JPS61208780A - 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
０ＭＨｚ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±１ｏｏＭＨｚ第３
高調波　　　　７．３５ＧＨｚ±１５０ＭＨｚ第４高調
波　　　　９．８　ＧＨｚ±２００ＭＨｚ第５高調波　
　　１２．２５　Ｇ　Ｈｚ±２５０ＭＨｚ第６高調波　
　　１４．７　ＧＨｚ±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１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。

（６）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全光て
んする。

（６）加熱室の開口部全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１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を号公報にるる。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モード全減衰させるための複数の
スリットヲ切った魚骨状金属板を基本波のＴＥ１０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１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λ０に対してそれぞ
れ−７＜Ａ＜λｏ　＊　Ｂ　＜　２となっており、ＴＥ
１０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λ０の約１の深さＤ
を持つ複数のスロット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７ｔｌ−高調波の自由
空間波長λ０の約７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６０入口は方形導波管６
のＨ面Ｃ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ｌ以下の空隙寸法Ｇｉ保持すると共に９両端
１＜Ｅ面（幅の狭い面）９に接合した金属製の支持体１
０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６の８面９と全接合した際、ネジ１１が方形
導波管３内に露出しないようになっている。魚骨状金属
板７０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１３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ｉｍ（ｍ＝＝
１．　２．　３．・・・）。

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

ＴＥｍｏ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、　　Ｔ
Ｍｍｌモード、　　ＴＭｌｎ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ＴＥ
ｍｏ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、Ｘ方向に対しては高調波の自由空間波長λ
Ｏ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λＯ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−人し。

他のモードはカットオフされる。　　　　　−支持体１
０と方形導波管３の６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１例えば第４図の
ように魚骨状金属板７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ｔＴＥｍｏ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６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、電磁界分布を分かシ
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ヲ考
慮すると、魚骨状金属板７と方形導波管６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λＯである。このようなスロッ
ト線路内に、支持体１０と８面８との間の空隙全通過し
たＴ　Ｅｍｏモードの大部分を導き入れるためには、Ｗ
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７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め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
るのは周知の通りである。

したがって、深さＤを約　■　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）　ＩＪ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）　ＩＪツブ線路は主線路１５に輩
の分岐線路を７　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。λ０を高調
波の自由空間波長とすることによジ、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ＧｘＡ２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との空隙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λ
ｃｆ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ｌ
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ｌ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λ
ｃ＝”＞λｏｋ満ひ 足するｍの数値を最も大きくしたときの　　の値で、こ
のとき、λＣがλ０に最も接近している。ちなみに、Ａ
＝８０Ｗｍの方形導波管６では、基本波を２．４５ＧＨ
ｚにすると、第５高調波ｃｒ）　ＴＥｍｏ　モードの最
高次のｍは６であり、このときの７は１３．３ｍλ０ で、−は１２．２　ｍｍで、ｌと７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λＯ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との間の空隙全スロット線路とみ
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１両寸法とも
に高調波の自由空間波長λＯの７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ＰＳを高調波の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６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ＧＸＡ？ＴＥ１０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ｔ’　２．４５　ＧＨ
ｚとし、スロット８の深さＤｉ第５高調波阻止用に第５
高調波の自由空間波長λ０の■である６、１ｍ程度に設
定すると、基本波ではスけ６α６ｍであり１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、方形導波管の長辺方向（ｘ方向
）に並べた魚骨状金属板のピッチを高調波の自由空間波
長λ０の７以下とすることにより、上記高周波エネルギ
ーに混在する上記波長λｏｆ持つ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３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　ソ　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、かつ上記魚骨状金属板（
   ７）どうしのピッチＰを高調波の自由空間波長λ＿０の
   １以下にしたことを特徴とする高周波加熱装置。