JPS6070691A - 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ｈ′ｎ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８１ｉ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１１図において、１は電子レンジの加熱
庫であシ、この加熱庫１の開［」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ＩＪ　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の奥行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波長である。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２４５０　ＭＨｚであるので、４分
　゛の１波長は約３０（転）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
電磁誘導により加熱調理するものである。この加熱庫１
１の開１」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１コ部１３の有効大きさは第
１図同様、加熱庫１１よりもひと寸わり小さい。

上述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ＺＯ１深
さｆｆ１Ｌ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　ハ、２πＬ ＺＩＮ　＝　１Ｚｏｔａｎ　（コア） （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（’＞　）−の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ε、〕を充填す
ると、゛電波の波長λ′は、 λ′鯛λ０／〆Ｔ「 に圧縮される。この場合チョーク部の深さＬ′は、Ｌ’
　４；Ｌ／１／　ｅ　ｙ と短くなる。しかしながらＬ’　＝λ′／４とすること
に変シばなく、チョーク方式においては、？朶さを実質
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
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シ
、たとえリークしても感″ｉＭ４］１故が発生しにくい
ものである。このだめアーヌ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
９１５　ＭＨｚに対して」１下１３　ＭＨｚの範囲で変
化させることができる。したがって、負荷（調理物ンの
大きさで周波数を自動追尾させることによシ、共振周波
数が変わ９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６０〜８０％向
上させることができた。

（４１固体発振器は大量生産により、将来マグネトロン
よりも低価格となシ得る。

また現在高周波調理用として国際的に割シ当てられてい
るＩＳＭ周波数（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　＋５ｃｉｅｎ
ｔｉｆｉｃ　、　Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８８０ＭＨｚ
。

２４５０ＭＨｚ　、　９１５　ＭＨｚ　、　４００　ｋ
ｕｌｚ等であり、これを逸脱して使用してはならない。

現在のマクネトロンは上述のとおｆ）　２４５０ＭＨｚ
で発振させているが、固体発振器で、同一周波数２４５
０ＭＨｚで発（辰させると、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ｊＦａ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８０ｍｍ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＋ｕ＋を超えることになシ、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、発振周波数を２４５０ＭＨｚから９１５　ＭＨｚ
に変更する長所は次のとおシである。

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１２ｃｍの肉塊の中央部を約５０℃にするの
に、２４５０ＭＨｚ　、　６００　Ｗで５０分以」１要
したのに対し、９１５　ＭＨｚ　、　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９１５　ＭＨｚ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波長よシも小さくでき、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
ンピーダンスをＺｏｃ　、溝の深さをｔｏとし、加熱室
からチョーク溝に全る漏波路１の特性インピーダンスを
Ｚｏｐ　、漏波路１７の長さをｔｐ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＝Ｏ）はチョーク溝１８の開孔部Ｂで
２π ＺＢ　＝　ｊＺｏｃｔａｍ−；ｌｃとなる。　１９は電
子しλ ンジの加熱室、２０はドアである。ここでｔｃ＝イと選
ぶことによ、り１ＺＢＩ＝■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 ４と選ぶことによりｌ　ＺＡ　ｌ−０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ことて線路始点
に現出することによシミ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ε１の誘゛亀体を
装荷することにより波長λ′は自由空間波長λのλ／ｆ
りになΣ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
波シールであシ、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
の寸法よシ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有る。

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。

溝開孔部の特性インピーダンス、長さ１位相定数を２０
１　ｅ　７１　ｒβ１とする。溝短絡部の特性インピー
ダンヌ、長さ２位相定数をＺ　ｏ２　Ｈ１２＋β２とす
る溝の開孔端から短絡端までの距離（溝の深さ〕をｔ　
（ｔｏｔａｌ　）とするとＬ　（ｔｏｔａｌ　）　＝　
１１＋ｔ２となる。

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

従来例ではＺｏ２　＝　Ｚｏｌ　、β１−β２〔即ちに
一１〕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（β１Ｌ１＋β２７２）＝Ｚｏ１　ｔａ
ｎｆβ１・ｔｔｏｔａ　ｌ　）　−・＝（２１ （！：　ｆＺ　’）　、ｔｔｏｔａｌ　ｆ−とすること
でインピーダンヌ反転していた。

一方本発明の構成゛によれば構成要件より、特性インピ
ーダンスがＺｏ２）Ｚｏｌであるから、１式において特
性インピーダンスの比にの１直は必らず１より大きくな
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−Ｋｔａｎβ１７１・ｔａｎ
β２ｔ２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　＋　Ｉ−２を小さ
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λ
／４線路ではなく、９２未満線路でインピーダンス反転
を実施するものである。この原理を理解しやすくするた
めに、解析結果の一部を第４図ａ、ｂ、ｃに示す。第４
図は■端を励振源とし◎端を開放した伝送路の１部に、
先端０が短絡された開孔■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。■点を同
一条件で励振し、溝の深さ１−Ｔｋ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、◎端
に電波がとどかないのは第２図すの場α、すなわち溝の
深さｔ７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（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＝ｔ、２−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
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を８１間隙をｂ１実効誘′市率
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Ｋを次式で計算し、 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。

第５図は電子レンジの斜視図でパッチング板２１を有す
る扉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６図には第５図のＡ−Ａ線断面図を示す。第７図には
、溝２６を構成する導体壁面の斜視図を示し、第８図に
は溝２６の外周縁側壁面の斜視図を示す。第５図におい
て溝２６には折り曲げ部ａを有する封口板２９が、溝の
開孔部２７に臨み、溝の外周縁側壁面３０は溝の底部を
形成しているドア板３１の外周部に取９イーＪけである
。溝の開孔部は抜は防止のだめの折り曲げ部を有する溝
カバ３２で覆われ、ドアの外装を美しくし、シール構造
の保護のためにドアカバー３３がドアの外面を覆ってい
る。溝２６の開孔端と短絡端はそれぞれ２７．２８で示
される。第６図、第７図に示すように溝の外周縁側壁面
３０は溝の長手方向に周期的に溝幅が変化する方向に凸
凹に折シ曲げられ、ピッチＰごとに溝の短絡端の近くに
穴３４が設けられた構Ｊ戊で、’ｌ　ｌｅｌｆ１ｇ部か
らなる。

第６図、第７図において、溝の外周縁側壁面３０の０部
は幅ａ１．ｄ部は幅ａ２とし、山］口仮２９の折れ曲げ
部ａと０部、ｄ部とドア板３１との間隙はそれぞれｂｌ
、ｂ２としている。従って溝２６における特性インピー
ダンス比にはとなシ、Ｋを１よｐも大きくすることで溝
の一夕衣（１１＋１２）を４分の１波長よりも小さく構
成している。

これまで述べた′直波シールの構成は、９１５Ｍ）ＩＺ
用の電波シール装置の小型化のみならず、現行の２４５
０ＭＨｚの電子レンジやその能の周波数の′電波シール
装置の小型化にも応用できることはいうまでもない。

本質的に１＝Ｋｔａｎβ１ｔ１　ｔａｎβ２ｔ２ヲ満た
ずインピーダンス反転法の誤差要因について述べる。

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（Ｔｏｐｌ）や折り曲げ補強スペースｌ１ｘ
１）ｋ設けることが少なくない。これらは原理説明をし
た場合に比べ電波の乱れが発生し」一式通りｒｉｌＷＬ
だ寸法から多少ずれるものである。

ずれの内′）６を以下に示す。

Ｔｏｐ　１の寸法を２咽にした場合とｌｘＩを５〜６咽
にした場合の例を示す。

第９図は９１５　ＭＨｚのシール装置検討例でＴｏｐｌ
の寸法で溝の深さｔ７が変化する関係を示す。Ｔ”　ｏ
ｏｌの寸法を１〜３ｍｍにするとｔＴは１〜６ｒＭｌ深
くなる。

第１０図は、２４５０ＭＨｚのシール装置のイリド４例
でＴｏｐｌ　＝　２ｍｍと固定し補強スペース（ｔｘｌ
　）で溝の深さｔＴが変化する関係を示す。スペースｔ
ｘＩを２〜６ｍｍにすることで溝の深さｔＴは１〜３咽
深くなる。

発明の効果 以」−のように本発明によると、発明のＬ１的である電
波シール装置の小型化を実現できる効果に加えて次の効
果が出る。

（１１Ｊｘｉ　＋　＋板の折り曲げ部で寸法ｂ１’ｔｂ
２より小さくしであるのでドアの溝部全アンター力・ノ
ドなしに製造できる。

（２）封目板の折り曲げ部は溝カバー押えに兼用できる
。

（３）　ドアカバーで外側を装うので、外観がきれいニ
仕上がると同時に、シー）Ｖ構造が補強される。

（４溝外周縁側壁面の導体を４）覆り曲げることにより
ドアの強度が増加する。

（５）溝板に封口板と外周縁壁面を取りつけるという簡
単な構造でかつ小型であるので低コスト化に適した電波
シール装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ、ｂ、第３図はそれぞれ従来側の電波
シール装置の断面図、第４図ａ、ｂ、ｃは電波の状態を
示す図、第５図は一般的な′ＩＬ子レンジの斜視図、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
図、第７図は溝壁面の斜視図、第８図は溝外周縁側の壁
面の斜視図、第９図ａ、ｂ、ｃは９１５　ＭＨｚのシー
ル装置の断面図、正面図、特性図、第１０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、２６・・・・・・溝、２７　・・
・・溝開孔部、３０・・・・・・溝の外周縁側壁面、ａ
・・・・折り曲げ部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 〃 第３図 第５図 ？３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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溝
   を設け、前記溝の開孔部は先端に折り曲げ部を有する封
   口板が覆い、溝の外周縁側壁面は、溝幅が溝の長手方向
   に周期的に変化するように折シ曲げである導体板で構成
   され、前記導体板の底部に穴を周期的に設け、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
   シも小さくした電波シール装置。