JPS61267293A - 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ｋ　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太きいわ
けではない。

第２高調波　　　　　４．９　　ＧＨｚ±１１］’［］
ＭＨｚ第３高調波　　　　　７．３５　ＧＨｚ±１５０
Ｍ１−１ｚ第４高調波　　　　　９．８　　’Ｇ　Ｈｚ
±２０［１ＭＨｚ第５高調波　　　　１２．２５　ＧＨ
ｚ±２５０ＭＨｚ３Ｐ 第６高調波　　　　Ｈ．７ＧＨｚ±３００ＭＨｚ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）（７）放送周派数帯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。

（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）加熱室や加熱室を収納する外箱の吸気穴。

］　　　　排気穴々どの穴径、ピ・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
ードが伝送可能と々る。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
るはＰ 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々す。

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だめの複数の
スリットヲ切った魚骨状金属板を。

基本波のＴＥｌｏ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ｆ）
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々減衰効果を発揮す
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　Ｐ 用全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々くする
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λＯに対してそれぞ
れλＯ／２　＜　Ａ　＜λｏ、Ｂ（λｏ／２と人ってお
り、ＴＥＩＱ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λＯの
約１／４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（Ｚ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・ント６の入
口は方形導波管乙の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Ｈ面８に対して高調波の自由空間７Ｐ 波長λＯの１／２以下の空隙寸法Ｇｅ保持すると共に。

両端ｆＥ′Ｗｉ（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ヲ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６面９との接合部に設けられており、支持体
１０と方形導波管ろの６面９とを接合した際、ネジ１１
が方形導波管ろ内に露出し女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４一方形導波管３内の上方と下方
の二つに等分するためのテーパー１６を設けている。

さらに、第８図のようにフィルタ４を通過した基本波全
効率よく加熱室２内に供給するために。

金属棒、金属板、誘電体等から成る整合素子１６ヲフイ
ルタ４と結合口１５との間の方形導波管６壁面に固着し
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ｆ　＋７１　
（ｍ−１＋　２＋　３＋・・・・）。

短辺方向（Ｘ方向）における電界最大点の数ヲｎ（ｎ＝
１．２．３．、、、、、、　）とすると、ＴＥｍｎ　モ
ー　）”。

Ｔ　Ｂｍｏ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、　　７Ｍｍｎモード、　　
ＴＭｍｌモード、　　ＴＭＩｎモードが存在することは
周卸である。本発明では上記高調波の少なくとも一つの
高調波９例えば第５高調波に対して支持体１０によりＴ
Ｅｍｏモード以外のモード全カットオフし、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、以下詳細に作用全説明する。

第２図において支持体１０と方形導波管ろの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λＯの１／２よりも大きいＡ寸法
に々っているため、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。

Ｐ 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
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
少々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全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。

　０Ｐ 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２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、電磁界分布全停かり易くするため、魚骨状金属板
７のスロット６を省略しておす、Ｈは魚骨状金属板７の
影像である。影像Ｈヲ考慮すると、魚骨状金属板７と方
形導波管乙の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Ｈ面
Ｂとの間の空隙を通過したＴＥｍｏモードの大部分音導
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のＨ面８１１Ｐ 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Ｄｉ約λｏ
／４としたスロット６を複数個設けた魚骨状金属板７と
Ｉ」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λ
ｏ／４の分岐線路をλｏ／４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λＯの関
係について壕とめてみる。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ＧｘＡを通過する高
調波のＴＥ１０．　　ＴＥ１０．　　ＴＥ３［１−、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、各スロワＩ・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ＧｘＡ−ｉ通過する高調波のＴＥｍｏモードの中で最
も短い遮断波長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１／２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１／２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。

スロット乙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
。ＴＥｍｏモードの最高次の遮断波長λＣはλＣ＝２Ａ
、／ｍ）λＯを満足するｍの数値を最も大きくしたとき
の２〜而の値で、このとき、λＣがλｏに最も３Ｐ 接近している。ちなみに、Ａ＝８０ｍｍの方形導波管３
では、基本波’ｆｒ：　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λＣ／２は１３．３ｍｍで、λｏ／２は１２．２
ｍ＋ｎで、λＣ／２とλｏ／２とは近い値となっている
。したがって、ピ・ンチＰの最大値としては、高調波の
自由空間波長λＯの約１／２とみ々してもよい。

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１１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２両寸法
ともに高調波の自由空間波長λＯの１／４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Ｐｓｉ高調波のλｏ／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。

４Ｐ 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　ＡｉＴＥｌ。

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２．４５ＧＩ−
１ｚ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λＯの１／４である６、１瓢程
度に設定すると、基本波ではλｏ／４は３０．６調であ
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。

さらに、フィルタ４部分を通過した基本波に対して、第
８図のように方形導波管ろ壁面に設けた整合素子１６に
より加熱室２内に効率よく供給できるようになっている
。

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全設定することに
より、上記１５Ｐ 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６図は同フィ
ルタ４のネジ取付部１２＋１近の余Ｉ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７伺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１１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ｌ□　’Ｊ　ノブ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、　　　　Ｇ、Ｑ・・空隙寸法。 Ｐ・・・ピ　ッ　チ、　　　　　Ｄ、、深　　さ。 １５・・・結　合　口、１６・・・整合素子。

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λｏ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λｏ／２以下、 （２）魚骨状金属板（７）のピッチ（Ｐ）をλｏ／２以
   下、（３）スロット（６）の深さ（Ｄ）をそれぞれ約λ
   ｏ／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、 を満足するフィルタ（４）を備え、かつ上記方形導波管
   （３）を加熱室（２）に結合する結合口（１５）と上記
   フィルタ（４）との間の方形導波管（３）壁面に基本波
   用の整合素子（１６）を設けたことを特徴とした高周波
   加熱装置。