JPH0130277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波電波を遮蔽する電波シール装置
に関するものである。

従来の技術 従来この種の電波シール装置として、高周波に
より調理物を誘電加熱して調理する電子レンジを
例に挙げて説明する。電子レンジは調理物を収納
して高周波加熱する加熱室と、この加熱室の調理
物出入用の開口部を開閉自在に覆う扉とを備えた
ものであるが、調理物の出入時に扉を開ける際、
加熱室内の高周波が室外へ漏洩して人体に弊害を
及ぼさないように電波シール対策が施されてい
る。

従来の一例として米国特許3182164号を第９図
に示す。第９図において、１は電子レンジの加熱
室であり、この加熱室１の開口部２を開閉自在に
覆う取手３を有する扉４が設けられている。この
扉４の周縁部には加熱室１側に向いて開口した隙
間部５を有する空胴のチヨーク部６が形成されて
いる。このチヨーク部６の奥行７は、使用される
高周波の波長の実質的に４分の１に設計されてい
る。この場合扉４の厚みも４分の１波長である。
すなわち従来電子レンジで使用されている電磁波
の周波数は2450MHzであるので、４分の１波長は
約30mmとなる。この長さのチヨーク部６と対向さ
せるために、加熱室１の開口部２に形成した周縁
部８の厚さ９は４分の１波長より大きい値とな
る。したがつて加熱室１の開口部２の有効大きさ
は周縁部８の分だけひとまわり小さい。

次に従来の他の一例として、米国特許第
2500676号を第１０図ａ，ｂに示す。この例も電
子レンジの構成を示したものであり、マグネトロ
ン１０の発振によつて得た高周波を加熱室１１に
供給し、調理物１２を電磁誘導により加熱調理す
るものである。この加熱室１１の開口部１３には
この開口部１３を開閉自在に覆う扉１４が設けら
れている。この扉１４の周縁部にも溝状のチヨー
ク部１５が形成され、高周波が外部へ漏洩するの
をこのチヨーク部１５で防いでいる。このチヨー
ク部１５の深さ１６もやはり使用周波数の４分の
１波長で設計されている。このため開口部１３の
有効大きさは第９図同様、加熱庫１１よりもひと
まわり小さい。

上述のとおり従来のチヨーク部は４分の１波長
の深さとして高周波を減衰させるという技術思想
に基づいている。

すなわち、チヨーク部の特性インピーダンスを
Z₀、深さをＬとし、終端部を短絡したときにチヨ
ーク部開口部でのインピーダンスZinは、 Zin＝jZ₀tan（2πL／λ₀） （λ₀は自由空間波長） となる。

チヨーク方式の電波減衰手段は、チヨーク部の
深さＬを４分の１波長に選定することにより、 ｜Zin｜＝jZ₀tan（π／２）＝∞ を達成するという原理に基づいている。

もし、チヨーク部内に誘電体（比誘電率ε_r）を
充填すると、電波の波長λ′は、 λ′≒λ₀／√_r に圧縮される。この場合チヨーク部の深さL′は、 L′≒Ｌ／√_r と短くなる。しかしながらL′＝λ′／４とすること
には変りはなく、チヨーク方式においては、深さ
を実質的に４分の１波長よりも小さくすることが
できず、チヨーク部の小型化に限界のあるもので
あつた。

発明が解決しようとする問題点 近年、固体発振器の開発が進み実用化の時代が
到来した。電子レンジも例外ではなく、従来のマ
グネトロン発振器から固体発振器へと移行しつつ
ある。

電子レンジにおいて発振器の固体化による長所
は次のとおりである。

(1) マグネトロンの駆動電圧は約3KVであるの
に対し、トランジスタ等による固体発振器の駆
動電圧は約400V以下でよく、実際には約40V
が使用されている。よつて電源電圧が低いので
人体にとつて安全であり、たとえリークしても
感電事故が発生しにくいものである。このため
アースレス化が可能となり、ポータブル化の展
開も図れる。

(2) マグネトロンの寿命は約5000時間であるのに
対し、固体発振器はその約10倍以上であり長寿
命である。

(3) マグネトロンの発振周波数は固定であるのに
対し、固体発振器の発振周波数は可変可能であ
り、たとえば915MHzに対して上下13MHzの範
囲で変化させることができる。したがつて、負
荷（調理物）の大きさで周波数を自動追尾させ
ることにより、共振周波数が変わり高効率動作
を得ることができる。実験によれば2450±50M
Hz内で周波数を自動追尾させると、実用負荷効
率を固定周波数に比べて約60〜80％向上させる
ことができた。

(4) 固体発振器は大量生産により、将来マグネト
ロンよりも低価格となり得る。

また現在高周波調理用として国際的に割り当て
られているISM周波数（Industrial、Scientific、
Medical）は5880MHz、2450MHz、915MHz、
400MHz等であり、これを逸脱して使用してはな
らない。現在のマグネトロンは上述のとおり
2450MHzで発振させているが、固体発振器で、同
一周波数2450MHzで発振させると、十分な出力電
力が得られずパワー不足となつてしまう。そこで
所望の出力電力を得るためには必然的により低い
周波数を選定しなければならず、たとえば915M
Hzが適当である。しかしながらこの周波数は従来
の周波数に比べて約2.7分の１であるので、波長
は逆に約2.7倍となり、４分の１波長は80mmとな
つてしまう。したがつて電子レンジの周波数とし
て915MHzを選定すると、第９図、第１０図で説
明したチヨーク部の厚みは約80mmを超えることに
なり、加熱室の開口部の有効大きさは従来例に比
してきわめて小さくなり、実用化はきわめて困難
となる不都合を有するものである。

一方、発振周波数を2450MHzから915MHzに変
更する長所は次のとおりである。

(1) 波長が長くなつたため、調理物の内部まで電
波が浸透し、加熱調理時間の速度を速くするこ
とができた。たとえば直径12cmの肉塊の中央部
を約50℃にするのに、2450MHz、600Wで50分
以上要したのに対し、915MHz、300Wで50分以
下しかかからない。

(2) 焼けむらの原因は定在波であり、定在波ピツ
チは波長と相関がある。915MHzを使用した場
合は定在波ピツチを大きく、調理物に焼けむら
が目立ちにくいものである。

よつて、電子レンジの使用周波数を915MHzに
変更することの短所は、電波シール手段が大きく
なつてしまうことである。

なお、チヨーク部の厚さを小さくする手段の一
つとして、チヨーク部に誘電体を充填する構成が
ある。この構成によればチヨーク部の誘電率が大
きくなるので、チヨーク部を４分の１波長よりも
小さくでき、しかも４分の１波長のチヨーク部と
同等の効果を奏する。しかしながら誘電体が高価
であるために電子レンジ全体の価格も高価なもの
となつてしまい、また製造上手間とコストがかか
り、実用化の妨げとなつていた。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもの
で、発振周波数を低くしても、チヨーク部の大き
さが大きくならない電波シール装置を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の電波シー
ル装置は、本体と扉とが対向する部分の少なくと
も一方に溝を設け、前記溝の電波が供給される内
部空間より遠い方の壁面は溝の長手方向に断続し
て並んだ導体片群から構成され、各導体片は前記
溝の開孔部側の導体片幅が溝の短絡部側の導体片
幅より大きく、導体片の壁面は階段形状をしてお
り開孔部側の溝幅が短絡部側溝幅より小さい構成
とし、前記溝の深さを使用波長の四分の一より小
さくしたという構成を備えたものである。

作 用 小型化を可能にする基本的考え方としては、以
下のとおりである。

溝の開孔部の特性インピーダンス、長さ、位相
定数をZ₀₁、l₁、β₁とする。溝短絡部の特性イン
ピーダンス、長さ、位相定数をZ₀₂、l₂、β₂とす
る。溝の開孔端から短絡端までの距離（溝の深
さ）をltotalとすると、 ltotal＝l₁＋l₂となる。

上記条件で溝の開孔端のインピーダンスＺは、 Ｚ＝Z₀₁tanβ1l1＋Ktanβ2l2 １−Ktanβ1l1・tanβ2l2 ……(1) （但しＫ＝Z₀₂／Z₀₁） となることは、簡単な計算で導出できる。

従来例ではZ₀₂＝Z₀₁、β₁＝β₂（即ちＫ＝１）に
相当するものである。従つてそのインピーダンス
Z′は(1)式より、 Z′＝Z₀₁・tanβ1l1＋tanβ2l2 １−tanβ1l1・tanβ2l2 ＝Z₀₁・tan（β₁l₁＋β₂l₂） ＝Z₀₁ tan（β₁・ｌ total） (2) となり、ltotalをλ／４とすることでインピーダ
ンス反転していた。

一方本発明の構成によれば構成要件により、特
性インピーダンスがZ₀₂＞Z₀₁であるから、(1)式に
おいて特性インピーダンスの比Ｋの値は必らず１
より大きくなる。インピーダンスＺを無限大にす
るためには(1)式の分母が零になればよいので１＝
Ktanβ₁l₁・tanβ₂l₂を満たせばよく、特性インピ
ーダンス比Ｋの値を１より大きくした分だけ寸法
l₁，l₂を小さくしても従来と同様のインピーダン
ス反転がはかれるのである。

特性インピーダンスを不連続にする考え方は以
下のとおりである。

本発明はシール装置の溝部を一方を接地導体と
し間隙寸法ｂ離して幅寸法ａの導体板を配置した
構成からなる。

詳細には溝開孔部側の幅をa₁、間隙をb₁、実効
比誘電率をεeffとし、溝短絡部の幅をa₂、間隙を
b₂とした構成で特性インピーダンスの比Ｋを次式
で計算し、 Ｋの値を１より大きくなるようにすることで特性
インピーダンスを不連続にする工夫をしている。
すなわち、a₁＞a₂、b₁＜b₂としてＫ＞１を実現
し、電波シール装置の最大寸法を４分の１波長よ
り小さくしている。

実施例 以下本発明の一実施例の電波シール装置を図面
を参照して説明する。

第３図は電子レンジの斜視図でパンチング板１
７を有する扉１８が本体カバー１９で覆われた本
体に装置されている。本体には操作パネル２０が
設けられている。第１図には第３図のＡ―A′線
断面図、第２図には第１図の溝を構成する導体部
の斜視図を示す。第１図において、パンチング板
１７の加熱室２１側は透明シート２２で覆われて
いる。扉の外側には扉カバー２３が設けられ、溝
２４の開孔部に溝カバー２５が設けられている。
第１図、第２図において、階段状をした導体片２
６は幅a₁のｃ、ｄ部とｅ部から構成され、ｅ部は
幅a₂／２の２本の導体線路となつており、ピツチ
Ｐで溝の長手方向に並んでいる。溝２４の開孔
端、短絡端はそれぞれ２７，２８で示され、開孔
部側溝は、短絡部側溝はで示す。導体片ｃ部
とそれに対向する壁面の間隙はb₁、ｅ部とそれに
対向する壁面の間隙をb₂としている。従つて溝２
４における開孔部側溝と短絡部側溝の特性イン
ピーダンスの比は、 となり、Ｋの値を１よりも大きくすることにより
溝の深さ（l₁＋l₂）を４分の１波長よりも小さく
構成している。

第４図には、第１図、第２図における測定例を
示している。測定は2450MHzで本体２９と扉の隙
間は１mmである。寸法l₁は７mmで一定とした。導
体片幅a₁，a₂はそれぞれ21mm、７mm、b₁，b₂はそ
れぞれ14mm、７mmとし、溝カバー２５は厚さ２mm
のABS樹脂、本体２９と扉の重なり部分の寸法
T₁は10mmで構成したものである。グラフの縦軸
は漏洩実測値を対数目盛で目盛り、横軸な溝の深
さを使用波長との比で目盛つたものである。この
特性図から明らかなように溝の深さは従来のλ／
４に比べて短かくできることを示している。

第５図には本発明の電波シール装置を電子レン
ジの扉に応用した場合のヒンジ側の構成例を示
す。扉のヒンジ側の溝カバー、扉カバーを斜めに
切り欠いて扉の開閉がなめらかに行える構成にし
ている。

第６図は本発明の他の実施例を示す。誘電体で
できた溝カバー２５を開孔部側溝のところで挿
入した構成で、開孔部側溝の比誘電率を大きく
して特性インピーダンス比Ｋの値をより大きくし
ていることでシール装置の寸法をより小さくして
いる。

第７図は、本発明の他の実施例で第２図に対応
したものである。この例では導体片のｅ部をわけ
ずに１つで構成している。このように、強度面や
製造上の都合に応じて、ｅ部を２つ以上にわけて
も、１つで構成してもかまわない。

第８図は本発明の電波シール装置の扉のヒンジ
部の構成例を示す。従来、溝の外周壁にヒンジ金
具３０及びヒンジピン３１を取りつけた構成が多
いが、本発明では外周壁が段続しているのでこの
例では強度を保つため内壁に取り付けた構成をと
つている。

発明の効果 以上のように本発明の電波シール装置は発明の
目的である小型化を実現できる効果に加えて次の
効果がある。

(1) 扉の外周を折り曲げて導体片群を構成する簡
単な構造なので、低コスト化に適する。

(2) 導体片の折り曲げ部分は溝カバー押さえに兼
用できる。

(3) １枚板で溝を構成するので寸法のバラツキが
少なく管理が容易である。

(4) 溝の開孔部側に誘電体を装荷することにより
溝の寸法を小さくすると供に強度面でも強い構
造が容易に構成できる。

(5) 扉の外周側の導体板が内周側に折り曲がつて
いるので、扉の開閉のためのヒンジ構成が容易
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における電波シール
装置の断面図、第２図は同電波シール装置の溝を
構成する導体部の斜視図、第３図は一般的な電子
レンジの斜視図、第４図は本発明の一実施例にお
ける電波シール装置の漏洩特性図、第５図は同装
置のヒンジ側の断面図、第６図、第７図は本発明
の他の実施例の断面図、斜視図、第８図は本発明
の一実施例の装置のヒンジ部の斜視図、第９図、
第１０図ａ，ｂはそれぞれ従来例の電波シール装
置の断面図である。 １８……扉、２４……溝、２５……溝カバー、
２６……導体片、……開孔部側溝、……短絡
部側溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開口部を有し、電波が内部に供給される本体
   を設け、この本体の前記開口部を開閉自在に覆う
   扉を設け、前記本体と扉とが対向する部分の少な
   くとも一方に溝を設け、前記溝の電波が供給され
   る内部空間より遠い方の壁面は溝の長手方向に断
   続して並んだ導体片群から構成され、各導体片は
   前記溝の開孔部側の導体片幅が溝の短絡部側の導
   体片幅より大きく、導体片の壁面は階段形状をし
   ており開孔部側の溝幅が短絡部側溝幅より小さい
   構成とし、前記溝の深さを使用波長の四分の一よ
   り小さくし、本体開口部周囲の前記溝の壁面は一
   枚の板の周囲を折り曲げることにより構成された
   電波シール装置。 ２ 導体片の溝の短絡部側は複数の導線路に分割
   され、前記導線路幅の和が溝の開孔部側の導体片
   幅より小さく構成した特許請求の範囲第１項記載
   の電波シール装置。 ３ 溝の開孔部を覆う誘電体カバーを設けた特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の電波シール
   装置。 ４ 導体片群の溝の短絡部側の一部を連続した導
   体で構成した特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の電波シール装置。 ５ 溝の開孔部側に誘電体を挿入した特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の電波シール装置。