SE515910C2 - Förfarande för matning av mikrovågor samt mikrovågsugn - Google Patents

Description

0100 i I 0 0 cout o nu nu vara nu so' o o c U *O c o ocg; ' I U I 0 n n Go o; y o 901 ut o 0 0 0 nya Ola 9 0 I I ? 5 9"* 0 :::= 2 ingenjörstimmar i anspråk, och kräver fortlöpande en stor arbetsinsats vid varje modifiering av mikrovågsugnens mikrovågssystem.

Andra försök till eliminering av problemen med reflekterad mikrovågseffekt grundar sig på olika former av tomgångsskydd. Ett tomgångsskydd har till uppgift att stänga av mikrovägsmatningen från källan om vissa gränsvärden överskrids. Ett första, uppenbart problem med detta angreppssätt är naturligtvis att uppvärmningen av den i kaviteten placerade lasten avstannar. Ett andra problem är var man skall lägga gränserna för när tomgångsskyddet skall träda in. Om den last som finns i kaviteten är liten, kan skyddssystemet träda in utan att man så önskar.

Det föreligger sålunda ett behov av förbättrade mikrovågsugnar, samt förfaranden för matning av mikrovågor till dessa, som undviker ovannämnda problem.

Sammanfattninqgav uppfinningen Föreliggande uppfinning har som övergripande syfte att eliminera problem som är förknippade med inmatning av mikrovågor till, och reflektion av mikrovågor från, en mikrovågsugns kavitet. Genom att öka sannolikheten för framgångsrik inmatning av mikrovågor till kaviteten, medger föreliggande uppfinning dessutom en verkningsgrad hos mikrovågsugnen som kan vara högre än hos mikrovägsugnar enligt den kända tekniken. Detta övergripande syfte, och andra syften och fördelar som kommer att framgå ur den följande beskrivningen, uppnås med en mikrovågsugn och ett förfarande av det slag som anges i de bifogade patentkraven.

I enlighet med uppfinningen är sålunda en mikrovågsugn försedd med åtminstone två matningsportar, igenom vilka matningsportar mikrovågor är avsedda att inmatas till mikrovågsugnens kavitet. Mikrovågsugnen är anpassad för primär matning igenom en första matningsport. Eventuell mikrovågseffekt som reflekteras 0000 0 0 00.0 , 0 0 . se g F' 0000 00 0000 0000 0 I I I Q 9 Ü 0 Du 0 G I 0 0 0 0 00 00 0. . 800 Ina 000 ÛIN I 0 l 0 l5 0 0 0~ 00 0000 0 0 0 00-0 00 00 0000 0 0 0 0 0 I 000 0 0 0 0 c 0 0 0 0010 000 n00u 0 0 0 0 0000 0000 0 0 n 4 Q000 0 0 I 0000 0000 0 BTS 910 001-00 0 0 a 0 00 00o00v 0 a 3 från den första matningsporten dirigeras till en andra matningsport, igenom vilken andra matningsport den från den första matningsporten reflekterade mikrovågseffekten matas till kaviteten. Föreliggande uppfinning åstadkommer sålunda en ny typ av seriell matning av mikrovågseffekt till en mikrovågsugn kavitet.

Enligt en aspekt av uppfinningen, åstadkommes en mikrovågsugn för hushållsbruk, vilken mikrovågsugn innefattar två eller flera matningsportar som utnyttjas för seriell matning av mikrovågseffekt till mikrovågsugnens kavitet.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen, åstadkommes ett förfarande för seriell matning av mikrovågor till en mikrovågsugns kavitet.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen år mikrovågsugnens mikrovågsgenerator operativt kopplad till en första matningsport via en mikrovågscirkulator. Nämnda cirkulator är anordnad att dirigera eventuell från den första matningsporten reflekterad mikrovågseffekt till en andra matningsport.

Det år föredraget, dock ej nödvändigt, att den första och den andra matningsporten år anordnade på sinsemellan ortogonala sidor av kaviteten, varigenom kaviteten således är matningsbar från två ortogonala håll. Ett sådant arrangemang ger en utökad möjlighet till specialanpassad kavitetsutformning samt ökar sannolikheten för framgångsrik inmatning av mikrovågor till kaviteten.

I en annan utföringsform av uppfinningen är mikrovågsugnens kavitet försedd med åtminstone tre matningsportar, varvid eventuell från den andra matningsporten reflekterad mikrovågsstrålning dirigeras till en tredje matningsport. Nämnda dirigering av mikrovågor från den andra matningsporten till den tredje matningsporten sker företrädesvis på liknande sätt som dirigeringen av mikrovågor från den första till den andra matningsporten. 00 0000 00 0000 0000 ß rara: :vasa .zrn 2. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 n» 0 0 0 0 000 000 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 v 0 0 0 0 0 0 0 0 o 0 0 0 0 v 0 0 0 0 00 00 000 00 000! OI' 4 I en annan utföringsform av uppfinningen är varje matningsport anordnad att mata mikrovàgor till huvudsakligen en enda bestämd mod i kaviteten. En fördel med denna typ av matning är att man på ett mer flexibelt sätt kan styra energifördelningen i kaviteten.

Enligt föreliggande uppfinning kan seriell matning av mikrovågseffekt till en mikrovågsugns kavitet ske via ett flertal matningsportar, med syfte att koppla in största möjliga andel av tillgänglig mikrovàgseffekt till kaviteten. Det är emellertid tänkbart att viss mikrovågseffekt reflekteras även frän den sista matningsporten i en serie av matningsportar, och därmed aldrig kommer in till kaviteten. Företrädesvis är mikrovågsugnen anordnad att låta sådan mikrovågseffekt infalla mot en konstlast, i vilken nämnda mikrovågseffekt omvandlas till spillvärme.

Man kan med fördel mäta hur mycket effekt som infaller mot konstlasten, och utnyttja resultatet av en sådan mätning för att styra matningen till mikrovågsugnen. Sådan styrning innefattar styrning av frekvensen hos den av mikrovågsgeneratorn emitterade mikrovågseffekten, samt styrning av effektnivån.

Det är föredraget att man styr matningen av mikrovågor på ett sådant sätt att den totala reflekterade effekten från kaviteten minimeras, varvid således största möjliga andel av tillgänglig mikrovågseffekt utnyttjas för uppvärmning av den i kaviteten placerade lasten.

Företrädesvis justeras därvidlag frekvensen hos mikrovägsstrålningen till en frekvens som ger en hög kopplingsfaktor till kaviteten.

Man kan även ställa upp ett gränsvärde för effekten som infaller mot konstlasten, vilket gränsvärde anger när mikrovågsugnens kavitet skall betraktas som tom, och mikrovàgsgeneratorn stängas av eller åtminstone justeras till en lägre effekt. 00 0000 00 0000 0000 0 0 0 0 51 5 91 0 2-22 Kortfattad beskrivninqpav ritningarna Uppfinningens olika syften och särdrag kommer att framgå tydligt ur den följande utförliga beskrivningen av ett antal föredragna utföringsformer. I beskrivningen görs hänvisningar till de bifogade ritningarna, på vilka Figur 1 är ett blockschema som översiktligt visar den grundläggande funktionen hos föreliggande uppfinning, Figur 2 schematiskt visar en mikrovågsugn, som är försedd med ett flertal matningsportar, vilka portar är anordnade att matas i enlighet med föreliggande uppfinning, Figur 3 schematiskt visar ett exempel på en kavitet som är försedd med matningsportar för excitering av utvalda moder i kaviteten, Figur 4 schematiskt visar en första föredragen typ av matningsport för användning i enlighet med föreliggande uppfinning, och Figur 5 schematiskt visar en andra föredragen typ av matningsport för användning i enlighet med föreliggande uppfinning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Uppfinningens grundläggande princip kommer nu att beskrivas ytterligare med hänvisning till figur 1. I figur 1 visas schematiskt en mikrovàgsgenerator 10 som är operativt kopplad till tre olika matningsportar 11, 12 och 13. Matningsportarna 11, 12, 13 är anordnade att koppla in mikrovàgssträlning i en mikrovàgsugns kavitet _ (ej visad) pä lämpligt sätt. Två föredragna typer av matningsportar beskrivs i denna ansökan. Det är emellertid självklart för fackmannen att även andra typer av matningsportar kan användas i enlighet med föreliggande uppfinning. Företrädesvis är de tre matningsportarna 11, 12, 13 placerade på sinsemellan ortogonala sidor i kaviteten (d v s pà kavitetens botten, sidovägg respektive tak). Det skall emellertid påpekas att föreliggande uppfinning inte är begränsad till någon 51 5 91 Û 6 bestämd placering av matningsportarna. Man kan sàlunda även tänka sig att tvä seriellt matningsbara portar är placerade på samma sida om kaviteten.

Mikrovàgor (d v s mikrovàgseffekt) leds från mikrovägsgeneratorn 10 till matningsportarna 11, 12, 13 medelst en transmissionsledning 14, till vilken matningsportarna är anslutna via en respektive mikrovägscirkulator 15, 16 och 17. Detta arrangemang leder till att mikrovägseffekt som eventuellt reflekteras från någon matningsport kommer att dirigeras vidare i transmissionsledningen 14, och kommer alltså inte tillbaka i riktning mot generatorn 10. Mikrovàgseffekt som exempelvis inte kopplas in i kaviteten via den första matningsporten 11, kommer sålunda att dirigeras vidare mot den andra matningsporten 12 av mikrovàgscirkulatorn och kopplas in i kaviteten via denna andra matningsport och en därtill anordnad, andra mikrovàgscirkulator 16. Ett försök görs därmed, automatiskt, till inkoppling av den mikrovàgssträlning som inte kunde kopplas in igenom den första matningsporten 11 istället igenom den andra matningsporten 12. I de fall den andra matningsporten 12 är placerad pà en sida som är ortogonal mot den sida på vilken den första matningsporten 11 är placerad, kan sannolikheten att inkoppling via den andra matningsporten skall lyckas öka ytterligare.

Med syfte att ytterligare öka inmatningsmöjligheterna till kaviteten, finns företrädesvis även en tredje matningsport 13.

Mikrovàgssträlning som eventuellt reflekteras även från den andra matningsporten 12 dirigeras, på liknande sätt som tidigare, via den andra mikrovägscirkulatorn 16 till den tredje matningsporten 13. Som säkerhetsätgärd, i det fall mikrovàgor skulle reflekteras även från den tredje matningsporten, är företrädesvis en tredje mikrovägscirkulator 17 anordnad att dirigera mikrovàgor, som reflekteras från den tredje matningsporten, till en QIO: 0 l o :con n c 0 no i oo 0000 OI nian 0000 0 u I 0 0 n I 0 co 0 I 0 0 0 Il 0 51 ß 91 ß :z-:zaizz 7 konstlast 18. All mikrovàgsstràlning som infaller mot konstlasten 18 kommer därvidlag att omvandlas till spillvärme.

Företràdesvis mäter man effekten hos den strålning som infaller mot konstlasten 18, och utnyttjar resultatet av en sådan mätning för att styra generatorn 10. Sådan styrning kan exempelvis innefatta justering av frekvensen hos de från generatorn emitterade mikrovàgorna eller justering av den mikrovàgseffekt som generatorn ger.

Figur 2 visar en kavitet 20 i en mikrovågsugn (ej visad), samt på kavitetens 20 inneslutningsyta placerade matningsportar. I figuren visas tre matningsportar 21, 22 och 23, som är placerade pà den i figuren högra inneslutningsytan, pà kavitetens tak respektive på kavitetens bakre inneslutningsyta. Den visade placeringen av matningsportarna 21, 22 och 23 är ett exempel på ortogonal placering av matningsportarna. Även om den visade kaviteten 20 är en rektangulär kavitet, inses att en liknande fördelning av matningsportarna kan utnyttjas i samband med exempelvis en cylindrisk kavitet.

Seriell matning av mikrovàgseffekt till kaviteten sker i enlighet med föreliggande uppfinning genom att mikrovàgor leds till de tre matningsportarna 21, 22, 23, som är anordnade i en serie, via en transmissionsledning och ett för varje matningsport respektive dirigeringsorgan (i figuren indikerat medelst pilar).

Inmatning sker först igenom den första matningsporten 21.

Mikrovàgseffekt som eventuellt reflekteras från den första matningsporten 21 dirigeras av den första matningsportens dirigeringsorgan vidare i transmissionsledningen för efterföljande inmatning igenom den andra matningsporten 22. Mikrovàgor som eventuellt reflekteras fràn den andra matningsporten 22 dirigeras av den andra matningsportens dirigeringsorgan vidare i transmissionsledningen för efterföljande inmatning igenom den tredje matningsporten 23. Även den tredje matningsporten har ett associerat dirigeringsorgan, niin 0 n :Out a 0 0 O OI I I 0 O 0 nn elen nu 0000 0010 0 6 0 c I 0 I n to Ia 000 Inc I I nal oss 0 0 n t 0 0 0 51 ß 9 'i Û íië-:šf vilket dirigerar mikrovågseffekt som eventuellt reflekteras även från den tredje matningsporten vidare i transmissionsledningen. Mikrovàgseffekt som inte kopplas in till kaviteten igenom någon av matningsportarna i serien av matningsportar bringas slutligen företrädesvis att infalla mot en konstlast (ej visad), i vilken \N\\mikrovågseffekten omvandlas till spillvärme. lO l5 Figur 3 visar schematiskt en föredragen placering av fyra olika matningsportar, för excitering av två olika moder i kaviteten 30. En första och en andra matningsport är anordnad att excitera en första mod i kaviteten, och en tredje och en fjärde matningsport är anordnad att excitera en andra mod i kaviteten. För att bilden inte skall bli alltför komplicerad, har transmissionsledningarna och mikrovågscirkulatorerna utelämnats från figuren, men efter genomläsning av denna beskrivning är det uppenbart för fackmannen hur dessa delar skall placeras för erhållande av den uppfinningsmässiga funktionen.

I det i figur 3 visade exemplet har kaviteten 30 måtten b = 327 mm, d = 327 mm, h = 189 mm. Kaviteten har sålunda ett kvadratiskt tvärsnitt i horisontalplanet. De matningsportar som visas i figuren är anpassade för matning av moderna TMM2 och TMQQ angivet i det i figuren visade koordinatsystemet. Den första matningsporten 31, som är anpassad för matning av moden TMM2, är placerad “vid X = b/2, y = d/4, z = h och den andra matningsporten 32, som också år anpassad för matning av moden TMM2, är placerad vid x = b/2, y = d, z = h/2. Den tredje matningsporten 33, som är anpassad för matning av moden TMu¿, är placerad vid X = b, y = d/2, z = h/2 och den fjärde matningsporten 34, som också år anpassad för matning av moden TMQH, är placerad vid x = b/4, y = d/2, z = h. I figuren indikeras även hur portarna 31, 32, 33 och 34 är vridna, vilket antyder vilken komponent av magnetfåltet i kaviteten som exciteras av respektive port. Ur beskrivningen av föredragna typer av nu 010! en 0000 0000 0000 I o a I o 1 utan o o OI U nu on øaøc o a on 0 0 uno 0 o n n 1 0 n 0 en nano uno CW ...A Ufi V3 .in CÉ 0 u vn on nova n u matningsportar nedan inses nämligen att koppling sker till en bestämd komponent av magnetfältet i kaviteten.

Vid matning av mikrovàgor till den i figur 3 visade kaviteten 30 matas, var för sig, åtminstone två moder i kaviteten (TMM2 och TMM2). den första matningsporten 31 via en första Moden TMM2 matas primärt via mikrovägscirkulator (ej visad). Mikrovàgseffekt som eventuellt reflekteras frän kaviteten tillbaka in igenom matningsporten 31 dirigeras automatiskt vidare till den andra matningsporten 32, som fungerar som en sekundär matningsport för kavitetsmoden TMM2. På liknande sätt matas moden TMM2 primärt via den tredje matningsporten 33 via en andra mikrovàgscirkulator (ej visad).

Mikrovàgseffekt som eventuellt reflekteras från kaviteten tillbaka in igenom matningsporten 33 dirigeras automatiskt vidare till den fjärde matningsporten 34, som fungerar som en sekundär matningsport för kavitetsmoden TT4412.

I analogi med vad som har beskrivits tidigare, kan mikrovàgseffekt som eventuellt reflekteras även från den andra respektive fjärde matningsporten dirigeras vidare till ytterligare en respektive matningsport, eller bringas att infalla mot en konstlast, i vilken konstlast mikrovàgorna omvandlas till spillvärme. Man kan tänka sig att det finns en kostlast per matningsslinga (d v s en för matningsportarna 31,32 och en för matningsportarna 33, 34) eller en för samtliga slingor gemensam konstlast, Figur 4 visar en perspektivvy över en första ' föredragen typ av matningsport för användning i enlighet» med föreliggande uppfinning. I det visade exemplet leds mikrovägor till matningsporten medelst en transmissionsledning i form av en mikrostrip 41, som ligger utanför kavitetens inneslutningsyta 42.

Mikrostripens 41 ledningsplan är pà ett ställe 43 kortslutet med jordplanet 42 (i det visade exemplet detsamma som kavitetens inneslutningsyta), vilket leder till att de mikrovägor som propagerar i ledningen 41 0 n o n lO lO reflekteras vid nämnda kortslutning 43; en stående våg uppträder i transmissionsledningen 41. På ett avstånd frän nämnda kortslutning motsvarande en halv våglängd i mikrostripen 41, är en slits 44 formad i jordplanet och i kavitetens inneslutningsyta. På nämnda avstånd från kortslutningen 43 uppvisar den stående vägen i transmissionsledningen 41 ett strömmaximum, varför även magnetfältet på denna plats uppvisar ett maximum.

Magnetfältet ligger naturligtvis cirkulärt kring ledningen, och kommer sålunda att släppas in i kaviteten genom nämnda slits.

I figur 5 visas en andra föredragen typ av matningsport för användning i enlighet med föreliggande uppfinning. Till skillnad från föregående fall med en slits i jordplanet/kavitetsväggen, är ledningsplanet 51 nu kortslutet med jordplanet 52 (som även i detta fall är detsamma som kavitetens inneslutningsyta) i form av en slinga 53, som når in igenom en öppning i kavitetsväggen.

Ström kommer således att gå runt slingan 53 och därmed inducera ett magnetiskt flöde tvärs slingans plan.

Slingan benämns därför H-slinga, eftersom koppling sker till H-fältet i kaviteten.

Om kopplingen till kaviteten inte är perfekt, kommer viss mikrovågseffekt att reflekteras tillbaka in igenom matningsporten, tillbaka i transmissionsledningen. Enligt föreliggande uppfinning dirigeras mikrovågseffekt som reflekteras från en matningsport vidare till en annan matningsport, varigenom matning till kaviteten sker även via en ytterligare matningsport. Matning via portarna sker sålunda seriellt.

Claims (18)

nu 10 15 20 25 30 35 51 5 93 Û ÉIFÉÄI; fgffifiïï; 11_ PATENTKRAV

1. Förfarande för matning av mikrovàgor till en mikrovàgsugns kavitet, innefattande stegen att mata mikrovàgseffekt till kaviteten medelst en första matningsport, dirigera eventuell, från den första matningsporten reflekterad mikrovàgseffekt till en andra matningsport, och mata den från den första matningsporten reflekterade mikrovàgseffekten till kaviteten medelst den andra matningsporten.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, som dessutom innefattar stegen att dirigera eventuell, fràn den andra matningsporten reflekterad mikrovågseffekt till en tredje matningsport, och mata den från den andra matningsporten reflekterade mikrovàgseffekten till kaviteten medelst den tredje matningsporten.

3. Pörfarande enligt något av ovanstående patentkrav, som dessutom innefattar steget att bringa mikrovàgseffekt som reflekteras fràn den sista matningsporten i en serie av matningsportar att infalla mot en konstlast, vilken konstlast absorberar infallande mikrovàgseffekt.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, som dessutom innefattar steget att mäta den mikrovàgseffekt som infaller mot konstlasten.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, varvid resultatet av mätningen av den mikrovàgseffekt som infaller mot konstlasten utnyttjas för styrning av mikrovàgornas frekvens och/eller effekt. nu 00 0000 oo 0000 oss! :O 10 15 20 25 30 35 12

6. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid matning medelst den första matningsporten och matning medelst den andra matningsporten sker från tvä sinsemellan ortogonala sidor av kaviteten.

7. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid matning medelst den första matningsporten sker via en mikrovägscirkulator, vilken cirkulator ástadkommer nämnda dirigering till den andra matningsporten.

8. Förfarande enligt något av ovanstående patentkrav, varvid varje matningsport matar huvudsakligen en enda bestämd mod i kaviteten.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, varvid den första och den andra matningsporten matar en och samma bestämda mod i kaviteten. 10. och den andra matningsporten matar tvä olika moder i

10. Förfarande enligt patentkrav 8, varvid den första kaviteten. ll. matningsportarna inmatade mikrovägseffekten fördelas i

11. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid den igenom kaviteten medelst mikrovägsomrörare.

12. Mikrovågsugn innefattande en kavitet, en mikrovàgsgenerator, en första matningsport och en andra matningsport, vilka matningsportar är anordnade att mata in mikrovägseffekt till kaviteten, varvid mikrovàgsgeneratorn är operativt kopplad till den första matningsporten, och den första matningsporten är operativt kopplad till den andra matningsporten på ett sådant sätt att eventuell mikrovàgseffekt som reflekteras från den första matningsporten dirigeras till den andra matningsporten. aula nu Jolo aina 000: ab 00 10 15 20 25 30 35 515 910 13

13. Mikrovågsugn enligt patentkrav 12, som dessutom innefattar ett dirigeringsorgan, som har en första, en andra och en tredje anslutning, varvid dirigeringsorganets första anslutning är operativt kopplad till ganeratorn, dess andra anslutning är operativt kopplad till den första matningsporten och dess tredje anslutning är operativt kopplad till den andra matningsporten, vilket dirigeringsorgan är anordnat att dirigera mikrovågseffekt som inkommer på den första anslutningen till utmatning på den andra anslutningen, och dirigera mikrovågseffekt som inkommer på den andra anslutningen till utmatning på den tredje anslutningen.

14. Mikrovågsugn enligt patentkrav 13, varvid dirigeringsorganet innefattar en mikrovågscirkulator.

15. Mikrovågsugn enligt något av patentkraven 12 till 14, varvid åtminstone någon av matningsportarna är anordnad att tillföras mikrovågseffekt medelst en transmissionsledning i form av en stripline eller en mikrostrip, vilken transmissionsledning har en slits i sitt jordplan på ett ställe som åtminstone delvis överlappar nämnda matningsport samtidigt som transmissionsledningen uppvisar ett strömmaximum vid nämnda slits, varigenom magnetfältet i nämnda transmissionsledning släpps in i kaviteten och därmed matar energi till denna.

16. Mikrovågsugn enligt något av patentkraven 12 till 14, varvid åtminstone någon av matningsportarna är anordnad att tillföras mikrovågseffekt medelst en transmissionsledning i form av en stripline eller en mikrostrip, vilken transmissionslednings jordplan är kortslutet med dess ledningsplan medelst en slinga, vilken slinga sticker in i kaviteten genom nämnda matningsport, varigenom en H-slinga bildas, som matar in energi i kaviteten. 0000 ll cl 0010 ut 0000 0000 on n :nu 00 10 5"* 5 91 Ü ëfIš-Ilšf 14

17. Mikrovågsugn enligt något av patentkraven 12 till 16, konstlast år anordnad att absorbera mikrovågseffekt som som dessutom innefattar en konstlast, vilken reflekteras från den sista matningsporten i en serie av matningsportar.

18. innefattar en givare för direkt eller indirekt mätning av Mikrovågsugn enligt patentkrav 17, som dessutom mot konstlasten infallande mikrovågseffekt.