KR100205417B1 - 마그네트론의 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파의 발생시 발열되는 고온을 외부로 신속하게 방열시키기 위한 마그네트론(Magnetron )에 관한 것으로, 애노드의 상, 하부분보다 온도가 높은 중앙부의 온도를 보다 신속하게 방열하여 마그네트론의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 애노드(2)의 중앙부에 위치하는 방열핀(10a)의 단위면적당 단면적이 상, 하부분에 위치하는 방열핀(10b)의 단위면적당 단면적보다 크게 설정된 마그네트론에 있어서, 복수매의 방열핀(10a) (10b)을 애노드(2)의 외주면에 등간격으로 배열하되, 애노드의 중앙부에 위치하는 방열핀(10a)을 상, 하부분에 위치하는 방열핀(10b)의 두께보다 두껍게 형성하여서 된 것이다.

Description

마그네트론의 방열장치

제1도는 마그네트론의 종단면도.

제2도는 종래 장치의 일 실시예를 나타낸 정면도.

제3도는 종래 장치의 다른 실시예를 나타낸 정면도.

제4도는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 애노드 9 : 베인

10, 10a, 10b : 방열핀

본 발명은 전자파를 발생하는 마그네트론(Magnetron)에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 전자파의 발생시 발열되는 고온을 외부로 신속하게 방열시키기 위한 마그네트론의 방열장치에 관한 것이다.

일반적으로 마그네트론은 극 초단파 발진용 전자관으로, 레이더 또는 전자 레인지 등에 장착되어 고출력의 마이크로파를 얻는데 쓰인다.

첨부도면 제1도는 일반적인 마그네트론의 종단면도로서, 내부 중앙에 필라멘트형태의 음극 구조물인 직렬형 캐소드(1)가 설치되어 있고, 상기 캐소드의 둘레면에는 양극 구조물인 애노드(2)가 설치된 일종의 2극 진공관이다.

상기 캐소드(1)와 애노드(2)사이의 작용공간(3)으로 자속을 인가시켜주기 위해 상요크(4)와 하요크(5)가 설치되어 있고 상기 각 요크의 상, 하면에는 상자석(6)과 하자석(7) 그리고 자극(8)이 차례로 설치되어 자기회로를 구서하고 있다.

그리고 애노드(2)의 내면에 방사상으로 복수개으 베인(9)이 고정되어 있고 상기 애노드의 외주면에는 애노드에 의해 발생되는 고열을 외부로 신속하게 방열시키기 위한 방열핀(10)이 상, 하로 나란히 압입 고정되어 있다.

한편, 상요크(4)의 상측에는 애노드(2)에 전달된 고주파 에너지(이하"마이크로파"라 함)를 외부 (캐비티)로 방사시키기 위한 안테나 피더(11)와 배기관(12) 그리고 안테나 세라믹(13)과 안테나 캡(14)등이 설치되어 있고 하요크(5)의 하측으로는 작용공간(3)에서 발생된 불요고주파 성분이 입력부인 전원으로 역류되는 것을 방지하기 위한 쵸크코일(15), 고압 캐패시터 (16)등이 필터 케이스(17)로 보호되게 설치되어 있다.

따라서 캐소드(1)에서 발생된 열전자가 애노드(2)에 방사상으로 고정된 베인(9)의 끝단부와 캐소드(1)사이의 작용공간(3)으로 방출되면 상기 베인과 캐소드사이에서 형성되는 전계와, 상, 하자석(6) (7), 상, 하요크(4) (5), 자극(8)으로 구성되는 자기회로에서 작용공간(3)으로 인가되는 자속으로 인한 싸이클로이드(cycloid)운동에 의해 에너지를 베인(9)에 주므로써 마이크로파가 생성된다.

이에 따라, 상기 마이크로파는 베인(9)에 접속되어 있는 안테나 피터(11)와 안테나 세라믹(13) 그리고 안테나 캡(14)으로 구성된 출렬부를 통해 외부로 방사된다.

즉, 전자레인지의 경우 도파관(도시는 생략함)을 통해 오븐의 캐비티(cavity )내부로 전달되어 음식물을 해동하거나, 가열하게 된다.

상기한 바와 같이 동작하는 마그네트론은 캐소드(1)에서 발생된 열전자가 베인(9)의 끝단부와 캐소드(1)사이의 작용공간(3)으로 방출되는 전계와, 상, 하자석(6) (7), 상, 하요크(4)(5), 자극(8)으로 구성되는 자기 회로에서 적용공간(3)으로 인가되는 자속에 의해 싸이클로이드(cycloid)운동을 하며, 에너지를 베인(9)에 전달하는 과정에서 열전자중 70% 정도는 발진에 기여하여 마이크로파로 변환되어 출력부를 통해 외부로 방사되지만, 약 30%정도는 마이크로파로 변환되지 못하고 열로 변환되어 마그네트론의 온도를 상승시키게 된다.

이와 같이 마그네트론의 온도가 상승되면 정상발진을 저해하게 되므로 애노드(2)의 외주면에 압입 고정되는 복수매(통상 4-9매)의 방열핀(10)이 발생된 열을 신속하게 외부로 방열하여 작용공간(3)내부의 온도를 일정한 수준으로 유지시켜 주게 된다.

이때, 애노드(2)의 표면온도는 발열체인 캐소드(1)가 애노드(2)의 중앙에 위치되어 있어 애노드는 중앙부의 온도가 가장 높고, 상, 하 양단부는 중앙부보다 상대적으로 낮게 된다.

따라서 마그네트론의 정상적인 발진 및 신뢰성확보를 위해 애노드의 중앙부온도를 통상 300℃ 이하가 되도록 설계하는데, 애노드의 온도는 방열핀(10)의 매수, 크기, 결합상태 및 마그네트론과 전자레인지의 메칭상태 등에 따라 많은 변화가 있다.

상기 애노드(2)를 통해 방출되는 열을 외부로 방열시키는 방열핀(10)은 송풍팬의 구동에 따른 강제송풍으로 냉각되는 강제 대류방식으로 열전달이 이루어지게 된다.

이에 따라, 전자 레인지의 송풍팬 설계시 애노드의 중앙부 온도를 감안하여 고온부인 애노드 중앙부의 충분한 방열을 위해서는 강력한 팬모터를 필요로 한다.

상기 역할을 하는 방열핀(10)은 통상 열전도가 우수하고 가격이 저렴한 알루미늄판으로 제작되어 제 2 도와 같이 애노드(2)의 외주면에 상, 하방향으로 복수매 압입 고정된다.

그러나 전자 레인지용 마그네트론은 애노드(2)의 내부 중앙에 방사상으로 복수개의 베인(9)이 고정되므로 인해 외벽 중앙부 온도가 상, 하부분의 온도보다 높은데도 불구하고 중앙부와 상, 하 부분에 압입 고정되는 방열핀(10)의 형상 및 재질 드이 동일하므로 애노드 중앙부의 방열효율이 상, 하부분보다 상대적으로 떨어지게 된다.

이에 따라, 애노드(2)의 중앙내부에 고정된 베인(9) 및 스트랩(도시는 생략함)이 상기 열에 의해 변형 또는 단락되는 경우가 발생되었음은 물론 애노드 중앙부분의 열팽창율이 크게 되어 애노드 원통의 크기가 중앙부와 상, 하부분이 다르게 되므로 마그네트론의 정상발진에 악영향을 미치게 된다.

제 3 도는 일 실시예의 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예를 나타낸 정면도이다.

그 구성을 살펴보면, 애노드(2)의 중앙부에 위치하는 방열핀(10a)의 버링부 높이(a)를 상, 하부분에 압입고정되는 방열핀(10b)의 버링부 높이(b)보다 낮게 형성하여 중앙부에 압입 고정되는 방열핀의 간격이 좁게 배열되도록 하므로써 애노드(2)의 중앙부에 압입 고정되는 방열핀(10a)의 단위면적당 단위면적이 상, 하부분에 압입 고정되는 방열핀(10b)의 단면적보다 넓도록 되어 있다.

이에 따라, 중앙부에 압입 고정되는 방열핀(10a)의 버링부(10c)높이가 상, 하부분에 압입고정되는 방열핀(10b)의 버링부(10d)높이보다 낮아 결국 방열핀(10a)의 간격(a)이 좁게 배열되므로 전체적으로 볼 때 중앙부에 위치하는 방열핀(10a)의 단위면적당 단면적이 상, 하부분에 위치하는 방열핀(10a)의 단면적보다 넓게 되므로 동일 냉각조건인 경우, 상대적으로 온도가 높은 애노드(2)의 중앙부에서 방열핀(10a)에 의해 열전달이 쉽게 이루어져 신속한 방열작용이 일어나게 된다.

그러나 이러한 다른 실시예의 방열장치는 마그네트론의 구동시 방열핀을 냉각시키기 위해 냉각팬이 구동할 때, 조밀지역인 애노드의 중앙부위에서 저항이 커지게 되므로 방열핀을 냉각시키기위한 냉각팬의 설계에 많은 제약이 따르게 되고, 이에 따라 방열핀의 냉각 효율이 떨어지게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 방열핀의 설치간격을 동일하게 유지시켜 냉각팬에 부하를 주지 않으면서도 애노드의 상, 하부분보다 온도가 높은 중앙부의 온도를 보다 신속하게 방열하여 마그네트론의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본발명의 형태에 따르면, 애노드의 중앙부에 위치하는 방열핀의 단위면적당 단면적이 상, 하부분에 위치하는 방열핀의 단위면적당 단면적보다 크게 설정된 마그네트론에 있어서, 복수매의 방열핀을 애노드의 외주면에 등간격으로 배열하되, 애노드의 중앙부에 위치하는 방열핀이 상, 하부분에 위치하는 방열핀의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 마그네트론의 방열장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도면 제4도를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제4도는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 정면도로서, 본 발명에서 애노드(2)를 통해 방출되는 열을 방열시키기 위해 애노드의 외주면에 상, 하방향으로 다수매 압입 고정되는 방열핀(10)중 애노드(2)의 중앙부에 압입고정되는 방열핀(10a)의 단면적을 상, 하부분에 압입 고정되는 방열핀(10b)의 단면적보다 넓도록 구성되도록 애노드(2)의 중앙부에 위치하는 방열핀(10a)의 두께(c)를 상, 하부분에 위치하는 방열핀(10b)의 두께(d)보다 두껍게 형성하였다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.

캐소드(1)에서 발생된 열전자가 베인(9)의 끝단부와 캐소드(1)사이의 작용공간(3)으로 방출되는 전계와, 상, 하자석(6)(7),상, 하요크(4)(5), 자극(8)으로 구성되는 자기회로에서 작용공간(3)으로 인가되는 자속에 의해 싸이클로이드(cycloid)운동을 하며 에너지를 베인(9)에 전달하는 과정에서 약 30%정도가 마이크로파로 변환되지 못하고 열로 변환되어 애노드(2)의 온도를 상승시키게 된다.

이에 따라, 애노드(2)의 중앙부에 압입 고정되는 방열핀(10a)의 두계(c)가 상, 하부분에 압입 고정되는 방열핀(10b)보다 두께(d )보다 두껍게 구성되어 있어 전체적으로 볼 때 중앙부에 위치하는 방열핀(10a)의 단위면적당 단면적이 상, 하부분에 위치하는 방열핀(10a)의 단면적보다 넓지만, 방열핀(10a)(10b)의 간격은 전체적으로 동일하게 유지하고 있어 냉각팬의 구도에 따라 생성된 차거운 바람이 고온의 방열핀사이를 통과하면서 고열을 신속하게 냉각시키게 되므로 계속적인 방열작용이 가능해지게 된다.

따라서, 동일 냉각조건인 경우, 상대적으로 온도가 높은 애노드(2)의 중앙부에서 두꺼운 방열핀(10a)에 의해 열전달이 쉽게 이루어져 신속한 방열작용이 일어나게 되고, 이에 따라 중앙부의 온도가 종전과 대비하여 불 때 훨씬 낮아지게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖게 된다.

첫째, 애노드 중앙부의 고온을 효과적으로 방열시키게 되므로 애노드 내부의 중앙부에 위치된 베인, 스트랩 및 캐소드의 변형을 미연에 방지하게 된다.

둘째, 애노드 중앙부의 온도를 종래의 마그네트론보다 상대적으로 낮게 유지할 수 있어 방열핀을 냉각시키기 위한 송풍팬의 팬모터 용량을 적게 할 수 있게 됨은 물론 냉각팬의 설계에 따른 제약을 초소화 하게 된다.

셋째, 애노드 상, 하부분과 중앙부의 온도 평형상태를 이루게 되므로 이들의 온도차에 의한 열팽창량의 차이로 인해 애노드가 변형되는 현상을 미연에 방지하게된다.

넷째, 애노드의 온도를 항상 낮은 상태로 유지하여 마그네트론이 오동작하는 것을 미연에 방지하게 되므로 사용자들로부터 제품의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 애노드의 중앙부에 위치하는 방열핀의 단위면적당 단면적이 상, 하부분에 위치하는 방열핀의 단위면적당 단면적보다 크게 설정된 마그네트론에 있어서, 복수매의 방열핀을 애노드의 외주면에 등간격으로 배열하되, 애노드의 중앙부에 위치하는 방열핀이 상, 하부분에 위치하는 방열핀의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 마그네트론의 방열장치.