JPS61208775A - 高周波加熱装置 - 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 本発明は高周波加熱装置の高調波漏洩防止構造の改良に
関する。

従来の技術 高周波加熱装置において、基本波を２．４５ＧＨｚ±５
０ＭＨ２とした場合、下記のような高調波が発生するこ
とが確認されている。ただし全部の高調波が大きいわけ
ではない。

第２高調波　　　４．９　ＧＨｚ±１００ＭＨｚ第３高
調波　　　７．　！１５　ＧＨ１±１５０　ＭＨｚ　　
。

第４高調波　　９．８ＧＨｚ±２００　Ｍｕｚ第５高調
波　　１２．２５　ＧＨｚ±２５０　ＭＨｚ第６高調波
　　１４．７　ＧＨｚ±３００　Ｍｕｚ第７高調波　　
１７．１５ＧＨｚ±３５０ＭＨ２上記のうち第５高調波
は各家庭で個別受信する直接放送衛星（ＤＢＳ）の放送
周波数帯１）．７〜１２．７ＧＨｚに重なり、テレビ画
像に横縞が入るなどの実害を与・える恐れがある。また
、他の高調波も将来何らかの無線機器の周波数帯に重な
り、実害を与えることが予想される。

高周波加熱装置の′高調波漏洩防止手段として主なもの
は次の通りである。

１）１　　高周波発振器２例えばマグネトロンの入力側
に高調波用フィルタを設ける。

（２）　　高周波発振器の出力アンテナ部に高調波用チ
ョークを設ける。

（３）　　高周波発振器と加熱室とを連結する導波管に
高調波用フィルタを設ける。

（４）　　加熱室や加熱室を収納する外箱の吸気穴。

排気穴などの穴径、ピッチ等を調節する。

（５）導波管や加熱室などの接合部に電波減衰材を充て
んする。

（６）　　加熱室の開口部を開閉するドアのシール部に
基本波用チョーク以外に高調波用チョークまたは高調波
吸収体を設ける。

上記（３）項の高調波漏洩防止効果が十分であれば。

上記（１）項の手段を追加するだけで、他の手段は不要
となるので、コスト的に有利である。

上記（３）項に該当するものとして２面対称に配列され
る複数のリプを有するフィルタ構造物を方形導波管内に
設ける提案が特公昭５２−１７８９）号公報におる。こ
の公報によると、リプが方形導波管の管軸方向に対して
直角の連続した板状である。基本波用の導波管は、高調
波に対しては複数の伝送モードが存在し、高調波の次数
が高くなるほど多数の伝送モードが伝送可能となる。高
調波の各伝送モードには自由空間波長λ０よりも長いそ
れぞれ固有の遮断波長λＣと、このλＣに対応する管内
波長λりがあることが知られている。したがって上記公
報のような連続した板状のリプでは高調波の各伝送モー
ドに対してリプの高さ、厚み、ピッチを選ぶ必要がある
ので、高調波の次数が高くなるほど構造が複−雑となっ
ていた。

発明が解決しようとする問題点 従来の高調波漏洩防止用の導波管フィルタでは。

高調波の次数が高くなるほど構造が複雑となり。

コスト的に不利でめった点でるる。

問題点を解決するための手段 加熱室と高調波発振器とを連結する方形導波管内におい
て、高調波のＴＥｍｏモードを減衰させるための複数の
スリットを切った魚骨状金属板を基本波のＴＥ　Ｉ　ｏ
モードおよび高調波のＴＥｍｏモード以外のモードをカ
ットオフする金属製の支持体によ５Ｈ面との間隙を確保
するように支持する構成とじたものである。

作用 このように構成することによって、方形導波管から加熱
室に向かって伝搬しようとする少なくとも一つの高調波
のあらゆる高次モードに対して十分な減衰効果を発揮す
る。

実施例 以下２本発明の一実施例について構成および作用を図面
に従って説明する。

第８図のように高周波発振器１と加熱室２とを連結する
方形導波管６内に高調波減衰用のフィルタ４を挿入し、
高周波発振器１から発生した高調波が加熱室２内に向か
って伝搬するのを阻止している。加熱室２内では被加熱
物の焼けむらを少なくするため２例えばターンテーブル
５が設けられている。フィルタ４の構成を第１〜３図に
示す。

これらの図において、方形導波管６の長辺寸法Ａ。

短辺寸法Ｂは加熱周波数すなわち基本波の自由窓λＯλ
Ｏ 間波長λ０に対してそれぞれ−＜ｈ＜λｏ、Ｂ　＜　２
となっており、　ＴＥＩｏモードが伝搬するようになっ
ている。この方形導波管３内には、高調波の自由空間波
長ズ０の約７の深さＤｉ持つ複数のスロット６を高周波
エネルギー伝送方向（）方向）に切った魚骨状金属板７
を高調波の自由空間波長λ・の約ユ以下のピッチＰで、
長辺方向（２方向）に配設している。スロット６の入口
は方形導波管６０Ｂ面（幅の広い面）８に対向している
。魚骨状金属板７は。

方形導波管内の８面８に対して高調波の自由空間波長λ
０の７以下の空隙寸法Ｇを保持すると共に。

両端をＥ面（幅の狭い面）９に接合した金属製の支持体
１０によって支持されている。支持体１ｏにはネジ１）
をネジ込むための穴のめいたネジ取付部１２が方形導波
管３の８面９との接合部に設けられており、支持体１０
と方形導波管３の８面９とを接合した際、ネジ１）が方
形導波管３内の空間に露出しないようになっている。魚
骨状金属板７の両端は。

基本波に対する反射を少なくシ、かつ高周波エネルギー
を方形導波管３内の上方と下方の二つに等分するための
テーパー１６を設けている。

次に、上記構成の実施例について作用を説明する。基本
波に対して通過域となっている方形導波管ろ内に第２〜
７高調波が混在した場合、この方形導波管３内にはそれ
ぞれの高調波に対して多数の高次モードが存在する。第
１図に示すｚｙｉ座標において、方形導波管ろの長辺方
向（２５方向）における電界最大点の数ｋｍ　（ｍ＝１
．２．３．・・つ、短辺方向（ｙ方向）における電界最
大点の数ヲｎ（ｎ＝１．２．３．−）とすると、ＴＥｍ
ｏモード、　　ＴＥｍ。

モード、　　ＴＥｏｎモードが存在し、磁界最大点の数
で同様に見た場合、　　ＴＭｍｎモード＊　　７Ｍｍｌ
モード、ＴＭＩｎモードが存在することは周知である。

本発明では上記高調波の少なくとも一つの高調波１例え
ば第５高調波に対して支持体１０によｔ）　ＴＥｍｏモ
ード以外のモードをカットオフし、さらに魚骨状金属板
７によりＴＥｍｏモードを減衰させるものであるが、以
下詳細に作用を説明する。

第２図において支持体１０と方形導波管６の８面８との
間の空隙は、ｙ方向に対しては高調波の自画に対しては
基本波の自由空間波長λ０の１よりも大きい大寸法にな
っているため、この空隙ＧＸＡに対して高調波はｙ方向
に電界最大点がなく、　　一方向にｍ個めるＴＢｎｎｏ
モードとして進入し、他のモードはカットオフされる。

支持体１０と方形導波管６のＥ面９との接合部に隙間が
あると、フィルタ４に高調波のＴＥ　ｏ　ｎモードが進
入するので、できるだけ密着させることが必要である。

また、支持体１０が誘電体の場合には１例えば第４図の
ように魚骨状金属板Ｚどうしの間に誘電体を透過した電
磁界が進入し、スロット６内に入り込む電磁界の比率が
少なくなり高調波の減衰が少なくなると推測される。こ
のような条件では魚骨状金属板７による高調波の減衰作
用が少なく、フィルタとして実用にならないことが実験
的に確認されている。支持体１０を本発明のように金属
製にすると、支持体１０は高周波発振器１からフィルタ
４に進入する高調波成分子　ＴＥｍｏモードに限定する
というモード規制作用の外に、下記のように電磁界を方
形導波管３の８面８と魚骨状金属板７との間に形成され
るスロット線路に沿って強制的に伝搬させようとする電
波通路規制作用がある。

支持体１０と８面８との間の空隙に伝搬してきた電磁界
、すなわちＨ面８近傍に集められた電磁界は１次に魚骨
状金属板７と８面８との間の電波通路に進入する。この
電波通路を第５図に示し、この図の一点鎖線で囲んだ領
域における電磁界分布を第６図に示す。ただし、第６図
では、電磁界分布を分かり易くするため、魚骨状金属板
７のスロット６を省略しておす、１４は魚骨状金属板７
の影像でおる。影像１４を考慮すると、魚骨状金属板７
と方形導波管３の８面８との間の電波通路はマイクロ波
伝送線路の一種として知られているスロット線路とみな
せる。スロット線路内の電磁界の波長は自由空間波長λ
０である。このようなスロット線路内に、支持体１０と
８面８との間の空隙を通過したＴＥ　ｍｏｎモード大部
分を導き入れるためには。

電界と導体との境界条件の原理から魚骨状金属板７と８
面８との空隙寸法Ｇが魚骨状金属板Ｚどうしの間の空隙
寸法Ｑ（第２図参照）よりも小さいことが必要である。

また、支持体１０および魚骨状金属板７のＨ面Ｂに対向
する面どうしの表面電流の連続性を考慮すると、第１図
のように両者１０゜７のＨ面８側の面が互いに同一面上
にあり、かつ導通していることが好ましい。さらに、ス
ロット□線路は、この線路と双対の関係にあるマイクロ
ストリップ線路と置き変えて考えることができるのλ。

は周知の通りである。したがって、深さＤを約７とした
スロット６を複数個設けた魚骨状金属板７と８面８との
間の電波通路は、第７図のようなストリップ導体を持つ
マイクロストリップ線路と等価と考えられる。第７図の
マイクロストリップ線路は主線路１５に−の分岐線路を
りピッチで複数個λＯ 設けたもので、帯域阻止フィルタとして知られているも
のである。λｏ’を高調波の自由空間波長とすることに
より、高調波に対する帯域阻止フィルタとして作用する
。

次に、魚骨状金属板７のピッチＰ、スロット６の深さり
、ピッチＰａと高調波の自由空間波長λ０の関係につい
てまとめてみる。魚骨状金属板７のピッチＰとして、支
持体１０と８面８との空隙ＧｘＡを通過する高調波のＴ
Ｅｌｏ、　ＴＥ２ｏ、　ＴＥ１０・・・・・・モードの
すべての電界最大点の位置に魚骨状金属板７が対応する
ように設定すれば、各スロット線路の入力端が電界最大
となり、スロット線路内へ電磁界が進入し易くなり、ス
ロット６に入いる電磁界の割合が多くなり、帯域阻止フ
ィルタとしての作用が十分発揮できる。魚骨状金属板７
どつしの間の空隙が支持体１０とＨ面との空隙ＧＸＡを
通過する高調波のＴＥｍｏモードの中で最も短かい遮断
波長λＣを持つモードは最高次のモードである。ピッｆ
ｐの最大値としては、その最高次のモードの遮断波長Ｔ
Ｅｍｏモードの遮断波長λＣのｉよジもピッｆｐが大き
い場合に、魚骨状金属板７どうしの間の空隙に高調波の
電磁界が進入し易くなり、スロット６に入いる高調波の
電磁界の割合が減り、帯域阻止フ、イルタとしての作用
が損われるからである。ＴＥｍ。

するｍの数値を最も大きくしたときのびの値で。

このとき、λＣがλ０に最も接近している。ちなみに。

Ａ＝８０＋ｍ＋＋の方形導波管６では、基本波を２．４
５　ＧＨｚにすると、第５高調波のＴＥｍｏモードの最
高次のｍλ。λ０ 園で、ｉとｉとは近い値となっている。したがって、ピ
ッチＰの最大値としては、高調波の自由空間波長λ０の
約ｉとみなしてもよい。スロット６の深さＤとピッチＰ
ｓ（第５図参照）は、魚骨状金属板７と８面８との間の
空隙をスロット線路とみなし、このスロット線路がマイ
クロストリップ線路と双対であり、マイクロストリップ
線路を帯域阻止フィルタとして作用させるための条件を
考慮すす ると２両寸法ともに高調波の自由空間波長λ０のｉとな
る。しかし、魚骨状金属板７と８面８との空隙寸法・Ｇ
、スロット幅Ｗ等の相対的寸法関係によってスロット６
の入口付近の電磁界分布が変わってくるので、スロット
の深さＤおよびピッチＰａをλ０ 高調波の７とするのは大体の目安としてである。

魚骨状金属板７０両端に設けたテーパー１３は。

方形導波管３内を伝送する高周波エネルギーを上方と下
方に２等分し、魚骨状金属板７と８面８との間のスパー
クを防止すると共に、フィルタ４を挿入したことによる
反射を少なくするものである。

なお、高周波発振器１から発生した基本波は。

テーパー１６により上方と下方に２等分され、それぞれ
支持体１０と８面８との間の空隙ＧＸＡを’ｒｒ：、。

モードとして通過し、魚骨状金属板７と８面８との間の
空隙の電波通路に入る。例えば、基本波を２．４５ＧＨ
２とし、スロット８の深さＤを第５高調波λ０ ６．１）１ＩＩ＋程度に設定すると、基本波では７４Ｆ
ｉ３α６ｍであり２寸法的にかけ離れており、殆んど減
衰を受けずにフィルタ４部分を通過する。

発明の詳細 な説明したように２本発明によると、高周波発振器から
発生した高周波エネルギーは、方形導波管から加熱室に
向かって伝搬するが、方形導波管の長辺方向（２方向）
に並べた魚骨状金属板を金属製の支持体で支え、この支
持体と方形導波管のＨ面との間の空隙寸法Ｇを高調波の
自由空間波長λ０の１／２以下とし、上記高周波エネル
ギーに混在する上記波長λ０を持つ高調波のＴＥｍｏモ
ード以外のモードをカットオフしており、魚骨状金属板
はＴＥｍ。

モードのみを減衰させればよいので、構造が簡単であり
、方形導波管の軸方向（Ｊ方向）の寸法を短かくするこ
とができ、コンパクトでコスト的に有利なフィルタを備
えた高周波加熱装ａｔ提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による高周波加熱装置の方形
導波管内に入れたフィルタの要部斜視図。 第２図は同フィルタのｚｙ面における断面図、第６図は
同フィルタのネジ取付部付近の斜視図、第４図は同支持
体が誘電体で形成されたことを想定した場・合の魚骨状
付近の電磁界分布の例を示す断面図、第５図は同２．）
面内における魚骨状金属板の拡大図、第６図は同方形導
波管のＨ面と魚骨状金属板との間の電波通路の電磁界分
布説明図、第７図は同マイクロストリップ線路形帯域阻
止フィルタの原理図、第８図は本発明の高周波加熱装置
の一実施例を示す要部断面図である。 １・・・高周波発振器、　　２・・・加熱室。 ６・・・方形導波管、　　　４・・・フィルタ。 ６・・・スロット、　　　　７・・・魚骨状金属板。 ８・・・Ｈ面、　　　　　　９・・・Ｈ面。 １０・・・支持体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加熱物を収納する加熱室（２）内に高周波発振器（１
   ）からの高周波エネルギーを伝送する方形導波管（３）
   を有する高周波加熱装置において、上記導波管（３）の
   Ｈ面（８）に対向する入口を持つ複数のスロット（６）
   を切った魚骨状金属板（７）を方形導波管（３）の長辺
   方向（２方向）に複数枚配置し、上記導波管（３）のＨ
   面（８）に対して空隙を保持すると共にＥ面（９）に対
   して両端を接合した金属製の支持体（１０）により上記
   魚骨状金属板（７）を支持し、かつ上記支持体（１０）
   と上記方形導波管（３）のＨ面（８）との間の空隙寸法
   Ｇを高調波の自由空間波長λ＿０の１／２以下としたこ
   とを特徴とする高周波加熱装置。