CN102484911B - 电磁波加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，利用单纯的结构使电磁波加热装置的电磁波屏蔽结构小型化，在该结构中，在扼流槽内配置有由层叠电介质和导电体而得到的层叠体构成的超材料。该电磁波加热装置具有：收纳被加热物(6)的加热室(1)、电磁波提供单元(2)以及门(4)，通过在门(4)的关闭状态下，在开口周缘部(7)以及与开口周缘部(7)相对的门周缘部(10)的至少任意一方中设置扼流槽(9)和层叠体(5)，能够使电磁波屏蔽结构小型化。

Description

电磁波加热装置

技术领域

本发明涉及具有电磁波屏蔽结构的电磁波加热装置，该电磁波屏蔽结构对欲从收纳被加热物的加热室与关闭加热室后的门之间的间隙泄漏到加热室外部的电磁波进行屏蔽。

背景技术

在以往的电磁波加热装置中，作为对欲从加热室与门之间的间隙泄漏到加热室外部的电磁波进行屏蔽的电磁波屏蔽结构，一般采用“扼流(choke)方式”。“扼流方式”是指：在对加热室进行开闭的门的周缘部形成扼流槽，使得欲泄漏的电磁波衰减。将表示该扼流槽的深度的、从开口始端部到短路末端部的长度设定为所要屏蔽的电磁波的波长λ的1/4。通过这样地在门上形成扼流槽，使得欲从电磁波加热装置的加热室内部通过加热室与门之间的间隙而泄漏到门外侧的电磁波衰减。将设置在门上的扼流槽的深度设定为电磁波波长λ的1/4(＝约30mm)，因此，从该扼流槽的开口始端部观察到的阻抗Zin为无穷大，从而使得欲泄漏到门外侧的电磁波衰减。由此，利用电磁波波长λ的1/4深度的扼流槽使电磁波衰减的“扼流方式”也被称作“λ/4阻抗反转法”。

作为以往的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽结构，除了“λ/4阻抗反转法”以外，还提出了扼流槽中的开口始端部侧的特性阻抗与短路末端部侧的特性阻抗不同的结构(例如参照专利文献1)。该专利文献1所公开的电磁波屏蔽结构构成为：扼流槽的开口始端部侧的特性阻抗比短路末端部侧的特性阻抗小。通过这样地构成，利用比电磁波波长λ的1/4短的扼流槽的深度使得欲通过加热室与门之间的间隙泄漏到门外侧的电磁波衰减。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开昭59-37692号公报

发明概要

发明要解决的课题

但是，在上述那样以往的电磁波加热装置的结构中，如下面说明的那样，存在难以使电磁波屏蔽结构小型化的课题。

在以往的电磁波屏蔽结构中，在门上形成了用于实现λ/4阻抗反转法的扼流槽的情况下，需要使门周缘部的厚度、或门周缘部的宽度成为电磁波波长λ的1/4的长度。

此外，如专利文献1所公开的那样，在将扼流槽构成为具有多个不同的特性阻抗的情况下，是将金属导体弯折成复杂的形状来形成扼流槽，因此扼流槽成为具有较大形状的结构物，在电磁波加热装置的小型化方面存在极限。

本发明解决了上述以往的电磁波加热装置中的课题，其目的在于，通过简单的结构来形成小型且能够可靠地屏蔽电磁波的电磁波屏蔽结构，从而提供小型且可靠性高的电磁波加热装置。

用于解决课题的手段

本发明的第1方式的电磁波加热装置具有：收纳被加热物的加热室；对所述加热室的开口部进行开闭的门；以及将电磁波提供到所述加热室内的电磁波提供部，其中，该电磁波加热装置构成为：在所述门关闭了所述加热室的开口部的状态下，在所述开口部的周围部分与所述门之间配置有电磁波屏蔽部，所述电磁波屏蔽部由将介电常数和导磁率中的至少一方的值设定为预定值的超材料构成。这样构成的本发明的第1方式的电磁波加热装置通过简单的结构来形成小型且能够可靠地屏蔽电磁波的电磁波屏蔽结构，从而能够提供小型且可靠性高的电磁波加热装置。

在本发明的第2方式的电磁波加热装置中，所述第1方式的所述电磁波屏蔽部由电介质和多个导电体构成。在这样构成的本发明的第2方式的电磁波加热装置中，能够利用由电介质和导电体构成的超材料的电磁波屏蔽部来屏蔽电磁波，能够实现结构简单的小型的电磁波屏蔽结构。

在本发明的第3方式的电磁波加热装置中，所述第2方式的电磁波屏蔽部构成为具有平板状的电介质和多个平板状的第1导电体，且所述多个第1导电体等间隔地配置在所述电介质上。在这样构成的本发明的第3方式的电磁波加热装置中，电介质和多个导电体的电磁波屏蔽部作为超材料发挥作用，发挥了阻断欲泄漏的电磁波的功能，因此能够实现结构简单的小型的电磁波屏蔽结构。

在本发明的第4方式的电磁波加热装置中，所述第2方式的所述电磁波屏蔽部在所述门或所述开口部的周缘部分中具有形成扼流槽的扼流槽结构体，在所述扼流槽内设有由所述电介质和所述导电体层叠而成的层叠体，构成所述层叠体的所述导电体的至少一部分与所述扼流槽结构体电连接。在这样构成的本发明的第4方式的电磁波加热装置中，能够利用由层叠体构成的超材料来控制电磁波的相位速度，将在扼流槽内传播的电磁波的相位变动设定为期望的值，能够以扼流槽中的较短距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。

在本发明的第5方式的电磁波加热装置中，所述第4方式的所述层叠体具有平板状的电介质、与所述电介质一起构成电容的第1导电体、以及在所述第1导电体与所述扼流槽结构体之间构成电感的第2导电体，从而构成了所述电磁波屏蔽部。在这样构成的本发明的第5方式的电磁波加热装置中，对于在扼流槽中的开口始端部侧与短路末端部侧之间传播的电磁波，构成了由第1导电体形成的电容和由第2导电体形成的电感，层叠体作为超材料发挥功能，能够以较短的距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。

在本发明的第6方式的电磁波加热装置中，所述第5方式的所述第2导电体为具有电感的形状，所述第1导电体和所述第2导电体形成为一体。在这样构成的本发明的第6方式的电磁波加热装置中，能够容易地制造如下的电磁波屏蔽结构：该电磁波屏蔽结构将在扼流槽内传播的电磁波的相位变动设定为期望的值，以扼流槽中的较短距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。

在本发明的第7方式的电磁波加热装置中，所述第5方式的所述层叠体被层叠成：在从所述扼流槽中的开口始端部朝向短路末端部的方向上形成层。在这样构成的本发明的第7方式的电磁波加热装置中，能够以从扼流槽中的开口始端部到短路末端部的较短距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。

在本发明的第8方式的电磁波加热装置中，所述第5方式的所述层叠体具有多个第1导电体彼此隔着电介质相对地层叠而成的层叠结构，所述层叠结构的最上方和最下方的层的所述第1导电体与所述扼流槽结构体电绝缘。在这样构成的本发明的第8方式的电磁波加热装置中，能够将在扼流槽内传播的电磁波的相位变动设定为期望的值，能够以扼流槽中的较短距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。

在本发明的第9方式的电磁波加热装置中，在所述第5方式的所述层叠体中，所述第2导电体具有锯齿形状，在所述第2导电体上设置了带状的第3导电体，以增大所述第2导电体与所述扼流槽结构体的接触面积。在这样构成的本发明的第9方式的电磁波加热装置中，能够利用第2导电体可靠地构成第1导电体与地之间的电感，使层叠体作为超材料发挥功能，能够以较短的距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。

在本发明的第10方式的电磁波加热装置中，在所述第9方式的所述层叠体中，构成为：所述第3导电体与所述扼流槽结构体相接触的部分所对应的所述电介质的端面不与所述扼流槽结构体接触。这样构成的本发明的第10方式的电磁波加热装置能够实现结构简单的小型的电磁波屏蔽结构。

在本发明的第11方式的电磁波加热装置中，在所述第9方式的所述层叠体中，在所述电介质的端面与所述扼流槽结构体相接触的部分所对应的位置附近，设置有与所述第3导电体大致相同形状的第4导电体。在这样构成的本发明的第11方式的电磁波加热装置中，能够使层叠体中的层叠间隔保持恒定，对于在扼流槽的开口始端部侧与短路末端部侧之间传播的电磁波，可靠地构成了电容，使层叠体作为超材料发挥功能，能够以较短的距离使阻抗反转来屏蔽欲泄漏的电磁波。其结果，本发明的第11方式的电磁波加热装置能够实现具有简单的结构、小型且可靠性高的电磁波加热装置。

在本发明的第12方式的电磁波加热装置中，在所述扼流槽的内部沿着环绕方向周期性地配置了所述第4方式的由电介质和导电体构成的所述层叠体，从而构成了所述电磁波屏蔽部。在这样构成的本发明的第12方式的电磁波加热装置中，对于在门与主体之间的间隙中沿着环绕方向传播的电磁波，构成了扼流槽内相邻的第1导电体之间的电容和由第2导电体形成的电感，扼流槽内周期性地配置的层叠体作为超材料发挥功能。因此，本发明的第12方式的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽部作为使在门与主体之间的间隙中沿着环绕方向传播的电磁波的频带成为阻带的电磁带隙发挥功能，能够可靠地屏蔽欲泄漏的电磁波。因此，在本发明的第12方式的电磁波加热装置中，能够实现结构简单且可靠性高的小型的电磁波屏蔽结构。

在本发明的第13方式的电磁波加热装置中，构成为：在所述第12方式的所述电磁波屏蔽部中沿着环绕方向相邻的所述第1导电体的相对面上形成有多个突出部，且相邻的所述第1导电体的突出部彼此交叉。这样构成的本发明的第13方式的电磁波加热装置具有在门和主体之间的间隙中沿着环绕方向周期性地配置了层叠体的结构，能够在相邻的第1导电体之间可靠地构成电容。此外，在电磁波屏蔽部中周期性地配置的层叠体作为超材料发挥作用，作为电磁带隙发挥功能，因此能够屏蔽欲泄漏的电磁波。其结果，本发明的第13方式的电磁波加热装置能够实现结构简单、小型且可靠性高的电磁波加热装置。

在本发明的第14方式的电磁波加热装置中，以覆盖所述第4方式的所述扼流槽的方式设置有保护电介质，与所述保护电介质一体地构成了所述层叠体。在这样构成的本发明的第14方式的电磁波加热装置中，与扼流槽保护用的保护电介质一体地设置了由层叠体构成的超材料，能够以简单的结构构建电磁波屏蔽结构，从而实现小型的电磁波加热装置。

在本发明的第15方式的电磁波加热装置中，所述第5方式的所述电磁波屏蔽部具备平板状的第5导电体，该第5导电体具有隔着所述电介质与多个所述第1导电体相对的面，所述第5导电体在所述扼流槽的内部沿环绕方向周期性地进行配置，且所述第5导电体与所述扼流槽结构体绝缘。这样构成的本发明的第15方式的电磁波加热装置是在扼流槽内部沿着环绕方向周期性地配置层叠体的结构，因此，在相邻的第1导电体之间构成了电容，周期性地配置的层叠体作为超材料发挥功能。其结果，在本发明的第15方式的电磁波加热装置中，电磁波屏蔽部的层叠体作为电磁带隙发挥功能，能够屏蔽欲泄漏的电磁波。因此，本发明的第15方式的电磁波加热装置具有结构简单的小型的电磁波屏蔽结构，成为小型且可靠性高的电磁波加热装置。

在本发明的第16方式的电磁波加热装置中，所述第1方式的所述电磁波屏蔽部由构建右手/左手系复合传送线路的超材料构成，该右手/左手系复合传送线路由右手系传送线路和左手系传送线路组合而成。在这样构成的本发明的第16方式的电磁波加热装置中，电磁波屏蔽部能够控制电磁波的相位速度，能够实现结构简单的小型的电磁波屏蔽结构。

在本发明的第17方式的电磁波加热装置中，所述第16方式的所述电磁波屏蔽部在所述门或所述开口部的周围部分中具有形成扼流槽的扼流槽结构体，由层叠在所述扼流槽的内部的电磁波屏蔽部件构成了左手系传送线路的电容和电感。这样构成的本发明的第17方式的电磁波加热装置利用简单的结构来形成小型且能够可靠地屏蔽电磁波的电磁波屏蔽结构，能够提供小型且可靠性高的电磁波加热装置。

发明效果

根据本发明，以简单的结构构建了小型且能够可靠地阻断欲泄漏的电磁波的电磁波屏蔽结构，能够提供小型且可靠性高的电磁波加热装置。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的电磁波加热装置的外观的立体图。

图2是概略地示出实施方式1的电磁波加热装置的内部结构的剖面图。

图3是示出实施方式1的电磁波加热装置中设置在扼流槽内部的层叠体的结构的分解立体图。

图4是示出实施方式1的电磁波加热装置中的扼流槽内的层叠体的剖面图。

图5A是传送电磁波的通常的传送线路(右手系传送线路)中的微小区间的等效电路图。

图5B是传送电磁波的理想的左手系传送线路的微小区间中的等效电路图。

图5C是传送电磁波的右手/左手系复合传送线路的微小区间的等效电路图。

图6是放大地示出实施方式1的电磁波加热装置中的门的一部分的图。

图7是示出本发明的实施方式2的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽部的结构的图。

图8是示出本发明的实施方式3的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽部的结构的立体图。

图9是实施方式3中的电磁波屏蔽部的剖面图。

图10是概略地示出本发明的实施方式4的电磁波加热装置的结构的剖面图。

图11是示出实施方式4的电磁波加热装置中设置在门与主体之间的电磁波屏蔽部的概略结构的剖面图。

图12是示出实施方式4的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽部的立体图。

图13是示出实施方式4的电磁波加热装置中、在门周缘部处设置了电磁波屏蔽部的状态的剖面图。

具体实施方式

下面，作为本发明的电磁波加热装置的实施方式，参照附图对微波炉进行说明。另外，本发明的电磁波加热装置不限于以下实施方式所记载的微波炉的结构，还包含基于与以下实施方式中说明的技术思想同等的技术思想和该技术领域中的技术常识而构成的电磁波加热装置。

(实施方式1)

图1是示出本发明的实施方式1的作为电磁波加热装置的微波炉的外观的立体图，示出了打开门4而使主体20的加热室1内部开放的状态。图2是概略地示出实施方式1的微波炉的内部结构的剖面图。

如图1所示，通过将开闭自如的门4打开，使具有大致长方体结构的加热室1的开口部3开放。在使加热室1的开口部3开放的状态下，将被加热物6收纳到加热室1内部。关于被收纳到加热室1内部的被加热物6，在将门4关闭而使加热室1成为封闭状态后，将电磁波提供部2中产生的例如2400MHz～2500MHz的电磁波(微波)提供到加热室1，对被加热物6进行加热。另外，在图1和图2中，公开了未设置用于载置被加热物6的载置台的结构，但也可以是在加热室1的内部设置了载置台的结构。

在实施方式1的微波炉中，加热室1的壁板由金属材料构成，所述壁板构成了加热室1的顶面、底面、左侧面、右侧面和背面。此外，处于加热室1的开口部3周围的开口周缘部7和门4由金属材料构成。通过将被加热物6收纳到主体20的加热室1内并将门4关闭，由此，将提供到加热室1内的电磁波封闭在大致长方体结构的加热室1的内部。但是，在门周缘部10与开口周缘部7之间可能会产生一些间隙8，电磁波可能经由该间隙8从加热室1内部泄漏到门外侧。在图2中，夸张地示出了门4与主体20之间的间隙8。

在实施方式1的微波炉中，在门周缘部10处，由扼流槽结构体21形成了扼流槽9，金属材料的扼流槽结构体21和门周缘部10处于电连接状态。在该扼流槽9的内部设置有层叠体5，该层叠体5作为使电磁波的相位超前的超材料(meta-material)发挥功能。在门4的关闭状态下，形成在门4上的扼流槽9被配置成围绕着主体20的开口部3，作为扼流槽9的开口部分的开口始端部侧与主体的开口周缘部7相对。在实施方式1中，电磁波屏蔽部由具有扼流槽9的扼流槽结构体21和扼流槽9内部的层叠体5构成。

另外，在实施方式1的微波炉中，以将设置了超材料的层叠体5的扼流槽9设置在门4上的结构进行了说明，不过，也可以将扼流槽9设置在主体20侧的加热室1的开口部3周围的开口周缘部7上。

图3是示出实施方式1的微波炉中设置在扼流槽9内部的作为超材料的层叠体5的结构的分解立体图。图4是示出实施方式1的微波炉中的扼流槽9内的层叠体5的剖面图。另外，在图3和图4中，夸张地描述了层叠体5的厚度，而实际的层叠体5是层叠薄膜而成的结构，可根据微波炉的规格、所要屏蔽的电磁波的波长等各种条件恰当地设定层叠体5中各层的厚度。

如图3和图4所示，扼流槽结构体21通过门周缘部10中的第1槽侧臂17a、第2槽侧壁17b和槽末端壁(底壁)17c形成为凹状。作为扼流槽9的开口部分的开口始端部9a与主体20的开口周缘部7相对。这样形成的扼流槽9被设置成：该扼流槽9以与门4的周缘部分即门周缘部10相连的方式围绕着主体20的开口部3。

设置在扼流槽9内部的作为超材料的层叠体5是通过层叠多个导电体和多个电介质而构成的。以下对层叠体5的具体结构进行说明。

如图3所示，分别交替地层叠平面形状的薄膜的电介质11和平面形状的薄膜的第1导电体12而构成层叠体5。在层叠体5中的层叠方向的两端部分中，仅配置有第1导电体12。如图3所示，在被电介质11夹着的第1导电体12上电连接着具有锯齿形状的第2导电体13的一端。在第2导电体13的另一端电连接着带状的第3导电体14的一个长边部分。第3导电体14的另一个长边部分与扼流槽结构体21的第1槽侧壁17a连接。这样，第3导电体14的长度方向的长的缘部分与第1槽侧壁17a的内壁面可靠地电连接。

如图4所示，在层叠的电介质11之间，设置有带状的第4导电体15。该第4导电体15不与第1导电体12接触。即，第4导电体15在层叠的电介质11之间，被配置在未配置第2导电体13和第3导电体14的部分中。另外，第4导电体15与第1导电体12、第2导电体13以及第3导电体14均由相同厚度的薄膜体构成。

此外，如图4所示，在层叠后的电介质11中，配置第2导电体13和第3导电体14的一侧的端部构成为不与扼流槽结构体21的第1槽侧壁17a接触。通过这样地构成，使得第3导电体14和第1槽侧壁17a的接触可靠。

另一方面，在层叠后的电介质11中，配置第4导电体15的一侧的端部构成为与扼流槽结构体21的第2槽侧壁17b接触。

在如上构成的层叠体5中，第1导电体12隔着具有比第1导电体12大的面积的电介质11与下一层的第1导电体12大致相对地配置，由多个第1导电体12和电介质11构成了电容。层叠体5中的最上层和最下层可以是仅配置第1导电体12的结构，但也可以设置第2导电体13和第3导电体14。

在扼流槽9内的层叠体5中，锯齿状的第2导电体13将第1导电体12与第1槽侧壁17a电连接，构成了设置在第1导电体12和地之间的电感。另外，关于第1导电体12和第2导电体13，通过形成为一体的结构，能够使制造更加容易。此外，可以将第1导电体12、第2导电体13和第3导电体14形成为一体的结构，从而成为制造更容易的结构。

第3导电体14增加了与扼流槽结构体21的第1槽侧壁17a的接触面积，使得构成电感的第2导电体13的一端可靠地接地。第4导电体15形成为与带状的第3导电体14大致相同的形状。第4导电体15被配置在电介质11的未设置第3导电体14的端面侧，使层叠体5中的层叠间隔保持恒定，从而使层叠体5的作为超材料的性能稳定。

另外，作为构成扼流槽结构体21的金属板和导电体的连接方法，可采用在金属板上形成槽并嵌入其中的连接方法，或者熔敷、铆接等一般的连接方法。

作为上述层叠体5中的电介质11的材料，可使用一般的电介质材料，可根据微波炉的规格、所要屏蔽的电磁波的波长等各种条件恰当地进行设定。此外，作为导电体12、13、14、15的材料，可使用铜箔、铝箔等导电材料。并且，在实施方式1的微波炉中，使用了特氟龙作为电介质11的材料，其厚度为0.15mm。此外，使用了铜箔作为导电体12、13、14、15的材料，其厚度为0.03mm。

以下对如上构成的实施方式1的作为电磁波加热装置的微波炉的动作进行说明。

图5A是传送电磁波的通常的传送线路(右手系传送线路)中的微小区间的等效电路图。图5B是理想的左手系传送线路的微小区间中的等效电路图。

在传送电磁波的通常的传送线路(右手系传送线路；RH)中，如图5A所示，相对于传送线路串联连接的电感(L)和相对于传送线路并联连接的电容(C)依次相连。另一方面，理想的左手系传送线路(左手系传送线路；LH)是与图5A所示的等效电路相反的结构，由串联的电容(C)和并联的电感(L)构成(参照图5B)。在理想的左手系传送线路中，介电常数、导磁率的有效值均为负值，表现为与右手系传送线路不同的特性。但是，实际上不存在理想的左手系传送线路，而是在传送线路上存在串联的寄生电感(L)和并联的寄生电容(C)。因此，如图5C的等效电路所示，由右手系传送线路和左手系传送线路组合得到的右手/左手系复合传送线路(Composite Right/Left-Handed Transmission Line)是作为超材料发挥功能的传送线路。

图5C是右手/左手系复合传送线路(以下简称作CRLH传送线路)的微小区间的等效电路图。CRLH传送线路是非谐振型超材料的一般模型之一。

在将实施方式1的微波炉中的层叠体5的结构适用于图5C所示的等效电路时，由电介质11和多个第1导电体12形成层间的电容C(LH)，由第2导电体13形成接地间的电感L(LH)。此外，在设寄生电感为L(RH)、寄生电容为C(RH)时，在层叠体5中，由左手系传送线路的电容C(LH)和电感L(LH)、以及右手系传送线路的寄生电感L(RH)和寄生电容C(RH)形成了CRLH传送线路。

在实施方式1的微波炉中，通过对构成层叠体5的第1导电体12和第2导电体13的形状进行设计，使得在CRLH传送线路上传播的电磁波的相位速度延迟，即使是较短的距离也能够使电磁波的相位超前。

在实施方式1的微波炉中，从加热室1的内部通过间隙8朝向门4外侧泄漏的电磁波在例如图4所示的间隙8中，从纸面的左方朝右方传播。这样传播的电磁波的一部分从扼流槽9的开口始端部9a侧通过层叠体5朝向槽末端壁17c的内壁面进行传播，在作为短路面的槽末端壁17c的内壁面上发生反射，再次通过层叠体5返回到扼流槽9的开口始端部9a侧。

在从扼流槽9的开口始端部9a到槽末端壁17c的内壁面的距离(扼流槽9的深度)中，如果电磁波的相位变动了大致λ/4，则从该扼流槽9的开口始端部9a侧观察到的阻抗Zin为无穷大，通过间隙8朝向门外侧的电磁波被实质性地阻断。在实施方式1的结构中，通过在扼流槽9内设置超材料的层叠体5，能够使得在层叠体5的层叠方向上传播的电磁波的相位超前，因此，实质上能够缩短扼流槽9的深度。

如前所述，在与扼流槽9的延伸方向(长度方向)垂直的方向上泄漏的电磁波在扼流槽9内的层叠体5的层叠方向上传播，使电磁波的相位超前，能够利用深度小的扼流槽实质地阻断该电磁波。另一方面，关于在与扼流槽9的延伸方向(长度方向)平行的方向上传播的电磁波，该电磁波被扼流槽9和并列设置在扼流槽9内的多个层叠体5实质性地阻断。

图6是放大地示出本发明的实施方式1的微波炉中的门4的一部分的图。在图6中，示出了门周缘部10的一部分，在门4的中央部分处设有可透视到加热室内的冲压金属(punching metal)4a等。

在门周缘部10中设有不间断的扼流槽9，在扼流槽9的内部并列设置有多个所述层叠体5。即，在形成于门4的内壁面的外周部分中的扼流槽9中，并列设置有多个层叠体5，由相邻的第1导电体12、12构成电容(C)。此外，由锯齿状的第2导电体13构成电感(L)。在门4的周缘部分的扼流槽9的内部，沿着扼流槽9的延伸方向周期性地配置有多个层叠体5。

如上所述，在扼流槽9内，因相邻的第1导电体12、12而存在电容(C)，因第2导电体13而存在电感(L)。因此，对于从加热室1的内部沿着门4的周向传播的电磁波，由相邻的第1导电体12、12形成的电容(C)作为图5的等效电路的C(LH)发挥作用，由第2导电体13形成的电感作为图5的等效电路的L(LH)发挥作用。因此，对于在扼流槽9的延伸方向(长度方向)上泄漏的电磁波，由寄生电感L(RH)、寄生电容C(RH)、以及扼流槽9内的并列设置的层叠体5形成了CRLH传送线路。

如上所述，在实施方式1的作为电磁波加热装置的微波炉中，通过在扼流槽9内部沿着环绕方向周期性地配置层叠体5，由此，对于在门4与主体20之间的间隙8中沿着环绕方向传播的电磁波，层叠体5作为使频带成为阻带的电磁带隙特性的不平衡型超材料发挥功能。在实施方式1的微波炉中，可根据该微波炉的规格等，对构成层叠体5的第1导电体12和第2导电体13的尺寸、形状、结构进行恰当的设计，由此，能够使层叠体5作为不平衡型超材料发挥功能，能够可靠地屏蔽欲通过门4与主体20之间的间隙8泄漏的电磁波。

另外，在实施方式1的微波炉中，以由3个矩形形状的电介质11和4个矩形形状的第1导电体12层叠成层叠体5的结构进行了说明，不过，作为本发明中的层叠体，对层数和形状没有限定，可根据电磁波加热装置的规格、结构等各种条件恰当地设定层叠体的层数和形状。

此外，在实施方式1的微波炉中，设置在门4上的扼流槽9的开口始端部9a设有保护电介质(省略图示)，以防止灰尘等的进入，从而保护层叠体5。并且，与该保护电介质一体地形成层叠体5。通过这样地与扼流槽保护用的保护电介质一体地形成由层叠体构成的超材料，能够以简单的结构来构建电磁波屏蔽结构，从而提供小型且可靠性高的电磁波加热装置。

(实施方式2)

接着，参照附图7对本发明的实施方式2的电磁波加热装置进行说明。

图7是示出实施方式2的作为电磁波加热装置的微波炉中的电磁波屏蔽部的层叠体50的结构的图。在实施方式2的微波炉中，与前述实施方式1的微波炉的不同点是层叠体50的结构，其他结构与实施方式1的微波炉相同。在实施方式2的说明中，对具有与前述实施方式1的微波炉相同的功能、结构的要素标注相同标号，并省略其说明。在实施方式2中，电磁波屏蔽部由扼流槽结构体21和层叠体50构成。

如图7所示，在实施方式2的微波炉中，通过层叠平板状的电介质51和平板状的第1导电体52而构成层叠体50。在第1导电体52上电连接着锯齿状的第2导电体53的一端，第2导电体53的另一端与构成扼流槽结构体21的金属板(例如实施方式1中的第1槽侧壁17a)连接。也可以在第2导电体53与扼流槽结构体21的金属板之间，与前述实施方式1同样地设置第3导电体(14：参照图3)，使得电连接更可靠。

在第1导电体52中，在相对的两个边上，形成了梳状的多个突出部52a。第1导电体52的突出部分52a构成为朝着相邻的第1导电体52的方向突出，相邻的第1导电体52的突出部52a以交错的方式彼此交叉。

如上所述地层叠有电介质51和第1导电体52的层叠体50在形成于门周缘部10中的不间断地环绕的扼流槽9的内部，沿着环绕方向周期性地并列设置。

在实施方式2的微波炉中，构成为：第1导电体52的形成于相对的侧缘上的突出部52a与相邻的第1导电体52的突出部52a以交错的方式彼此交叉。通过确定这样形成的第1导电体52的突出部52a的数量、尺寸和形状，能够对第1导电体52之间的电容进行设计。在扼流槽9的内部，周期性地并列设置了这样构成的多个层叠体50。因此，对于在门4与主体20之间的间隙8中沿着与扼流槽9的延伸方向(长度方向)平行的方向传播的电磁波，利用由相邻的第1导电体52构成的电容C(LH)、由第2导电体13构成的接地间的电感L(LH)、寄生电感L(RH)和寄生电容C(RH)，形成了CRLH传送线路。

这样地在扼流槽9的内部周期性地配置的层叠体50，作为使在门4与主体20之间的间隙8中沿着与门4的扼流槽9的延伸方向(长度方向)平行的方向传播的电磁波的频带成为阻带的电磁带隙特性的不平衡型超材料发挥功能。其结果，在实施方式2的微波炉中，能够可靠地屏蔽欲从加热室1通过门4和主体20之间的间隙8泄漏的电磁波。

另外，在实施方式2的微波炉中，以在层叠体50中的第1导电体52上形成突出部52a且相邻的第1导电体52的突出部52a以交错的方式彼此交叉的结构进行了说明，但作为本发明中的层叠体，也可以构成为：在最上方的第1导电体上形成突出部，使相邻的第1导电体的突出部以交错的方式彼此交叉，并与前述实施方式1的第1导电体(12)同样地构成其下方的第1导电体。

(实施方式3)

接着，参照附图8和附图9对本发明的实施方式3的电磁波加热装置进行说明。

图8是示出实施方式3的作为电磁波加热装置的微波炉中的层叠体60的结构的立体图。图9是实施方式3中的电磁波屏蔽部的层叠体60的剖面图。在实施方式3的微波炉中，与前述实施方式1的微波炉的不同点是层叠体60的结构，其他结构与实施方式1的微波炉相同。在实施方式3的说明中，对具有与前述实施方式1的微波炉相同的功能、结构的要素标注相同标号，并省略其说明。在实施方式3中，电磁波屏蔽部由扼流槽9和层叠体60构成。

如图8所示，实施方式3的微波炉中的层叠体60在最上方沿着扼流槽9的延伸方向并列设置有多个平板的第5导电体61。作为并列设置的第5导电体61的下一层，配置有平板的电介质62。多个平板的第1导电体63沿着扼流槽9的延伸方向并列设置，且沿着与第5导电体61的并列设置方向相同的方向进行配置。如图8和图9所示，配置成：一个第5导电体61隔着电介质62跨着两个第1导电体63、63。在第1导电体63上电连接着锯齿状的第2导电体64的一端，第2导电体64的另一端与构成扼流槽结构体21的金属板(例如实施方式1中的第1槽侧壁17a)连接。也可以在第2导电体64与扼流槽结构体21的金属板之间，与前述实施方式1同样地设置第3导电体(14：参照图3)，使得电连接更可靠。

此外，在实施方式3中，也可以构成为：与前述第1实施方式同样地设置第4导电体(15：参照图3)，使得层叠体中的层叠间隔保持恒定，使得作为超材料的性能稳定。

在图8和图9中，示出了实施方式3的微波炉中的层叠体60的概略结构，作为层叠体60，以电介质62和导电体61、63的三层结构进行了表示，不过，可根据微波炉的规格等恰当地设定层叠体60的层数、尺寸和形状，使用前述的电介质62和导电体61、63构成多层结构的期望形状的层叠体。

此外，在实施方式3的微波炉中，在形成于门周缘部10(参照图2)中的扼流槽9的内部连续地形成了层叠体60。在扼流槽9的内部，沿着门4的周向周期性地配置有作为层叠体60的最上层的第5导电体61。

如上所述，在层叠体60中，配置成：一个第5导电体61隔着电介质62与多个(在实施方式3中为2个)第1导电体63相对，在相邻的第1导电体63之间构成电容。在实施方式3的层叠体60中，通过确定电介质62、第1导电体63和第5导电体61的尺寸、形状等，能够设计出期望的电容。因此，对于在门4与主体20之间的间隙8中沿着与门4的扼流槽9的延伸方向(长度方向)平行的方向传播的电磁波，利用隔着第5导电体61(该第5导电体61夹着电介质)的多个第1导电体63之间的电容C(LH)、由第2导电体64构成的接地间的电感L(LH)、寄生电感L(RH)和寄生电容C(RH)，形成了CRLH传送线路。

这样地在扼流槽9的内部周期性且连续性地配置的层叠体60，作为使沿着与扼流槽9的延伸方向(长度方向)平行的方向传播的电磁波的频带成为阻带的电磁带隙特性的不平衡型超材料发挥功能。其结果，在实施方式3的微波炉中，能够屏蔽欲从加热室1通过门4与主体20之间的间隙8泄漏的电磁波。

如上所述，在本发明的电磁波加热装置中，如在实施方式1中说明的那样，通过在扼流槽内部配置由电介质和导电体层叠而成的层叠体，使得在与扼流槽的延伸方向(长度方向)垂直的方向上泄漏的电磁波在扼流槽内的层叠体的层叠方向上传播，使传播的电磁波的相位速度延迟，即使是较短的距离，也能够使电磁波的相位超前。其结果，根据本发明，能够在扼流槽中的较短的距离内，使阻抗反转而对欲泄漏的电磁波进行屏蔽，能够以单纯的结构实现具有小型的电磁波屏蔽结构的电磁波加热装置。

此外，在本发明的电磁波加热装置中，如在实施方式1到实施方式3中说明的那样，构成为：对于在门与主体之间的间隙中沿着与扼流槽的延伸方向(长度方向)平行的方向传播的电磁波，在扼流槽的内部周期性地配置的层叠体作为超材料发挥作用。因此，周期性地配置的层叠体作为使沿着与扼流槽的延伸方向(长度方向)平行的方向传播的电磁波的频带成为阻带的电磁带隙发挥功能，从而能够屏蔽电磁波。因此，根据本发明，能够以单纯且简单的结构来实现小型且可靠性高的具有电磁波屏蔽结构的电磁波加热装置。

另外，在实施方式1至实施方式3中，以在门周缘部10中设置了扼流槽9、且在该扼流槽9的内部设置了层叠体5、50、60的结构进行了说明，但本发明不限于这样的结构，即使是将扼流槽设置在主体侧的开口周缘部7的与门4相对的部分中、并在该扼流槽的内部配置层叠体的结构，也能起到相同效果。

(实施方式4)

接着，参照附图10至附图13对本发明的实施方式4的电磁波加热装置进行说明。

图10是概略地示出实施方式4的作为电磁波加热装置的微波炉的内部结构的剖面图。图11是示出实施方式4的微波炉中设置在门4与主体20之间的电磁波屏蔽部的概略结构的剖面图。在图10和图11中，夸张地描述了电磁波屏蔽部70的厚度，可根据微波炉的规格、所要屏蔽的电磁波的波长等各种条件恰当地设定该电磁波屏蔽部70的厚度。

在实施方式4的微波炉中，与前述实施方式1的微波炉的不同点是电磁波屏蔽部的结构，其他结构与实施方式1的微波炉相同。在实施方式4的说明中，对具有与前述实施方式1的微波炉相同的功能、结构的要素标注相同标号，并省略其说明。

在实施方式4的微波炉中，在门4和主体20之间设置了由超材料构成的电磁波屏蔽部70。电磁波屏蔽部70设置于门4的门周缘部10，且被配置成：在门4的关闭状态下，该电磁波屏蔽部70与主体20的开口部3周围的开口周缘部7相对。即，电磁波屏蔽部70被设置成封闭了门4与主体20的开口周缘部7之间的间隙8。

另外，在实施方式4的微波炉中，以将超材料的电磁波屏蔽部70设置于门周缘部10的结构进行了说明，不过，也可以将电磁波屏蔽部70设置于主体20侧的加热室1的开口部3周围的开口周缘部7。

在实施方式4的微波炉中，配置成：以在门4的关闭状态下超材料的电磁波屏蔽部70与主体20的开口周缘部7相对的方式，使电磁波屏蔽部70围绕着主体20的开口部3。

图12是示出实施方式4的微波炉中的电磁波屏蔽部70的立体图。图13是示出将电磁波屏蔽部70设置于门4的门周缘部10的状态的剖面图。

如图12所示，在平板的电介质71上配置多个具有远小于所使用的电磁波的波长的尺寸的板状的四边形小片即第1导电体72，由此构成电磁波屏蔽部70。在电磁波屏蔽部70中，在平板的电介质71上等间隔地配置了多个第1导电体72，第1导电体72通过导电部件73与金属制的门4的门周缘部10电连接。如图13所示，导电部件73是填充在形成于电介质71中的贯通孔的内部的导电材料。例如，可使用印刷基板制作技术来形成电磁波屏蔽部70的结构。

实施方式4的微波炉中的电磁波屏蔽部70是能够将有效的介电常数和导磁率任意设计为预定值的超材料的结构体，通过将介电常数和导磁率设计为预定值，能够将电磁波屏蔽部70的阻抗Zin设定为无穷大。在实施方式4的微波炉中，通过在门4和主体20之间的间隙8中，将具有无穷大阻抗的电磁波屏蔽部70设置成围绕着加热室1的开口部3，能够阻断欲从加热室1通过间隙8泄漏到门外部的电磁波。

此外，通过使本发明的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽部成为将介电常数和导磁率同时设计为负的预定值的超材料，能够使透过电磁波屏蔽部内部的电磁波的相位速度的方向与群速度的方向成为相反方向，能够使透过电磁波屏蔽部内部的电磁波、和在电磁波屏蔽部与主体或门之间的间隙中传播的电磁波的相位速度成为相反方向。

如上所述，通过使透过作为超材料的电磁波屏蔽部的内部的电磁波、和在电磁波屏蔽部与主体或门之间的间隙中传播的电磁波的相位速度的方向成为相反方向，能够使电场方向成为相反方向，使得电磁波相互抵消而得到衰减或屏蔽。

本发明的电磁波加热装置中的电磁波屏蔽部是能够将有效介电常数和导磁率任意设计为预定值的超材料的结构体。因此，通过将电磁波屏蔽部的介电常数和导磁率设计为预定值，能够缩短透过电磁波屏蔽部的内部的电磁波的波长。

在形成于门的门周缘部或主体的开口周缘部的扼流槽中，以从开口始端部到短路末端部的长度(扼流槽的深度)为电磁波的波长λ的1/4的距离，使阻抗发生反转，从而使从开口始端部观察到的阻抗成为无穷大，在扼流槽中屏蔽了电磁波。由于将扼流槽的深度设定为λ/4，因此能够缩短透过电磁波屏蔽部的内部的电磁波的波长，由此能减小扼流槽的深度，实现小型的电磁波屏蔽部。

产业上的可利用性

在本发明中，能够提供小型且可靠性高的电磁波屏蔽结构，因此，能够应用于以微波炉为代表的利用了电磁感应加热的加热装置、生垃圾处理机等各种用途。

标号说明

1：加热室

2：电磁波提供部

3：开口部

4：门

5：层叠体

6：被加热物

7：开口周缘部

8：间隙

9：扼流槽

10：门周缘部

11：电介质

12：第1导电体

13：第2导电体

14：第3导电体

15：第4导电体

Claims (15)

1.一种电磁波加热装置，其具有：

收纳被加热物的加热室；

对所述加热室的开口部进行开闭的门；以及

将电磁波提供到所述加热室内的电磁波提供部，其中，

该电磁波加热装置构成为：在所述门关闭了所述加热室的开口部的状态下，在所述开口部的周围部分与所述门之间配置有电磁波屏蔽部，

所述电磁波屏蔽部由超材料构成，所述超材料具有：由层叠电介质和导电体而得到的层叠体所构成的电容；以及由所述导电体的一部分构成的电感，

所述电磁波屏蔽部在所述门或所述开口部的周缘部分中具有形成扼流槽的扼流槽结构体，

在所述扼流槽内设有所述层叠体，

所述电感的构成所述层叠体的所述导电体的至少一部分与所述扼流槽结构体电连接，

所述层叠体具有平板状的电介质、与所述电介质一起构成电容的第1导电体、以及在所述第1导电体与所述扼流槽结构体之间构成电感的第2导电体，

所述第1导电体和所述第2导电体形成为一体。

2.根据权利要求1所述的电磁波加热装置，其中，

所述电磁波屏蔽部通过用多个所述导电体夹着所述电介质而构成为具有多个电容。

3.根据权利要求1所述的电磁波加热装置，其中，

所述电磁波屏蔽部构成为具有平板状的电介质和多个平板状的第1导电体，且所述多个第1导电体等间隔地配置在所述电介质上，构成为具有周期性地配置的电容。

4.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

所述第2导电体为具有电感的形状。

5.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

所述层叠体被层叠成：在从所述扼流槽中的开口始端部朝向短路末端部的方向上形成层。

6.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

所述层叠体构成为：该层叠体具有多个第1导电体彼此隔着电介质相对地层叠而成的层叠结构，所述层叠结构的最上方和最下方的层的所述第1导电体与所述扼流槽结构体电绝缘。

7.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

在所述层叠体中，所述第2导电体具有锯齿形状，在所述第2导电体上设置了带状的第3导电体，以增大所述第2导电体与所述扼流槽结构体的接触面积。

8.根据权利要求7所述的电磁波加热装置，其中，

在所述层叠体中，构成为：所述第3导电体与所述扼流槽结构体相接触的部分所对应的所述电介质的端面不与所述扼流槽结构体接触。

9.根据权利要求7所述的电磁波加热装置，其中，

在所述层叠体中，在所述电介质的端面与所述扼流槽结构体相接触的部分所对应的位置附近，设置有与所述第3导电体大致相同形状的第4导电体。

10.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

在所述扼流槽的内部沿着环绕方向周期性地配置了由电介质和导电体构成的所述层叠体，从而构成了所述电磁波屏蔽部。

11.根据权利要求10所述的电磁波加热装置，其中，

该电磁波加热装置构成为：在所述电磁波屏蔽部中沿着环绕方向相邻的所述第1导电体的相对面上形成有多个突出部，且相邻的所述第1导电体的突出部彼此交叉。

12.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

以覆盖所述扼流槽的方式设有保护电介质，与所述保护电介质一体地构成了所述层叠体。

13.根据权利要求2所述的电磁波加热装置，其中，

所述电磁波屏蔽部具备平板状的第5导电体，该第5导电体具有隔着所述电介质与多个所述第1导电体相对的面，所述第5导电体在所述扼流槽的内部沿着环绕方向周期性地进行配置，且所述第5导电体与所述扼流槽结构体绝缘。

14.根据权利要求1所述的电磁波加热装置，其中，

所述电磁波屏蔽部由构建右手/左手系复合传送线路的超材料构成，该右手/左手系复合传送线路由右手系传送线路和左手系传送线路组合而成。

15.根据权利要求14所述的电磁波加热装置，其中，

所述电磁波屏蔽部在所述门或所述开口部的周围部分中具有形成扼流槽的扼流槽结构体，

由层叠在所述扼流槽的内部的电磁波屏蔽部件构成了左手系传送线路的电容和电感。