(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
深さＬの減衰溝と前記減衰溝内に設けられ電磁波の周波数が増加すると比誘電率が減少する誘電体とを備えた電磁波遮断装置であって、前記誘電体が、前記減衰溝の上部から深さＬ１の位置まで配置され、電磁波の周波数がｆ１の場合の比誘電率をε１、電磁波の周波数が前記ｆ１のｋ倍であるｆ２の場合の比誘電率をε２とするとき、ε２／ε１＝１／ｋ２・（Ｌ１／Ｌ）２の関係を満たす電磁波遮断装置。
【請求項２】
食品を出し入れする開口部を有する加熱室と、前記開口部を開閉するドアと、前記加熱室内に電磁波を供給して前記食品を加熱する電磁波供給手段と、前記加熱室と前記ドアとの対向面上に請求項１に記載の電磁波遮蔽装置を有する電子レンジ。
【請求項３】
前記電磁波供給手段は、解凍用の周波数ｆ１と再加熱用の周波数ｆ２にて電磁波を供給する構成とした請求項２記載の電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送線路、および伝送線路を減衰溝として用いて電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽装置、および加熱室とドアの間から外部に伝搬しようとする電磁波を遮蔽するために電磁波遮蔽装置を用いた電子レンジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波伝送線路（アンテナ、フィルタ、共振器など）は、ある特定の周波数で安定な特性を提供できるように構成されている。しかし、対象の周波数が複数である場合、たとえば基本周波数と高調波とを対象とする場合や、広範囲の周波数範囲に渡って安定な特性が必要な場合には、各周波数用の伝送線路を個別に構成する必要があった。
【０００３】
以下、電子レンジの電磁波遮蔽のために用いる減衰溝を伝送線路の一例として取り上げる。電子レンジの場合、最も基本的な考え方として電磁波の波長λに対してλ／４長の減衰溝を形成するλ／４インピーダンス反転方法が用いられる。図６は電子レンジ全体の図、図７は図６の加熱室１とドア２に関するＡ−Ａから見た断面図である。電子レンジ内部の電磁波は加熱室１とドア２の隙間３を通って図７の右側から左側（ｚ方向）へと伝搬しようとするが、ドア２には導体４を折り曲げて構成した減衰溝５を有し、減衰溝の深さＬを使用周波数（たとえば２．４５５ＧＨｚ）における波長λ（＝１２２ｍｍ）に対して、１／４（＝約３０ｍｍ）にすることで減衰溝５の中をみたインピーダンスＺｉｎを無限大にしてｚ方向への電磁波を減衰させるというものである。これは例えば特開平６−１３２０７８号公報の従来の技術として詳細に記載されている。ただし電磁波はｚ方向を向いているとは限らず、ｘ、ｙ、ｚの方向成分からなる合成ベクトルと考えた時のｚ方向成分のみをチョーク溝５で減衰させると考えてよい。隙間３は本体１とドア２とでｘ―ｚ平面を形成することになり、ｙ成分は隙間３のギャップＧが狭いので無視できるが、ｘ成分については十分に考慮しなければならない。図８は図７の減衰溝５をＢ方向から見た図であり、ｘ成分を減衰させるために幅ｓで深さＬのスリット６を切っている。このため、ピッチＰの周期構造により遅波回路を構成し、Ｐ、ｓ、Ｌ等を適切に選定することでｘ方向に対する電磁波の伝搬を遮断することができる。また前記公報には溝の深さを浅くするための構成として、図９なども記載されている。図９の構成によれば、ドア２の厚みを薄くできる効果があり、現在の電子レンジ用のドアのほとんどがこのような構成となっている。
【０００４】
次に、基本周波数と第３高調波を遮蔽する方法として、図１０の構成がある。これは減衰溝５ａの深さＬ１を基本周波数に対してλ／４長（約３０ｍｍ）とし、減衰溝５ｂの深さＬ２を第３高調波に対してλ／４長（約１０ｍｍ）としたものである。それぞれの周波数に対して個別の減衰溝５ａ、５ｂを構成することで、基本周波数と第３高調波を遮蔽することができる。この構成はたとえば特開昭４９−４８４０公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の構成では、対象の周波数が複数である場合、各周波数用の伝送線路を個別に構成する必要があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な一つの構成で複数の周波数に対応できる伝送線路、および伝送線路を減衰溝として用いて電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽装置、および加熱室とドアの間から外部に伝搬しようとする電磁波を遮蔽するために電磁波遮蔽装置を用いた電子レンジを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の伝送線路は、使用周波数が増加すると比誘電率が減少する誘電体を用いている。
【０００８】
これにより、まず周波数が増加すると、それに反比例して波長が減少するので伝送線路が長く見える。ところが、誘電体を用いた伝送線路の実効長は比誘電率の平方根に比例して増減するので、比誘電率が減少すると伝送線路の実効長が短く見える。
【０００９】
よって伝送線路の増加分と減少分とを相殺することができるので、簡単な一つの構成で複数の周波数に対応できる伝送線路を実現することができる。
【００１０】
特に、伝送線路を減衰溝として電磁波遮蔽装置に用いれば、簡単な一つの構成で複数の周波数を遮蔽することができる。
【００１１】
特に、電磁波遮蔽装置を電子レンジに用いれば、周波数が変化したり、高調波の発生が懸念される場合でも、簡単な構成で外部へ伝搬する電磁波の遮蔽性能を向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、深さＬの減衰溝と前記減衰溝内に設けられた誘電体とを備えた電磁波遮断装置であって、前記誘電体が、前記減衰溝の上部から深さＬ１の位置まで配置され、電磁波の周波数がｆ１の場合の比誘電率をε１、電磁波の周波数が前記ｆ１のｋ倍であるｆ２の場合の比誘電率をε２とするとき、ε２／ε１＝１／ｋ２・（Ｌ１／Ｌ）２の関係を満たすものである。これにより、まず周波数が増加すると、それに反比例して波長が減少するので伝送線路が長く見える。ところが、誘電体を用いた伝送線路の実効長は比誘電率の平方根に比例して増減するので、比誘電率が減少すると伝送線路の実効長が短く見える。よって伝送線路の増加分と減少分とを相殺することができるので、簡単な一つの構成で複数の周波数に対応できる伝送線路を備えた電磁波遮断装置を実現することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明の電子レンジは、食品を出し入れできる開口部を有する加熱室と、前記開口部を開閉するドアと、前記加熱室内に電磁波を供給して前記食品を加熱する電磁波供給手段と、前記加熱室と前記ドアとの対向面上に請求項１に記載の電磁波遮蔽装置を有する構成としたので、周波数が変化したり、高調波の発生が懸念される場合でも、簡単な構成で外部へ伝搬する電磁波の遮蔽性能を向上することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明の電子レンジは、電磁波供給手段が解凍用の周波数ｆ１と再加熱用の周波数ｆ２にて電磁波を供給する構成としたので、解凍用の周波数でも再加熱用の周波数でも同一の電磁波遮蔽装置で電磁波を遮蔽することができる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１、図２は、本発明の第１の実施例における伝送線路および電磁波遮蔽装置および電子レンジを示すものである。
【００２３】
まず、図１により構成について説明する。図１は電子レンジの断面構成図であり、加熱室１内には、食品７を出し入れできる開口部８を有し、開口部８を開閉するドア２と、加熱室１内に電磁波を供給して食品７を加熱するための電源やマグネトロンや導波管からなる電磁波供給手段９と、ドア２上で加熱室１との対向面上に構成された深さＬの減衰溝５と、減衰溝５内に誘電体１０を有している。ここで減衰溝５と誘電体１０は一種の伝送線路と考えられ、ドア２を閉めた時に加熱室１とドア２の間から外部へ伝搬しようとする電磁波を遮蔽するので、電磁波遮蔽装置１１と呼ぶ。
【００２４】
次に動作について説明する。電子レンジは使用者が食品７を出し入れしやすいようにするために、ドア２を簡単に開けられる構成としている。このため加熱室１とドア２の対向面の間にはわずかながら隙間があり、加熱室内の電磁波が外部に伝搬する可能性がある。隙間の形状は、ｙ方向には狭く、ｘ、ｚ方向には広いので、電磁波をｘ、ｙ、ｚ方向への合成ベクトルと考えると、ｘ方向成分とｚ方向成分が大きくなりｙ方向成分は無視できる。よって外部への電磁波を遮蔽するためには、ｘ方向成分とｚ方向成分を遮蔽しなければならない。本実施例では、ｘ方向成分については図８の従来例と同様スリットを設けて遮蔽するという程度の説明に留めるが、ｚ方向成分については誘電体の比誘電率の周波数特性を利用して遮蔽するので以下に詳細に説明を加える。
【００２５】
まず、λ／４インピーダンス反転方法を用いた減衰溝に必要な実効深さＬｅは、
【００２６】
【数１】
0004724925.tif 000002
【００２７】
で表すことができる。λは波長、ｃは光速、ｆが周波数である。ここで電子レンジの基本周波数は２．４５５ＧＨｚ程度とされているが、実際は食品７の材質や形状や温度や位置や、マグネトロンの温度などによって変化することが知られている。たとえば２．４３０〜２．４８０ＧＨｚの範囲で変化すると考えた時、最適な深さＬｅも３０．２ｍｍ〜３０．９ｍｍの範囲で変化する。
【００２８】
一方、本実施例のように誘電体１０で減衰溝５を満たした場合、誘電体内を伝搬する電磁波の波長は比誘電率の平方根の逆数に比例して短くなり、見かけ上深さＬが長くなったように見える波長圧縮の性質が知られている。この波長圧縮の性質から、図１のような深さＬの減衰溝５は誘電体１０の比誘電率εを用いて実効深さＬｅを、
【００２９】
【数２】
0004724925.tif 000003
【００３０】
で表すことができる。本実施例では、比誘電率εが周波数特性を有し、周波数ｆ１（＝２．４３０ＧＨｚ）の時はε１、ｆ２（＝２．４８０ＧＨｚ）の時はε２として、二つの式より
【００３１】
【数３】
0004724925.tif 000004
【００３２】
が成り立ち、比をとって二乗し、ｆ２／ｆ１＝ｋとおくと
【００３３】
【数４】
0004724925.tif 000005
【００３４】
が得られる。周波数に対して比誘電率がこの式を満たすような誘電体を用いれば、周波数によらず減衰溝深さＬは常に一定で良い。これは（数１）（数２）より
【００３５】
【数５】
0004724925.tif 000006
【００３６】
と書き直したときに右辺のｆ√εが一定になることを意味していることからも明らかである。このときの周波数と比誘電率の関係は、一例として（数４）を満たす関係のｆ１＝２．４３０ＧＨｚ、ε１＝３．００、ｆ２＝２．４８０ＧＨｚ、ε２＝２．８８を用いると、図２のように表すことができる。またこのときの減衰溝深さＬの最適値は（数５）より、１７．８ｍｍである。
【００３７】
本実施例により、電子レンジの基本周波数がばらついても、一つの減衰溝で容易に遮蔽できることがわかる。
【００３８】
なお、誘電体については（数４）を満たすものであれば良い。現在の電子レンジの減衰溝を隠すための誘電体にはＰＥＴなどが用いられているが、これに限定されるものではない。樹脂、エンプラ、セラミック、木、ガラス、およびそれらの組み合わせなどいろいろなものが考えられる。
【００３９】
（実施例２）
図３、図４は、本発明の第２の実施例における伝送線路および電磁波遮蔽装置および電子レンジを示すものである。本実施例では、基本周波数と第３高調波に対応できる減衰溝５を構成する。まず図３により構成について説明する。
【００４０】
本実施例では、誘電体１０を減衰溝５の上部からＬ１の位置までにのみ配置しており、下部のＬ２は空の状態である。この場合の実効深さＬｅは、
【００４１】
【数６】
0004724925.tif 000007
【００４２】
で表すことができる。周波数ｆ１の時は比誘電率ε１、周波数ｆ２の時は比誘電率ε２として、（数１）（数６）の二つの式より
【００４３】
【数７】
0004724925.tif 000008
【００４４】
が成り立ち、比をとって、ｆ２／ｆ１＝ｋとおくと
【００４５】
【数８】
0004724925.tif 000009
【００４６】
が得られる。ここで基本周波数と第３高調波に対応するのだからｋ＝３であり、一例として、Ｌ１＝Ｌ２、ε１＝１６とすると、ε２＝４／９≒０．４４となる。この場合のε２／ε１＝１／３６であり、これは明らかに１／ｋ2＝１／９より小さい。よって
【００４７】
【数９】
0004724925.tif 000010
【００４８】
となり、これが第１の実施例の（数４）とは大きく異なる点である。これはＬ２≠０の場合に成り立つ式と考えられる。ｆ１、ｆ２に対して比誘電率がこの式を満たすような誘電体を用いた上で、Ｌ１、Ｌ２の最適な設計を行えば、一つの構造で基本周波数と第３高調波の両方に対応できる電磁波遮蔽装置１１となる。このときの周波数と比誘電率の関係は、ｆ１＝ｆ０＝２．４５５ＧＨｚ、ε１＝ε０、かつ、ｆ２＝３ｆ０＝７．３６５ＧＨｚ、ε２＜ε０／９なる誘電体を用いる必要があり、図４の特性よりも傾きの急な特性の材料を選定する必要がある。
【００４９】
（実施例３）
図５は、本発明の第３の実施例における伝送線路および電磁波遮蔽装置および電子レンジを示すものである。本実施例では、解凍用の周波数ｆ１を供給するための第１の電磁波供給手段９ａ、再加熱用の周波数ｆ２を供給するための第２の電磁波供給手段９ｂを有している。この場合、ｆ２は現行の電子レンジの周波数である２．４５５ＧＨｚで良いが、ｆ１は解凍用のため浸透深さの深い低周波が望ましい。具体的には９１５ＭＨｚや、１３．５６ＭＨｚなどが挙げられる。ただしｆ２／ｆ１の比が大きくなるとｆ１時の比誘電率が相当大きくなってしまうので、材料選定が難しいという課題が新たに発生する。
【００５０】
本実施例では、電磁波供給手段を二つ設けたが、もちろんこれに限定されるものではない。半導体発振を用いて多数の周波数を発生する場合もあるし、連続的に周波数を可変制御する場合も想定される。
【００５１】
なお、上記各実施例の構成は互いに限定されることなく、各々を組み合わせても良い。
【００５２】
なお、上記実施例の電磁波遮蔽装置は、すべて電子レンジに応用した例として説明したが、これに限られるものではない。電磁波を用いた通信機器（携帯電話、無線ＬＡＮなど）や治療器や計測器や加熱機器やその他の機器の筐体に用いることで外部への電磁波の伝搬を遮蔽することができる。またこれらの機器とは関係の無い機器であっても、電子部品を用いているもので、電磁波による外来ノイズを防止したい場合のシールド装置として使用することも考えられる。さらに他の電磁波遮蔽装置としては、シールドルームなどの設備や建物、あるいは開口部とドアを有するもの全般への応用展開が考えられる。また伝送線路ということからすると、アンテナやフィルタや共振器などにも応用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明は、深さＬの減衰溝と前記減衰溝内に設けられた誘電体とを備えた電磁波遮断装置であって、前記誘電体が、前記減衰溝の上部から深さＬ１の位置まで配置され、電磁波の周波数がｆ１の場合の比誘電率をε１、電磁波の周波数が前記ｆ１のｋ倍であるｆ２の場合の比誘電率をε２とするとき、ε２／ε１＝１／ｋ２・（Ｌ１／Ｌ）２の関係を満たすものである。これにより、まず周波数が増加すると、それに反比例して波長が減少するので伝送線路が長く見える。ところが、誘電体を用いた伝送線路の実効長は比誘電率の平方根に比例して増減するので、比誘電率が減少すると伝送線路の実効長が短く見える。よって伝送線路の増加分と減少分とを相殺することができるので、簡単な一つの構成で複数の周波数に対応できる伝送線路を備えた電磁波遮蔽装置を実現することができる。
【００５５】
特に、電磁波遮蔽装置を電子レンジに用いれば、周波数が変化したり、高調波の発生が懸念される場合でも、簡単な構成で外部へ伝搬する電磁波の遮蔽性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における電磁波遮蔽装置と電子レンジの構成図
【図２】同、特性図
【図３】本発明の実施例２における電磁波遮蔽装置と電子レンジの構成図
【図４】同、特性図
【図５】本発明の実施例３における電磁波遮蔽装置と電子レンジの構成図
【図６】従来の電子レンジの構成図
【図７】同、Ａ―Ａ線の断面構成図
【図８】同、Ｂからみた構成図
【図９】従来の他の電子レンジの構成図
【図１０】従来の他の電子レンジの構成図
【符号の説明】
１  加熱室
２  ドア
５  減衰溝
７  食品
８  開口部
９  電磁波供給手段
９ａ  第１の電磁波供給手段
９ｂ  第２の電磁波供給手段
１０  誘電体
１１  電磁波遮蔽装置
【図１】
0004724925.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004724925.tif 000019
【図１０】
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