JPS6280994A - 電子レンジ用導波管フイルタ - 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】 発明の利用分野 本発明は加熱室に収納した食品にマイクロ波全照射して
加熱する電子レンジに係り、特にマグネトロンより発生
した高調波雑音を除去して、加熱室外への輻射を阻止す
る電子レンジ用導波管フィルタに関するものである。

従来の技術 電子レンジ用に割当てへれている周波数（基本波）は２
．４５０Ｈ，Ｌ±５０ＭＨ，Ｌである。しかし、マグネ
トロンからは極めて低レベルではあるが基本波以外の周
波数（雑音）も発生している。雑音が電子レンジ外部に
漏洩すると、他のエレクトロニクス機器に重大な影響を
及ぼすことがあるために電子レンジの設計段階で種々対
策が施されている。例えば、従来の電子レンジでは特公
昭５９−１６７１３号公報、同５９−１６７１４号公報
記載のごとく、マグネトロンから加熱室へマイクロ波を
導く導波管内にフィルタを設けて雑音を除去している。

この場合。

基本波に比較的近い周波数の雑音に対しては効果がある
が高調波の除去に関しては考慮されていなかった。

一方、近年になって放送衛星が打上げられ、衛星から直
接家庭にテレビ信号が送信されるようになった。この放
送衛星の割当て周波数は１１．７〜１２．７ＧＨ，Ｌで
ある。これに対して電子レンジの第５高調波は１２．０
〜１２．５ＧＨｚで、完全に重視している。もし、電子
レンジの第５高調波が漏洩すると衛星放送用テレビ受信
装置に悪影響を及ぼす恐れがある。

このような高調波を除去するために、従来特公昭５２−
１７８９１号の公報に記載のような広帯域フィルタが提
案されている。しかし、この技術は高次モードに対する
配慮がはられれていないことと。

コストが比較的高いという問題があった。

発明が解決しようとする問題点 第５高調波の加熱室への伝送を簡単な手段で阻止できな
い点である。

問題点を解決するだめの手段 縁部に周期的凹凸をもつ複数の金属板と１周期的に屈曲
した複数の金属スペーサとを導波管内に交互に配列し、
それらを連通するシャフトを介して導波管に取り付けた
ものである。

作　　用 基本波を伝送するための導波管内を第５高調波が伝送す
る場合は多数のモードが伝送可能なことは周知の事実で
ある。例えば、基本波（２，４５ＧＨｚ±５０ＭＴ（７
）　’ｉ低伝送るだめの標準導波管ＷＲＪ−２（ｇＩＡ
規格ＷＲ−４３０＞の断面寸法は１０９．２２Ｘ　５４
．６１朋であるから、第５高調波（１２，０〜１２．５
ＧＨ２）は数拾個のモードで伝送可能である。このよう
に多数のモードで伝送するマイクロ波を阻止することは
困難であるが１本発明ではＴＥｍｏモードを阻止する手
段とその他のモード（ＴＦＪｍｎ、ＴＭｍｎ　）を阻止
する手段を別々にすることによって性能を向上すること
ができる。また一般に、モード次数（ｍやｎの値）が異
なると管内波長が異るために、この種フィルタの性能を
妨げていた。例えば、先に述べた導波管ＷＲＪ−２では
１２．２５ＧＨ２でＴＥｍｏモードはＴＢｌｏ”ＴｇＢ
Ｏまで８個のモードが伝送可能であるが、その管内波長
はＴＥｌｏで２４．６５＋ａｍ、　ＴＥｅｏでは５５．
３８朋と大きく異なっている。本発明ではＴ　Ｅｍｏモ
ードの管内波長をモード次数にかかわらずほぼ一定にし
て性能を向上する。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図において、１はマグネトロン、このマグネトロン
で発生した基本波はアンテナ２から放射され、導波管６
で導かれて加熱室４内に収納された食品を加熱する。こ
のとき、導波管フィルタ６（以下、フィルタと称す）は
基本波にはほとんど影響を与えない０ところが、マグネ
トロン１で発生じた第５高調波は同様にアンテナ２によ
って導波管５内に放射されるが、フィルタ６によって阻
止されて、加熱室４内には放射されない。なお。

５はドアであり１食品の出し入れに用いられる。

第２図は第１図のａ　−ｂ断面図である。８．８Ａ。

８Ｂ・・・で示す金属板と９，９Ａ、９Ｂ・・・で示す
金属製のスペーサが交互に並んで、シャフト１０によっ
て連結されて、導波管３の側壁にネジ１１．１１Ａによ
り固定されている。金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・の間
隔は高調波の空間波長λＯの％以下である。両端の導波
管３の側壁との間隔も同様である。金属板８．８Ａ、　
８Ｂ・・・は第３図（ａｌのような形をしている。上下
の縁部に凹凸があり１両端は尖っている。１２，１２Ａ
は連結孔で。

シャフト１０および１０人（図示されていない）が夫々
貫通するようになっている。同じく第３図（ｂ）はスペ
ーサの形状である・波状に屈曲していて、やはり両端に
連結孔１５．１３Ａがあり、金属板８．８Ａ、　８Ｂ・
・・と同様にシャツ）１０．１ＯＡが貫通するようにな
っている。屈曲の周期は金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・
の凹凸の周期と等しいが必らずしも等しくする必要はな
いＯ 第２図において、シャフト１０は導波管３の高さ寸法の
中央に保持されているので、フィルタ６と導波管６の間
の空間１４と、フィルタ６と加熱室天井面７０間の空間
１５は形状９寸法共にほぼ等しい。

したがって、アンテナ２から放射された基本波および高
調波は空間１４と空間１５に等しく二分割されて伝送さ
れる。よって、以後は空間１４内における基本波と高調
波のふるまいについてのみ述べる。

空間１５におけるそれは全く同じことであるから説明金
はふく。

このような構造のフィルタにおいて （１）第５高調波の伝送はほぼ完全に阻止できる。

（２）基本波はほぼ無損失で伝送できる。

その理由を説明する。

まず、（１）のうちＴＥｍｏモード以外のモード（ＴＥ
ｍｎＴＭｍ、１ｍ−０，１，２，−＋１１ｍ１，２，５
．　・ｌは次の理由によってほぼ完全に阻止できる。

すなわち、ＴＥｍｏモード以外のモードは必らず導波管
３の上下壁面に平行な電界成分を有しているためにこの
フィルタ６を通過することはできない。

第４図で、Ｙ軸に平行な電界成分１６はｈｌで示す寸法
が空間波長λ。の％以下であればカットオフとなって管
軸方向に通過できないことは周知の通りである。一方、
Ｙ軸に平行な電界成分１７は導波管６の横寸法が十分大
きいので通過することができる。

つまり、スペーサ９．９Ａ、　９Ｂ・・・の高さ全適当
に選ぶことによ、り　ＴＭｍｏモード以外のモードは完
全に阻止することができる。

つぎに、ＴＥｍｏモードもほぼ完全に阻止できる理由に
ついて述べる。

説明を容易にするために金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・
の縁部に凹凸が全く無い構造のものについて述べ、後で
これが有する場合について記述する０凹凸が無い場合に
はＴＥｍｏモードはほぼ無損失で伝送可能であるが、凹
凸によってそれを阻止できる理由を述べる０ したがって、第５〜第８図は凹凸が無いものとする〇 第５図は空間１４にＴＥＩＯモードが励振されたときの
電磁界の様子を示している。金属板８．８Ａ、　８１’
３・・・の各々の間隔は十分狭いので電界２１はその間
に入シ込むことはできない。ただし９両端の導波管らの
側壁との間には入るので、磁界２１は図のような形とな
る。したがって、金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・全光れ
る表面電流はその縁部に集中して管軸方向にのみ流れ、
又１両端の金属板にのみ側面にも多少表面電流が流れる
が、　’ｒｇ１ｏモードのエネルギーはほぼ無損失で管
軸方向に伝送可能である。

同様に、第６図はＴＥ２０モードの場合の電磁界の様子
である。周知のように、ＴＥ１０は管中央で電界が反転
しているので電界は２２．２４のようになり。

磁界は２５，２５のような形となる。両端と中央だけ金
属板の間に電磁界が入り込んでいる。第５図と同様に金
属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・の縁部には管軸方向に表面
電流が流れ、管中央を境に左右で表面電流の方向は反転
し、エネルギはほぼ無損失で管軸方向に伝送される。

さらに、第７図はＴＥ８ｏモードの場合である。電磁界
がすべての金属板間に入り込んでいるが、金属板縁部を
流れる表面電流は管軸に沿う方向であることは第５．６
図の場合と変りはなく、エネルギもほぼ無損失で伝送さ
れる。

図では示されていないが、他のＴＥ１０　ＴＥ０１　＋
　ＴＥａｏ　。

ＴＢａｏ、　ＴＥ７０モードについても同様な結果とな
る。

ただし２図では金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・が８枚で
あるためにＴＥ３０１　ＴＥ５０１　ＴＰｉ７ｏの６つ
の奇数モードについては図と多少異るが１本質的には何
ら差異がない。

以上述べたごとく、金属８．８Ａ、　８Ｂ・・・の縁部
に凹凸が無い場合はＴＥｍｏモードはすべてほぼ無損失
で伝送可能であることと、縁部を流れる表面電流は管軸
に平行な方向であることを示した。

ここで、さらに重容なことはＴＥｍｏモードに対しては
管内波長がｍの違いにかかわらずほぼ一定であることで
ある。従来この種のフィルタはモードの違いによって管
内波長が大きく異るためにモード毎に寸法を変える必要
があった。しかるに本発明の場合は管内波長がモードに
よらずほぼ一定であるからその必要がない。第８図を用
いて管内波長が各モード（ＴＥｍｏ　）でほぼ等しいこ
とを説明する０ 図において、金属板８やスペーサ９がすべて無い通常の
導波管においては＊　ＴＥｒｒｌＯモードのカットオフ
波長λｃｍは次式で示される。

λｃｍ＝ユヱ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１）ただし、Ａは導波管６の横寸法、ｍ−１
，２，３・・・である。

これに対して、第５図で述べたＴＥ１ｏモードのカット
オフ波長λｃ１は第８図の点３０−３１−３６−５７を
結ぶ長さを横寸法とする導波管のカットオフ波長に等し
い。スペーサ９と導波管３の上壁面との距離′ｆＩ：ｂ
とし、金属板８と導波管６の土壁面との距離ｉｃとする
。そして仮に とすれば１点５０と点６１０間の長さは約％ｂとなるか
ら λｃ１０２ａ　＋　３ｂ　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（２）となる。

同様に、第６図のＴＥ２ｏモードのカットオフ波長λｃ
２は第８図の点３０−５１−５４−３５−３４−３６−
３７金結ぶ長さ全横寸法とする導波管のカットオフ波長
に等しい。したがって λｃ２＝ａ＋５ｂ　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（３）となる。さらに、第７図のＴＥ
ａｏモードのカットオフ波長λｃ８は同様に λｃｓ　ｘ　−＋　３ｂ　　・・・・・・・・・・・・
・−・・・・・・・・・・・・（４）となる。よって、
　　ＴＥｍｏモードのカットオフ波長λｃｍは λｃｍ　＝ユニ＋５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（５）で表わされる。

ここでａ＋人とおと λ。□、μ仏＋３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（６）となって、（１）式と比較
すると（６）式は（１）式より６ｂだけ大きな値となる
。すなわち、（５）式はどのモード（ＴＥ（３））に対
しても通常の導波管よりカットオフ波長が６ｂだけ長く
なることを示している。

先に、基本波の標準的導波管ＷＲＪ−２（ＥＩＡ規格Ｗ
几−４３０）では、　ＴＥｌｏ、　ＴＢｓｏモードの第
５高調波１２．２５ＧＨ，における管内波長λｇｉｏと
２ｇ８０は夫々であることはすでに述べた。これに対し
て（６）式のカットオフ波長を用いて管内波長を求める
と。

となる。ただし、ｂの値は先に述べたごとく第５高調波
（１２，２５ＧＨ，）の空間波長（２４，４９＋ａｓ）
の％以下であることを考慮して１２鴎とした０（７）式
の両モードの管内波長の差は倍以上離れているが（８）
式のそれは１０％以内であり、モードによる差がほとん
ど無いことを示している０これまでは説明の都合上金属
板８．８Ａ、　８Ｂ・・・の縁部に凹凸が無い場合の第
５高調波の伝送について述べてきた。そして、その結論
はＴＦＸｍｏモードはほぼ無損失で伝送可能であり、金
属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・の縁部を流れる表面電流は
常に管軸に平行であること、およびＴＦＸｍＯモードの
管内波長はモードによらずほぼ一定であることであった
０ここでは縁部の凹凸の効果について述べる。

第９図において、金属板８の縁部に管内波長λｇのμの
間隔で凹凸が設けられている。そして、先に述べたごと
く縁部には管軸に平行な表面電流１８が流れているが、
当然のことながらこれと対応する導波管３の内壁面に逆
向きの表面電流１９が流れる。したがって、この部分は
第１０図で示す平行二線による等価回路で表わすことが
できる。特性インピーダンスｚ１とｚ２の線路がλｇ／
４ずつ交互に接続されている。このような回路の減衰特
性は第１１図のととくλ２に対応する周波数ｆ。全中心
に比較的広帯域な特性となることは周知のとおりである
。

λ３は先に述べたごと＜、ＴＥｍｏモードならばモード
に依らずほぼ一定であるから、どのモードに対しても同
等の減衰効果が得られることとなる。特性インピーダン
スは第９図のｈＩ、　ｈ２で示す距離に比例するので ｚｌ　　　ｈｌ　　　　　　　　　　・・・（９）Ｚ２
　　　ｈ２ の関係が成立する。故に、ｈｌとｈ２の比が大きい程阻
止効果は大となる。

このように阻止効果が大きいにかかわらず、構造が簡単
で、また金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・およびスペーサ
９．９Ａ、　９Ｂ・・・は板金加工のため安価に実現す
ることができる。

第１２図は金属板８とスペーサ９の間にギャップｇが生
じた時の様子を示している。第２図の説明では触れなか
ったが、金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・とスペーサ９．
９Ａ、　９Ｂ：・・はシャフト１０で連続しただけであ
るから２両者の間にはギャップが生ずることは当然あシ
得る。ギャップがあると第４図で述べたＸ軸に平行な電
界成分１６がこの間に入り込み、もしそのまま伝送すれ
ば高調波の阻止効果を大きく妨げることは言うまでもな
い。しかしながら、スペーサ９．９Ａ、　９Ｂ・・・の
効果によってその心配は全くない。

第１２図で、ギャップの寸法ｔ　ｇ　ｒスペーサ９の幅
寸法’ｔｗとすれば丁度第９図のｈ２とｈｌの関係にな
るために９等価回路も第１０図と同等になるから、減衰
量も第１１図のごとくなって伝送することはできなくな
る。特に、Ｗに比してｇは極めて小さいのでその効果は
第９図の場合、より格段に大きくなる〇従って、多少ギ
ャップが生じても何ら間厘とはならない。従って金属板
８．８Ａ、　８Ｂとスペーサ９．９Ａ。

９Ｂとをシャツトラ介して側壁に固定する程度で充分に
効果が発揮できる。

最後に、基本波がほぼ無損失で伝送できる理由を述べる
。

基本波は周知のとと（ＴＥＩＯモードで伝送される。

一方、第５高調波の置Ｏモードも第５図で述べたごとく
、金属板８．８Ａ、　８Ｂ・・・の縁部の凹凸が無けれ
ばほぼ無損失で伝送可能であるＱ基本波の管内波長は第
５高調波のそれの約５倍である。したがって、縁部の凹
凸の寸法は基本波から見れば十分小さく、はとんど影響
も受けない程度のものであり。

凹凸があってもほぼ無損失で伝送することができるＯ 本発明は第５高調波の除去に限定されるものではなく、
凹凸の寸法や、金属板の枚数を適宜定めることによって
他の周波数帯の除去にも応用可能であることは言うまで
もない０ 発明の効果 以上述べたごとく１本発明によれば、多数の高次モード
の発生にもかかわらず、第５高調波の加熱室への伝送を
効果的に阻止できると同時に、製造コストの低い電子レ
ンジ用導波管フィルタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図２第２図は同要
部の断面図、第６図（ａ）　ＩＪは同要部の斜視図、第
４図は同電界の説明図、第５図、第６図。 第７図は同電磁界の説明図、第８図は同カットオフ波長
を求めるための説明図、第９図は同凹凸部の形状と表面
電流を示す概念図、第１０図は同等価回路図、第１１図
は同周波数特性の概略図、第１２図は同ギャップｇを示
す概略図である。 ６・・・導波管、　６・・・フィルタ。 ７・・・加熱室天井面、　　８．８Ａ、　８Ｂ・・・金
属板。 ９、９Ａ、　９Ｂ・・・スペーサ、１０・・・シャフト
。 １１・・・止めネジ、　　　１２．１２Ａ、　１３．１
３Ａ・・・連結孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導波管内に、縁部に周期的凹凸を有する複数の金属板と
   周期的に屈曲した複数の金属製スペーサとを上記導波管
   の側壁の垂直方向に交互に配列し、その金属板と上記ス
   ペーサを連通する金属製シャフトを介して上記導波管の
   側壁に固定したことを特徴とする電子レンジ用導波管フ
   ィルタ。