JPH0765732A - マグネトロン陽極体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マグネトロン陽極体が、高出力化による高温
動作にも対応しうるように、ストラップリングの耐久性
を向上して信頼性を維持すると共に、コストを低く抑え
る。 【構成】 陽極円筒１の内周面に放射状にベイン２が配
置され、ベイン２の軸方向端部にベイン２を１枚おきに
接続する小径ストラップリング３と大径ストラップリン
グ４が連結され、少なくとも小径ストラップリング３は
銀と無酸素銅の合金で形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマグネトロン陽極体に関
する。さらに詳しくは、マグネトロンの高出力化に対し
てもストラップリングが熱により破損することがないマ
グネトロンの陽極体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子レンジなどに用いられるマグ
ネトロン陽極体は図１に示されるような構造になってい
る。

【０００３】すなわち、図１において（ａ）は平面説明
図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、陽極体
は陽極円筒１と、その内周面に放射状に配列された偶数
枚のベイン２と、該ベイン２を１枚おきに連結した小径
ストラップリング３および大径ストラップリング４とか
ら構成されている。ストラップリング３、４はベイン２
の軸方向の一端側のみに設けられるばあいもあるし、図
１に示すようにベイン２の軸方向両端部に設けられるば
あいもあるが、ストラップリングは大小２個のストラッ
プリングでそれぞれ別々のベインを接続するのが一般的
である。この構造で、２枚のベイン２と陽極円筒１の周
壁とで囲まれた小空洞５を偶数個形成し、その全体によ
りマグネトロンの共振空洞を形成している。マグネトロ
ンは通常πモードで発振させるため、各小空洞５はπラ
ジアンずつ位相をずらして発振させている。そのため、
マグネトロンの発振を安定させるため、１つおきのベイ
ンを小径および大径のストラップリング３、４で同電位
になるよう連結している。

【０００４】陽極円筒１の両開口端部には、一対の磁極
片（図示せず）が配設され、陽極円筒１の中心軸上で、
ベイン２の先端２ａ部対向部分に配設される陰極（図示
せず）とベイン２とのあいだの作用空間に印加される高
電圧とあわせて直交静電磁界を形成すべく図示してない
磁石により磁場が形成されている。

【０００５】このような構造のマグネトロンの陽極体を
構成する素材としては、熱伝導や電気伝導が良好で、し
かもガス放出の少ない無酸素銅が一般に使用されてい
る。ところが陽極体の中で陰極に近いベイン２の先端２
ａ部およびベイン２の先端部に設けられたストラップリ
ング３、４は高温になり易く、ストラップリングはとく
に細いリングであるため、無酸素銅で製造されたストラ
ップリング３、４は高い熱応力の繰返しに対し折れや曲
がりなどの変形をおこし易く最終的には破断に至る。各
小空洞はストラップリング間の容量（Ｃ）やストラップ
リングとベインとのあいだの容量（Ｃ）、ベインのイン
ダクタンス（Ｌ）などにより共振周波数が定められてい
るため、ストラップリングが破断したり、変形したりす
ると共振周波数が変わり、ひいては発振周波数が変動す
る。またストラップリングが切断すると前述の同電位の
ベインを連結して発振を安定させるというストラップリ
ングの目的が達せられずマグネトロン特性が低下する。

【０００６】一方、近年の電子レンジの調理能力向上の
傾向として、出力が従来の500 〜600 Ｗ程度から700
Ｗ、さらには1000Ｗの出力にする動きもあり、そのよう
な高出力化に伴い、高温に耐えうるマグネトロン素材の
研究がすすめられている。

【０００７】そのような素材としてたとえば特開平４−
１２１９３２号公報に記載されているように、ジルコニ
ウムを添加し、機械的強度を向上させた析出硬化型金属
をストラップリングなどに使用することが提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のジルコ
ニウム入り無酸素銅は高価であり、導電率の点でも劣っ
ている。また、ストラップリングはベインにロウ材など
でロウ接されるが、ジルコニウム入り無酸素銅はこのロ
ウ接用材料である銀ロウに対するぬれ性が劣り、ロウづ
け作業の効率や信頼性を低下させるという問題がある。

【０００９】本発明は、少なくとも高温になり易い小径
ストラップリングに高価で電気特性の低下するジルコニ
ウム入り無酸素銅を使用せず、銀入りの無酸素銅を使用
することにより、導電率を高め、ロウ接材料である銀ロ
ウに対するぬれ性も良くし、かつ、機械的強度を保持し
て、電子レンジなどの高出力化、高温化に対応できる信
頼性の高いマグネトロン陽極体を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるマグネトロ
ン陽極体は、陽極円筒と、該陽極円筒の内周面に放射状
に配設された複数枚のベインと、該ベインを１枚おきに
電気的に接続する大径ストラップリングおよび小径スト
ラップリングとからなるマグネトロン陽極体であって、
前記小径ストラップリングが銀と無酸素銅の合金からな
ることを特徴とするものである。

【００１１】前記銀と無酸素銅の合金は銀が0.025 〜0.
3 重量％含まれる合金であることが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明によれば少なくとも内側の小径ストラッ
プリングが銀と無酸素銅の合金で形成されているため、
小径ストラップリングの温度が高温になっても充分に機
械的強度をうることができる。しかも導電率を高く維持
することができるため、電気特性を損うこともない。

【００１３】すなわち、銀と無酸素銅との合金は無酸素
銅に比べて機械的強度が高く、ストラップリングの破
断、変形を起しにくく、導電率は100 ％ＩＡＣＳ（イン
タナショナル アニールド カッパ スタンダード、In
ternational Annealed CopperStandard、体積固有抵抗1
7.24 ｎΩ・ｍの国際標準軟銅線の導電率を100 ％とす
る）で、無酸素銅の102 ％ＩＡＣＳとほぼ同程度であ
り、また、ロウ材の銀に対するぬれ性も無酸素銅に対す
るぬれ性と殆ど差がないため、少ないロウ材で接着力も
強い。その結果、高特性で信頼性を高く維持することが
できる。

【００１４】

【実施例】つぎに、図面に基づき本発明について詳細に
説明する。

【００１５】本実施例のマグネトロン陽極体は、構造と
しては図１に示した構造と同様に、陽極円筒１の内周面
に放射状に複数枚のベイン２がその根元でロウづけされ
ており、また、ベイン２を１枚おきに連結する小径スト
ラップリング３および大径ストラップリング４がベイン
２に設けられたストラップリング用溝内にロウづけされ
ている。

【００１６】この構造で、ストラップリング３、４は１
枚おきの電位の等しいベイン２を連結してπモード発振
を安定させるもので、電位の高いところで連結するのが
効果的であり、小径ストラップリング３はベイン２の先
端に近い方が望ましい。しかしベイン２の先端にストラ
ップリング３、４を配置するための凹溝６（通常はベイ
ンを金型で打抜き成形する際に同時に形成される）を形
成する加工上の問題から、通常は先端からの距離Ｍが２
〜４mm程度に形成され、本実施例においても2.8 mm程度
で形成されている。前述のようにベイン２の先端部で囲
まれた陽極筒の中心部には陰極が配置され、1700℃程度
になっているため、その輻射熱および陰極からの電子の
ボンバードによりベイン先端部が非常に高温（たとえば
400 〜500 ℃程度）になり、一部の熱はベイン２を陽極
円筒１の方に伝導し、陽極円筒１の外周壁から外部に放
出されるが、熱勾配は大きく、マグネトロンのＯＮ、Ｏ
ＦＦに伴う熱応力によりストラップリングの破断が生じ
易い。

【００１７】本発明者らは、ストラップリングの破断、
変形を抑制するため鋭意検討を重ねた結果、とくに温度
が高くなり易い小径ストラップリング３の材料に銀と無
酸素銅との合金を使用することにより、ストラップリン
グの強度が向上し破断や変形を抑制できると共に、導電
率も高く維持することができ、ストラップリングの機能
も充分に発揮し、高特性のマグネトロンがえられること
を見出した。

【００１８】本発明者らは、さらに銀と無酸素銅との合
金の銀の含有率の適切な範囲について鋭意検討を重ねた
結果、銀の含有率が多くなる程高強度の性質を有し、強
度が向上して好ましいが、余り多くなると導電率が低く
なり好ましくなく、銀の含有量が0.025 〜0.3 重量％の
範囲であれば好適であることを見出した。すなわち本発
明者らは、小径ストラップリング３として銀の含有量を
種々変えた銀と無酸素銅の合金を使用してマグネトロン
を製作し、発振周波数のずれが10ＭＨｚに達する時間を
調べることにより機械的強度を調べた。この方法を採用
した理由は、マグネトロンではストラップリングが大き
く変動したり、破損したりすると発振周波数が10ＭＨｚ
〜数十ＭＨｚ変動することが知られている。そのため、
たとえば10ＭＨｚの発振周波数のずれが生じる時間が早
い程、ストラップリングの変形が生じ易いことを示して
いる。ベインが10枚で発振周波数が2450ＭＨｚ、出力が
1200Ｗのマグネトロンで小径ストラップリングの銀の含
有量を変えて発振周波数が10ＭＨｚずれるときの時間を
調べた結果を図２に示す。このときのマグネトロンの動
作条件は、マグネトロンを電子レンジに装着し、無負荷
に近い状態（マイクロ波が吸収されないため大きな反射
電力がマグネトロンに戻り、ベイン先端の温度も上昇し
易い）で２分間ＯＮ、１分間ＯＦＦのヒートショックを
与える条件である（小径ストラップリング３の推定温度
370 ℃で一定）。図２から明らかなように、銀の含有量
が0.025 重量％以上になると急激に小径ストラップリン
グの強度が向上する。また銀の含有量が0.3 ％を超える
と導電率が低くなるため、製作はしなかった。その結
果、0.025 〜0.3 重量％の範囲では機械的強度は向上
し、電気的特性でも劣化は生じなかった。

【００１９】一方、出力が大きくなるに従ってベイン２
の先端、すなわち小径ストラップリング３の温度も上昇
するが、その小径ストラップリング３の温度と発振周波
数が10ＭＨｚずれるまでの時間との関係を調べ、その結
果を図３のＡに示す。この小径ストラップリング３の温
度は、ベイン２の軸心側と陽極円筒１側とのあいだに一
定の熱勾配を有するとの前提のもとに、陽極円筒１の温
度を測定して小径ストラップリング３の温度を推定（陽
極円筒１よりたとえば170 ℃程度高い）し、ブロアで陽
極円筒１の温度を変化させることにより、小径ストラッ
プリング３の推定温度を変化させた。なお図３では小径
ストラップリングも無酸素銅のままの従来例Ｂを対比さ
せて示した。図３から明らかなように、従来例に比して
1.4 倍程度に向上した。

【００２０】さらにベインの数が８枚で、発振周波数が
2450ＭＨｚのマグネトロンについても同様に1200Ｗにつ
いて発振周波数が10ＭＨｚずれるときの時間の変化を調
べたが同様の結果がえられた。

【００２１】前述の動作条件は通常の電子レンジにおけ
る動作条件より過酷な条件で行っているため、小径スト
ラップリング３の破損に至っているが、通常の動作では
銀と無酸素銅の合金からなる小径ストラップリング３が
破損することはない。

【００２２】なお、前述の説明では小径ストラップリン
グ３のみを銀と無酸素銅の合金で行ったが、大径ストラ
ップリング４やベイン２も銀の含有量が0.025 〜0.3 重
量％の銀と無酸素銅の合金を使用することもでき、この
ばあい一層信頼性が高いマグネトロン陽極体がえられ
る。

【００２３】以上説明したように、少なくとも小径スト
ラップリング３を銀と無酸素銅の合金で形成することに
より、ストラップリングの変動がなく、マグネトロンの
信頼性、耐久性が増し、高出力化、高温化に対応しうる
安価なマグネトロンをうることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、高出力下での動作にお
いて大径ストラップリングより先に破断をおこしやすい
小径ストラップリングを、機械的強度が優れ、かつ、導
電率の高い銀と無酸素銅の合金で形成することにより、
マグネトロンの高出力化に対しても充分な耐久度と発振
効率がえられる。その結果、安価で高出力化に対応でき
るマグネトロンがえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マグネトロン陽極体の一例で、（ａ）は平面説
明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面説明図である。

【図２】小径ストラップリングに銀と無酸素銅の合金を
用い、銀の含有量を変えたときの発振周波数が10ＭＨｚ
ずれるまでの時間の関係を示す図である。

【図３】小径ストラップリングの推定温度と発振周波数
が10ＭＨｚずれるまでの時間の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 陽極円筒 ２ ベイン ３ 小径ストラップリング ４ 大径ストラップリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極円筒と、該陽極円筒の内周面に放射
   状に配設された複数枚のベインと、該ベインを１枚おき
   に電気的に接続する大径ストラップリングおよび小径ス
   トラップリングとからなるマグネトロン陽極体であっ
   て、前記ストラップリングのうち少なくとも小径ストラ
   ップリングは、銀と無酸素銅の合金からなるマグネトロ
   ン陽極体。
2. 【請求項２】 前記銀と無酸素銅の合金は、銀が0.025
   〜0.3 重量％含まれる合金である請求項１記載のマグネ
   トロン陽極体。