JP2002246787A - 電磁波遮蔽装置および電子レンジ - Google Patents

電磁波遮蔽装置および電子レンジ

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JP2002246787A
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/76Prevention of microwave leakage, e.g. door sealings
    • H05B6/763Microwave radiation seals for doors

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  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の減衰溝で、電磁波の遮蔽性能を格段に
向上すること。 【解決手段】 二つの減衰溝5を有する電磁波遮蔽装置
9を電子レンジのドア2に構成し、減衰溝間の距離dを
10mm(≒λ/12)、減衰溝の深さLを33mm
(≒λ/3.7)に選ぶと最も遮蔽性能が高くなり、減
衰溝が一つの場合よりも30dB以上もの遮蔽性能の向
上がはかれる。特に電子レンジの場合、外部へ伝搬する
電磁波の遮蔽性能を向上することができるので、簡単な
構成で他の機器への電磁波干渉を防ぐことができる。

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
してドアに減衰溝を形成するλ/4インピーダンス反転
方法が用いられる。図9は電子レンジの外観図、図10
は図9の電子レンジにおける加熱室1とドア2に関して
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10の右側から
左側(z方向)へと伝搬しようとするが、ドア2には導
体4を折り曲げて構成した減衰溝5を有し、減衰溝の深
さLを使用周波数における波長λの1/4(=約30m
m)にすることで減衰溝5の中をみたインピーダンスZ
in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。
【0003】図11は図10の減衰溝5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12、図13などの要部断面図も記載さ
れている。
【0004】次に従来の第2の方法は、ドアの減衰溝を
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8−219469号
公報に記載されているようなものがあった。図14は前
記公報に記載された要部斜視図で、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
合は導体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。
【0005】以上、近年の電子レンジでは、図12〜図
14のように、電磁波の遮蔽性能を維持したままで、深
さを浅くしていかに小型化できるかという検討が進めら
れてきた。
【0006】一方、携帯電話や無線LANなどの進展に
より、空間を飛び交う電磁波が増え、特に電子レンジと
同じ周波数帯(ISMバンド)を用いるBluetoo
thなどの通信手段も西暦2000年あたりから実用化
されてきた。このような共通の周波数帯での電磁波の使
用が増えると、互いの干渉による誤動作を防ぐために電
磁波遮蔽装置の性能向上が必要になる可能性が高い。
【0007】遮蔽性能向上のためには電磁波遮蔽装置を
多段にする、即ち減衰溝を多段に構成することが考えら
れるが、このことは特開昭49−4840号公報、実開
昭50−53744号公報に示されている。
【0008】
【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、電磁波の遮蔽性能を維持することはできて
も格段に向上することはできない。特に減衰溝を多段に
構成する特開昭49−4840号公報、実開昭50−5
3744号公報の構成は考え方としては有効であるはず
だが、遮蔽性能の向上のために必要な構成要件について
明確になっていない。
【0009】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、減衰溝を多段に構成する具体的な必要条件を明確に
することで電磁波の遮蔽性能を格段に向上できる電磁波
遮蔽装置および電子レンジ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】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電子レンジ
は、波長λの電磁波に対して、λ/4の深さを有する複
数の減衰溝を、λ/6以下の距離に配置している。
【0011】これによって、簡単な構成で電磁波の遮蔽
性能を格段に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の遮蔽性能を向上すること
ができるので、簡単な構成で他の機器への電磁波干渉を
防ぐことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、λ/4
の深さを有する複数の減衰溝を、λ/6以下の距離に配
置することにより、簡単な構成で電磁波の遮蔽性能を格
段に向上することができる。
【0013】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、複数の減衰溝をλ/
24〜λ/8の距離に配置するので、より一層電磁波の
遮蔽性能を向上することができる。
【0014】請求項3に記載の発明は、特に、請求項1
または2に記載の電磁波遮蔽装置において、複数の減衰
溝をλ/12の距離に配置するので、電磁波の遮蔽性能
を最も向上することができる。
【0015】請求項4に記載の発明は、波長λの電磁波
に対して、複数の減衰溝の深さLと複数の減衰溝間の距
離dが、L=−0.75d+λ/3の関係式を満たすの
で、距離dに対する最適な深さL、逆に深さLに対する
最適な距離dを構成することになり、電磁波の遮蔽性能
を容易に向上することができる。
【0016】請求項5に記載の発明は、特に、請求項4
に記載の電磁波遮蔽装置において、減衰溝間の距離dを
λ/12、前記複数の減衰溝の深さLをλ/3.7に構
成するので、電磁波の遮蔽性能を最も向上することがで
きる。
【0017】請求項6に記載の発明は、特に、請求項1
ないし5のいずれか1項に記載の電磁波遮蔽装置におい
て、複数の減衰溝を導体で構成するので、容易に遮蔽性
能の高い電磁波遮蔽装置を実現できる。
【0018】請求項7に記載の発明は、特に、請求項1
ないし5のいずれか1項に記載の電磁波遮蔽装置におい
て、複数の減衰溝を導体で接続するので、容易に遮蔽性
能の高い電磁波遮蔽装置を実現できる。
【0019】請求項8に記載の発明は、特に、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におい
て、減衰溝を構成する部材または減衰溝を接続する部材
の少なくとも一部に、減衰溝の長手方向に対して一定ピ
ッチのスリットを有するので、周期構造により遅波回路
を構成し、減衰溝の長手方向に対する電磁波の伝搬を遮
断することができる。
【0020】請求項9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8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、外部へ伝搬する電磁波の遮蔽性能を向上するこ
とができるので、簡単な構成で他の機器への電磁波干渉
を防ぐことができる。
【0021】
【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。
【0022】(実施例1)図1〜図6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電子レンジを示
すものである。
【0023】まず、図1、図2により構成について説明
する。電子レンジの概観は従来と同じ図9であるとす
る。図1は図9の加熱室1とドア2に関してA−Aから
見た断面図、図2はドア2内部の減衰溝の斜視図であ
る。
【0024】電子レンジは、食品を出し入れできる開口
部を有する加熱室1と、開口部を開閉するドア2と、加
熱室1内に電磁波を供給して食品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を有し
ている。ドア2には導体4を折り曲げて構成した深さL
の二つの減衰溝5を構成し、二つの減衰溝5を接続する
接続部材8は二つの減衰溝5と共通の導体4で形成さ
れ、一定ピッチでスリット6を切っている。二つの減衰
溝5は、減衰溝の深さL、減衰溝の幅a、減衰溝間の距
離dなる構成で、二つの減衰溝5と接続部材8を合わせ
たものが電磁波遮蔽装置9である。
【0025】次に動作について説明する。電子レンジは
使用者が食品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1とドア2の対向面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、接続部材8にスリット6を設
けて形成した周期構造でx方向成分を遮蔽し、二つの減
衰溝5でz方向成分を遮蔽している。
【0026】z方向成分の遮蔽性能に関しては、図3〜
図6により説明を加える。図3は導波管を用いた小信号
の特性評価装置10の構成図、図4〜図6は特性評価装
置10によって評価した遮蔽性能の特性図を示す。
【0027】特性評価装置10は、導波管11、12の
間に評価したい電磁波遮蔽ユニット13を装着し、ネッ
トワークアナライザを用いてS21パラメータで評価す
るものである。具体的には、まず、導波管11、12、
電磁波遮蔽ユニット13の図3での奥行き方向の寸法を
52mm、送信アンテナ14から放射する電磁波の周波
数を3.783GHzとすることで管内波長が約122
mmのTE10モードを起こす構成である。参考まで
に、導波管内の管内波長λgは、真空での波長λ、導波
管の奥行き寸法αを用いて
【0028】
【数1】
【0029】で表される。また光速v=3.0×108
[m/sec]、周波数F[Hz]により、λ=v/F
とも表せるので、結果的に導波管の奥行き寸法αと周波
数Fによって管内波長λgが決定できる。ちなみに導波
管ではλg>λとなる。
【0030】実際に加熱室内から漏洩しようとする電磁
波はTEMモードであるが、TEMモードでz方向成分
だけを取り出すということは困難である。一方、導波管
のTE10モードでは、電磁波は奥行き方向には伝搬し
ないので、送受信の位置さえ決めておけば、z方向成分
だけを分離して評価できる効果がある。ただし使用周波
数の入力信号をそのまま入れると、導波管内の波長が真
空の波長より長くなり、実験結果から得られた寸法をそ
のまま使うことができない問題がある。よって本実施例
では、α=52mm、F=3.783GHzを使用する
ことで、管内波長が電子レンジに用いる2.455GH
zの真空の波長(122mm)になるようにしている。
この結果、電磁波遮蔽ユニット13の減衰溝の深さLや
二つの減衰溝間の距離dなどの寸法をそのまま電磁波遮
蔽装置に用いることが可能となる。
【0031】さて、送信アンテナ14からの送信電力の
うち、電磁波遮蔽ユニット13を通過して受信アンテナ
15で検出した電力量により、電磁波遮蔽ユニット13
の遮蔽性能を定量的に評価することが可能である。吸収
体16は、受信アンテナ15を通過した電磁波が再度受
信アンテナ15側に反射しないようにするために、アク
リル容器に水を満たして構成したものである。遮蔽性能
を評価するための基準値(リファレンスレベル)は、電
磁波遮蔽ユニット13の代わりに減衰溝の無い導波管を
装着したときの受信電力を0dBとすることにした。参
考までに、電磁波遮蔽ユニット13として従来の図10
の構成を用いると−29dB、従来の図12の構成を用
いると−34dBとなった。
【0032】一方、電磁波遮蔽ユニット13として図3
のような二つの減衰溝5で幅aを10mmとし、減衰溝
間の距離dと減衰溝の深さLを変化させた時の受信電力
Poを測定すると、図4の特性が得られた。図4は横軸
が減衰溝の深さL[mm]、縦軸が受信電力Po[d
B]、パラメータが減衰溝間の距離d[mm]である。
遮蔽性能が良いものほど受信電力Poの値が低くなる。
特性eはd=1、特性fはd=5、特性gはd=10、
特性hはd=15の特性を表している。図4より、各々
の特性は受信電力Poに対して極小値(Pomin)を
持ち、極小値のレベルや極小値を与える減衰溝の深さL
が異なることがわかる。参考までに減衰溝の無い導波管
を装着したときは特性iである。またeからhの特性
と、従来の図10のように減衰溝が一つの場合の−29
dBとを比べれば、減衰溝間の距離dと減衰溝の深さL
を適切に選ばないと必ずしも遮蔽性能が良くなるとは言
えないことがわかる。特に特性eの場合に、減衰溝の深
さLを管内波長λ=122mmに対してちょうど1/4
の30mmとすると、−23dBとなって減衰溝が一つ
の場合よりも遮蔽性能が低下してしまう。特性eは減衰
溝間の距離dが1mm、即ち従来の電子レンジで減衰溝
を形成する導体の厚みが0.6mm程度ということから
考えると、せいぜい板厚1枚から2枚程度に相当する。
図示しないが特開昭49−4840には二つの減衰溝が
板厚1枚で仕切られている例が示されていたが、この場
合は減衰溝の深さLをλ/4よりもやや長めにすべきな
のである。
【0033】図5は、図4の特性より、横軸を減衰溝間
の距離dとし、縦軸を受信電力の極小値Pominとし
て表したもので、減衰溝間の距離dが10mm程度の時
に極小値を示すような特性jとなる。また特性kは減衰
溝が一つの場合である。図5によると、まず減衰溝間の
距離dが20mm(≒λ/6)以下の場合は特性jが特
性kよりも良い、即ち減衰溝が一つよりも二つの方が良
いことがわかる。その中でも特に、減衰溝間の距離dが
5mm〜15mm(≒λ/24〜λ/8)を選ぶと特性
kよりも20dB以上もの遮蔽性能の向上がはかれる。
さらに減衰溝間の距離dを10mm(≒λ/12)に選
ぶと最も遮蔽性能が高くなり、特性kよりも30dB以
上もの遮蔽性能の向上がはかれる。
【0034】図6は、図4の特性より、横軸を減衰溝間
の距離dとし、縦軸を受信電力の極小値Pominを与
える減衰溝の深さL(Pomin)として表したもの
で、特性mのように右下がりの直線で近似できる。近似
式はL(Pomin)=−0.75d+41であり、切
片をλを用いて表すとL(Pomin)=−0.75d
+λ/3と書くことができる。よって減衰溝間の距離d
をもとに減衰溝の深さLの最適値を求めることができ
る。もちろん図5で最も遮蔽性能が高かったd=10m
m(≒λ/12)を代入すると、最適値L=33mm
(≒λ/3.7)が得られる。これが本実施例の二つの
減衰溝において最も遮蔽性能が高い構成となる。
【0035】なお、本実施例においては図1〜図3では
減衰溝がむきだしになっている場合を示したが、一般的
な電子レンジの場合は誘電体のカバーで覆うことが多
い。誘電体が減衰溝の一部に存在する場合、誘電体を通
過する電磁波は波長が圧縮されるので、電磁波から見た
減衰溝の実効深さLeが実寸Lよりも長く見えることが
知られている。最もわかりやすい例として、深さLの減
衰溝の全てを電磁波の周波数(本実施例では2.455
GHz)で誘電率εrなる誘電体で満たした場合、実効
深さLeは、
【0036】
【数2】
【0037】で求められる。よって、Leが所望の寸法
になるように、Lを短めに設計するべきである。ただし
電子レンジの場合、減衰溝の全てを誘電体で満たすこと
はコストの面からも考えにくく、減衰溝の上部をカバー
する程度に構成することになるので、Lを短めに設計す
るといってもごくわずかな差と考えられる。それに対し
て、携帯電話の誘電体フィルタに見られるような誘電体
基板上の線路の構成では考慮に入れなければならない。
このことを忘れずに減衰溝の実効深さLeで考えさえす
れば本発明を応用することが可能である。
【0038】また本実施例においては、図1、図2の通
り一つの導体4を折り曲げて減衰溝5や接続部材8を形
成しているので、作りやすいという効果がある。
【0039】なお、スリット6は、二つの減衰溝5間の
導体部分にのみ構成したが、この限りでは無い。それぞ
れの減衰溝5の遠い側の壁面にスリットを形成すること
も可能であるし、両者を組み合わせることも考えられ
る。スリットを有する部分が多いほどx方向成分の遮蔽
効果を高められる可能性がある。
【0040】(実施例2)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電子レンジを示すもの
である。本実施例では減衰溝5は加熱室1側にあり、ド
ア2は平らな薄板で構成されている。導体壁17、18
の間に電気的に接続された導体壁19にはアルミダイキ
ャストで形成された接続部材8が一体化されている。第
1の実施例と比べると、減衰溝5を複数の部品により構
成している点が異なっている。また20は誘電体カバー
であり、減衰溝5を塞いでいる。
【0041】本実施例では、電磁波の遮蔽性能を向上さ
せて、かつドア2を薄型にできる効果がある。
【0042】(実施例3)図8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電子レンジを示すもの
である。本実施例では減衰溝5は加熱室1側に直列に配
置され、ドア2は平らな薄板を曲げた構成である。ま
た、接続部材8は導体を曲げて形成され、減衰溝5の壁
面を兼ねている。このような構成により、接続部材8の
厚みが薄くても減衰溝間の距離dを長くすることが可能
である。一方、減衰溝の深さLは、溝開口21からの折
れ曲がった距離で考えれば良い。
【0043】本実施例では、電磁波の遮蔽性能を向上さ
せて、かつ加熱室1を薄型にできる効果がある。
【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。
【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(携帯
電話、無線LAN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】以上のように、本発明によれば、電磁波
の波長に対して、減衰溝の深さと複数の減衰溝間の距離
を最適に構成できるので、簡単な構成で電磁波の遮蔽性
能を格段に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の遮蔽性能を向上することが
できるので、簡単な構成で他の機器への電磁波干渉を防
ぐことができる。
【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と電
子レンジの構成図
【図2】同、電磁波遮蔽装置の斜視構成図
【図3】同、特性評価装置の構成図
【図4】同、特性図
【図5】同、特性図
【図6】同、特性図
【図7】本発明の実施例2における電磁波遮蔽装置と電
子レンジの構成図
【図8】本発明の実施例3における電磁波遮蔽装置と電
子レンジの構成図
【図9】従来の電子レンジの外観図
【図10】同電子レンジ(図9)をA―Aから見た断面
【図11】同電子レンジ(図10)をB方向から見た側
面図
【図12】従来の他の電子レンジの要部断面図
【図13】従来の他の電子レンジの要部断面図
【図14】従来の他の電子レンジの要部斜視図
【符号の説明】
1 加熱室 2 ドア 4 導体 5 減衰溝 6 スリット 8 接続部材 9 電磁波遮蔽装置 d 減衰溝間の距離 L 減衰溝の深さ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長λの電磁波に対して、λ/4の深さ
    を有する複数の減衰溝を、λ/6以下の距離に配置した
    電磁波遮蔽装置。
  2. 【請求項2】 複数の減衰溝をλ/24〜λ/8の距離
    に配置した請求項1記載の電磁波遮蔽装置。
  3. 【請求項3】 複数の減衰溝をλ/12の距離に配置し
    た請求項1または2記載の電磁波遮蔽装置。
  4. 【請求項4】 波長λの電磁波に対して、複数の減衰溝
    の深さLと前記複数の減衰溝間の距離dは、L=−0.
    75d+λ/3の関係式を満たす構成とした電磁波遮蔽
    装置。
  5. 【請求項5】 減衰溝間の距離dをλ/12、前記複数
    の減衰溝の深さLをλ/3.7に構成した請求項4記載
    の電磁波遮蔽装置。
  6. 【請求項6】 複数の減衰溝を導体で構成した請求項1
    ないし5のいずれか1項に記載の電磁波遮蔽装置。
  7. 【請求項7】 複数の減衰溝を導体で接続する構成とし
    た請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電磁波遮蔽
    装置。
  8. 【請求項8】 減衰溝を構成する部材または前記減衰溝
    を接続する部材の少なくとも一部に、前記減衰溝の長手
    方向に対して一定ピッチのスリットを有する構成とした
    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。
  9. 【請求項9】 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8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。
JP2001036520A 2001-02-14 2001-02-14 電磁波遮蔽装置および電子レンジ Pending JP2002246787A (ja)

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