JPS6070687A - 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、この柚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１
」部を開閉自在に覆う扉とを９１１１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ｌわ１洩して人体に弊害を及はさないよう
に電波ンー／Ｌ／対策が施さ扛ている。

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ｌ」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
のチョーク部６が形成されている。このチョーク部６の
奥イイ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
１〈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ｅ数Ｉ′ｉ２４５０Ｍ　Ｈｚであるので、４
分の１波長は約３０鴨となる。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は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２．５００　。

６７６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
磁誘導によシ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１
４が設けられている。

この扉１４の周縁部にも溝状のチョーク部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υ小さ。

い。

上述のとおシ従来のチョーク部は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、チョーク部の特性インピーダンスをＺＯ１深
さをＬ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は、２πＬ ＺＩＮ　＝　１Ｚｏｔａｎ　（］、　）（λ０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を
４分の１波長に選定することによシ、１ＺＩＮｌ　＝Ｚ
ｏｔａｎ（ｉ）＝” を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、− 入電λ。全ｑ に圧縮される。この場合チョーク部の深さＬ′は、Ｌ・
ヨＬ／〆Ｉ と短くなる。しかしながらＬ′−λ′／４とすることに
便りはなく、チョーク方式においては、深さを実質的に
４分の１波長よシ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
おシである。

（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″亀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、固体発振器はその約１０倍以上であシ、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苅し
、固体発振器の発振周波数はｒ＝Ｊ変可能であり、たと
えば９１５　ＭＨｚ　Ｋ苅して」二下１３ＭＨｚの範囲
で変化させることができる。したがって、負６；■（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１！−）ることかでき
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
６０〜８０％向上させることができた。

（４１固体発振器は大量Ｑ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１３Ｍ周波数（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　。

５ｃｉｅｎｔ目ｉｃ、Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８８０Ｍ
Ｈｚ　、　２４５０ＭＨｚ　、　９１５　ＭＨｚ　、　
４００　ＭＨｚ等であシ、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９２４５０Ｍ
Ｈｚで発振させているが、固１本発振器で、同一周波数
２４５０　ＭＨｚ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
力を得るためには必然的によシ低い周波数を選定しなけ
ればならず、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８０ＴＭｌとなってしまう。したがって電
子レンジの周波数として９１５ＭＨｚを選定すると、第
１図、第２図で説明したチョーク部の厚みは約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シ、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
に変更する長所は次のとおりである。

１、波長が長くなったため、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１２ａｎの肉塊の中央部を約５０℃にする
のに、２４５０ＭＨｚ　、　６００　Ｗで５０分以」二
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・・ｌ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ってしま
うことである。

なお、チョー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山路も高価
なものとなってしまい、また製造上手間とコストがかか
り、実用化の妨げとなっていた。

以下、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波長インヒータンス変換
原理にもとづくものである。即ち、チョーク溝の特性イ
ンピーダンスをＺｏｃ　、溝の深さをｌｃとし、加熱室
からチョーク溝に至る漏波路１ノ特性インピーダンス′
ｆ：Ｚｏｐ、漏波路１７の長すをｔｐ使用波長をλとし
たときに、第３図のＩ［１クチヨーク溝１８の底Ｃの短
絡インピータンス（Ｚｃ＝Ｏ）はチョーク溝１８の開孔
部Ｂで ２π ＺＢ＝　ｊＺｏｃｔａｎＴ７ｃとなる。１９は電子レン
λ ジの加熱室、２０はドアである。ここでＬｃ＝−と選ぶ
ことによｐｌＺＢＩ＝■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 イと選ぶことによＪＩＺＡｌ−○と変換できる。チョー
ク溝１８の底部Ｃでの短絡状態が４分の１波長インピー
ダンス変換原理をたくみに利用するととて線路始点に現
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υ波艮λ′は自由空間波長λの
λ／２石になるが、４分の１波長（λ′／４）インピー
ダンス原理を用いることにより同窪の効果を得られる。

発明の目的 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
波ンールであシ、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１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
である点に特徴をイＪする。

小型化を可能にする基本的考え方としては、以下のとお
シである。

溝開孔部の牛題生インピーダンス、ｊρさ２位相定数を
Ｚｏｌ　１　Ｚｌ　＋β１とする。溝短絡部の特性イン
ピーダンス、長さ５位相定数をＺ　０２１　Ａ２　＋β
２とする溝の開孔端から短絡端までの距離（溝の深さ）
をＬ　（ｔｏｔａｌ　）とするとＬ　（ｔｏｔａｌ）＝
７１　＋ｔ２となる。

上記条件で溝の開孔端のインピーダンスＺは、ｔａｎβ
１１ｓ　十Ｋｔａｎβ２ｔ２ Ｚ＝ｉＺ・１・１−Ｋｔａｎβ、ｔ、−ｔａｎβ２Ａ２
・・・・・・（１１（但しＫ　＝　Ｚ　ｏ２／Ｚ　ｏｌ
　）となることは、簡単な計算で導出できる。

従来例では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タン７
、Ｚ′は１式よシ ｔａｎβ１７１＋ｔａｎβ２１２ Ｚ’＝Ｚｏ１°１−　ｔａｎβ１ｔ１　・ｔａｎβ、、
ｔ２＝　Ｚｏｌ　ｔａｎ（β１−！１＋β２ｔ２ノーＺ
ｏ１　ｔａｎ（β１　。

ｔｔｏｔａ　ｌ　）　−−（２１ λ となり、Ａｔｏｔａｌ’（β２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より、特１ト１イン
ピーダンスがＺｏ２＼Ｚｏ１であるから、１式において
特性インピーダンスの比にの幀はに＼１となる。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　＝Ｋｔａｎβ１ｔ１・ｔａｎβ２ｔ２
を満たせばよく、特性インピーダンス比にの直を１より
大きくした場合寸法ｔ１　＋　β２　ｆ：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。

本発明は電波シールの分野で歴史的に用いられていたン
・／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。この原理全理解しやすくす
るために解析結果の一部を第４図ａ　、　ｂ　、　ｃＫ
示す。第４図は■端を励振源とし０端を開放した伝送路
の１部に、先端０か短絡された開孔■を有する溝を設け
ている。溝は開化側より短絡側の溝幅を２倍にしている
。０点を同一条件で励振し、溝の深さ１．を変化させた
とき、伝送路内の°電界は、第４図ａ　、ｂ、Ｃのよう
に斐化し、■端に電波がとどかないのは２の場α、ずな
わち溝の深さ１．が４分の１波長の約８０％のとき（λ
μ未満線路〕であり、そｔよシも長く、ても短かくても
（第４図ａ、ｃの場合〕、第４図すにくらべて電波がよ
く洩れる。これはｔ１＝ｔ２＝ＡＴ／２　＝　−’−−
、Ｋ　＝　ｂｌ　＝　２　ｆ　１　＃　Ｋｔａｎβｔ１
・１０．２　ｂｌ ｔａｎβｔ２に代入することで確認できよう。

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
シである。

本発明はシール装置の調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詳細には溝開孔
部側の幅全ａ１間隙をｂ１実効誘電率をε。目とし、溝
短絡部側の幅を８２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７１ｎ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。

実際の応用にあたっては、溝カバーのスペース（Ｔｏｐ
ｌ）や折シ曲げ補強スペースＣ１ｘ１）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電波
の乱れが発生し」二人通り計算したζ」′法から多少ず
れるものである。ず肛の内容を以上に示す。

Ｔｏｐ　１の寸法を２咽にした場合とｔｘＩを５〜６馴
にした場合の例を示す。

第５図は９１５　ＭＨｚのシール装置検問例で、Ｔｏｐ
　１の寸法で溝の深さＡ丁が変化する関係を示す。Ｔｏ
ｐ　１ので１法を１〜３咽にするとｔＴは１〜６ｍ深く
なる。

第６図は、２４５０ＭＨｚのシール装置ｔの検問例でＴ
ｏｐ　１−２　ｍｍと固定し補強スペース（ｔＸｌ）で
溝の深さ１．が変化する関係を示す。スペースｌｘ１を
２〜６　ｍｍにすることで溝の深さ１．は１〜３閾深く
なる。

図面に基づき実施例の詳細を説明する。第７図は電子レ
ンジの斜視図でパッチング板２１を有するドア２２が本
体カバー２３で覆われた本体に装着されている。本体に
は操作パネル２４が設けられドア把手２５は上記ドアに
装着されている。第８図ａ、ｂにはそれぞれ第７図のＡ
−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図、第９図には溝部を構成
する導体部の斜視図を示している。第８図ａにおいて溝
２６を形成する導体片２２ａは屍端がＵ字状に折シ曲げ
られ、溝幅がｂｌの開孔部側溝１と、溝幅がｂ２の短絡
端側溝］の壁面をなす。溝２６の開孔端を溝カバー２７
が覆っている。溝２６の開孔端、短絡端はそれぞれ２８
．２９で示される。ドアの外側は、ドアカバー３０で覆
われている。第８図すにおいて導体片２２ｂは２２ａと
同様の形状をし、溝幅ｂ３の開孔部側溝Ｉｌｌと短絡端
側溝ＩＶの壁面を成す。第９図に示すように導体片２２
ａ、ｂは開孔端側溝部で導線幅がそれぞれａ１＋８３＋
短絡端側溝部で導線幅がそれぞれａ２　、　ａ４として
いる。

従って断面Ａ−Ａで示す溝における特性インピーダンス
の比に１は となり断面Ｂ−Ｂで示す溝における特性インピーダンス
の比に２は となり、いずれもに１　＋　Ｋ２　ｆ　１よりも大きく
することにより〆黄の深さくｔ１＋ｔ２）及び（ｔ３＋
ｔ４）を４分の１波長よりも小さく構成している。

第１０図ａ、ｂは、本発明の他の実施例であり第９図に
対応する部分を同一符号で示す。第１０図ａの実施例で
は溝の開孔部に封口板３１が臨む。

第１０図すでは導体片２２ａと２２ｂの形状を変えて溝
幅を変化させている。

本発明の電波シールの構成は９１５　ＭＨｚの電子レン
ジのみならず、２４５０ＭＨｚの電子レンジの″ＩＥ波
シール装置及びその他の電波シール装置の小型化に用い
ることができるのは言うまでもない。

シール装置の構成は板金を折り曲げて構成する以外にプ
ラスチック樹脂にメッキすることによって構成しても同
等の効果が得られる。

前記Ｋ　１　＋　Ｋ２の備はａｊ　ｌ　ａ２　＋　ａ３
　＋　ａ４及びｂ１＋ｂ２　＋　ｂ３　ｒ　ｂ４を調整
することで任意に設定できるるととはあきらかである。

従ってに１＋に２を適当に選ぶことにより、１つの溝で
２種類以上の周波数に対してシール効果を持たすことが
可能である。

例えばに１＃１．に２＃６とし、１１＝Ｌ２　＝　１３
　＝　１４日１６分の１波長とすれば、基本波と２倍周
波の２つの周波数に苅するシール構造が達成できること
は、１＝Ｋｔａｎβ１ｔ１　・ｔａ１１β２ｔ２の関係
式から容易に導くことができる。

発明の効果 本発明によると上記のように４分の１波長以下の線路で
インピーダンス反転を行えるので発明の目的である電波
シール装置の小型化を実現でき、加えて次の効果が出る
。

（１）　基本波と倍周波を１つの溝でＭｉｉ洩防止する
構成にすることで小型で高性１ｊヒのシール装置が提供
できる。

（２）　溝の特性インピーダンス比を変えて９１５ＭＨ
ｚと２４５０ＭＨｚにインピーダンス反転周波数を設定
することにより加熱室内で２つの発振諒を有する高周波
加熱器が実現できる。

よって′電子レンジにおいて、冷凍物の解凍のように低
パワーでよい場合には９１５　ＭＨｚの周波数で調理し
、高速加熱調理のように高パワーが必要な場合には２４
５０ＭＨｚの周波数で調理することができ、しかもどち
らの′１Ｌｌ皮を曳れをも十分防止できる電波シール体
を提供できるものである。

（３）′電波シール装置の溝の深さが４分の１波長に限
定されないので強度やデザインを考慮した設計が容易に
なる。

（４）　シール装置の構成が簡単で小型であるので低コ
スト化に通ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ、ｂ、第３図はそれぞれ従来側の電波
シール装置の断面図、第４図ａ、ｂ、ｃは本発明の一実
施例の電波シール装置における溝部の電界の解析図、第
５図ａ、ｂ、ｃ、第６図ａ。 ｂ、ｃは寸法計算誤差要因を説明する断面図、正面図、
特性図、第７図は一般的な電子レンジの斜視図、第８図
ａ、ｂはそれぞれ本発明の一実施例における電波シール
装置の断面図、第９図は第８図において溝部を構成する
導体の斜視図、第１０図ａ、ｂはそｔぞれ本発明の他の
実施例の斜視図である。 ２２・・・・・ドア、２２ａ　、２２ｂ・・・・・・導
体片、２６・・・・・溝、ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４・・
・・・・導線路幅、ｂｌ　＋　ｂ２　＋　ｂ３　＋　ｂ
４・・・・・・溝幅代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏
　男　ほか１名第１図 第５図 ＪｌＣＭ町 ／ｊ　２ρ ノ。 第７図 ２４ 第８図 第９図 ３１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開口１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ドアを設け、前記
   本体と前記ドアとが月面する部分の少なくとも一方に１
   つ以上の溝を設け、前記溝の少なくとも一つの壁面は溝
   の長手方向に間隔をおいて連続的に並べた導体片群によ
   り構成され１）ｉ■記導体片を溝幅が周期的に変化する
   ように配置して導線路を構成し、ＩＩＪ記溝内で誘電率
   、導線路幅、溝幅のうち少なくともいずれか１つを変化
   させた電波シール装置。