JPS6297292A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は高同波加熱装置の高調波漏洩防と構造の改良に
関するものでるる。

〔発明の背景〕

高同波加熱装置において、基本波ｆ　２．４５　ＧＨｚ
士５０ＭＨｚとし′ｆＰ：、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　　７．３５ＧＨｚ±１５０ＭＨｚ第４高調波　　９
．８ＧＨｚ±２００ＭＨ２第５高調波　１２．２５ＧＨ
ｚ±２５０ＭＨｚ第６高調波　１４．７ＧＨｚ±３００
　ＭＨｚ第７高調波　１７．１５ＧＨｚ±３５０ＭＨ７
゜上記のうちｉ＠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１１．７〜１２．７
ＧＨｚに重なり、テレビ画像に横縞が入るなどの実害ケ
与える恐れがめる。ま友、他の高調波も将来何らかの無
線機器の周波数帯にｉなり、実害を与えることが予想さ
れる。

高同波加熱装置の高調波漏洩防止手段として主なものは
次の通りでるる。

（１）　　高周波発振器、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
波用フィルタ全役ける。

（４）　　加熱室や加熱室全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全光て
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
体金膜ける。

上記（３）項の高調波漏洩防止効果が十分で６れば、上
記（１）項の手段全追加するだけで、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、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公報にるる。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るる。

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エク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がるることが知られ
ている。しｔがって上記公報のような連続しｔ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
、ピッチ金選ぶ必要がろるので、高調波の次数が高くな
るほど構造が複雑となってい友。また、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
構造が複雑となムコスト的に不利でめった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、方形導波管から加熱室に向かって伝搬
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
して十分に減衰させることができるフィルタ金偏えた高
周波加熱装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この工うな目的全達成する窺めに本発明は、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そ一ドお工び高調波の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エフＨ面との
間ｌ！ｌ！全確保する工うに支持する構成としたもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について構成お工び作用を図面
に従って説明する。

第１図のように高周波発振器１と加熱室２と全連結する
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から発生し友高調波が加熱室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、例えばターンテーブ
ル５が設けられている。フィルタ４の構成金弟２〜４図
に示す。

まず第２図において、方形導波管３の長辺寸法Ａ１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λ
０に対してそｔぞれλｏ／２　＜　Ａ　＜λｏ１Ｂ〈λ
ｏ／２となっており、ＴＥｓｏモードが伝搬する工うに
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λ０の約Ｖ４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Ｔｔ高調波の自由空間波長λ０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６の入口は方形導波管３のＨ面（幅の広い面）８
に対向している。魚骨状金属板Ｔは、第３図に示す工う
に方形導波管３の８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Ｇｔ−保持すると共に、両
端ｔＥ面（幅の狭い面）９に接合するように折り曲げら
れた支持体１０に工って支持されている。魚骨金属板７
の支持体１０の近傍には穴がろけられ、ネジ１１お工び
ナツト１２により方形導波管３のＥ＠９との接合部に固
定される。第３図（ａ）は同図（ｂ）のＹ−Ｙ’面での
断面図で６９、第４図はフィルタの構成素子でろる魚骨
状金属板７の斜視図でるる。第４図において、魚骨状金
属板Ｔの両端は、基本波に対する反射金少なくシ、かつ
高周波エネルギー全方形導波管３内の上方と下方との二
つに等分する次めのテーバ１３を設けている。

次に、上記構成の実施例について作用全説明する。

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高調波が混在し友堝合、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２図に示すｘｙｚ座標において、方形導波管３の長
辺方向（Ｘ力向）における電界最大点の数Ｔｈｍ（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＝１．２，３．・・・・
）とすると、ＴＥｍｎ　％−ド、ＴＥｍｏモード、ＴＥ
ｏｎ％−ドが存在し、磁界最大点の数で同様に見比場合
、ＴＭｍｎモード、ＴＭｍ１モード、ＴＭ　ｉｎモード
が存在することは周知でるる。本発明では上記高調波の
少なくとも一つの高調波、例えば第５高調波に対して支
持体１０に工！ｌｌＴＥｍＯ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、ＣりＴＥｍｏモー
ドを減衰させるものでるるか、以下詳細に作用を説明す
る。

第３図（ｂ）において支持体１０と方形導波管３の゛Ｈ
面８との間の空隙は、Ｘ方向に対しでは高調波の自由空
間波長λ０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エクも大き
いへ寸法になっているため、仁の空［ＧＸＡ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側めるＴ
Ｅｍｏモードとして進入し、他のモードはカットオフさ
れ金。

支持体１０と方形導波管３の８面９との接合部に隙間が
めると、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。

１＋、支持体１０が誘電体の場合には、例えば第５図の
ように魚骨状金属板どうしの間に誘電体を透過した電界
お工び磁界（以下電磁界という）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ｎる。この工り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を本発明の工うに金属製にすると、支持体１
０は隅間波発振器１刀為らフィルタ４に進入する高調波
成分子　ＴＥｍｏ％−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全方形導波管３のＨ面８
と魚骨状金属板Ｔ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工うとする電波通路規制作用がる
る。

第６図は電波通路全示し、支持体１０とＨ面８との間の
空隙に伝搬してき交電磁界、丁なわち８面８近飾に集め
ら；？’Ｌ７を電磁界は、次に魚骨状金属板ＴとＨ面８
との間の電波通路に進入する。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７図に示す。ただし、第
７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のスロツ）６ｔ−省略しており、１４は魚骨状金
属板７の影像である。影俊１４を考慮すると、魚骨状金
属板Ｔ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λ０でるる。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ＴとＨ面８との空隙寸法Ｇが魚
骨状金属板Ｔどうしの間の空隙寸法Ｑ（第３図（ｂ）参
照）よりも小さいことが必要である。

ま几、支持体１０お工び魚骨状金属板７のＨ面Ｂに対向
する而どうしの表面電流の連続性全考慮すると、第２図
の工うに両者１０．ＴのＨ面８側の面が互いに同一面上
にろジ、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るる。

したがって、深さＤ金的λｏ　／４　　としたスロット
６倉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８図の工うなス）　＋７ツプ導体を持つマイ
クロストリップ線路と等価と考えられる。第８図のマイ
クロストリップ線路は主線路１５にλｏ／４　　の分岐
線路全λｏ／４ピッチで腹数個設けたもので、帯域阻止
フィルタとして知られているものでるる。λｏｔ−高１
；１ｍ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Ｐ１スロット６の深さＤ
ｌ　ピッチＰａｌ　と高調波の自由空間波長λ・の関係
について第３図おシび第６図全周いて詳細に説明する。

魚骨状金属板ＴのピッチＰとして、支持体１０とＨ面８
との空隙ＧＸＡｉ通過する高調波のＴＥｓｏ　＋　ＴＥ
ｓｅ、　ＴＥｓｅ　＊　・・・・モードのすべての電界
最大点の位置に魚骨状金属板Ｔ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Ｔどうしの間の
空隙が支持体１０とＨ面８との空！！１ｆｆＧＸＡ’ｔ
−通過する高調波のＴＥｍｏモードの中で最も短い連断
波長λｅｋ持つモードは最高次のモードでめる。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λ
Ｃのｌ／２　に対応する寸法でろる。これは、高調波の
ＴＥｍｏモードの遮断波長λＣの１／２　エフもピッチ
Ｐが大きい場合に、魚骨状金属板Ｔ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
作用が損なわれる力為らでるる。ＴＥｍｏモードの最高
次の遮断波長λＣはλｅ　＝　２Ａ／ｍ　＞λｏｋ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λ・に最も接近している。ちなみに
、Ａ＝８０ｍｍの方形導波￥！！３では、基本波ｆ　２
．４５　ＧＨｚ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λむは１３．３ｍ
ｍで、λｏ／２は１２．２ｍｍで、λｃ／２とλｏ／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６図参鳥は、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
対でろり、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東件’Ｔｈ−！［−すると、両
寸法ともに高調波の自由空間波長λ０の１／４　となる
。【７〃ル、魚骨状金属板ＴとＨ面８との空隙寸法Ｇ１
スロット＠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Ｐｓ　ｆ高調波のλｏ／４　　とす
るのは大体の目安としてでるる。

なお、高周波発振器１カ）ら発生した基本波は、テーパ
ー１３にエフ上方と下方に２等分され、それぞれ支持体
１０とＨ面８との間の空隙ＧＸＡｔ−ＴＥ　ｔｏモード
として通過し、魚骨状金属板ＴとＨ面８との間の空隙の
電波通路に入る。例えば基本波ｆ　２．４５ＧＨｚとし
、スロット８の深さＤ’に第５高調波阻止用に第５高調
波の自由空間波長λ０Ｏ１／４でるる６．１　ｍｍ程度
に設定すると、基本波ではλｏ／４は３０．６　ｍｍで
るり、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。

なお、前述し九実抱例においては、第４図に示し７’Ｃ
ような魚骨状金属板Ｔ全第３図（ａ）に示した：うにネ
ジ１１お工びナツト１２にエフ方形導波管３に固定する
ことによってフィルタ４を構成し九が、本発明はこれに
限定されるものではなく、第９図に示す工うに魚骨状金
属板７の支持体１０に平行な保合部２１全設け、一方に
はその保合穴２２を設けることにエフ、第１０図（ａ）
　、　（ｂ）に示すように組合せ積層させてフィルタ４
を構成することができる。この場合、第３図（ａ）　、
　（ｂ）に示し之ネジ１１お工びナツト１２が省略でき
る。ま九、第１１図に示す工うに魚骨状金属板７の支持
体１０に互いに一対となる凸部３１お工び凹部３２ｔ−
設け、第１２図（ａ）　、　（ｂ）に示すように組合せ
積層させてフィルタ４七構成することができる。

〔発明の効果〕

以上説明し九ように、本発明によると、高周波発振器か
ら発生し次高闇波エネルギーは、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（Ｘ方向
）に並べ九魚骨状金属板を一体形成した支持体で組合せ
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
Ｊｐ１上記高周波エネルギーに混在する少なくとも−り
の高調涙金阻止することができ、構造が簡単でるり、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金偏えた高
周波加熱装！ｉｔ−提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高周波加熱装置の一夾捲例を示す
断面図、第２図は本発明の高同波加熱装置の方形導波管
内に入れ次フィルタの要部斜視図、第３図（ａ）はフィ
ルタ金入れた方形導波管の管軸に垂直な面での断面図、
第３図（ｂ）はフィルタを入れた方形導波管の管軸に平
行な面での断面図、第４図はフィルタの構成素子でるる
魚骨状金属板の斜視図、ｊｇ５図は支持体が誘電体で形
成されｔこと全想定した場合の魚骨状金属板付近の電磁
界分布の例會示す断面図、第６図はｙｚ面内における魚
骨状金属板の拡大図、第７図は方形導波管のＨ面と魚骨
状金属板との間の電波通路の電磁界分布説明図、第８図
はストリップ導体上もつマイクロストリップ層路を示す
図、ｊｇ９図は魚骨状金属板とその支持体との保合部を
示す図、第１Ｏ図（ａ）　、　（ｂ）は積層フィルタの
他の実施例を示す図、第１１図は魚骨状金属板とその支
持体との係合部を示す図、第１２図（ａ）、缶）は積層
フィルタのさらに他の実施例を示す図でるる。 １・・・・高周波発振器、２・・・・加熱室、３・・・
φ方形導波管、４１１・・ｅフィルタ、６・・・・スロ
ット、７・・・・魚骨状金属板、８１１＠＠＠Ｈ面、９
＠１１＋１＠Ｆ：１面、ｉ　Ｑａａ＊＊叉第１図 第２図 第３図 第５図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加熱物を収納する加熱室内に高周波発振器からの高周
   波エネルギーを伝送する方形導波管を具備する高周波加
   熱装置において、前記方形導波管のＨ面に対向する入口
   をもつ複数のスロット、両端にテーパー部および前記ス
   ロット部とテーパー部との間に支持体を設けた魚骨状金
   属板を、前記方形導波管の長辺方向（Ｘ方向）に複数枚
   配置し、前記方形導波管のＨ面に対して空隙を保持する
   とともに、Ｅ面に対して支持し、かつ高調波の自由空間
   波長をλ＿０とした場合、下記の条件 （１）支持体と方形導波管のＨ面との空隙寸法Ｇをλ＿
   ０／２以下、 （２）魚骨状金属板のピッチＰをλ＿０／２以下、（３
   ）スロットのピッチＰｓ、深さＤをそれぞれ約λ＿０／
   ４、 （４）魚骨状金属板どうしの空隙寸法Ｑを魚骨状金属板
   と方形導波管のＨ面との空隙寸法Ｇよりも大きい、 を満足したフィルタを備えたことを特徴とした高周波加
   熱装置。