JP2019192420A - マイクロ波処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を両立して、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能のマイクロ波処理装置を提供すること。【解決手段】チョーク溝４ａのチョーク溝開口部５ａ（開口部）とチョーク溝４ｂのチョーク溝開口部５ｂ（開口部）を直交配置して、チョーク溝開口部５ａ、５ｂ付近に作られる無限大インピーダンスの電磁界分布のベクトル向きも直交させる事で相互干渉を回避して、２つのチョーク溝４ａ、４ｂのそれぞれの漏波遮蔽性能を両立することで、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。【選択図】図１

Description

本発明は、本体とドアの間の間隙からのマイクロ波漏洩を防止するマイクロ波処理装置に関するものである。

マイクロ波処理装置である電子レンジのマイクロ波漏洩を防止するため、複数のチョーク溝を設置する漏波遮蔽手段が開発されてきた。

従来、この種のマイクロ波処理装置は、基本波用のチョーク溝と第２高調波用のチョーク溝とを向かい合わせ、１つの入口に連通した電波減衰空胴を設け、前記チョーク溝を構成する台形状金属片波板により、漏波経路に直角方向から平行方向につながるチョーク溝内の電波伝播経路を構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この技術は、漏波経路から電波減衰空胴内の入口を経て、２方向のチョーク溝に進入する電波伝播経路を構成し、それぞれのチョーク溝の働きにより、基本波と第２高調波のマイクロ波漏洩を遮蔽する。

従来、この種のマイクロ波処理装置は、略４分の１波長深さの第１、第３溝とその間に隣接して並設した所要深さだけ浅くした第２溝を設け、全体の幅を４分の１波長以下としたものがある（例えば、特許文献２参照）。この技術は、所要深さだけ浅くした第２溝の働きにより、複数のチョーク溝を近接しても有効な電波漏洩防止能力が得られる。

特開昭５８−１９４２９０号公報 特開平１−１１８０２８号公報

近年、マイクロ波電力の供給源として、半導体アンプの実用化が進んでいる。半導体方式のマイクロ波電力供給源を使用した場合、供給マイクロ波の帯域幅が狭く出来るので、ＩＳＭ帯などの許容されている周波数範囲のほぼ全域を高出力で使うことが可能となる。このような背景により、広周波数帯域で高遮蔽性能を維持するマイクロ波漏洩を遮蔽する手段が必要となる。

しかしながら、特許文献１の構成では、基本波に対して遮蔽効果があるのは１つのチョーク溝のみで、漏波遮蔽性能が最大となる周波数は１つで、その周波数から離れた広周波数帯域の両端周波数では十分な性能が得られないという課題を有していた。

しかしながら、特許文献２の構成では、所要深さだけ浅くした第２溝は、略４分の１波長深さの第１溝と第３溝の干渉を抑止する目的で設置されていて、複数の溝を設置していても、遮蔽効果が最大となる周波数は１つになり、この周波数から離れた広周波数帯域の両端周波数では十分な性能が得られない課題を有していた。

図３は従来のマイクロ波処理装置の一例である電子レンジの外観図、図４は従来のドアチョーク溝部分の断面図を示す。

同図において、電子レンジ本体１の前面に、開閉自在にドア２が設置されている。図３
におけるドア２の左側点線部分の断面図が、図４である。加熱室３の加熱室開口部６の外周辺からドア２と略平行に、外側に伸びる金属板で構成したフランジ部７が設けられている。ドア２の外周部にはフランジ部７に対向して、チョーク溝開口部５を有するチョーク溝４が設置される。ドア２とフランジ部７との間の漏波経路８を通って、加熱室３からマイクロ波が漏洩する。チョーク溝４は、４分の１波長のインピーダンス反転原理により、電子レンジ本体１で使用するマイクロ波の漏洩を遮蔽する。

また、遮蔽効果が最大となる周波数が異なる２つのチョーク溝を近接する場合について、２つのチョーク溝の間隔とその漏波遮蔽性能との関係を図５で説明する。

図５（ａ）は２つのチョーク溝を近距離に配置した解析モデルの斜視図、図５（ｂ）は２つのチョーク溝を近距離に配置した解析モデルの漏波遮蔽性能図を示す。

同図において、遮蔽効果が最大となる周波数が２．４９ＧＨｚのチョーク溝４ａと、２．４１ＧＨｚのチョーク溝４ｂとを、漏波経路８に面して連続して設置する。漏波経路８の右側から給電し、２つのチョーク溝４ａ、４ｂを通って左側に至る伝送特性を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）グラフの横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸は減衰度［ｄＢ］で、曲線は周波数に対する減衰度の特性を表している。特性曲線は、２つのチョーク溝４ａ、４ｂの間隔を５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍと変化させた結果を示している。

２つのチョーク溝４ａ、４ｂの間隔が６ｍｍ以上では、ほぼそれぞれのチョーク溝４ａ、４ｂの漏波遮蔽性能を維持することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現することができる。しかし、２つのチョーク溝４ａ、４ｂの間隔を５ｍｍにすると２つの漏波遮蔽性能が相互干渉により結合し、遮蔽効果が最大となる周波数が１つの漏波遮蔽性能となり、広周波数帯域で高遮蔽性能を確保できなくなる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、基本波のマイクロ波漏洩を広周波数帯域で高遮蔽性能を維持できるマイクロ波処理装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波処理装置は、
被加熱物を収納する加熱室と、
前記加熱室にマイクロ波を供給するマイクロ波発生手段と、
前記加熱室の前面開口部に開閉自在に設置したドアと、
前記加熱室から前記ドア面に沿って外部に漏洩するマイクロ波を遮蔽する遮蔽手段を設け、
前記遮蔽手段は、前記漏洩マイクロ波の経路に開口を有するチョーク溝で構成し、
前記遮蔽手段は、２つの前記チョーク溝を有し、
前記２つのチョーク溝のそれぞれの前記開口部は、４分の１波長以下の間隔で設置され、前記２つの開口部は、異なる平面に配置したものである。

これによって、それぞれのチョーク溝内に進入するマイクロ波の励振方向が異なり、チョーク溝開口部付近に作られる無限大インピーダンスの電磁界分布のベクトル向きも異なることになり、相互干渉が抑制され、２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を両立することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

本発明のマイクロ波処理装置は、２つのチョーク溝の遮蔽効果が最大となる周波数を使
用する周波数帯に分担設定し、広周波数帯域で高遮蔽性能を確保できる。

また、２つのチョーク溝の相互干渉による遮蔽性能の結合を回避できるので、近接して設置してもそれぞれの漏波遮蔽性能を維持できる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置のドアチョーク溝部分の断面図（ｂ）同ドアチョーク溝部分の斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１における解析モデルの断面図（ｂ）本発明の実施の形態１における解析モデルの漏波遮蔽性能図 従来のマイクロ波処理装置の外観図 従来のドアチョーク溝部分の断面図 （ａ）従来のマイクロ波処理装置の２つのチョーク溝を近距離に配置した解析モデルの斜視図（ｂ）２つのチョーク溝を近距離に配置した解析モデルの漏波遮蔽性能図

第１の発明は、
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波処理装置は、
被加熱物を収納する加熱室と、
前記加熱室にマイクロ波を供給するマイクロ波発生手段と、
前記加熱室の前面開口部に開閉自在に設置したドアと、
前記加熱室から前記ドア面に沿って外部に漏洩するマイクロ波を遮蔽する遮蔽手段を設け、
前記遮蔽手段は、前記漏洩マイクロ波の経路に開口部を有する２つの前記チョーク溝を有し、
前記２つのチョーク溝のそれぞれの前記開口部は、４分の１波長以下の間隔で設置され、
前記２つの開口部は、異なる平面に配置したものであり、
それぞれのチョーク溝内に進入するマイクロ波の励振方向が異なり、チョーク溝開口部付近に作られる無限大インピーダンスの電磁界分布のベクトル向きも異なることになり、相互干渉が抑制され、２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を両立することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

第２の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記２つの開口部を設けた平面が、直交したものであり、それぞれのチョーク溝内に進入するマイクロ波の励振方向が直交し、チョーク溝開口部付近に作られる無限大インピーダンスの電磁界分布のベクトル向きも直交することになり、相互干渉を回避でき、２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を両立することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

第３の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記２つのチョーク溝は、それぞれの遮蔽性能が最大となる周波数が異なるものであり、それぞれのチョーク溝内に進入するマイクロ波の励振方向が異なり、チョーク溝開口部付近に作られる無限大インピーダンスの電磁界分布のベクトル向きも異なることになり、相互干渉が抑制され、２つのチョーク溝のそれぞれの遮蔽効果が最大となる周波数を維持することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

第４の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記２つのチョーク溝は、それぞれの遮蔽性能が最大となる周波数を２．４５±０．０５ＧＨｚの範囲内としたもので
あり、２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を有効に配置でき、使用する周波数帯の全域で漏波遮蔽性能を確実に実現できる。

第５の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記加熱室の前記開口部の外周辺から前記ドアと略平行に外側に伸びる金属板で構成したフランジ部を有し、１つ目の前記チョーク溝の前記開口部を前記フランジ部に対向して設け、２つ目の前記チョーク溝の前記開口部を前記加熱室側壁面に対向して設けたものであり、それぞれのチョーク溝内に進入するマイクロ波の励振方向が直交し、チョーク溝開口部付近に作られる無限大インピーダンスの電磁界分布のベクトル向きも直交することになり、相互干渉を回避でき、２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を両立することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

第６の発明は、特に第１または第５の発明のマイクロ波処理装置を、前記２つのチョーク溝の間に前記フランジに平行な金属壁面を設けたものであり、２つのチョーク溝により作られる開口部付近の電磁界分布を分離して、相互干渉をより確実に回避でき、２つのチョーク溝のそれぞれの漏波遮蔽性能を両立することができ、遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

第７の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記２つのチョーク溝のうち少なくとも１つのチョーク溝は、前記開口の幅と前記チョーク溝内部幅が異なるものであり、チョーク溝を溝深さが浅い２段構造にすることで、２つのチョーク溝を配置して遮蔽効果が最大となる周波数を２つ持つ広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現しつつ、小型可も図ることができる。

第８の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記２つのチョーク溝のうち少なくとも１つのチョーク溝は、前記ドアの周回方向に周期構造を設けたものであり、周期構造によりドア周回方向への伝播成分を抑制でき、チョーク溝に斜めに入る斜入射に対しても漏波遮蔽性能を維持でき、より確実に広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

第９の発明は、特に第１または第８の発明のマイクロ波処理装置を、前記周期構造は、前記チョーク溝の少なくとも１つの壁面に切り欠きを周期的に配列したものであり、周期構造によりドア周回方向への伝播成分を抑制でき、斜入射に対しても漏波遮蔽性能を維持でき、より確実に広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置について、説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるドアチョーク溝部分の断面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるドアチョーク溝部分の斜視図を示す。

同図において、ドア２の外周部には遮蔽効果が最大となる周波数が異なる２つのチョーク溝４ａ、４ｂが設けられている。チョーク溝４ａのチョーク溝開口部５ａ（開口部）は加熱室３の側壁面に対向している。チョーク溝４ｂのチョーク溝開口部５ｂ（開口部）はフランジ部７に対向している。加熱室３の側壁面とフランジ部７はほぼ直交しているので、チョーク溝４ａのチョーク溝開口部５ａの配置面とチョーク溝４ｂのチョーク溝開口部５ｂの配置面も直交することになる。チョーク溝４ａ、４ｂに進入するマイクロ波の励振電界１０はチョーク溝開口部５ａ、５ｂにほぼ平行方向に生じるので、直交したベクトル
となる。

チョーク溝４ａ、４ｂに進入したマイクロ波は、４分の１波長のインピーダンス反転原理によりチョーク溝開口部５ａ、５ｂ付近に無限大インピーダンスの電磁界分布を発生させ、マイクロ波漏洩を遮蔽する。この無限大インピーダンスの電磁界分布の電界向きは、励振電界１０と平行逆向きで、マイクロ波漏洩成分を打ち消すように働く。チョーク溝４ａ、４ｂそれぞれの無限大インピーダンスの電磁界分布の電界向きは直交するので、相互干渉せずに、それぞれのチョーク溝開口部５ａ、５ｂ付近でマイクロ波漏洩を確実に打ち消すことが出来る。

チョーク溝４ａ、４ｂそれぞれの遮蔽効果が最大となる周波数が異なり、相互干渉による影響を排除できるので、遮蔽効果が最大となる周波数が２つある広周波数帯域で高遮蔽性能を実現することができる。

図２（ａ）は、本発明の実施の形態１における解析モデルの断面図、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態１における解析モデルの漏波遮蔽性能図を示す。

図３と同様に、漏波経路８の上側から給電し、２つのチョーク溝４ａ、４ｂを通って左側に至る伝送特性を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）グラフの横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸は減衰度［ｄＢ］で、曲線は周波数に対する減衰度の特性を表している。

２つのチョーク溝４ａ、４ｂそれぞれの遮蔽効果が最大となる周波数を２．４５±０．０５ＧＨｚの範囲内で最適設定することにより、必要な周波数範囲で、より高い遮蔽性能を得ることができる。

２つのチョーク溝４ａ、４ｂの間の漏波経路８は、フランジ部７とドア２に挟まれ、間隙が狭くなった平行部分が設けられている。この平行部分により、チョーク溝開口部５ａ、５ｂが離れ、２つのチョーク溝４ａ、４ｂで生じる無限大インピーダンスの電磁界分布も少し離れるので、相互の影響をより確実に回避することができる。

２つのチョーク溝４ａ、４ｂは、溝幅をチョーク溝開口部５ａ、５ｂ側の溝の幅１１ａを狭く、底側の溝の幅１１ｂを広くした２段構造とし、溝深さが４分の１波長より短い構造で、４分の１波長のインピーダンス反転原理を働かせている。チョーク溝寸法を短くしたことにより、ドア２自体の小型化を図ることができる。

図１（ｂ）に示すようにチョーク溝４ｂには切り欠き部９を周期的に設けて、遅波回路として働かせることで、マイクロ波漏洩のドア２周回方向伝播成分を抑制でき、ドア２外周へ斜めに漏洩するマイクロ波に対しても漏波遮蔽性能を維持でき、より確実に広周波数帯域の漏波遮蔽性能を実現できる。

以上のように、本発明に係るマイクロ波処理装置は、広周波数帯域で高漏波遮蔽性能を実現できるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機にも適用できる。

１ 電子レンジ本体
２ ドア
３ 加熱室
４ａ、４ｂ チョーク溝
５ａ、５ｂ チョーク溝開口部（開口部）
６ 加熱室開口部
７ フランジ部
８ 漏波経路
９ 切り欠き部
１０ 励振電界
１１ａ、１１ｂ 溝の幅

Claims (9)

1. 被加熱物を収納する加熱室と、
   前記加熱室にマイクロ波を供給するマイクロ波発生手段と、
   前記加熱室の前面開口部に開閉自在に設置したドアと、
   前記加熱室から前記ドア面に沿って外部に漏洩するマイクロ波を遮蔽する遮蔽手段を設け、
   前記遮蔽手段は、前記漏洩するマイクロ波の経路に開口部を有する２つのチョーク溝を有し、
   前記２つのチョーク溝のそれぞれの前記開口部は、４分の１波長以下の間隔で設置され、
   前記２つの開口部は、異なる平面に配置したことを特徴とするマイクロ波処理装置。
2. 前記２つの開口部を設けた平面が、直交していることを特徴とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
3. 前記２つのチョーク溝は、それぞれの遮蔽性能が最大となる周波数が異なることを特徴とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
4. 前記２つのチョーク溝は、それぞれの遮蔽性能が最大となる周波数を２．４５±０．０５ＧＨｚの範囲内とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
5. 前記加熱室の前記開口部の外周辺から前記ドアと略平行に外側に伸びる金属板で構成したフランジ部を有し、
   １つ目の前記チョーク溝の前記開口部を前記フランジ部に対向して設け、
   ２つ目の前記チョーク溝の前記開口部を前記加熱室側壁面に対向して設けたことを特徴とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
6. 前記２つのチョーク溝の間に前記フランジに平行な金属壁面を設けたことを特徴とした請求項１または５に記載のマイクロ波処理装置。
7. 前記２つのチョーク溝のうち少なくとも１つのチョーク溝は、前記開口部の幅と前記チョーク溝内部幅が異なるとを特徴とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
8. 前記２つのチョーク溝のうち少なくとも１つのチョーク溝は、前記ドアの周回方向に周期構造を設けたことを特徴とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
9. 前記周期構造は、前記少なくとも１つのチョーク溝の壁面に切り欠きを周期的に配列したことを特徴とした請求項１または８に記載のマイクロ波処理装置。

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