JPH0544137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロ波エネルギーを使用する装置
に関し、そして更に詳細には、光透過壁を有する
マイクロ波装置に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 光をマイクロ波空洞内に通過又はそとから出
し、なお空洞内にマイクロ波を実質的に完全に閉
じ込め可能にする手段を提供する問題がマイクロ
波エネルギーの種々の適用において生じている。
例えば、マイクロ波オーブンでは、ドアーを閉め
たときオーブンの内部が見えるように光を通過す
るドアーを有することは有益であり、そして光を
オーブンの内部から通過可能にしながらマイクロ
波の漏れを最小にする問題の種々の解決策が提案
されてきた。例えば、米国特許第4049939号第
4206338号、及び第4211910号は使用者が料理の進
行をモニタできるマイクロ波オーブンドアーのた
めの種々の窓構造を開示している。

料理に対するマイクロ波エネルギーのこれら等
の適用は、使用者が料理をモニタ出来るのに十分
な光のみが必要なので遮蔽における重大な問題は
ない。

しかし乍ら、マイクロ波空洞から放射されるべ
き光が出来るだけ多いことが望ましいか、又は必
要とされるマイクロ波エネルギのための適用があ
る。例えば、マイクロ波がプラズマ形成媒体を付
勢するために使用されていて、そしてそのプラズ
マがエネルギー源として使用される紫外線の放射
線を発する適用がある。

マイクロ波エネルギーに対して実質的に不透明
であり、且つ光を通過する空洞を提供する目的
は、空洞を囲んでいる壁部分として金属メツシユ
を使用することによつてある程度まで達成され
た。しかし乍ら、例えば５％のような小部分の放
射線エネルギーのみをブロツクする今までに使用
されてきた金属メツシユ構造体は発生されたエネ
ルギーの約１％又はそれ以上のかなりの量のマイ
クロ波エネルギーの通過を許容する。マイクロ波
空洞から逃げるマイクロ波エネルギーの量を減少
し、一方同時に空洞を出る光量をひどく減少しな
い試みがなされて来た。このような方法の１つで
は、一連のスクリーンが使用されてきた。例え
ば、マイクロ波で付勢された（energized）光源
について記載している日本国特許公開第58−
192458号参照、これではマイクロ波空洞の境界部
分は空間によつて分離されている２つの平行なメ
ツシユ平面を含んでいる。２つのスクリーンの組
み合わせを通り空洞から逃げるマイクロ波エネル
ギーの量は単一のスクリーンを通過するマイクロ
波エネルギーよりも少ないが、スクリーンを直列
に使用することは期待される程有利な効果を有し
ていない。第１に、２つのスクリーンが同一であ
ると仮定すると、１つのスクリーンのみが使用さ
れるとき逃げる量に関して外側に逃げるマイクロ
波の量において約50％のみの減少がある。これ
は、第１のスクリーンを通過するこれ等のマイク
ロ波がスクリーンの間に入り（trapped）そして
空洞内に戻るか又は第２のスクリーンを通り出る
同じチヤンスを有しているからである。その結
果、第２のスクリーンは、スクリーン間の空間内
にあるマイクロ波エネルギーの約50％のみの放射
（emission）をブロツクする。第２に、２重スク
リーンはブロツクされる放射線エネルギー量を実
質的に２重化（doubling）する逆効果を有してい
る。

問題点を解決するための手段 従つて、本発明の目的はマイクロ波空洞と空洞
の外側の領域との間に光波を伝え、且つ空洞から
マイクロ波エネルギーの逃げるのを最小にするた
めの改良された構造を提供することである。

本発明の他の目的は、マイクロ波空洞を規定し
ている壁の少なくとも１部分が光の実質的な部分
を伝えるがマイクロ波エネルギーの僅かな
（insignificant）量のみを伝える、マイクロ波エ
ネルギーを光に変換する装置を提供することであ
る。

本発明によれば、マイクロ波空洞を規定してそ
り、光の通過を許容する構造を含んでいる壁と、
マイクロ波を発生する手段と、該発生したマイク
ロ波エネルギーを該空洞に結合する手段とを具備
しているマイクロ波エネルギーを使用する装置を
提供する。マイクロ波空洞から光の通過を許容す
る手段は空洞の壁を形成する一対の間隔をへだて
た金属スクリーンと、その間隔をへたでたスクリ
ーン間に入つた（trapped）マイクロ波エネルギ
ーを吸収するために２つのスクリーン間の領域に
マイクロ波エネルギー連絡して配置されたマイク
ロ波吸収材料とを具備している。

空間内のマイクロ波エネルギーに接近可能であ
る間隔をへだてたスクリーンと吸収材料との組み
合わせが光窓（light window）を生成し、これ
はマイクロ波の通過に対して実質的に不透明
（opaque）である。内側スクリーンを通過するマ
イクロ波エネルギーの高パーセントが、それが外
側スクリーンを通過できる前に、吸収される。空
洞から２つのスクリーン間の領域内に逃げるマイ
クロ波エネルギーの高吸収性は、マイクロ波が入
り（trapped）、スクリーン間で前後に反射して、
そして内側スクリーンを通過する前に吸収材料に
当たる高い確率を有しているという事実から生ず
ると信じられている。吸収材料と２つのスクリー
ンとのこの組み合わせは改良された光学的透明度
を有するスクリーンの使用を可能にする。

実施例 本発明はマイクロ波空洞壁が少なくとも部分的
に光を通過する種々の適用に役立つことがもくろ
まれている。しかし乍ら、それはマイクロ波エネ
ルギーが光を生成するためにプラズマ形成媒体を
活性化するのに使用される適用に対して特に役に
立ち、そして本発明はこのような適用を用いて詳
細に例示する。

第１図を参照すると、マイクロ波装置１０は紫
外線源２０（図示されていない手段によつて空洞
内に支持されている）を備えており、これは導波
管１８を介してマグネトロン１６からのマイクロ
波によつて活性化される。マイクロ波空洞は反射
器１４と、円筒状の壁１２と、内側スクリーン２
６及び外側スクリーン２８を具備する窓部分とに
よつて閉ざされている。内側スクリーン２６は環
状リング３２に取り付けられており、そして外側
スクリーン２８は環状リング３４に取り付けられ
ている。環状リング３２は環状凹部３０を備ける
ように形成されており、その中にラジオ周波数吸
収材料２２及びガスケツト２４が配置されてい
る。

同じメツシユの大きさを有しており、且つ同じ
大きさのワイヤから作られたこのスクリーンは実
質的に同じであることができるが、本発明を実施
する好ましい方法では、外側スクリーンは、細い
ワイヤで形成すること及び／又は大きなメツシユ
の大きさを有することによる如くして、内側スク
リーンよりもより多く光を通過するように作られ
ている。例えば、スクリーンに当たるマイクロ波
エネルギーに十分な伝導性を提供するために光の
90％以上を通さないように十分な質量（mass）
を有している内側スクリーンを有する必要があ
る。しかし乍ら、外側スクリーンは、内側スクリ
ーンが露出されている高マイクロ波エネルギーレ
ベルにさらされず、従つてより低い伝導性に作ら
れることができる。従つて、それはより少ないス
クリーン材料を含み、且つ光を96％又はそれ以上
通過することができる。

２つのスクリーン間の間隔は好ましくは内側ス
クリーンの隣接する平行なワイヤ間の距離よりも
大きく、そして最も好ましくは、隣接する平行な
ワイヤ間の２倍又はそれ以上の範囲にある。例え
ば、メツシユの大きさ０，250を有する5milワイ
ヤで作られた内側スクリーンは好ましくはスクリ
ーン間に約0.5インチ（約12.7mm）以上の間隔を
有している。２つのスクリーン間の間隔に対する
上部限界はマイクロ波エネルギーを使用する装置
の他の構造上の特徴によつてのみ限定される。

本発明によれば、ラジオ周波数吸収材料は、そ
れが内側スクリーンと外側スクリーンとの間に入
り込んだ（trapped）これ等のマイクロ波に接近
可能であるように置かれる。その結果として、ス
クリーン間に入り込んだマイクロ波エネルギーの
少ないパーセントのみが外側に逃げ、一方内側ス
クリーンを通過するエネルギーの約90％又は99％
もこの吸収材料によつて吸収される。

例示された実施例において、この吸収材料は２
つのスクリーン間に物理的に配置される。しかし
乍ら、吸収材料はまた、スクリーンの間の領域か
ら吸収材料までマイクロ波を伝える手段を提供す
ることによつてスクリーンから離れた領域内に置
かれることもできる。例えば導波管はマイクロ波
を別々の位置にある吸収材料に伝えるのに使用さ
れることができる。

吸収材料はマイクロ波を吸収することができな
ければならない。そして図示された如き実施態様
において、好ましい材料は、例えば、フエライト
の如き、強力磁気材料である。

図に示された如く、好ましい実施態様におい
て、吸収材料はスクリーンの周辺に近い凹部内に
配置されているので、それは光の通路を妨げな
い。

２つのスクリーン間に入り込み、且つ吸収材料
によつて吸収のために利用されるエネルギー量は
比較的少なく、その結果、本装置のこの部分に対
して、特定の冷却特性を必要としない。

本図に従つて構成された装置は間隔0.5インチ
（約12.7mm）の距離、離された平行なスクリーン
２６及び２８を含む。内側スクリーン２６はメツ
シユの大きさ0.033インチ（約0.83mm）を有し、
且つ1.5milワイヤから形成されており一方外側ス
クリーン２８はメツシユの大きさ0.25インチ（約
6.35mm）を有し、そして5milワイヤで形成されて
いる。マイクロ波吸収材料２２の如きフエライト
のリングが２つのスクリーン間の環状リング内に
それ等の周辺に置かれている。このリングは直径
４インチ（約102mm）、厚さ1/8（約3.2mm）、巾1/4
インチ（約6.4mm）である。

出力200nm乃至240nmの紫外線出力を有してい
る光源２０はエネルギー出力1.6kwを有している
マグネトロン１６によつて付勢される。２ワツト
よりも大きいマイクロ波エネルギーが内側スクリ
ーンを通過し、この中0.1ワツト以下が外側フイ
ルタを通過し、残りはフエライトによつて吸収さ
れるか又はマイクロ波空洞に再び入る。

内側スクリーンの内面に達している光の91％は
スクリーン内の開口を通過し、そして外側スクリ
ーンに達する。外側スクリーンはそれに達した光
の約0.96％のみをブロツクし、その結果光の87.3
％が両方のスクリーンを通過する。

本発明に使用されている如き用語「光
（light）」はスペクトルの紫外線、可視及び赤外
線部分におけるエネルギーを含み、そして用語
「空洞（CAVITY）」は共振又は非共振モードで
作動されるマイクロ波構造体を含むと理解される
べきである。

本発明の範囲内に入る本発明のすべての変更を
含むのが本出願人の意図であると理解されるべき
であり、本発明はこれに添付した特許請求の範囲
及び同等のものによつて限定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に組み入れられているマイクロ波装
置の概略的な立面図である。 １０……マイクロ波装置、１２……円筒状の
壁、１８……導波管、２６……内側スクリーン、
２８……外側スクリーン、３２，３４……環状リ
ング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波空洞を画定している壁が、互いに
   離隔された内側スクリーンと外側スクリーンとか
   らなる光窓を有しており、前記各スクリーンは実
   質的に光透過性であるがマイクロ波エネルギに対
   しては比較的不透過性であるマイクロ波エネルギ
   を使用する装置において、前記両スクリーンに画
   定される空間とマイクロ波エネルギ的に関連した
   状態でマイクロ波吸収手段を設けたことを特徴と
   する装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記内側ス
   クリーンと外側スクリーンとの間の距離、前記内
   側スクリーンにおける隣接する平行なワイヤ間の
   距離の少なくとも約２倍であることを特徴とする
   装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記外側ス
   クリーンが前記内側スクリーンよりも光透過性が
   大きいことを特徴とする装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記マイク
   ロ波吸収手段が、前記光窓の周辺部又はその近辺
   で前記２つのスクリーンの間に位置されたマイク
   ロ波吸収物質を有することを特徴とする装置。 ５ 特許請求の範囲第１項において、前記マイク
   ロ波吸収手段が前記２つのスクリーン間の空間か
   ら離れた位置に位置されており且つ導波管を介し
   て前記空間とマイクロ波エネルギ的に関連されて
   いることを特徴とする装置。 ６ 各々が実質的に光透過性であるがマイクロ波
   エネルギに対しては比較的不透過性である互いに
   離隔して配置された内側スクリーンと外側スクリ
   ーンとからなる光窓を具備する壁が空洞を画定し
   ており、前記２つのスクリーンの間に画定される
   空間とマイクロ波エネルギ的に関連した状態でマ
   イクロ波吸収手段が設けられており、前記空洞内
   にプラズマ形成媒体を収容するバルブが配設され
   ており、マイクロ波発生手段とそれから発生され
   たマイクロ波を前記空洞内に結合させる結合手段
   とが設けられていることを特徴とするマイクロ波
   光源。