島田理化技報

島田理化技報SPC Technical Report
特集● 社会を支えるマイクロ波・ミリ波技術● 省エネと環境に貢献する誘導加熱(IH)新技術（2018）
No.26

特集●社会を支えるマイクロ波・ミリ波技術●省エネと環境に貢献する誘導加熱 Ｉ(Ｈ 新)技術

第二十六号
︵二〇一八年︶

島田理化技報
No.26

目

次

■巻頭言

社会に貢献する 魅力あるものづくりと技術開発................................................................................................... 1
松本 操一
■寄稿

最新の電波技術開発と島田理化への期待................................................................................................................ 2
三菱電機株式会社 情報技術総合研究所 所長 中川路 哲男■特集論文 社会を支えるマイクロ波・ミリ波技術

ミリ波・高電力 RF 事業への取組み..................................................................................................................... 10
越水 昭行
当社におけるミリ波・準ミリ波技術への取組み................................................................................................. 13
日下 洋
鈴江 秀規
森 智之
加速器用 S バンド大電力ダミーロード................................................................................................................ 21
三神 幸治
湊 大樹
萩原 栄治
浅利 哲
■特集論文

省エネと環境に貢献する誘導加熱（IH）新技術

省エネルギー社会に向けた IH 製品の標準化取組み........................................................................................... 27
谷口 直純
業務用 IH 調理器 [WAVE COOKER].................................................................................................................. 30
巽 敏之
北村 優典
松原 佑輔
田内 良男
石間 勉
次世代半導体 SiC を用いた IH インバータの開発の取組み............................................................................... 35
田内 良男
■製品紹介

Dual band Ka-PLL LNB..................................................................................................................................... 40
コルゲートホーンアンテナ.................................................................................................................................... 41
高電力サーキュレータ............................................................................................................................................ 42
ハンディー CT 小型高周波電源............................................................................................................................. 43
鋼線加熱用高周波電源............................................................................................................................................ 44
薄板鋼板用高周波誘導加熱装置............................................................................................................................ 45
■特許紹介

絶縁導波管

特許第 5992945 号..................................................................................................................... 46

高周波誘導加熱ヘッドと高周波誘導加熱装置
塗膜剥離方法

特許第 6253610 号............................................................ 47

特許第 6294202 号.................................................................................................................. 48

巻頭言

■巻頭言

社会に貢献する 魅力あるものづくりと技術開発

代表取締役社長

松本

操一

Soichi MATSUMOTO
1946 年創業以来，当社は「WAVE」すなわちマイクロ波・ミリ波技術，高周波誘導加熱 (IH) 技術を軸として，電子・通信機器分野や産業機器分野において，社会に貢献できるよう，コンポーネントからシステムまでさまざまな製品・サービスをお客様に提供してまいりました。
私自身，学生時代を含めて 35 年以上にわたり，「WAVE」に携わってきましたが，その中で社会人１年目の駆け出しの技術者だった頃，「電波が見えるようになれ」と技術を表面的ではなく常に本質を追求し続ける
ように指導されました。
当社のコア技術である高周波技術「WAVE」はアナログ技術であり，基礎的な理論はマクスウェルの方程式を始めとして 19 世紀に確立されましたが，その技術的な本質を追求しつつ，小型化・高性能化のためのマ
イクロ波・ミリ波回路実装技術，高電力 RF コンポーネント技術，先進デバイスである SiC 素子を用いた高効率・高性能化技術等，日々の技術の蓄積とともに飛躍的な技術進歩を取り入れて，さまざまな新しい技術開発に挑戦し，先進的な製品開発に取り組んでまいりました。
今回の技報では，マイクロ波・ミリ波の電波を用いたセンシングと通信の最新動向ならび関連する最新の電波技術開発について寄稿を頂くとともに，特集として「社会を支えるマイクロ波・ミリ波技術」そして，「省エネと環境に貢献する誘導加熱 (IH) 新技術」と題して，紹介させていただきました。いずれも，冒頭申し上
げたように，「WAVE」を軸として当社が創業以来培ってきた技術分野であり，これらの分野において技術の蓄積とともに，新しい技術開発の成果を取り入れた最新の技術・製品を紹介しています。
電子・通信機器の分野においては，無線通信やレーダなどの通信・インフラ機器のみならず，ミリ波を活用した第 5 世代携帯電話 (5G) 関連機器や各種高速・大容量伝送を実現する通信機器，あるいは高電力マイク
ロ波コンポーネント等，当社が培ってきた技術を駆使して新たな価値創造創出を進めています。
高周波誘導加熱の分野においては，「環境への配慮」「コスト削減」「省エネ」をテーマに，各種加熱温度の高精度化・均一化技術，SiC 素子等を使った高効率化技術，ならびに新たな材料への拡大等，さまざまな新
しい技術開発に挑戦し，今ではその用途も拡大し，自動車，機械，電機，半導体から食品まで，あらゆる産業分野の加熱処理に活用いただいています。
私たち社員全員が冒頭申し上げた「電波が見える」よう，常に技術や製品を本質から向き合い，「お客様や社会から信頼をいただける対応とものづくりを行い，それにより社会に貢献する魅力あるシステム・製品を送り出していく」との事業の原点に立脚し，全ての製品一つひとつに魂を込めて，お客様に提供し，社会に送り出し，貢献できるよう取り組んでまいります。
今後とも，新たな価値の創造と日々の継続的な改善により，社会やお客様のニーズに的確に応えるよう，品質の高い魅力ある製品の開発に取り組んでまいりますので，引き続き変わらぬご愛顧を賜りますようよろし
くお願い申し上げます。

1

島田理化技報No.26（2018）■寄稿

最新の電波技術開発と島田理化への期待
三菱電機株式会社
情報技術総合研究所所長

中川路 哲男
Tetsuo NAKAKAWAJI
１．まえがき
島田理化工業は日本のマイクロ波産業の黎明期とも言える戦後間もなくに創業され，以来 70 余年の長きにわたり電波の技術を利用した製品を提供
し，この産業分野の一翼を担う企業として社会貢献してきた実績と歴史を有している。マイクロ波・ミリ波と呼ばれる高い周波数の電波は最近様々な分野で利用され今後も一層の利用拡大が見込まれる。
それに係わる技術も重要で，まさに“社会を支える技術”となり，この分野の技術を積上げてきた島田
理化の一層の発展が期待される。
当社三菱電機もマイクロ波・ミリ波の技術開発や製品開発を行ってきたが，事業部門に加え当研究所（情報技術総合研究所）においても島田理化と協力して開発したものも多い。
本稿では島田理化に支援頂いたものも含め，主に三菱電機における開発 (1) を例に挙げながら，マイク
ロ波・ミリ波の電波を用いたセンシングと通信の動向さらにハードウエアの要素技術としてのアンテ
ナとマイクロ波回路に関する技術を概観する。

レーダでは地上に設けられる場合よりもアンテナの大きさが制限される。それを補うために合成開口レーダ（SAR：Synthetic Aperture Radar）技術が開発されてきた (4)。この技術は，複数地点での観測データを合成することで非常に大きな開口を有するアンテナで観測したことと等価にする信号処理
技術で，むしろ移動体搭載であることを積極的に利用する。日本の衛星では L 帯（1.2GHz）衛星搭載
SAR が実用化されており，災害状況把握や地形変動や植生把握などで利用されている (5)。さらに高性能化に向けてディジタルビームフォーミング技術導入の開発も行われている (6)。
レーダ性能を向上するためには，アンテナを大きくすることや送信電力を大きくすることが根本的な方法であるが，このようなハードウエアでの性能向上は物理的にもコスト的にも限界がある。したがってソフトウエア技術，すなわちハードウエアで検出された信号を処理して目標物を確実に検出・測定するレーダ信号処理技術の役割は大きい。
レーダ電波の反射が弱い対象物の場合は，長時間２．電波によるセンシング

観測を行うことで信号を積分して検出するが，そのレーダは電波によるセンシング応用の主たるも積分と対象物検出を行わなければならない。そこでのである。最近，天気予報でレーダ観測の雨量分布
図を見ることが多く，レーダが身近な生活にも役立っていることを実感できる。日本では 1950 年代
半ばから雨観測気象レーダが設置され，1964 年の富士山頂レーダなど，多くの開発がなされてきた (2),(3)。
従来は主に C 帯（5GHz）のマイクロ波が使われていたが，最近では空間分解能を高めるために X 帯（9GHz）のレーダも併用されている。空港設置の航空機監視レーダも主にマイクロ波を用いている。
一方，最近では衛星や航空機さらにはドローンなどに搭載されて地上を観測・測定するレーダも発展2してきた。当然のことながら，これら移動体搭載の間にも対象物は移動するため，それを見越して信号
対象物の移動を予測して追尾しながら信号を積分する長時間積分技術が研究されている (7),(8) 。
さらに上記の信号処理技術は，レーダで津波を高精度に検出する技術に発展している（津波検出レーダ）。この津波検出レーダは短波帯の海流観測レーダを改良したもので，津波特有の海水の動きを考慮し，観測された海面表層流から通常の海流や干満の流れなどの定常流を除去し，津波成分を精度良く抽出する信号処理を行う（図１）。これにより津波到達
時間と高さを正確に予測することが可能となる (9)。
一方，ハードウエアの高機能化に伴い，膨大な量最新の電波技術開発と島田理化への期待となるデータを，どう処理するかも課題の一つであが可能となる。法面の地すべり管理に必要な数 mmる。圧縮センシング技術は，この課題に対する開発の変位が観測できることが報告されている。

の一例である。この技術は，観測対象データが疎（スパース）であることを前提として，サンプリング
定理よりも少ない観測データから対象物を推測する手法である。医療の核磁気共鳴画像検査や天文学の電波干渉計データ処理にも用いられているが，衛星や航空機搭載 SAR では SAR 特有の性質を利用した信号処理アルゴリズムが開発されている。航空機
搭載 SAR 実験において，軌道上の観測点数（観測データ）を半分にしても同等程度の綺麗さの SAR
画像が得られる例が報告された (10)。換言すれば，従来と同じ観測データ量で２倍の範囲を観測・測定可能になるとも言える。この技術は衛星からの観測
データのダウンリンク回線容量逼迫を避ける点でも有効である。
また，膨大なデータを，どう高速処理するかも重要な技術課題である。GPU(Graphics ProcessingUnit) を用いた並列データ処理によって高速な処理を行うための技術開発も行われている (11)。

３．電波による通信
電波による通信（無線通信）は携帯電話をはじめとして無線 LAN や無線タグなど身近なところでも広く使われ現代社会の基盤をなす。以下では，今後さらなる発展が見込まれる３つの応用分野に関連する技術について取り上げる。第５世代移動体通信
システム（５G）技術，衛星通信の大容量化高速化
技術，IoT センサ用通信インフラとして期待されるLPWA（Low Power Wide Area）に触れる。
第５世代移動体通信は従来の第４世代移動体通信に比べて伝送速度が 10 倍になると言われている。
大容量化高速化のためミリ波などの新たな周波数帯の割り当てが想定される。加えて単位通信エリア（セル）を小さくすることや，基地局から各端末に向けて独立した電波ビームを向けるマルチビーム
空間多重などによって，割り当てられた電波帯域を有効利用するための標準化や開発が行われている。
従来の移動体通信が使っているマイクロ波に比べて，ミリ波は波長が短いためにアンテナ小型化が可能でマルチビームも実現しやすいが，一方で空間減衰が大きいため電波が遠くまで届かない。このような特徴を考慮して，ミリ波帯での５G 移動体通信
基地局は図２に示すような多素子アレーアンテナ
によるマルチビーム空間多重の実現が考えられる。

海流レーダの観測データから津波成分を抽出

図１

津波検出レーダ

複数種のハードウエア構成が提案されているが，ミリ波帯で有力視されるハイブリッド方式と呼ばれる構成では，アレーアンテナのハードウエアは一部のレーダや衛星通信などで実用化されたフェイレーダ以外で電波を用いたセンシングとして電ズドアレーアンテナ技術を応用したものとなる。５波の伝播時間差を利用した位置測定を取り上げる。

G 移動体通信基地局への適用を目指して，高周波GPS（Global Positioning System）が一例であるが，IC やそれを用いた大規模な多素子アレーアンテナ

同様なことは地上に位置する発信源（送信点）と受が開発されている (13)。また，端末が多くマルチビー

信点でも行うことができる。一例として高速道路な

ムの間隔が狭くなると，隣接するビーム間での信号

どの法面（のりめん）の地すべり予兆検知への応用

干渉による通信速度低下が発生する。そこでディジを目指した開発を紹介する。法面に設けた電波発タル空間多重信号処理において隣接ビーム間に干信源からの電波を道路脇に設けた複数受信点で受渉キャンセル成分を付加し干渉を低減するマルチ

信し，電波位相差から法面上の発信源位置を決定す

ビーム空間多重プリコーディング (14) など，通信のる。この手法は電波の送受信が逆になるが GPS 測位

大容量化高速化に寄与する技術が開発されている。

と同じ原理である。近距離地上間であるため，GPS

5G 移動体通信の特徴としては大容量化高速化にで問題となる電離層変動の影響は無く，高精度測位

加え，自動運転や遠方の機器制御を想定した低遅延

(12)

3

島田理化技報No.26（2018）

高信頼伝送，IoT 通信を想定した多数同時接続機能

は大容量通信可能な多値変調を用い，回線状態が悪も挙げられ，それに向けた標準化と開発もおこなわい場合には伝送劣化に強い変調を用いる。加えて，衛れている。単に従来の携帯電話・スマートフォン通星との回線状態が良い複数の地球局を利用し，その信の大容量化高速化だけでは無い，各種アプリケー

ために衛星側のアンテナビーム形状を変更するなどションの通信インフラ基盤として期待されている。

の提案がなされている (15)。この適応的な制御は，
災害

多素子アレーアンテナ
マルチビームによる空間多重発生時に地上系通信回線が損傷した特定地域向けに
5G
基地局

衛星通信容量を増加させることにも応用可能で，災害時の耐性（レジリエンス）向上にも役立つ。
通信機器や各センサが安価になったことで，いわ多様なアプリケーション収容

ゆる IoT (Internet of Things) が広がりつつあるが，その象徴と言える通信方式が LPWA（Low Power
Wide Area）と呼ばれる範疇のものである。明確な
狭ビーム

定義は無いが，①携帯電話より低速な通信，②低コスト（低価格）通信，③数 km 程度の長距離伝送，端末④端末は低消費電力で数年程度は電池交換不要，な
図２

第５世代移動体通信基地局のイメージ

地球温暖化対策の視点からも衛星による地球環境
観測監視の重要性は一段と高まっている。気象衛星
ひまわり８号９号では以前の気象衛星に比べて高解像度でかつ高頻度に雲画像が観測できるようになったことは記憶に新しい。これに代表されるように最近の観測衛星では高解像度・高頻度な観測が行われ，これに伴い地上に送るべき観測データも膨大で，そのための通信も大容量化高速化が必須となる。
また衛星を使ったインターネットサービス拡大のためにも衛星と地上間の通信高速化の要求が強い。例えば航空機内における衛星インターネット
サービスの広がりは多くの方が実感されているところであろうが，いまだ残念ながら地上回線に比べれば通信速度は低い。また多数の衛星を用いて地球上にあまねくインターネットサービスを提供しようとする試みも数多く提案されている。このように衛星通信の大容量化高速化の重要性は増すばかりである。
従来は衛星－地上間の回線として X 帯や Ku 帯な
どの周波数帯が使われてきたが，より広帯域のチャ
ンネルを確保できる Ka 帯や Q 帯など高い周波数帯の装置開発が行われている。また通信回線を有効かつ最大限に利用するために，衛星と地上との回線状
態，すなわち天候や衛星仰角で変動する伝搬減衰に応じて，適応的な伝送方式や通信経路を制御する方法などが検討されている。回線状態が良好な場合に

4

どの特徴を有する通信方式やシステムを示すことが多い。
道路や橋梁などのインフラ監視，土砂崩れ監視や気象データ収集の防災分野，農業漁業の圃場養殖場
での情報収集などで実証実験が進んでいる。国内でも既に一部の通信方式（規格）でスマートメータのデータ収集経路の一つとして実用化された。
現 状 は，SIGFOX，LoRa，Wi-SUN，NB-IoT な
どと多くの規格が提唱され実用化に向けて競っている。使用する周波数帯も様々で，携帯電話網の一部としてその帯域を利用するものもあれば，無線LAN で利用されているアンライセンスバンドを使う規格も有る。また通信速度や通信頻度さらに通信
距離（送信電力）などの指標と，端末消費電力（電池寿命）はトレードオフになっている。加えてネッ
トワーク構築の容易さ，通信費用なども規格間で差がある。つまりどのようなアプリケーションで用いるのかで各規格に得手不得手が有り，今後，具体的なアプリケーションへの浸透（実用化）に応じて幾つかの規格に収斂と住み分けが進むと考えられる。
各規格によって異なるが，チャープ拡散変調，周波数ホッピング，間欠送受信，マルチホップなどの，耐干渉や省電力に寄与する通信技術が使われている。
センサや通信デバイスなどハードウエアについては，低コスト化はもちろんのこと，さらなる低消費電力化あるいは環境からのエネルギー収集による電池交
換不要化などが技術課題として挙げられる。
また LPWA に限ったことでは無いが，アンライ
センスバンドを IoT 通信に用いる場合には耐干渉最新の電波技術開発と島田理化への期待性向上など高信頼技術が特に重要であり，例えば周の技術によって基地局や親機設置位置の事前検討

波数ホッピングや他からの干渉波の影響を低減すを迅速に低コストで実施することが可能となる。

る復調などの技術(16)が注目される。
アレーアンテナは複数の素子アンテナをアレー

４．アンテナ技術
電波を送受信する機器において，アンテナは空間と機器の間の電波の出入り口として必ず必要となるものであるが，その形態は様々である。以下では，
開口面アンテナ，アレーアンテナ，小形アンテナと分類し，それぞれの最近の技術開発例を述べる。またアンテナと無線装置を接続する給電回路についても触れる。
衛星放送受信用として馴染みがあるパラボラア
ンテナは開口面アンテナの一例である。この分類のアンテナは，用いる電波の波長に対して十分に大きなサイズである場合が多く，アンテナ解析設計に際し電波を“幾何光学的”に扱うことが可能である。さらにアンテナ構造物による電波の回折の効果も考慮した“幾何光学的回折理論”を用いることで，より高精度な設計技術が築かれてきた。衛星通信や惑星探査機との通信，電波天文などに使われる大型パ
ラボラアンテナ設計にもこの技術が使われている。

状（行列状）に並べたアンテナ群全体を称して言う。
従来は一部のレーダなど特殊な分野で用いられることが多かったが，前章（電波による通信）でも触れたように５G 移動体通信基地局のような身近な領域でもアレーアンテナの実用化が予想されている。
アレーアンテナの大きな特徴は，各素子アンテ
ナに可変移相器を設けることで電波の送受信方向（ビーム）を変化させることができる点である。電気的な移相器が高速可変なことを積極的に利用し，時間変調アレーあるいは指向性変調アレーと呼ばれる高速にビームを変化させる技術が発展した。レー
ダ応用としては，目標方向以外からの不要波を抑圧する低サイドローブ特性を実現するために提案された。高速可変のビーム形状を時間平均すると目標方向以外の信号はキャンセルされて等価的に低サ
イドローブが得られる (18)。通信応用では通信変調波と同様な時間スケールで可変することで，目標方向のみで解読可能な通信変調波を送信する“秘匿通信アレー”が提案されている (19)。

この技術は開口面アンテナ設計に限らず，屋内外における電波伝搬解析技術としても応用され発展している。電波伝搬に影響を与える物体のサイズが電波の波長に対して十分大きな場合には，良い精度でシミュレーションができるからである。具体的な例として，市街地における移動体通信基地局からの電波強度予測に応用されている。ビルなどの構造物の位置や高さ情報を含む電子地図情報を使って電対象の航空写真

街の３次元モデル

波伝搬解析を行い，基地局からの電波が市街地の各通りに，どのように伝わり，どのような強度で分布するかを予測する（図３）。数 km 程度の範囲において 10dB 以内の精度で計算することが可能となっ

強/赤
基地局

ている。同様な計算は屋内でも可能であり数分程度の計算時間で 4dB 程度の精度で計算可能と報告さ弱/青れている (17)。この開発例では計算の高速化ために，
典型的な領域での電波強度実測値から，電波源からの距離と電波強度の関係を示す複数の統計モデルを作成し，それと幾何光学的手法を併用する工夫がなされている。
基地局や無線 LAN 親機からの電波の強度分布は，
従来は実地で測定が行われることも多かったが，こ

電波強度シミュレーション結果
国土地理院の航空写真を利用して，街の３次元モデルを作成。
そのデータを使って電波強度をシミュレーション。

図３

電波伝搬シミュレーション

携帯電話や無線 LAN 子機，無線タグなどに用いられるアンテナはサイズが電波の波長以下である
5

島田理化技報No.26（2018）

ことが多く，小形アンテナと分類される。小形アン

無線装置とアンテナを接続する部品や回路を，電テナは単にそのサイズが小さいというだけでは無波の分野では給電回路と呼ぶ。初期のマイクロ波装

く，装置の筐体を含むアンテナ周囲の構造物や周辺

置では給電回路に導波管と呼ばれる構造が使われ電気回路の影響を考慮した設計が必要で，そのためることが多かった。導波管は金属の立体構造で精度の技術開発が行われてきた。例えば携帯電話のアン

良く作る必要があり，通常はコストが高く民生品でテナを思い浮かべて頂くと良い。携帯電話が一般に広く使われることは少ない。だが伝送損失が小さいも普及し始めたころの端末では，いかにもアンテナことや大電力が取り扱えるなどの利点があり衛星と判る線状・棒状の構造が現れていることが多かっなどの分野では現在も使われている。多くの場合，た。ところが最近の携帯電話やスマートフォンは，大量生産では無く個産で，金属の機械切削で製作さどこがアンテナなのか明確ではない。さらに最近でれる。このような背景から３D プリンタによる導波は家電製品などでも無線を使っているにも関わら管回路の製作が発想された (21)。この開発では金属３

ず，いわゆる目に見えるアンテナが現れている（突D プリンタでの製造に適した形状にするため，通常き出ている）ことはほとんど無い。これはアンテナ

は矩形である導波管を一部は六角形にするなどの周囲の影響を正確に考慮してアンテナを筐体に内工夫がなされている。

蔵可能になったことに加え，本来はアンテナではな
い筐体や構造物も含めてアンテナとして動作させる小形アンテナ設計技術の賜物である。結果，独立したアンテナを設ける場合と比較し，装置全体の小型化や低コスト化に寄与してきた。
このように本来はアンテナとして使われないものをアンテナとして使う顕著な例として，海水を用いるアンテナを挙げる。海水は金属には及ばないものの，ある程度の導電性を有する。そのことを利用
し，噴水状に吹き上げた海水に高周波電流を流す
ことによってアンテナとして利用するものである。
“シーエアリアル”と名付けられその実証が行われた（図４）(20)。噴水状の海水へ高周波電流を給電す
る噴水ノズル部の工夫や，海水の導電性を考慮した
噴水流の太さ最適化などの技術検討が行われた。災
害時の緊急の通信アンテナや，船舶などで必要時のみに展開するアンテナとしての応用が提案されている。

５．マイクロ波回路技術
マイクロ波回路は，レーダ装置や無線通信装置においてアンテナと各種信号処理を行うベースバン
ド回路部分の間に位置する。送信機を例にすると，マイクロ波を発生させ（発振回路），ベースバンド信号をマイクロ波に変換し（周波数変換回路），マイ
クロ波を増幅（増幅回路）してアンテナに供給する機能を有する。これら機能回路について，高出力化，高効率化（低消費電力化），小型化（集積化），低コスト化などの課題に向けて開発が行われている。
1960 年代にガリウム砒素（GaAs）電界効果トランジスタが現れてから，マイクロ波回路ではこの半導体素子が広く使われてきた。能動素子（トランジスタ）と受動回路を同一チップに集積回路状に構成 す る MMIC（Monolithic Microwave Integrated
Circuit）技術もあり大きく発展した。その後，高出力化や低コスト化の要求を受けて，20 年ほど前か
ら，窒化ガリウム（GaN）やシリコン系（Si，SiGe）のトランジスタ素子開発が進み，現在では多くのマ
イクロ波回路がこれらの素子で開発されている。
GaN は高電圧動作が可能なことから送信用電力
増幅器の高出力化，高効率化に大きく寄与した。従来の GaAs の動作電圧では，高出力増幅時にあまりに大きな電流を流す必要があり，その出力電力は限界に達していたからである。GaN は高出力・高効率が求められるレーダ送信機から，低歪み特性が海水アンテナと、 それを用いて受信したテレビ放送

図４ 海水アンテナ （シーエアリアル）

6

要求される移動体通信基地局送信機まで使われつつある。シリコン系デバイスは，プロセス微細化によってマイクロ波帯でも十分な性能を有するこ最新の電波技術開発と島田理化への期待とになったこと，また GaAs では難しいアナログ・に相当する。ちなみにマイクロ波帯域は 0.7GHz かディジタル含めた各種制御回路が構成可能で，様々ら 2.1GHz で広帯域である。さらにマイクロ波増幅

な機能を１チップに集積して小型化・低コスト化を回路そのものを超高速でスイッチング動作させて実現できることから，特に高出力や低雑音な特性が高効率化と汎用性向上を狙う増幅回路の開発も行要求される場合を除き，適用が広がっている。以下

われた (24)。

では三菱電機におけるマイクロ波回路開発の幾つかの例を述べる。

シリコン系デバイスを用いた回路では，５G 移動体通信基地局のフェイズドアレービーム制御用の通信大容量化に伴い移動体通信基地局の送信増

マイクロ波 IC の開発が行われた (25)。ビーム方向を幅器では，より広帯域の電波を増幅する必要があ

可変するための可変移相器と利得可変増幅器，合成る。変調波そのものの周波数幅が広がると共に，シ分配器などのマイクロ波の基本機能回路に加え，外ステムに割り当てられるマイクロ波帯域も広がる部のディジタル信号（ビット信号）を受けてマイクため，それぞれにおける広帯域化が課題となる。

ロ波回路を制御する制御回路も同一チップに集積

基地局送信増幅器の高効率化手法としてドハ化された。またアレーアンテナ４素子分を，この IC

ティ増幅器と呼ばれる回路が有るが，この回路でで駆動するため，４チャンネル分の回路が単一チッは 1/4 波長のマイクロ波伝送線路が必須で，その周プに集積化され装置小型化に寄与する。

波数特性のために広帯域化が難しいという課題があった。これを解決する開発が行われた

シリコン系デバイスは集積化や低コスト化の点。図５にで有利であるが，高周波動作を実現するために素子当社製の GaN トランジスタを用いた回路試作写真

構造が非常に微細で，そのため動作電圧が下がり，を示す。マイクロ波の 3GHz から 3.6GHz までの広結果として高出力動作が難しくなる。 そこで GaN

帯域で高効率特性を有する増幅器が実現した。これとシリコンの利点を取り入れて小型化するためのは発表時点で世界トップの広帯域特性であった。

工夫として両者のマルチチップモジュールも開発(22)されている (26)。単に異種チップを並べるだけでは無く，親基板の表面と裏面から２種のチップを３次元的に実装することで小型化と高周波特性の両立を図る工夫がなされている。
６．むすび

出力
入力

GaNトランジスタ

本稿では，マイクロ波・ミリ波を用いたセンシン
グと通信，アンテナ，マイクロ波回路に関して注目する技術について，主に三菱電機における開発を例

図５ GaN 広帯域ドハティ増幅器にあげて概観した。
本稿で開発例として挙げたものも含め当所技術

基地局送信増幅器の別な高効率化法として，エン
ベロープトラッキングと呼ばれる手法がある。これは通信変調波の瞬時振幅（エンベロープ）に応じて，マイクロ波増幅トランジスタの電源電圧を高速に可変し無駄な損失電力を減らす方法である。この手法ではマイクロ波回路の広帯域化は比較的容易
であるが，変調波帯域に応じた高速可変なスイッチ
ング電源回路が難しい。そこで電源回路のスイッチ
ング素子にも GaN トランジスタを用いて高速化を図った増幅器が開発された (23)。変調波帯域 80MHzまで高効率動作可能である。これは LTE（LongTerm Evolution）の最大チャンネルバンド幅の４倍の一部は島田理化の各種開発にも応用されている。
例えばレーダ信号処理技術は島田理化のレーダ信号試験装置，アレーアンテナ設計技術はミリ波通信用パッチアレーアンテナ開発で応用された。また島田理化はミリ波関連の技術を保有し (27) 製品化の実績も多い。当社開発の 5G 移動体通信基地局ミリ波
アレーアンテナの性能を評価するために必要となる，ミリ波対向試験装置も製造頂いた。これは一例
であるが各種開発に関わる装置試作などで当社開発への支援を頂いている。今後もマイクロ波・ミリ波関連開発を通じて島田理化の事業発展に貢献していきたい。

7

島田理化技報No.26（2018）参考文献(1) 大塚，小崎，平，“光電波・通信技術の現状と展望”，三菱電機技報，Vol.92, No.5, pp.2-7, May.
2018.
(2) 立平，石原，“気象庁レーダー 60 年のあゆみ”，
気象学会 2015 年度春季大会後援予稿集，D101,
pp.78, May 2015.
(3) 浜津，“レーダー製作の歴史”，気象学会 2015 年
度春季大会後援予稿集，D104, pp.81, May 2015.
(4) 若山，“合成開口レーダの技術動向”，電子情報通信学会会誌，Vol.95,No2. pp.142-144, Feb. 2012.
(5) 小宮山，麻生，“陸域観測技術衛星 ALOS-2 の利用状況”，三菱電機技報 , Vol.91, No2, pp.18-22,
Feb. 2017.
(6) 岡田，白坂，笠間，横田，楠田，“広範囲かつ高分解能な地球観測を実現する先進レーダ衛星
ALOS-4”，三菱電機技報，Vol.92, No2, pp.27-30,
Feb. 2018.
(7) 亀田，森，原，“パルスドップラレーダにおける加速度目標の積分方式”，電子情報通信学会 信学技報，SANE2012-157, pp.49-54, Feb. 2013.
(8) 山田，高林，小幡，亀田，“高雑音環境下における高機動目標に対する長時間周波数解析と畳み込み積分による高速信号検出法”，電子情報通信学会論文誌，Vol.J99-B, No.12, pp.1076-1086, Dec.
2016.
(9) 山田，石川，有岡，小柳，中西，小幡，亀田，“海
洋レーダの流速観測値を用いたカルマンフィル
タによる津波追尾方式”，電子情報通信学会論文
誌 Vol. J101-B, No.10, pp.867-877, Oct. 2018.
(10) 星野，Liu，原，岡田，“合成開口レーダ向け圧
縮センシング技術”，三菱電機技報，Vol.92, No.5,
pp.12-15, May. 2018.
(11) 後町，土田，尾崎，“SAR 画像再生処理におけ る GPU ベ ー ス 並 列 Fast Factorized Back
Projection の検討”，電子情報通信学会ソサイエ
ティ大会 ,B-2-9, Sep. 2016.
(12) 大島，寺田，網嶋，鈴木，“電波位相差を用いた法面変位センシング技術”，三菱電機技報，
Vol.92, No.5, pp.280-283, May. 2018.
(13) H. Nakamizo et al.,“A Compact RF Frontend

8Module of Active Phased Array Antenna forHigh SHF Wideband Massive MIMO in 5G,”
IEICE Trans. Electron., Vol.E100-C, No.10,
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(14) H. Nishimoto et al.,“NL-BMD: Nonlinear
Block Multi-Diagonalization Precoding forHigh SHF Wide-Band Massive MIMO in 5G,”
IEICE Trans. Commun., Vol.E100-B, No.8,
pp.1215-1227, Aug. 2017.
(15) S. Tani et al.,“An Adaptive Beam Control
Technique for Q Band Satellite to Maximize
Diversity Gain and Mitigate Interference
to Terrestrial Networks,”IEEE Trans. on
Emerging Topics in Computing，DOI：10.1109/
TETC.2016.2606107, 2016.
(16) 青山，鈴木，梅田，木下，武，“高信頼・低遅延な無線通信技術”，三菱電機技報 , Vol.90, No7,
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(17) 橋本，西岡，稲沢，宮下，“幾何光学的な空間分類を用いた屋内電波伝搬損失の統計モデル”電子
情報通信学会論文誌 (B), Vol.J99-B, No.9, pp.684692, Sep.2016.
(18) 中西，紀平，高橋，宮下，小西，“共役関係を利用した位相制御型時間変調アレーアンテナ”電子
情報通信学会論文誌 (B), Vol.J97-B, No.7, pp.546555, Jul. 2014.
(19) 栗山 , 後藤 , 紀平 ,“秘匿通信アレーアンテナ”,
三菱電機技報 , Vol.92, No.5, pp.28-31, May. 2018.
(20) S.Akimoto et al.,“Demonstration of a Highly
Efficient Seawater Antenna,”2016 IEEEAPS Topical Conference on Antennas andPropagation in Wireless Comm. , pp55-58, Sep.
2016.
(21) 湯川，安部，牛嶋，“金属３D プリンターを利用した導波管コンポーネント”，三菱電機技報 ,Vol.92, No.5, pp.45-48, May. 2018.
(22) Y. Komatsuzaki et al.,“3.0-3.6 GHz Wideband,over 46% Average Efficiency GaN Doherty
Power Amplifier with Frequency Dependency
Compensating Circuits,”2017 IEEE PAWR,
pp.22 - 24, Jan. 2017.
(23) S.Sakata et al.,“An 80MHz modulation

最新の電波技術開発と島田理化への期待

bandwidth high efficiency multi-band
envelope-tracking power amplifier using GaN
single-phase buck-converter,”2017 IEEE IMS,
pp. 1854- 1857, Jun. 2017.
(24) 新庄，Ma，小松崎，坂田，中溝，“高効率 GaN
スイッチング増幅器を適用した複数周波数対応
ディジタル送信機技術”，三菱電機技報 , Vol.92,
No.5, pp.41-44, May. 2018.
(25) K. Tsutsumi et al.,“A 15GHz-Band 4-Channel
Transmit/Receive RF Core-Chip for HighSHF Wide-Band Massive MIMO in 5G,”IEICE
Trans. Electron., Vol.E100-C, No.10, pp.825-831,
Oct. 2017.
(26) 川崎，桑田，石橋，他 “銅ピラー接続 Si/GaN
チップ内蔵３次元実相Ｓ帯送信モジュール”，電子情報通信学会 信学技報，MW2018-5, pp.19-23,
Apr. 2018.
(27) 高橋，鈴江，森，山口 “当社におけるミリ波技術の取組み”，島田理化技報，No.21, pp.49-59,
Dec. 2011.

9島田理化技報〈特集論文〉

No.26（2018）

ミリ波・高電力 RF 事業への取組み
Millimeter Wave・High Power RF Business越水昭行

Teruyuki KOSHIMIZU

１．まえがき日本の景気は 2018 年度に入っても緩やかな回復をしており，また，2020 年の東京オリンピック・パ
ラリンピックに向けインフラ整備などの需要の盛り上がりによって設備投資の増加が当面続くため，景気回復の動きは維持されると予想されている。
当社の電子ビジネスユニット（BU）事業は 1951
年にマイクロ波機器の販売を開始し，同軸・導波管
コンポーネント（図１），通信機器（図２），電子機器（図３）の開発・製造をしてきた。特に近年は

図３20GHz 以上の準ミリ波・ミリ波関連製品や加速器に使用される高電力 RF 製品の需要が高まっている。

電子機器

２．ミリ波事業への取組み
当社におけるミリ波事業は 1960 年代の固定電話
基地局間を結ぶ大容量中継用向けとしてミリ波帯の立体回路等の開発・製造からスタートした。1990
年代においては北米市場向けに 38GHz 帯ディジタ
ル無線伝送装置を量産，納入した [1]。2000 年代は，
無線局免許が不要な 60GHz 帯に着目し平面回路フ
ロントエンドモジュールの製品化を行い，2010 年
代に入り，25GHz 帯，26GHz 帯無線伝送装置に用いられるフロントエンドモジュールを量産してき

図１

同軸・導波管コンポーネントており，当社ミリ波事業は半世紀以上の歴史を持っている。
一方，2020 年のサービス開始を目指している第五世代移動通信システム（5G）は「超高速」だけ
でなく「多数同時接続」や「超低遅延」といった新たな特徴を持つ次世代の移動通信システムであり，
ICT 時代の IoT 基盤として早期実現が期待されている（図４）。グローバルの携帯電話事業者業界団
体 GSM Association (GSMA) によれば，2020 年以降グローバルの 5G 回線数は，約 5 年で全世界 11 億
回線，全モバイル回線に占める割合は約 3 割に達す

図２

通信機器

ると予測している。総務省は 2020 年の 5G 実現に向けて，研究開発・総合実証試験の推進，国際連携の強化，5G 用周波数の確保といった取組を進めており，2017 年度からは，5G の実現による新たな市場

10ミリ波・高電力 RF 事業への取組み

図４
出典：総務省

5G の主な要求条件

総合通信基盤局 電波部

移動通信課の創出に向けて，様々な利活用分野の関係者が参加

成果にも役立っている [3]。一例をあげると KEK でする実証プロジェクトを開始している [2]。

は，1998 年から電子・陽電子や素粒子を RF により

当社はこれまでの経験を活用し，短い波長（1mm

光速近くまで加速し衝突させ，宇宙誕生の状態を作～ 10mm）と強い直進性，大きな情報量を伝送す

りだす KEKB が運用開始され，これまでに大きなることができるミリ波の特長を活かした送受信ユ成果をあげている。更に 2018 年 3 月からは性能がニット（28GHz 帯）を開発した。本送受信ユニット

40 倍となったスーパー KEKB が稼働しており，さは 5G を始め衛星通信など様々な用途に使用されるらなる成果が期待されている。これらの装置にも当ことが期待されている。

社の高電力（1MW）サーキュレータ等が数十台採用されている。
また，加速器市場では 2030 年代，東北地方に巨３．高電力 RF 事業への取組み
当社は約 30 年前より線形加速器やシンクロトロ
ンなどに使用される高電力 RF コンポーネントとして，クライストロン用高出力 RF パルス信号発生器（RF ドライバ），ロータリージョイント，サーキュ
レータ，ダミーロードおよび接続導波管類の開発・製造を行っており，現在も海外市場へ年間で各々数百台を販売している。また，これらの製品の技術は高エネルギー加速器研究機構殿（KEK）など研究機
関の大型加速器にも利用されており，宇宙発生の起源誕生の解明や，物質科学・地球科学・生命科学・
環境科学・産業利用などの様々な分野で優れた研究

大加速器「国際リニアコライダー（International
Linear Collider : ILC）」（図５）を建設する計画が進められている。ILC は，日米欧などの科学者が国際協力による建設を目指す直線型の巨大加速器である。文部科学省の試算では，ILC 建設に伴う経済効果は，建設期間と 10 年間の運用期間の計 20 年間
で 2.5 兆円を超え，15 万人以上の雇用創出が見込まれている [4]。ILC においても素粒子を加速するエネ
ルギー源はマイクロ波であり，非常に多くの導波管
コンポーネントを使用することとなる。当社もこれまでの開発・製造実績を活かし ILC への参画を目指
してゆく。

11

島田理化技報No.26（2018）

中心としたメガワットクラスの高電力 RF 事業について述べたが，5G や ILC に代表されるプロジェク
トは社会への貢献は勿論のこと，ビジネスとしても将来が期待されている。当社はこれまで培ってきた技術を活かし，ミリ波事業や高電力 RF 事業へ更に取組んで行く。
５．参考文献[1] 高橋勲，鈴江秀規，森

智之，山口

浩，
“当

社におけるミリ波技術の取組み”，島田理化技報，
図５

ILC 構成模式図

出典：Rey.Hori/ 高エネルギ－加速器研究機構

No.21 pp49-59[2] 平成 29 年版情報通信白書，総務省，第一部，第三章，第三節，IoT 化する情報通信産業 pp126-

以上述べてきたように，当社はこれまで大型，小型加速器に組み込まれる製品を市場に多数送り出しているが，2018 年度には小型加速器用としてドライロード（図６）を開発し，試作機を装置メーカへ納入した。これまで加速器など大電力用として用いられてきた従来のウォーターロード方式では，誘電体（セラミックスや樹脂）で仕切られた水槽内の循

127
[3]

萩原栄治，森り，高額なクライストロンや加速器を破壊する恐れがあった。この問題を解決するため，導波管内に冷却水を入れないドライロード方式のダミーロードを開発した。マイクロ波の吸収には SiC（炭化ケイ素）を採用，冷却機構を導波管の外部とすることで，導波管回路内への水の浸入防止が可能となった。本
ドライロード（試作機）の評価が完了し，今後信頼性試験へ移行していくと共に他の加速器への応用展開も活路が開けてくると確信している。

図６

ドライロード外観

４．むすび
本稿では，電子 BU 事業の強みである通信機器におけるミリ波事業と同軸導波管コンポーネントを
12

哲，四分一浩二，“社会に貢献する電子・通信機器”，島田理化技報，No.25 pp14-20[4] 中本哲也，“加速器が開く日本の未来”，産経
ニュース

環水にマイクロ波を吸収させているが，誘電体が破損した場合，導波管回路内に水が侵入する問題があ

智之，浅利

筆者紹介
事業本部
電子営業部

越水 昭行

当社におけるミリ波・準ミリ波技術への取り組み〈特集論文〉

当社におけるミリ波・準ミリ波技術への取組み
Our Approach to Quasi-Millimeter Wave and Millimeter Wave Technology.
日下洋

Hiroshi KUSAKA

鈴江

秀規

森

Hidenori SUZUE

本稿では，当社におけるミリ波，及び準ミリ波技術への取組みとして，近年開発した製品を，主だっ智之

Tomoyuki MORI

また，試作した IEEE802.15.3c/11ad 準拠の導波管ミクサも併せて紹介する。

た周波数帯毎にピックアップして紹介する。また，
２．28GHz 帯送受信モジュールの開発

その製品への適用技術の一例として，フロントエン
ド集積化技術や，アンテナ設計技術等を紹介する。
１．まえがき2.1

開発概要

当社では，25GHz 帯 RF ユニットや，28GHz 帯
衛星通信用アップコンバータ，及びダウンコンバー

当社ではこれまで準ミリ波帯や，ミリ波帯の平面

タ等をはじめ，準ミリ波帯に対応する様々な装置を

回路フロントエンドモジュール等を製品化してき

開発してきた [5][6][7]。これまでの経験を活用し，衛星

た [1][2][3][4]。

通信システムや，次世代移動通信システム等が利用

近年ではミリ波帯を利用した技術は，近距離大される周波数帯である 28 GHz 帯に応用可能な，送容量無線通信，衝突防止レーダ，地球環境観測等，受信モジュール（以下本モジュール）を開発したの様々な用途に応用されており，今後も普及が加速しで紹介する。

ていくことが期待されている。

図 1 に本モジュールの外観，図 2 にブロック図，

本稿では，当社における準ミリ波帯，及びミリ波

及び表 1 に主要性能を示す。外形寸法は，45mm×帯技術への取組みとして近年開発した製品を，主35mm × 215mm 以下となっており，
モジュール端部だった周波数帯毎にピックアップして紹介する。まにアンテナを搭載する。また，送信系，及び受信系

た，その製品への適用技術の一例として，低損失の RF 増幅回路が一体化しており，26.5 ～ 29.5GHz

パッシブ回路技術や，アンテナ設計技術等を紹介す（比帯域 10.7%）に対応している。さらに，高速の送る。

受切り替え RF スイッチと，バイアス制御方式によ

まず 2 章では，準ミリ波帯への取組みとして，衛り TDD（Time Division Duplex）動作が可能であ星通信システムや，次世代移動通信システム等が利る。また，2 段のステップアッテネータにより，送用される周波数帯である 28 GHz 帯に着目し，高性

信及び受信利得を約 30dB 可変させる機能がある。

能な送受信モジュールを開発したので紹介する。こ次に図 3 にステップアッテネータを変化させたれに付随する周辺技術として，電磁界解析によるパ

時の送信利得を示す。26.5 ～ 29.5GHz において送信

ターンの最適化設計技術や，開発した 28 GHz 帯の利得は，30dB 以上（typ.Gain 設定時）となり，ス

平面パッチアンテナを紹介する。

テップアッテネータにより約 30 dB の可変幅が得

次 に 3 章 で は， ミ リ 波 帯 へ の 取 組 み と し て，られている。

47GHz 広帯域送受信装置を紹介する。40GHz 帯は次に図 4 に受信利得を示す。受信利得は 26.5 ～当社において，特に製品実績の多い周波数帯であ29.5GHz において 10dB 以上（typ.Gain 設定時）とる。また，関連する製品として 40GHz 帯カセグレ

なり，ステップアッテネータにより約 30dB の可変ンアンテナも紹介する。

幅を実現している。また，本モジュールは 26.5 ～最 後 に 4 章 で は，60GHz 帯 無 線 通 信 用 周 波 数

29.5GHz（比帯域 10.7%）の広帯域な周波数特性を変換装置を紹介する。これは国際標準規格である，有するが，これを実現するにあたり，帯域内振幅

IEEE802.15.3c/11ad に準拠しており，当社のミリ波偏差を最小化することが一つの課題となる。そこ

製品の中で，最も周波数の高い製品の一つである。

で，今回これらを実現するために適用した設計技術

13島田理化技報No.26（2018）の一例として，部品実装パターンの最適化設計技術
を 2.2 項にて紹介する。また，本モジュールを実現として，平面パッチアンテナや，導波管マイクロス
トリップ変換技術等も紹介する。

受信利得 [dB]するために必須となる低損失パッシブ回路の一例

図４

図１28GHz 帯送受信モジュール外観

2.2

28GHz 帯送受信モジュール受信利得

部品実装パターンの最適化設計技術

図 3 の送信利得では，周波数が高くなるにつれて，利得が 5dB 程単調に減少しているが，これは送信系

半導体デバイスの性能によるものである。図 4 の受信利得でも同様に，約 8dB 程単調に減少している。
一方で，送受共にリップル成分が小さく，フラットな周波数特性となっている。 この特性は，実装パ
ターンの最適化設計によるものである。
近年では，半導体デバイスの表面実装型パッケー

受信系

図２

28GHz 帯送受信モジュールブロック図

表１ 28GHz 帯送受信モジュール主要性能
項目

主要性能

送受信周波数

28GHz 帯

送受切り替え速度

10usec 以下

送信系
受信系

ジは高周波数化が進み，準ミリ波帯においても，入出力インピーダンスが 50 Ωに整合されているため扱いやすい。しかしながら，利得の帯域内振幅偏差等の，RF 性能を悪化させる要因となるリップル成分を抑制するには十分ではなく，各部品間のインピーダンス不整合によって生じる反射波を，最小化する設計が必要である。

送信利得31dB typ.

飽和出力レベル+23dBm 以上

受信利得

14dB typ.

この時の解析モデルを示す。同図 (a) は，解析モデ

受信 NF

8.5dB 以下

ルの全系を示している。この解析モデルは，製品の外形寸法 W × H × D

45 × 35 × 215mm 以下

今回実施した最適化設計の例を紹介する。図 5 にRF 回路全体から，送信系における特定の部分のみを切り取ったものである。今回は一例として，送信系の 2 つのステップアッテネータの実装パターンと，その間に配置されたバンドパスフィルタの回路
ついて説明する。また，同図 (b) は，ステップアッ
テネータの実装パターンの拡大図であり，形状を最適化する前の解析モデルである。これに対し，同図(c) は最適化後の実装パターンである。
最適化は，まず図 5(b) の最適化前の解析モデルを作成し，特性を確認した。ここから，パッケージのRF 入出力端子と，50 Ωマイクロストリップラインへの変換部に，テーパ状のインピーダンス変換部を

図３1428GHz 帯送受信モジュール送信利得設けた。寸法の細部はパラメータスタディにより決当社におけるミリ波・準ミリ波技術への取り組み

定し，反射減衰量を最適化した。さらに，グランド

2.3 28GHz 帯平面パッチアンテナ

端子先端部のスルーホールの数と位置についても，

平面パッチアンテナは，平面アンテナとしてはパラメータスタディを実施し，インピーダンス変換

ビーム幅が狭く，利得が高いという利点がある。ま部における反射減衰量を最適化した。 なお，この最た，放射素子と給電系が同一平面上に形成すること

適化はパターン寸法の製造誤差も考慮している。まが可能なため，モジュール端部に搭載した際，突起た，2 つのステップアッテネータの実装パターンにが最小限となる利点がある。

対し，適用している。

図 7 に今回開発したアンテナの外観を示す。モ

図 6 は，最適化前後の反射減衰量の解析結果を比ジュールとのインターフェースを導波管 (WR28) と較したものである。本結果は，わずかなパターン形

することで，挿入損失を低減し，RF 性能を改善し状の違いが，このような特性の大きな変化となってている。さらに，導波管接続であるため，アンテナ現れていることがわかる一例である。今回紹介したを取り外すことが可能で，偏波を 90 度回転させた手法の最適化設計は，コストの問題もあるため，全アンテナに交換することも可能となっている。

ての製品，全ての回路への適用はできないが，このアンテナの主要性能を表２に示す。ビーム幅は約回路の様にフィルタの前後など，反射減衰量が劣化

100°で 5.0dBi の利得を達成しており，外形寸法は，しやすい場所については，有効であるといえる。

45mm × 25mm × 10mm 以下となっている。

port2

port1

(a) 解析モデル全系
スルーホール追加，
GND のテーパを追加

図７(b) 拡大図：最適化前
図５

図６

表２

(c) 拡大図：最適化後最適化設計の解析モデルの一例

28GHz 帯平面パッチアンテナ外観

28GHz 帯平面パッチアンテナ主要性能
項目

主要性能

方式

平面パッチアンテナ

アンテナ利得

5.0dBi 以上 ( 給電損失込み )ビーム幅100°以上外形寸法 W × H × D

45 × 25 × 10mm 以下

最適化前後での反射減衰量の比較

15

島田理化技報

2.4

No.26（2018）

導波管・マイクロストリップ変換技術

表３

当社ではミリ波帯，準ミリ波帯において，伝送線路として導波管を適時採用している。これらの周波数帯では導波管の口径が小さいため，装置の極端な大型化を招くことなく，導波管の低損失という利点を活かせるためである。一方で FET や MMIC 等

28GHz 帯導波管・マイクロストリップ
変換器の主要性能（計算値）
項目

主要性能

周波数

26 ～ 30GHz

反射減衰量18dB 以上

挿入損失

0.5dB 以下の半導体デバイスはマイクロストリップ線路（以下MSL）での実装を前提としているため，伝送モードが異なる MSL と導波管のモード変換回路が必要

３．47GHz 帯広帯域送受信装置の開発となる。また，MSL の特性インピーダンスは一般的に 50 Ωであるが，矩形導波管は数百Ωとなるため，インピーダンス変換機能も有することが必要で
ある。

3.1

開発概要

ここからは，当社のミリ波帯製品の中でも，特に製品化実績の多い 40GHz 帯の製品の一つである，

図 8 は 28GHz 帯で設計した導波管・MSL 変換回路である。この変換方式は，矩形導波管の断面に対47GHz 帯広帯域送受信装置（以下本装置）を紹介する。

し，MSL 基板が直交して配置され，断面直行型導本装置は，大容量屋外データ通信システムに使用

波管・マイクロストリップ変換器と呼んでいる。まされ，地上局と移動局とで，電波を送受信する装置

た，これ以外にも断面平行型と呼ばれる方式もあである。また，FDD（周波数分割複信）方式に対応

り，モジュールの構造や接続相手のインターフェーしている。本装置の外観を図 9 に示す。装置筐体前スに合わせて選択される。表 3 にこの変換器の主要面にアンテナを搭載し，装置背面には，IF 入出力

性能（計算値）を示す。26 ～ 30GHz で反射減衰量

コネクタ，表示系，電源コネクタ，スイッチ類が配18dB 以上，挿入損失 0.5dB 以下の性能が得られて置されている。

いる。

図 10 にブロック図を示す。送信系は，装置外部から入力された 2GHz 帯の IF 信号を，装置内部で生成された LO 信号と混合し，アップコンバートすることで，47GHz 帯の RF 信号として出力する。受信系

TE10 主電界

では，47GHz 帯の RF 信号をダウンコンバートし，
2GHz 帯の IF 信号として出力する。また，FDD 方式対応のため，装置内部の送受信モジュール入出力
端（アンテナ端）に，デュープレクサを接続し，周波数の異なる送受信号を分離している。このデュープレクサは導波管で構成され，マイクロストリップ
ラインで構成されたフィルタと比べ，低損失かつ急マイクロストリップ線路

峻な減衰特性を有する。

導波管

表 4 に主要性能を示す。送信出力電力は，屋外試
験での伝搬距離を確保するため，P1dB で +24dBm以上を出力可能としている。また受信利得は 30dBを有し，NF 9dB 以下の性能が得られている。
また本装置は，アンテナ利得 32dBi，ビーム幅3.3°とミリ波帯ならではの高利得かつ鋭いビーム幅が要求されている。これらの要求を 47GHz 帯カ

図８ 28GHz 帯導波管・マイクロストリップ変換器

セグレンアンテナにて実現したので，3.2 項にて紹
介する。

16

当社におけるミリ波・準ミリ波技術への取り組み

ビームが要求される。そこで，当社では 47GHz 帯に対応した，カセグレンアンテナを開発した。図 11に 47GHz 帯カセグレンアンテナの外観と構造を示す。主反射鏡は回転放物面鏡，副反射鏡は回転双曲
面鏡，一次放射器は円錐ホーンアンテナで構成されている。
表 5 にアンテナの主要性能を示す。偏波は直線偏波としているが，一次放射器に円錐ホーンを採用しているため，これ以降に円偏波発生器を取り付ける
図９47GHz 帯広帯域送受信装置外観

ことで，円偏波にも対応可能である。また，利得は32dBi，ビーム幅 3.3°と，高利得かつ鋭いビーム幅を実現している。

一次放射器
レドーム

図 10

47GHz 帯広帯域送受信装置ブロック図

表４47GHz 帯広帯域送受信装置主要性能
項目

主反射鏡

副反射鏡

主要性能

RF 入出力周波数

47GHz 帯IF 入出力周波数2GHz 帯

帯域幅± 500MHz

送信出力電力+24dBm 以上（P1dB）

スプリアス-40dBm 以下

受信利得

30dB typ.

受信 NF

9dB 以下電源電圧AC100V

外形寸法 W × H × D

270 × 280 × 456mm

図１１

表５

47GHz 帯カセグレンアンテナの構造

47GHz 帯カセグレンアンテナの主要性能項目

47GHz 帯

偏波

直線偏波

利得
ビーム幅

3.2 47GHz 帯複反射鏡型アンテナ

主要性能

周波数

32.3dBi typ.
AZ

3.3 °typ.

EL

3.3 °typ.

軸比

1.1 ｄＢ以下

ＶＳＷＲ

1.3 以下複反射鏡型アンテナは，一次放射器と主反射鏡，副反射鏡で構成され，高い開口能率と低サイドロー
ブ特性を有する。このため衛星通信等でよく用いられるが，近年では地上用の通信システムにおける技術の高度化に合わせて，こちらにも応用される。
47GHz 帯広帯域送受信装置は，高利得かつ，鋭い17島田理化技報No.26（2018）

４．60GHz 帯無線通信用周波数変換装置の開発
4.1

開発概要

近年では，モバイル機器を利用したインター
ネットから提供されるデジタルコンテンツの大容 量 化 が 進 ん で お り，1Gbps を 超 え る 高 速 無 線
通 信 シ ス テ ム の 普 及 が 望 ま れ て い る [8][9]。 こ のような背景の中，60GHz 帯ミリ波通信標準規格

図１３（IEEE802.15.3c/11ad）準拠の物理層評価に用いる，

RF アップ / ダウンコンバータ外観（写真はアップコンバータ）

周波数変換装置（以下 60GHz コンバータ）を開発したので紹介する。なお，60GHz コンバータは図12 に示すように IF コンバータ，RF コンバータから構成されるが，本報告では RF コンバータに特化して説明する。
この装置は，IF コンバータから入力された変調
信号を IEEE.802.15.3c/11ad が規定する 60GHz 帯の周波数にアップ / ダウンコンバートする装置である。実機検証用に試作した RF 部のアップ / ダウン
コンバータの外観図を図 13 に，ブロックダイアグ
ラムを図 14 に示す。また，主要性能を表 6，7 に示す。
RF コンバータの主な特徴としては，導波管型ミクサを採用し，ミリ波部のパワーアンプ，ローノイ
ズアンプはベアチップデバイスをパッケージング

図 15 に RF コンバータのアップダウン折返しでの EVM 測定結果を示す。本来 RF コンバータのEVM 性能はアップダウンそれぞれ単体で評価すべきだが，IEEE802.15.3c/11ad 規格の広帯域変調信号を，評価可能な測定器を用意することは一般に困難であるため，60GHz 帯での EVM を直接測定することは難しい。このためアップダウンコンバータのセットで EVM 性能を評価している。
結果としては，EVM は 4.1% ～ 7.4% であった。これは実験により，60GHz コンバータの評価対象となるシステム，もしくはデバイスは EVM20% 程度でも通信可能であったため，デバイスシミュレータとして十分運用可能な値が得られたといえる。

し実装した。また局発用信号発生器を内蔵すること
で，コンバータを動作させるために必要な外部信号源を不要とし，60GHz コンバータのシステム全体の構成を簡素化した。また IF コンバータから制御信号を受信することで，IEEE802.15.3c/11ad で規定される周波数（チャネル）を切り替える構成とした。

(a) RF アップコンバータ※破線内が 60GHz コンバータ

図 1260GHz コンバータのシステム構成(b) RF ダウンコンバータ
図 14

18

RF コンバータのブロックダイアグラム

当社におけるミリ波・準ミリ波技術への取り組み

表６

RF アップコンバータの主要性能

4.2 60GHz 広帯域導波管ミクサ

項目

主要性能

前述の 60GHz コンバータは，導波管型ミクサを

入力周波数および帯域幅14.08GHz ± 1.08GHz

採用していることは既に述べた。しかしながら，こCH1：58.32GHz ± 1.08GHz
CH2：60.48GHz ± 1.08GHz

出力周波数

CH3：62.64GHz ± 1.08GHz
CH4：64.80GHz ± 1.08GHz

P1dB+7dBm 以上

スプリアスレベル-30dBc 以下

EVM

15% 以下電源

AC100V ± 10% 50/60Hz

消費電力

30VA 以下

アンテナ利得

15dBi 以上

外形寸法 W × H × D
表７

210 × 88 × 280mm

RF ダウンコンバータの主要性能

項目

主要性能

れらは高価な部品であり，今後本装置を普及させるには，低コスト化が必須となる。そこで低コスト化実現への取組みとして，60GHz 帯広帯域導波管ミクサを製作した。
図 16 に試作品の外観を示す。外形寸法は，26.4mm
× 30mm × 38.2mm となり，RF ポートは WR15，LO
ポートは WR19 の導波管とした。IF ポートは同軸（SMA）とした。ミクサの方式は，発生するスプリ
アスを考慮し，基本波ミクサを採用した。回路方式
は，不要波の抑圧効果を考慮し，シングルバランス型とした。この時の主要性能は表 8 に示す通りとなっている。課題としては，組み立て性の改善や，信頼性評価等が挙げられる。

CH1：58.32GHz ± 1.08GHz
入力周波数および帯域幅

CH2：60.48GHz ± 1.08GHz

IF ポート（SMA）

CH3：62.64GHz ± 1.08GHz
CH4：64.80GHz ± 1.08GHz

出力周波数14.08GHz ± 1.08GHz

小信号利得

20dB 以上

スプリアスレベル-30dBc 以下

EVM

15% 以下電源

AC100V ± 10% 50/60Hz

消費電力

30VA 以下

アンテナ利得

15dBi 以上

外形寸法

W×H×D

210 × 88 × 280mm

RF ポート（WR15）

LO ポート（WR19）

図 16

60GHz 帯広帯域導波管型ミクサ（試作品）

表８60GHz 帯広帯域導波管型ミクサの主要性能
項目

主要性能
RF ： 57.22 ～ 65.9GHz

周波数

LO ： 44.24 ～ 50.72GHz
IF ： 12.98 ～ 15.18GHz

EVM7.4%

EVM5.6%(a) CH1(b) CH2

EVM6.3%(c) CH3

図 15

変換損失

14dB 以下

チャネル内振幅偏差

4dB 以下LO 入力電力+10dBm 以上

RF インターフェース

WR15

LO インターフェース

WR19

IF インターフェース

SMA（ｆ）

EVM4.1%(d) CH4

コンスタレーション

19島田理化技報No.26（2018）

５．むすび
本稿では，当社におけるミリ波帯，及び準ミリ波帯技術への取組みとして，近年開発した製品を周波数帯毎に紹介した。また，その製品への適用技術の一部である，低損失立体回路技術や，アンテナ設計
技術等を紹介した。
ミリ波帯は現在，近距離大容量無線通信の分野で特に注目されており，さらに普及が加速されていく。今後は，これまで培ってきた基盤技術を活用し（又は拡張させ），より高性能かつ低コストのミリ波
帯製品の普及に貢献していきたい。

６．参考文献[1] 槇敏夫，“創立 60 周年記念特集 当社における無線通信技術の変遷”，島田理化技報，No.18，pp.1119(2006)[2] 高橋勲，小杉正則，若菱忠高，森智之，市川就啓，“通信用ミリ波フロントエンドモジュール”，
島田理化技報，No.16，pp.22-27(2005)[3] 内山文彦，高橋勲，鈴江秀規，市川就啓“準ミリ波・ミリ波モジュール”，島田理化技報，No.13，
pp.11-14(2003)[4] 四分一浩二，鈴木哲也，田中稔博，森智之“50GHz
デジタル無線伝送装置”，島田理化技報，No.16，
pp.32-36(2005)[5] 黒沢肇，“FWA 用 25GHz 帯 RF フロントエンドモ
ジュール”，島田理化技報，No.17，pp.9-15(2006)[6] 笠原康司，秋元昭，若菱忠高，吉野浩輔，“Ka バ
ンド VSAT トランスミッター”，島田理化技報，
No.14(2002)[7] 拮石真一郎，生駒俊治，田添晃，松永和之，“Ka
帯衛星通信地球局アップコンバーター，ダウン
コンバーター”，島田理化技報，No.18 ，pp.5458 (2006)[8] 柴垣信彦，“IEEE802.15.3c 対応を目指した 60GHz
帯ﾐﾘ波 RF 回路及びモジュール技術―60GHz 帯
広帯域無線システム―”，信学会技報，(2009)[9] 柴垣信彦，“IEEE802.15.3c 対応ハードウェアの設計－ RF-CMOS 設計とモジュール評価技術－”，MWE2009

20

筆者紹介
生産本部
電子システム
技術部

日下

洋

生産本部
電子システム
技術部

鈴江 秀規
生産本部
電子システム
技術部

森智之

加速器用 S バンド大電力ダミーロード〈特集論文〉

加速器用 S バンド大電力ダミーロード
S-band High Power Dummy Load for Accelerator
三神幸治

Koji MIKAMI

湊

大樹

Daiju MINATO

萩原

栄治

浅利

Eiji HAGIHARA

哲

Satoshi ASARI

当社は創業以来 70 年間，基幹事業として取り組

今回，導波管回路内に水が浸入しないよう冷却系んできたマイクロ波帯，ミリ波帯における導波路，

を導波管の外側に設けた間接冷却型のダミーロー

能動素子，受動素子のノウハウを活かし，研究用・ド（以下，ドライロード）の開発を行った。

高エネルギー X 線発生用加速器や人工衛星，そし今回開発を行ったドライロードの主要性能を表 1て通信機器に組み込まれる各種コンポーネントのに，外観図を図 1 に示す。なお，本ドライロードに事業化を図ってきた。

は負荷側からの反射電力を測定することができる

なかでも加速器などに組み込まれる高電力コン
ポーネント[1][2]

は，市場から高い評価を得ており，さらなる要求に応えるべく新製品開発を行ったのでモニタ機能を有している。+90dBm 以上の高電力で使用されるため結合度は，60dB と十分な疎結合の設定とした。

報告する。
１．ダミーロードの開発目的
加速器に使用される定在波型加速管は，高い Q
値をもった共振器であり，大きな時定数をもっている。したがって高電力が印加された最初の数マイク
ロ秒間は大きな反射波が発生する。ダミーロードは
この反射波を熱に変換することで，電力源であるク

図 1 ドライロード外観

ライストロンを保護する目的で用いられている。
ウォーターロードと呼ばれる誘電体（セラミック
スまたは樹脂製）で仕切られた水槽内に循環させた
水にマイクロ波を吸収させる方式では，誘電体が破損した場合，導波管回路内に水が侵入し高額な加速管やクライストロンを破壊する問題があった。
表1

項目

質量
導波管サイズ
周波数
平均電力
ピーク電力
パルス幅
反射減衰量
外形寸法
SF6 加圧量
冷却水流量
モニタ結合量ドライロード主要性能

主要性能
4.5kg 以下
WR284
2,851 ～ 3,008MHz
5kW
8MW
5μs
30dB 以上 2,851 ～ 3,008MHz
15dB 以上 5,712.5MHz
320 × 83 × 54mm
最大 0.32MPa
11.4 ℓ /min
60dB ± 1dB

２．ドライロードの設計
2.1

吸収体素材の選定

マイクロ波における電力の吸収方法は抵抗体によるジュール熱を用いる方法と，セラミックスなど
による誘電損失を利用するものとがある。
当社で誘電損失を利用した高電力ダミーロードの実績が多数あるため，こちらを採用した。
電波吸収体は，幅広く使用されている炭化ケイ素（以下，SiC）を採用した。
SiC は高温域（1,000℃以上）での機械的強度の低下が少なく，常温での熱伝導率がセラミックスであるアルミナよりも良く，金属であるアルミニウムに準ずる値を有し，400℃においてもステンレス鋼（SUS）と同等の熱伝導率を有する素材である。
誘電正接の数値に関しては，他セラミックス材が× 10-4 ～ 10-3 であるのに対し，SiC は ×10-1 である
ためマイクロ波をよく吸収する性質といえる。
21

島田理化技報No.26（2018）

また結晶構造の違いによりα型とβ型が存在

表 2 各メーカの比誘電率，誘電正接測定結果

し，α型は粒径が粗く数μ m であるのに対し，βメーカ

型は 0.1 μ m 以下の微粉末である。原材料価格に関

A社
B社
C社
D社
E社

してはα型が安く，β型に比べ 1/10 ～ 1/100 である。本開発では量産性が優れていること，運用条件に SF6 ガス雰囲気中での使用があることから α
型の SiC を用いることとした。

比誘電率
3GHz
10.8
12.8
10.5
29.0
15.1

誘電正接
3GHz
0.18
0.42
0.23
0.64
0.17

ダミーロードでは電力を吸収体に効率よく吸収させることが重要となる。誘電損失による単位体積当たりの損失電力 P [W] は，式 ( １) に表される。

ここに

P ൌ

ଵ
ଶ

2.3

発熱分布・電界強度を考慮した最適化設計

高電力機器の設計で重要なポイントは温度上昇߱ߝ‫ܧߜ݊ܽݐ‬଴ଶω：角周波数tan δ：誘電正接(1)ε：比誘電率
E0：電界強度と放電であり，放電は温度に相関を持っている。ドライロードの詳細設計を進めるうえで重要な点は以下となる。
①局所的な高電界を発生させないこと。

上式からドライロード電気特性は，吸収体として②吸収体の局所発熱を防ぐ（均一発熱させる）た用いる SiC の比誘電率と誘電正接に大きく依存すめ単位体積当たりの発熱量の最大値を抑えるることがわかる。したがって使用する周波数帯におこと。

けるそれらの数値を温度特性も含め正確に把握することがドライロードの設計において重要である。

③反射減衰量が良好なこと。
(30dB 以上目標 )④量産性を考慮し，吸収体はシンプルな形状であ

2.2

吸収体の選定今回採用したα型 SiC は，必ずしも電波吸収体を目的とした製品ではないためその比誘電率は公ること。
⑤量産性を考慮し，吸収体の固定は接着剤を用いること。

表されていない。そのため SiC のサンプルを 5 社から調達し，測定を行った。

誘電損失を利用した吸収体の場合，厚みを持たせ

比誘電率，誘電正接の値は，ネットワークアナラ

ることで，反射減衰量が良好となる。一方，厚みをイザを使用し，同軸管を用いた S パラメータ透過法

持たせると，単位体積当たりの発熱量の最大値が増にて測定した。同軸管法による測定には，以下の利え局所発熱につながる傾向となる。そのため厚みを点があげられる。

抑えた吸収体で良好な反射減衰量を確保するために，矩形導波管口径の b 寸法（高さ寸法）を短くす① tan δ >0.01 以上の材質の測定に適している。
②測定周波数が広帯域に測定可能。
③測定用サンプルが小型。

ることで良好な特性を実現した。
最終的な吸収体形状は，反射減衰量と単位体積当たりの発熱量の最大値とを電磁界シミュレータにて確認し決定した。

他方，ドーナツ状に加工した測定用サンプルと同軸管とに隙間があると，測定誤差が大きくなる欠点がある。表 2 に各メーカサンプルの 3GHz における比誘電率と誘電正接の値を示す。サンプル数は各
メーカ 2pc とした。
事前の検討では，比誘電率 10 ～ 16，誘電正接 0.2～ 0.4 を想定していたこと，加えて入手性とコストを考慮し B 社の SiC を採用した。

22

図 2 に反射減衰量，図 3 に RF モニタ結合度の電磁界シミュレーション結果を示す。

Return Loss [dB]

加速器用 S バンド大電力ダミーロード

図 5 ドライロード発熱温度分布断面図（2,856MHz 平均電力 5kW）

Frequency [GHz]

反射減衰量計算結果

冷却水口

Coupling [dB]

図2

冷却板

吸収体

Frequency [GHz]図3

図6

RF モニタ結合度計算結果

図 4 に示す平均電力 5kW 入力時の発熱分布より，
平均電力 5kW（2,856MHz）入力時の単位体積当たりの発熱量は，0.285W/mm3 であった。
図 4 に示す単位体積の発熱量の計算結果から吸収体および製品形状の発熱温度を計算した。温度計
算は熱流体解析用シミュレータを用い，条件を冷却
水温度 42℃，流量 11.4 ℓ /min とし計算を実施した。

ドライロード断面図

３．開発器での評価
3.1 RF 性能測定結果
今回採用した SiC 製吸収体は量産性を考慮し，焼成後の表面研磨を行わないものを使用した。
図 7 に開発器 3 台の反射減衰量の測定値を示す。
測定値はバラツキの少ない結果となった。

発熱温度分布の計算結果を図 5 に，図 6 にドライ
ロードの断面図を示す。

0

S parameter [Magnitude in dB]

Return Loss [dB]

-10
-20

-30

最大 0.285W/mm3

図4

発熱分布 (2,856MHz 平均電力 5kW)

計算の結果，吸収体が 154℃，接着部が 144℃，導

-40
2.8

2.85

図7

2.9

2.95

Frequency [GHz]

3.0

3.05

反射減衰量測定値

波管表面の最高温度は 78℃，N 型コネクタ周辺温度は 60℃以下となった。
23

島田理化技報No.26（2018）

表 3 に反射減衰量と RF モニタ結合度の測定値を表 4 RF 最終性能測定値（3 台）示す。
表 3 初期 RF 性能測定値（3 台）

項目

主要性能

測定値 [dB]

反射減衰量

30dB 以上
2,851 ～ 3,008MHz

33.6
32.7
33.9

60dB ± 1dB
2,851 ～ 2,861MHz

59.8
59.5
59.7

項目

主要性能

測定値 [dB]

反射減衰量

30dB 以上
2,851 ～ 3,008MHz

24.6
23.7
22.8

RF モニタ結合度

RF モニタ
結合度60dB ± 1dB
2,851 ～ 2,861MHz

59.8
59.4
59.8

3.2

平均電力試験による熱設計検証

平均電力 5kW をドライロードで吸収させた時の各部位の発熱温度の測定を行った。試験設備の反射減衰量は設計値 40dB に対し，測定値 22 ～

制約から，信号源の発振周波数は帯域外である

28dB 程度となり電磁界解析と異なる結果となった。

2,450MHz にて行い，導波管内は常圧の空気，冷却

反射減衰量の劣化の要因としては以下のばらつき

水温は 25℃，流量は 10.5 ℓ /min の条件にて試験をが考えられる。

実施した。
電力試験の系統図を図 8 に示す。双方向結合器を①吸収体形状用いて入力電力と反射電力とをモニタして吸収電②吸収体表面の体積抵抗率

力を算出した。

③比誘電率，誘電正接の測定誤差
Isolator①に対しては吸収体形状が反るなどして，本体ケースと吸収体間に隙間が生じ RF 性能を劣化させる。本試作器に用いた吸収体の平坦度を測定した結果，焼成後研磨なしにもかかわらず，0.17mm と RF

FWD

REV

Taper WG

Dual Coupler

Power Supply
6kW CW
2,450 MHz

性能には影響しない良好な結果であった。
②に対しては吸収体表面の研磨条件によって体積抵抗率に差が生じることが分かっている。体積抵
抗率の変化で RF 性能の変化が考えられるため，本試作器に用いた SiC の表面を研磨なしからブラス

図8

ト処理に変更し，体積抵抗率を測定したところ，処理前後で 105 Ω・cm から 106 Ω・cm に変化した。しかし，ブラスト処理を施した吸収体を用いても反射減衰量に変化がないことが確認できた。
以上から，本試作器の反射減衰量の劣化は③の吸収体の比誘電率，誘電正接が設計時の値と異なっていたことが原因と考えられる。本試作器では吸収体の厚みを変更し電気調整用の整合素子を追加する
ことで所望の特性を満足した。結果を表 4 に示す。
比誘電率，誘電正接の値が安定した吸収体の調達が今後の課題である。

24

電力試験系統図

温度測定箇所は導波管側面，モニタ用 N 型コネ
クタ付近，導波管下面の 3 点とした。
平均 5kW の電力を吸収させた結果，ケース温度の最高部は 66.8℃となった。その他の測定箇所の温度は 60℃以下であった。
表 5 に各測定部位吸収電力ごとの発熱温度を示す。

加速器用 S バンド大電力ダミーロード

表5

試験後，ドライロード内部を目視で確認した結吸収電力ごとの発熱温度

果，放電痕や SiC の溶融等の異常は見られなかった。

吸収電力

温度 [℃ ]

[kW]

ケース側面 ケース底面 コネクタ近傍

1.0

34.8

35.4

36.5

2.0

44.7

39.6

42.6

2.8

51.5

46.6

46.3

3.3

55.9

49.8

49.6

4.3

61.7

53.7

53.7

5.0

66.8

57.2

57.4

本電力試験は，入力信号の周波数が 2,450MHz であることから図 5 の計算結果と単純に比較はできないものの，5kW の RF 信号を吸収させた時のケースの大まかな発熱温度を知ることができ，内部目視においても SiC を固定する接着剤に異常は見られなかった。
ただし本試験の冷却水温度は 25℃であるのに対し実運用状態では 40℃であるので，表 5 における各種温度が 15℃程度上昇するものと考えられるが，それを考慮しても電力印加時のドライロード表面
温度は，問題ない結果となった。
3.3

４．むすび
今回冷却系を導波管の外側に設けた間接冷却型の S 帯ドライロードの開発を行い，RF 性能の確認，ピーク電力試験，製品の発熱温度の測定を行い，5kW 印加時に問題ない結果を得た。
他方，本試作器において最終的に反射減衰量30dB 以上確保ができたが，使用した SiC の比誘電率と誘電正接は参考文献 [3] に見られるように単一ロットでのばらつきと製造ロット毎のばらつきが原因とみられる反射減衰量の劣化が認められた。
これら吸収体の比誘電率と誘電正接のばらつき
は，ドライロードにおける RF 性能の劣化に直結するため，① SiC 物性値のばらつきを抑えること。
② SiC 物性値がばらついても，安定した RF 性能が確保できる吸収体形状の最適化。
を実施し，安定した RF 性能を実現することが今後の課題である。

ピーク電力試験結果

ピーク電力試験を行うにあたり，ドライロードへ

５．参考文献の入力位相を全位相可変させても問題ないことを確認すべく図 9 に示す試験構成とした。
SF6 ガスによる加圧量は 0.25MPa，冷却水の温度は 25℃，流量は 11.4 ℓ /min の条件にて試験を行った。

[1] 萩原

智之，浅利

哲，四分一

二 “社会に貢献する電子・通信機器”,
理化技報
[2] 森

3Port
Circulator

栄治，森

浩

島田

No.25, pp14-20, 2016

智之，細田

裕一，島貫

昌喜，伊藤

久人

“当社のマイクロ波ロータリージョイント”,
島田理化技報No.18, pp35-43, 2006

[3] H. Matsumoto et al.,“Experience on the HighRF Driver

図9

Klystron
Peak 8MW
2,856 MHzPower SiC Microwave Dummy load Using SiC
Absorber”, Proc. 1999 Particle Accelerator
Short
Plunger

Conference, PAC99, New York, 1999

ピーク電力試験系統図

ピーク電力 8MW，平均電力 5.5kW 印加し，ショー
トプランジャで位相を 360°変化させても放電は起こらなかった。
25

島田理化技報No.26（2018）

筆者紹介
生産本部
電子システム
技術部

三神 幸治
生産本部
電子システム
技術部

湊

大樹

生産本部
電子システム
技術部

萩原 栄治
生産本部
電子システム
技術部

浅利

26

哲

省エネルギー社会に向けた IH 製品の標準化取組み〈特集論文〉

省エネルギー社会に向けた IH 製品の標準化取組み
Standardization for IH Products for Energy Saving Society
谷口直純

Naozumi TANIGUCHI

１．まえがきバブル崩壊以後，設備投資に対して慎重な状況が続いてきたが，2 年後に控えた東京オリンピック・
パラリンピックに向けて，インフラ整備の中心を担う建設業を筆頭に，2017 年度からは好況感が続いている。
また，輸出関連が好調で，製造業の設備投資は堅調に上昇している。自動車や半導体などの電子部品の表面から加熱される。これは，高周波電流によってできる高周波磁束が被加熱物を貫通して密度の高いうず電流を誘導し，ジュール熱（導体の電気抵抗による発熱）によって，被加熱物の表面が加熱される。このように IH は，一般的な周辺の空気や媒体を発熱させ，その熱で間接的に加熱する方式とは違い，エネルギー効率が良く，環境にもやさしい熱源となっている。

の生産能力増強や，人手不足を背景に，工場の自動化システム向けに，生産機械関連などの省力化投資②高周波磁界も拡大している。2017 年度の設備投資に関する企
業の意識調査では，60% 以上の企業が設備投資を計③誘導電流画していると答えていたが，この好況感は 2018 年
度も続いている。
こ の よ う な 市 況 の な か で， 誘 導 加 熱（IH：
Induction Heating）を取巻く環境は，上向き傾向への期待感もあり，当社では，今まで培ってきた技術④ジュール熱①高周波電流を活かし，クリーンな作業環境の実現に向けて，新たな技術開発に取組んでいる。
２．省エネルギー社会への取組み
1973 年と 1979 年のオイルショックを契機に省エネ法が施行され，国全体での取組みは世界でもトップクラスと言われているが，さらなる省エネ対策として，法改正などの整備も進んでいる。
工場や事業所でのエネルギーの使用状況をみてみると，ユーティリティー関連の設備が全体の 35%で，残りの 65% が製造設備となっており，その内訳としては，燃焼炉や電気炉などの工業炉関連の占める割合が多くなっている。
そのようななかで，IH は，金属を自己発熱させる加熱方式で，最近では家庭用の電磁調理器や炊飯器など，身近なところで使われるようになった。図

図１

IH の原理当社の IH 製品は，家庭用の IH と原理は全く同じであるが，工業用の設備として大型化しており，主に産業用設備として多く使われている。製品ライン
ナップとしては，電源出力で数 kW から MW クラス，周波数で 1kHz から 400kHz と，出力と周波数ともに幅広い製品を取り揃えている。
熱処理技術としては，焼入れ，焼戻し，ろう付け，焼嵌め，焼鈍，溶解，鍛造，シールなど従来から一般的に使われている用途の他に，炉から IH へ熱源変更することによる省エネ・省力化や，急速加熱を得意とする IH と，均一加熱を得意とする炉を併用するハイブリッド方式など，IH 以外の熱源との組
み合わせによる高効率化も実現している。

1 に示すように，被加熱物の周りに加熱コイルを巻き，この加熱コイルに交流電流を流すと，被加熱物
27

島田理化技報No.26（2018）

図２

図３

省エネ・低炭素社会への取り組み

炉と IH のハイブリッド加熱

図４

自動車の非接触給電方式

特に薄板加熱用途では，磁性・非磁性の材料に関

３．製品の標準化への取組み

わらず，トランスバース型加熱コイルや，その応用お客様のご要望にお答えするため，当社は多くのである当社開発の MV 型加熱コイルなどにより，均一加熱が難しいと言われていた，加熱分野でも使われるようになった。（図 3）
また，次世代半導体製造用や溶解用に 1550℃以上で使われる超高温加熱（図 2）や，非加熱用途として，電気自動車へ非接触で給電する（図 4）という，将来に向けた新しい用途開発へも積極的に取り組んでいる。
28

機種を製品として作り続けてきた。真空管式に始まり，現在の IGBT や FET をインバータ素子とした最新のトランジスタ式に到るまで，16 種類の IH 電源を，国内はもとより東南アジアを中心に，広く海外へも販売してきた。また，インバータ素子に，低損失半導体として期待が高まっている SiC を使った，最新モデルの開発が 2018 年 3 月に完了し，省
エネルギー化を促進した，加熱効率が良くエネル省エネルギー社会に向けた IH 製品の標準化取組み

ギーロスの少ない電源として，市場へ送り出した。

そのようななかで IH 製品は，必要な部分だけをこの特集では，多くの機種を手がけてきた経験と局所加熱することができ，自己発熱により効率が良

技術を活かした新たな取り組みとして，並列共振方

く，エネルギーロスの少ない，無駄な電気を使わな式と直列共振方式の IH 電源共通化や，加熱コイル

い熱源と言え，工業加熱分野で期待できるものであ一体型 IH 電源 WAVE COOKER（商標登録申請中）る。当社は，1946 年の創業以来，70 年以上の歴史（図 5）を紹介する。

に裏付けられた技術力を活かし，さらなる高効率な製品の開発に取り組み，これからも省エネルギー社会に貢献していく。
５．参考文献［１］経済産業省，資源エネルギー庁，時代に合わ
せて変わっていく「省エネ法」，2018.8.6［２］フリー百科事典ウィキペディア，地球温暖化，
2018.10［３］省エネルギーセンター，産業分野における今

図５

新製品

WAVE COOKER

まず，共通化への取り組みとして，2017 年度に後の省エネルギー推進の方向性，2014.7［４］帝国データバンク，2018 年度の設備投資に関する企業の意識調査，2018.5

開発が完了した並列共振方式電源と，従来技術の直列共振方式電源を，SiC/IGBT 直列・並列共振インバータとして，新しい制御技術で融合させ，低出力から高出力，低周波から高周波まで，さまざまな用
途に対応でき，使い勝手の良さにもこだわった製品となっている。また，環境へのさらなる取り組みも行なっており，高効率，省エネルギー，省スペース化を推進し，インバータ効率 98% 以上，当社比で，冷却水量 50% 削減，容積 25% 削減を実現し，CO2の排出量を抑えている。
次に，加熱コイル一体型 IH 電源に関しては，IH

筆者紹介
事業本部
産業 IH 営業部

谷口 直純

電源と加熱コイルの接続ケーブルを不要にすることで配線が簡略化され，コンパクトな構造となっている。用途としては，平面加熱に適しており，CFRPなど板材の加熱から，食品加工用鍋の加熱など，幅広い分野での使用が見込まれる。
４．むすび
地球温暖化により，過去 100 年間で約 0.74℃も平均気温が上昇したと言われている。最近のニュース
番組では，『命を守る行動を』というコメントをよく耳にするようになったが，異常気象による災害なども頻繁に発生するようになった。
環境というキーワードで考えると，工場で使われている加熱設備の省エネ対策は喫緊の課題である。

29

島田理化技報〈特集論文〉

No.26（2018）

業務用 IH 調理器 [WAVE COOKER]
Induction Cooker for Business Use [WAVE COOKER]巽

敏之

Toshiyuki TATSUMI北村

優典

Masanori KITAMURA松原佑輔

Yusuke MATSUBARA

田内良男

Yoshio TANAI

その主な理由は，作業者（調理人）をガス火から開放することにあり，クリーンで快適な作業環境を目指すものである。量産ラインでは，生産性の向上か
ら，食品鍋を連続搬送しながら加熱調理する要求があるが，従来の IH 調理器は，食品鍋を連続搬送して加熱調理した場合，食品鍋の均一な加熱温度分布が得られない問題があった。本稿では，当社が開発した連続搬送による均一加熱が可能な業務用 IH 調

勉

２．構成

IH 調理器は，家庭では既に普及しているが，食品製造工場の量産ラインへの導入が検討されている。

石間

Tsutomu ISHIMA

図 1 に開発した業務用 IH 調理器（以下 WAVE
COOKER[ 商標登録申請中 ]）の外観（意匠登録第1620440 号）を示す。構成は大きく分類すると上側の加熱コイル部と下側の高周波電源部からなる。
外観寸法は，上側の加熱コイル部が W900 × H70×
D640mm と広く，下側の高周波電源部が W600×
H180 × D400mm とコンパクトになっている。筺体
は，ステンレス材を使用している。

理器について紹介する。
１．まえがきIH 調理器は，従来より工業加熱用として利用されてきた誘導加熱 (IH:Induction Heating) を応用し加熱コイル部たものである。誘導加熱とは，加熱コイル近くに置かれた金属体に誘起された渦電流，およびヒステリ
シス損を利用して被加熱物を直接発熱させる加熱方法である。IH 調理器は，ガス火のような間接加熱と比較し，①火を使用しないため安全かつクリー
ン，②加熱面がトッププレート（耐熱強化ガラス）のため清掃が容易，③輻射熱が少ない，④食品鍋の高周波電源部

図1

WAVE COOKER 外観図

2

加熱温度調整が容易，などの特長があり，厨房環境の改善策として，期待されている。
業務用 IH 調理器は，家庭用の出力クラスでは火力が弱く，高出力のものが要求される。食品製造工場での生産性の向上から，食品鍋を連続搬送しながら加熱調理する要求があるが，従来の IH 調理器は

図 2 に 食 品 鍋 の 搬 送 概 略 図 を 示 す。WAVE
COOKER の加熱コイル部上に，食品鍋を 5mm から 10mm 浮かせて連続搬送させることにより，均一加熱が可能となる。
隙間
5mm～10mm

連続搬送しても均一な加熱温度分布が得られないという大きな課題があった。
本稿では，従来の IH 調理器では実現できなかった連続搬送可能な業務用 IH 調理器を開発，製品化したので紹介する。
図2

食品鍋の搬送概略図
330

業務用ＩＨ調理器 [WAVE COOKER]

図 3 に食品製造工場の量産ラインへ導入した例

図 5 の点 A-B 間の負荷特性では，定格出力の 9kWを示す。生産ラインに合わせて複数台の WAVE

で電力リミッタが作動するため，食品鍋とトッププ

COOKER を搬送方向に並べて設置することが可能

レートの隙間が変動しても，9kW が出力される。まである。

た，定格負荷以上の負荷（過負荷）の場合，過負荷
リミッタにより，最大電力は制限される。逆に，定格負荷より抵抗値の小さい負荷を軽負荷と呼び，軽負荷時はコイル電流リミッタにより制限される。
9kWの出力可能な負荷領域
10A

電力リミッタ

9

過負荷

8
7

食品製造工場の量産ライン導入例

6
軽負荷

5
4

コイル電流リミッタ

P 電力 [kW]WAVE COOKER
図3

B

3
2

図 4 に WAVE COOKER の機能ブロック図を示1す。電源電圧 3 φ 200V が主回路に入力される。

0

主回路は，保護回路の速断ヒューズを経て，AC/

0

50

100

150

200

250

300

I コイル電流 [Arms]

DC コ ン バ ー タ に て ダ イ オ ー ド 整 流 後，DC/AC

4図 5 P-I 特性

インバータで高周波出力に変換される。インバー
タはフルブリッチ回路で，スイッチング素子は，

図 6 に主回路外観図を示す。主回路部をワンボー

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) を使用しド化することにより，一体化構造が可能となり，小ている。インバータ出力は出力トランスに接続さ型・省スペースを実現した。また，加熱コイル内部

れ，食品鍋の負荷条件に合わせた整合調整をしてい6はシールド板を設置し，誘導加熱による筺体の不要る。

な発熱を抑えた。

制御回路は，電源入力より制御用の保護ヒューズを経て，電源トランスにて制御電圧に降圧し，制御基板にてインバータを制御している。
加熱コイル部

高周波電源部
整合部

主回路部
電源入力
電源入力
コネクタ

AC／DC
コンバータ

速断
ヒューズ

出力トランス

出力
（加熱）

加熱
コイル

インバータ制御

制御部
制御回路
用ヒューズ
信号
入出力

DC／AC
インバータ

電源
トランス

信号
入出力用
コネクタ

制御基板

インターフェイス基板

図4

図 6 主回路外観図

機能ブロック図7

図 5 に出力電力とコイル電流の関係 (P-I 特性 ) を示す。P-I 特性は，式 (1) より求められる。r は，食品鍋負荷の高周波抵抗値であり，定格出力 9kW で出力される負荷を定格負荷と呼ぶ。

� � � r … (1)
�

5

３．仕様
表 1 に WAVE COOKER の主要性能を示す。定格出力は 9kW と従来の業務用 IH 調理器に比べて、大出力である。冷却方式は，水冷方式を採用して密閉構造としている。加熱コイル部上面からの防水性

31

島田理化技報No.26（2018）

4.1 新型 8 の字加熱コイル

は，保護等級 5 相当で，トッププレート面の水洗いが可能である。また，電源入力と信号入出力には，

図 8 に新型 8 の字加熱コイルの外観を示す。数字

防水コネクタを使用した。
表1の 8 の字のような電流経路となることから，当社では，8 の字加熱コイルと呼んでいる。

主要性能

項目

主要性能

電源電圧

3 相 200V ± 10％ ,50/60Hz

電源入力

最大 10kVA,30A

定格出力

9kW

出力制御

位相制御方式

発振周波数

約 25kHz

冷却方式

水冷

筐体寸法
W×H×D

加熱コイル部
900 × 70 × 640mm
高周波電源部
600 × 180 × 400mm

搬送方向

図 8 新型 8 の字加熱コイルの外観図

防水

保護等級 5 相当

使用環境

温 度 15 ℃ ～ 35 ℃， 湿 度
85％以下

加熱コイルが複数並んだ構造となっている。近接す

外部信号

加熱 ON/OFF，
電力モニタ出力，ステータス出力等る箇所では，電流方向が同じ向きとなり，磁束が強まるため加熱効率が上がる。8 の字加熱コイルは，

質量約 65kgが得られるため，食品鍋の連続搬送時に均一な加熱

図 9 に電流経路の概略図を示す。細長い楕円形の

9

搬送方向と直交するラインで均一な加熱温度分布
温度分布となる。（特許申請中）[1]

４．特長

近接する箇所で同じ方向に電流が流れる。

従来型の IH 調理器は，一般的にパンケーキ型の加熱コイルが採用されている。図 7 に従来型のパン
ケーキ型加熱コイルの外観と静止加熱時の加熱温度分布を示す。パンケーキ型加熱コイルは，うず巻き型の加熱コイル形状で，加熱温度分布がドーナツ形状となるため，連続搬送で加熱すると，食品鍋が交流電源

加熱コイルからずれた際に食品鍋の端が過加熱され，均一な加熱温度分布が得られないという問題があった。これを解決するため WAVE COOKER で，以下に示すように，連続搬送が可能な新型 8 の字

搬送方向

（当社呼称）加熱コイルを採用した。
うず巻き型の加熱コイル形状

図 9 電流経路概略図

ドーナツ形状4.2 フェライトコアによる加熱効率の向上
加熱効率向上のため加熱コイル下にフェライトコアを設置している。図 10 にフェライトコアと加熱コイル位置の概略図を示す。フェライトコアを加図7

熱コイル下に設置することにより，磁束の漏れを防従来パンケーキ型加熱コイル
外観図と加熱温度分布

ぎ加熱効率を上げることができる。
8

32

10

業務用ＩＨ調理器 [WAVE COOKER]

さらに，フェライトコアの高さを調節すること

距離が離れるため，少し温度が下がるが，最大温度で，加熱温度分布を調整することができる。たとえ

152.0℃に対して，平均温度が 147.5℃で，ほぼ均一ば，鍋底が変形した鍋を使用する場合，中央部の加熱されている。

フェライトコア高さを予め下げておくことで，食品
鍋底中央部の過加熱を防ぐことが可能となる。
鍋底の変形
搬送方向
調理鍋

搬送方向

トッププレートB
加熱コイル

図 12 連続搬送時の加熱温度分布

フェライトコア
フェライトコア高さ調節

図 10

表2

フェライトコアと加熱コイル位置の概略図

4.3 加熱温度分布
新型 8 の字加熱コイルにて，静止時の加熱温度分布を測定した。加熱した食品鍋底の寸法がφ11

項目
最小 (Tmin)
最大 (Tmax)
温度差 ( Δ T)
平均

温度測定値

温度 [℃ ]
132.9
152.0
19.1
147.5

13

550mm，材質はステンレス材 (SUS430) である。空の食品鍋を加熱コイル上に静止させた状態で 270℃
程度に加熱，放射温度計で測定した結果を図 11 に示す。搬送方向と直角な点 A-B 間に均一な加熱温度分布が得られていることが分かる。

図 13 温度データ

５．むすび
本稿では，連続搬送用に開発した業務用 IH 調理
器 (WAVE COOKER) の概要および特長を紹介しB
図 11

静止時の加熱温度分布

次に，図 11 の静止鍋を右から左の方向に搬送した場合の加熱温度分布を図 12 に示す。目標温度は，150℃とした。搬送により，食品鍋底の加熱温度分
布は均一化されている。図 12 内の点 A-B 間の温度データを図 13 に，温度測定値を表 2 に示す。食品

た。従来の IH 調理器では実現できなかった食品鍋の連続搬送による均一加熱を可能とした。業務用の加熱調理に連続搬送が可能な IH 調理器を適用する
ことで，食品製造工場の省電力化，効率化，環境改善，調理温度管理など，従来のガス火による調理と比較して格段の改善が期待できる。
また，今後は 8 の字加熱コイルを IH 調理器の用途に限らず，CFRP シート等の薄板加熱などの別の
工業加熱分野への展開を検討していく所存である。
12

鍋の両端は，食品鍋の曲げがあり，加熱コイルとの33

島田理化技報No.26（2018）

６．参考文献[1] 特開 2017-174579(P2017-174579) 電磁調理器[2] 石間勉，網倉弘和，田内良男，吉田隆司：
業務用電磁調理器ユニット，
島田理化技報，NO.8，pp9-17，1996

筆者紹介
生産本部
産業 IH システム
技術部

巽

敏之

生産本部
産業 IH システム
技術部

北村 優典
生産本部
産業 IH システム
技術部

松原 佑輔
生産本部
産業 IH システム
技術部

田内 良男
生産本部

石間

34

勉

次世代半導体 SiC を用いた IH インバータの開発の取組み〈特集論文〉

次世代半導体 SiC を用いた IH インバータの開発の取組み
IH Inverter Development Using Next Generation Semiconductor SiC
田内良男

Yoshio TANAI

次世代パワー半導体と呼ばれる SiC（シリコン技術へ挑戦してきた。その後，サイリスタや SiT

カーバイド）を使用した IH（Induction Heating）（Static Induction Transistor） を 経 て， 現 在 で はインバータを製品化したため，当社開発の取り組み

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）や MOSと新型製品の概要を紹介する。

FET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor）
を周波数帯に合わせて採用している。[1]１．まえがき[2] [3]SiC や GaN（ガリウムナイトライド）など，次世代半導体と呼ばれている素子を応用した製品の開発が世の中を賑わせている。新しい半導体の特長を活かし，次世代の暮らしに貢献する技術が定着し始めている。当社産業 IH 事業においても，主力となる標準電源に SiC を使用した新型インバータを製品化したため，その特長と新たな市場への取り組みを紹介する。

プを示す。
今回新たに SiC を使用した新型インバータを製品化し，シリーズ名を SCT シリーズとした。
2.2 出力制御方式について
表 1 に出力制御方式製品化の流れを示す。出力制
御方式は大きく 3 つの変遷がある。初期は，直流電圧可変方式であり，直流電圧をスイッチングで可変するチョッパ方式もしくは AC 入力電圧を直接整２．IH インバータの製品化ロードマップ
2.1 インバータ素子について
当社は 1946 年の創業以来，IH 用の高周波電源に対し，真空管に始まり，初期トランジスタの採用を業界に先駆けて取り組むなど積極的に新電源シリーズ

表 1 に当社 IH インバータの製品化ロードマッ

インバータ
（変換)素

Ｈ

真空管

S

ｻｲﾘｽﾀ

Ｔ

ﾊﾞｲﾎﾟｰﾗ

Ａ

FET

ＳＳＴ

SIT

ＳＢＴ

IGBT

ＳＢＴ－Ｅ

IGBT

ＳＢＴ－ＥＳ

IGBT

ＳＦＴ

FET

ＳＦＴ－Ｅ

FET

SBT-PW （並列）
IGBT
SBT-SW （直列）
SCT-PW （並列）SiC
SCT-SW （直列）周波数帯

出力制御方式

直流電圧可変（ｻｲﾘｽﾀｺﾝﾊﾞｰﾀ）
直流電圧可変20～30kHz（ﾁｮｯﾊﾟ式ｺﾝﾊﾞｰﾀ）
直流電圧可変200～300kHz（ﾁｮｯﾊﾟ式ｺﾝﾊﾞｰﾀ）
直流電圧可変3～200kHz（ｻｲﾘｽﾀｺﾝﾊﾞｰﾀ）
直流電圧可変3～30kHz（ｻｲﾘｽﾀｺﾝﾊﾞｰﾀ）
ｲﾝﾊﾞｰﾀ3～30kHz
位相制御
ｲﾝﾊﾞｰﾀ3～30kHz
位相制御
直流電圧可変70～300kHz（ｻｲﾘｽﾀｺﾝﾊﾞｰﾀ）
20～300kHz ｲﾝﾊﾞｰﾀ
位相制御
ｲﾝﾊﾞｰﾀ3～30kHz
PWM制御
30～300kHz ｲﾝﾊﾞｰﾀ
PWM制御
1～3kHz

表1

販売開始
年

1965年

流可変するサイリスタコンバータ方式である。現行
機は，インバータ出力電流と電圧の位相を可変する方式で当社にて ECO 型と称し長い間シリーズ化して販売しており，幅広い用途に実績がある。そして今回ラインナップした新型は，インバータ部にて出年代
1970～1978年

1980

1990

2000

2010

備考

2020

～1980年

1977年
1982年
1986年
1992年
2000年
現行機種

2013年

現行機種

2000年

現行機種

2005年
2018年

★

2019年

★

新型機種
新型機種

IH インバータの製品化ロードマップ
35島田理化技報No.26（2018）

表2

出力制御方式

出力制御方式の比較

メリット

デメリット

①出力周波数が変化しない（共振周波数に追尾）①出力応答速度が遅い②電源力率が低い（サイリスタコンバータの場合）③部品点数が多い④平滑化に電解コンデンサを使用するため定期的な交換が必要

2）インバータ
位相制御方式①出力応答速度が速い②電源力率が高い③部品点数が少ない①特に低出力指令時、出力可変で周波数が変化する3）インバータ
PWM制御方式①出力周波数が変化しない（共振周波数に追尾）②出力応答速度が速い③電源力率が高い④部品点数が少ない①SiCを使用する場合、部品が高価→ 30kHz以下はＩＧＢＴを使用

1）直流電圧可変方式

力電圧のパルス幅を可変する，いわゆる PWM 制御にレイアウト設計が簡易化できる点などユーザに（Pulse Width Modulation）方式を採用した。それぞ

対しても大いにメリットを提供できる。

れの特長を表 2 に示す。新型 PWM 制御方式は，周なお，直列共振回路方式も今回新たに PWM 制

波数を変化させず，出力応答速度が速いといった，御方式を採用し，特に 100kHz 以上の高周波帯域に

従来の 2 方式のメリットを兼ね備えた方式である。

ついて対応可能となるラインナップ構成とした。直列共振と並列共振の識別は型名 SCT シリーズの後に並列型は P，直列型は S，PWM 制御の W を付加

2.3 共振回路方式
IH インバータの出力側は，加熱コイルをインダして区別した。今回，両方式を標準化したことによ

クタンスとした共振回路を形成しているが，当社はり，今まで以上に幅広いニーズに対応することが可

旧来より主に，直列共振回路を採用してきた。今回能となった。

新たに並列共振回路に接続可能な回路方式を標準
電源のラインナップに追加した。その特長を表 3 に示す。
並列共振方式は大電力用途に適している他，IH
インバータと加熱コイル間の出力ケーブルを数 10ｍ以上に延長できるメリットがある。特に伝送ロスが抑制できる点や，固定フィーダを使用しないため
表3

共振回路

1）直列共振方式

2）並列共振方式

36

共振回路方式の比較

メリット

デメリット

①大型のDCリアクトルが不要で、インバータが小型化できる①ＩＨインバータと加熱コイルの距離を離すと、高周波電流による伝送ロスが増加する②電流が正弦波のため高い周波数のインバータ ②負荷短絡時の過電流保護回路が必要に適する①共振コンデンサを加熱コイル近傍に配置する ①通常、大型のDCリアクトルが必要で、ＩＨイン
バータ電源が大型化する
ことで、ＩＨインバータと加熱コイルの距離を→当社方式では大型ＤＣリアクトルは使用離しても、電流による伝送ロスが小さい
しない②加熱コイルまでの電力伝送を出力ケーブルを②通常，負荷開放時の過電圧抑制回路が必要
使って簡易化できる→当社方式では負荷開放，短絡時インバータにサージ過電圧は発生しない。

次世代半導体 SiC を用いた IH インバータの開発の取組み

３．新型 IH インバータの概要

る。並列共振回路の場合は出力電圧，直列共振回路の場合は出力電流をフィードバックし，それぞれ定

前項のロードマップに示すとおり，新型 IH イン

電圧制御と定電流制御を実現している。また，従来バータに新たに採用した要素技術は，① SiC 素子の採用② PWM 制御方式

③並列共振方式

型標準電源と新型並列共振電源の比較を表 4 に示であす。列盤の組合せで，出力は 1000kW，SiC を使用る。並列共振回路に適用した新型標準電源の概略回

して周波数は 100 kHz への拡張を計画している。

路図を図 1 に，今回製作した初号機の外観を図 2 に示す。コンバータ部はダイオード整流，インバータ部は 30kHz までを IGBT，それ以上を SiC で使い分ける。形状の同じモジュールを使用するため，共通のインバータ冷却板が使用でき標準化が図れていインバータ
空冷同軸ﾌｨｰﾀﾞ
（50m程度まで）可能

SiC/IGBTｲﾝﾊﾞｰﾀ部
ｺﾝﾊﾞｰﾀ部

出力ﾄﾗﾝｽ

Vh
C

AC入力

R

Ih

L
ｒ

ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ整流
Q

Q

電流ｾﾝｻ

（出力電流設定）

PWM制御部

電圧ｾﾝｻ

出力電圧設定図1

新型標準電源の概略回路図（並列共振回路）

表4

従来型標準電源と新型標準電源の比較

従来型 標準電源

新型 並列共振方式電源

SBT-EH/L、
SBT-ESH/L

SBT-PWシリーズ(IGBT)SCT-PWシリーズ(SiC)

出力20～1000kW

20～1000kW(予定）

周波数
CNV

0.5～30kHz

0.5～100kHz(予定）ダイオード
素子：IGBT
直列共振方式
大電流伝送（10m以下）ダイオード
素子：IGBT又はSiC
並列共振方式

項目

INV
共振部

図 2 新型標準電源の外観（並列共振型 アナログパネル版）（W750 × H1450 × D650mm）

小電流伝送

制御系

位相制御方式

PWM制御方式

表示系

押釦スイッチ、
アラームLED

GOT対応可外形寸法
W×H×D

800×1500×700mm@100kW

830×1825×700mm@100kW37

島田理化技報No.26（2018）

図3

新型標準電源の外形図（GOT 版）

４．新型 IH インバータの特長
新型 IH インバータの特長を以下に示す。
① PWM 制御を使用しているため高速出力応答が可能（出力立上り時間 50ms 以下）②大型の DC リアクトルを使用していないため小型，軽量③コンバータにダイオードを使用しているため高力率化が可能④バランサ回路を標準搭載し，インバータ素子の電流バランスが良好⑤出力の短絡，開放の両方について過電流，過電圧ともに発生を防止⑥操作パネルに GOT（Graphic Operatiom

制御方式により 100 kHz から 300 kHz までシリーズ化する。
いずれも当社従来技術から発展した製品ラインナップ化に寄与する要素技術であるため，今後の市場動向にあわせて計画的に投入できるよう開発を進めている。
６．むすび
本稿では，当社標準の IH インバータについて，過去からの製品化ロードマップを説明し，今回新たに製品開発した新型電源を紹介した。特に，並列共振方式の特長を活かした出力フィーダを延長させる
装置構成に対しては，高周波電源を加熱コイル直近

Terminal）を採用に配置する必要がないため，レイアウトがきわめて（図 3 に GOT 版の外形図を参照）

容易になり，かつ高効率化による省エネなど新型電源の特長を活かした提案をすることでさらなる顧５．今後の取り組み

客満足を得られるよう改善を継続していきたい。

今回製品化した新型電源について，今後もさらなる製品開発を計画している。
①大電力化に向けた標準ユニットの確立
200kW ユニットを標準化し，接続台数をアップして大電力化が図れる構造とする。
②並列共振型の高周波化
並 列 共 振 型 は SiC モ ジ ュ ー ル を 使 用 し て30kHz から 100 kHz までシリーズ化する。
③直列共振型の高周波化
直列共振型は SiC モジュールを使用して PWM

38

７．参考文献[1] 石間 “誘導加熱用 SIT インバータ”，島田理化
技報，No1，1991．
[2] 田内，塚本，木村，寺川 “ECO 型真空溶解用
600kW インバータ”，島田理化技報，No13，2002．
[3] 守上，阿部，田内 “省電力型 IH インバータ”，
島田理化技報，No21，2011．

次世代半導体 SiC を用いた IH インバータの開発の取組み

筆者紹介
生産本部
産業 IH システム
技術部

田内 良男

39

製品紹介

Dual band Ka-PLL LNB■概 要
本機は，従来の北米向け政府系通信 (Wideband Global SATCOM system：以下 WGS）に加え，民間の海上衛星ネットワークを中心とした商用高速通信サービスである Inmarsat 社の Global Xpress（以下 GX）の 2
つのネットワーク通信を 1 台で受信することができる VSAT 用の製品です。
■構 成
GX/WGS の両システムの周波数帯に対応した小型導波管アイソレータ，広帯域低雑音増幅器 (LNA)，ミクサ，IF アンプ，PLO から構成されます。
■特 長① GX/WGS に対応した動作周波数帯は，外部から供給される電源電圧により切り替えることができます。
②電源部に DCDC コンバータを採用することで発熱を抑え，小型，軽量化を実現しています。
③ LNA 部は広帯域にわたって，低 NF 特性を有しています。
■主要性能

Model : SPCR741IGN

Item
RF Input Frequency
IF Output Frequency
Local Frequency
Local Frequency Stability

Local Phase Noise

Noise Figure
Gain
Input VSWR
P1dB
Input DC PowerSize
WeightOperating Temperature■製品外観Specification
GX
WGS
20.2 ～ 21.2 GHz
19.2 ～ 20.2 GHz1000 ～ 2000MHz
950 ～ 1950 MHz
19.2 GHz
18.25 GHz
Phase locked to external 10MHz reference-62dBc/Hz max. @100Hz-65dBc/Hz max. @100Hz-72dBc/Hz max. @1KHz-75dBc/Hz max. @1KHz-82dBc/Hz max. @10KHz-85dBc/Hz max. @10KHz-92dBc/Hz max. @100KHz -95dBc/Hz max. @100KHz-102dBc/Hzmax. @1MHz-105dBc/Hz max. @1MHz
1.5dB max. @+23℃
1.55dB max. @+23℃
58dB ± 3.0dB
60dB ± 3.0dB
1.3:1 max.
1.25:1 max.
+10dBm min.
+15 to +24 VDC, 5.0 W max.
(L) 145mm x (W) 44mm x (H) 44mm (with isolator)
500g max.
-40℃ to +60℃

フランジ面に小型導波管アイソレータを配置■代表特性例
Gain (dB)

NF (dB)

68

2.00

1.80

64

1.80

64

1.60

60

1.60

60

1.40

56

1.40

56

1.20

52

1.20

52

1.00

48

1.00

48

NF (dB)
2.00

NF

Gain

Frequency (GHz)

NF

Gain

Gain (dB)68

Frequency (GHz)

NF，Gain (GX Band)

NF，Gain (WGS Band)
3

問い合わせ先事業管理部
TEL 042-481-8573
40

3

製品紹介
製品紹介
コルゲートホーンアンテナ
コルゲートホーンアンテナ

■概要

■主要性能

本製品は衛星通信用 12GHz 帯コルゲートホーンアン■概 要
テナです。コルゲートホーンアンテナの特徴である高本製品は衛星通信用 12GHz 帯コルゲートホーンアン
い交差偏波識別度特性を実現しました。
テナです。コルゲートホーンアンテナの特徴である高い交差偏波識別度特性を実現しました。
■特長①高い交差偏波識別度特性■特 長②右旋、左旋円偏波共用①高い交差偏波識別度特性

項目
■主要性能
周波数
項目

12GHz
帯
性能

ＶＳＷＲ
周波数

12GHz1.1
帯 以下

利得
ＶＳＷＲ

20dBi 以上
1.1 以下交差偏波識別度
利得

20dBi30dB以上以上

入出力導波管
交差偏波識別度

WR75
30dB 以上③低 ②右旋、左旋円偏波共用
VSWR 特性④ホーンアンテナ部分を４分割構造とすることで③低 VSWR 特性
製造コストの低減④ホーンアンテナ部分を４分割構造とすることで製造

性能

外形寸法
入出力導波管322×190×160mm
WR75

外形寸法

W322 × D190 × H160mm⑤セプタムポラライザの構造最適化による製造コスト
コストの低減の低減⑤セプタムポラライザの構造最適化による製造コストの低減
30

1.2

10

左旋・主偏波左旋・交差偏波
右旋・主偏波右旋・交差偏波0

交差偏波識別度

右旋円偏波

1.18

20

左旋円偏波

1.16
1.14
1.12

VSWR：1.1 以下

Gain[dBi]

VSWR

利得：20dBi 以上

1.1
1.08
1.06

：30dB 以上

-10
-20

1.04

-30

1.02
1
11.7

11.8

11.9
12
周波数[GHz]

12.1

12.2

VSWR 特性

ホーンアンテナ（4分割構造）
ホーンアンテナ（4
分割構造）

-40

-60 -45 -30 -15 0 15 30 45
角度 [deg.]
放射パターンならびに交差偏波識別度
水平方向

60

セプタムポラライザ
セプタムポラライザ

問い合わせ先

外観写真
外観写真

事業管理部
問い合わせ先TEL 042-481-8573
事業管理部

TEL 042-481-8573
41

製品紹介

高電力サーキュレータ■概 要
導波管型の３ポートサーキュレータです。主に高電力導波管機器で使用されるＲＦ電源の保護回路として使用されます。
■特 長① 電磁界解析による電界強度の最適化により高い耐電力性能を実現。
② 低損失化と広帯域特性化により内部発熱を抑制。それにより自然空冷方式を実現。（従来品は、水冷方
式）

■主要性能
項目
中心周波数
ピーク
平均
耐電力
条件

性能
2,998MHz
3.0MW
4.0kW
負荷：完全反射、全位相

外形図

加圧：SF6 ガス、28PSIG（Min）

ＶＳＷＲ

1.08 以下

アイソレーション
挿入損失
冷却方法
導波管サイズ
外形寸法
質量

ＲＦ電源

25dB 以上
0.15dB 以下
自然空冷
WRJ-3
W 204 × D 194 × H 170mm
8.0kg

入力電力

高電力回路
外観写真
反射電力

高電力
サーキュレータ
終端器

サーキュレータの使用例

問い合わせ先事業管理部
TEL 042-481-8573
42

製品紹介

ハンディー CT 小型高周波電源■概 要
IH（誘導加熱）技術を応用したハンディー CT
小型高周波電源です。作業者が , 加熱コイルを装着したハンディー CT を手に持って , 容易にろう付け（はんだ付）などの加熱作業を行うことができます。塗膜剥離の用途にも使用できます。

■加熱対象例■特 長①コンパクトで安全②クリーンな作業環境を実現③加熱条件の設定が可能であり，熟練者でなくても作業可能④フレキフィーダにより装置本体から 10m 以内の移動作業が可能（最大 50m まで延長可能）⑤フレキフィーダは 100 万回の屈曲試験をクリア⑥タッチパネルにより加熱条件の設定が可能

■主要性能
装置型式
D－B5
CT-10CA
D－B10
CT-10CA
D－B20
CT-30CA
D－B30
CT-30CA

出力
〔kW〕
5
10
20
30

冷却水 外形 W × H × D〔mm〕 質量〔L/min〕 寸法
φ× L〔mm〕 〔kg〕
小型高周波電源 3 φ，200V，7kVA
431 × 264 × 525
25
10
ハンディー CT－φ 58 × 210
2.0
小型高周波電源 3 φ，200V，14kVA
431 × 264 × 525
25
10
ハンディー CT－φ 58 × 210
2.0
小型高周波電源 3 φ，200V，24kVA
440 × 890 × 400
85
20
ハンディー CT－φ 88 × 230
6.5小型高周波電源 3 φ，200V，36kVA
440 × 890 × 400
85
20
ハンディー CT－φ 88 × 230
6.5
構成

電源入力

問い合わせ先事業管理部
TEL 042-481-8573
43

製品紹介

鋼線加熱用高周波電源■概 要
誘導加熱（IH）を利用して複数本の鋼線を同時に加

■用途例
・脱脂処理

熱し，脱脂／焼鈍処理を行う装置です。
焼鈍処理は誘導加熱にてキュリー点まで昇温後，加熱炉にて温度保持を行うハイブリッド構成（2012 年実
績）です。
■特 長
① 最大 24 本を同時処理可能② 加熱コイル 2 セットを上下段に配置し，接続を切り換えることにより，脱脂／焼鈍の 2 用途で使用可能

鋼線を加熱し，表面に付着した油脂を蒸発除去する。

③ 特殊コイル形状により通電電流によるスパークを抑制④ 被加熱物（鋼線）の本数増減による出力調整を自動
コントロール■全体構成
150kW 高周波電源：SBT-EH150 2 台（A1，A2）■主要性能

200kW 高周波電源：SBT-EH200 5 台（B1 ～ B5）

定格出力

150 kW

加熱コイルユニット

発振周波数20 ～ 30 kHz

外形寸法

W1200 × H1850 × D850 mm

発振方式

直列共振方式

制御方式

高周波定電流制御

冷却方式

水冷

電源容量

180 kVA

注）A1,A2は150kW電源とそれに接続する加熱コイルを示す。
B1～B5は200kW電源とそれに接する加熱コイルを示す。

●●

加熱コイルユニット

平面図

正面図

SBT-EH150

SBT-EH200

定格出力

200 kW

発振周波数

20 ～ 30 kHz

外形寸法

W1200 × H1850 × D850 mm

発振方式

直列共振方式

制御方式

高周波定電流制御

冷却方式

水冷

電源容量

240 kVA

問い合わせ先事業管理部
TEL 042-481-8573

44

製品紹介

薄板鋼板用高周波誘導加熱装置■概 要
高周波誘導加熱にて，薄板鋼板試料の高速均一加熱が■全体構成できる誘導加熱装置です。

高周波電源

本誘導加熱装置は，高周波電源とフィーダ部，加熱コ
イル部から構成されます。

フィーダ部

■特 長
① 2 段階加熱： 被加熱対象物（以下，ワーク）温度は，キュリー点前加熱（800℃前後）とキュリー点以上

加熱コイル部（1300℃まで）の加熱が可能。（自動タップ切換器による）② 高速加熱： 約 15 秒にてワーク温度約 950℃まで高速加
熱が可能。

装置組込例

ワーク寸法例（幅 150mm ×長さ 250mm ×厚さ 1.2mm）■主要性能（高周波電源）
型式

SFT-100N200

出力電力
[kW]

100

周波数
[kHz]

250

外形寸法
[mm]

Ｗ 950 ×Ｈ 1700 ×Ｄ 2200

質量
[kg]

約 650
高周波電源

加熱コイル部

外観

外観

加熱（キュリー点以上）時

問い合わせ先事業管理部
TEL 042-481-8573
45特 許 紹 介
絶縁導波管

特許第 5992945 号

出願 2016 年 8 月■ 概要
安価でかつ作業性を向上させ，安定した締結力を

発明者

根本

淳一

導波管

絶縁部材

樹脂製サポートカバー

長期間保持できる構造の絶縁導波管を提供する。
■ 従来技術の課題
従来は , 導波管同士の絶縁を図るため金属製締結
部品は使用できなかった。また，サージ電流により放電が発生し電気機器の破損および作業者の感電などを招く恐れもあったため，高価で締結力の弱い
樹脂性の締結部品を使用し製作していた。

金属製ナットプレート
金属製締結部品

図1■ 発明の手段と効果
本発明は図１に示す構造をしており , ３つの導波導波管

絶縁導波管の構造

管で構成されている。隣り合う導波管は絶縁部材を介し金属製締結部品，金属製ナットプレート，十分な耐電圧を有する厚みのある樹脂製サポートカ

樹脂製サポートカバー

バーを使用し固定され , 放電対策と締結力の維持を図っている。図２は絶縁導波管の断面を示す。安価で汎用性の高い金属製締結部品を使用できるように金属が剥き出しとなるねじ部や金属製のナット
プレート接触面に絶縁効果の有る樹脂製のサポー
トカバーを用いた。さらに絶縁しながら導波管同士の締結自体は金属製ナットプレートを使用することで耐久性が増し , かつナットやワッシャの部品点数を削減した。併せて , 締結部品を取り付ける際の工具のアクセスが一方向からとなり組立性が大幅に向上した。
本発明の効果は次の 4 点となる。金属製締結部品を使用したことで「安価」,「耐久性の向上」,「締結力の安定」, さらに金属製ナットプレートと樹脂製サポートカバーを使用することで「組立作業性の向上」を図ることができる。
.

46

導波管
導波管

導波管

図2

絶縁導波管の断面

特 許 紹 介
高周波誘導加熱ヘッドと高周波誘導加熱装置
特許第 6253610 号
出願 2015 年 3 月

発明者 片岡辰雄，篠塚保志（株式会社横河ブリッジ殿と共同出願）■概要
橋梁，ビル等をはじめとする鋼構造物の表面から突出しているボルト軸，ボルト軸に嵌合されている
ワッシャ，ボルト軸に締め付けされているナット等
を高周波誘導加熱により加熱して，突出部表面の塗膜を軟化および伸展させて剥離し易くするのに使用される高周波誘導加熱ヘッドと，高周波誘導加熱装置を提供する。
■従来技術の課題
従来の塗膜の剥離方法としては，ブラストや剥離剤を用いる方法がある。前者は飛散した有害物質を含む粉塵が作業者の人体に悪影響を与える可能性があった。また，後者は火災の可能性や作業効率が悪いなどの問題があった。

図1

高周波誘導加熱ヘッド

図2

高周波誘導加熱装置■発明の手段と効果
本発明は，鋼構造物の表面に突出している金属の外周に配置する加熱コイルを有した高周波誘導加熱ヘッドに変流器（CT）と高周波電源を接続している。ボルト軸，それに嵌合したワッシャ，螺合したナットのように径の異なる突出金属を同時に，短時間（数秒程度）でほぼ均一に加熱することにより，加熱によるボルトの軸力低下，緊締具の弛緩発
生，塗膜からの有害物質の発生等が生じにくくする
ことが可能となる。

47

特 許 紹 介
塗膜剥離方法出願 2014 年 9 月

特許第 6294202 号

発明者 島田理化工業株式会社（株式会社横河ブリッジ殿と共同出願）■概要
電磁誘導加熱機によって鋼構造物を加熱して鋼構造物表面に塗布された塗膜から有害物質が発生しないように安全に塗膜を剥離する方法を提供する。
■従来技術の課題
従来の塗膜の剥離方法としては，ブラストや剥離剤を用いる方法がある。前者は飛散した有害物質を含む粉塵が作業者の人体に悪影響を与える可能性があった。また，後者は火災の可能性や作業効率が悪いなどの問題があった。
■発明の手段と効果
本発明は，鋼構造物から剥離対象である塗膜の一部を採取して試料とし，試料を加熱して有害物質発生温度を確認し，鋼構造物を有害物質発生温度未満の温度で加熱して，当該鋼構造物の表面の塗膜を加温して軟化させ，軟化した塗膜を鋼構造物からシート状に剥離するようにした。鋼構造物に緊締具がある場合は，有害物質発生温度未満であって，かつ，
鋼構造物の加熱により前記緊締具が弛緩しない温
度未満の温度で，鋼構造物を加熱する。また，電磁誘導加熱機の最高加熱温度を有害物質発生温度未満に設定して，鋼構造物を加熱する。
上記により，有害物質を発生させることなく，鋼構造物の表面の塗膜剥離が可能となる。

48

図1

フロー図

営業分野及び主要製品【電子機器】
同軸・導波管コンポーネント
・通信・給電コンポーネント
・電波応用製品
・衛星搭載製品・エネルギー関連製品
通信機器
・衛星通信コンポーネント
・準ミリ波・ミリ波送受信製品
電子機器
・高出力マイクロ波発振器
・高周波線形増幅器
・試験装置
・マイクロ波・ミリ波アクティブコンポーネント【産業機器】
産業 IH 機器
・溶解・蒸着製品
・熱処理製品・予熱・加熱製品
・接合製品
・高周波電源・薄板加熱製品
・塗装乾燥製品
・高温加熱製品
・非接触給電製品

島田理化技報編集委員会

島田理化技報No.26（無断転載を禁ず）

2018 年 12 月 8 日
委 員 長
副委員長

江馬

浩一

野田幹一朗

発行所

東京都調布市柴崎 2 丁目 1 番地 3
島田理化工業株式会社
TEL （042）481-8510（代表）FAX（042）481-8596（代表）
ホームページ http://www.spc.co.jp/

編集兼発行人島田理化技報編集委員会

印刷所

東京都立川市上砂町 5-1-1
株式会社 弘久社
TEL 042-536-3511

四分一浩二

委

員

事 務 局

発行

天野

敏行

浅利

哲

石間

勉

吉岡

善信

堀米

義嗣

大和田達郎