JPS6030078A - 電波シール装置 - 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、高周波電波を遮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ぼさないように電波シール対
策が施されている。

従来の７例として米国特許第３１８２１６４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
シ、この加熱庫１の開口部２を開閉自在に覆う取手３を
有する扉４が設けられてぃる。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２４６０ＭＨｚであるので、４分の１波長は約３
０Ｍ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８０分だけひと捷わシ
小さい。

次に従来の他の一例として、米国特許第２５００６７６
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１４の周縁部にも溝状のチョーク
部１６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１６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よりもひとまわり小さい。

上述のとおり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は、２πＬ ＺＩＮ　＝　４ｚＯｔａｎ　（、、、）（λ０は自由空
間波長） となる〇 チョーク方式の電波減衰手段はチョーク部の−深さＬを
４分の１波長に選定することによシ、’　ＺＩＮ　ｌ　
＝　Ｚｏ　ｔａｎ　（−−）　＝　ｃｘｖを達成すると
いう原理に基づいている。

もし、チョーク部内に誘電体（゛枇μ電率εｒ）を充填
すると、電波の波長λ′は、 λ′−λ０／乃「 に圧縮される。この場合チョーク部の深さＬは、Ｌ’＝
Ｌ／Ｊ可 と短くなる。しかしながらＬ′−λ′／４とすることに
変りはなく、チョーク方式においては、深さを実質的に
４分の１波長よシ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０ 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
お勺である。

（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
４００　ｖ以下でよく、実際には約４０　ｖが使用され
ている。よミて電源電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発生しにぐいもの
である。このためアースレス化が可能となシ、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、固体発振器はその約１０倍以上であシ、長寿命
である。

（３）マグネトロンの発振周波数は固定であるのに対し
、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　ＭＨｚ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、共振周波数が変わシ高効率動作を
得ることができる。実験によれば２４５ｏ±５０　Ｍ＆
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。

（４）固体発振器は大量生産に？＋、将来マグネトロン
よシも低価格となり得る。

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

５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　、　Ｍｅｄｉｃａｌ　）は５８
８０ＭＨｚ。

２４５０ＭＨ２，９１５ＭＨｚ、４００ＭＨ２等であり
、これを逸脱して使用してはならない。現在のマグネト
ロンは上述のとお９２４５０　ＭＨｚで発振させている
が、固体発振器で、同一周波数２４５０ＭＨｚで発振さ
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９１
ｓＭＨｚ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２．７倍となり、４分の１波長は約８ｏｗＬとなっ
てしまう。したがって電子レンジの周波数とじて９１５
Ｍ＆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（ＩＩＩＺを超えることになり、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２４６０ＭＨｚから９１６ＭＨｚ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１２０の肉塊の中央部を約６０℃にするのに
、２４５０ＭＨｚ　、ｅｏｏｗで６ｏ分以上要したのに
対し、９１６ＭＨｚ　、３００ｗで５０分以下しかがが
らない。

２、焼けむらの原因は定在波であり、定在波ピッチは波
長と相関がある。９１５ＭＨ２を使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９１６ＭＨｚに変更
することの短所は、電波シール手段が太きくなってしま
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価格も高価
なものとなってしまい、また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〇 以下、従来例の原理を理論的に説明する。

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。すなわち、チョーク溝の特
性インピーダンスをＺｏｃ　１　溝の深さを℃ｃ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ＺＯｐ１漏波路１７の長さを℃ｐ使用波長をλと
したときに、第３図の如くチョーク溝１８の底Ｃの短絡
インピーダンス（Ｚｃ＝Ｏ）はチョーク溝１８の開孔部
ＢでＺＢ−ｊＺｏｃｔａｎ−７−１１゜となる。１９は
電子レンジの加熱室、２ｏはドアである。ここで１．ｃ
＝Ａと選ぶことによりＩｚＢｌ−■と変換できる０この
開孔部ＢのインピーダンスｚＢを線路始点Ａ部でみたと
きのインピーダンスＺＡは λ となる。ここで、２ｐ＝−と選ぶことにより１ＺＡｌ＝
ｏ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り電波シール装
置として実用化しでいるものである。

漏波路１７やチョーク溝１８に誘電率εの誘電体を装荷
することにより波長λ′は自由空間波長λのλ／１１町
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、チョーり部の大
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
の寸法よシも小さい形状としたものである。

実施例の説明 本発明はたとえば電子レンジの本体または扉の少くとも
一方に溝を少くとも２つ設け、この溝の形状は短絡部側
の特性インピーダンス全開孔部側のそれよシも大きく構
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有する。

小型化を可能にする基本的考え方としては、以下のと°
おりである。

溝開孔部の特性インピーダンス、長さ位相定数をＺｏｌ
、ｒｌ、β１　とする。溝短絡部の特性インピーダンス
、長さ位相定数をＺｏ２．μ２．β２とする溝の開孔端
から短絡端までの距離（溝の深さ）を２（ｔｏｔａｌ）
とすると、１２（ｔｏｔａｌ　）　−４＋　１２２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、
Ｋ　−Ｚｏ２　／　Ｚｏ　＋　）となることは、簡単な
計算で導出できる。

従来例ではＺ０２”ＺＯ＋　＋β１−β２（すなわちに
−１）に相当するものである。したがってそのインピー
ダンスＺ′は１式よシ ＝ＺＯ＋　ｔａｎ　（β１β什β２４１２　）　＝Ｚｏ
１ｔａｎ　（β１−　Ｅ　ｔｏｔａｌ　）−・・　・・
・　（２） トｆｘ　Ｖ）　、Ｒｔｏｔａｌ　ｆニーとすることでイ
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、特性インピー
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２を無限大にするためには１式の分
母が零になればよいので１＝Ｋｔａｎβ１当・ｔａｎβ
２”２を満たせばよく、特性インピーダンス比にの値を
１よシ大きくした分だけ寸法も、λ２　を小さくしても
従来と同様のインピーダンス反転がはかれるのである０ 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
シである。

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構成からなる０ 詳細には溝開孔部側の幅ｅａｔ　、間隙をｂｌ　、実効
誘電体をε。ｆ量とし、溝短絡部側の幅をβ２、間隙を
ｂ２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。

図面に基づき実施例の詳細を説明する〇第４図ｉ電子レ
ンジの斜視図でパッチング板２１を有する扉２２が本体
カバー２３で覆われた本体に装着されている。本体には
操作パネル２４が設けられドア把手２５は上記ドアに装
着されている。

第５図には第４図のムー人線断面図、第６図には第６図
の斜視図、第７図には導体片群のみの斜視図を示してい
る。第６図、第６図において、第１の溝３４と第２の溝
３苧および第２の溝３５と第３の溝３６を仕切る導体板
群２６はａ、ｂ、ｃ。

ｄ部からなる。第１の溝３４と第２の溝３６と第３の溝
３６をカバーする溝カバー２７は抜は防止の構造となっ
ていてｅ＋　ｆ　＋　ｑ＋　）ｌ　＋　１部から成る。

第１．第２．第３の溝３４．３６．３６の開口部側溝は
Ｚ、ａ、Ｖ、短絡部側溝はＩＩ、ＪＶ、Ｗ　□で示され
る。

第１．第２．第３溝３４，３６．３６の開口端と短絡端
はそれぞれ２８，２９，３０，３１１３２．３３で示さ
れる。パンチング板２１とドア゛２２は止め具３７とと
もにビス３８でしめつけてある。導体板２６はピッチＰ
で幅ａ１のａ、ｄ部と幅ａ２のす、ｃ部から構成されて
いる（第７図参照）。第１の溝３４における特性インピ
ーダンスの比に１は ２ となり第２の溝の値に２は 第３の溝の値に３は ２ となり、いずれもに１．に２．に３を１よりも大きくす
ることにより溝の深さく　Ｌｈ＋　＋４２　）　ｒ（犯
ｚ＋　＋ｎ２２　）および（Ｉｌｓ＋　＋　ｎ５２）を
４分の１波長よシも小さく構成している。

第７図で示した導体片群を用いて説明を行ってきたが、
第８図ａ、ｂ、ｃ、ｄの３２ａ、３２ｂ。

３２ｃ、３２ｄ、第９図の３２８１第１０図の３２ｆで
示したような他の構成方法でも同様のことがいえる。ま
た、第１の溝と第２の溝を仕切る導体片と、第２の溝と
第３の溝を仕切る導体片は同じ形でなくとも同等の効果
が得られ、溝の間隔も一定でなくてよい。

溝の開孔部の特性インピーダンスを短絡部の特性インピ
ーダンスよりも小さくするために、溝を構成する導体片
の短絡部側に長方形の孔を用いているが、この孔の形は
台形、三角形、半円形等でも同様の効果が得られる。ま
た、短絡部の導体片が２つの線路によって構成される例
を示したが、これは１つまたは３つ以上でもよい。

第１１図ａには各々の溝の共振周波数をずらした時の電
波漏洩量を示し、第１１図すには、各々の溝の共振周波
数を一致させたときの電波漏洩量を示す。

前記のことは周波数が９１５　ＭＨｚのときだけでなく
、２４５０ＭＨ２の場合でも当然成り立つ。

また、導体片群は板金で構成する以外に、プラスチック
樹脂にメッキすることで構成することも可能である。

発明の効果 発明の目的である小型化を実現できる効果に加えて次の
効果が出る。

（１）小型化するとそれに伴ってシール構造の寸法精度
を高くする必要があるが、２つ以上の溝の共振周波数特
性を少しずつずらすことによシ、精度の管理が簡単化で
きる（第１１図ａ）。

（２０２つ以上の溝の共振周波数を一致させることによ
シ、単一の溝よりシール性能の向上がはかれる（第１１
図ｂ）。

（３）１枚の板を折シ曲げるという簡単な作業で複数の
溝を構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ａ、ｂ、第３図はそれぞれ従来側の電波
シール装置の断面図、第４図は一般的な電子レンジの斜
視図、第５図は本発明の一実施例における電波シール装
置の断面図、第６図は第６図の斜視図、第７図は導体部
分の斜視図、第８図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、第９図、第１０図
は導体片群の他の実施例の断面図、斜視図、第１１図ａ
、ｂは３つの溝による電波漏洩特性図である。 ２１・・・・・・扉、２３・・・・・・本体、２６・・
・・・・導体片、３４・・・・・・第１の溝、３６・・
・・・・第２の溝、３６・・・・・・第３の溝。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ／／ ／４　／、５ 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図 ａ−ｂ　ｃ　ｚ 第１０図 １図 液長 手続補正書 １事件の表示 昭和５８年特許願第１０３１０８号 ２発明の名称 電波シール装置 ３補正をする者 事（’ｌとの関係　特　許　出　願　人住　所　大阪府
門真市太字門真１００６番地名　’ｌ＋：　（５８２）
松下電器産業株式会社代表名　山　下　俊　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　大阪府門真市太字門真１００６番上也松下電器
産業株式会社内 ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の項を別紙のとおり補正
します。 （２）同第１３頁第６行目の「はかれるのである。」の
次に法文を挿入し１す。 「本発明は電波シールの分野で歴史的に用いられていた
λ／４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図に示す。第４図は
、Ａ端を励振源としＤ端を開放した伝送路の１部に、先
端Ｃが短絡された開孔Ｂを有する溝を設けている。 溝は開孔側より短絡側の溝幅を２倍にしている。 Ａ点を同一条件で励振し、溝の深さ４Ｔを変化させたと
き、伝送路内の電界は、８、ｂ、ｃのように変化し、Ｄ
端に電波がとどかないのはｂの場合、すなわち溝の深さ
ＩＴが、４分の１波長の約８０％のとき（λ／４未満線
路）であシ、それよりも長くても鎧〈ても（ａ、Ｃの場
合）、ｂにくらべて電波がよく洩れる。これは４１＝１
２＝ｌＴ／２＝λ／１０．２　、に＝ｂ２／ｂ１＝２を
１　＃　Ｋ　ｔａｎβ１１−’ｔａｎβ１２に代入する
ことで確認できる。」 （３）　同第１３頁第２０行目の「工夫をしている。」
の次に法文を挿入します。 ［実際の応用にあたっては、溝カバーのスペース（ＴＯ
Ｐｌ）や折り曲げ補強スペース（ｌＸ１　）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計算寸法から多少ずれるものである
。ずれの内容を以下に示す。 ＴｏＰｌの寸法を２篩にした場合とｌ！Ｘ１を６〜６ｍ
ｍにした場合の例を示す。 第５図は９１５ＭＨｚのンール装置検討例でＴＯＰｌの
寸法で溝の深さｌＴが変化する関係を示す。１０２１０
寸法を１〜３ＷＩｎにするとＡＴは１〜６ｍｍ深くなる
。 第６図は、２４ｓｏＭＨｚのシール装置の検討例でＴＯ
Ｐ１＝２ｒｒｎｎと固定し補強スペース（ｌｘｌ）で溝
の深さＪＴが変化する関係を示す。スペース７！ｘ１を
２〜（Ｓｔａｎにすることで溝の深さｌＴは１〜ｓｍｍ
深くなる。」 （４）同第１４頁第２行目、第６行目の「第４図」を「
第７図」に補正します。 （６）同第１４頁第６行目、第７行目、第８行目の「第
６図」を「第８図」匠補正します。 （６）同第１４頁第６行目、第８行目の「第６図」を「
第９図」に補正します。 （７）同第１４頁第７行目、第１５頁第２行目、第１７
行目の「第７図」を「第１０図」に補正します。 （８）同第１５頁第１８行目の「第８図」を「第１１図
」に補正します。 （９）同第１６頁第１９行目の「第９図」を「第１２図
」に補正します。 （１ｏ）同第１５頁第１９行目の［第１０図ｊを「第１
３図」に補正します。 （１１）同第１６頁第１２行目、第１３行目、第１７頁
第７行目、第１１行目の「第１１図」を「第１４図」に
補正します。 （１２）同第１７頁第１６行目〜第１８頁第２行目の「
第４図は〜特性図である。」を次のとおり補正します。 ［第４図ａ、ｂ、ｃは本発明における溝部の電界解析図
、第６図ａ、ｂ１ｃは９１５ＭＨｚにおける装置の断面
図、側面図、特性図、第６図ａ、ｂ、Ｃは２４５０　Ｍ
　Ｈｚにおける装置の断面図、側面図、特性図、第７図
は一般的な電子レンジの斜視図、第８図は本発明の一実
施例における電波シール装置の断面図、第９図は第８図
の斜視図、第１０図は導体部分の斜視図、第１１図ａ、
ｂ、ａＳｄ、第１２図、第１３図は導体片群の他の実施
例の断面図、斜視図、第１４図ａＳｂは３つの溝による
電波漏洩特性図である。」 （１３）図面第４図、第５図、第６図、第７図、第８図
の図面番号を別紙朱書の通シ第７図、第８図、第９図、
第１０図、第１１図に補正し、別紙のとおシ第４図、第
５図、第６図を追加します。 ２、特許請求の範囲 （１）開口部を有し電波が内部に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扉を設け、前
記本体と前記扉とが対向する部分の少なくとも一方に周
辺方向と平行に少・なくとも２つの溝を設け、これらの
溝は少なくとも１つの導体片で仕切られ、各導体片は溝
の長手方向に間隔を置いて連続的に設置されており、前
記少なくとも２つの溝を仕切る導体片群を１枚の板をコ
字状に折り曲げることにより構成し、各々の導体片の幅
は溝の開口部の方が短絡部よりも広くし、開口部の特性
インピーダンスを短絡部の特性インピーダンスより小さ
く１、使用波長をλとしだときそれぞれの溝の深さが溝
の深さがλ／４　よりも短くした電波ソール装置。 （２）少なくとも２つの溝で開口部と短絡部の導体片幅
比をほぼ同一にした特許請求の範囲第１項記載の電波シ
ール装置。 し 第４図 第也；図 ／ｌ 第　＠Ｐ１２Ｉ α　ｂ、　ｃ　〆 ／３ 第＃し′１ １ゲ イ、袢叫図 ンシレミ　長 波長 第５図 （す 、１！ｔ＜ガ＠−ジ 第６図 （す ｒ 手続補正書 昭和５９年　９月　３−日 特許庁長官殿 １事イ１１の表示　、４貼 昭和５８年特許願第１０３１０８号 ２発明の名称 電波シール装置 ３補正をする者 ４代理人　〒５７１ 住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ６補正命令の日刊 昭和６９年７月１７日付の手続補正書の補正の内容の欄 ７、補正の内容 昭和５９年７月１７日付の手続補゛正１の第６貞第１６
行目〜第１８行目のｒ　（１３）図面第４図〜第１１図
に補ＪＥＬ、」を下記の通り補正しまず。 ｒ　（１３）図面第４図、第５図、第６図、第７図、第
８図、第９図、第１０図、第１１図の図面番号を別紙朱
書の通り第７図、第８図、第９図、第１０図、第１１図
、第１２図、第１３図、第１４図に補正し、ｊ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）開口部を有し電波が内部に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扉を設け、前
   記本体と前記扉とが対向する部分の少なくとも一方に周
   辺方向と平行に少くとも２つの溝を設け、これらの溝は
   少くとも１つの導体片で仕切られ、各導体片は溝の長手
   方向に間隔を置いて連続的に設置されておシ、前記少く
   とも２つの溝を仕切る導体片群を１枚の板をコ字状に折
   シ曲げることにより構成し、各々の導体片の幅は溝の開
   口部の方が短絡部よりも広くし、開口部の特性インピー
   ダンスを短絡部の特性インピーダンスよシ小さくし、そ
   れぞれの溝の深さが使用波長をλとしたとき溝の深さが
   λ／４よりも短くした電波シール装置。
2. （２）少くとも２つの溝で開口部と短絡部の導体片幅比
   をほぼ同一にした特許請求の範囲第１項記載の電波シー
   ル装置。