JPS6070688A - 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
策が施さ扛ている。

従来の一例として米国特許！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の開口部２を開閉自在に覆う取手
３を有する扉４が設けら扛ている。

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が形成さ扛ている。こ
のチョーク部６の奥行７は、使用さ扛る高周波の波長の
実質的に４分の１に設計さｎ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
用さ扛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３０　ｍｍ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／ＪＲ長よシ大き
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の分だけひと寸わり小さい。

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、マクネトロン１０の発振によ
って得た高周波を加ｖＳ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１
１の開［」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１４０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のイＪ効大きさは第
１図同様、加熱庫１１よりもひとまわシ小さい。

」二連のとおり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Ｚｏ、ｉ
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、２τＬ ＺＩＮ　＝　ｊＺｏｔａｎ（１，） （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り、ＩＺＩＮＩ　＝　
Ｚｏｔａｎ（−＞　）＝ｃＱ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）を充実す
ると、電波の波長λ′は、 ン１′二＝＝１　λｏ／、／ｍニー１１−に圧縮さ扛る
。この場合チョーク部の深さＬ′は、Ｌ’”＝Ｌ／　Ｖ
７７ と短くなる。しかしながらＬ’＝ンご／４とすることに
変シはなく、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４
００ｖ以下でよく、実際には約４０ｖか使用さｎ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シ、
たとえリークしても感電小数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シ、ポータプル化の
展開も図扛る。

■　マグネトロンの寿命（ｌ′１５０００時間であるの
に対し、固体発振器はその約１０信販」二であり、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シ、たとえば９
１５　ＭＨｚに対して」二下ｉ　３　ＭＨｚのｊｌｉｊ
：ｉ囲で変化させることができる。したがって、負荷（
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９
、実験によれば２４５０±５　Ｑ　ＭＨｚ内で周波数を
自動追尾させると、実用負荷効Ｒ・を固定周波数に比べ
て約６０〜８０φ向上させることがてきた。

■　固体発振器は大耐生産により、将来マクネトロンよ
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扛てい
る１８Ｍ周波数（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　。

５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　、　Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８
８０ＭＨ２゜２４５０ＭＨｚ　、９１５ＭＨｚ　、４０
０ＭＨｚ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２４５０　ＭＨｚ
で発振させているが、固体発振器で、同一周波数２４５
０ＭＨｚ’″Ｃ発振させると、十分な出力電力が得ら扛
ずパワー不足となってしまう。

そこで所望の出方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扛ばならず、グヒとえば９１５ＭＨ
２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倍となシ、４分の１波長は約８０　ｍｍとなってし
まう。したがって電子レンジの周波数として９１５ＭＨ
２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８゜釦を招えることになり、力Ｏ！熟室の開
口部の子］助人きさは従来例に比してきわめて小さくな
広大用化はきわめて困難となる不都合をイ」するもので
ある。

一方、発振周波数を２４５０ＭＨ２から９１５　ＭＨｚ
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１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１２　ａｍの肉塊の中央部を約５０℃にす
るのに、２４５０　ＭＨｚ　、　６００　Ｗで５０分以
上要したのに対し、９１５ＭＨ２，３００Ｗ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
波ピッチが大きく、調理物に焼けむらが「１立ぢにくい
ものである。

よって、電子レンジの使用周波数を９　ｉ　５ＭＨｚ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
し捷うことである。

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
によゎ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
誘電体が創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′〔シまい。また製造上手間とコストがが
がり、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
ンビルダンスを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の特性インピーダンスを
Ｚｏｐ、漏波路１７の長さをｌｐ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（Ｚｃ−○）はチョーク溝１８の開孔部Ｂでン
ジの加熱室、２０はドアである。ここでｌ。−一と選ぶ
ことによりｌ　ｚＢ　１−ｃｏ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　ｇａｓでと選
ぶことによりＩＺＡＩ−○と変換できる。チョーク溝１
８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”Ｃ実用化しＣいるもの
である。

漏波路１７やチョーク溝１８に誘電率ε１の誘電体を装
荷することにより波長λ′は自由空間波長λのλ／ｓ／
Ｔ７　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様の効果を得ら扛る。

発明の目的 この発明は、発振周波数を低くしても、チー−−り部の
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７’Ｌぞ扛が特性イン
ピーダンス不連続構成をとることにより、４分の１波長
相当の寸法と異っ／こ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１・アの少なく
とも一方に溝を少なくとも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全開孔部側のそ几と変える
ことにより、開孔端から短絡端までの溝の深さを使用周
波数の４分の１波長に限定さ扛ないようにし、かつ、溝
の長子方向に開孔部と短絡部の特性インピーダンス比の
異なる溝を周期的に並べであることに特徴を子ｊする。

溝の深さが４分の１波長に限定さ、ｆｌない基本的考え
方とし°Ｃは、以下のとおりである。

溝開孔部の特性インピーダンス、長さ位相定数をＺｏｌ
　、Ａ！１　、β１　とする。溝短絡部の特性インピー
ダンス、長さ位相定数をＺｏ２．β２．β２とする。

溝の開孔端から短絡端丑での距離（溝の深さ）をｇ（ｔ
ｏｔａｌ）とするとｇ（ｔｏｔａｌ）＝／Ｊ１−Ｌ１２
とな上記条件で溝の開孔端のインピーダンスＺは、（但
しに＝ＺＯ２／Ｚｏｌ） 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スＺ
′は（１）式より ＝−Ｚｏｌｔａｎ（β１１１＋β２ｅ２）−＝Ｚｏ１ｔ
ａｎ（β１・１ｔｏｔａｌ）　・−・−・２）となり、
ｌ　ｔｏｔａｌ　ｆ−とすることでインピー　ダンス反
転していグζ。

一方本発明の構成によｎば構成要件により、特性インピ
ーダンスがＺｏ２４Ｚｏ１　であるから、（１）式にお
いて特性インピーダンスの比にの値は、ＫＮｌである。

インピータンスＺを無限大にするには、（１）式の分母
が零とな汎ばよいので１＝Ｋｔａｎβ１．ｄｌ−ｔａｎ
β２１２を満たせばよく、例えば特性インピーダンス比
にの値を１より大きくしたとき、寸法７？１．ｌＪ２を
小さくしても従来と同相当の長さを必ずしも必要としな
いのである。このことは言い換える。と、寸法１ｔｏｔ
ａｌを一定にして、特性インピーダンスの比ＫＱ変える
と、インピーダンス反転のおこる波長が変化するといえ
る。

本発明では、このことを利用して、チョーク錨の長手方
向に、特性インピーダンス比にの異なった溝を周期的に
並べ′〔，２種類以上の周波数の電波漏洩防止をイコな
っている。

本発明は電波シールの分野で歴史的に用いら７１゛Ｃい
たλ／４線路ではない線路でインピータンス反転を実施
するものである。この原理を理解しやすくする／こめに
、解析結果の一部を第４図ａ、ｂ、Ｃに示す。第４図は
Ａ＠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ｎた開孔Ｂを不する溝を設けている。溝は
開孔側」ニリ短絡仙の、茎１１１ｉ、＜を２イ島に１−
でい不。Ａ、占を１ｉｌ−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、第４図ａ、ｂ、
ｃのように変化し、Ｄ端に電波がとどかないのは２の場
合、すなわち溝短かくても■４図Ｂ、ｃの場合）、第４
図すにくらべ°Ｃ電波がよく洩れる。こ汎ばｔ３１＝ｇ
２．＝”””１０．２、Ｋ＝ｂ２／　ｂｌ　＝　２　’
；ｃｉ：＝Ｋｔａｎβ１１・ｔａｎβ１２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煮え方は以−下のと
おりである。

本３’５明はシール装置の溝孔を一方を接地導体とし間
隙寸法す離し゛〔幅寸法ｄの樽体片を配置ｉ；ｉ：　Ｌ
　ｆＣ６＋’ｉ成からなる。

詳細には満開孔部側の幅をａｌ　間隙をｂｌ　実効誘電
率をεｌｆｆとし、溝短絡部側の幅をａ２＋ｒｒ＋ｒ；
ｒ。

’１５ｂ２としｌこ構成で特性インピータンスの比Ｋを
にの値をＫぺ−１と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゛〔いる。

図面に基づき実施例の詳細を説明する。

第５図は電子レンジの斜視図でパッチング欣１′ｆ：治
するドア２２が本体カバー２３で覆わ！ｔだ本体に装着
され”Ｃいる。本体には操作バネ１２４が設けら扛ドア
把手２５は上記ドアに装着されＣいる。第６図には第５
図のＡ−Ａｉ断面図、第７図にはＢ−Ｂ線断面図を示す
。溝２６を形成する壁面は２種類あっＣ１溝の長平方向
に交互に並べら扛ており、その様子を第８図に示す。第
６図、第８図に於て、溝を形成する一壁面である導体片
２２ａはほぼコの字状に折り曲げら汎、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ
部からなる。溝の開孔端は２７、短絡端は２８で示さ几
る。溝の開孔部側を覆う溝カバー２９は、ある間隔毎に
抜は防止用のツメ３０を侑えＣいる。

ドア２２の外側ｊは合成樹脂製のドアカバー３１が覆・
っている。導体片２２＆は幅ａ１　のｃ、ｄ、ｅ都と幅
ａ２のｆ部とからなり、導体片の折ｎ曲げ都Ｃとドア２
２との間隙をｂｌ、１部とドア２２の間隙がｂ２として
いる。従って満２６における開孔側〆背（１）と短絡側
溝（１１）の特性インピ−ダンスのとなる。

このＫａの値が１２．のとき溝の深さく１１１−１２）
のほぼ４倍相当の波長の電波に対しＣ１この溝はチョー
ク溝として働く。Ｋａ　を１より大きくすると、より長
い波長の電波に対応し、Ｋａ　を１より小さくするとよ
り短い波長の電波に対応し／こＪ−ヨー　り溝としＣ働
く。この例でＦｉＫａ　を１」：り人きくし、溝の深さ
くｌｌ＋１２）の４倍よりも長い波長の電波に対し〔有
効なように構成している。

第７図、第８図に於゛〔、溝２６の一壁面の導体片２２
ｂは、先端を折り曲げた構造をしている。この例に於（
、ｔ＃ｔの開孔端側１＋１１と短絡端側（ｎ’）の特性
インピーダンスの比Ｋｂは、よぼ１となる構成にし′Ｃ
いる。従って、溝の深さくｄｌ−１１２）のほぼ４倍相
当の波長に対してチョーク溝としＣ働く構成になっＣい
る。

このように深さが一定の一つのｔＩ＋で、異った波長の
電波漏洩防止のできる構造としている。

第９図ａ、ｂｉＣは、溝の壁面を構成する導体板の他の
形状の例を示す。第９図すは溝に封目板を設け、溝の２
つの壁面の形状を周期的に変えている。

上記では、板金を折り曲げて溝を構成する例を示したが
、プフヌチソクに金属メッキをする方法でも可能である
。また、このシール構造は９１５ＭＨｚの電波シールの
みならず、２４５０　ＭＨｚ及びその他の高周波につい
゛〔も同等の効果があるということは、いうまでもない
。

」二記のように従来、２種類以上の波長、例えば基本波
と第２高調波の電波シー／ｌ／をイｊうために、２木理
」二の溝が必要なものが、一つにすることが可能であり
、Ｋの値を大きくと往ば、を苗の深さも小さくできる。

本質的に１””Ｋｔａｎβ１１１　・ｔａｎβ２１１２
ｋ　７＋ｇｊだすインピーダンス反転法の誤差要因につ
いて述へる。

本発明の実際の製品への応用にあたっては、溝カバーの
スペース（ＴＯＰｉ　）　や折り曲げ補強ヌベ＝７（ｌ
ｘｉ）を設けることが少なくない。こ２１らは原理説明
をした場合にくらべ電波の乱１１が発生し上式通り計算
した寸法から多少ずｎるものである。ズレの内容を以下
に示す。

ＴＯＰＩの寸法を２　ｍｍにした場合とｌｘｌを５〜５
ｍｍにした場合の例を示す。

第１０図は９１５　ＭＨｚのシール装置検削例でＴＯＰ
　１の寸法で溝の深さｅＴが変化する関係を示す。ＴＯ
Ｐ　ｉの寸法を１〜３ｍｍにすると１３Ｔは１〜５ｍｍ
深くなる。

第１１図は２４５０ＭＨ２のシール装置の検１祠例でＴ
ＯＰ　１　＝２　ｍｍと固定し補強スペース（ｅｘｌ）
で溝の深きｌＴが変化する関係を示す。スペースｌＸ１
を２〜５ｍｍにすることで溝の深さ１１−１〜３ｍｍ深
くなる。

発明の効果 以」二の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′Ｃ次の効果が庄る。

（１）　ｉｒｌ′）の壁面の形状を変えるという簡単な
構成で電波シール装置が提供でき、低コスト化に貢献で
きる。

２　折り曲げ邪１を誘電体カバー押さえｑｋ用できる。

Ｇ）　溝の特性インピーダンス比を例えば一方を２４５
０ＭＨ２用、他方を９１５　ＭＨ２用にインビーダンヌ
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
源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゛Ｃ１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
５０　ＭＨｚの周波数で調理することができ、しかもど
ちらの電波洩扛をも防止できる電波シール体を提供でき
る。

４　溝の深さが限定されないので、デザインや強度の面
を考えた設計が容易になる。

６　溝カバーを取りつけることにより、外観を美しく仕
上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ、ｂ、第３図はそれぞ扛従来例の電波
シール装置の断面図、第４図ａ、ｂ、ｃは本発明におけ
る溝部の電界の解析図、第５図は一般的な電子レンジの
斜視図、第６図、第７図は本発明の一実施例における電
波シール装置の断面図、第８図は第６図、第７図の溝の
壁面部の斜視図、第９図ａ、ｂは、他の本発明における
シール用溝の斜視図、第１０図ａ、Ｆ、Ｃは９１５　Ｍ
Ｈｚのシール装置の断面図、正面図、特性図、第１１図
ａ、ｂ、ｃは２４５０ＭＨｚのシール装置の断面図、正
面図、特性図である。 ２２・・・・・・ドア、２２．．２２ｂ・・・・・・導
体片、２６・・・・・・溝、２７・・・・・・溝の開孔
部、２８・・・・・・溝の短絡部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ばか１名第１
図 ρ ２図 第３図 第５図 ２４ 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 ノア１潤町 第１１図　□ ３Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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ドアを設け、
   前記本体と前記ドアとが対向する部分の少なくとも一方
   に一つ以上の溝部を設け、前記溝部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設置され
   た導体片群により構成さ扛、前記溝は、各導体片単位で
   溝の開孔部側と溝の短絡部側とで、溝幅、導体片幅及び
   、実効誘電率のうち少なくとも一つが異なる構成をとり
   、前記導体片群は二種類以上の異なった形状を持つ導体
   片を溝の長手方向に周期的に配置する電波シール装置。 ■　二種類以上の異った形状の導体片群のうち、少なく
   とも一種類は導体片の底部を細くシて、溝の開孔部の特
   性インピーダンスを底部の特性インピーダンスよシも小
   さくし、溝の深さを使用波長０４分の１よシも短くした
   特許請求の範囲第１項記載の電波シール装置。 （ａ　二種類の導体片を交互に溝の長手方向に配置し、
   各々の導体片によって形成される溝の開孔部側の特性イ
   ンピーダンスと短絡部側の特性インピーダンスの比を変
   えて、同一の溝で基本周波と第２高調波を吸収させた特
   許請求の範囲第１項記載の電波シール装置。