SE465495B - Mikrovaagsugn, metod foer excitering av kaviteten i en mikrovaagsugn, samt vaagledaranordning foer metodens genomfoerande - Google Patents

Description

465 495 2 ningssystem, som kan ses som en kombination av roterande antenn och “dual-feed".

En betydande komplikation och orsak till att matlagningsresultatet blir av varierande kvalitet, är att mikrovågsfältfördelningen i kaviteten påverkas av lasten, d.v.s. matvarans vikt, form och kvalitet samt kärlet som används för matvaran, liksom lastens placering i kaviteten. I fallet med nämnda "dual feed"-system kan detta t.ex. under vissa lastförhållan- den leda till att inmatningen av mikrovågsenergi till kaviteten i reali- teten endast sker genom en av inkopplingsöppningarna, varigenom den åsyf- tade energiutjämningen ej uppnås. Den under sådana förhållanden rådande lastmissanpassningen mellan kavitet och mikrovågskälla, som vanligtvis utgörs av en magnetron, innebär att energi reflekteras tillbaka till mag- netronen och bl.a. påverkar dennas arbetspunkt och medför försämrad mik- rovågsverkningsgrad. Det uppstår också problem med ojämn värmning på grund av avskärmning.

Lösningar med ändamål att minska graden av återkoppling eller re- flektion av mikrovågsenergi till mikrovågskällan är kända från exempelvis US patentskrifterna nr. 3.437.777 och 3.745.292. Lösningarna baserar sig bl.a. på användning av s.k. riktkopplare som i stället styr den reflekte- rade energin till en mikrovågsbelastning. Även om man härigenom skyddar själva mikrovågskällan, så uppstår även nackdelar genom att mikrovågsen- ergi går förlorad i nämnda belastning. Dessutom ger sådana arrangemang ökad komplexitet i ugnens uppbyggnad och därmed ökade kostnader. Även om känd teknik enligt ovan och de refererade patentskrifterna i varierande grad bidrager till en önskad mikrovågsfältfördelning i kavi- teten, uppnås ändå inte ett helt igenom fullgott matlagningsresultat, vilket i flera fall har sin grund i mikrovågsfältfördelningens kraftiga beroende av den aktuella lasten/matvaran. Dessutom är de kända lösningar- na i många fall förhållandevis komplicerade med åtföljande högre till- verkningskostnader.

Ett uppfinningsändamål är att åstadkomma en mikrovågsugn av inled- ningsvis beskrivet slag som ej uppvisar nackdelarna hos känd teknik och möjliggör ett önskat mikrovågsfält i kaviteten som är mindre lastberoende och därigenom möjliggör ett förbättrat matlagningsresultat.

Uppfínningsändamålet uppnås genom en mikrovågsugn av inledningsvis angivet slag som kännetecknas av att vågledaranordningen är dimensionerad för sådan grad av inre reflektion att ett resonanstíllstånd erhålles i vågledaranordningen för de av mikrovågskällan alstrade mikrovågorna, och 465 495 3 att vágledaranordningen har ett valt godhetstal (Q-värde), som är högt i jämförelse med ugnskavitetens Q-värde vid aktuell matning, varvid den i resonanstillståndet upplagrade mikrovàgsenergin är väsentligt större än den till kaviteten periodiskt transmitterade mikrovågsnergin.

Genom uppfinningen uppnås fördelen med en stabilisering av mikro- vågsinmatningen genom inkopplingsöppningarna, innebärande att energiba- lansen mellan inkopplingsöppningarna väsentligen bibehålles även vid varierande lastförhàllanden i kaviteten. Mikrovågskällan är normalt impe- dansanpassad till vågledaranordningen som helhet. Eftersom hela anord- ningen är en passiv tre-port kan dess inmatningsöppningar till ugnskavi- teten var för sig ej vara anpassade, men likväl sammantaget ge ett anpas- sat system. Härigenom uppnås en begränsning av energin som reflekteras tillbaka till mikrovågskällan, vilket bidrager till att stabilisera ener- giflödet via inkopplingsöppningarna och en förbättring av verknings- graden.

Ett föredraget utföringsexempel på en mikrovågsugn enligt uppfin- ningen kännetecknas av att vàgledaranordningen innefattar en rak vågleda- re med rektangulärt tvärsnitt anordnad längs en vertikal centrumlinje hos sidoväggen med vägledarens ena bredsida vänd mot, företrädevis integrerad med, kavitetsväggen, medan mikrovågskällan är kopplad till vågledarens motstående bredsida i en punkt mellan inkopplingsöppningarna.

Ytterligare särdrag hos en mikrovågsugn enligt uppfinningen framgår av patentkraven.

Uppfinningen avser även en metod för excitering av ugnskaviteten i en mikrovågsugn med mikrovågor från en mikrovågskälla via första och and- ra inkopplingsöppningar anordnade på avstånd ifrån varandra, väsentligen vid en vertikal centrumlinje hos en sidovägg av kaviteten. Ändamålet är en metod som möjliggör ett stabilare och mindre lastberoende mikrovågs- fält i kaviteten och en effektivare enerqiupptagning i lasten. Ändamålet uppnås genom att den nämnda metoden kännetecknas av att nämnda öppningar motsvarande, första och andra, koherenta och faslåsta mikrovågsflöden tillförs kaviteten via inkopplingsöppningarna och en väg- ledaranordning som i sig är resonant för mikrovàgorna från mikrovågskäll- an, och att ett interferensfältmönster alstras i kavitetens lastzon genom samverkan mellan nämnda mikrovågsflöden.

Ett föredraget utföringsexempel på metoden enligt uppfinningen kän- netecknas av att de koherenta mikrovágsflödena är faslåsta i motfas vid inkopplingsöppningarna, och att det första mikrovågsflödet har väsent- 465 495 4 ligen horisontell utbredningsriktning och det andra mikrovàgsflödet är riktat snett nedåt, varigenom ett koherent interferensfältmönster åstad- kommes i kavitetens lastzon med bidrag huvudsakligen från det direkta första mikrovågsflödet och det andra, efter reflexion i en motstående sidovägg, mikrovågsflödet.

Ett ytterligare föredraget utföringsexempel på metoden enligt uppfinningen kännetecknas av att nämnda mikrovågsflöden vid inkopplings- öppningarna tillförs med huvudsakligen vertikalt E-fält och horisontellt H-fält. Ännu ett utföringsexempel på metoden enligt uppfinningen känneteck- nas av att värmningsmaxima och -minima alstras med osymmetriska lägen re- lativt centrumområdet av kavitetens lastzon, som företrädesvis utgörs av rotationscentrum för en i lastzonen anordnad roterande bottenplatta, var- vid nämnda lägen bestämmes genom avpassning av de motstående sidoväggar- nas inbördes avstånd och/eller lutning.

Genom användningen av en resonant vågledaranordning för inmatning av mikrovágsenergi i kaviteten och den därigenom uppnådda stabiliseringen av mikrovågsinmatningen, kan ett förutsägbart interferensfältmönster åstadkommas i kaviteten, som väsentligen ej påverkas av förändringar i lasten. Inriktning av mikrovågsflödena enligt uppfinningen medför att större delen av den tillförda mikrovågsenergin omsättes i lasten/matvaran utan ytterligare reflexioner eftersom E-fältpolarisationen i förhållande till den horisontella lastytan är av TM-typ (s.k. pseudo-Brewster-in- fall). Detta bidrager till lägre kavitetsförluster. Denna "direkta" ener- giöverföring till lasten blir dominerande vid ej alltför små laster, men samtidigt med interferensfältmönstret uppträder även ett flermodsresonant mikrovågsfält, s.k. volym-mod, i kaviteten. Detta blir emellertid domine- rande först för mycket små laster. En fördel för injusteringen av dessa moder är då, att kavitetens djup, d.v.s. kavitetens utsträckning från kavitetens front till dess bakvägg har försumbar inverkan på interferens- fältmönstret och att kavitetens höjd är ganska okänslig vad gäller ovan- nämnda TM-vágtyp. Kavitetens djup kan därför på känt sätt anpassas enbart med hänsyn till volymmoderna. Att inkopplingen av mikrovågsenergi sker på två ställen underlättar denna anpassning ytterligare.

Det framhàlles att koherent excitation av en mikrovágsugnskavitet beskrivits tidigare i exempelvis DE-A1-3.120.900. Framställningen i denna 4:- m m r:- »o cn 5 skrift är emellertid mycket allmänt hållen och någon lösning på hur man med en mikrovågskälla uppnår koherent matning under varierande lastför- hållanden redovisas ej. Speciellt nämns ingenting om användning av en re- sonant vågledaranordning enligt uppfinningen.

Uppfinningen avser även en resonant vågledaranordning för utförande av metoden enligt uppfinningen för excitering av ugnskaviteten i en mik- rovågsugn med mikrovágsenergi från en mikrovågskälla via första och andra inkopplingsöppningar anordnade på avstånd ifrån varandra, väsentligen vid en vertikal centrumlinje hos en sidovågg av kaviteten.

I en sådan vågledaranordning är det av bl.a. utrymmesskäl i mikro- vågsugnen lämpligt att ansluta mikrovågskällan till vågledaren i en punkt som är belägen mellan inkopplingsöppningarna. Därvid erhålles en vågleda- re med utbredning i två riktningar och problem, dels med att etablera en stående-våg i båda riktningarna för det önskade resonanstillståndet, dels med att åstadkomma impedansanpassning mellan mikrovågskällan och vågle- daranordningen. Det kan nämnas att konventionella vågledarövergångar ut- nyttjar en kortslutningsvägg nära magnetronantennen, varigenom stående- våg åt ett håll och impedansanpassning åstadkommas.

En lösning för att åstadkomma impedansanpassning är känd från DE-A1-30.29.035. Den där redovisade lösningen innebär att ett särskilt anpassningselement införs i vågledaren. Förutom att detta erfordrar en extra komponent med åtföljande kostnader kan även tätningsproblem uppstå.

Ett ytterligare uppfinningsändamål är att åstadkomma en vågledaran~ ordning av nämnt slag som bl.a. ej uppvisar den kända lösningens nack- delar.

Uppfinningsändamâlet uppnås genom en resonant vågledaranordning, som är kännetecknad av att vågledaranordningen är dimensionerad för grundmoden och innefattar en rak vågledare med rektangulärt tvärsnitt och utsträckning mellan inkopplingsöppningarna, vars ena bredsida är vänd mot kaviteten, att mikrovågskällan är inkopplad i vågledarens motstående bredsida via en lådformad utbuktning hos vågledarväggen, varvid lådformen sträcker sig tvärs över vågledaren, är öppen mot vågledarens inre och har ett till grundmodens våglängd anpassat läge längs vågledaren, varvid låd- formens tvärgående sidor bildar två rätvinkliga steg, vars höjd är anpas- sad till mikrovågskällans antenn, medan ett centrumhål är anordnat i lå- dans botten för införing av nämnda antenn till ett läge mellan stegen.

Den lådformade utbuktningen möjliggör på enkelt sätt det ön- 465 495 6 skade resonanstillståndet och samtidigt åstadkommes den nödvändiga impe- dansanpassningen till mikrovågskällan. Vid en sådan vågledaranordning måste mikrovågskällans, d.v.s. vanligtvis magnetronens, antenn vara belä- lå - -n gen ett visst minsta avstånd ifrån motstående vågledarvägg för att uppnå god hållbarhet hos magnetronen. Genom den lådformade utbuktningen enligt f! uppfinningen kan detta avstånd uppnås vid en lägre höjd hos själva vågle- daren, vilket spar ytterligare utrymme.

Föredragna utföringsexempel på vågledaranordningen enligt uppfin- ningen framgår av patentkraven.

Uppfinningen och dess fördelar kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till ritningarna, där: Eig_1 visar schematiskt en mikrovågsugn enligt uppfinningen; §ig_2 visar en delvis sektionerad sidovy av ugnskaviteten i fig 1; §ig_; visar en delvis sektionerad sidovy av en resonant vågledaran- - ordning med därpå monterad mikrovågskälla enligt uppfinningen; 7 §ig_g illustrerar interferensfältbilden i ugnskaviteten; Fig 1 visar en mikrovågsugn enligt uppfinningen, innefattande en ugnskavitet 1, en på ugnskavitetens ena sidovägg anbringad vågledaranord- ning 2 på vars ena sida finns en utbuktning 3 med ett hål 4 för införing av kopplingsantennen hos mikrovågskällan, som utgörs av en standardmagne- tron med frekvensen 2,45 GHz (ej visad). I kavitetens lastzon finns en roterande bottenplatta 5 på vilken lasten, t.ex. en matvara eller ett kärl med vätska, placeras och roterar under tillagningen. Fig 1 visar dessutom schematiskt ett ugnshölje 6, och en ugnslucka 7 för tillslutning av kaviteten under tillagningen.

En mikrovågsugn innefattar dessutom ett kraftaggregat som drivs med nätspänning och alstrar högspänning till magnetronen, samt styrorgan för styrning av kraftaggregatet med avseende på b1.a. tillagningstid och effektnivåer. Kraftaggregatet och nämnda styrorgan är av vanligt slag vid mikrovågsugnar och har för enkelhetens skull utelämnats då desamma ligger utanför uppfinningens ram. Exempel på utförande utgör mikrovågs- ju ugnen av märket Philips, typ AVM 730.

Fig 2 visar en delvis sektionerad sidovy av kaviteten 1 med vågle- daranordningen 2 med en därpå monterad magnetron 8 vars kopplingsantenn 9 inskjuter genom det i fig 1 visade hålet 4. I det visade utförandet är vågledaranordningen 2 sammanbyggd med kaviteten, varigenom vågledarens mot kaviteten vända bredsida bildas av en motsvarande del av kavitetens 465 495 7 sidovägg 10. För enkelhetens skull har öppningen 17 visats i direkt an- slutning till kavitetens tak.

I kaviteten finns den roterande bottenplattan 5, som uppbär den ak- tuella lasten 11. Bottenplattan 5 anligger mot kavitetens botten via tre schematískt visade hjul 12, vilka är lagrade i änden av var sitt tillhö- rande ben av en vinge 13. Vingen 13 kan bestå av en centrumdel med tre därifrån utskjutande lika långa ben, vilka bildar en vinkel av 120' med varandra. En sådan vinge drivs normalt genom en elektrisk motor (ej visad) vars drivaxel inskjuter genom kavitetens botten 14 och är kopplad till nämnda centrumdel. När Vingen bringas att rotera i bottenplattans 14 plan, rullar hjulen 12 mot kavitetsbottnen och får därigenom bottenplat- tan 5 att rotera.

I kavitetens sidovägg 10 finns en nedre och en övre inkpplingsöpp- ning 16 respektive 17, vilka står i förbindelse med vågledaranordningen 2 för inmatning av mikrovågor från magnetronen 8 till kaviteten 1.

Vågledaranordningen 2 är så dimensionerad att ett resonanstillstånd erhålles i vågledaranordningen. Detta kan åstadkommas genom att göra våg- ledarens utmatningsöppningar ungefär lika stora och vardera med en liten kopplingsfaktor <1. Resonanstillstàndet förutsätter vidare att mikrovå- gorna vid de respektive inkopplingsöppningarna 16 och 17 är faslåsta, och då företrädesvis i motfas, som visat sig ge ett stabilt fältmönster och god energiupptagning i lasten. Utöver vissa minimimátt, som behövs för att åstadkomma önskad inkoppling, innebär detta att vågledaranordningen längd kan väljas i steg om ungefär Ag/2, där Åg är mikrovågsvågläng- den för vágledaranordningens grundmod. Med det valda utförandet på vågle- daranordningen, sker inkopplingen i motfas, vilket också ger ett största möjliga avstånd mellan inkopplingsöppningarna 16 och 17, inom ramen för en ändamålsenlig kavitetshöjd av 200-250 mm. Av den följande beskriv- ningen av fig 4 framgår, att motfasinkopplingen också gör det möjligt att förlägga värmningsmaxima vid bottenplattan 5. Medfasinkoppling är också i princip möjlig, men då förflyttas nämnda maxima till ett område omkring en horisontallinje som utgår från en punkt mitt emellan inkopplingsöpp- ningarna.

Fig 3 visar en delvis sektionerad sidovy av vågledaranordningen 2 med den därpå monterade magnetronen 8. Magnetronens antenn 9 inskjuter i vågledaranordningen via den lådformade utbuktningen 3 (se fig 1). Som framgår av fig 1 innefattar vågledaranordningen en rak vågledare med rek- 465 495 8 tangulärt tvärsnitt, vars ena bredsida 18 är vänd mot kaviteten och i föreliggande utförande bildas av en motsvarande del av kavitetsväggen 10 (se fig 2). Vågledarens motstående bredsida 19 övergår vid den övre in- kopplingsöppningen 17 i en vinklad vägg 20, och vid den nedre inkopp- lingsöppningen 16 i en snedställd vägg 21. Den lådformade utbuktningen 3 definierar två lika höga steg 23, vilka är symmetriskt belägna i för- hållande till magnetronens kopplingsantenn 9.

Den totala längden av vågledaren och läget av de två stegen 23 längs vågledaren har fastställts på experimentell väg. Kravet är att s.k. TE10-vågor skall etableras i vågledarens båda grenar så att mikro- vågsflöden med huvudsakligen vertikalt E-fält och horisontellt H-fält er- hålles vid inkopplingsöppningarna 16 och 17. Mikrovågsflödena vid öpp- ningarna 16 och 17 skall dessutom uppträda i motfas. Därutöver ställes kravet att magnetronen skall vara impedansanpassad till vågledaranord- ningen.

För dimensioneringen av vågledaren har följande experimentellt framtagna formel använts med hänvisning till sträckorna A och B i i fig 3: _ A - B = (k + n . 0,5)Ag där: A = vågledarens totala längd från övre begränsningskanten hos den övre utmatningsöppningen till nedre begränsningskanten av den nedre utmatningsöppningen 16 B = vågledarens längd från centrumaxeln 22 till övre begränsnings- kanten hos den övre utmatningsöppningen 17 k = konstant med ett värde i intervallet 0,7 - 0.9 0,1,2,3,...

A9 = våglängden för vågledarens grundmod Eftersom längden enligt denna formel är en funktion av Åg, uppnås för- delen att vågledarens bredd och längd kan justeras inbördes med bibe- hållen resonans, anpassning, verkningsgrad och kavitetsfältbild.

Den lådformade utbuktningens 3, och därmed stegens 23, läge utmed vågledaren, har utprovats så att TE10-vågor och ett resonant-stående- våg-tillstånd utbildas i vågledaranordningens båda grenar. Den elektriska längden hos vågledaren kan ej enkelt beräknas ur de geometriska måtten eftersom dels stående-vägens fas i ändarna inte är helt känd på grund av vågledarens olika utformning vid öppningarna 16 och 17, dels då vågmönst- ret vid magnetronens inkopplingszon ej heller är helt känt. I utförings- 465 495 9 exemplet är vågledarens totallängd A = 205 mm under tillämpning av ovan- nämnda formel. Med dessa dimensioner erhålles de önskade mikrovågsflödena vid öppningarna 16 och 17 med motfasläge.

Impedansanpassningen mellan magnetronen 8 och vågledaranordningen 2 bestäms av avståndet mellan stegen 23 och kopplingsantennen 9. Nödvändigt är också ett avstånd av ungefär samma storleksordning mellan änden av kopplingsantennen 9 och motstående vågledarsidovägg 18. Genom att magne- tronen är kopplad till vågledaranordningen via den lådformade utbukt- ningen 3 kan nämnda avstånd mellan änden av kopplingsantennen och vägle- darväggen uppnås och därigenom den önskade impedansanpassningen i magne- tronens inkopplingszon, medan vågledaren i övrigt kan ges lägre höjd, vilket inbesparar utrymme och underlättar placeringen av övriga komponen- ter i mikrovågsugnen.

Vågledaranordningen 2 har ett valt godhetstal (Q-värde) som är högt i jämförelse med Q-värdet hos en TE10-vågledare med fri envägstransmis- sion, och även högt i förhållande till kavitetens Q-värde vid den aktuel- la inmatningen. I utföringsexemplet är Q-värdet ca. 50, mätt vid fri- strålning med de visade inkopplingsöppningarna. Kopplad till kaviteten då denna innehåller en i sammanhanget stor last, är Q-värdet något större.

Resonanstillståndet i vàgledaranordningen och dess höga Q-värde innebär att den i resonanstillståndet bundna, svängande energimängden är mycket större än energin som transmitteras till kaviteten. Detta bi- drager till att motfaslåsningen av mikrovågorna från de respektive in- kopplingsöppningarna bibehålles vid förändringar i lasten, och speciellt även vid relativt små laster, och möjliggör därigenom en koherent, fas- låst excitering av kaviteten väsentligen oberoende av lasten.

I fig 4 finns på kavitetens 1 botten en stillastående bottenplatta 24 med en därpå placerad last 25. Mikrovàgor inmatas genom inkopplings- öppningarna 16 och 17 via vàgledaranordningen 2 (ej visad). Liksom i fig 2 har öppningen 17 visats i direkt anslutning till kavitetstaket. Vid in- kopplingsöppningarna har de alstrade mikrovågsflödena horisontell utbred- ningsriktning enligt vektorn S, medan E-fältet är huvudsakligen vertikalt och i motfas vid de respektive öppningarna, vilket anges av den nedåtrik- tade vektorn E vid öppningen 16 och den uppåtriktade vektorn E vid öpp- ningen 17.

Fig 4 ger en förenklad tvådimensionell illustration av hur interfe- rensfältmönstret enligt uppfinningen uppstår, d.v.s. genom interferens 465 495 10 mellan huvudsakligen direktvågen från öppningen 16, vars strålningslob är riktad väsentligen horisontellt åt vänster, och de en gång i motstående sidovägg reflekterade mikrovågorna från öppningen 17, vars strålningslob är riktad snett nedåt vänster, varvid även direktvågen från öppningen 17 ger bidrag. Vågmaxima och -minima för vågorna från de respektive öpp- ningarna är markerade genom cirkelbågar betecknade + respektive -, varvid heldragna cirkelbågar använts för direktvågen från den nedre öppningen och streckade cirkelbågar för direktvågen från den övre öppningen, medan heldragna cirkelbågar även använts för mikrovågorna från den övre öpp- ningen efter reflexíon i den motstående sidoväggen, vilka växlar fas- läge/byter tecken genom reflexionen. Samverkan mellan nämnda tre vågut- bredningar ger då intensitets-maxima i de skuggade partierna av ugnskavi- teten, medan figuren ej är avsedd att visa vågutbredningen i själva las- ten. Väsentligt är att E-fältvektorn för de på detta sätt samverkande mikrovågsflödena bildar en stor vinkel i förhållande till en tänkt plan last (s.k. pseudo-Brewster-infall), vilket möjliggör att större delen av mikrovågsenergin upptas i lasten innan ytterligare reflexioner inträf- far. Samtidigt med det visade interferensfältmönstret finns även ett mul- tiresonansfält i kaviteten. Detta fälts inverkan på lasten blir domine- rande först vid mycket små laster, typiskt < 200 g, då energiupptagningen i lasten genom interferens enligt ovan blir mindre. Lasten påverkas dess- utom av direktvågen från öppningen 17 i förhållandevis liten grad p.g.a. dess E-fälts ogynnsamma riktning i förhållande till lasten.

Avståndet mellan intensitetsmaxima i fig 4 är ungefär 6 cm vid de aktuella våglängderna. Lägena för dessa maxima i förhållande till botten- plattans centrum, t.ex. vridningscentrum för en roterande bottenplatta, kan påverkas genom anpassning av avståndet mellan kavitetens sidoväggar 10 och 10'. Även det inbördes vinkelläget mellan sidoväggarna kan utnytt- jas för inställningen. Härigenom kan man undvika att ett intensitetsmaxi- mum eller -minimum erhålles vi nämnda centrum och därigenom en varm eller kall fläck i lasten. Fig 4 visar en lämplig asymmetrisk inställning av dessa maxima/minima. Man kan även tillse att minima erhålles inom botten- plattans kantområde för att därigenom minska risken för kantbränning av lasten.

Genom vågledaranordningens 2 höga Q-värde erhålles en ökning av de s.k. vågledarförlusterna i förhållande till förlusterna vid en enkel, an- passad vågledare. Effektförlusterna begränsas genom användning av en metall med god elektrisk ledningsförmåga. Genom att större delen av 'fl _00' 465 495 11 fältenergin upptas av lasten utan upprepade reflexioner enligt ovan, minskar de s.k. väggförlusterna i kavitetens metallväggar i jämförelse med en multiresonanskavitet av traditionellt slag. I beroende av lastens utbredning, god energiupptagning i lasten då riktningen av strálningslo- berna från öppningarna 16 och 17 ger en lång utbredningssträcka längs lasten med gynnsam E-fältriktning med endast en reflexion, lägre kavi- tetsförluster och något ökade vágledarförluster, möjliggör sammantaget en förbättrad mikrovágsverkningsgrad i jämförelse med ugnar enligt känd tek- nik. Till detta bidrar även fasstabiliteten hos vágledaranordningen till följd av dess höga Q-värde och inre resonans, vilket väsentligen elimine- rar återkoppling av mikrovågsenergi från kaviteten till magnetronen och därigenom, att magnetronens arbetspunkt och verkningsgrad väsentligen bi- behålles oberoende av lastens storlek.

Claims (12)

465 495 12 Patentkrav

1. Mikrovågsugn innefattande en ugnskavitet, en mikrovågskälla och en Ü till denna kopplad vågledaranordning för inmatning av mikrovågsenergi från mikrovågskällan till kaviteten via tvâ eller flera inkopplings- p öppningar placerade på avstånd ifrån varandra, k ä n n e t e c k n a d av att vågledaranordningen är dimensionerad för sådan grad av inre re- flexion att ett resonanstillstånd erhålles i vågledaranordningen för de av mikrovágskällan alstrade mikrovågorna, och att vågledaranordningen har ett valt godhetstal, som är högt i jämförelse med ugnskavitetens Q-värde vid aktuell matning, varvid den i resonanstillståndet upplagrade mikro- vågsenergin är väsentligt större än den till kaviteten periodiskt trans- mitterade mikrovàgsenergin.

2. Mikrovågsugn enligt patentkravet 1, med första och andra inkopp- lingsöppningar belägna vid kavitetens botten respektive tak och anordnade i en sidovägg av kaviteten, k ä n n e t e c k n a d av att vágledaran- ordningen innefattar en rak vågledare med rektangulärt tvärsnitt anordnad längs en vertikal centrumlinje hos sidoväggen med vågledarens ena bred- sida vänd mot, företrädesvis integrerad med, kavitetsväggen, medan mikro- vågskällan är kopplad till vågledarens motstående bredsida i en punkt mellan inkopplingsöppningarna.

3. Mikrovågsugn enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att vågledarens öppningar är utformade att alstra mikrovågor med huvud- sakligen vertikalt E-fält, horisontellt H-fält och motfasläge, varvid mikrovågsflödet från öppningen vid kavitetsbottnen har väsentligen hori- sontell utbredningsriktning och mikrovågsflödet från öppningen vid kavi- tetstaket är riktad snett nedåt mot motstående sidovägg i kaviteten, var igenom värmningsmaxima och -minima erhålles i kavitetens lastzon genom interferens huvudsakligen mellan mikrovågsflödet från den första öpp- ., (ä, ningen och den i motstående sidoväggen reflekterade mikrovågsflödet från den andra öppningen.

4. Mikrovågsugn enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att de motstående sidoväggarnas inbördes avstånd och/eller lutning är så valt/valda med anpassning till avståndet mellan inkopplingsöppningarna, 465 495, 13 att nämnda värmningsmaxima och/eller -minima erhålles på önskade ställen, som företrädesvis är osymmetriskt belägna i förhållande till lastzonens mittomràde.

5. Mikrovågsugn enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d av att en roterande bottenplatta är anordnad i mikrovågs- ugnens lastzon, på vilket lasten roterar under tillagningsförloppet.

6. Metod för excitering av ugnskaviteten i en mikrovågsugn med mikro- vågsenergi från en mikrovågskälla via första och andra inkopplingsöpp- ningar anordnade på avstånd ifrån varandra, väsentligen vid en vertikal centrumlinje hos en sidovägg av kaviteten, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda öppningar motsvarande, första och andra, koherenta och faslås- ta mikrovágsflöden tillförs kaviteten via inkopplingsöppningarna genom en vågledaranordning som i sig är resonant för mikrovågorna från mikrovågs- källan, och att ett interferensfältmönster alstras i kavitetens lastzon genom samverkan mellan nämnda mikrovågsflöden.

7. Metod enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att de koherenta mikrovågsflödena är faslåsta i motfas vid inkopplingsöppningar- na, och att det första mikrovàgsflödet har väsentligen horisontell ut- bredningsriktning och det andra mikrovågsflödet är riktat snett nedåt, varigenom ett koherent interferensfältmönster åstadkommas i kavitetens lastzon med bidrag huvudsakligen från det direkta första mikrovågsflödet och det andra, efter reflexion i en motstående sidovägg, mikrovågsflödet.

8. Metod enligt patentkravet 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mikrovågsflöden vid inkopplingsöppningarna tillförs med huvud- sakligen vertikalt E-fält och horisontellt H-fält.

9. Metod enligt något av patentkraven 6, 7 eller 8, k ä n n e- t e c k n a d av att värmningsmaxima och -minima alstras med osymmetri- ska lägen relativt centrumområdet av kavitetens lastzon, som företrädes- vis utgörs av rotationscentrum för en i lastzonen anordnad roterande bottenplatta, varvid nämnda lägen bestämmes genom anpassning av de mot- stående sidoväggarnas inbördes avstånd och/eller lutning. 465 495 14

10. Resonant vägledaranordning för utförande av metoden enligt patent- kravet 6 för excitering av ugnskaviteten i en mikrovågsugn med mikrovågs- energi från en mikrovàgskälla via första och andra inkopplingsöppningar anordnade pá avstånd ifrån varandra, väsentligen vid en vertikal centrum- linje hos en sidovägg av kaviteten, k ä n n e t e c k n a d av att våg- r ledaranordningen är dimensionerad för grundmoden och innefattar en rak vågledare med rektangulärt tvärsnitt och utsträckning mellan inkopplings- öppningarna, vars ena bredsida är vänd mot kaviteten, att mikrovågskällan är inkopplad i vågledarens motstående bredsida via en lådformad utbukt- ning hos vågledarväggen, varvid lådformen sträcker sig tvärs över vågle- daren, är öppen mot vågledarens inre och har ett till grundmodens våg- längd anpassat läge längs vågledaren, varvid lådformens tvärgående sidor bildar två rätvinkliga steg, vars höjd är anpassad till mikrovågskällans antenn, medan ett centrumhäl är anordnat i ládans botten för införing av - nämnda antenn till ett läge mellan stegen.

11. Resonant vågledaranordning enligt patentkravet 10, k ä n n e- t e c k n a d av att vågledarens utmatningsöppningar är utformade för alstring av mikrovågsflöden med huvudsakligen vertikalt E-fält och hori- sontellt H-fält, och att vägledarens längd är så anpassad relativt våg- längden för vågledarens grundmod, att utmatningen vid öppningarna sker i motfas.

12. Resonant vägledaranordning enligt patentkravet 11, k ä n n e- t e c k n a d av att nämnda steg är symmetriskt belägna i förhållande till en centrumaxel genom mikrovågskällans antenn, och att vågledarens totala längd beräknats ur följande samband A - B = (k + n _ O,5)Ag där: A = vågledarens totala längd från övre begränsningskanten hos den övre utmatningsöppníngen till nedre begränsningskanten av den nedre utmatningsöppningen B = vågledarens längd frän nämnda centrumxel till övre begräns g ningskanten hos den övre utmatningsöppningen 1 k = konstant med ett värde i intervallet 0,7 - 0,9 n = 0,1,2,3,... A9 = våglängden för vägledarens grundmod.