JP2002134986A - 電磁波遮蔽装置およびこれを用いた電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、電磁波の遮蔽性能を維持する
こと。 【解決手段】 対向面１３、１４上で互いに直交する方
向に、凹部による周期構造１５と凸部による周期構造１
６を有するので、それぞれの方向への電磁波の伝搬を遮
蔽することができる。特に電子レンジ８の場合、外部へ
伝搬する電磁波を遮蔽することができるので、簡単な構
成で安全性や信頼性を維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波を遮蔽する
電磁波遮蔽装置に関するものであり、またその中でも特
に加熱室とドアの間から外部に伝搬しようとする電磁波
を遮蔽するために電磁波遮蔽装置を用いた電子レンジに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の第１の方法は、この種の電子レン
ジ用の電磁波遮蔽装置としては、最も基本的な考え方と
してドアにチョーク溝を形成するλ／４インピーダンス
反転方法が用いられる。図１１は電子レンジ全体の図、
図１２は図１１の加熱室１とドア２に関するＡ−Ａから
見た断面図である。電子レンジ内部の電磁波は加熱室１
とドア２の隙間３を通って図１２の右側から左側（ｚ方
向）へと伝搬しようとするが、ドア２には金属板４を折
り曲げて構成したチョーク溝５を有し、溝の深さＬを使
用周波数における波長λの１／４（＝約３０ｍｍ）にす
ることで溝５の中をみたインピーダンスＺｉｎを無限大
にしてｚ方向への電磁波を減衰させるというものであ
る。これは例えば特開平６−１３２０７８号公報の従来
の技術として詳細に記載されている。ただし電磁波はｚ
方向を向いているとは限らず、ｘ、ｙ、ｚの方向成分か
らなる合成ベクトルと考えた時のｚ方向成分のみをチョ
ーク溝５で減衰させると考えてよい。隙間３は本体１と
ドア２とでｘ―ｚ平面を形成することになり、ｙ成分は
隙間３のギャップＧが狭いので無視できるが、ｘ成分に
ついては十分に考慮しなければならない。図１３は図１
２の金属板４をＢ方向から見た図であり、ｘ成分を減衰
させるために幅ｓで深さＬのスリット６を切っている。
このため、ピッチＰの周期構造により遅波回路を構成
し、Ｐ、ｓ、Ｌ等を適切に選定することでｘ方向に対す
る電磁波の伝搬を遮断することができる。また前記公報
には溝の深さを浅くするための構成として、図１４、図
１５なども記載されている。

【０００３】次に従来の第２の方法は、ドアのチョーク
溝をインダクタンスとキャパシタンスからなる空洞共振
器と考える方法として、例えば、特開平８−２１９４６
９号公報に記載されているようなものがあった。図１６
は前記公報に記載されたもので、やはり電磁波遮蔽装置
を電子レンジに応用した例を示すものである。この場合
は金属板４の傾斜部７の角度θによってキャパシタンス
が変わり共振状態を変更できるため、発生する周波数の
ばらつきへの対応が容易になる構成である。ただしこれ
もｚ方向成分に関するものであり、ｘ方向にはスリット
６を切って対応している点は同じである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、電磁波のｘ方向への伝搬を遮蔽するために
スリットを切って周期構造としているが、このスリット
の部分は溝が無くなってしまうために逆にｚ方向への伝
搬を遮蔽できなくなる。よってｘ方向への遮蔽性能を上
げるためにｚ方向への遮蔽性能を落としていることにな
り、各方向成分の合成ベクトルとしての電磁波の伝搬を
完全に０にすることはできない。もちろんチョーク溝を
多段に構成することで電磁波の伝搬を０に近づけること
ができるが、この場合は構成が極めて複雑になる。

【０００５】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、簡単な構成でもｘ方向とｚ方向からなる面における
電磁波の遮蔽性能を維持できる電磁波遮蔽装置およびこ
れを用いた電子レンジを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の電磁波遮蔽装置およびこれを用いた
電子レンジは、互いに直交する方向に周期構造を有する
ことで電磁波を遮蔽するものである。

【０００７】これによって、簡単な構成でも互いに直交
する方向への電磁波の伝搬をそれぞれ遮蔽することがで
き、遮蔽性能を維持することができる。特に電子レンジ
の場合、外部へ伝搬する電磁波を遮蔽することができる
ので、簡単な構成で安全性や信頼性を維持することがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、互いに
直交する方向に周期構造を有することで電磁波を遮蔽す
る構成とすることにより、簡単な構成でも互いに直交す
る方向への電磁波の伝搬をそれぞれ遮蔽することがで
き、遮蔽性能を維持することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、特に、請求項１
に記載の電磁波遮蔽装置において電磁波が伝搬可能な隙
間を形成する対向面上に周期構造を有する構成としたの
で、隙間を通過しようとする電磁波をベクトルと考える
と直交する周期構造のそれぞれの向きの成分に分解する
ことができ、電磁波の向きに関わらず周期構造を作用さ
せることができるので、容易に同様の効果を得ることが
できる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、特に、請求項２
に記載の電磁波遮蔽装置において、対向面の第１の面に
は第１の周期構造を有し、第２の面には前記第１の周期
構造と直交する方向に第２の周期構造を有する構成とし
たので、２つの周期構造を互いに独立して構成できるの
で、同様の効果をより高めることができる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、特に、請求項２
に記載の電磁波遮蔽装置において、対向面の一方の面に
のみ市松状に周期構造を有する構成としたので、容易に
同様の効果を得ることができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、特に、請求項１
に記載の電磁波遮蔽装置において、周期構造は、特性イ
ンピーダンスが異なる少なくとも２つの領域を交互に配
列する構成としたので、確実に周期構造を実現できて、
同様の効果を得ることができる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、特に、請求項５
に記載の電磁波遮蔽装置において、凸部、凹部、孔部の
少なくとも一つにより特性インピーダンスの異なる領域
を形成する構成としたので、容易に同様の効果を得るこ
とができる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、特に、請求項５
に記載の電磁波遮蔽装置において、誘電体により特性イ
ンピーダンスの異なる領域を形成する構成としたので、
金属などの複雑な曲げなどが不要となり、容易に同様の
効果を得ることができる。

【００１５】請求項８に記載の発明は、特に電子レンジ
において、食品を出し入れできる開口部を有する加熱室
と、前記開口部を開閉するドアと、前記加熱室内に電磁
波を供給して前記食品を加熱する電磁波供給手段と、前
記加熱室と前記ドアとの対向面上に請求項１ないし７の
いずれか１項に記載の電磁波遮蔽装置を有する構成とし
たので、電子レンジから外部へ伝搬する電磁波を遮蔽す
ることができて、簡単な構成で安全性や信頼性を維持す
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【００１７】（実施例１）図１〜図５は、本発明の第１
の実施例における電磁波遮蔽装置およびこれを用いた電
子レンジを示すものである。

【００１８】まず、図１、図２により構成について説明
する。図１は電子レンジ８の構成図であり、本体１内に
は、食品９を出し入れできる開口部１０を有する加熱室
１１と、開口部１０を開閉するドア２と、加熱室１１内
に電磁波を供給して食品９を加熱するための電源やマグ
ネトロンや導波管からなる電磁波供給手段１２と、加熱
室１１とドア２との対向面１３、１４上に構成されてド
アを閉めた時に互いに直交する方向の周期構造１５、１
６を有している。ここで周期構造１５、１６は、ドア２
を閉めた時に対向面１３、１４の間からの電磁波を遮蔽
するので、合わせて電磁波遮蔽装置１７と呼ぶ。

【００１９】図２はドア２を閉めた場合の、断面図であ
り、加熱室１１側の対向面１３を凹部１８状に窪ませて
形成することで周期構造１５を構成し、ドア２側の対向
面１４を凸部１９状に形成することで周期構造１６を構
成している。

【００２０】次に動作について説明する。電子レンジは
使用者が食品９を出し入れしやすいようにするために、
ドア２を簡単に開けられる構成としている。このため加
熱室１１とドア２の対向面１３、１４の間にはわずかな
がら隙間３があり、加熱室内の電磁波が外部に伝搬する
可能性がある。隙間３の形状は、ｙ方向には狭く、ｘ、
ｚ方向には広いので、電磁波をｘ、ｙ、ｚ方向への合成
ベクトルと考えると、ｘ方向成分とｚ方向成分が大きく
なりｙ方向成分は無視できる。よって外部への電磁波を
遮蔽するためには、ｘ方向成分とｚ方向成分を遮蔽しな
ければならない。そこで本実施例では、周期構造１５で
ｘ方向成分を遮蔽し、周期構造１６でｚ方向成分を遮蔽
している。結局ｘ―ｚ平面上で互いに直交する周期構造
１５、１６を形成することで、外部への電磁波の伝搬を
遮蔽することができる。

【００２１】特に２つの周期構造１５、１６を対向面１
３、１４に互いに独立して構成しているので、お互いに
相手の遮蔽性能を邪魔することが無く、より遮蔽性能が
向上する効果がある。

【００２２】またドア２を構成する部材や加熱室１１を
構成する部材に、周期的に凸部、凹部を設けるだけで周
期構造１５、１６を構成しているので、構成が簡単であ
り、部品点数が増えることも無く、製造工程も簡単にな
るという効果が考えられる。

【００２３】次に図３〜図５を用いて、周期構造による
電磁波の遮蔽について説明する。図３で対向面２０、２
１の間を左から右へと伝搬する周波数ｆ、波長λの電磁
波に対して考える。スリット６が無い場合の対向面２
０、２１間の特性インピーダンスをＺｏ、位相定数をβ
とする。位相定数βは電磁波の速度を光速ｃとすると、

【００２４】

【数１】

【００２５】で表せる。ここで幅ｓのスリット６をピッ
チＰで周期的に構成したとすると等価的に図４のように
表すことが可能となる。即ち基本の伝送線路（Ｚｏ、
β）において、ピッチＰの端部に特性インピーダンスＺ
ｐが接続されたということである。このときの電磁波の
伝搬は、Ｚｏ、Ｚｐ、Ｐ、βを用いて、

【００２６】

【数２】

【００２７】で表せる。このβｓは周期構造における最
終的な位相定数であり、図５のような特性で表せる。縦
軸は周波数ｆ、横軸が位相定数βｓである。スリット６
によるＺｐが無い場合はＺｐ＝０のため、当然βｓはβ
に一致するのに対し、スリット６のためにＺｐがある場
合は、周波数ｆによって伝播領域ａ、遮断領域ｂ、伝搬
領域ｃというように繰り返される特性となる。まず周波
数ｆ０からｆ１に近づいていく場合、βｓはβから離れ
て大きな値となるが、これはみかけ上、伝搬速度が遅く
なったと考えられる。つまり伝搬速度ｖがｖ＜ｃとなる
ので、一般的には遅波回路と呼ばれている。次に周波数
がｆ１を越えると電磁波は全く伝播しなくなり、これは
ｆ２まで続く。そしてｆ２を越えるとまた伝搬するよう
になる。よって周期構造によって電磁波を遮蔽するため
には電磁波の周波数ｆが遮断領域ｂになるように、Ｚ
ｏ、Ｚｐ、Ｐなどを選べば良いのである。

【００２８】図３の構成では簡単に説明できるように、
スリット６を切ることで特性インピーダンスＺｐを発生
させたが、これに限定されるものではない。特性インピ
ーダンスＺｏに対して異なる特性インピーダンスの領域
を周期的に形成する、即ち、特性インピーダンスが異な
る少なくとも２つの領域を交互に配列すれば良いと考え
られる。よってスリットで凹部を形成する代わりに凸部
でも良いし、孔部でも良い。あるいは対向面２１を金属
などの導体だけではなく誘電体を用いて構成すれば、比
誘電率εを周期的に変えるとか、誘電体形状を周期的に
変えるということでも特性インピーダンスを変更可能で
ある。参考までに、極めて単純なモデルとして対向面に
平行平板線路の概念を導入すると、幅ｄの２枚の金属導
体平板が距離ｅで平行に向かい合っており、両者間を比
誘電率εの誘電体で満たした場合の特性インピーダンス
Ｚａは

【００２９】

【数３】

【００３０】で求められる。この場合、ｄ、ｅ、εなど
によって特性インピーダンスＺａが変更可能であること
を示している。

【００３１】なお平行平板線路以外にも、同軸線路、ス
トリップ線路、マイクロストリップ線路、サスペンデッ
ト線路、コプレーナガイド、スロット線路、矩形導波
管、円形導波管、リッジ導波管、表面波伝送線路などい
ろいろな伝送線路が考えられるので、適宜所望の特性イ
ンピーダンスが得られる伝送線路を採用すれば良い。

【００３２】（実施例２）図６、図７は、本発明の第２
の実施例における電磁波遮蔽装置およびこれを用いた電
子レンジを示すものである。尚、実施例１と同一符号の
部分は同一構造を有し、詳細な説明は省略する。

【００３３】図６はドア２の対向面側の構成図、図７は
図６のＣ―Ｃ断面図である。金属からなるドア２の母材
２２の対向面２３側に誘電体２４を装着しており、誘電
体２４は凸部２５と凹部２６を市松状に配列することで
特性インピーダンスの異なる領域をｘ―ｚ平面上に周期
構造として構成している。誘電体は、前述の通りその比
誘電率εにより伝送線路の特性インピーダンスを変更可
能であるが、これは誘電体の内部を伝搬する電磁波の波
長λｇが空気中の波長λｏに対して短くなる作用に起因
している。λｇは

【００３４】

【数４】

【００３５】のように表せる。ちなみに空気の場合はε
＝1、誘電体の場合はε＞１なので、電磁波から見ると
誘電体内で波長が圧縮され、同じ距離のものでも誘電体
のある場合は誘電体の無い場合に比べて長く見えること
になる。本実施例の場合、ｚ方向に伝搬しようとする電
磁波に対して、凸部２５の誘電体の厚みと凹部２６の誘
電体の厚みの差により―ｙ方向の距離が違って見えるの
で、よって特性インピーダンスが周期的に変化すること
になる。

【００３６】本実施例では対向面の一方の面（ドア側）
のみに市松状に周期構造を有することで、対向面の他方
の面（加熱室側）の周期構造を不要とすることができ、
より簡単な構成とすることができる。

【００３７】また、誘電体の形状により特性インピーダ
ンスの異なる領域を形成しているので、チョーク溝のよ
うな金属の曲げ加工を伴なわないので、製造工程を簡単
にできる効果がある。

【００３８】さらに、誘電体を用いることで、凸部２５
と凹部２６を母材２２側に向けて配設しても伝搬しよう
とする電磁波から見た特性インピーダンスを変えること
ができるので、使用者に見える面を平坦にすることがで
きて、凸部２５が邪魔になったり凹部２６にゴミがたま
るというようなことを防げる効果がある。

【００３９】（実施例３）図８、図９は、本発明の第３
の実施例における電磁波遮蔽装置およびこれを用いた電
子レンジを示すものである。尚、実施例１、実施例２と
同一符号の部分は同一構造を有し、詳細な説明は省略す
る。

【００４０】図８は電子レンジ８の構成図、図９は図８
のＤ―Ｄ断面図である。金属からなる加熱室１１側の対
向面２７には多数の孔部２８を蜂の巣状あるいは格子状
に形成しており、裏側から誘電体２９を装着している。
誘電体２９は孔部２８にはめ込み可能な突起３０を有
し、支持部材３１によって取りつけられている。本実施
例においては孔部２８と誘電体２９により特性インピー
ダンスの異なる領域を形成し、蜂の巣状あるいは格子状
のごとく周期構造を構成している。よって簡単な構成で
電磁波の遮蔽性能を維持できる。

【００４１】本実施例では、加熱室１１側のみに周期構
造を構成しており、ドア２を薄い金属板などで構成する
ことが可能となる効果がある。

【００４２】（実施例４）図１０は、本発明の第４の実
施例における電磁波遮蔽装置およびこれを用いた電子レ
ンジを示すものである。尚、実施例１、実施例２および
実施例３と同一符号の部分は同一構造を有し、詳細な説
明は省略する。

【００４３】第１の実施例と異なるのは、開口部のコー
ナー３１近傍で周期構造の向きを変える点である。第１
の実施例では、加熱室１１側の対向面１３上の周期構造
１５は、全て図１の左右方向（即ち図２のｘ方向）に配
列し、ドア２側の対向面１４上の周期構造１６は、全て
図１の上下方向（即ち図２のｚ方向）に配列していた。
一方、本実施例では、まず対向面１３上の周期構造３２
は、開口部１０の上部あるいは下部では凹部１８を左右
方向に配列し、開口部１０の左部あるいは右部では凹部
１８を上下方向に配列し、コーナー３１では４５度傾け
ている。次に対向面１４上の周期構造３３は、開口部１
０の上部あるいは下部では凸部１９を上下方向に配列
し、開口部１０の左部あるいは右部では凸部１９を左右
方向に配列し、コーナー３１に対向する位置の近傍では
曲線でつながれている。本実施例の構成においては、コ
ーナー３１で向きは変わるものの、周期構造３２、３３
の関係は常に互いに直交しているものである。

【００４４】なお、上記各実施例の構成は互いに限定さ
れることなく、各々を組み合わせても良い。たとえば第
１の実施例の構成に、第２、第３の実施例に示したよう
な誘電体を加えても良い。また誘電体を使った他の実施
例として、誘電率εの異なる少なくとも２種類の誘電体
を周期的に配列する方法が考えられる。

【００４５】なお、上記実施例の電磁波遮蔽装置は、す
べて電子レンジに応用した例として説明したが、これに
限られるものではない。電磁波を用いた通信機器（無線
機、携帯電話など）や治療器や計測器や加熱機器やその
他の機器の筐体に用いることで外部への電磁波の伝搬を
遮蔽することができる。またこれらの機器とは関係の無
い機器であっても、電子部品を用いているもので、電磁
波による外来ノイズを防止したい場合のシールド装置と
して使用することも考えられる。さらに他の電磁波遮蔽
装置としては、シールドルームなどの設備や建物、ある
いは開口部とドアを有するもの全般への応用展開が考え
られる。

【００４６】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、互いに直交する方向に周期構造を有するこ
とで、簡単な構成でも互いに直交する方向への電磁波の
伝搬をそれぞれ遮蔽することができ、遮蔽性能を向上す
ることができる。特に電子レンジの場合、外部へ伝搬す
る電磁波を遮蔽することができて、簡単な構成で安全性
や信頼性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における電磁波遮蔽装置およ
びこれを用いた電子レンジの構成図

【図２】同、断面構成図

【図３】同、周期構造の構成図

【図４】同、等価回路の構成図

【図５】同、特性図

【図６】本発明の実施例２における電磁波遮蔽装置を用
いた電子レンジのドアの構成図

【図７】同、Ｃ―Ｃ線の断面構成図

【図８】本発明の実施例３における電磁波遮蔽装置およ
びこれを用いた電子レンジの構成図

【図９】同、Ｃ―Ｃ線の断面構成図

【図１０】本発明の実施例４における電磁波遮蔽装置を
用いた電子レンジの構成図

【図１１】従来の電子レンジの構成図

【図１２】同、Ａ―Ａ線の断面構成図

【図１３】同、Ｂからみた構成図

【図１４】従来の他の電子レンジの構成図

【図１５】従来の他の電子レンジの構成図

【図１６】従来の他の電子レンジの構成図

【符号の説明】

２ ドア ３ 隙間 ８ 電子レンジ ９ 食品 １０ 開口部 １１ 加熱室 １２ 電磁波供給手段 １３、１４、２０、２１、２３、２７ 対向面 １５、１６、３２、３３ 周期構造 １７ 電磁波遮蔽装置 １８、２６ 凹部 １９、２５ 凸部 ２４、２９ 誘電体 ２８ 孔部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中谷 直史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K090 JB05 3L086 BA07 BC06 DA02 5E321 AA03 AA14 AA31 AA50 BB02 CC09 GG05 GG11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交する方向に周期構造を有する
   ことで電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽装置。
2. 【請求項２】 電磁波が伝搬可能な隙間を形成する対向
   面上に周期構造を有する構成とした請求項１記載の電磁
   波遮蔽装置。
3. 【請求項３】 対向面の第１の面には第１の周期構造を
   有し、第２の面には前記第１の周期構造と直交する方向
   に第２の周期構造を有する構成とした請求項２記載の電
   磁波遮蔽装置。
4. 【請求項４】 対向面の一方の面にのみ市松状に周期構
   造を有する構成とした請求項２記載の電磁波遮蔽装置。
5. 【請求項５】 周期構造は、特性インピーダンスが異な
   る少なくとも２つの領域を交互に配列する構成とした請
   求項１記載の電磁波遮蔽装置。
6. 【請求項６】 凸部、凹部、孔部の少なくとも一つによ
   り特性インピーダンスの異なる領域を形成する構成とし
   た請求項５記載の電磁波遮蔽装置。
7. 【請求項７】 誘電体により特性インピーダンスの異な
   る領域を形成する構成とした請求項５記載の電磁波遮蔽
   装置。
8. 【請求項８】 食品を出し入れできる開口部を有する加
   熱室と、前記開口部を開閉するドアと、前記加熱室内に
   電磁波を供給して前記食品を加熱する電磁波供給手段
   と、前記加熱室と前記ドアとの対向面上に請求項１ない
   し７のいずれか１項に記載の電磁波遮蔽装置を有する構
   成とした電子レンジ。