0022】

陽極円筒１は、内筒５１と補助円筒５２とを有している。内筒５１の外面は、補助円筒５２の内面に接している。内筒５１は、非磁性体であり熱伝導性、導電性が高い、たとえば銅で形成されている。補助円筒５２は、非磁性体であり、内筒５１よりも熱膨張率が小さい材料で形成されている。補助円筒５２の材料としては、たとえばオーステナイト系ステンレス鋼が用いられる。

【0023】

図４は、本実施の形態のマグネトロンのベインと陽極円筒の接合時の一部拡大縦断面図である。

【0024】

ベイン２と陽極円筒１との接合の際には、まず補助円筒５２の内側に内筒５１を圧入して、嵌合させる。次に、それらの補助円筒５２および内筒５１の中心軸に、ベイン２の遊端３１が形成するベイン内接円に相当する外径の円柱治具６１を配置し、ベイン２を所定の位置に押し込む。このように円柱治具６１、ベイン２、内筒５１および補助円筒５２を配置した状態で、これらを高温の真空炉などで加熱する。加熱温度は、たとえば８５０℃〜９００℃程度である。加熱時間は、たとえば１０〜１５分程度である。なお、補助円筒５２の材料としてステンレス鋼以外の水素脆化が問題とならない材料を用いた場合には、水素炉で加熱してもよい。
ベイン２の遊端３１側は円柱治具６１によって変位が制限されている。このため、高温になると、ベイン２の内筒５１側の端辺は、内筒５１の内面に押し付けられる。

【0025】

高温下でベイン２の端面を内筒５１の内面に押し付けた状態をある程度の時間維持することにより、ベイン２の端面と内筒５１の内面は、拡散接合する。また、補助円筒５２の熱膨張率は内筒５１よりも小さいため、内筒５１の膨張は抑え込まれ、ベイン２と内筒５１との押しつけ力は高まり、より拡散接合が進展する。

【0026】

このように本実施の形態のマグネトロンでは、陽極円筒１とベイン２とを拡散接合させているため、陽極円筒１とベイン２との接合にろう材を用いる必要がない。よって、ろう材の使用量を削減できる。また、補助円筒５２を用いることにより、高温での接合時に、陽極円筒１の内筒５１の変形を抑制することができるため、内筒５１とベイン２との接触圧力を高め、より効果的に拡散接合させることができる。

【0027】

さらに、陽極円筒１の機械的強度を補助円筒５２が担うことができる。したがって、内筒５１の厚さを低減し、内筒５１の材料使用量を削減できる。内筒５１に銅を用いている場合には、オーステナイト系ステンレス鋼などの安価な材料の使用量を増やすことにより、銅の使用量を低減することができる。
［第２の実施の形態］

【0028】

図５は、本発明に係るマグネトロンの第２の実施の形態におけるベインの断面図である。図６は、本実施の形態におけるベインの陽極円筒側の端面の平面図である。

【0029】

本実施の形態のマグネトロンでは、ベイン９２の形状が第１の実施の形態と異なる。本実施の形態のベイン９２は、遊端３１とは反対側、すなわち、陽極円筒１に接する側の端面７１に窪み７２が形成されている。窪み７２は、たとえば軸方向の２か所に形成されている。

【0030】

図７は、本実施の形態のマグネトロンのベインと陽極円筒の接合時の一部拡大縦断面図である。

【0031】

このようなベイン９２を、第１の実施の形態と同様の方法で、陽極円筒１に接合する。

【0032】

図８は、本実施の形態のマグネトロンの陽極円筒とベインの接合部近傍の縦断面図である。

【0033】

本実施の形態のベイン９２を用いると、加熱によって接合する際に、押しつけによって、ベイン９２の端面７０は内筒５１に押し込まれ、また、内筒５１の内面はベイン９２の窪み７２に入り込む。その結果、内筒５１とベイン９２との接触面積が増大し、拡散接合される表面積が増大する。したがって、内筒５１とベイン９２との接合強度が増大する。
［他の実施の形態］

【0034】

上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

【符号の説明】

【0035】

１…陽極円筒、２…ベイン、３…ストラップリング、４…ストラップリング、５…陰極、６…エンドハット、７…エンドハット、８…ポールピース、９…ポールピース、１０…金属封着体、１１…金属封着体、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、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、３１…遊端、３２…貫通孔、３３…チョークコイル、３４…貫通トランジスタ、４１…中心軸、５１…内筒、５２…補助円筒、６１…円柱治具、７１…端面、７２…窪み、９２…ベイン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】