JPS622491A - 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】 産業上の利用分野 本発明は高周波加熱装置の高調波漏洩防止構造の改良に
関する。

従来の技術 高周波加熱装置において、基本波を２．４５ＧＨｚ±５
０ＭＨｚとした場合、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±１００ＭＨ２第６
高調波　　　　７．３５　ＧＨｚ±１５０　ＭＨ２第４
高調波　　　　９．８ＧＨｚ±２００ＭＨｚ第５高調波
　　　　１２．２５　ＧＨｚ±２５０ＭＨｚ第６高調波
　　　　１４．７　ＧＨｚ±３００ＭＨ２第７高調波　
　　　１７．１５ＧＨｚ±３５０Ｍｕｚ上記のうち第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を与える恐れがある
。また、他の高調波も将来何らかの無線機器の周波数帯
に重なり、実害を与えることが予想される。

高周波加熱装置の高調波漏洩防止手段として主なものは
次の通りであろう （１）　　高周波発振器１例えばマグネトロンの入力端
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を連結する導波管に
高調波用フィルタを設ける。

（４）　　加熱室や加熱室を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。

６）　導波管や加熱室などの接合部に電波減衰材を充て
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
吸収体を設ける。

上記（３）項の高調波漏洩防止効果が十分であれば。

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２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全方形導波管内に
設ける提案が特公昭５２−１７８９１号公報にある。こ
の公報によると、リブ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ある。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エリも長いそ
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があることが知られている。したがって上記公
報のような連続した板状のリブでは高調波の各伝送モー
ドに対してリプの高さ、厚み、ピッチを選ぶ必要がある
ので、高調波の次数が高くなるほど構造が複雑となって
いた。

発明が解決しようとする問題点 従来の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り。

コスト的に不利でめった点でめる。

問題点を解決するための手段 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８　高調波のＴＥｍｏモードを減衰させるための複数
のスリット金切った魚骨状金属板を、基本波のＴＥＩｏ
モードおよび高〃Ｍ波のＴＥｍｏモード以外のモード金
カットオフする金属製の支持体にＬ！７Ｈ面との間隙を
確保するように支持する構成としたものである。

作用 このように構成することによって、方形導波管から加熱
室に向かって伝搬しようと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な減衰効果を発揮す
る。

実施例 以下２本発明の一実施例について構成および作用を図面
に従って説明する。第８図のように高周波発振器１と加
熱室２とｔ連結する方形導波管６円に高調波減衰用のフ
ィルタ４を挿入し、高周波発振器１から発生した高調波
が加熱室２内に向かって伝搬するの全阻止している。加
熱室２内では被加熱物の焼けむらを少なくするため１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
構成を第１〜６図に示す。これらの図において。

方形導波管３の断面の長辺寸法Ａ、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λ０に対してそれぞ
れλｏ／２＜Ａ＜λｏ、　Ｂ（λｏ／２となっており。

Ｔ旦ｔｏモードが伝搬するようになっている。この方ト 形溝波管３内には、高調波の自由空間波長λ０の約　　
　□１／４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７盆
高調波の自由空間波長λ０の約１／２以下のピッｙ−Ｐ
で、長辺方向（Ｘ方向）に配設している。

スロット６０入口は方形導波管３の８面（幅の広い面）
８に対向している。魚骨状金属板７は、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１７２以下
の空隙寸法Ｇｉ保持すると共に。

両端をＥ而（幅の狭い面）９に接合した金属製の支持体
１０によって支持されている。支持体１ｏにはネジ１１
をネジ込むための穴のめいたネジ取付部１２が方形導波
管６のＥ血９との接合部に設けられておジ、支持体１０
と方形導波管６のＥ面９と全接合した際、ネジ１１が方
形導波管６ｈに露出しないようになっている。魚骨状金
属板７０両端は、基本波に対する反射を少なくシ、かつ
高周波エネルギーを方形導波管６円の上方と下方の二つ
に等分するためのデーパ−１５ｆｅ設けている。

次に、上記構成の実施例について作用を説明するつ 基本波に対して通過域となっている方形導波管６内に第
２〜７高調波が混在した場合２　この方形導波管ろ内に
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１図に示すｘｙｚ座標において、方形導波管ろの
長辺方向（Ｘ方向）における電界最大点の数をｍ（ｍ＝
１．２，３．・・・・・・）、短辺方向（Ｘ方向）にお
ける電界最大点の数ｆ、ｎ（ｎ＝１゜２、３．　・・−
・−・）とすると、ＴＥｍｏモード、ＴＥｍｏモード。

ＴＢｏｎモードが存在し、磁界最大点の数で同様に見た
場合−ＴＭｍｎモード、　ＴＭ町モード＊　　ＴＭ１ｎ
モードが存在することは周知である。本発明では上記高
調波の小なくとも一つの高調波１例えば第５高調波に対
して支持体１０によりＴＥｍｏモード以外のモードをカ
ットｆフし、さらに魚骨状金属板７によジＴｇｍｏモー
ドを減衰させるものであるが、以下詳細に作用を説明す
る。

第２図において支持体１０と方形導波管６の８面８との
間の空隙は、Ｘ方向に対しては高調波の自由空間波長λ
０の１７２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λ０の１／２よりも大きいＡ寸法
になっているため、この空隙Ｇ×Ａ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個あるＴＥｍｏモードとして進入し、他のモ
ードはカットオフされる。支持体１０と方形導波管６の
８面９との接合部に隙間があると、フィルタ４に高調波
のＴＩリモートが進入するので、できるだけ密着させる
ことが必要である。

また、支持体１０が誘電体の場合には１例えば第４図の
ように魚骨状金属板Ｚどうしの間に誘電体を透過し友電
磁界が進入し、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れる。こ
のよう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を本発明のように金属製にすると、支持体１
０は高周波発振器１からフィルタ４に進入する高調波成
分子　ＴＥｍｏモー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を方形導波管乙の８面８と
魚骨状金属板７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ようとする電波通路規制作用がある
。

支持体１０と８面８との間の空隙に伝搬してきた電磁界
、すなわちＨ面８近傍に集められた電磁界は１次に魚骨
状金属板７とｌ）而８との間の電波通路に進入する。こ
の電波通路を第５図に示し、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６図に示す。ただし、第６
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のスロット６を省略しており、１４は魚骨状金属板
７の影像である。影像１４を考慮すると、魚骨状金属板
７と方形導波管３のＨ面８との間の電波通路はマイクａ
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である。このようなスロット線路内に、支持体１０
と８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７と８
面８との空隙寸法Ｇが魚骨状金属板Ｚどうしの間の空隙
寸法Ｑ（第２図参照）よりも小さいことが必要である。

また、支持体１０および魚骨状金属板７の８面８に対向
する面どうしの表面電流の連続性を考慮すると、第１図
のように両者１０，７０Ｂ而８側の面が互いに同一面上
にあり、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ある。したがって、深さＤを約λｏ
／４としたスロット６を複数個設けた魚骨状金属板７と
８面８との間の電波通路は、第７図のようなストリップ
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７図のマイクロストリップ線路は主線路１５にλＯ
／４０分岐線路をλｏ／４ピッチで複数個設けたもので
、帯域阻止フィルタとして知られているものである。λ
０を高調波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Ｐ、スロット６の深さり
、ピッチＰｓと高調波の自由空間波長λ０の関係につい
てまとめてみる。魚骨状金属板７のピッチＰとして、支
持体１０と８面８との空隙ＧＸＡを通過する高調波のＴ
ｇｌｏ、　ＴＥ１０．　ＴＥ３ｏ・・・モードのすべて
の電界最大点の位置に魚骨状金属板７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Ｚどうし
の間の空隙が支持体１０と８面８との空隙ＧＸＡを通過
する高調波のＴＥｍｏモードの中で最も短い遮断波長λ
４持つモードは最高次のモードである。ピッｙ−Ｐの最
大値としては、その最高次のモードの遮断波長λ。

の１／２に対応する寸法である。これは、高調波のＴＥ
ｍｏモードの遮断波長λＣの１／２よすもピッチＰが大
きい場合に、魚骨状金属板７どうしの間の空隙に高調波
の電磁界が進入し易くなり、スロット乙に入る高調波の
電磁界の割合が減り、帯域阻止フィルタとしての作用が
損なわれるからである。

ＴＥｍｏモードの最高次の遮断波長λＣはλｅ＝２ｈ／
ｍ＞λ０を満足するｍの数値を最も大きくしたときの２
Ａ／ｍの値で、このとき、λＣがλ０に最も接近してい
る。

ちなみに、Ａ＝８０ｍの方形導波管３では、基本波を２
．４５ＧＨｚにすると、第５高調波のＴＥｍｏモードの
最高次のｍは６であジ、このときのλ、／２は１３．３
ｍ＋で、λ、／２は１２．２ｍで、λｃ／２とλ、／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５図参照）は、魚
骨状金属板７とＨｉＩ１１８との間の空隙ｔ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
路と双対であり、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条件を考慮すると１両寸
法ともに高調波の目出空間波長λ０の１／４となる。し
かし、魚骨状金属板７とＨ面８との空隙寸法Ｇ、スロッ
ト幅Ｗ等の相対的寸法関係によってスロット乙の入口付
近の電磁界分布が変わってくるので、スａ　７　）のｆ
ｆすＤおよびピッチＰｓを高調波のλｏ／４とするのは
大体の目安としてである。

さらに、第９図のようにスロット６の深さＤおよびピッ
チＰｓを部分的に変えて２次数の異なる複数の高調波を
カットオフするようにすると、広帯域フィルタとして使
え、実用性が向上するっなお、筒周波発振器１から発生
した基本波は。

テーパー１６により上方と下方に２等分され、それぞれ
支持体１０とＨ面８との間の空隙Ｇ　Ｘ　Ａ　ｆ　ＴＥ
ｌ。

モードとして通過し、魚骨状金属板７とＨ面８との間の
空隙の電波通路に入る。例えば基本波を２．４５ＧＨｚ
とし、スロット８の深さＤｉ第５高調波阻止用に第５高
調波の自由空間波長λ０の１／４である６、１ｍ程度に
設定すると、　基本波ではλ、／４は３０．６ｓｌｌで
あり１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。

発明の詳細 な説明したように２本発明によると、高周波発振器から
発生した高周波エネルギーは、方形導波管から加熱室に
向かって伝搬するが、方形導波管の断面の長辺方向（Ｘ
方向）に並べた魚骨状金属板を金属製の支持体で支え、
この支持体と魚骨状金属板の各部首法を設定することに
より、上記高周波エネルギーに混在する高調波を阻止す
ることができ、構造が簡単でめす、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ケ備えた高周波加熱装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による高周波加熱装置の方形
導波管６円に入れたフィルタ４の要部斜視図、第２図は
同フィルタ（４・の〆ｙ面における断□ 面図、第６図は同フィルタ４のネジ取付部１２付近の斜
視図、第４図は同支持体１０が誘電体で形成されたこと
を想定した場合の魚骨状金属板７付近の電磁界分布の例
を示す断面図、第５図は同ｙｚ面内における魚骨状金属
板７の拡大図、第６図は同方形導波管乙のＨ面Ｂと魚骨
状金属板７との間の電波通路の電磁界分布説明図、第７
図は同マイクロストリップ線路形帯域阻止フィルタの原
理図。 第８図は本発明の高周波加熱装置の一実施例を示す要部
断面図、第９図は実用性を考慮した魚骨状金属板７の形
状例金示す図である。 １・・・尚周波発振器、　　２・・・加熱室。 ３・・・方形導波管、　　　４・・・フィルタ。 ６・・・ス［ｆｆ　ツ）　、　　　　　７・・・魚骨状
金属板。 ８・・・８面、　　　　　　９・・・８面。 １０・・・支持体、　　　　　Ｇ、Ｑ・・・空隙寸法。 Ｐ＊　Ｐｓ・・・ピッチ、　　　　Ｄ・・・深さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加熱物を収納する加熱装置（２）内に高周波発振器（
   １）からの高周波エネルギーを伝送する方形導波管（３
   ）をもつ高周波加熱装置において、上記導波管（３）の
   Ｈ面（８）に対向する入口を持つピッチ（Ｐｓ）、深さ
   （Ｄ）のスロット（６）を切った魚骨状金属板（７）を
   方形導波管（３）の断面の長辺方向（Ｘ方向）にピッチ
   （Ｐ）で複数枚、それらどうしの間に空隙寸法（Ｑ）を
   介して配置し、それらの両端を金属製の支持体（１０）
   で接合し、それをＥ面（９）に固定して魚骨状金属板（
   ７）を支持し、かつ魚骨状金属板（７）とＨ面（８）と
   の間に空隙寸法（Ｇ）を設け、それらが高調波の自由空
   間波長をλ＿０とした場合、下記の条件 （１）支持体（１０）と方形導波管（３）のＨ面（８）
   との空隙寸法（Ｇ）をλ＿０／２以下、 （２）魚骨状金属板（７）のピッチ（Ｐ）をλ＿０／２
   以下、を備え、かつスロット（６）の深さ（Ｄ）および
   ピッチ（Ｐｓ）を部分的に変えて、次数の異なる複数の
   高調波をカットオフするようにしたことを特徴とした高
   周波加熱装置。