JPS60216492A - 高周波加熱装置用ドアシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波加熱装置ドア部からの電波漏洩を防止す
るドアシール装置に関するものである。

高周波加熱装置では、加熱室に被加熱物全量し入れする
ことが必要であるから、開閉自在々ドアが不可欠である
。このときドアと加熱装置本体との間には２導体間で構
成される間隙が生じやすくこの間隙は平行平板線路とし
て働き、加熱室内の高周波エネルギー全加熱室の外へ、
すなわち自由Ｐ 空間に漏洩させるおそれがある。したがって高周波加熱
装置においては安全なドアシール装置が不可欠である。

従来技術としては２例えばＵＳＰ　２，５０　Ｄ、６７
６　で提案される方法があるが、これはドアと加熱装置
本体との間の金属接触により漏洩を防止するものである
。この方法における問題点は１寸ず金属接触を保つため
にドア及び加熱室本体両者に対して厳しい平面度が要求
されること、つぎにドアを加熱装置に取付ける際に取付
は誤差が生じるのを避けるのは難しく、完全な金属接触
は得難いこと。

そして高周波加熱装置の長期使用を想定したとき金属接
触全保証しきれないことである。またＵＳＰろ、１８２
，１６４で提案される１／４波長線路を利用したいわゆ
るチョーク方式がある。現在のところ多くの高周波加熱
装置特に電子レンジにおいては。

前述した金属接触とチョーク方式を併用してドアシール
を構成している。さらに金属接触とチョーク方式では防
ぎきれなかった漏洩電波を吸収かつ減衰させるために、
電波吸収材料例えばフエライ３　Ｐ トゴム等を付加するのが普通である。すなわちチョーク
方式も電波漏洩防止にあまり寄与していないのである。

第１図は従来技術において用いられてきたドア部に設け
られたチョーク方式の基本構造を示すもので、１はドア
部の溝８を形成するドア前板、２は前記ドア部の溝８を
高周波加熱室７側から張出すとともに開放面５を残して
塞ぐようになっているドア後板、ろはオープンフランジ
である。この構造において要するに使用電波の波長をλ
としたとき、ドア部の溝８の幅すなわちドア部の溝８の
面６から開放面５までの距離を概略λ／４に取ることに
より２面４を導体壁で閉じたのと等価にしたものである
。

しかしこのチョーク方式にも三つの問題点がある。第１
にチョーク方式は通常オーブンフランジろとドア後板２
による金属接触を含むが、第１図中２点Ｐにおいてのみ
オープンフランジろとドア後板２が接触してその他の点
では接触していないとすれば２点Ｐの近傍全通過する電
波に対してはチョーク効果が減じる。これは既に説明し
たように、チョーク方式は電波的短絡面を作りたい場所
（面４）からλ／２離れた位置に導体による短絡面（面
６）を設けて実現していたのに対し２点Ｐで接触すると
この点は短絡点と々す２面４は短絡面ではありえなくな
るからである。すなわちオープンフランジ３とドア後板
２の平面度がチョーク効果を支配するのである。

第２の問題点は、チョーク効果がオープンフランジとド
ア後板の間隙５４の増加に従って急激に減じることであ
る。第１図の構造のチョーク方式では、オープンフラン
ジとドア後板の間隙５４の増加１朔当り漏洩電力密度は
約３　ｄ　Ｂ増加する。このような現象が生じるのは次
の理由による。通常ドア後板２とオープンフランジろと
の間にスパークが発生するのを防止するため、５０μｍ
程度の絶縁皮膜をドア後板２またはオープンフランジ乙
に施している。そしてチョーク設計においては、チョー
ク溝８の深さ等の寸法は５０μｍの間隙を有する長さλ
／４のオープンフランジ６とドア後板２にＰ よって構成される平行平板線路にドア後板２とドア前板
１によって構成される長さλ／４の平行平板線路が接続
された状態で、漏洩電力密度が最小になるよう選ばれる
。すなわち二つのλ／４の線路の４１Ｅインピーダンス
は異なっているが、この状態でチョークが最大の効果を
発揮するようにチョークの寸法が選ばれているのである
。したがってオープンフランジとドア後板の間隙が変化
すると。

この線路の特性インピーダンスが変化し、チョーク効果
が減じるのである。マイクロ波工学で良く知られている
ように、平行平板線路の特性インピーダンスは平行板の
間隔に反比例するから１間隔が例えば５０μｍから１１
Ｍ１に増加したときは特性インピーダンスは１／２０と
なる。したがってチョーク方式ではドアを加熱装置本体
に取付ける際に精度が要求され、しかも長期使用による
ドアヒンジのゆるみによる漏洩電力増加が生じないこと
の保証はない。

第３の問題は、チョーク方式の原理が成立するのは電波
がチョーク溝の長手方向に対して垂直に　Ｐ 入射した場合であり、斜め方向から入射した場合には５
例えば第２図の如く４５°で入射した場合には、溝幅方
向の波長がｆ２λとなるため、チョーク効果が大きく減
少することである。！、た斜めに入射する電波は溝８の
長手方向に対して垂直入射成分と平行入射成分の和とし
て表示できるから、前者に対してはチョーク効果はある
が、後者に対してはないとも言える。一方、電子レンジ
等の高周波加熱装置では、電波の入射方向は場所の関数
であり、！た加熱ムラを低減させるためにターンテーブ
ルあるいはスターラ等を用いている場合には時間の関数
でもある。したがってドア部の溝８に対して斜めに入射
する電波の漏洩を防止できないことも重要な問題である
。

既に述べた如く、現在多くの電子レンジはドアシール装
置としてチョーク方式と金属接触と電波吸収材料を用い
ているが、上述の第３番目の問題点に着口してチョーク
方式に一種の周期構造を配したドアシール装置もある。

例えばＵＳＰろ、７６７．８８４では、第１図における
ドア後板２にチョーク溝８７Ｐ の長手方向に対し垂直外方向にスロット’（ｉ７ドア後
板の全周に亘って周期的に切り、ドア部の溝８の長手方
向に減衰線路を形成してドア部の溝８に対する平行入射
成分の伝搬を禁止し、ドア部の溝８の長手方向に対し垂
直な入射波のみをチョークへ導くことによりチョーク効
果全保持し、漏洩を防止している。捷た特公昭５２−４
００５５にも全く同様の提案が見られる。このような周
期構造により平行入射成分の漏洩を防止してチョーク効
果を保持する方法は、ＵＳ　Ｐ　２，７７２，４０２に
も示されている。

しかし、ｕｓｐろ、７６７．８８４及び特公昭５２−４
００５５のいずれの方法も、ドア部の溝８に周期構造を
配列することにより、溝８の長手方向への伝搬を禁止し
てチョーク方式の効果を確実にするものである。すなわ
ち第１図の面４に等測的短絡面を形成することに変わり
はなく、シたがって前述したチョーク方式の問題点の第
１及び第２の問題点は未解決である。さらに明確に述べ
るならば。

周期構造物はチョーク方式の補助手段として用いられて
いるものであって２周期構造物そのものが本質的な電波
漏洩防止作用をなしてはいないのである。

本発明の目的は、上記したチョーク方式のドアシール技
術の欠点をなくシ、かつ電波吸収材料を取去って低コス
ト化を計るとともに、その状態で従来技術に比してより
安全なドアシール装置を提供することにある。

電波吸収材料を用いないドアシール装置を実現するため
には、何らかの手段によりドアとオーブンの間に電波的
短絡面を作らねばならない。前述したチョーク方式も電
波的短絡面全作る一手段であった。本発明においてはチ
ョーク方式の欠点に鑑み、チョーク方式とは異なる構成
及び作用のドアシール装置を与えている。

すなわち、ドアと加熱室とで構成される平行平板状線路
の間に加熱室の入口開口に沿って金属導体からなるリア
クタンス素子を配することによりドアと加熱室とで構成
される平行平板状線路に対して並列にそう人された直列
共振回路を形成し。

Ｐ この直列共振回路によってリアクタンス素子が配された
位置に電波的短絡面全生成して、加熱室内部から前記平
行平板状線路へ任意の入射角で入射してドア周辺部から
高周波加熱装置の外部へ漏洩しようとする電波を加熱室
内部へ反射させる高周波加熱装置用ドアシール装置であ
る。

このような構成及び作用について今少し具体的に説明す
る。通常用いられる方形導波管の中に直径がλ／８程度
（λは使用電波の波長）の導体ポスト全８面に平行に一
端＝ｉＨ面に固定し、他端ｉＨ面からλ／４０程度離し
てそう入すると、入力端から見たとき、ポストの中心線
を含み管軸方向に垂直な面は電波的には短絡面、すなわ
ち導体板でその面を置換したのと等価に見え、入射エネ
ルギーは完全反射する。何故このような遮断特性が得ら
れるかと言えば、導体ポストと導波管り壁との間に蓄え
られる電界のエネルギーと、導体ポスト表面に流れる電
流によってその導体ポストの周囲に蓄えられる磁界のエ
ネルギーが、それぞれ回路的ＫＵキャパシタンスとイン
ダクタンスに相当し。

　０Ｐ これらが導波管線路に対して並列にそう人された直列共
振回路として作用しくこの意味で導体ポストはりアクタ
ンス素子である）、ポストの位置に電波的短絡面を生成
するからである。この考え方を拡張して導波管幅（Ｈ面
の幅）を十分広げた場合には、管軸に垂直な面上に前述
の導体ポストラ周期的に複数本配列してやれば、同様に
その面上に電波的短絡面を作ることができる。しかも複
数本周期的に配列することにより、電波が斜めに入射し
てもその電波的短絡面の効果は減少せず、むしろ入射角
の増加に伴ってその効果は増大する。

さらに、複数本周期的に配列された導体ポストの作用に
よって電波的短絡面を形成したことにより。

チョーク方式で問題であったドア後板とオーブンフラン
ジの接触状態がチョーク効果に影響を及ぼすことは解決
された。また導体ポストの径をある程度大きく取ること
によシ、この位置に形成される電波的短絡面をドアと加
熱室本体との間の間隙の増加があっても保持させること
ができた。したがって、従来ドアと加熱装置本体との間
の間隙の１１Ｐ 増加に伴って漏洩電力が急激に増加する問題も解決でき
た。

さて導体ポストラ用いると述べてきたが９周波数がマイ
クロ波帯にあれば表皮効果によりその表皮の深さは１０
μｍ程度である。したがって、プラスチフス等の誘電体
ポストに金属膜をコーティングしたものも、導体ポスト
と全く同等の作用を示す。さらに誘電体ポストにコーテ
ィングを施すことにより軽量化がはかれ、複数本のポス
トラ簡単に一体成形できる。金属コーティングされた誘
電体ポストが導体ポストと全く同等であるから、以下単
に導体ポストあるいは単にポストと呼ぶ。

以上従来技術のチョーク方式の問題点を解決するために
構造及び作用の異々るドアシール装置を発明した。さら
に金属コーティングを施された誘電体を用いることによ
り１本構造によるドアシール装置の重量増加は全くない
。

第６図に一実施例としてオープンフランジ３近傍のドア
要部を示す。ドア前板１にドア部の溝８が設けられ、ド
ア後板２と溝部外周壁１８とて溝の開口部を形成する。

また加熱室壁面の幅１３よりも溝の開口部の幅１２を小
さく選んであるのでオーブンフランジろとドア後板２は
平行平板線路状の電波通路１９を構成する。ドア部の溝
８には第４図に示す如き金属コーティングを施された一
体成形の誘電体９０の複数本の導体ポスト４０が設置さ
れており、ドア部の溝を２分割している。

さらに溝８の開口部には、汚れの侵入を阻止し且つ溝８
の内部の構造物を保護するためのプラスチフス製のカバ
ー９が付けられている。

次に各構成部分の作用を説明する。まず本発明の要部を
なす導体ポスト１０の作用を説明する。

マイクロ波工学の分野では周知であるが、第５図（ａ）
に示すように、導波管２１内に角柱の導体ポストを導波
管２１のＨ面２６に垂直に８面２２に平行に立てたとき
、その伝送特性は例えば第５図（ｂ）の実線の如く広い
周波数帯に亘って２０ａＩ３以上の減衰が得られる。第
５図の）の実線は周波数２４５０ＭＨｚ　に対して角柱
幅２７はλ／８．奥行２６は）、Ａ６．。

角柱と導波管１面２ろとの間隙はλ／４０．導波管３Ｐ １１面２６の幅は９０郡、導波管Ｅ面の幅は６０誠に選
んだ場合の実験データを示している。何故このような遮
断特性が得られるかと言えば、導体ポスト２４と導波管
１４面２３との間隙に蓄えられる電界のエネルギーと、
導体ポスト２４の表面に流れる電流によってその導体ポ
スト２４の周囲に蓄えられる磁界のエネルギーが、それ
ぞれ回路的にはキャパシタンスおよびインダクタンスに
相当し、これらが直列共振回路を構成し、ある特定周波
数を中心として遮断特性を示すのである。もちろんこの
共振周波数は導体ポスト２４の太さあるいは導体ポスト
２４と導波管１面２６との間隙の寸法を　。

変えることにより移動させ得る。例えば前述の太さを増
すかあるいは間隙の寸法を増すと、共振周波数は高い周
波数ヘシフトされる。

次に導体ポストの太さをある程度大きく取ることにより
、何故ドアと加熱装置本体との間隙の増加があっても漏
洩電力が急激に増加することがないかについて説明する
。第６図（ａ）は方形導波管中に立てられた円柱の導体
ボス）　２４１　’ｚ示している。

４Ｐ 導波管Ｈ面２６０幅は９０ｍ＋ｎ、導波管の８面２２の
幅は３０ｍｍである。導体ポスト２４１は導波管のＨ面
２３の中央に立てられ、その半径はｒであり、導体ポス
ト２４１の先端と導波管の１４面２３とのギャップはム
である。このような導波管にそう人された導体ポストの
等価回路は、第６図（ｂ）の如く導波管のＴＥ１ｏモー
ドの特性インピーダンスＺ１０の線路にリアクタンスｊ
ｘが並列につながれたもので表示される。このリアクタ
ンスは、第６図（Ｃ）に示されるようにギャップΔが太
きいときにはキャパシティブであり、ギャップΔが小さ
くなるに従ってインダクタンスに力る。第６図（Ｃ）に
示される規格化リアクタンスは理論値であるが、これに
ついて少し説明を加える。同図の左側の縦軸には導体ポ
ストのりアクタンスＸを導波管のＴＥ１ｏモードの特性
インピーダンス７１０で規格化した値を示す。

また横軸は導体ポスト２４１の先端と導波管の１４面２
６とのギャップΔを示す。さらに同図の右側の縦軸は規
格化されたりアクタンスｘ／ｚ　１０の値に対応する電
力透過係数を示す。ここで言う電力透過１５Ｐ 係数は、第６図（１）〕の２　Ｐｏｒｔ　Ｃ１ｒｃｕｉ
ｔにオイテ一つのポート’（ｉ：Ｚｌｏで終端したとき
すなわち整合状態としたとき、他のポートから電力を入
れたときに透過する電力の入射電力に対するパーセンテ
ージで定義される。Ｘ／Ｚ１ｏ−Ｘとおけば、＠力透過
＝　４Ｘ２ 係数ＴΦはＴＰｌ　＋　ＩＴ”−で定義される。さて第
６図（Ｃ）には半径ｒが２．７暗、１０．８調の２本の
導体ポストに対するリアクタンスが示されている。明ら
かに後者の曲線の方が前者の曲線よりもその傾きが小さ
い。例えば、ギャップΔが共振点の位置から１τ増加し
たとき、半径ｒが２．７順のポストの場合、その電力透
過係数は１．４２％、１０．８１Ｍ１のポストの場合に
は０．０５７％であって、後者の場合の透過電力は前者
の１／２５に低減されている。ギャップΔの変動はドア
と加熱装置本体との間のギャップ変動に相当するから、
太いポストラ採用することによりギャップ変動に対する
漏洩電力の変化が小さいドアシールを実現できる。尚、
第６図（Ｃ）には導体ポスト２４１の周波数特性を示し
ていないが。

ｒ　＝　１０．８ｍｎの太いポストの場合には第５図（
ｂ）の如く阻止帯域幅の広い特性が得られる。

さてドア部の溝８に入射する波を考える場合には、第５
図（ａ）において導波管の１４面２６０幅を十分広くし
た場合、す々わち平行平板線路を考え。

ここに既に述べた金属コーティングが施された誘電体９
０の導体ポス）４０−！に線路方向に垂直な方向に複数
個周期的に並べてやることにより、入射する電波の漏洩
全防止することができる。また複数個周期的に並べるこ
とによシ、電波の入射方向が線路方向に傾いても効果は
変わらず、むしろ減衰効果は大きくなる。したがって金
属コーティングを施された誘電体９０會ドア部の溝の長
手方向に設置することにより、ドアシール装置が構成さ
れる。尚１本発明の効果を生かすためには次の点も重要
である。すなわちドア全周に亘って設けられたドア部の
溝８に金属コーティングを施された誘電体９０の導体ボ
ス）４０’ｅ周期的にとぎれることなく閉ループを成す
ように配置し々ければ々らない。その理由は、もしとぎ
れて導体ポストが欠落すると、そこには既に述べた電波
的短絡面が７Ｐ 構成されないので、電波は通り抜は外部へ漏洩するから
である。

さて第３図においてオーブンフランジ６とドア後板２と
で電波通路１９を構成しているが、その目的は２つある
。第１の目的は９周期的に配置された導体ポストによっ
て使用周波数の電波漏洩は防止できるが、高周波加熱装
置のドアが閉じられた状態では電波通路１９の間隔は小
さり、シたがってこの平行平板線路の特性インピーダン
スはハイインピーダンスとなるので、導体ポストの漏洩
防止効果を助けるためである。そして既に述べたように
本発明では導体ポストの位置に電波的短絡面が形成され
るので、電波通路１９の接触状態が導体ポストの効果に
全く影響を与えない。第２の目的は、ドア後板２を小さ
くしていくとカバー９が加熱室７に直接露出することに
なり、カバー９が高周波加熱により燃焼する可能性があ
るので。

カバー９全加熱室から遠ざけるためである。

第７図にはドア部の溝８にそう人される金属コーティン
グを施された誘電体９０の他の実施例を８Ｐ 示す。第７図（ａ）は、ポス）４０の断面は方形で第４
図のものと同じであるが、ポストラ連結している誘電体
の連結部の幅がポス）　４０の幅と一致しているところ
が異なっている。こうすることにより必要々誘電体の量
は減らされる。第７図（ｂ）、　（Ｃ）はそれぞれポス
）４０の断面が１円形とだ円形の場合を示している。第
７図（ｄ）はポス）４０が中空の場合を示している。中
空にしてもポスト４０の先端とオープンフランジ３との
間に蓄えられる電界のエネルギーは変化し々いので、中
空にすることは金属コーティングを施された誘電体９ｏ
の重量を減らす有力な手段である。またこの場合にはポ
ストの中空となった部分に金属コーティングを施しても
施さなくても効果は同一である。第７図（ｅ）はポスト
４０が一直線上にはなく、蛇行して配列されている例を
示している。

第８図には金属コーティングを施された誘電体９０と誘
電体よりなるカバー９が一体成形された例が示されてい
る。もちろんこの場合にはカバー９の部分には金属コー
ティングが施されていない。

１９Ｆ 第８図の如く、誘電体９０と誘電体によるカッ（−９が
一体成形された構成は第４図、第７図（Ｃ）及び第７図
（ｅ）に対して同様に得られることは説明を待たないで
あろう。

従来のドアシール装置においては、チョーク方式、金属
接触および電波吸収材料の三者を併用して構成されてい
たが９本発明のドアシール装置においては、金属コーテ
ィングを施された誘電体を用いることによりチョーク方
式における性能の不安定さを除去すると共に、電波漏洩
防止性能の向上が得られる。この結果、電波吸収材料例
えばフェライトゴムを用いずにチョーク方式以上の性能
が得られ、コスト低減と性能向上が同時に達成される。

また金属コーティングを施された誘電体を用いることに
より、漏洩防止構造の一体成形が可能となり、製作工程
の簡略化が得られるとともに、金属導体を用いることに
比べて重量の低減が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のドアシール装置であるチョーク方式
の要部の横断面図、第２図はチョーク溝に電波が斜めに
入射した状態を示す図、第ろ図は本発明の一実施例を示
すドアシール装置の横断面図、第４図は本発明において
用いられる金属コーティングを施された誘電体の一実施
例の斜視図。 第５図は金属コーティングを施された誘電体の電波作用
を説明する図で、第５図（ａ）は方形導波管内に導体ポ
ス）ｋ立てたものの斜視図、第５図（ｂ）はこの構造の
周波数特性を示す図である。第６図は金属コーティング
を施された誘電体の電波作用を説明する図で、第６図（
ａ）は方形導波管内に円柱ポストを立てたものの正面図
、第６図（＋））はその等何回路を示す図、第６図（Ｃ
）は等何回路定数及び電力透過係数を示す図である。第
７図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）。 （ｅ）は金属コーティングを施された誘電体の他の実施
例の斜視図である。第８図は金属コーティング例の斜視
図　− λ ＩＰ □□□□−□− １・・・ドア前板　２・・・ドア後板 ６・・・オープンフランジ　７・・・加　熱　室８・・
・ドア部の溝　９・・・カ　バー１９・・・電波通路　
４０・・・ポスト９０・・・金属コーティングを施され
た誘電体出願人　日立熱器具株式会社 第５図（ｂ） 第６図（（１） 第６図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高周波加熱装置本体の前面に入口開口を有する加熱室を
   設け、この加熱室の人口開口にドアを開閉自在に枢着し
   、このドアの周縁に沿って誘電体製のカバーを設け、こ
   のカバーにドア部の溝を２分割して形成するとともに金
   属コーティングを施した仕切壁を一体的に設けたことを
   特徴とする高周波加熱装置用ドアシール装置。