JPS6070690A - 電波シ−ル装置 - 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 この発明は、高層ｅ電波をａ′蔽する電波シール装置に
関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の電波シール装置として、たとえば高周波
によシ調理物を誘電加熱して調理する電子レンジを例に
挙げて説明する。′電子レンジは調理物を収納して高周
波加熱する加熱庫と、この加熱庫の調理物出入用の開口
部を開閉自在に覆う扉とを備えたものであるが、調理物
の出入時に扉を開ける際、加熱庫内の高周波電磁波が庫
外へ漏洩して人体に弊害を及はさないように電波シール
レス・ｊ策が施されている。

従来の一例として米国特許第３，１８２，１６４号を第
１図に示す。第１図において、１は電子レンジの加熱庫
であり、この加熱庫１の開１」部２′ｆ：開閉自在に覆
う取手３を有する扉４が設けられている。この扉４の周
縁部には加熱庫１側に向いて開口した隙間部５を有する
空胴のチョーク部６が形成されている。このチョーク部
６の奥行７は、使用される高周波の波長の実質的に４分
の１に設計されている。この場合扉４の厚みも４分の１
波長である。すなわち従来電子レンジで使用されている
電磁波の周波数は２４５０ＭＦ（ｚであるので、４分の
１波長は約３ＯＮとなる。この長さのチョーク部６と対
向させるために、加熱庫１の開口部２に形成した周縁部
８の厚さ９は４分の１波長より大きい値となる。したが
って加熱庫１の開口部２の有効大きさは周縁部８の分だ
けひとまわり小さい。

次に従来の他の一例として、米国特許第２，５００゜６
７６号を第２図ａ、ｂに示す。この例も電子レンジの構
成を示したものであり、マグネトロン１０の発振によっ
て得た高周波を加熱庫１１に供給し、調理物１２を電磁
誘導により加熱調理するものである。この加熱庫１１の
開口部１３にはこの開口部１３を開閉自在に覆う扉１４
が設けられている。この扉１４０周縁部にも溝状のチョ
ーク部１５が形成され、高周波が外部へ漏洩するのをこ
のチョーク部１５で防いでいる。このチョーク部１５の
深さ１６もやはり使用周波数の４分の１波長で設計され
ている。このため開口部１３の有効大きさは第１図同様
、加熱庫１１よりもひとまわシ小さい。

上述のとお９従来のチョーク部は４分の１波長の深さと
して高周波を減衰させるという技術思想に基づいている
。

すなわち、チョーク部の特性インピーダンスをＺｏ、深
さをＬとし、終端部を短絡したときにチョーク部開口部
でのインピーダンスＺＩＮ　ハ、２πＬ ＺＩＮ−ＩＺｏｔａｎ（１，） （λ０は自由空間波長） となる。

チョーク方式の電波減衰手段は、チョーク部の深さＩ４
−４分の１波長に選定することによシ、ＩＺＩＮＩ　＝
　Ｚｏｔａｎ（＞　）　＝ω全達成するという原理に基
づいている。

もし、チョーク部内に誘電体（比誘電率ε、）を充填す
ると、電波の波長λ′は、 λ′ζλ０／〆Ｅ。

に圧縮される。この場合チョーク部の深さＬ′は、Ｌ’
　＃　Ｌ／〆Ｔ１ と短くなる。しかしながらＬ′−λ′／４とするととに
変シはなく、チョーク方式においては、深さを実質的に
４分の１波長よりも小さくすることができず、チョーク
部の小型化に限界のあるものであった。

近年、固体発振器の開発が進み実用化の時代が到来した
。電子レンジも例外ではなく、従来のマグネトロン発振
器から固体発振器へと移行しつつある。

電子レンジにおいて発振器の固体化による長所は次のと
おりである。

（１）　マグネトロンの駆動電圧は約３ＫＶであるのに
対し、トランジスタ等による固体発振器の駆動電圧は約
４００Ｖ以下でよく、実際には約４０Ｖが使用されてい
る。よって電源７Ｔｌ、圧が低いので人体にとって安全
であり、たとえリークしても感電事故が元止しにくいも
のである。このためアースレス化が可能となり、ポータ
プル化の展開も図れる。

（２）　マグネトロンの寿命は約５０００時間であるの
に対し、固体発振オｇはその約１０信販−にであゃ、長
寿命である。

（３）　マグネトロンの発振局ｅ数は固定であるのに列
し、固体発振器の発振周波数は可変可能であり、たとえ
ば９１５　ＭＨｚに対して上下１３■ｈの範囲で変化さ
せることができる。したがって、負荷（調理物）の大き
さで周波数を自動追尾させることにより、共振周波数が
変わり高効率動作を得ることができる。実験によれば２
４５０±５０　ＭＨｚ内で周波数を自動追尾させると、
実用負荷効率を固定周波数に比べて約６０〜８０％向上
させることができた。

（，４１固体発振器は大量生産により、将来マグネトロ
ンよシも低価格となシ得る。

また現在高周波調理用として国際的に割り当てられてい
るＩＳＭ周波数（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　。

５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　、Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８８
０ＭＨｚ　、２４５０ＭＨｚ　、　９１５　ＭＨｚ　、
　４００　ＭＨｚ等であり、これを逸脱して使用しては
ならない。現在のマグネ１−ロンは」二連のとおり２４
５０　ＭＨｚで発振させているが、固体発振器で、同一
周波数２４５０　Ｗ（ｚで発（辰させると、十分な出力
電力が得られずパワー不足となってしまう。そこで所望
の出力電力を得るためには必然的により低い周波数を選
定しなければならず、たとえば９１５　ＭＨｚが適当で
ある。しかしながらこの周波数は従来の周波数に比べて
約２．７分の１であるので、波長は逆に約２．１倍とな
り、４分の１波長は約８０聰となってし甘う。したがっ
て電子レンジの周波数として９１５　ＭＨｚを選定する
と、第１図、第２図で説明したチョーク部の厚みは約８
０＋＋１ｍを超えることになシ、加熱室の開口部の有効
大きさは従来例に比してきわめて小さくなシ、実用化は
きわめて困難となる不都合を有するものである。

一方、発振周波数を２４５０ＭＨｚから９１５　ＭＨｚ
に変更する長所は次のとおシである。

１、波長が長くなったため、調理物の内部まで電波が浸
透し、加熱調理時間の速度を速くすることができた。た
とえば直径１２ｃｍの肉塊の中央部を約５０℃にするの
に、２４５０ＭＨｚ　、　６００　Ｗで５０分以上要し
たのに対し、９１５ＭＨｚ　、　３００Ｗで６０分以下
しかかからない。

２、焼けむらの原因は定在波であり、定在波ピ・ノチは
波長とイ゛目関がある。９１５　ＭＨｚを（史用した場
合は定在波ピッチが大きく、調理物に焼けむらが目立ち
にくいものである。

よって、電子レンジの使用周波数を９１５　ＭＨｚに変
更することの短所は、電波シール手段が大きくなってし
まうことである。

なお、チョーク部の厚さを小さくする手段の一つとして
、チョーク部に誘電体を充填する構成がある。この構成
によればチョーク部の誘電率が大きくなるので、チョー
ク部を４分の１波長よりも小さくでき、しかも４分の１
波長のチョーク部と同等の効果を奏する。しかしながら
誘電体が高価であるために電子レンジ全体の側路も高価
なものとなってしまい、まだ製造上手間と・コストがか
かり、実用化の妨げとなっていた。

以下、従来例の原理を理論的に説明するーチョーク方式
は周知の４分の１波長インピーダンス変換原理にもとづ
くものである。即ち、チョーク溝の特性インピーダンス
ｆＺｏｃ、溝の深さをｌｃとし、加熱室からチョーク溝
に至る漏波路１の特性インピーダンスをＺｏｐ　ｌ　ｍ
波路１７の長さ１１ｐ使用波長をλとしたときに、第３
図の々■くチョークａ１８の底Ｃの短絡インピーダンス
（Ｚｃ−○）はチョーク溝１８の開孔部Ｂで２π ＺＢ　＝　１Ｚｏｃｔａｎ−Ｙ−ｔＣとなる。　１９は
電子レンジの加熱室、２０はドアである。ここでｔ。−
イと選ぶことによシ１ＺＢＩ＝ｏ）と変換できる。この
開孔部ＢのインピーダンヌｚＢ１線路始点Ａ部でみたと
きのインピーダンス原理ハ と選ぶことによ、９１ＺＡ１−○と変換できる。チョー
ク溝１８の底部Ｃでの短絡状態が４分の１波長インピー
ダンス変換原理をたくみに利用することで線路始点に現
出することによシミ波シール装置として実用化している
ものである。

漏波路１７やチョーク溝１８に誘′Ｆに率ε、の誘′亀
体を装荷することにより波長λ′は自由空間波長λのλ
／〆ε、になるが、４分の１波長（λ′／４）インピー
ダンス原理を用いることにより同様の効果を得られる。

発明の目的 この発明は、発振周波数を低くしても、チョーク部の大
きさが大きくならない電波シール装置を提供するもので
ある。

発明の構成 この発明は、新しいインピーダンス変換原理を用いた電
波シールであり、漏波路と溝のそれぞれが特性インピー
ダンス不連続構成をとることにより、４分の１波長相当
の寸法よりも小さい形状としたものである。

実施例の説明 本発明はたとえば゛〔Ｆ子しンジの本体又は扉の少くと
も一方に溝を設け、この溝の形状は短絡部側の特性イン
ピーダンスを開孔部側のそれよりも大きく構成し、開孔
端から短絡端までの溝深さは４分の１波長未満である点
に特徴をイ］する。

小型化を可能にする基本的考え方としては、以下のとお
シである。

溝開孔部の特性インピーダンス、長さ１位Ｉｌｌ定数を
Ｚｏｌ　、Ｚｌ　＋β１とする。溝短絡部の特性インピ
ーダンス、長さ９位相定数をＺｏ２＋ｔ２＋β２とする
溝の開孔端から短絡端までの距離（溝の深さ）を１　（
ｔｏｔａｌ　）とするとｌ　（ｔｏｔａｌ　）−ｔ１＋
１２となる。

上記条件で溝の開孔端のインピーダンスＺは、（但しに
＝２０２／　Ｚｏｌ　） となることは、簡単な計算で導出できる。

従来例ではＺｏ２　＝　Ｚｏｌ、β１−１３２（即ちに
−１）に相当するぐものである。従ってそのインピーダ
ンスＺ′は１式より ＝　Ｚｏｌｔａｎ　（β１／、１＋β２Ｌ２）＝Ｚｏ１
　ｔａｎ　（β１・ｔｔｏｔａｌ　）　−・・−・−（
２１となり、ｔｔｏｔａｌ’ｉ５２とすることでインピ
ーダンス反転していた。

一方本発明の構成によれば構成要件より、特１イ１゜イ
ンピーダンスがＺｏ２：＞Ｚｏｌであるから、１式にお
いて特性インピーダンスの比にの値は必らず１より大き
くなる。インピーダンスＺを無限大にするためにｌ″ｉ
’ｉ式の分母が零になればよいので１−ＫｆａｎβＩＡ
１・ｔａｎβ２ｔ２を満たせばよく、特性インピーダン
ス比にの値を１より大きくした分だけ寸法ｔ１　＋　β
２　ｋ小さくしても従来と同様のインピーダンス反転が
はかれるのである。

本発明は′電波シールの分野で歴史的に用いられていた
λ７４線路ではなく、λ／４未満線路でインピーダンス
反転を実施するものである。この原理を理解しやすくす
るために、解析結果の一部を第４図ａ、ｂ、ｃに示す。

第４図は■端を励振源とし◎端を開放した伝送路の１部
に、先端０か短絡された開孔■含有する溝を設けている
。溝は開孔側よ・ジ短絡側の溝幅を２倍にしている。０
点を同一条件で励振し、溝の深さ１．を変化させたとき
、伝送路内の′准界は、第４図ａ、ｂ、ｃのように変化
し、０端に電波がとどかないのは第４図すの場合、すな
わち溝の深さ１．が４分の１波長の約８０％のとき（′
Ｖ４未満線路］であり、それよりも長くても短くても（
第４図ａ、ｃの場合）、第４図すにくらべて゛電波がよ
く洩れる。これはｔｌ−ｔ２−β７−”　Ｋ＝ｂ２／−
２を１５２　１０．２’　ｂＩ Ｋｔａｎβｔ１・ｔａｎβｔ２に代入することで確認で
きよう。

特性インピーダンスを不連続にする考え方は以下のとお
りである。

本発明はシール装置の溝部を一方を接地導体とし間隙寸
法す離して幅寸法ａの導体板を配置した詳細には溝開孔
部側の幅′ｆ：８１間隙をｂｌ　実効誘電率をεｅ目と
し、溝短絡部側の幅をａ２間隙をβ２とした構成で特性
インピーダンスの比Ｋを次式で計算し、 Ｋの値を１より大きくなるようにすることで特性インピ
ーダンスを不連続にする工夫をしている。

実際の応用にあたっては、溝カバーのスペースｆＴｏｐ
ｌ）や折シ曲げ補強スペース（ｔｘＩＪを設けることが
少なくない。これらは原理説明をした場合にくらべ″電
波の乱れが発生し上式通シ計算した寸法から多少ずれる
ものである。ずれの内外を以下に示す。

Ｔｏｐ　１の寸法ｆｆ：２ｒａｈｌにした場合とｌｘｌ
　ｆ　５−６、にした場ｆＹの例を示す。

第５図は９１５　ＭＨｚのシール装置検問例で、Ｔｏｐ
　１の寸法で溝の深さ１．が変化する関係を示す。Ｔ’
ａｐｌの寸法を１〜３咽にすると１．は１〜６關深くな
る。

第６図は、２４５０ＭＨｚのシール装置の検ネ１例でＴ
ｏｐ　１　＝　２　ｒＩＩｍと固定し補強スペース（ｔ
ｘｌ）で溝の深さｔＴが変化する関係を示す。スペース
ｔｘＩを２〜６Ｍにすることで溝の深さｔＴは１〜３ｍ
ｍ深くなる。

図面に基づき実施例の詳細を説明する。

第７図は電子レンジの斜視図でパッチング板２１をイコ
するドア２２が本体カバー２３で覆われた本俸に装Ｊ凸
されている。本俸Ｖ′ｒｃは操作へネル２４が設けられ
ドア把手２５は１−記１−アに装）８されている。第８
１図には第７図のＡ−Ａ線１１ノ１面１′、Ａ、第９図
には溝部を構成する？Ｄ体部利の斜視図を示す。加熱室
２６を囲う本体２７は１）ＩＪ重量計−４部をイ」する
。前ｉＭｉ開１」部を覆うドア２２はドア板２日の外周
縁に導体片２９を収り付け、溝３０を構成している。溝
の開孔部は溝カバー３１で覆われ、ドア２２の外側をド
アカバー３２が覆っている。溝３０の開孔部側は３３、
短絡端側は３４で示される。

各導体片で構成される導線路３５は開孔部線幅’１＋短
絡側線幅ａ２のものをピッチＰで周期１１ｅ置した例を
示している。

溝の特性インピーダンスの比にはこの場合、Ｋ−と×メ
ツ１賃−（〉１）となシ、溝の深さｌが２ 周波数の４分の１よりも短い＝Ｊ−法でインピーダンス
反転ができるのである。

第１０図ａ、ｂには本発明の他の実施例を示す。

第９図りこ利応させて、同じ１〜１号を・つ・」である
、パ（５１０１’ｚｌ　ａでは短絡部口ｉｌｌの導線路
を・１　ｋｉこしｉ：＝　ｉ’ｌｌ　Ｃある。第１０（
図すは、心１イ・片を構成−ノーるの（、こ１１′、Ｃ
の板金凸凹に４ハリ曲げる例を示す。

この７Ｅ波シールの構成は９１５　ＭＨｚの′市］′−
レンジのみならず、２４５０ＭＨ２の電子レンジの一’
ｔｌ皮シール装置及びその曲の′ｌＩｆ波シー／Ｌ／装
置の小型化に用いることができるのは言う丑でもない。

ｔｌＬ波シール装置の構成は板金を１ノ１り曲げて構成
する以外にプラスチ・ツク樹１指にメ・ツキすることに
よって構成しても同等の効果が得られる。

発明の効果 本発明によると実施例からも明らかなように発明の１」
的である電波シール装置の小型化がｉｊＪ能であること
に加えて次の効果がある。

（１）溝部の外周縁側壁面が２車構造にしているので、
じょうぶなシール装置が提供できる。

（２）　構成がドア板に導体片を取り（＝１けるという
簡申ｌもので小型であるので低コメ１〜化につながる。

（３）　ドアの外観はドアカバーで覆うことで美しく仕
」−げることができる。

（４溝の深さが使用周波の４分の１彼長に１奴定されな
いので、デザインや強／ｆを考慮した設計が容易である
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ、ｂ、第３図は従来の電波シール装置
の断面図、第４図ａ、ｂ、ｃは本発明の一実施例の７１
！、彼シーｌし装置の溝部の電界解析図、第５図ａ、ｂ
、ｃ、第６図ａ、ｂ、ｅは」゛法計算誤差要因を説明す
る断面図、正面図、特性図、第７図は本発明の一実施例
における′電波シール装置を用いた電子レンジの斜視図
、第８図は同装置の１す１面図、第９図は同装置の要部
斜視図、第１０図ａ、ｂは本発明の能の実施例の斜視図
である。 ２２・・・・ドア、２７・・・・・本俸、２９・・・・
導体片、３０・・・・・・溝、３５・・・・・導線路、
ｔ・・・・・溝の深さ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１６扼１
図 〃 第５図 Ｊア（Ｍ剛 Ｔ 第７図 哨８図 ３ρ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開口部を有し電波が供給される本体を設け、この本体の
   前記開口部を開閉自在に覆うドアを設け、前記本体とド
   アとが対向する部分の少なくとも一方に１つの溝を設け
   、前記溝の外周縁側壁面は逆Ｕ字状に折シ曲げられた導
   体片群で構成され、前記導体片をそれぞれ溝の長手方向
   に間隔をおいて配置することにょｐ導線路を構成し、＋
   ｊｉＪ記溝内で誘電率、導線路幅、溝幅のうち少なくと
   もいずれか１つを変化させることにより溝の深さを使用
   波長の４分の１未満でインピーダンス反転させた″電波
   シール装置。