JPS61232591A - 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２．４５ＣＨｚ±５
０　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太きいわ
けではない。

第２高調波　　　　４．９　ＧＨｚ±１００Ｍｕｚ第３
高調波　　　　７．３５（１Ｈｚ±１５０ＭＨｚ第４高
調波　　　　９．８ＧＨｚ±２０ＣＩＭＨｇ第５高調波
　　　　１２．２５　ＧＨｚ±２５０ＭＨｚ第６高調波
　　　　１４．７０Ｈｚ±３００ＭＨ！第７高調波　　
　　１７．１５　ＧＨｚ±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１１．７〜１２．７０Ｈｚ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王なものは
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。

（滲　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（８）項に該当するものと１〜で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５２−１７８９１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
プ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 加熱室と高周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７Ｅ　ｌｏ
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５方形導
波管乙の断面の長辺寸法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λ、
／２＜Ａ＜λＯ，Ｂ＜λ０／２となっており。

ＴＥｌｏモードが伝搬するようになっている。この方形
導波管６内には、高調波の自由空間波長λ０の約１７４
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λＯの約１／２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
波管内のＨ面（幅の広い面）８に対向している。魚骨状
金属板７ば、方形導波管３のＥ面８に対して高調波の自
由空間波長λＯの１／２以下の空隙寸法Ｇを保持すると
共に１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２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２面９とを接合した際。

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ろ内の上方
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、方形導波管ろの長
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（Ｘ方向）
における電界最大点の数をｎ（ｎ＝＝ｉ。

２　、３、−・−）とすると、　　ＴＥｍｏモード、　
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、　７Ｍｍｌモード、　　７Ｍｌ
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６のＨ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１／２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１７２よりも大きいＡ寸法
になっているため、この空隙Ｇ×Ａ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個ある置ＩＩＯ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１ｏと方形導波管３の
２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　ｏｎ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１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３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λ、
／４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路は主線路１５にλｏ
／４の分岐線路をλｏ／４ピッチで複数個設けたもので
、帯域明止フィルタとして知られでいるものである。λ
０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
Ｅ１６　、’ｒＰ４０＋　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Ｚ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１／２に対応する寸法である。これは。

高調波の１”Ｅｍｏモードの遮断波長λＣの１／２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
としての作用が損なわれるからである。ＴＥｍ。

モードの最高次の遮断波長λＣはλｃ＝２Ａ／ｍ）λ０
を満足するｍの数値を最も大きくしたときの２Ａ／ｒｎ
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２．４５０
Ｈ２にすると、第５高調波のＴＦ：、ｍｏモードの最高
次のｍば６であり、このときのλＣ／　２　ｕ　１３．
３　ｍｍで、λ、／２　ｔｄ　１２．２瓢で、λＣ１／
２とλＱ／２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１／２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５両寸法とも
に高調波の自由空間波長λ０の１７４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、スロットの深さＤおよび
ピッチＰｓを高調波のλ０／４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１６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ＯＸＡをＴＥ　ｌ。

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２．４５ＧＨｚ
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λ０の１／４である６、１ｍ程度に
設定すると、基本波ではλｏ／４は３０．６鱈であり１
寸法的にかけ離れており、殆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１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、方形導波管の断面の長辺方向（Ｘ
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（２方向）の寸法を短くするコトカ
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
状金属板Ｚ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、　　　　　Ｇ、Ｑ・・・９隙寸法。 Ｐ、Ｐｓ・・・ピッチ、　　　　Ｄ・・・深さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加熱物を収納する加熱装置（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
   ）をもつ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ピッチ（Ｐｓ）、深さ
   （Ｄ）のスロット（６）を切った魚骨状金属板（７）を
   方形導波管（３）の断面の長辺方向（Ｘ方向）にピッチ
   （Ｐ）で複数枚、それらどうしの間に空隙寸法（Ｑ）を
   介して配置し、それらの両端を金属製の支持体（１０）
   で接合し、それをＥ面（９）に固定して魚骨状金属板（
   ７）を支持し、かつ魚骨状金属板（７）とＨ面（８）と
   の間に空隙寸法（Ｇ）を設け、それらが高調波の自由空
   間波長をλ＿０とした場合、下記の条件 （１）支持体（１０）と方形導波管（３）のＨ面（８）
   との空隙寸法（Ｇ）をλ＿０／２以下、 （２）魚骨状金属板（７）のピッチ（Ｐ）をλ＿０／２
   以下、（３）スロット（６）のピッチ（Ｐｓ）、深さ（
   Ｄ）をそれぞれ約λ＿０／４、 （４）魚骨状金属板（７）どうしの空隙寸法（Ｑ）を魚
   骨状金属板（７）と方形導波管（３）のＨ面（８）との
   空隙寸法（Ｇ）よりも大きくする、 を備えることを特徴とした高周波加熱装置。