JPH0136718B2

JPH0136718B2 -

Info

Publication number: JPH0136718B2
Application number: JP448583A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kusuki; Tomotaka Nobue; Takashi Kashimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1989-08-02
Also published as: JPS59146188A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、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。従来例の構成とその問題点従来、この種の電波シール装置として、たとえ
ば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庫と、この加
熱庫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、加熱庫内の高周波電磁波が庫外へ漏洩
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第3182164号を第１
図に示す。第１図において、１は電子レンジの加
熱庫であり、この加熱庫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の周縁部には加熱庫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、加熱庫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。したがつて加熱庫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２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庫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。この加熱庫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１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Z_ioは、 Z_io＝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、｜Z_io｜＝Z₀tan（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。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）の大きさで周波数の自動追尾させ
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±
50MHz内の周波数で自動追尾させると、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、従来マグネト
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
915MHz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波長は約80
mm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１図、第２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
合は定在波ピツチが大きく、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。以下、従来例の原理を理論的に説明する。即ち、チヨーク溝の特性インピーダンスをZ₀、
溝の深さｌとし、終端部を短絡したときに、チヨ
ーク溝開孔部でのインピーダンスZ_ioは、Z_io＝
jZ₀tan（2πl／λ₀）となる。但しλ₀は自由空間波長である。チヨーク方式では溝の深さｌをλ₀／４と選
ぶことで｜Z_io｜＝Z₀tan（π／２）＝∞を達成する
という原理に基づいている。チヨーク溝内を誘電
体（比誘電率ε_r）で充填すると、電波波長λ′は
λ′≒λ₀／√_rに圧縮される。この場合、溝の深さ
l′はl′≒ｌ／√_rと短くなる。しかしl′＝λ゜／４
とすることに変りはない。従つてチヨーク方式においてはチヨーク溝の深
さを実質的に４分の１波長よりも小さくできず、
小型化に限界がある。発明の目的この発明は、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。発明の構成この発明は、新しいインピーダンス変換原理を
用いた電波シールであり、漏波路と溝のそれぞれ
が特性インピーダンス不連続構成をとることによ
り、４分の１波長相当の寸法よりも小さい形状と
したものである。実施例の説明以下第３図、第４図を用いて電波シール装置の
特性インピーダンスについて説明する。第３図は
平行線路の斜視図であり、線路幅をａ、線路間隙
をｂ、誘電媒質の比誘電率をε_rとしている。この
場合の特性インピーダンスZ₀は周知の如く

【式】（Ｋ：比例定数）となる。従つて特性インピーダンスZ₀は、線路幅ａを広
くすること、線路間隙ｂをせまくすること、比誘
電率ε_rを大きくすることで小さな値にできる。第
４図にはドアの構成例を示す。この場合ドア１７
に設けたｘ方向にのびる壁面１８，１９と幅ａピ
ツチｐの導線路群２０により溝幅ｂなる溝２１を
構成している。この場合は接地面に相当する壁面
に対し、導線路群２０が配された電波伝搬系とし
て作用するが、個々の線路に対して特性インピー
ダンスZ₀は

【式】（K′：比例定数）となり、平行線の場合と殆んど同様の関係が保た
れる。第５図〜第８図を用いて本発明の原理説明をす
る。第５図ａ，ｂ，ｃは小型溝を２，３，ｎ個の
インピーダンス変化させた例を示している。特性
インピーダンスZ₁₀の区間が長さl₁ありインピー
ダンス変化点から溝終端側をみたインピーダンス
Z_io _oとなる。具体的には、溝を２分割した第５図ａの場合 Z₂＝jZ₂₀tanβl₂≡jX₂以下βはβ＝2π／λ₀ N_io2＝Z₁₀Z₂＋jZ₁₀tanβl₁／Z₁₀＋jZ₂tanβl₁ 但し（Z₁₀＜Z₂₀）第５図ｂの場合 Z₃＝jZ₃₀tanβl₃ Z₂＝Z₂₀Z₃＋jZ₂₀tanβl₂／Z₂₀＋jZ₃tanβl₂≡jX₃ Z_io3＝Z₁₀Z₂＋jZ₁₀tanβl₁／Z₁₀＋jZ₂tanβl₁ 但し（Z₁₀＜Z₂₀＜Z₃₀）第５図ｃの場合 Z_o＝jZ_o0tanβl_o Z_o-1＝Z_(o-1)0Z_o＋jZ_(o-1)0tanβl_(o-1)／Z_(o-1)0＋jZ_otanβl_(o-1) 但し（Z₁₀＜Z₂₀……＜Z₃₀） Z₂＝Z₂₀Z₃＋jZ₂₀tanβl₂／Z₂₀＋jZ₂tanβl₂≡jX_o Z_io _o＝Z₁₀Z₂＋jZ₁₀tanβl₁／Z₁₀＋jZ₂tanβl₁ となる。従つて小型溝開孔からみたインピーダンスはｎ
個の不連続特性インピーダンスの場合に Z_io _o＝Z₁₀Z₂＋jZ₁₀tanβl₁／Z₁₀＋jZ₂tanβl₁ ＝jZ₁₀X_o＋Z₁₀tanβl₁／Z₁₀−X_otanβl₁ となる。上式はZ₁₀とX_otanβl₁が等しくなれば、｜
Z_io _o｜＝∞にできることを意味する。即ちZ₁₀＝
X_otanβl₁が溝開孔部でのインピーダンスを大きく
する要件になることがわかる。 λ₀＝122.4mm（＝2450MHz）λ₀／４＝30.8mmの例で第５図ａの２個不連続、第５図ｂの３個不連続
の場合についてZ₁₀≒X_otanβl₁の条件を満たすl₁、
l₂、（l₃）、l_tptalの組合せを開孔部特性インピーダ
ンスZ₁₀と終端部特性インピーダンスZ₂₀または
Z₃₀の比を１対２として計算すると次の如くなる。

【表】

【表】この結果は次のことを意味する。特性インピ
ーダンスをZ₁₀＜Z₂₀、又はZ₁₀＜Z₂₀＜Z₃₀とするこ
とにより溝の深さｌ（total）が４分の１波長より
も小さくできる。溝の深さの寸法圧縮率は開孔
部特性インピーダンスZ₁₀と終端部特性インピー
ダンスZ_o0によりほとんど決まり、特性インピー
ダンスの変化数ｎにはほとんど左右されない。上記説明はZ₂₀／Z₁₀＝Z₃₀／Z₁₀＝２の場合であ
るが第６図には、２分割の場合に寸法l₁とl₂の比
を１〜５まで変化させたときの特性インピーダン
ス比と、チヨーク溝深さに対し小型溝深さが寸法
圧縮された圧縮比の関係を示している。特性イン
ピーダンスの選定を工夫すればチヨーク溝の十分
の一以下にもできることをこのグラフは示す。第７図には寸法l₁を12mmとしたとき、寸法l₂を
パラメータに開孔部特性インピーダンスの絶対値
をブロツトしたもので、寸法l₂が24mmと25mmのと
ころで極大値をとることを示している。第８図には電波漏洩実測値を示す。この結果も
l₂寸法が23.5mmと24.5mmの間で最小値を示してお
りこれは次のことを意味するものである。小型溝の開孔部インピーダンスの絶対値を大
きくすることが電波漏洩量を少なくする。小型溝の開孔部インピーダンスを大きくする
溝の深さ寸法（l₁、l₂）は計算値と実測値が精
度よく合致すること。チヨーク溝の深さにくらべて確実に小型化が
できることである。本発明は電波シールの分野で歴史的に用いられ
ていたλ／４線路ではなく、λ／４未満線路でイ
ンピーダンス反転を実施するものである。この原
理を、理解しやすくするために、解析結果の一部
を第９図に示す。第９図は、Ａ端を励振源としＤ
端を開放した伝送路の１部に、先端Ｃが短絡され
た開孔Ｂを有する溝を設けている。溝は開孔側よ
り短絡側の溝幅を２倍にしている。Ａ点を同一条
件で励振し、溝の深さlTを変化させたとき、伝
送路内の電界は、ａ、ｂ、ｃのように変化し、Ｄ
端に電波がとどかないのはｂの場合、すなわち溝
の深さlTが、４分の１波長の約80％のとき
（λ／４未満線路）であり、それよりも長くても
短くても（ａ、ｃの場合）、ｂにくらべて電波が
よく洩れる。実際の応用にあたつては、溝カバーのスペース
TOP１や折り曲げ補強スペースlX１を設けるこ
とが少なくない。これらは原理説明をした場合に
くらべて電波の乱れが発生し計算寸法から多少ず
れるものである。ずれの内容を以下に示す。 TOP１の寸法を２mmにした場合とlX１を５〜
６mmにした場合の例を示す。第１０図は915MHzのシール装置検討例でTOP
１の寸法で溝の深さlTが変化する関係を示す。
TOP１の寸法を１〜３mmにするとlTは１〜６mm
深くなる。第１１図は、2450MHzのシール装置の検討例で
TOP１＝２mmと固定し補強スペースlX１で溝の
深さlTが変化する関係を示す。スペースlX１を
２〜６mmにすることで溝の深さlTは１〜３mm深
くなる。第１２図に実施例の具体構成を示す。本発明は
小型溝を構成する壁面群のうち少なくとも１つの
壁面が導線幅をピツチよりも小さくしたものにお
いて、各線路群の開孔部導線幅a₁が短絡終端部の
それa₂よりも大きくする構成をとる。壁面群２
２，２３，２４により小型溝２５は構成される。
特に壁面２４は開孔部の導線幅a₁が短絡部導線幅
a₂よりも大きい線路群からなる点に特徴を有す
る。第１３図ａ，ｂには本発明の実施例の構成を
示している。２６は外溝、２７は外溝壁面、２８
は本体であり、特に壁面２４を構成する各導線の
先端折り曲げ部２９および２重折り曲げ部３０を
有する特徴がある。電子レンジ（2450MHz）の漏
波量P_l（mw／cm²）のデータを溝の深さl_Tをパラメ
ータに先端折り曲げ部２９、２重折り曲げ部３０
があるときと、ないときの比較を第１４図に示し
た。図に示す如く、前者の方が溝の深さの短縮化
が図れる。第１３図に示す各部寸法は、2450MHzの電子レ
ンジに適用する場合の寸法例である。なお第１３
図において３１は加熱室、３２は扉、３３は溝開
孔部、３４は短絡終端部を表わす。 l₁＝10mm、l₂＝６mm、ｔ＝0.8mm、l₃＝15mm、 l₄＝10mm、l₅＝1.5mm、l₆＝７mm、l₇＝10mm、 l₈＝15mm、l₉＝５mm、l₁₀＝25mm ↓ ↓ ↓ （a₁に相当）（a₂に相当）（ｐに相当）発明の効果本発明によれば次の効果が得られる。 (1) 本質的に小型溝の深さを４分の１波長より小
さくできる。 (2) 先端折り曲げ部および２重折り曲け部を設け
ることで一層の溝寸法短縮化がはかれる。 (3) 小型溝を構成する壁面のうち少なくとも１つ
の壁面は線路群からなるのでｘ方向の電波伝搬
成分を少なく出き電池シール性能の向上がはか
れる。 (4) 導線幅を変化させるという簡単な構成で電波
シールの小型化がはかれる。 (5) 外溝を設けることにより第２の小型溝として
動作しシール性能の一層の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ，ｂはそれぞれ従来例の電波
シール装置の断面図、第３図は平行線路の断面斜
視図、第４図は変形平行線路の断面斜視図、第５
図ａ，ｂ，ｃは本発明の電波シール装置の原理を
説明する図、第６図、第７図、第８図は本発明の
装置の特性図、第９図ａ，ｂ，ｃは本発明におけ
る溝部の電界解析図、第１０図ａ，ｂ，ｃは
915MHzにおける装置の断面図、側面図、特性図、
第１１図ａ，ｂ，ｃは2450MHzにおける装置の断
面図、側面図、特性図、第１２図は本発明の一実
施例の電波シール装置の斜視図、第１３図ａ，ｂ
は同装置の断面図および斜視図、第１４図は同装
置の特性図である。２２，２３，２４……溝壁、２５……溝、２６
……外溝、２７……外溝壁面、２８……本体、２
９……先端折り曲げ部、３０……２重折り曲げ
部。

Claims

【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、前記本体と前記扉とが対向する部分の少
なくとも一方に溝を設け、この溝の中に配された
導線を形成する少なくとも一つの壁面は周期的に
連続する複数の壁面体で形成し、この複数の壁面
体のピツチは前記溝の幅よりも大きく形成し、前
記導線は溝開孔部で内方へ向かつて少くとも二度
折り曲げられた形状の電波シール装置。