JP3112023B2

JP3112023B2 - マイクロ波応用装置

Info

Publication number: JP3112023B2
Application number: JP21172390A
Authority: JP
Inventors: 明一原田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH0498788A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はマイクロ波応用装置に係り、特にマグネトロ
ンから発生するモーデイング周波数又は高調波等の特定
の強い雑音電波の漏洩を抑制するフイルタ構造に関す
る。

〔従来の技術〕従来、電子レンジにおいて、マグネトロンから発生し
た高調波が漏洩してTV受信機などに受信障害を与えるの
を防止するために、例えば特開昭63−248088号公報（以
下公知例１という）及び特開昭63−248089号公報（以下
公知例２という）に示すように、マグネトロンから発生
したマイクロ波を加熱室に導く導波管内にフイルタを設
けたものが提案されている。

公知例１は、第５高調波を抑制（減衰）させるため
に、導波管の内部を上下に２分割するようにフイルタを
導波管のＥ面（磁界に垂直な面）に取付け、更にこのフ
イルタに管軸と平行及び直角方向にそれぞれ周期的に並
んだ凹凸を一体に形成している。

公知例２は、第２高調波以上を抑制するために、前記
公知例１の構成において、更に管軸と平行方向に並ぶ凹
凸の深さ及び間隔を順次変えている。

ところで、電波法上の規格は、動作が安定した後の測
定であるので、過渡現象時の電波漏洩は、漏洩電力密度
の規定及び電波法上の規定からはずれている。このた
め、上記従来技術においては、過渡現象時の電波漏洩に
ついては何等の対策も施されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、過渡現象時の電波の抑制について配
慮がされておらず、他の通信に対する妨害のおそれがあ
つた。以下、このことについて詳述する。

電子レンジの場合、マグネトロンのフイラメント電圧
と陽極電圧が同時に印加されるのが普通である。この場
合、１秒から２秒ほど後に0.1〜0.5秒ほどモーデイング
したのち正常発振（πモード発振）に移る。

業務用電子レンジあるいは工業用マグネトロン応用装
置においては、マグネトロンのフイラメント電圧を予熱
した後に陽極電圧を印加する。この場合は、フイラメン
トのエミツシヨンが十分に放出されていればモーデイン
グの発生がない。しかし、長時間のマグネトロンの使用
により、予熱条件での電子の放出量が不足すると、モー
デイングが発生するようになる。モーデイングあるいは
正常モードで動作すると、陰極が逆加熱されて温度が上
昇するので、それにより十分な電子の放出量が得られれ
ば、単時間のモーデイングの後に平常モードで動作する
ことになる。

このように、過渡現象として、必ずモーデイングする
期間がある。このモーデイング電力は、ピーク値として
は、大きい場合があり、極端な場合は電子レンジから5c
mの所で1mW/cm²を越える。モーデイングは、通常π−１
モードのエネルギーが一番大きい。このπ−１モードの
周波数は、3.6〜4.8GHzの周波数であり、マグネトロン
の陽極構造自身と及び該マグネトロンの負荷インピーダ
ンスによつてその発振周波数が変化する。

このような過渡現象は、規格上合格であつても、例え
ばモーデイング周波数が衛星放送帯内であつた場合は、
衛星放送受信システムに妨害を与えることになる。例え
ば、3.8〜4.2GHzは、衛星放送周波数帯であり、マグネ
トロンによつては、モーデイング周波数が上記衛星放送
周波数帯にあるため妨害の可能性がある。

上記従来技術は、前記したようなモーデイング周波数
に対して配慮されていないと共に、フイルタの構造が複
雑でコスト高になるという問題があつた。

本発明の目的は、モーデイング周波数の漏洩を抑止す
ることができると共に、安価に製作できるフイルタを備
えたマイクロ波応用装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、フイルタを導波管の磁界
に平行なＨ面に固定し、かつ少なくともマグネトロンの
モーデイング周波数の1/4波長の長さで前記Ｈ面に平行
又は垂直なスリツトを先端部に設けたものである。

〔作用〕スリツトは、モーデイング周波数の1/4波長の長さに
形成され、導波管のＨ面に固定されているので、スリツ
ト部はモーデイング周波数に共振し、基本波に対しては
それほどでもないが、モーデイング周波数に対しては大
きなインピーダンスとなる。このため、モーデイング周
波数は透過できなくなり伝播が抑止される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図により説
明する。第１図に示すように、食品を乗せる受け皿１が
設けられた加圧室２の前方には、ドア３が設けられてい
る。また加熱室２の上方には、モータ４によつて回転さ
せられる金属製の羽根よりなるスターラ５が配設され、
このスターラ５と加熱室２間には、通常絶縁物からなる
スターラカバー６が設けられている。加熱室２外には、
トランス、ダイオード、コンデンサ等からなるマグネト
ロン駆動用電源７により駆動されるマグネトロン８が設
けられており、このマグネトロン８のアンテナ8aは、マ
グネトロン８で発生したマイクロ波を加熱室２に導く導
波管９内に設けられている。

従つて、マグネトロン８で発生したマイクロ波は、ア
ンテナ8aから導波管９内に放射され、導波管９で導か
れ、かつスターラ５によつて撹拌されて加熱室２内に収
納された食品を加熱する。

前記導波管９内には、補助用のスタブ10及びフイルタ
11が配設されている。フイルタ11は、第２図に示すよう
に金属板を打抜き、折曲げ加工によつて成形してなり、
導波管９の磁界に平行なＨ面9a又は9bに溶接等により固
定される取付部11aと、この取付部11aより垂直に立上つ
た立上り部11bと、この立上り部11bよりＨ面9a、9bに平
行でスリツト11cが設けられたスリツト部11dとからなつ
ている。ここで、スリツト11cの長さｈは、モーデイン
グ周波数の1/4波長に設定されている。また立上り部11b
の高さｊと、取付部11aの導波管９への取付位置は、マ
グネトロン８のアンテナ8a中心から負荷を見たインピー
ダンスが、マグネトロン８の基本波に対して最適な動作
点になるように選ばれている。

このように、スリツト11cの長さｈは、モーデイング
周波数の1/4波長に設定されているので、スリツト部11d
がモーデイング周波数に対して共振し、無限大のインピ
ーダンスとなる。この共振した電波は、フイルタ11によ
り反射されるので、透過電力が大きく減り、導波管９か
ら先のドア３部分からの漏洩が大きく削減する。

また第３図に示すように、導波管９の横寸法をＡ、高
さ寸法をＢとすると、高さ寸法Ｂから立上り部11bの高
さ寸法ｊを引いたＣ寸法は、少なくとも抑止しようとす
る電波がTEmoモードだけ伝播するような値にする必要が
ある。即ち、Ｃλ/2になるようにｊ寸法を選ぶ。ここ
で、λは抑止したい電波の波長である。一般に、電子レ
ンジの導波管９は、Ａ＝80mm、Ｂ＝40mm前後である。い
ま、モーデイング周波数を4.1GHzと仮定すると、この場
合には、ｊ3.4mmに設定すれば、導波管９のフイルタ1
1の部分を伝播する伝播モードはTEmoモードだけにな
り、また伝播電界は導波管９の管軸に対して垂直（Ｈ面
に対して直角）方向だけになる。

このような伝播モードの場合は、フイルタ11のスリツ
ト部11dの影響を受け、スリツト部11dの共振する周波数
だけは、フイルタ11から反射され、フイルタ11より先に
透過する量は減衰させられる。

一方、スリツト11cは、取付部11a、立上り部11bによ
り基本波についてもインピーダンスを持つ。このインピ
ーダンスは、マグネトロン８の整合又はその近辺の安定
領域にくるように、フイルタ11の取付け位置及び立上り
部11bの高さ寸法ｊで選択できる。これにより、モーデ
イング周波数の抑止効果とインピーダンスのマツチング
効果の両方を持つ。

なお、スリツト11cの幅寸法ｇ及びスリツト部11dの幅
寸法ｌは、同じでも異なつても良く、またスリツト11c
は何本あつても同じ働きをする。多くある方がTEmoモー
ドのｍが多くても対応できるので好ましい。

またTEmoモードだけにする方法として、フイルタ11の
高さｊ寸法をＣλ/2になるように変える方法を上述し
た。しかし、これは、Ｃ寸法が抑止した波長の1/2以下
になれば良いことから、導波管９の高さＢを、第４図
（ａ）に示すようにフイルタ11の部分について高くする
か、又は第４図（ｂ）に示すようにフイルタ11の部分に
ついて低くしても、同様な抑止効果が得られる。

以上は、モーデイング周波数について述べたが、スリ
ツト部11dは高調波についても同様の効果を持つ。例え
ば、第２高調波については、例えばＡ＝80mm、Ｂ＝40mm
の場合、ｊ9.4mm、ｈ≒15.3mm、ｌ＝14mm、ｇ＝14mm
に設定することにより、スリツト11cを２個設けること
ができる。同様にして、ｌ＝8mm、ｇ＝8mmとすることに
より、スリツト11cを４個設けることができる。このよ
うに構成すると、ｈは第２高調波（4.9GHz）の1/4波長
となるので、モーデイング周波数に対すると同時に、第
２高調波に対して同様な抑止効果を持つ。

なお、スタブ10は、フイルタ11だけでは基本波のイン
ピーダンスがマグネトロン８の動作点の最良点に行かな
い場合に、インピーダンスの修正を行つて最適化するも
のである。従つて、フイルタ11の立上り部11bの高さ寸
法ｊ及びフイルタ11の取付け位置によつて基本波のイン
ピーダンスの最適化が図れる場合には、スタブ10は省い
ても良い。

第５図乃至第７図は本発明の他の実施例を示す。前記
実施例においては、スリツト11cが導波管９のＨ面9a、9
bに対して平行に設けられている場合について説明し
た。本実施例は、スリツト12bをＨ面9a、9bに対して垂
直に設けている。要は、スリツト12bは抑止したい周波
数に対し共振条件となつていればよい。即ち、フイルタ
12は金属板を折曲げ加工によつて鋸歯状に形成されてお
り、導波管９に溶接等で固定する取付部12aと、導波管
９のＨ面9a、9bに対して垂直にスリツト12bが形成され
たスリツト部12cと、スリツト部12cの取付部12aと反対
側端部12a間部分を連結する連結部12dとからなつてい
る。

そこで、スリツト部12cの寸法ｈを抑止したい波長の1
/4波長に設定することにより、前記実施例と同様に、ス
リツト部12cは抑止したい波長に共振し、インピーダン
スが大きくなるので、その周波数の電波の透過量は非常
に小さくなり、導波管９から先、即ちドア部３からの漏
洩が大きく削減される。従つて、モーデイング周波数が
4.1GHzの場合は、波長が73.2mmとなるので、Ａ＝80mm、
Ｂ＝40mmの場合には、ｈ＝18.3mmに設定すると、モーデ
イング周波数のフイルタ効果を持つ。

なお、連結部12dの長さｋは、比較的広い裕度を持つ
が、最良寸法はやはり抑止したい波長の1/4に合わせた
方が良い。しかし、必ずしも一致させる必要はない。ま
たスリツト12bの幅寸法ｇ及び連結部12dの幅寸法は、抑
止したい波長の1/4以下であれば良く、またスリツト12b
の本数は何本あつても同じ働きをするが、多くあつた方
が好ましい。またスリツト部12cのｈ寸法の設定によつ
ては、前記実施例と同様に、第２高調波等の特定な周波
数に対して、その波長の1/4に合せることにより、モー
デイング周波数に対すると同時に、第２高調波等に対し
て同様な抑止効果を持つ。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特定の波長がフイルタの先端に設け
たスリツトの共振周波数に等しくなるので、インピーダ
ンスが大きくなり、その特定波長の透過量を抑えること
ができる。また、フイルタは基本波のインピーダンスを
マグネトロンの動作が最適になるように選ぶことができ
るので、安定した長寿命の装置で特定の雑音電波を抑止
することができる。またフイルタは、金属板の打抜き、
折曲げ加工によつて非常に容易に製作できるので、製作
コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
全体の概略断面図、第２図はフイルタの斜視図、第３図
は導波管部分を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図、第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれ導波管部分の他の実
施例を示す断面図、第５図乃至第７図は本発明の他の実
施例を示し、第５図は全体の概略断面図、第６図はフイ
ルタの斜視図、第７図は導波管部分を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は断面図である。２……加熱室、８……マグネトロン、９……導波管、9a、9b……Ｈ面、 11、12……フイルタ、11c、12c……スリツト。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネトロンで発生したマイクロ波を加熱
室に導く導波管内にフイルタを設けたマイクロ波応用装
置において、前記フイルタは、前記導波管の磁界に平行
な導波管内のＨ面に固定され、かつ少なくともマグネト
ロンのモーデイング周波数の1/4波長の長さで前記Ｈ面
に平行又は垂直なスリツトを先端部に有してなることを
特徴とするマイクロ波応用装置。