ES2317041T3 - Aplicador de calor por microondas. - Google Patents

Abstract

Aplicador de microondas rectangular que opera a una frecuencia de funcionamiento predeterminada, que tiene unas dimensiones transversales primera (Y) y segunda (X) y una dimensión longitudinal (Z), caracterizado porque dichas dimensiones son seleccionadas, en relación a dicha frecuencia de funcionamiento predeterminada, de manera que el aplicador soporta un primer modo híbrido TEym;1 evanescente y un segundo modo híbrido TEym-2k;1 propagativo, donde m es un número entero impar mayor que 1 (m = 3, 5, 7, etc.) y k es un número entero positivo (k = 1, 2, 3, etc.), y donde m-2k es positivo.

Description

Aplicador de calor por microondas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de los aplicadores de microondas de extremo abierto. Más concretamente, la invención se refiere a los aplicadores diseñados para calentar una carga que es exterior a y que no necesariamente está en contacto con el extremo abierto del aplicador. La carga por lo general es transportada en un transportador de microondas transparente. Por debajo del transportador, por lo general hay una estructura metálica que actúa como parte de la carcasa del conjunto del microondas y como medio de mejora de la uniformidad del calentamiento de la carga.

Antecedentes de la invención

En el documento US-5828 040 y en su homólogo Europeo EP 0 746 182 se describen aplicadores de microondas de la técnica anterior con ciertas similitudes con la presente invención.

El aplicador de modo híbrido simple concreto de la técnica anterior anteriormente indicada resuelve un problema principal de una técnica anterior aún anterior, es decir, el del calentamiento irregular y el del sobrecalentamiento excesivo del borde. El calentamiento irregular se evidencia por un patrón de calentamiento discontinuo y bastante impredecible con puntos calientes y fríos (causados por una acción multimodo). El sobrecalentamiento de borde por lo general se da en cargas que tienen una alta permitividad, tales como los típicos artículos de alimentación compactos. El sobrecalentamiento de borde es causado por componentes de un fuerte campo eléctrico horizontal que son entonces paralelos a los bordes principales del artículo de alimentación.

El tipo concreto de modo híbrido propagativo en el aplicador de la técnica anterior anteriormente indicada se caracteriza por una impedancia real dirigida verticalmente (dirección Z) muy baja. Esto da como resultado fuerzas de campo eléctrico horizontal (direcciones X e Y) bajas en relación a aquellas ondas planas que inciden perpendicularmente (dirección Z). Mediante la elección de un modo híbrido TEy, el componente de campo eléctrico en la dirección Y en el aplicador se vuelve cero, lo que es todavía más ventajoso ya que entonces no se producirá el sobrecalentamiento de los bordes de carga en la dirección Y. Cabe destacar que la orientación de la alimentación determina si el modo se vuelve en un modo TEy o en un modo TEx. El efecto de sobrecalentamiento del borde es un fenómeno de difracción microondas no resonante causado por un componente de campo E incidente paralelo al borde. Este fenómeno es indiferente a la dirección de incidencia, siempre y cuando la propagación resultante en la cuña se produzca fuera de su borde.

El particular modo aplicador de baja impedancia tiene preferentemente el índice horizontal más bajo posible (es decir, igual a 1) en la dirección de transporte de la carga, ya que así se minimiza la fuga de microondas en dicha dirección desde los aplicadores. Por consiguiente, la interacción (acoplamiento cruzado) entre aplicadores consecutivos en esta dirección se minimiza, lo que reduce la complejidad de las estructuras de obstrucción o barrera de microondas al final de túnel. Con el transporte de carga en la dirección Y, el patrón de calentamiento de cada aplicador individual en cargas en movimiento se vuelve así bandeado. Esto se compensa mediante escalonado lateral (es decir en dirección X) de aplicadores consecutivos o filas de aplicadores.

El particular modo TEy de baja impedancia tiene tendencia a crear un modo de onda de superficie de propagación guiado (el denominado modo Magnético de Sección Longitudinal, o modo LSM) en la región que incluye el lado inferior de los artículos de carga y la estructura base metálica del fondo del túnel. Aunque dichos modos dan como resultado un calentamiento favorable desde debajo en artículos de alimentación típicos de aproximadamente 15 mm o más de altura, hay un problema cuando son utilizados varios aplicadores escalonados en lo referente a que una parte significativa del patrón de calentamiento se determina por las ondas estacionarias LSM en la dirección X entre las paredes laterales del horno túnel, y no sólo por los campos de los aplicadores individuales.

Cuando se emplea el modo TEy anteriormente mencionado, puede haber una tendencia tanto de la propagación de los campos del aplicador en la dirección X, como de acoplamiento cruzado entre los aplicadores. Por acoplamiento cruzado, se entiende una transmisión de potencia no deseada entre aplicadores adyacentes, bien por acoplamiento directo o mediante el acoplamiento de modo LSM a través de la región de carga. La técnica anterior anteriormente indicada no proporciona ninguna solución a estas imperfecciones.

De acuerdo con la técnica anterior anteriormente indicada, las formas de realización preferentes incluyen un canal de alimentación en la parte superior de las paredes laterales del aplicador, estando el aplicador diseñado para los modos TEy_{11} o TEy_{21}. Sin embargo, hay casos en los que son preferibles aberturas de aplicador más grandes, para conseguir una densidad de flujo de menor potencia para los artículos de carga sin necesidad de reducir la potencia de salida de cada generador de microondas (magnetrón). Para diseñar con éxito aplicadores de microondas para modos superiores, por ejemplo, modos TEy_{31} o TEy_{52} o TEy_{71}, resultan necesarios otros medios de alimentación del microondas.

Si la altura del túnel es elevada, habrá una mayor probabilidad de fuga de microondas a través de los extremos del túnel dentro del ambiente circundante. Para alturas de túnel fijas, es entonces posible usar diversos tipos de barreras de la técnica anterior, como líneas de retardo, barreras en cuarto de onda y barreras que actúan por desajuste de modos. Para este fin también pueden utilizarse medios de absorción. Dichas barreras o elementos de absorción normalmente solamente se aplican a las superficies horizontales (superior e inferior) de la abertura del túnel, pero pueden también utilizarse en las paredes laterales verticales en la abertura del túnel y en la región de obstrucción o barrera. Sin embargo, si la altura del túnel es variable, resulta muy difícil implementar estructuras de barrera de la técnica anterior en las paredes verticales.

Otra serie de problemas con la técnica anterior se refiere a la altura del conjunto del aplicador más la parte inferior del túnel. Esto se aborda con cierto detalle en la técnica anterior indicada, donde la "altura efectiva" en el sistema es un parámetro bastante sensible. Para conseguir un factor de reflexión aceptablemente bajo (desajuste débil) del sistema, se deben establecer restricciones a la "altura efectiva" así como a la permitividad de la carga. Junto con esto, hay que reseñar que las condiciones de modo Brewster son consideradas en la técnica anterior como las más deseables. No se abordan ni modos resonantes de cuarto de onda, ni modos de orden cero.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es abordar los problemas anteriormente mencionados relativos a las ondas LSM de dirección X, la propagación de modo del aplicador para alturas de túnel elevadas, y la obstrucción de las paredes verticales del túnel.

Este objetivo se alcanza mediante un aplicador de extremo abierto con un diseño que se caracteriza porque emplea dos modos TEy complementarios, uno de los cuales es evanescente (es decir, tiene una longitud de onda normalizada v > 1). Esto está en contraposición con la técnica anterior indicada, en la que sólo se emplea un modo propagativo.

El modo evanescente, que es el modo de transferencia de potencia principal, es un modo TEy_{m1} donde el índice m es preferentemente un número impar (m = 3, 5 ó 7). El segundo modo, que es simultáneamente excitado en el aplicador, es un modo propagativo y tiene el único propósito de proporcionar un campo magnético contradireccional en la dirección Y, en la abertura de la pared del aplicador de dirección Y horizontal. El efecto de la interacción entre los dos modos es que los campos del modo principal continuarán propagándose hacia abajo desde la abertura del aplicador hacia la carga de forma relativamente ininterrumpida y limitada.

Teniendo el modo principal evanescente, el control de la fase comparativa se vuelve más fácil ya que el modo evanescente no tiene fase, y la fase del modo bajo el aplicador no varía significativamente para diferentes alturas de túnel y para diferentes cargas. Esto significa que la sensibilidad del sistema a la altura de túnel y a la carga se vuelve casi insignificante, al menos dentro de todas las variaciones útiles desde el punto de vista práctico. Esto puede expresarse a medida que el modo del aplicador se vuelve más aislado de la región del túnel con respecto al ajuste del sistema. El uso de un modo de transferencia de potencia principal en la forma de un modo evanescente junto con otro modo aplicador complementario como el descrito anteriormente es la principal contribución de la presente invención.

Obviamente, el modo principal no puede ser altamente evanescente, ya que entonces se produciría una fuerza de campo excesiva en la región de alimentación del aplicador. La evanescencia se caracteriza por su distancia de amortiguación o extinción, que es la distancia en una (matemáticamente) guía de ondas cilíndrica por encima de la cual la densidad de energía decae o se extingue por un factor de e (\approx 2,72). Se obtiene una función deseable si la distancia de amortiguación es comparable a la altura del aplicador por encima de la cual tiene lugar la decadencia o extinción.

Hay que reseñar que las ondas directas e inversas (reflejadas) de un modo evanescente no son ortogonales como en los modos propagativos. Se cumple que el factor de reflexión de una carga bajo el aplicador, como se ve en el alimentador del techo del aplicador, por lo general viene a ser más bajo que lo que se debería esperar en base al factor de reflexión de la propia carga para este modo. Este fenómeno contribuye a las propiedades prácticas favorables del sistema de la invención.

Otra ventaja de la presente invención se refiere al comportamiento de la condición resonante que se produce en el sistema. El modo evanescente en un sistema de aplicador adecuadamente diseñado de acuerdo con la invención se vuelve inherentemente resonante, ya que la energía capacitiva excedente del modo evanescente en el aplicador se compensa tanto por una inductividad ajustada del segundo, modo propagativo, como por el salto de impedancia en la región de abertura del aplicador.

En una forma de realización de la invención, los efectos anteriores se consiguen mediante el empleo de un modo TEy_{31} evanescente para el modo de transferencia de potencia principal, junto con un modo TEy_{11} propagativo para el segundo, modo contrarrestante. La excitación es entonces simétrica alrededor del centro del techo del aplicador en ambas direcciones X e Y. Para excitar estos modos, se requieren al menos dos ranuras de excitación paralela, de dirección Y. Dicha geometría de excitación también eliminará la excitación de todos los modos TEy_{nm} cuando cualquiera o ambos índices m y n sean pares. Esta geometría de alimentación es una característica general ventajosa de la invención, ya que el aplicador en algunas formas de realización puede necesitar ser mayor en la dirección X (dimensión a) que en la dirección Y (dimensión b), haciendo posible que el aplicador soporte dichos modos superiores no deseados. Más concretamente, es deseable tener un campo H de dirección X débil (especialmente en las paredes del aplicador en Y=0 e Y=b), tal que la fuga de la energía de microondas en el túnel de abajo resulte baja en la dirección Y. Por tanto, a/m debería ser pequeña y b/n debería ser grande, conduciendo al hecho de que la dimensión a del aplicador necesita ser mayor que la dimensión b para algunas selecciones de los modos soportados.

La excitación por medio de dos ranuras paralelas que conectan el aplicador con una guía de ondas de alimentación TE_{10}, presentando las ranuras una elongación a lo largo del lado ancho del aplicador y estando situados a los lados de la guía de ondas de alimentación, da como resultado una correcta polaridad opuesta de los campos magnéticos en las ranuras. En general y para cualquier tipo de guía de ondas de alimentación, la alimentación de la energía de microondas al aplicador debería llevarse a cabo de manera que los campos H a lo largo de la ranura sean antiparalelos. En otras palabras, la alimentación podría también ser llevada a cabo por otros tipos de guía de ondas, como una guía de ondas TE_{11} o TE_{20}, siendo preferible no obstante el tipo TE_{10}.

Sin embargo, para la transición entre la guía de ondas de alimentación TE_{10} y el aplicador para mostrar también una buena transformación de impedancia, resulta necesario en la teoría y en la práctica incluir elementos reactivos. En este contexto, es preferible añadir un apoyo metálico grande en la línea central de la guía de ondas TE_{10}, en una posición a medio camino entre las ranuras. Este ajuste de impedancias por medio de un elemento reactivo en forma de apoyo metálico colocado centralmente en la guía de ondas de alimentación es otra característica útil de la invención.

Cuando se utiliza un modo TEy_{m;1} (donde m=3, 5, 7, etc.) como el principal modo evanescente de transferencia de potencia, el modo complementario propagativo debería ser en general un modo TEy_{m-2k;1} (donde k=1, 2, 3, etc.). Por ejemplo, cuando se utiliza el modo TEy_{51} (m=5) como el principal modo evanescente de transferencia de potencia, el modo propagativo complementario podría ser el modo TEy_{31} (k=1) o el modo TEy_{11} (k=2). Por razones físicas, por su puesto, ningún índice puede volverse negativo. Sin embargo, se hace crecientemente difícil eliminar modos no deseados de los aplicadores cuando se utilizan índices de modos superiores. Para eliminar dichos modos no deseados, es preferible tener filtros de modo en forma de dos o más varillas metálicas o placas extendidas de dirección Y a lo largo de todo el largo entre las paredes de aplicadores opuestos. Las posiciones correctas para estas varillas o placas pueden determinarse por experimentación o mediante modelado electromagnético. El objetivo es por consiguiente obtener una fuerza igual para las zonas críticas alargadas de dirección Y por debajo del aplicador, que primordialmente caracterizan el patrón de calentamiento, más otra, zona crítica alargada más débil justo debajo de cada lado de la pared del aplicador de dirección Y. La utilización de barras o placas discriminativas de modo en la manera anteriormente descrita es otra característica útil de la invención.

El efecto principal de los modos LSM no deseados es que crean una propagación de energía en la dirección X, la cual también se mantiene más allá de los laterales desde la proyección de la abertura del aplicador sobre la placa metálica (es decir, en la dirección X). El modo LSM o modos bajo la carga están soportados por corrientes en la dirección X en la placa metálica debajo de la cinta y la carga. La propagación no deseada de estos modos LSM más allá de los límites deseados pueden por consiguiente reducirse si la trayectoria de la corriente de dirección X en la placa metálica es perturbada o interrumpida. La forma preferente de conseguir esto es utilizar una placa metálica ondulada (donde las ondulaciones están en la dirección Y, es decir en la dirección del movimiento de la cinta), o fijar o soldar perfiles metálicos en la placa que creen un patrón conductor geométrico similar. La altura variable (los escalones) de la placa causa cambios en la impedancia de dirección X del modo LSM, de manera que se refleja principalmente entre escalones adyacentes. Nuevamente, la optimización del patrón de ondulación de la placa metálica preferentemente se lleva a cabo mediante experimentación y/o mediante modelado electromagnético. El objetivo es pues obtener un buen calentamiento desde abajo (es decir, crear un modo LSM) mientras se minimiza la propagación en dirección X desde todos los aplicadores lateralmente montados. Este uso y esta optimización de las ondulaciones o similar es otra característica útil de la presente invención.

Todos los modos TEy_{m1} tienen características de campo bastante similares en las paredes laterales verticales de dirección Y. Por ejemplo, hay campos magnéticos verticalmente dirigidos dominantes cerca de las paredes laterales del túnel fuera de la sección de calentamiento del túnel de microondas. Una forma eficiente de obstruir estos campos, y por tanto de llevar a cabo una reducción de la fuga de microondas en las aberturas del túnel, es proporcionar una ranura de cuarto de onda alargada horizontalmente en la parte lateral del túnel anteriormente mencionada. Esta ranura puede situarse a una distancia vertical de la abertura del aplicador bastante corta, que hace que este enfoque sea también aplicable a equipamientos con una altura de túnel variable. Esta forma de obstrucción es también otra característica útil de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Las características de la presente invención son ilustradas en los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de una configuración de aplicador de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2 muestra una vista en sección transversal de una configuración de aplicador de acuerdo con la presente invención; y

La Figura 3 muestra un aplicador único de acuerdo con la presente invención, diseñado para un modo evanescente de transferencia de potencia principal TEy_{51}.

En todos los dibujos, se utilizan referencias similares para características similares.

Descripción detallada

A continuación se describe una forma de realización de una configuración de aplicador de acuerdo con la presente invención. Las Figuras 1 y 2 muestran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de esta forma de realización, que incluye una caja rectangular de extremo abierto de dimensiones tales que pueda potenciar por un lado un modo TEy_{31} evanescente en el aplicador, y por otro lado crear una amplitud significativa de un modo TEy_{11} propagativo en la misma, de manera que se produzca una condición resonante en el propio aplicador que incluye su región de abertura. Las figuras muestran tres aplicadores 4 dispuestos uno junto al otro y separados mediante paredes inter-aplicador 5; sin embargo, la descripción que a continuación sigue se referirá principalmente a un aplicador Único.

Aunque la presente invención se describe en referencia a una frecuencia de microondas de 2450 MHz, la persona experta tendrá claro que las dimensiones presentadas en la presente memoria deberán ser modificadas a escala lineal si se emplean otras frecuencias.

A modo de ejemplo, las dimensiones internas del aplicador de 183 x 306 mm en las direcciones X e Y, y una altura de 105 mm (la dimensión Z) satisfacen estos criterios para los modos anteriormente mencionados, y también el criterio de comportamiento resonante en la frecuencia ISM de 2450 MHz.

Debe entenderse que la cinta 7, que transporta la carga (no mostrada) hacia y desde el aplicador, tiene una dirección de movimiento paralela a la dimensión Y. La cinta 7 y la carga que transporta se mueven dentro de un túnel 8.

Se puede calcular directamente mediante métodos analíticos conocidos para guías de ondas que la distancia de amortiguamiento para el modo TEy_{31} evanescente es de 91 mm, y que la longitud de onda para el modo TEy_{11} propagativo es de 132 mm. Por lo tanto, en conformidad con una selección preferente de acuerdo con la invención, la altura del aplicador y la distancia de amortiguamiento del modo evanescente son seleccionadas para que sean aproximadamente las mismas.

El aplicador es alimentado desde una guía de ondas TE_{10} 1 mediante dos ranuras paralelas 2 en el techo del aplicador 4. A medio camino entre las ranuras 2, hay un elemento reactivo en forma de apoyo metálico 3. El propósito de este apoyo metálico es, tal y como se ha mencionado anteriormente, proporcionar una buena transformación de impedancia en la transición desde la guía de ondas 1 hasta el aplicador 4. El apoyo 3 puede estar fijado a la parte inferior o la parte superior de la guía de ondas. A continuación se proporcionarán más detalles de la alimentación de microondas al aplicador. Como para cualquier aplicación de microondas, las ranuras de alimentación son cubiertas adecuadamente por algún material transparente de microondas 9 por razones prácticas.

En el extremo abierto del aplicador, paralelos a la dimensión Y, se disponen unos rebordes horizontales 11. Un reborde 11 de este tipo presenta el efecto de reducir la difracción en la dirección X en el borde inferior de la pared del aplicador. Por lo tanto, la amplitud del modo complementario se vuelve lo suficientemente grande para cancelar al menos parcialmente el modo evanescente principal justo por debajo del extremo del aplicador horizontal abierto (obsérvese que este modo evanescente no tiene fase). La fase de aproximadamente 245º (180º + 65º) desde el techo del aplicador es lo que se requiere para la resonancia en consideración a los saltos de impedancia de los modos en la abertura del aplicador, lo que es un efecto de cancelación de amplitud de campo significativo (más de la mitad), tal que la cancelación significativa de los campos magnéticos (H) implica que las amplitudes relativas de los dos modos son aproximadamente iguales en esa región. El resultado de esto es que el diagrama de campo inherente al modo TEy_{31} no resultará alterado demasiado por el cese de la pared vertical del aplicador, y continuará directamente hacia abajo. La optimización de este efecto y el equilibrado de modo pueden ser llevados a cabo por modelado electromagnético en vez de mediante una tediosa experimentación, una vez conocidas las condiciones estructurales de campo
deseadas.

En otro ejemplo, el aplicador está diseñado para un modo evanescente TEy_{52} como principal portador de potencia. Un aplicador de este tipo se muestra esquemáticamente en la figura 3, donde las dimensiones del aplicador en este caso son de 308 x 305 x 105 mm. Puesto que se puede soportar un mayor número de modos mediante una mayor cavidad o aplicador, en este caso hay una necesidad de estabilizar el modo deseado de manera que no resulte distorsionado ni degenerado con algún modo no deseado. Esta estabilización se proporciona mediante placas metálicas 13, como se muestra en la figura. Estas placas 13 están situadas longitudinalmente a lo largo de la dirección Y, y son proporcionadas cerca de la abertura del aplicador. La optimización puede por supuesto ser realizada mediante experimentación, pero el modelado electromagnético es actualmente un método mucho más rápido. Nuevamente, resulta de ayuda considerar la influencia de la optimización en términos de diagramas de campo.

A continuación se procederá a describir la configuración de la alimentación del microondas de acuerdo con la invención.

Las dimensiones del aplicador de la invención son tales que el modo evanescente dominante tiene una impedancia imaginaria (capacitiva) bastante baja. Por consiguiente, deben producirse una transformación de impedancia significativa y también una compensación reactiva en la región de alimentación del aplicador. Hasta cierto punto, estos problemas más graves son abordados en la técnica anterior anteriormente indicada, donde se reivindica que sólo un plano de alimentación vertical en la parte superior de una pared del aplicador proporciona buenas condiciones para el ajuste de impedancias.

De acuerdo con la presente invención, se obtiene una primera reducción de impedancia en la transición entre la guía de ondas de alimentación y el aplicador mediante la utilización de una combinación de ranuras paralelas 2 en la guía de ondas de alimentación TE_{10} 1, conectando la guía de ondas al techo del aplicador. Una segunda reducción de impedancia se consigue mediante la utilización de una guía de ondas bastante baja (es decir, una guía de ondas con una dimensión b reducida); 20 ó 25 mm representan unas dimensiones de b típicas de acuerdo con la presente invención, mientras que la dimensión a sea de 86 mm. Una tercera reducción de impedancia se obtiene mediante la utilización de ranuras comparativamente estrechas y cortas 2 (dimensiones típicas de 60 x 12 mm para cada ranura). Sin embargo, dichas ranuras pueden ser bastante inductivas, de manera que una cuarta reducción de impedancia (y ajuste) se obtiene mediante la introducción de un apoyo metálico comparativamente grande 3 en la línea central de la guía de ondas, entre las ranuras, teniendo dicho apoyo las dimensiones de 10 x 20x 12 mm (X, Y, Z).

Entonces habrá necesidad de incrementar la impedancia de la guía de ondas, y también de crear una apropiada transición de la guía de ondas para el generador de microondas, típicamente un magnetrón. Esto se realiza mediante técnicas conocidas para incrementar la dimensión b de una sección de la guía de ondas, posiblemente en combinación con el denominado E-knee que a continuación proporciona una sección de guía de ondas vertical que puede tener la longitud deseada y también proteger al magnetrón del calentamiento y contaminación por el aplicador durante el funcionamiento.

Además, la presente invención también se ocupa de la necesidad de reducir la acción y la propagación de los modos LSM creados por el modo TEy_{m1} del aplicador principal. Tal y como se ha indicado anteriormente, esto se lleva a cabo mediante la realización de ondulaciones o introduciendo estructuras conductoras 6 (como por ejemplo varillas metálicas) en el fondo del túnel. A una frecuencia de microondas de 2450 MHz, una típica altura eléctrica de 10 y 20 mm entre el fondo metálico y la parte inferior de los artículos de carga proporciona las condiciones deseadas para un calentamiento inferior por los modos LSM. Una altura de ondulación de entre 7 y 15 mm reducirá entonces la propagación en la dirección X no deseada más allá de la huella horizontal de cada aplicador. Las estructuras metálicas u ondulaciones 6 típicamente no deberían ser más de lo que es estrictamente necesario para esta acción, ya que de otra manera el calentamiento inferior deseado podría verse demasiado debilitado. Como alternativa o complemento, se puede utilizar una gruesa pieza de vidrio o material similar, en analogía a la función realizada por un plato giratorio de los hornos de microondas domésticos. Al igual que para las características de la invención anteriormente descritas, la optimización de esta función en la actualidad puede realizarse por modelado electromagnético en vez de mediante una tediosa experimentación, una vez conocidas las condiciones estructurales de campo deseadas.

La invención también aborda la necesidad de reducir la fuga de microondas, fundamentalmente en los extremos del túnel. La fuga de microondas resulta importante en configuraciones con elevadas alturas de túnel, que pueden conseguirse con el aplicador de acuerdo con la presente invención. Mediante la utilización de un tipo conocido de barrera de modo en los planos horizontales superiores e inferiores de los extremos del túnel, puede obtenerse una reducción bastante eficiente con una sección corta para alturas de túnel totales de más de 130 mm. Ya que las corrientes de la pared vertical del túnel en los aplicadores que utilizan los modos particulares de acuerdo con esta invención presentan una fuerte componente vertical alejada del aplicador, puede emplearse una barrera de tipo conocido. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, la barrera debería tener una longitud y localización particulares. La longitud debería ser por lo general de 250 mm o más, y la posición en la dirección Y de la barrera debería ser tal que la barrera comience justo después de la última pared vertical en la dirección X del último aplicador, y la posición en la dirección Z debería ser de aproximadamente 20-30 mm por debajo del plano de abertura de los aplicadores.

Además, en algunos casos puede ser una ventaja calentar la carga no sólo desde arriba (como en los ejemplos anteriores), sino también desde abajo. En concreto, este puede ser el caso cuando la carga está muy cerca de la abertura del aplicador. Cuando se utilizan aplicadores opuestos para conseguir el calentamiento desde los dos lados, es preferible tener los aplicadores desplazados lateralmente en un cuarto de la longitud de onda del aplicador, para reducir el acoplamiento entre estos aplicadores opuestos. Hay que reseñar que en dicho caso no sucede ningún calentamiento mediante ondas LSM. Por consiguiente, la altura libre adyacente a la carga debería se escogida de manera que se minimicen los fenómenos multimodo en estas regiones; pero esto podría sin embargo no ser necesario si la absorción en la carga es lo suficientemente alta.

Los aplicadores de acuerdo con la presente invención pueden también estar cilíndricamente curvados en el extremo abierto de los mismos para calentar una carga que presenta una superficie cilíndrica. En este contexto, el aplicador es preferentemente curvado a lo largo de una forma cilíndrica que tiene su eje paralelo a la dirección Y. También, es posible disponer una pluralidad de aplicadores curvados alrededor de la periferia de dicha forma cilíndrica, proporcionando efectivamente una configuración del aplicador de microondas cilíndrico por sector o de giro completo para calentar cargas cilíndricas. En este último caso, resulta por supuesto preferente crear una configuración tal que todos los aplicadores sean similares.

Conclusión

Se ha descrito un nuevo tipo de aplicador de microondas. El aplicador de acuerdo con la invención hace uso de un modo de transferencia de potencia principal evanescente. Este modo evanescente es complementado por un segundo modo, que es un modo propagativo que tiene el propósito de proporcionar un campo magnético contradireccional en la dirección Y en la abertura de pared del aplicador de dirección Y horizontal. El efecto de la cooperación de los dos modos aplicadores es que el diagrama de campo se extiende sobre una distancia significativa por debajo de la abertura del aplicador, de manera que una carga colocada debajo de la abertura del aplicador es calentada por un diagrama de campo de la combinación de modo.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es solamente para conveniencia del lector. La misma no forma parte del documento de patente europea. A pesar de que se ha tenido mucho cuidado durante la recopilación de las referencias, no deben excluirse errores u omisiones y a este respecto la OEP se exime de toda responsabilidad.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet US 5828040 A

\bullet EP 0746182 A

Claims (16)

1. Aplicador de microondas rectangular que opera a una frecuencia de funcionamiento predeterminada, que tiene unas dimensiones transversales primera (Y) y segunda (X) y una dimensión longitudinal (Z), caracterizado porque dichas dimensiones son seleccionadas, en relación a dicha frecuencia de funcionamiento predeterminada, de manera que el aplicador soporta un primer modo híbrido TEy_{m;1} evanescente y un segundo modo híbrido TEy_{m-2k;1} propagativo, donde m es un número entero impar mayor que 1 (m = 3, 5, 7, etc.) y k es un número entero positivo (k = 1, 2, 3, etc.), y donde m-2k es positivo.

2. Aplicador según la reivindicación 1, en el que el modo evanescente tiene una distancia de amortiguación aproximadamente igual a la dimensión longitudinal (Z) del aplicador.

3. Aplicador según la reivindicación 1, que incluye dos ranuras de alimentación paralelas dispuestas en el techo del aplicador, que conectan el aplicador con la guía de ondas de alimentación.

4. Aplicador según la reivindicación 3, en el que la guía de ondas de alimentación es una guía de ondas TE_{10}.

5. Aplicador según la reivindicación 4, en el que cada una de las ranuras tiene unas dimensiones de 60 x 12 mm adaptadas para funcionar a una frecuencia ISM de 2450 MHz.

6. Aplicador según las reivindicaciones 3, 4 ó 5, que incluye adicionalmente un apoyo metálico dispuesto centralmente en la guía de ondas entre las ranuras de alimentación.

7. Aplicador según la reivindicación 6, en el que las dimensiones de dicho apoyo metálico son de 10 x 20 x 12 mm en las direcciones X, Y y Z adaptadas para funcionar a una frecuencia ISM de 2450 MHz.

8. Aplicador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye al menos dos varillas o placas metálicas que se extienden entre las paredes opuestas del aplicador.

9. Aplicador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye medios para reducir la propagación no deseada de modos LSM debajo de una carga situada bajo el aplicador.

10. Aplicador según la reivindicación 9, en el que dichos medios para reducir la propagación no deseada de modos LSM incluyen una placa metálica ondulada o perfiles metálicos.

11. Aplicador según la reivindicación 10, en el que dicha placa metálica ondulada o dichos perfiles metálicos tienen una altura de 7 a 15 mm adaptada para funcionar a una frecuencia ISM de 2450 MHz.

12. Aplicador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el extremo abierto del aplicador está curvado en forma cilíndrica.

13. Configuración de calentador de microondas, que incluye al menos dos aplicadores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando dichos por los menos dos aplicadores dispuestos uno en frente del otro para calentar la carga situada entre dichos aplicadores.

14. Configuración según la reivindicación 13, en la que dichos por lo menos dos aplicadores están dispuestos a los lados un cuarto de longitud de onda del aplicador.

15. Configuración de calentador de microondas, que incluye una pluralidad de aplicadores de microondas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, estando dichos aplicadores dispuestos uno junto al otro en una configuración cilíndrica.

16. Configuración según la reivindicación 15, en la que cada uno de los aplicadores tiene un extremo abierto cilíndricamente curvado.