JPS6025188A - 電波シ−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】 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２１′３′ 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３，１８２，１６４号を第
１図に示す。第１図に寂いて、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４０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
チョーク部６が形成さルている。このチョーク部６の奥
行７は、使用さルる高周波の波長の実質的に４分の１に
設計されている。この場合層４の厚みも４分の１波畏で
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。この長さのチョーク部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ば４分の１波長より大きい値となる。したがって加
熱庫１の開口部２の有効大きさは周縁部８０分だけひと
まわり小さい。

３　・・、：Ｔ 次に従来の他の一例として、米国特許第２，５００゜６
７６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の発振によっ
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
が設けらルている。

この扉１４０周縁部にも溝状のチョーク部１５が形成さ
ｎ１高周波が外部へ漏洩するのをこのチョーク部１５で
防いでいる。このチョーク部１５の深さ１６もやハク使
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。

１述のと＞５従来のチョーク部ＩＩ′ｉ４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、チョーク部の特性インピーダンスをＺＯ１深
さｅＬとし、終端部を短絡したときにチョーク部開口部
でのインピーダンスＺＩＮ　ｆｌ、２πＬ ＺＩＮ＝　ｊＺｏｔａｎ　（λ。） Ｃλ０は自由空間波長） となる。

チョーク方式の電波減衰手段は、チョーク部の深さＬ全
４分の１波畏に選定することにより、１ＺＩＮｌ＝Ｚｏ
ｔａｎ（，７）＝ω ？達成するという原理に基づいている。

もし、チョーク部内に誘電体（比誘電率εｒ）を充填す
ると、電波の波長λ′は、 λ′ζス。／（７ に圧縮される。この場合チョーク部の深さＬ′ハ、Ｌ′
共Ｌ／１／”；７ と短くなる。しかしながらＬ／＝ス′／４とすることに
変りはなく、チョ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、チョーク
部の小型化に限界のあるものであった。

近年、固体発振器の開発が進み実用化の時代が５ページ 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
寂りである。

（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４
００ｖｌＪ、ｌ’でよく、実際には約４０　ｖが使用さ
れている。よって電源電圧が低いので人体にとって安全
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
プ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、固体発振器にその約１０倍以１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９
１５　ＭＨｚに対してＪｌ：Ｆ１３ＭＨ２の範囲で変化
させることができる。したがって、負荷６　ベージ （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±５０ＭＨｚ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６
０〜８０％白玉させることができた。

（４１固体発振器は大量生産により１将来マダネトロン
よυ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。

５ｃｉｓｎｔ目ｉａ　、Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８８０
ＭＨｚ　、　２４５０ＭＨｚ　、　９１５　ＭＨｚ　、
　４００　ＭＨｚ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１述のとおり２４５０
ＭＨｚ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ってしまう。そこで所望の出力電力
ｅｌるためには必然的により低い周波数全選定しなけル
ばならず、たとえば９１５　ＭＨｚ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７ページ ２．７分の１であるので、波侵ハ逆に約２．７倍となり
、４分の１波長は約８０５ｍ＋となってしまう。

したがって電子レンジの周波数として９１５　ＭＨｚを
選定すると、第１図、第２図で説明したチョーク部の厚
みは約８０■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ｆ　２４５０ＭＨｚから９１５ＭＨｚ
に変更する要所は次のとをりである。

（１λ　波長が畏くなったため、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１２ｃＩｎの肉塊の中央部を約５０℃に
するのに、２４５０ＭＨｚ　、　８００　ｗで５０分以
上要したのに対し、９１５　ＭＨｚ、　３００Ｗで５０
分以Ｆしかかからない。

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

よって、電子レンジの使用周波数ｆ　９１５ＭＨｚに変
更することの短所は、電波シール手段が大きくなってし
まうことである。

なお１チヨ一ク部の厚さを小さくする手段の一つとして
、チョーク部に誘電体を充填する構成がある。この構成
によればチョーク部の誘電率が大きくなるので、チョー
ク部を４分の１波長よりも小さくでき、しかも４分の１
波長のチョ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
なものとなってしまい、また製造ト手間とコストがかか
り、実用化の妨げとなっていた。

以「、従来例の原理を理論的に説明する。

チョーク方式は周知の４分の１波長インピーダンス変換
原理にもとづくものである。即ち、チョーク溝の特性イ
ンピーダンスｆ、Ｚｏｃ、溝の深さをＬｃ・とじ、加熱
室からチョーク溝に至る浦波路１の特性インピーダンス
ｔ”　Ｚ　ｏ　ｐ　ｒ漏波路１７の畏さｅ４ｐ使用波長
をλとしたときに、第３図の如くチョーク溝１８の底Ｃ
の短絡インピーダンス９ページ （Ｚｏ＝Ｏ）はチョーク溝１８の開孔部Ｂで２π ＺＢ＝　ｊＺｏｃｔａｎ　真ｒＬｃとなる。１９ＩＩ′
ｉ電子しλ ンジの加熱室、２０はドアである。ここでｔｃ＝４と選
ぶことによ、ＤＩＺＢＩ＝ωと変換できる。この開孔部
ＢのインピーダンスＺＢを線路始点Ａ部でみたときのイ
ンピーダンスｚＡは λ ｔｐ＝２と選ぶことによりＩＺＡＩ＝Ｏと変換できる。

チョーク溝１８の底部Ｃでの短絡状態が４分０１波畏イ
ンピーダンス変換原理をたくみに利用することで線路始
点に現出することにより電波シール装置として実用化し
ているものである。

漏波路１７やチョーク溝１８に誘電率εｒの誘電体を装
荷することにより波長λ′は自由空間波長スのλ／〆Ｅ
、になるが、４分の１波長（λ’／　４　）　４ンピー
ダンス原理を用いることにより同様の効果を得らルる。

発明の目的 １０１リ　２丁 この発明は、発振周波数を低くしても、チョーク部の大
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 本発明はたとえば電子レンジの本体又は扉の少くとも一
方に溝を少くとも２つ設け、この溝の形状は短絡部側の
特性インピーダンスを開孔部側のそれよりも大きく構成
し、開孔端から短絡端までの溝深さは４分の１波長未満
である点に特徴ケ有する。

小型化全可能にする基本的考え方としては、以Ｆのと２
９である。

溝開孔部の特性インピーダンス、長さ位相定数ｆ　Ｚｏ
１＊　Ａ１＋β１とする。溝短絡部の特性インピ１１ペ
ージ 一ダンス、長さ位相定数ｋ　Ｚ　Ｏ２）　１２　＋β２
とする溝の開孔端から短絡端までの距離（溝の深さ）ｆ
ｚｔ（ｔｏｔａｌ　）とするとｌ　（ｔｏｔａｌ　）　
＝　ｔｌ　＋ｔ２となる。

上記条件で溝の開孔端のインピーダンスｚＨ１（但しに
＝Ｚｏ２／Ｚｏ１　） となることは、簡単な計算で導出できる。

従来例でばＺｏ２＝Ｚｏ１　、β１＝β２（即ちに−１
）に相当するものである。従ってそのインピーダンスＺ
′は１式より ＝Ｚｏ１ｔａｎ（β１ｔ１＋β２１−２　）　＝Ｚｏ１
　ｔ　ａｎ（β１−Ａｔｏｔａｌ　）　・・・・・・（
２）λ とｚｐ、Ａｔｏｔａｌ　ＩＦＩニア、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ルば構成要件より、特性インピー
ダンスがＺＯ２＞　Ｚ　ｏ　１であるから、１式にｐい
て特性インピーダンスの比にの値は必らず１より大きく
なる。インピーダンスｚｌ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＝Ｋｔａｎβ１ｔ１・ｔａ
ｎβ２ｔ２を満たせばよく、特性インピーダンス比にの
値を１より大きくした分だけ寸法ｔ１＋　ｔ２　ｋ小さ
くしても従来と同様のインピーダンス反転がはかルるの
である。

特性インピーダンスを不連続にする考え方は以Ｆ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
法す離して幅寸法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ｅａ１間隙ヲｂ１実効誘電体を
εｅｆｆとし、溝短絡部側の幅をａ２間隙をｂ２とした
構成で特性インピーダンスの比Ｋｉ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。

図面に基づき実施例の詳細を説明する。

１３べ、−ジ 第４図は１組立式の導波管である。伝送路２１（電波作
用領域）は部材２２．２３で囲われている。Ｌ記両部材
の結合部には溝２４を設けている。

第５図に溝部詳細を示す。溝２４の１つの壁部は導線路
２５を複数配置している。

図中、各導線路２５は幅ａを変化させている従って溝開
口側と短絡部の特性インピーダンスをＺｏｌ　、　Ｚｏ
２とすると、その比にはに−Ｚｏ２　＝　ａＩＺｏｌ　
β２ （〉１）となるために溝の深さｔを実質波長の４分の１
未満にできる。

発明の効果 実施例から明らかなように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出る。

（１）溝壁の１つは導線路群で構成しているので導線路
の方向への電波伝搬を防止でき、シール性能が向とする
。

（２）　λ／４未満インピーダンス反転を可能にするに
は、導線路幅はａ　１＞　、ａ　２　、溝幅はｂｌ〈ｂ
２とするので誘電体を溝内に装荷したときの抜は防止が
１４ページ できる。

（３）実施例の如く、機械加工をするのにアンダンカッ
トなしであるので加工費が安い。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ、ｂ、第３図は従来の電波シール装置
の断面図、第４図は本発明の一実施例における電波シー
ル装置の断面斜視図、第５図ａ。 ｂ、ｃは同装置の要部平置面図、正面図、断面図である
。 ２１・・・・・・電波作用領域、２２．２３・・・・・
・導波管部オ、２４・・・・・・溝、２５・・・・・・
導線路、ｔ・・・・・・溝の深さ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ／１ ４１５ 第３図 第５図 手続補正書 ｌ事件の表示 昭和６８年特許願第　１３３８０５号 ２発明の名称 電波シール装置 ３補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　人 任　所　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　（
５８２）松下電器産業株式会社代表者　山　下　俊　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ６、補正の内容 （１）明細書第１２頁第６行目の「はがれるのである。 」の次に法文を挿入します。 「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、理解しゃすくするために、解析結果の一部
を第４図に示す。第４図は、ム端を励振源とし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。 ム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、’　＃　ｂ＃　Ｏのように変化
し、Ｄ端に電波がとどがないのは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。これはｌ
、＝１２＝＝ｌＴ／２＝λ／１０，２　、　Ｋ＝ｂ　２
／ｂ　、　＝２を１１．９Ｋｔａｎβｌ、・ｔａｎβ１
２　に代入することで確認３　・・−７ できる。」 （２）　同第１３頁第１行目の「第４図」を「第６図」
に補正します。 （３）同第１３頁第４行目の「第６図」を「第６図」に
補正します。 （４）同第１４頁第６行目〜第９行目の「第４図は〜断
面図である。」を次のとおり補正します。 「第４図ａ、ｂ、ｃは本発明における溝部の電界解析図
、第６図は本発明の一実施例における電波シール装置の
断面斜視図、第６図ａ、ｂ。 Ｃは同装置の要部平面図、正面図、断面図である。」 （６）図面第４図、第６図の図面番号を別紙朱書の通り
第６図、第６図に補正し、別紙のとおり第４図を追加し
ます。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導波管部付の結合部で管内の電波作用領域と外部空間の
   間に溝を設け、上記溝は、溝内で誘電体、導線路中、溝
   幅、のうち少なくともいずれか１つを変化させることに
   よＱ溝の深さを使用波長の４分の１未満でインピーダン
   ス反転させた電波シール装置。