JPS608595B2 - 高周波加熱装置用ドアシ−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
るドアシール装置に関するものである。

従来技術でドァシールと言えば、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レベルが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）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はオーブンフラン
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、チョーク横８の幅すなわちチョーク横８の面６から
開放面５までの距離を概略入／４に取ることにより、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４５ｏで入射し
た場合にはノ２入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）もに、その状態で従
来技術に比して１戊旧以上の漏洩防止効果を有するより
安全なドアシール装置を提供することにある。ドアの溝
部に金属または高譲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
づ・さし、遅波線路が構成できる。

ただしこの場合、溝部はドア全周に亘つて設けられ、か
つ金属または高誘電率の誘電体は溝の長手方向全周に亘
って周期的に配され開ループを成するように構成されね
ばならない。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閉ループを成している周期
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に直径が入／８程度（入
は使用電波の波長）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Ｈ面から入／４の塁度離してそう
入するとし入力端か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ｔ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幅（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周期的に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。この方法をドアシー
ルに移して考えれば、ドア溝部の長手方向に導体ポスト
をドア溝部の全周に亘つてとぎれることなく閉ループを
成すよう配置してやれば良い。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
＾／８程度であっても、孔の厚さが＾／１５程度あれば
、孔を電波が通過するとき１虫旧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図に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
て開□を有するドア部の溝８をドア部全周に亘つて有す
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“こドア部の溝８が設けられ「ド
ア後板２と溝部外周壁亀８とで溝の閉口部を形成する。
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。ドア部の
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。さりこ溝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
れたチョークカーバー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ＩＱを示している。波形状
金属板１０‘と座標糸を導入し、波形状金属板の長手方
向をＺ方向、長さ方向を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
ＩＱ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）で波形状
金属板１０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方向の波長入ｚは入ｚ＝
２ｐとなる。例えばｐ；入。ノ４と選ばれたときには（
入ｏは自由空間中における波長）入ｚ＝入。 ２「 ｚ
方向の位相速度ＵｚはＵｚ：Ｃｏ／２となる。こ）にＣ
ｏは光遠であり、普通の平行平板線路を通過する平面波
の位相遠怒はＣｏであるから波形状金属板１８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、（２ｍノ入。）２＝３之十Ｐｙ２十８ｚ２なる関係
が常に成立し、８×，８ｙ，８ｚは位相定数で例えば８
ｚは８ｚ＝２汀／＾ｚの様に定義される。第５図の構造
においては、電界のｘ方向の変化はないと考えられるか
らＢｘ＝○であり（２竹／入。）２！Ｂ〆＋（篭）２と
なる。＾。＝２入ｚであるから６ｙは純虚数でなければ
ならない。すなわち、８ｙ＝−迅ｙ′である。こ）にｊ
は虚数単位８ｙ′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頃を無視してｅ‐ｊ８ｙｙ＝ｅ−
８Ｗ＝ｅ−々蕪ｙと書ける。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
ことを意味している。例えばｙ方向にｘｏ／４だけ波形
状金属板から離れるとエネルギー密度は２ＭＢ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小さい波となって伝搬し、
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に垂直に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−
旧以上の減衰が得られる。第６図ｂは周波数２４５肌日
は対して角柱の幅は＾／８、奥行は入ノ１０角柱と導波
管日面２３との間隙を入／４０に選んだ場合である。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界のエ
ネルギーと導体ポスト２４の表面に流れる電柱によって
、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ンパシタンスおよびイン
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
柱の代りに金属つ）状体を設置しても、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）状体の幅が入／８、奥行が入／Ｉあ
るので、金属つ）状体の入口と出口の電波の結合は約一
１紅Ｂと小さく、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＾ノ６４と
したときには上記の結合は約一紙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＾程度を考えれば良い
。この場合には上記金属つ）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
。以上の説明では、波形状金属板１０の作用を簡明に述
べるため、波形状金属板１０をドア部の溝８の長手方向
に配するとしか述べなかったが、本発明の効果を生かす
ためには次の点が重要である。すなわちドア全周に亘つ
て設けられたドア部の溝８に波形状金属板１０を周期的
にとぎれることなく閉ループを成すように配置しなけれ
ばならない。その理由は、ドア部の溝８の長手方向に平
行に入射する波について言えば、第５図ａで電波が波形
状金属板１０１こ乗って伝搬しているときは遅波である
が、例えば波形状金属板がいったんとぎれて波形状金属
板の山２０と山２０の間隔が１波長程度になるとその間
隔における電波の位相速度は光途に等しくなり、電波の
エネルギーはその間隔の部分から外部へ漏洩するためで
ある。またドア部の溝８の長手方向に垂直に入射する波
について言えば波形状金属板１０がとぎれて波形状金属
板の山２０が欠落した部分は既に述べた電波的短絡面が
構成されないので電波は単に通り抜け外部へ漏洩するか
らである。以上から波形状金属板１０をドア部の溝８の
全周に亘つて閉ループを成すように配することにより、
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寸法構造について述べる。

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４・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
状金属板の幅が小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属
板の幅としては入／３０以上が必要である。ただ第７図
のデー外ま電波通路１９の間隙が入ノ１２０におけるも
のである。次に波形状金属板１８と溝部外周壁との距離
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、特定の周波数帯でのみ遅波線路が
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、第鯵図ｂの如くなる。同図において減
衰量が広伯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管々軸方向に垂直に
伝搬する波はリア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２４
５０ＭＨ２とすれば、１＝１０側すなわち１が入／１２
未満であることが必要である。波形状金属板ＩＱとドア
後板２との距離ＩＹ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亀川こ入射す
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１８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１８とドア後板２との距離に対す
る漏洩電力密度を示すが「同図より波形状金属板１０と
ドァ後板２との距離１７は人ノｉ沙〆上必要であること
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
１０に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ＩＱ図はオーブ
ンフランジ３に垂直に金属板２９を立て「ドア前板１と
で電波通路３８を横成している。第電１図はドア前板１
にドア前板軍のフランジ部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方向へは入
／４当り２のＢ程度のリアクティブな減衰をする。しか
し第１０図あるいは第亀ｉ図に示したような電波通路か
ない場合には「波形状金属板雷０とドア外部との距離は
入／１脇里度（第３図参照）であるから、ドァ周辺にお
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「漏洩電力密度は例えば家庭
用電子レンジに電波通路３０を入ノ６だけ付加すること
により、７凪低下させることができる。第３図「 亀蟹
図「 畳１図の実施例では〜ドア部に溝を設け波形状金
属板を配しているが、単に相対的位置関係であるから、
加熱室壁面に溝を設け波形状金属板を設置しても同様の
効果が得られる。

従来においてはチョーク横造、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
時においてへ例えば０．１ｍＷ／地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２４５０
ＭＨＺ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柳としても０．０１ｍＷ／流の漏洩電力と
することができ〜低コスト化及びＩＭＢ以上の安全性向
上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来術のドアシール装置であるチョーク構造の
横断面図、第２図は高周波加熱器の縦断面図、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−実施
例の斜視図ト第６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
は周波数と減衰量の関係を示す図、第９図は波形状金属
板とドア後板との距離に対する漏洩電力密度の関係を示
す図、第ＩＤ図、第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？図 第鼠図 第１１図 第８図 第９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、ドア部またはこれに対向する加熱室壁面の少
   なくとも一方の全周に亘つて溝を設置し、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波長未満の折曲げ長さで折り曲げて上記溝内の
   長手方向全周に亘つて閉ループを成するように設置した
   ことを特徴とする高周波加熱装置用ドアシール装置。