JPS622490A - 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２．４５０Ｈｚ±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　０Ｈｔ±１００　ＭＨｚ第
６高調波　　　　１３５ＧＨｉ±１５０　ＭＨｚ第４高
調波　　　　９．８　　ｏＨｔ±２００　ＭＨｚ第５高
調波　　　１２．２５０ＨＢ±２５０　ＭＨｚ第６高調
波　　　　１４．７　　ＧＨｚ±３００　ＭＨ！第７高
調波　　　１７．１５（］Ｈｚ±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１１．７〜１２．７０Ｈｚ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。

■）　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。

（８）　　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。

（（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５２−１７８９１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
ドに対してリプの高さ、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ＴＥｕＩｏ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Ｔ　Ｅ　ｒｎｏ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、　　　
′方形導波管内の断面の長辺寸法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λｏ／２＜Ａ＜λｏ、Ｂ（λ、／２となっており。

ＴＥ、ｏモードが伝搬するようになっている。この方　
　　□形溝波管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λ０の約１７２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３の
Ｅ面８に対して高調波の自由空間波長λ０の１／２以下
の空隙寸法０を保持すると共に。

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とを接合した際、ネジ
１１が方形導波管６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χｙｚ座標において、方形導波管ろの長
辺方向（χ方向）における電界最大点の数をｍ　（ｍ　
＝　１．２．５．・・・・・・）、短辺方向（ｙ方向）
における電界最大点の数をｎ（ｎ＝ｔ２．ろ、　、−・
−＞とすると、　ＴＥｍＨモード、　ＴＥ＋ｎｏ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、　　ＴＭｍｌモード、　７
Ｍ１ｎ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、さらに魚骨状金属板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、ｙ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、χ方向に対しては
基本波の自由空間波長λ０の１／２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。

χ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
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ＴＥａｎ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ＴＥｕＩＯ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
と方形導波管乙の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置ｎｏ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
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、帯域阻止フィルタとして知られでいるものである。

λＱ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、スロット乙の深さり
、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、。、　ＴＥ、　、　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ＯＸＡを通過
する高調波のＴＥｍｏモードの中で最も短い遮断波長λ
Ｃ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、その舞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Ｔ　Ｅ　
＋ｎｏ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。

Ｔ帽ｎｏ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２
Ａ／ｍの値で、このとき、λＣがλＯに最も接近してい
る。ちなみに、Ａ＝８０ｍｍの方形導波管６では、基本
波を２．４５ｏＨｚにすると、第５高調波のＴ　Ｅｍｏ
モードの最高次のｍは６であり、このときのλｃ／２は
１３、３　ｗｍで、λ、／２は１２．２　ｍで、λＣ／
２とλ、／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１７２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Ｂ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９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０．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日付近の
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λｏ／４とするのは大体の目安
としてである。

さらに、実用に際しては、第９図のようにスロット６を
斜め方向に配列することにより、スロット６の深さＤを
実質的に長くできるので、方形導波管乙の８面の幅Ｂが
狭い場合や次数の低い高調波に対しても都合がよい。

なお、高周波発振器１から発生した基本波は。

デーパ−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ＴＥ、。

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高調波阻止用に第５
高調波の自由空間波長λＧの１／４である６、１鴎程度
に設定すると、基本波ではλｏ／４は３０．６鴫であり
９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（χ
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発振器　　　；
置の方形導波管ろ内に入れたフィルタ４の要部斜　　　
１視図、第２図は同フィルタ４の７７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
Ｈ面Ｂ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、第９図は実用性を加味した魚骨状金属板７の形
状例を示す部分図である。 １・・・高周波発振器、　　２・・・加熱室。 ろ・・・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。

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）の深さ（Ｄ）を約λ＿０／
   ４、を備え、かつスロット（６）を斜め方向に配列した
   ことを特徴とした高周波加熱装置。