JPS6024554B2 - 高周波加熱装置用ドアシ−ル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波加熱装置ドア部からの電波漏洩を防止す
るドアシール装置に関するものである。

従来技術でドアシールと言えば、チョーク構造金属接触
、それに電波吸収材料としてのフェライトゴムの三者を
併用して構成されている。ここで、フェライトゴムはチ
ョーク構造と金属接触では漏洩を防止できなかった電波
を吸収減衰させるもので、これなくしては確実に漏洩レ
ベルを法規制値以下にすることはできない。

また金属接触が十分でない場合には、フェライトゴムが
付けられていても漏洩レベルが法規制値以上になる場合
もある。すなわち、チョーク構造が電波漏洩防止にあま
り寄与していないのである。

第１図は従来技術において用いられているドア部に設け
られたチョーク構造の基本構造を示すもので、１はチョ
ーク溝８を形成するドア前板、２は前記チョーク溝８を
高周波加熱室７側から張出するとともに開放面５を残し
て塞ぐようになっているドア後板、３はオープンフラン
ジである。

この構造において、要するに使用電波の波長を入とした
ときチョーク溝８の幅すなわちチョーク溝８の面６から
開放面５までの距離を概略入／４に取ることにより、面
４を導体壁によって閉じたのと等価にしたものである。
しかし、この原理が成立するのは電波がチョーク溝の長
手方向に対して垂直に入射した場合であり、斜めに入射
した場合には溝幅方向に見た波長が、例えば４５度で入
射した場合にはノ２入となり、チョーク効果が消滅する
。

また斜めに入射する電波は、溝の長手方向に対して垂直
入射成分と平行入射成分の和として表されるから、前者
に対してはチョーク効果があるが、後者に対してはない
とも言える。一方電子レンジ等の高周波加熱装置では、
電波の入射方向は場所の関数であり、また加熱ムラ対策
のためターンテーブル等を用いている場合には時間の関
数でもある。

したがって、チョーク溝の長手方向に平行に入射する成
分の漏洩を防止することがより完全な漏洩防止機構を与
えることになる。この点を考慮していないことが従来技
術の欠点であり、そのため高価な電波吸収材料であるフ
ェライトゴム等を必要としているのである。また従来技
術ではチョーク構造等のドアシール装置を第１図に示す
如くドア構造それ自体に組込んでおり、このことがドア
部の厚さを大きくしている。厚さを小さくして高周波加
熱器の外形寸法を小さくし、かつ機能実に優れたものと
するためには、オーブンフランジ側にドアシール構造を
組込むことが必要である。本発明の目的は上記した従来
技術の欠点をなくし、フェライトゴムを取り去って低コ
スト化を計るとともに、その状態で従来技術に比してＩ
ＭＢ以上の漏洩防止効果を有するより安全なドアシ−ル
装置を提供し、且つ従来に比し薄形のドアを提供するこ
とにある。

オーブンフランジの溝部に金属または高誘電率の誘電体
を適当な周期構造で配することにより、溝の長手方向に
位相速度が光速よりも小さい遅波線路が構成でき、かつ
溝は閉ループを形成しているので、帯域通過櫨波器とな
る。

さて溝の長手方向に蓮波線路が実現されたとき、溝の長
手方向に直角な方向の位相定数は純虚数すなわちＩＪァ
クティブに減衰するから、溝の長手方向に平行に入射し
た波のエネルギーは周期構造に捕えられ、外部に漏洩し
ない。次に溝の長手方向に垂直に入射する波の漏洩防止
手段を考える。

通常用いられる方形導波管中に直径が＾／８（＾は使用
電波の波長）程度の導体ポストをＥ面に平行に一端を１
１面に固定し、他端をＨ面から入／４の室度離してそう
入すると、入力端から見たとき、ポストの中心線を含み
管軸方向に垂直な面は電波的短絡面すなわち導体板でそ
の面を置換したのと等価に見え、入射エネルギーは完全
に反射する。この考え方を拡張して導波管幅（日面の幅
）を十分広げた場合には、管軸に垂直な面上に前述の導
体ポストを複数本配列してやれば同機‘．こその面上に
短絡面を作ることができる。またこの導体ポストを管軸
方向にくり抜いて孔をあげた場合において、孔の幅が入
／８程度であっても、孔の厚さが入／１９塁度あれば、
孔を電波が通過するとき１３旧程度のリアクティブな減
衰が得られ、電波的には孔がないのと等価である。以上
の考えから、オーブンフランジの溝部の長手方向に波形
状に折り曲げた金属板を設置することにより、溝の長手
方向に周期構造を形成して溝の長手方向に平行な入射波
の漏洩を防止し、また溝の長手方向に垂直な入射波に対
しては波形状に折り曲げた金属板の位置で電波的短絡面
が形成されるから、入射波を加熱室側へ全反射させるこ
とが可能となる。第２図には高周波加熱器のドア部及び
加熱室の断面を示す。そのオーブンフランジ３はドア部
に対向して開□を有するオーブンフランジ部の溝４０を
有する。

第３図はその溝４０に波形状の金属板が設置されたとき
の電波的な作用を説明するための説明図であり、加熱室
７壁面のオーブンフランジ３にオーブンフランジ部の溝
４０が設けられ、この溝４０の開□部の幅１２をドアに
対向する加熱室壁面の幅１３よりも小さく選んで、オー
ブンフランジ３とドア後板２により平行平板線路状の電
波通路１９を構成する。オーブンフランジ部の溝４０１
こは第４図に示す如き波形状金属板１０が設置されてい
る。さらに溝４０の閉口部には汚れの侵入を防止し、且
つ溝４０内部の構造物を保護するための誘電体で作られ
たチョークカバー９が付けられたものである。次に作用
を具体的に説明することにする。

まず本発明の姿部をなす波形状金属板１０の作用を説明
する。第５図にはドア後板２と溝部底面４１間に設置さ
れた波形状金属板１０を示している。波形状金属板１川
こ座標系を導入し、波形状金属板１０の長手方向をＺ方
向、高さ方向をｘ方向、長手方向に直角な方向をｙ方向
とする。第５図において、ｘ方向に電界成分を有する平
面波がＺ方向に入射すると、波形状金属板１０が周期構
造を成しているので、この構造物の上を伝搬する電波の
周期はその構造物の周期の整数倍に一致する。（第５図
においては電波の周期が波形状金属板１０の周期の２倍
として示されている）。ここで、波形状金属板１０の折
曲げ長さ１５（第４図）の２倍を波形状金属板１０の周
期Ｐとする。このとき第５図ｂに示すように波形状金属
板１０の隣り合う山２０と山２０の位相差が１８００で
あるように電波が伝搬すると、Ｚ方向の波長入ｚは入ｚ
＝沙となる。例えば、Ｐ＝入ｏ／４（入ｏは自由空間中
における波長）と選ばれたときには入ｚ＝入。／２、Ｚ
方向の位相速度ＶｚはＶｚ＝Ｃｏ／２となる。ここにＣ
ｏは光速であり普通の平行平板線路を伝搬する平面波の
位相速度はＣｏであるから、波形状金属板という周期構
造物により波動のＺ方向の位相速度が光遠の１／２とな
る。すなわち、遅波回路が実現できる。さて、（２汀／
＾。）２＝８×２十８ｙ２十８ｚ２なる関係が常に成立
し、ここに８×、６ｙ、ａｚは位相定数で例えば８ｚは
Ｚ方向の位相定数で３ｚ＝２汀／入ｚの如く定義され、
竹は円周率である。第５図の構造において、小さな間隔
の電波通路１９を通して入射してくる電波の電界成分は
、ｘ方向には一様分布していると考えられるから、８ｘ
＝０であり、（２汀／入。）２＝８ｙ２十（２け／＾ｚ
）２となる。一方入。 ＝２入ｚであるから８ｙは純虚
数でなければならない。すなわち３ｙ＝−ｊａｙである
。ここにｉは虚数単位、８ｙ′は実数である。この８ｙ
を用いると波の位相振幅特性は時間項を無視してｅ‐ｉ
８ｙｙ＝ｅ‐８ｙ′ｙ＝ｅ−ゾ １２竹ｙと書入ｏける
。

この式はｙ方向へは波がリアクティブに減衰し、伝搬し
ない、すなわちｙ方向にもエネルギーが蓄えられている
が、その密度が指数関数的に減少することを意味してい
る。例えば、ｙ方向に入。／４だけ波形状金属板１０か
ら離れるとエネルギー密度は２比旧程度減少する。以上
を要約すると、第５図の如き周期構造体を含む回路にＺ
方向から平面波が入射したとき、Ｚ方向には自由空間中
よりも速度の小さい波となって伝搬し、ｙ方向には伝搬
せず減衰するのみであると言える。以上は溝の長手方向
に平行に入射した波に対する波形状金属板１０の作用の
説明であったが、次に垂直に入射した波に対する作用を
説明する。マイクロ波工学の分野では周知であるが、第
６図ａに示すように導波管２１内に角柱２４（断面形状
は方形に限定されない）の導体ポストを導波管２１のＨ
面２３に垂直にＥ面２２に平行に立てたとき、その伝送
特性は例えば、第６図ｂの如く広い周波数帯に亘つて２
世Ｂ以上の減衰が得られる。

第６図ｂは周波数２５４瓜Ｍ比に対して角柱２４の幅２
７を入／８、角柱２４の奥行２６を入／１６角柱２４と
導波管２１のＨ面２３との間隙を入／４０に選んだ場合
である。何故このような遮断特性が得られるかと言えば
導体ポスト２４と導波管のＨ面２３との間隙に蓄えられ
る電界のエネルギーと導体ポスト２４の表面に流れる電
流によって、その導体ポスト２４の周囲に蓄えられる磁
界のエネルギーが、それぞれ電気回路的にはキャパシタ
ンスおよびィンダクタンスに相当し、これらが直列共振
回路を構成し、ある特定周波数を中心として第６図ｂの
如き遮断特性を示すのである。

また、くり抜きの孔２５に従って角柱をくり抜いて、角
柱の代りに金属つつ状体を設置しても、第６図ｂの伝送
特性はほとんど変化しない。

その理由は、金属つつ状体の幅が入／８、奥行が入／１
６としたとき、金属っっ状体の入口と出口の電波の結合
は約一１Ｘ旧と４・さく、孔の入口と出口を金属板でふ
さがれているのと等価であることによる。また奥行のみ
を入／６４と小さくしたときには上記の結合は約一紅Ｂ
と大きくなり、もはや導体ポストとは見なせず、第６図
ｂの如き伝送特性は得られない。さて、オープンフラン
ジ部の溝４０の長手方向に垂直に入射する波を考える場
合は、第６図ａにおいて導波管のＨ面２３の幅を十分広
くした場合例えば４入程度を考えれば良い。

この場合には上記金属つつ状体を管鼠に垂直な方向に複
数個周期的に並べると第６図ｂの如き伝送特性が同様に
得られる。この構造は第５図ａに示す波形状金属板１０
をオーブンフランジ部の溝４０の長手方向に設置したの
と同様である。以上から波形状金属板１川こよりオーブ
ンフランジ部の溝４０の長手方向に対して平行に入射す
る波も垂直に入射する波も外部へは漏洩しないことが了
解できる。

尚、以上の説明において断りないこ垂直入射の波と平行
入射の波に分けてきたが本発明におけるドアシール装置
は、フェライトゴム等の非線形煤質は含まれていないの
で、重ね合せの原理が成立し、分けて考えることはいさ
さかの近似をも含まない。次に本発明における適切な構
造寸法について述べる。

第７図には波形状金属板１０の幅１４に対する高周波加
熱装置ドア部からの漏洩電力密度を示すが幅が小さくな
ると共に漏洩電力は増加する。この理由は概に述べたよ
うに、オーブンフランジ部の溝４０の長手方向に垂直に
入射する波に対しては波形状金属板の幅１４が小さくな
ると遮断効果が小さくなるためである。従って当然の事
ながら針金を折曲げたような構造ではほとんど遮断効果
がなくなる。したがって波形状金属板の幅としては入／
３０以上が必要である。ただし、第７図のデータは電波
通路１９の間隙が＾／１２０におけるものである。次に
波形状金属板と綾部外周壁との距離１ １について説明
する。

既に説明したように、オーブンフランジ部の溝４川こ波
形状金属板１０を設置することによりオーブンフランジ
部の溝４０の長手方向に遅波線路を実現できる。しかし
、全周波数帯に亘つて無条件に実現できる訳ではなく、
特定の周波数帯でのみ遅波線路が構成され、これから外
れた周波数帯では減衰を有する線路となり、波は溝８の
長手方向には伝搬せず、長手方向に対して垂直方向に伝
搬し、漏洩電波として観測される。第８図ａに示す如く
導波管中に波形状金属板１０を設置して伝送特性を調べ
ると、第８図ｂの如くなる。同図において減衰量が比旧
である周波数帯では遅波回路が実現され、前述したよう
にこのときに限って導波管々軸方向に垂直に伝搬する波
は１」ァクティブに減衰するのである。第８図ｂから了
解されるように、例えば使用電波の周波数を２４５肌Ｍ
ｚとすれば、１：１２肌すなわち１が入／１０以下であ
ることが必要である。波形状金属板１０と加熱室７側の
溝開口部との距離１７が小さくなると両者の間に電気力
線が渡るようになる。すなわち波形状金属板１川こ入射
する波はもはや平面波ではなくなり、波形状金属板の高
さ１６方向に対し直角な方向に電界成分を有するため、
波形状金属板１０の電波遮断効果が減少するのである。
第９図には波形状金属板１０と加熱室７側の溝開口部と
の距離１７に対する漏洩電力密度を示すが、同図より波
形状金属板１０と加熱室７側の溝開□部との距離１７は
入／１処〆上必要であることが了解できる。

このようにドアシール構造をオーブンフランジ側へ設け
ることにより、所定のドアシール性能を発揮することは
もちろんのこと、ドア自体については開閉機能、加熱室
内透視機能およびオーブンフランジ３とともに平行平板
線路１９を形成する機能を持つだけでよいから、その厚
みについては従来に比し大幅に薄くすることが期待でき
る。

そこでつぎに、ドア厚みを薄くした本発明の一実施例を
第１０図を用いて説明する。この第１０図において波形
状金属板１０がオープンフランジ部の溝４０‘こ設置さ
れ、この溝４０の開口部には誘電体で作られたカバー９
が付けられている。この例においては、ドアと対向する
面にオーブンフランジ３が形成されている他に加熱室壁
面延長部４３が形成され、前者は加熱室Ｔ内を透視する
金属透視板と対向して電波通路１９を形成し、後者はド
ア後板２と対向して電波通路３０を形成している。この
様にドア外周にも電波通路３０を設けるのは次の理由に
よる。既に説明したように第５図においてＺ方向から進
行してきた波はＺ方向へは遅波となって進み、ｙ方向へ
は入／４当り２の旧程度のリアクティブな減衰をする。
電波通路３０を設けることにより、漏洩電力密度は例え
ば家庭用電子レンジに入／６の長さを有する電波通路３
０を付加することにより、７班低下させることができる
。なお、この第１０図の構造では実効透視部を加熱室７
の開口部に等しくすることができる効果がある。

以上、ドアシール構造をオ−ブンフランジ側に組み込む
ことにより、例えば第１０図に示されるように従来技術
に比しドアの厚さを小さくすることができる上、オーブ
ンフランジと金属透視板とで平行平板線路状の電波通路
を形成するから、ドアフアインダ一の実効透視部を加熱
室７の関口部に等しくすることができる。

従来においてはチョーク構造、金属接触および電波吸収
材料としてのフェライトゴムの三者を併用しても、ドア
密閉時においてさえ例えば０．１ｍＷ／地の電波漏洩を
生じていたものが、本発明の構造によればフェライトゴ
ムを除去しても動作周波数２４５皿ＭＨｚにおいて電波
通路１ ９における間隙が１帆の場合でも０．０１ｍＷ
／地の漏洩電力とすることができ、低コスト及び１のＢ
以上の安全性向上が得られた。

またドアシール構造をオーブンフランジ側に組込むこと
により、ドアの厚さを従来技術に比して小さくし、同一
の高周波加熱器外形奥行寸法に対して加熱室奥行寸法を
大きくすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のドアシール装置であるチョーク構造
の横断面図、第２図は加熱室壁面に溝部を有する高周波
加熱器の縦断面図、第３図はドアシール作用の設明図、
第４図は本発明において用いられる波形状金属板の−実
施例の斜視図、第５図は波形状金属板の電波作用を説明
する図で、ａは断面図、ｂは波形状金属板の周期と電波
の周期との関係を示す図、第６図は波形状金属板の電波
作用を説明する図で、導波管内にポストを立てたもので
あり、ａは斜視図ｂは周波数と減衰量の関係を示す図、
第７図は波形状金属板の幅と漏洩電力密度との関係を示
す図、第８図は波形状金属板の遅波作用に対する波形状
金属板と側壁との関係を示す図で、ａは斜視図、ｂは周
波数と減衰量の関係を示す図、第９図は波形状金属板と
加熱室側の溝関口部との距離に対する漏洩電力密度の関
係を示す図、第１０図は他の実施例の断面図である。 １・・・・・・ドア前板、２・・・・・・ドア後板、３
・・・・・・オーブンフランジ（加熱室壁面）、４・・
・…短絡面、５・・・・・・開放面、６・・・・・・短
絡面、１０・・・・・・波形状金属板、１９・・・・・
・電波通路、４０・・・・・・オーブンフランジ部の溝
。 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図 第２図 翁７凶 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高周波加熱装置のドア周辺部からの電波漏洩を防止
   するため、ドア部に対向するオーブンフランジ側に溝を
   設置し、幅が使用電波の概略１／３０波長以上の波形状
   金属板を使用電波の概略１／２波長未満の折り曲げ長さ
   で折り曲げて溝の長手方向に設置するとともに、加熱室
   が透視できるようにした金属透視板と前記オーブンフラ
   ンジによつて平行平板線路状の電波通路を形成したこと
   を特徴とする高周波加熱装置用ドアシール装置。