JPS6093A - 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６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語となる。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
まわシ小さい。

次に従来の他の一例として、米国特許第２．６００，６
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シ、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１１の
開口部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の有効大きさは第１図同様
、加熱庫１１よりもひとまわり小さい。

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、（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、ｌ　ＺＩＮＩ　＝
　Ｚｏｔａｎ　（−）＝０：１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、 λ′−λ０／Ｅ に圧縮される。この場合チョーク部の深さＬは、と短く
なる。しかしながらＬ′−χ／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
おりである。

（１）マグネトロンの駆動電圧は約３　ｋｖ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電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９、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
９１５　ＭＨｚに対して上下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）の大きさで周波数を自動追
尾させることにより、共振周波数が変わシ高効率動作を
得ることができる。実験によれば２４５０±６０　ＭＨ
ｚ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」ニさせることができ
た。

（４）固体発振器は大量生産により、構案マグネトロン
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ＩＳＭ周波数（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　。

５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　、　Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８
８０ＭＨｚ。

２４６０　ＭＨｚ　、　９１６　ＭＨｚ　＋　４００　
ＭＨｚ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２４６Ｑ
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
めには必然的により低い周波数を選定しなければ彦らず
、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８ＱＦＩＡ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８０誌を超えること
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２４５０　ＭＨｚ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１２ｃｍの肉塊の中央部を約５０℃にするの
に、２４６０ＭＨｚ、６００ｗで５０分以上要したのに
対し、９１５ＭＨｚ、３０ｃｗ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
シ、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。すなわち、チョーク溝の特
性インピーダンスをＺＯＣ、溝の深さをｊｌＩｃ　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ｚＱｐ、漏波路１７の長さを都使用波長を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−０）はチョーク溝１８の開孔部
ＢでｚＢ＝＝　ｊＺｏａｔａｎ−Ｔ−４２ｃとなる。１
９は電子レンジと選ぶことによりＩＺＢＩ−■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 と選ぶことによｐｌＺ４１−０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で線路始点に現出
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ε、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／ｈ弓
二になるが、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
波シールであり、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または扉の少なく
とも一方に溝を少なくとも２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シも大
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
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
ｌ　”Ｉ　ｒβ１とする。溝短絡部の特性インピーダン
ス、長さ位相定数をＺ０２１　”２　ｒβ２とする溝の
開孔端から短絡端までの距離（溝の深さ）をＱ　（ｔｏ
ｔａｌ　）とすると、ｆｆ（ｔｏｔａｌ）＝ｆｉ１＋幻
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、
Ｋ＝ＺＯ２／Ｚ０１） となることは、簡単な計算で導出できる。

従来例ではＺ０２−Ｚｏｌ、β１−β２　（すなわちに
−１）に相当するものである。したがってそのインピー
ダンスｉは（１）式よシ ーＺ０１ｔａｎ（β、Ｑ、、＊−β２ｆｆｉ２）＝Ｚｏ
１ｔａｎ（β、Ｊ！ｔｏｔａｌ）・・・・・・・・　（
２） λ となり、ｆｉｔｏｔａｌを−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、特性インピー
ダンスが２０２　＞　Ｚｏ＋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必らず１よシ大き
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＝Ｋｔａｎβ１１１
１”　ｔａｎβ２”２　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２１．幻
　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。

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７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ａｌ、間隙をｂｌ、実効誘電
体をεｏｆｆとし、溝短絡部側の幅をβ２、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４図は電子レンジの斜視図でパンチング板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が設けられ扉杷手２６は
上記扉２２に装置されている。

第５図には第４図のＡ−Ａ線断面図を示している。第４
図で扉２２は誘電体カバーで覆われ、さらに短絡部Ｃ１
開孔部Ｂをもつ小型溝２了が導体板群２８で構成され、
上記小型溝２了は溝カバー２９で覆われている。

小型溝２７は短絡部の零インピーダンスが開孔部で無限
大になるように設定されている。

本発明のポイントは線路始点人がら海開孔Ｂに至るまで
の部分における構成上の工夫にある。

すなわち本体壁面と扉２２の対向平面部で寸法ＤＣの段
差分だけ下げた平面部を設け、下げた部分の寸法Ｌ１と
、そうでない部分の寸法Ｌ２　とを等しくおいているの
である。

このような構成をとることで本体と扉との隙間（図中Ｇ
ＡＰとして示す）の変化に対して安定した電波シール特
性が得られるのである。

この安定した特性は次の如く定性的に説明がでキル。寸
法Ｌｚの平面部特性インピーダンスＺ０２は隙間（ＧＡ
Ｐ）に比例し、寸法Ｌ１の部分の特性インピーダンスＺ
０１は隙間と段差ＤＣの和に比例する。

無限大にインピーダンス変換された開孔部Ｂの値は寸法
Ｌ２離れたＡ′で さらに、線路始点人でのインピーダンスＺｉｎは次の如
くなる。

寸法りの値は４分の１波長であれば理想的であるが、小
型化のために一般的に寸法Ｌ１を４分の１波長よりも小
さくする。

第６図にＡ点でのインピーダンスＺｉｎを段差ＤＧ＝Ｏ
と段差ＤＧ＝７語の場合について、ＧＡＰを変数に示し
たものである。

本体と扉の隙間（ＧＡＰ）に対し、インピーダンスＺｉ
ｎが特にＧＡＰ＝０．５語まで段差なしくＤＣ−〇）の
場合にくらべて１桁以上小さいことが示されている。こ
れがシール性能が安定している理由である。

発明の効果 本発明は電波シール装置の小型化が実現できるのに加え
て次の効果がある。

（１）本体と扉の隙間の変化に対して安定したシール性
能が出る。

（呻　段差部の折り曲げは扉の曲げ強度を増加させる。

実施例図では寸法Ｌ２部の特性インピーダンスを寸法５
１部より小さくするために段差を用いているが、特性イ
ンピーダンスは誘電体を装荷したとき実効誘電率εｅｆ
ｆの平方根に反比例するので寸法５１部に誘電体材料を
装着する手段でも同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜３図はそれぞれ従来例の電波シール装置の断面
図、第４図は一般的な電子レンジの机）図、第５図は本
発明の一実施例の電波シール装置の断面図、第６図は同
特性図である。 １９・・・・・・加熱室、２１・・・・・・扉、２了・
・・溝、Ａ・・・・・・線路始点、Ｂ・・・・・・溝の
開孔部。 ＠１図 第２図 仏 ｊ ｆ４　ｆｓ 第３図 第４図 第６図 ｅＡＰ　（ｍｍン 手続補正書 昭和５９年７月７７０ 昭和５８年特許願第１０７０５２号 ２発明の名称 電波シール装置 ３補正をする者 市外との関係　特　許　出　願　人 任　所　大阪府門真市太字門真１００６番地名　称　（
５８２）松下電器産業株式会社代表者　山　下　俊　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　大阪府門真市太字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ５補正の対象 ６、補正の内容 （１）明細書第１２頁第１６行目の１はかれるのである
。」の次に法文を挿入しまず。 「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、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。 この原理を、理解しやすくするために、解析結果の一部
を第４図に示す。第４図は、Ａ端を励振源としＤ端を開
放した伝送路の１部に、先端Ｃが短絡された開孔Ｂｉ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。 Ａ点を同一条件で励振し、溝の深さ５Ｔを変化させたと
き、伝送路内の電界は、ａ、ｂ、Ｃのように変化し、Ｄ
端に電波がとどかないのはｂの場合、すなわち溝の深さ
５Ｔ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（ａ、ｃの場
合）、ｂにくらべて電波がよく洩れる。これはａｌ−１
１２＝ｌＴ／２−λ／１０．２　、　Ｋ＝ｂ　２／ｂ　
、　＝２を１−。 Ｋｔａｎββ、−ｔａｎβ４２　に代入することで確認
できる。」 （２）同第１３頁第９行目の「工夫をしている。」の次
に法文を挿入します。 「実際の応用にあたっては１、溝カバーのスペース（Ｔ
ＯＰｌ）や折り曲げ補強スペース１Ｘ１）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
波の乱れが発生し計算寸法から多少ずれるものである。 ずれの内容を以下に示す。 ＴＯＰｌの寸法を２ｍｍにした場合とｄＸｌを５〜６順
にした場合の例を示す。 第５図は９１６　ＭＨｚのシール装置検討例でＴＯＰｌ
の寸法で溝の深さｄＴが変化する関係を示す。ＴＯＰｌ
の寸法を１〜３間にするとｌＴは１〜６ｍｍ深くなる。 第６図は、２　ａ　６　ｏ　ＭＨｚのシール装置の検討
例でＴＯＰ１＝２ｍｍと固定し補強スペース（［Ｘｌ）
で溝の深さ４Ｔが変化する関係を示す。スペースｌＸ１
を２〜ｅｍｍにすることで溝の深さ４Ｔは１〜３朋深く
なる。」 （３）同第１３頁第１１行目、第１６行目の「第４図」
を「第７図」に補正し丑す。 （４）同第１３頁第１６行目、第１７行目の「第６図」
を「第８図」に補正します。 （６）同第１６頁第１３行目の１第６図」を１第９図」
に補正します。 （６）同第１６頁第１６行目〜第１８行目の「第４図は
〜特性図である。」を次のとおり補正します。 ［第４図ａ、ｂ、ｃは本発明における溝部の電界解析図
、第６図ａ、ｔ）、ｃは９１６ＭＨｚにおける装置の断
面図、側面図、特性図、第６図ａ、ｂ、ｃは２４５０Ｍ
Ｈｚにおける装置の断面図、側面図、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９図は同特性図
である。」 （ア）図面第４図、第５図、第６図の図面番号を別紙朱
書の通り第７図、第８図、第９図に補正し、別紙のとお
り第４図、第６図、第６図を追加します。 ＝ＡＡ 第　呑　ＩツＩ Ｃ１Ａ　Ｐ　（ｍｗｎ 名５図 （ａ） １１１処代り 第６図　（？１．） ｒｓ、ｚ。

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扉を設け、前記本体
   と前記界とが対向する部分の少なくとも一方に開孔部を
   有する溝を設け、前記本体と前記界との間に形成される
   線路の線路始点から上記開孔部に至る平面部に段差を設
   け、上記段差は本体との隙間が線路始点側が溝開孔部側
   よシ広くなるように構成した電波シール装置。