JPS61208781A - 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２．４５　ＧＨｚ±
５０　ＭＨｚ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±１００ＲＩＨｚ第３高
調波　　７．３５ＧＨｚ±１５０ＭＨｚ第４高調波　　
９．８ＧＨｚ±２００　ＭＨｚ第５高調波　　１２．２
５　ＧＨｚ±２５０　ＭＨｚ第６高調波　　１４．７　
ＧＨｚ±３００　ＭＨｚ第７高調波　　１７．１５ＧＨ
ｚ±３５０　ＭＨｚ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
．７〜１２．７　　−ＧＨｚに重なシ、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９．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１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丙に
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λｇがあることが知られている。しだがって上記公
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。

（発弓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ＴＥ　ｍｏモードを減衰させるだめの複数
のスリットを切った魚骨状金属板を、基本波のＴＥ＋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りＨ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９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λＯλ
Ｏ 間波長λ。に対してそれぞれ−＜Ａ＜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
λ。の約７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７を
高調波の自由空間波長λ。の約ヲ以下のピッチＰで、長
辺方向（ｘ方向）に配設している。スロット乙の入口は
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Ｅ面８に対して高調
波の自内空間波長λ０のｉ以下の空隙寸法Ｇを保持する
と共に２両端をＥ面（＠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あいたネジ取付部１２が
方形導波管３の８面９との接合部に設けられておシ、支
持体１０と方形導波管３の８面９とを接合した際、ネジ
１１が方形導波管３内に蕗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６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６内に第２〜
７高調波が混在した場合、この方形導波管６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をｍ（ｍ＝１，２
，３．・・・・・・）。

短辺方向（ｙ方向）における電界最大点の数をｎ（１＝
ｌ　、　２　、３　、・・・−）とすると、　ＴＥｍｎ
モード、　ＴＥｍ。

モード、　ＴＥｏｎモードが存在し、＠界最大点の数で
同様に見た場合、　　ＴＭｍｎモード、　ＴＭｍ＋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２例えば第
５高調波に対して支持体１０により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３のＨ面８との
間の空隙は、ｙ方向に対しては高調波の自向に対しては
基本波の自由空間波長λ。のヲよりも大きいＡ寸法にな
っているため、この空隙ＧＸＡに対して高調波はｙ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と方形導波管ろの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を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
導波管乙のＨ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Ｈ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９次に魚骨
状金属板７とＨ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、この図の一点頌線で囲んだ領
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を考慮すると、魚骨状金属板７
と方形導波管６のＨ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
Ｈ面８との間の空隙を通過したＴＥｍｏモードの大部分
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Ｈ
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Ｈ面８側の面が互いに同一面上
にあシ、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とした
スロット６を複数個設けた魚骨状金属板７とＨ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ＰＳと高調波の自由空間波長λ。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Ｈ面８との空隙ＧＸＡを通過する高調波のＴ
Ｅ＋ｏ　、　ＴＥＸＩ　、　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
電界最大となシ、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のヲ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−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に人いる高
調波の電磁界の割合が減シ、帯域阻止フィルタとしての
作用が損われるからである。ｒＥｍ。

モードの最高次の遮断波長λＣはλ＝＝　２Ａ　＞λ０
を満足するｍの数値を最も大きくしたときのひの値で。

このとき、λＣがλ０に最も接近している。ちなみに。

Ａ＝８０＋ａの方形導波管３では、基本波を２．４５　
ＧＨｚにすると、第５高調波のＴＥｍｏモードの最高次
のｍは９と９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λ。の
約１とみなしてもよい。スロット乙の深さ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シ、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。

測寸法ともに高調波の自由空間波長λ。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およびピッチｐｓを高調波のむとする
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Ｇ　Ｘ　Ａ　ｆ　ＴＥ
＋。

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２．４５ＧＨｚ
とし、スロット８の深さＤを第５高調波阻止程度に設定
すると、基本波ではｂは３α６ＷＩであシ。

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９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に切ったスロットの深さＤを高
調波の自由空間波長λ０の約７とすることによシ、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
を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３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、　　　
　−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、上記スロット（６）の深
   さＤを高調波の自由空間波長λ＿０の約１／４としたこ
   とを特徴とした高調波加熱装置。