JPS61208779A - 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？　２．４５ＧＨｚ±
５０ＭＨｚ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　　　　７．３５　Ｇ　Ｈｚ±１５０ＭＨｚ第
４高調波　　　　９．８　　ＧＨｚ±２００ＭＨｚ第５
高調波　　　１２．２５ＧＨｚ±２５０ＭＨｚ第６高調
波　　　１４．７ＧＨｚ±３００ＭＨｚ第７高調波　　
　１７．１５ＧＨｚ±３５０ＭＨｚ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１１．７〜１２．７ＧＨｚ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）　　高周波発振器９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全連結する導波管に高調
波用フィルタを設ける。

（４）加熱室や加熱室全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
る複数のリブ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５２−１７８９１号公報にある。こ
の公報によると、リブ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λＯ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λｇ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
ブでは高調波の各伝送モードに対してリブの高さ、厚み
。

ピン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。

コスト的に不利であった点である。

（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’ｌ切った魚骨状金属板を基本波のＴＥｌ　０
モードおよび、高調波のＴ　Ｅ　ｍ　ｏモード以外のモ
ード金カットオフする金属製の支持体によりＨ面との間
隙全確保するように支持する構成としたものである。

（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３内に高調波減衰用のフィルタ４ｔ−挿入し
、高周波発振器１かも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１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３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空間波長λＯに対してそれぞ
れ−Ｚ　＜Ａ＜λｏ、　Ｂ　＜　　２し一＆＋−イ謙−
ｈ’ｔ”口４＾峡−【−ユφた働−フ　シ＾Ｉｆ之って
いる。この方形導波管３内には、高調波の自由空間波長
λ０の約■の深さＤｉ持つ複数のスロ・ント６を高周波
エネルギー伝送方向（２方向）に切った魚骨状金属板７
を高調波の自由空間波長λ０の約フ以下のピッチＰで、
長辺方向（ｘ方向）に配設している。スロット６の入口
は方形導波管３のＨ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３の８面８に対して高
調波の自由空間波長λ０の、３２Ｌ下の空隙寸法Ｇｉ保
持すると共に２両端ｔ−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
１０にはネジ１１をネジ込むための穴のちいたネジ取付
部１２が方形導波管３の６面９との接合部に設けられて
おり、支持体１ｏと方形導波管３の６面９とを接合した
際、ネジ１１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金方形導波管
３内の上方と下方の二つに等分するためのテーパー１３
′＆−設はてい／、− 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３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ｘｙｚ座標において、方形導波管６の長
辺方向（ｘ方向）における電界最大点の数’ｋｍ（ｍ＝
１．２，３．・・・）。

短辺方向（ｘ方向）における電界最大点の数ｆｎ（ｎ＝
１．２，３．−）とすると、ＴＥｍｎ　モー　）’。

Ｔ　Ｅｍｏ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、　　
ＴＭｍｌモード、７ＭＩｎ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２例えば第５高調波に対して支持体１０によりＴＥｍ
ｏ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Ｔ　Ｅ　ｍ　ｏ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３の８面８との
間の空隙は、Ｘ方向に対しては高調波の自由空間波長λ
０の７以下の寸法Ｇに保持され。

Ｘ方向に対しては基本波の自由空間波長λ０の７よりも
大きいＡ寸法になっているため、この空隙ＧｘＡに対し
て高調波はＸ方向に電界最大点がなく、Ｘ方向にｍ個あ
るＴＥｍｏ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８面９との接合部に隙間が
あると、フィルタ４に高調波のＴＥｏｎ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２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１０ｔ一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ｉＴＥｍｏ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乙の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８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
おり、１４は魚骨状金属板７の影像である。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λ０である。このようなスロ
ット線路内に、支持体１０と８面８との間のゲＢ　Ｉｔ
＠　　−１−二＆　２ｍ　　１　　　入　Ｔ　Ｃ，−、
−、＜　　　　　Ｌψ／Ｆ’％−１−立＋７１：Ｌ　　
＜−Ｓｉｒ　　４　１　　、ｈるだめには、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８面８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８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葦しい。

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
るのは周知の通りである。。

したがって、深さＤ＝ｉ約　１　としたスロット６全複
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）　ＩＪツブ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’ｔ７　　ピッチで複数個設けたもので、帯域阻
止フィルタとして知られているものである。λｏｆ高調
波の自由空間波長とすることにｒね　恵！円波に枡す入
帯曽■１←フメルタふして佐用する。

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ＰＳ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ＧＸＡｉ通過する高調波のＴＥ１０゜ＴＥ２０
．　ＴＥ３０．・・・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Ｚどうしの
間の空隙が支持体１０と８面８との空１％ＧｘＡ１通過
する高調波のＴＥｍｏモードの中で最も短かい遮断波長
λｃｆ持つモードは最高次のモードである。ピッチＰの
最大値としては、その最高次のモードの遮断波長λＣの
７に対応する寸法である。これは、高調波のＴＥｍｏモ
ー°ドの遮断波長λＣの１よりもピッチＰが大きい場合
に、魚骨状金属板Ｚ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、帯域阻止フィルタとしての作用が損われ
るからである。ＴＥｍｏモードの最高次の遮断波長λＣ
はλｃ＝”’）λｏｆ満ひ 足する戸の数値を最も大きくしたときの　　の値で、こ
のとき、λＣがλＯに最も接近している。ちなみに、Ａ
＝８０ｍの方形導波管３では、基本波を２．４５ＧＨｚ
にすると、第５高調波のＴＥｍｏモードの最高次のｍは
６であり、このときのｌは１３．３■で、　−は１２．
２ｍで、−２−とｌ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７とみなしてもよい。

スロット６の深さＤとピッチＰＳ（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ると２両寸法とも
に高調波の自由空間波長λ０の１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乙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・
ソチＰＳ＝２高調波の１　とするのは大体の目安として
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１３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ＧＸＡｉＴＥ１０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？２．４５ＧＨｚとし
、スロット８の深さＤを第５高調波阻止用に第５高調波
の自由空間波長λＯの一である６、１ｗｍ程度に設定す
ると、基本波では■は３α６ｆｆｉｌ＋でアリ、寸法的
にかけ離れており、殆んと減衰を受けずにフィルタ４部
分を通過する。

（発明の効果） 以上説明したように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、方形導波ピッチＰと、魚骨状金
属板に切ったスロットの深さり、ピッチＰＳ等の寸法全
調節することにより。

上記高周波エネルギーに混在する少なくとも一つの高調
波全阻止することができるので、構造が簡単であり、方
形導波管３の軸方向（２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
た高周波加熱装置を提供できる。

【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６内に入れたフィルタ４の要部斜視図、第２図は
同フィルタ４のｘｙ面における断面図、第３図は同フィ
ルタ４のネジ取付部１２付近の斜視図、第４図は同支持
体１０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ｙｚ
面内における魚骨状金属板７の拡大図、第６図は同方形
導波管乙の８面８と魚骨状金属板７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２．プ綱
ｍ刑帯惜叩小フノルタの原種Ｍ−笛８図は本発明の高周
波加熱装置の一実施例全示す要部断面図である。 １・・・高周波発振器　　　　２・・・加　熱　室３・
・・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・・・Ｅ　　　　　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（ｘ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）を支持したことを特徴とする高周波
   加熱装置。