JPS61208783A - 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２．４５ＧＨ２±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±１００ＭＨｚ第３高
調波　　　７．３５　ＧＨｚ±１５０ＭＨｚ第４高調波
　　　９．８　ＧＨｚ±２００ＭＨｚ第５高調波　　１
２．２５　ＧＨｚ±２５０　ＭＨＺ第６高調波　　１４
．７　ＧＨｚ±３００ＭＨｚ第７高調波　　１７．１５
ＧＨｚ　ｆ　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。

（１１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）　　高周波発掘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９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５２−１７８９１号公−報にある。

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λ・よりも長いそれぞれ固有の遮断波長λ・と
、このλ・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。

問題点を解決するだめの手段 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　＋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１〜６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空間波λ０　　　　　　　　
　　　　　　λ。

長λ０に対してそれぞれ−＜Ａ＜λ・、Ｂ（ｙとなりて
おり、ＴＥ１ｏ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
釣上の深さＤを持つ複数のスロット６を高岡波エネルギ
ー伝送方向（を方向）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７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内の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６の
Ｈ面８に対して高調波の自由空間波長λ・の１以下の空
隙寸法Ｇを保持すると共に１両端を８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には金属製のネジ１１をネジ込むための
穴のあいだネジ取付部１２が方形４波管６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との接合部を確実に導通するようにしている。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６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χｙｇ座標において、方形導波管６の長辺方
向（２方向）における電界最大点の数をｍ　（ｍ　＝　
１．２．３．・・・）、短辺方向（ν方向）における電
界最大点の数をｎ（ｎ　＝＝　１．２．　ｓ、−）とす
ると、ＴＥｍｎ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、　　ＴＭｍ
ｌ　モード。

ＴＭ＋ｎ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によりＴＥｍｏモード以外のモ
ードをカットオフし、さらに負骨状金属板７によりＴＥ
ｍｏ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Ｈ面８との
間の空隙は、Ｖ方向に対しては高調波の自大きいＡ寸法
になっているため、この空隙ＧｘＡに対して高調波はＶ
方向に電界最大点がなく、ｚ方向Ｋｍ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。

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１
０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３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沼って
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
・セある。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モニドの大部分
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［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λ。　　　　　　　　　　　λ。

　。

路は主線路１５に７の分岐線路を７ピツチで複数個設け
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。λ・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Ｐ８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Ｈ面８との空隙ＧＸＡを通過する高調波のＴ
Ｅｌｏ　、　ＴＥ２０　、　ＴＥ５０　、・・・・・・
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どうしの間の空隙が支持体１０とＨ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λ・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
高調波のＴ　Ｅ　ｍｏモードの遮断波長λ・の工よりも
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＝の込の
値で、このとき、λ・がλ・に最も接近している。ちな
みに、Ａ、＝８０ｍｍ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ＴＥｍ
。

λ。　　　　　　λ。　λ。

１３．３ｍｍで、了はｉ２，２ｍｍで、了と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λ・の約１とみなしてもよい
。スロット６の深さＤとピッチＰ＄（第５図参照）は、
魚骨状金属板７とＨ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
双対でアク、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９両寸法と
もに高調波の自由空間波長λ０の７となる。しかし、魚
骨状金属板７とＨ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λ。

さＤおよびピッチＰ、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７の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Ｈ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Ｈ面８との間の空隙ＧＸＡをＴＥｌ。

モードとして通過し、魚骨状金属板７とＨ面８との間の
空隙の電波通路に入る。例えば基本波を２．４５　ＧＨ
ｚとし、スロット８の深さＤを第５高調波λ。

６．１ｍｍ程度に設定すると、基本波では７は３α６ｍ
ｍであり９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（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
持体と魚骨状金属板の各部寸法を設定することにより、
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
波を阻止することができ、構造が簡単であり、方形導波
管の軸方向（を方向）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ｚｙ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、＄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ｙｔ
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Ｅ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・・・スロット、　　　　　７・・・魚骨状金属板。 ８・・・Ｈ面、　　　　　　　９・・・Ｅ面。 １０・・・支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、かつ高調波の自由空間波
   長をλ＿０として下記の条件すなわち、（１）魚骨状金
   属板（７）のピッチＰがλ＿０／２以下、（２）魚骨状
   金属板（７）に切ったスロット（６）の深さＤ、ピッチ
   ｐ＿■が共に約λ＿０／４、 （３）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がλ＿０／２以下、を満足
   しているフィルタ（４）を備えたことを特徴とする高周
   波加熱装置。