JPS606080B2 - 高周波加熱装置用ドアシール装置 - Google Patents

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
するドァシール装置に関するものである。

従釆技術でドアシールと言えば、チョーク構造と金属接
触、それに電波吸収材料としてのフェライトゴムの三者
を併用して構成されている。

ここで、フェライトゴムはチョーク構造と金属接触では
漏洩を防止できなかった電波を吸収かつ減衰させるもの
で、これな〈しては確実に漏洩レベルを法規制値以下に
することはできない。また、金属接触が十分でない場合
には、フェライトゴムが付けられていても漏洩しベルた
法規制値以上になる場合もある。すなわち、チョーク構
造が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いるドア部に設け
られたチョーク構造の基本構造を示すもので、１はチョ
ーク溝８を形成するドア前板、２は前記チョーク溝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、３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入とした
とき、チョーク溝８の幅すなわちチョーク溝８の面６か
ら開胸５までの距離を概給職ることにより、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入射した場合であり、斜めに入射
した場合には溝幅方向に見た波長が、例えば４５０で入
射した場合にはノ２＾となり、チョーク効果が消滅する
。

また斜めに入射する電波は溝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されるから、前者に
対してはチョーク効果があるが、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、また加熱ムラ対策
のためにターンテーブル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、チョーク溝の長手方向に平行に入射する成
分の漏洩を防止することがより完全な漏洩防止機構を与
えることになる。この点を考慮していないことが従来技
術の欠点であり、そのため高価な電波吸収材料であるフ
ェライトゴム等を必要としているのである。本発明の目
的は上記した従釆技術の欠点をなくし「フェライトゴム
を取り去って低コスト化を計るとともに、その状態で従
釆技術に比してＩＭＢ以上の漏洩防止効果を有するより
安全なドアシ−ル装置を提供することにある。ドアの溝
部に金属または高誘電率の誘電体を適当な周期構造で配
することにより、溝の長手方向に位相速度が光速よりも
４・さし、遅波線路が構成でき、かつ溝は閉ループを形
成しているので帯減速過慮波器となる。

さて溝の長手方向に遅波線路が実現されたとき、溝の長
手方向に直角な方向の位相定数は純虚数すなわちリアク
ティブに減衰するから溝の長手方向に平行に入射した波
のエネルギーは周期構造に捕えられ、外部に漏洩しない
。次に溝の長手方向に垂直に入射する波の漏洩防止手段
を考える。通常用いられる方形導波管の中‘こ直鰍幾度
Ｗま使用電激減）の導体ポストをＥ面に平行に一端をＨ
面に固定し、他端を価物瀞度離してそう入すると、入力
職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。

この考え方を拡張して導波管軸（日面の幅）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を複
数本配列してやれば同様にその面上に短絡面を作ること
ができる。また、この導体ポストを管軸方向にくり抜い
て孔をあげた場合において、孔の幅が肴程度であっても
、孔の厚さが金程度あれば、孔を電波が通過するとき１
幻Ｂ程度のリアクティブな減衰が得られ、電波的には孔
がないのと等価である。以上の考えから、ドア溝部の長
手方向に波形状に折り曲げた金属板を設置することによ
り、溝の長手方向に周期構造を形成して、溝の長手方向
に平行な入射波の漏洩を防止し、また溝の長手方向に垂
直な入射波に対しては、波形状に折り曲げた金属板の位
置で電波的短絡面が形成されるから、入射波を加熱室側
へ全反射させることが可能となる。

第２図はオーブンフランジ３に対向して設置されたドア
部を示す。そのドア部はオーブンフランジ３に対向して
関口を有するドア部の溝８を有する。

第３図に一実施例としてオーブンフランジ３近傍のドア
要部を示す。ドア前板１にドァ部の溝８が設けられ、ド
ア後板２と溝部外周壁１８とで溝の開口部を形成する。
また加熱室壁面の幅１３よりも溝の閉口部の幅１２を小
さく選んであるので、オーブンフランジ３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。ドァ部の
溝８１こは第４図に示す如き波形状金属板１０が設置さ
れている。さらに溝８の関口部には汚れの侵入を阻止し
且つ溝８内部の構造物を保護するための誘電体で作られ
たチョークカバー９が付けられる。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波形状金属板１０の作用を説明
する。第５図にはドア前板１とオーブンフランジ３との
間に設置された波形状金属板１０を示している。波形状
金属板１川こ座標系を導入し、波形状金属板の長手方向
をＺ方向、高さ方向をｘ方向、長手方向に直角な方向を
ｙ方向とする。この第５図において、ｘ方向に電界成分
を有する平面波がＺ方向に入射すると、波形状金属板１
０が周期構造を成しているので、この構造物の上を通過
する波はその周期の整数倍に一致する。ここで波形状金
属板ＩＱの折曲げ長さ１５の２倍を波形状金属板の周期
Ｐとする。このとき「第５図ｂに示すように波形状金属
板の隣り合う山２０と山２０の位相差が１８００である
ように波が乗ったとき「Ｚ方向の波長＾雄＾ｚ：かとな
る。例えばＰ＝学と選ばれたときには（＾ｏは自由空間
中における波長）入Ｚ：学、Ｚ方向地相速度ｖＺ＝姿と
なる。ここにＣｏは光遠であり、普通の平行平板線路を
通過する平面波の位相速度はＣｏであるから、波形状金
属板１０という周期構造物により波のＺ方向の位相速度
を光速の１′２にすることができる。すなわち遅波回路
が実現できる。さて、（篤）２＝球十Ｂ〆＋ＢＺ２なる
磯城立し・８×、８ｙ、３ｚは位相定数で例えば８２は
８ｚ：等の機淀義される。第５欧離職し、ては、電界の
ｘ方向の変化はないと考えられるから８ｘ＝ｏであり（
籍）＝が十（隻）２となる。

入ｏ＝２入ｚであるから８ｙは純虚数でなければならな
い。すなわち、Ｂｙ＝一ｊ８ｙ′である。ここにｊは虚
数単位、Ｂｙ′は実数である。この８ｙを用いると波の
位相振幅特性は時間項を無視してｅ‐ｉが：ｅ−ｙ′ｙ
＝さり亥。肌と書？ナる。この式はｙ方向へは波がリア
クティブに減衰する。すなわちｙ方向にもエネルギーは
蓄えられているが、その密度が指数関数的に減少するこ
とを意味し小る。例えばｙ方向に学だけ波形状金属板か
ら離れるとエネルギー密度は２比旧程度減少する。

以上を要約すると、第５図のような周期構造体を含む回
路にＺ方向から平面波が入射したとき、Ｚ方向には自由
空間中よりも速度の４・さし、波となって伝搬し、ｙ方
向へは伝搬せず減衰するのみである。以上は溝の長手方
向に平行に入射した波に対する波形状金属板１０の作用
の説明であったが、次に垂直に入射した波に対する作用
を説明する。

マイクロ波工学の分野では周知であるが、第６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２３に垂直なＥ面に平行に立てたとき、その伝送
特性は例えば第６図ｂの如く広い周波数帯に亘つて２比
旧以上の減衰が得られる。第６図ｂは周波数２４５０Ｍ
ＨＺに対して角柱の幅は合、奥行鴫６・角柱と導波節面
２３との間隙を念雌んだ船である。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と導波管日
面２３との間隙に蓄えられる電解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
路的にはキヤバシタンスおよびィ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。また、くり抜きの孔
２５に従って角柱をくり抜いて、角柱の代りに金魔つつ
状体を配置しても、第６図ｂの伝送特性はほとんど変化
しない。

その理由は金属つつ状体の幅が合、奥行烏あるので、金
属つつ状体の入口と出口の電波の結合は約一１２旧と４
・さく、孔の入口と出口を金属板でふさがれているのと
等価であることによる。また奥行をス／６４としたとき
には上記の結合は約一紅Ｂと大きく、もはや導体ポスト
とは見なせず第６図ｂの如き伝送特性は得られない。さ
て、ドア部の溝８の長手方向に垂直に入射する波を考え
る場合は、第６図ａにおいて導波管日面２３の幅を十分
広くした場合、例えば４＾程度を考えればよい。

この場合には、上記金属つつ状体を管軸に垂直な方向に
複数個周期的に並べると第６図ｂの如き伝送特性が同様
に得られる。この構造は第５図ａに示す波形状金属板１
０をドア部の溝８の長手方向に設置したのと同等である
。以上から、波形状金属板１川こよりドア部の溝８の長
手方向に対して平行に入射する波も垂直に入射する波も
外部へは漏洩しないことが了解できる。次に本発明にお
ける適切な構造寸法について述べる。第７図には波形状
金属板の幅に対する高周波加熱器ドア部からの漏洩電力
を示すが、幅が小さくなると共に漏洩電力は増加する。
この理由は既に述べたように、ドア部の溝８の長手方向
に垂直に入射する波に対しては波形状金属板の幅が４・
さくなると遮断効果が小さくなるためである。当然の事
ながら針金を折り曲げたような構造ではほとんど遮断効
果がなくなる。したがって波形状金融の幅として‘ま斜
靴必要陥る。ただ第７欧デ‐批職通路１９の間轍命ｏ職
ける ものである。

次に波形状金属板１０と横部外周壁との距離１１につい
て説明する。

既に説明したように、ドア部の溝８に波形状金属板１０
を設置することによりドア部の溝８の長手方向に遅波線
路が実現できる。しかし、全周波数帯に亘つて無条件に
実現できるわけではなく、特定の周波数でのみ遅波線路
が構成され、これからはずれた周波数帯では減衰を有す
る線路となり、波は溝８の長手方向には伝搬しない。第
８図ａに示す如く導波管中に波形状金属板を設置して伝
送特性を調べると、第８図ｂの如くなる。同図において
減衰量が比旧である周波数の所では遅波回路が実現され
、前述したようにこのときに限って導波管々軸方向を垂
直に伝搬する波はリアクティブに減衰するのである。第
８図ｂから了解されるように、例えば使用電波の周波数
を２４５０ＭＨＺとすれば、夕＝ＩＱ肋すなわち夕が伊
旅ぁるこ沙必要触る。波形状金属板１０とドァ後板２と
の距離１７が小さくなると両者の間に電気力線が渡るよ
うになる。

すなわち波形状金属板１０に入射する波はもはや平面波
ではなくなり、波形状金属板の高さ１６方向に対し直角
な方向に電界成分を有するため、波形状金属板１０の電
波遮断効果が減少するのである。第９図には波形状金属
板１０とドァ後板２との距離に対応する漏洩電力密度を
示すが、同図より波形状金属板ｌｏとドア後板２との距
離１７Ｇま伊上必要であることがわかる。また、オーブ
ンフランジ３とドア後板２とで電波通路１９を構成して
いるが、これは波形状金属板１川こよって使用周波数の
電波漏洩は防止できるがメタルコンタクトによってこれ
をより確実にするためであり、いま一つの目的は、ドア
後板２を小さくして行くとチョークカバー９が加熱室内
部に直接露出することになり、チョークカバーが高周波
加熱により燃焼する危険があるので、チョークカバーを
加熱室から遠ざけるためである。

第１０，１１図に他の実施例を示す。第】０図はオーブ
ンフランジ３に垂直に金属板２９を立て、ドァ前板１と
で電波通路３０を構成している。第１１図はドア前板１
にドア前板１のフランジ部３１を付加してオーブンフラ
ンジ３とで電波通路３２を構成している。このようにド
ア外周にも電波通路を設けるのは次の理由による。

既に説明したように第５図においてＺ方向から進行して
きた波はＺ方向へは遅波となって進み・ｙ方向へは掌り
２雌程度のリアクティブな減衰をする。しかし第１０図
あるいは第１１図に示したような電波通路がない場合に
は波形状金属板ｌｏとドア外部との距離鈴護度（第３図
参照）であるから、ドア周辺における電力密度は大きく
なる。そこで電波通路３０あるいは３２を設けることに
より、漏洩電波密度は例えば家庭用電子レンジに電波通
路３０を合だけ付加することにより、７ｄＢ低下させる
ことができる。従来においてはチョーク構造「金属接触
および電波吸収材料としてのフェライトゴムの三者を併
用したドア密閉時において、例えば０．１ｍＷ／流の電
波漏洩を生じていたものが、本発明の構造によれば動作
周波数２４５０ＭＨ２においてフェライトゴムなしで電
波通路１９における間隙を１肋としても０．０１ｍＷ／
地の漏洩電力とすることができ低コスト化及びＩＱ旧以
上の安全性向上が得られる。

【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構造
の縦断面図、第２図は高周波放熱器の縦断面図、第３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波形状金属板の一実
施例の斜視図、第５図は波形状金属板の電波作用を説明
する図で、ａは断面図、ｂは波形状金属板の周期と電波
の周期との関係を示す図、第６図は波形状金属板の電波
作用を説明する図で、導波管内にポストを立てたもので
あり、ａは斜視図、ｂは周波数と減衰量の関係を示す図
、第７図は波形状金属板の幅と漏洩電力密度との関係を
示す図、第８図は波形状金属板の遅波作用に対する波形
状金属板と側壁との関係を示す図で、ａは斜視図、ｂは
周波数と減衰量を示す図、第９図は波形状金属板とドァ
後板との距離に対する漏洩電力密度の関係を示す図、第
１０，１１図は他の実施例の断面図である。 １・・・ドア前板、２・・・ドア後板、３・・・オーブ
ンフランジ、４・・・短絡面、５・・・開放面、６・・
・短絡面、１０・・・波形状金属板、１９・・・電波通
路。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第９図 第８図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高周波加熱装置のドア周辺部からの電波漏洩を防止
   するため、ドア部に加熱室壁面に対向して溝を設置し、
   幅が使用電波の概略１／（３０）波長以上の波形状金属
   板を使用電波の概略１／２波長未満の折り曲げ長さで折
   り曲げて溝の長手方向に設置した構造において、溝開口
   部の内周を形成するドア後板と波形状金属板の間隔を溝
   部のドア外周側の側壁と波形状金属板の間隔よりも大き
   く取り、さらに溝の開口部の幅を対向する加熱室壁面の
   幅よりも小さくし、ドア後板と加熱室壁面によって構成
   される平行平板線路状の電波通路、またはドア前板と加
   熱室壁面延長部によって構成される平行平板線路状の電
   波通路の内、少なくとも一方を有する高周波加熱装置用
   ドアシール装置。