ES2283264T3 - Aparato y procedimiento de calentamiento de objetos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de calentamiento de objetos con microondas, que comprende la fase en la que las microondas emitidas por un generador (7) de microondas son guiadas hacia un horno (1, 1a, 1b) a través de una vía de propagación formada para no impedir la propagación de microondas que inciden en la dirección del horno (1, 1a, 1b) y formada para hacer que la superficie en sección de la porción de orificio de la vía de propagación del lado del horno sea mayor que la superficie en sección de la porción de orificio de la vía de propagación del lado del generador de microondas, caracterizado porque un aparato reflector (5) de microondas está provisto en una posición predeterminada dentro de la vía de propagación para reflejar la mayor parte de las microondas reflejadas por el horno (1, 1a, 1b) que se dirigen hacia el generador (7) de microondas de vuelta al horno (1, 1a, 1b) con el fin de reducir las ondas reflejadas y facilitar el ajuste de calentamiento.
Description
Aparato y procedimiento de calentamiento de
objetos.
La presente invención se refiere a un aparato y
a un procedimiento de calentamiento de objetos dentro de un horno
usando microondas para secado, calentamiento, descongelación,
cocción, tostadura, esterilización, concentración y equivalentes,
según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 5.
En el caso en que los objetos se calientan
usando microondas, cuando las ondas que emite un magnetrón
atraviesan una guía de ondas y se introducen en una cubeta, una
parte de tales microondas introducidas forman ondas reflejadas que
se desplazan en dirección opuesta y vuelven al magnetrón, creando
así una pérdida de energía y dañando al magnetrón debido al calor
que generan tales microondas reflejadas. Para evitar esto, la
tecnología del estado de la técnica incluye montar un dispositivo
de ajuste en mitad de la guía de ondas para ajustar las microondas
a fin de reducir las ondas reflejadas, y montar un aislador cerca
del generador de microondas para absorber y eliminar las ondas
reflejadas.
Además, dentro del horno se monta normalmente un
agitador para dispersar las microondas a fin de ajustarlas.
Además, en el caso en el que se proporciona una
pluralidad de orificios de admisión de microondas en el horno,
estos orificios de admisión de microondas no se disponen opuestos
entre sí para evitar que aumenten las ondas reflejadas y la
interferencia mutua de las microondas introducidas por tales
orificios de admisión, y en el caso de orificios de admisión de
microondas rectangulares, si se usa una disposición horizontal en un
lado, se puede usar una disposición vertical en el lado opuesto sin
que los orificios estén colocados opuestos entre sí.
Sin embargo, el aislador y el dispositivo de
ajuste usados en el estado de la técnica resultan extremadamente
caros y constituyen la principal causa de los altos costes que
supone usar frecuentemente el generador de microondas para
aplicaciones industriales, y por esta razón se ha limitado el uso de
tales microondas energéticas de tan alto valor añadido.
Además, normalmente se proporciona un agitador
para dispersar las microondas por el interior del horno a fin de
conseguir un calentamiento uniforme, y como ello requiere una
espacio de montaje significativo para contener el eje de rotación
del rotor y el motor necesarios para el agitador, es imposible
proporcionar un gran número de orificios de admisión de microondas,
y esto hace que sea difícil conseguir un calentamiento uniforme
mediante una pluralidad de orificios de admisión de microondas.
Además, como las ondas incidentes interfieren entre sí y se
dispersan mientras el agitador está girando, normalmente aparece un
aumento y una disminución oscilante de ondas reflejadas, lo que
hace que sea difícil conseguir una reducción estable de las ondas
reflejadas.
Además, en el caso en el que se proporciona una
pluralidad de orificios de admisión de microondas en el horno,
cuando estos orificios de admisión de microondas no se disponen
opuestos entre sí, un mínimo cambio de posición puede tener efectos
profundamente adversos en el calentamiento uniforme y en el ajuste,
y ello crea problemas en el ajuste de calentamiento y hace que sea
imposible conseguir una reducción suficiente de ondas reflejadas.
En concreto, este problema es notable en el caso en el que el objeto
que se está calentando está fijó en su sitio.
El documento US 5 961 871 A, se refiere a un
aparato de calentamiento por microondas que funciona a diferentes
frecuencias. Se proporciona un acoplador direccional para dirigir
las ondas reflejadas en dirección opuesta al conjunto amplificador.
Una guía de ondas inclinada esta dispuesta entre la cavidad y el
acoplador direccional.
La EP 0 967 841, muestra un aparato secador por
microondas provisto de un difusor metálico en forma de cono en la
cavidad. El difusor también sirve como protección contra la
radiación de microondas retrorreflejadas.
La DE 31 46 377 A, presenta un calentador de
microondas. Entre la guía de ondas y la cavidad está dispuesta una
parte de transmisión cuya superficie en sección aumenta en forma de
pirámide truncada desde la guía de ondas hacia la cavidad para
evitar la retrorreflexión de radiación de microondas al
magnetrón.
La invención proporciona las características de
las reivindicaciones 1 y 5, respectivamente.
En primer lugar, la guía de ondas conectada al
horno está conformada para no impedir la propagación de microondas
que inciden en la dirección del horno, es decir, la guía de ondas
está conformada de manera que la superficie en sección de la
porción de orificio de la guía de ondas del lado del horno sea mayor
que la superficie en sección del lado del generador de microondas.
Es decir, la superficie en sección de la guía de ondas se expande
gradualmente desde el lado del generador de microondas hacia el lado
del horno para conferir a la guía de ondas forma de cuerno, y se
proporciona un aparato reflector con forma de cono, pirámide,
campana u otra forma similar de tamaño predeterminado en una
posición determinada dentro de la guía de ondas, con el fondo del
aparato reflector orientado hacia el lado del horno para formar una
estructura que no impida la propagación de microondas incidentes
desde el generador de microondas hacia el horno. Con esta
estructura, la mayor parte de las microondas reflejadas que se
dirigen hacia la guía de ondas desde el horno las vuelve a reflejar
el fondo del aparato reflector y vuelven al interior del horno, y
esto reduce de manera significativa las ondas reflejadas que
vuelven hacia el generador de microondas.
Además, si se proporciona un tubo metálico recto
entre la guía de ondas y el orificio de admisión de microondas del
horno, las microondas incidentes que atraviesan el tubo recto hacen
que se pueda mejorar el ajuste de calentamiento, y esto reduce más
las microondas reflejadas. En este caso, el tubo recto tiene una
longitud predeterminada y sus dos orificios tienen el mismo tamaño
y la misma forma que la porción de orificio de la guía de ondas del
lado del horno.
A continuación, si el agitador del estado de la
técnica se sustituye por un aparato metálico de difusión por
reflexión fijo situado en el horno delante del orificio de admisión
de microondas del horno, separado una distancia predeterminada del
mismo, las microondas que inciden en la dirección del horno se
someten a una difusión por reflexión, y esto hace que se pueda
conseguir un calentamiento sumamente uniforme. Además, el uso de un
aparato de difusión por reflexión con un tamaño adecuado en una
posición adecuada facilita el ajuste de calentamiento y reduce las
ondas reflejadas. Además, como el aparato de difusión por reflexión
es compacto, su uso hace que se puedan proporcionar muchos
orificios de admisión de microondas, pudiéndose así mejorar el
ajuste de calentamiento. Además, el uso del aparato de difusión por
reflexión evita que se produzcan oscilaciones de energía reflejada
para la dispersión rotacional que realiza un agitador, y esto ayuda
a reducir las ondas reflejadas.
Además, si se le proporciona al horno una
pluralidad de orificios de admisión de microondas en posiciones
opuestas, se puede realizar un ajuste perfecto y conseguir un
calentamiento uniforme sumamente preciso. En el caso en el que los
orificios de admisión de microondas están colocados opuestos, como
las microondas se propagan hacia las partes de admisión de
microondas opuestas, normalmente se produce un aumento de ondas
reflejadas lo que da como resultado una pérdida de ajuste de
calentamiento.
Es decir, el procedimiento de calentamiento de
objetos por microondas según la presente invención consiste en que
las microondas emitidas por un generador de microondas son guiadas
hacia un horno por una vía de propagación formada para no impedir
la propagación de microondas que inciden en la dirección del horno y
para hacer que la superficie en sección de la porción de orificio
de la vía de propagación del lado del horno sea mayor que la
superficie en sección de la porción de orificio de la vía de
propagación del lado del generador de microondas, proporcionándose
un aparato reflector de microondas en una posición predeterminada
dentro de la vía de propagación, para reflejar la mayor parte de
las microondas reflejadas por el horno que se dirigen hacia el
generador de microondas, para reenviarlas al horno a fin de reducir
las ondas reflejadas y facilitar el ajuste de calentamiento.
Además, el procedimiento de calentamiento por
microondas de la presente invención puede comprender también la
fase en la que las microondas que inciden en la dirección del horno
son guiadas por un tubo metálico recto con una longitud
predeterminada y porciones de orificio con el mismo tamaño y la
misma forma que la porción de orificio de la vía de propagación del
lado del horno a fin de reducir las ondas reflejadas y facilitar el
ajuste de calentamiento.
Otro procedimiento de calentamiento de objetos
por microondas según la presente invención consiste en que las
microondas emitidas por el generador de microondas son guiadas por
un orificio de admisión de microondas al horno que está provisto de
un aparato metálico de difusión por reflexión dispuesto en una
posición predeterminada delante del orificio de admisión de
microondas a una distancia predeterminada del mismo, de manera que
una parte predeterminada de las microondas que inciden en la
dirección del horno se someten a una difusión por reflexión, en
donde la mayor parte de las microondas difundidas por reflexión se
desvían de la posición del aparato de difusión por reflexión y se
dirigen hacia el interior del horno a fin de reducir las ondas
reflejadas y facilitar el ajuste de calentamiento.
En cualquiera de estos procedimientos, el horno
puede estar provisto de una pluralidad de orificios de admisión de
microondas en posiciones opuestas para permitir un calentamiento
uniforme a fin de reducir las ondas reflejadas y facilitar un ajuste
de calentamiento.
Un aparato para calentar objetos con microondas
según el procedimiento de la presente invención incluye un
generador de microondas; un horno; una guía de ondas con una porción
de orificio conectada al generador de microondas y una porción de
orificio conectada al horno, estando la guía de ondas formada para
no impedir la propagación de microondas que inciden en la dirección
del horno, y formada para hacer que la superficie en sección de la
porción de orificio de la guía de ondas del lado del horno sea mayor
que la superficie en sección de la porción de orificio de la guía
de ondas del lado del generador de microondas; y un aparato
reflector de microondas provisto en el interior de la guía de ondas
en una posición predeterminada a fin de reflejar la mayor parte de
las microondas reflejadas por el horno que se dirigen hacia el
generador de microondas, de vuelta al horno, realizándose el
reflector de microondas con forma de cono, pirámide, campana u otra
forma similar de tamaño predeterminado cuya base está dispuesta
para quedar enfrentada al horno a fin de no impedir la propagación
de microondas que inciden en la dirección del horno.
Además, el aparato de calentamiento por
microondas puede incluir también un orificio de admisión de
microondas formado en el horno; y un tubo metálico recto con una
longitud predeterminada y porciones de orificio con el mismo tamaño
y la misma forma que la porción de orificio de la guía de ondas del
lado del horno, estando el tubo metálico recto conectado con el
orificio de admisión de microondas del horno.
\newpage
Además, el tubo metálico recto del aparato de
calentamiento por microondas puede estar formado íntegramente con
el orificio de admisión de microondas del horno.
Otro aparato para calentar objetos con
microondas según el procedimiento de la presente invención incluye
un generador de microondas en el horno; un orificio de admisión de
microondas formado en el horno; y un aparato metálico de difusión
por reflexión dispuesto en el horno en una posición predeterminada
delante del orificio de admisión de microondas a una distancia
predeterminada del mismo, de manera que una parte predeterminada de
las microondas que inciden en el horno se someten a una difusión por
reflexión, en donde la mayor parte de las microondas difundidas por
reflexión se desvían de la posición del aparato de difusión por
reflexión y se dirigen hacia el interior del horno.
En un ejemplo, el aparato de difusión por
reflexión fijo puede formarse con una pluralidad de paletas en forma
de V o de U con una longitud y una anchura predeterminadas y que
parten radialmente de una parte central, en donde el aparato
metálico de difusión por reflexión está dispuesto de manera que el
lado de la línea de los vértices de las paletas está orientado hacia
el orificio de admisión de microondas del horno.
En otro ejemplo, al aparato metálico de difusión
por reflexión fijo se le da forma de cono, campana, pirámide, u
otra forma similar de tamaño predeterminado, y el aparato metálico
de difusión por reflexión está dispuesto de manera que su vértice
está orientado hacia el orificio de admisión de microondas del
horno.
Además, cualquiera de estos aparatos de
calentamiento por microondas puede incluir una pluralidad de
orificios de admisión de microondas formados en el horno en
posiciones opuestas para producir un calentamiento uniforme.
La figura 1(a) es un dibujo explicativo
bosquejado que muestra una realización de la presente invención para
el caso en el que un aparato reflector está provisto en el interior
de la guía de ondas, las figuras 1(b) y 1(c) muestran
el caso en el que la guía de ondas está provista de un tubo recto, y
la figura 1(d) es un dibujo explicativo bosquejado que
muestra el caso en el que el tubo recto está formado como parte
integral del horno.
La figura 2(a) es una vista de frente que
muestra un ejemplo de una forma de guía de ondas ejemplar y una
disposición ejemplar de un aparato reflector provisto en el interior
de la guía de ondas. la figura 2(b) es una vista en sección
del ejemplo que se muestra en la figura 2(a), la figura
2(c) es una vista de frente que muestra otra forma de guía
de ondas ejemplar y otra disposición ejemplar de un aparato
reflector provisto en el interior de la guía de ondas, y la figura
2(d) es una vista en sección del ejemplo que se muestra en la
figura 2(c).
La figura 3(a) es una vista de frente
bosquejada de una forma ejemplar del aparato reflector provisto en
el interior de la guía de ondas, la figura 3(b) es una vista
de lado bosquejada del ejemplo que se muestra en la figura
3(a), la figura 3(c) es una vista de frente bosquejada
de otra forma ejemplar del aparato reflector provisto en el
interior de la guía de ondas, y la figura 3(d) es una vista
de lado bosquejada del ejemplo que se muestra en la figura
3(c).
La figura 4 es un dibujo explicativo bosquejado
que muestra una disposición ejemplar de un aparato de reflexión por
difusión provisto en el horno.
La figura 5(a) es una vista de frente
bosquejada de un ejemplo de un aparato de difusión por reflexión de
paletas, la figura 5(b) es una vista de lado bosquejada del
ejemplo que se muestra en la figura 5(a) y la figura
5(c) es una vista en perspectiva parcial del aparato de
difusión por reflexión de paletas.
La figura 6(a) es un dibujo explicativo
bosquejado que muestra un ejemplo de un aparato de difusión por
reflexión en forma de cono, la figura 6(b) es un dibujo
explicativo bosquejado que muestra un ejemplo de un aparato de
difusión por reflexión en forma de campana y la figura 6(c)
es un dibujo explicativo bosquejado que muestra un ejemplo de un
aparato de difusión por reflexión en forma de pirámide.
La figura 7(a) es una vista de frente que
muestra una disposición ejemplar en la que una pluralidad de
orificios de admisión de microondas están provistos en posiciones
opuestas dentro del horno, la figura 7(b) es una vista de
lado del ejemplo que se muestra en la figura 7(a) y la figura
7(c) es una vista de lado del ejemplo que se muestra en la
figura
7(a).
7(a).
La figura 8 es un dibujo explicativo bosquejado
que muestra una estructura ensamblada ejemplar.
- 1
- Horno
- 1a
- Horno que incluye una faldilla para el orificio de admisión
- 1b
- Horno que incluye un tubo recto para el orificio de admisión
- 2
- Aparato de difusión por reflexión de microondas fijo provisto en el horno
- 3
- Orificio de admisión de microondas
- 4
- Guía de ondas conectada al orificio de admisión de microondas (o al tubo recto de la reivindicación 9)
- 5
- Aparato reflector de microondas provisto en una posición predeterminada dentro de la guía de ondas 4
- 6
- Guía de ondas
- 7
- Generador de microondas
- 8
- Faldilla de conexión
- 9
- Tubo recto conectado al orificio de admisión de microondas y a la guía de ondas 4
La mayor parte de las ondas reflejadas que
producen una pérdida de energía de microondas se generan dentro de
la guía de ondas o debido a las microondas introducidas en el horno
que vuelven a la guía de ondas desde un orificio de admisión. Este
problema se produce cuando la guía de ondas que está conectada al
horno tiene una estructura que produce ondas reflejadas o una
estructura que facilita que las microondas vuelvan a la guía de
ondas desde el horno, o cuando todo el ajuste del sistema de
calentamiento es malo. Por tanto, para hacer posible que más o
menos todas las microondas sean guiadas hasta el horno, la guía de
ondas que está conectada al horno necesita como mínimo tener una
estructura que no impida la circulación de microondas al horno.
Además, es necesario proporcionar un mecanismo que incluya una
función de válvula de retenida para evitar que las microondas
reflejadas que están en el horno vuelvan a la guía de ondas, y al
mismo tiempo es necesario mejorar de manera significativa el ajuste
de calentamiento que representa el factor más importante.
Mediante experimentación, se ha determinado que
para hacer que la mayor parte de las microondas generadas por el
generador de microondas circulen al horno, es importante evitar que
se generen ondas reflejadas dentro de la guía de ondas que está
conectada al horno. Además, examinando las superficies en sección de
la guía de ondas hasta el orificio de admisión de microondas del
horno, una comparación de todos los puntos de la guía de ondas ha
revelado que la superficie en sección de la guía de ondas en
posiciones hacia el lado del horno no debe ser menor que la
superficie en sección de la guía de ondas en posiciones hacia el
lado del generador de microondas. Además, se ha confirmado que
siempre que la superficie en sección de la guía de ondas en
posiciones hacia el lado del horno tenga el mismo tamaño o un
tamaño mayor que la superficie en sección de la guía de ondas en
posiciones hacia el lado del generador de microondas, la forma de la
guía de ondas no hace que se generen ondas reflejadas. En
consecuencia, la guía de ondas que está conectada al horno tiene una
forma que no cambia entre el generador de microondas y el horno, o
una forma con una superficie en sección extensible cerca del horno.
Sin embargo, esto no hace posible evitar que las microondas
reflejadas vuelvan a la guía de ondas desde el horno.
En respuesta a esto, a la guía de ondas que está
conectada al horno se le da forma de cuerno o similar haciendo la
superficie en sección de la porción de orificio del lado del horno
mayor que la superficie en sección de la porción de orificio del
lado del generador de microondas, y se proporciona un aparato
reflector de metal con forma de cono, pirámide, campana u otra
forma similar dentro de la guía de ondas con el fondo del aparato
reflector orientado hacia el lado del horno para funcionar como una
válvula de retención que evita que las microondas reflejadas entren
en la guía de ondas desde el horno.
Para no impedir la circulación de microondas al
horno desde el generador de microondas, se debe examinar
cuidadosamente la relación entre el aparato reflector provisto en
la guía de ondas y la forma y tamaño de la guía de ondas ya que una
combinación inadecuada hará que sea imposible reducir las ondas
reflejadas. Por ejemplo, en el caso en el que el aparato reflector
tiene un tamaño, una forma o una posición de montaje inadecuados, o
en el caso en el que la guía de ondas tiene un tamaño o una forma
inadecuados con respecto a la relación con el aparato reflector, se
produce una convergencia en las microondas, y esto hace que se
generen ondas reflejadas en la superficie del aparato reflector.
Por otro lado, cuando se seleccionaba un tamaño,
forma o posición de montaje adecuados para el aparato reflector, se
confirmaba mediante un monitor de potencia que el aparato reflector
funcionaba como una válvula de retención para evitar que las
microondas vuelvan a la guía de ondas desde el horno. Con respecto a
esto, incluso aunque el fondo del aparato reflector sea plano o
hueco, las microondas que refleja el horno se reflejan de manera
suficiente, y siempre que el fondo del aparato reflector se conforme
de manera que devuelva microondas para volver a aplicarlas, no
existen restricciones de forma.
De los resultados de los experimentos
realizados, se obtuvo el equilibrio preferido entre la guía de ondas
conectada al horno y el aparato reflector provisto dentro de la
guía de ondas, y se determinó que era posible conseguir una
reducción significativa de las ondas reflejadas. Además, a partir de
experimentos que comparaban rendimientos térmicos, se determinó que
la estructura según la presente invención conseguía una mejora
significativa del ajuste de calentamiento.
Además, para el caso en el que un tubo recto de
una guía de ondas de la presente invención estaba provisto entre el
horno y la guía de ondas descritos conformado para hacer que la
superficie en sección de la vía de propagación del lado del horno
fuera mayor que la superficie en sección de la vía de propagación
del lado del generador de microondas, las mediciones del
rendimiento térmico confirmaron también una mejora del ajuste de
calentamiento. La razón de esto es que el tubo recto actúa como un
dispositivo de ajuste, y esto mejora el ajuste de las microondas
que circulan desde el generador de microondas a través de la guía de
ondas hasta el horno y de las ondas reflejadas procedentes del
horno que han sido reflejadas de nuevo por el aparato reflector. El
tubo recto puede formarse como parte integral de la guía de ondas o
como parte integral del horno. En cualquier caso, el tubo recto hay
que colocarlo en la vía de propagación por la que se propagan las
microondas desde el generador de microondas al horno.
Ahora, en el estado de la técnica, se usa
normalmente un agitador como aparato de dispersión de microondas,
aunque tal dispersión rotacional no consigue necesariamente una
mejora suficiente de ajuste de calentamiento. En concreto, se ha
determinado a partir de experimentos, que se pueden producir
quemaduras en lugares específicos incluso aunque se realice una
dispersión rotacional con un agitador, y esto se debe al hecho de
que tal dispersión no se realiza aleatoriamente. Es decir, tal
dispersión rotacional simplemente crea un flujo de microondas
establecido. Además, en el agitador, se observaron oscilaciones en
la cantidad de energía de las ondas incidentes y de las ondas
reflejadas, y esto afectó al ajuste perfecto de calentamiento.
Además, como el agitador necesita mucho espacio dentro del horno
para contener un aparato giratorio, existen muchos casos en los que
el uso de un agitador impide el ajuste de calentamiento debido a la
provisión de muchos orificios de admisión de microondas.
Debido a esto, se inventó un aparato de difusión
por reflexión para sustituir al agitador. El aparato de difusión
por reflexión es de metal y fijo. Este aparato de difusión por
reflexión se forma de manera que sea posible que una cantidad
predeterminada de microondas que inciden en la dirección del horno
se sometan a una difusión por reflexión dentro del horno. Además,
como el aparato de difusión por reflexión se forma para hacer
posible que la mayor parte de las microondas difundidas por
reflexión sean guiadas hacia el interior del horno desde la
posición del aparato de difusión por reflexión del horno, el aparato
de difusión por reflexión está situado delante del orificio de
admisión de microondas a una distancia determinada del orificio de
admisión de microondas. Con respecto a esto, se realizaron
repetidamente experimentos para encontrar la distancia desde el
orificio de admisión de microondas, la parte de microondas
incidentes difundidas y la forma del aparato de difusión por
reflexión, y a partir de los resultados de tales experimentos, se
crearon aparatos de difusión con forma de molino, cono, campana,
pirámide y otras formas similares.
Además, en un horno, se proporcionó un aparato
de difusión por reflexión fijo con una parte determinada de
difusión por reflexión con respecto a las microondas incidentes, a
una distancia adecuada predeterminada del orificio de admisión de
microondas, y después a partir de experimentos con esta disposición,
se determinó que había una reducción significativa de ondas
reflejadas y que el calentamiento por microondas no producía
quemaduras en el objeto que se estaba calentando. Dicho de otro
modo, estos experimentos demostraron que la mejora del ajuste de
calentamiento conseguida con el aparato de difusión por reflexión
según la presente invención era más significativa que la que se
obtenía con un agitador. Además, para el caso de un aparato de
difusión por reflexión fijo, no se observó que se produjeran
oscilaciones en la cantidad de energía de las microondas incidentes
y las ondas reflejadas, y esto ayudó a mejorar el ajuste de
calentamiento.
Además, como el aparato de difusión por
reflexión es pequeño, no llega a ser un obstáculo en el caso en el
que el ajuste de calentamiento tiene que realizarse proporcionando
muchos orificios de admisión de microondas.
Ahora, en el caso en el que se coloca una
pluralidad de orificios de admisión de microondas en el horno,
incluso aunque se proporcionen en posiciones opuestas, ya que se
proporciona un aparato reflector dentro de cada guía de ondas que
está conectada al horno, la interferencia creada entre orificios de
admisión de microondas opuestos entre sí va a evitar que aumenten
las ondas reflejadas. Además, a modo de comparación, se confirmó que
los orificios de admisión de microondas provistos en posiciones
opuestas obtenían un ajuste de calentamiento superior que en el
caso en el que se proporcionaban orificios de admisión de microondas
en posiciones no enfrentadas entre sí.
Además, se realizaron exámenes de ondas
reflejadas y de ajuste de calentamiento para un sistema que
incorporaba el asunto de la presente invención, y se obtuvieron los
siguientes resultados. Primero, a partir de un experimento de
calentamiento realizado usando un agitador de un sistema del estado
de la técnica, se anotó la incidencia de microondas reflejadas en
un alto índice de 25% con respecto a las ondas incidentes. A
diferencia de esto, los experimentos revelaron que los sistemas de
la reivindicación original 5 y de la reivindicación original 14
registraron un porcentaje de incidencia del 8%, y los sistemas de la
reivindicación original 6 y de la reivindicación original 15
registraron un porcentaje de incidencia del 3%. Además, los sistemas
según la presente invención podían alcanzar una temperatura
específica dentro de un periodo de calentamiento más corto, y esto
demuestra una mejora en el ajuste de calentamiento. Además, en el
caso de calentamiento para secar, la presente invención hace que
sea posible evitar que se queme el objeto que se está calentando, lo
que ocurre en los sistemas del estado de la técnica debido a un
calentamiento desigual, y en el caso de calentamiento para
descongelar, la presente invención hace posible evitar el goteo que
se produce en los sistemas del estado de la técnica debido a un
calentamiento desigual.
\newpage
Realización específica
1
Se prepararon dos hornos con una anchura de 500
mm, una altura de 500 mm y una profundidad de 600 mm y a
continuación se realizaron varias comparaciones sin usar un
dispositivo de ajuste para ningún horno. En primer lugar, usando un
monitor de potencia por microondas para realizar mediciones, se hizo
una comparación entre las ondas reflejadas para el caso en el que
se conectó una guía de ondas cuadrada a un horno sin alteración, y
las ondas reflejadas para el caso en el que a la guía de ondas
conectada al horno se le dio forma de cuerno y se proporcionó un
aparato reflector metálico cónico con forma de cono (con una base de
75 mm de diámetro y una altura de 80 mm) que se adaptaba a la forma
del interior de la guía de ondas en el lado del horno, dentro de la
guía de ondas a una distancia de 8 mm de la porción de orificio en
el lado del horno con el fondo de la forma de cono orientada hacia
el lado del horno. En ese momento, la guía de ondas cuadrada que se
usó tenía una porción de orificio que medía 55 mm x 110 mm, y la
porción de orificio de la guía de ondas en forma de cuerno del lado
del horno era circular con un diámetro de 130 mm. También en ese
momento, la guía de ondas cuadrada descrita se conectó a la guía de
ondas con forma de cuerno en el lado del generador de microondas.
Para llevar a cabo pruebas, se usó una potencia de salida de 1,5 kW
para que el generador de microondas hiciera funcionar el sistema
como aparato de secado, y se usaron 2 kg de toallas adaptadas para
contener un 75% de agua como objetos para ser secados. En este
caso, se proporcionó un agitador dentro de ambos hornos.
Primeramente, en el caso en el que la guía de ondas cuadrada se
conectó sin alterar uno de los hornos, se midieron ondas reflejadas
en un nivel de entre 0,40 y 0,45 kW para la potencia de salida de
microondas de 1,5 kW. A diferencia de esto, en el caso en el que a
la guía de ondas conectada al otro horno se le dio forma de cuerno
como se ha descrito, con un aparato reflector cónico provisto
dentro de la guía de ondas con forma de cuerno, se midieron ondas
reflejadas en un nivel de entre 0,15 y 0,25 kW durante la potencia
de salida de microondas de 1,5 kW.
Realización específica
2
A continuación, y en las mismas condiciones que
las descritas en la Realización Específica 1, se examinaron ondas
reflejadas para el caso en el que se conectó un tubo recto entre el
horno y la guía de ondas con forma de cuerno descrita en la
Realización Específica 1. Los resultados de tal examen confirmaron
una reducción de ondas reflejadas hasta un nivel de entre 0,12 y
0,15 kW. Además, se realizó un experimento para el caso en el que
al orificio de admisión de microondas se le dio forma de octágono
regular, en donde la porción de orificio de la guía de ondas en
forma de cuerno del lado del horno tenía la misma forma de octágono
regular que el orificio de admisión de microondas octogonal, y en
donde se proporcionó un aparato reflector piramidal de ocho lados
dentro de la guía de ondas en la misma posición que la descrita en
la Realización Específica 1, y las ondas reflejadas medidas
mostraron más o menos los mismos resultados que los descritos.
Realización específica
3
En las mismas condiciones que las descritas en
la Realización Específica 2, se proporcionó en el horno un aparato
de difusión por reflexión en forma de molino, en vez del agitador.
Este aparato de difusión por reflexión en forma de molino tenía 8
aspas con una longitud de 240 mm y forma de V, teniendo la base en
forma de V una anchura de 20 mm, la V un ángulo de 90 grados y
estando la línea del vértice de la V orientada hacia el orificio de
admisión de microondas a una distancia de 80 mm de allí. Cuando se
realizaron mediciones de las microondas reflejadas durante el
calentamiento, se registró un nivel de onda reflejada de 0,5 kW.
Esto corresponde a una reflectancia de un 3% aproximadamente para
el caso de un nivel de salida de ondas incidentes de 1,5 kW. Con
respecto a esto, como la reflectancia puede denominarse coeficiente
de pérdida de microondas, tales resultados indican que se obtuvo un
ajuste de calentamiento extremadamente eficaz. Como comparación, se
puede apreciar que en el experimento en el que la guía de ondas con
forma de cuerno de la Realización Específica 1 se conectaba al
horno, la reflectancia no podía reducirse por debajo del 4% en el
caso en el que se proporcionaba un aparato de ajuste cerca del
generador de microondas. Después, en las mismas condiciones, se
realizó un experimento para medir las ondas reflejadas para el caso
en el que el aparato de difusión por reflexión con forma de campana
se colocó en el horno con el vértice orientado hacia el orificio de
admisión de microondas. El aparato de difusión por reflexión con
forma de campana tenía un fondo con un diámetro de 80 mm y una
altura de 60 mm, y las mediciones registradas reflejaban ondas en
un nivel de 0,07 kW.
Realización específica
4
En las mismas condiciones que las descritas en
la Realización Específica 3, se realizaron mediciones de ondas
reflejadas para el caso en el que se proporcionaron dos orificios de
admisión de microondas en el horno en posiciones opuestas. En este
caso, las microondas reflejadas se redujeron más hasta un nivel de
0,02 kW. Estos resultados indican que es posible mejorar más el
ajuste de calentamiento con una disposición en la que microondas en
un nivel de salida de 1,5 kW están divididas por una guía de ondas
bifurcada para introducirlas en el horno a través de los orificios
de admisión de microondas. Además, se determinó que el tiempo de
secado de toallas era más corto para el caso de dos orificios de
admisión de microondas. Además, un examen de lecturas térmicas
tomadas en diferentes puntos del interior de los objetos a secar
demostró que el mayor error para la temperatura obtenida mediante
calentamiento era únicamente de 3ºC. Por tanto, estos resultados
confirman que se puede realizar un calentamiento uniforme sumamente
preciso sin tener que utilizar un dispositivo de ajuste, y como hay
un nivel de ondas reflejadas muy bajo, no hay que utilizar un
aislador.
Hasta ahora, los aparatos que usan microondas se
han utilizado muy poco para aplicaciones industriales que no sean
hornos microondas. Una de las razones principales de esto ha sido el
alto coste que supone proporcionar un aislador y un dispositivo de
ajuste. Es decir, en el estado de la técnica, es necesario que un
aislador y un dispositivo de ajuste obtengan un alto rendimiento
térmico sin perjudicar el magnetrón. En respuesta a este problema,
la presente invención hace que sea posible reducir enormemente los
costes de construcción del aparato, y al mismo tiempo, el alto
nivel de ajuste de calentamiento conseguido por la presente
invención hace que sea posible producir productos de alta calidad a
bajo coste.
En la presente invención, es posible que un
aparato empiece a funcionar en el mismo instante en el que se
conecta y que termine de funcionar en el mismo instante en el que se
desconecta, y como el interior de los objetos se puede calentar de
manera eficaz, tal uso eficaz de energía hace posible que la
presente invención se pueda aplicar en una amplia variedad de
campos industriales, incluidos los campos de la secado,
concentración, esterilización, tostadura, descongelación y
equivalentes.
Claims (11)
1. Procedimiento de calentamiento de objetos con
microondas, que comprende la fase en la que las microondas emitidas
por un generador (7) de microondas son guiadas hacia un horno (1,
1a, 1b) a través de una vía de propagación formada para no impedir
la propagación de microondas que inciden en la dirección del horno
(1, 1a, 1b) y formada para hacer que la superficie en sección de la
porción de orificio de la vía de propagación del lado del horno sea
mayor que la superficie en sección de la porción de orificio de la
vía de propagación del lado del generador de microondas,
caracterizado porque un aparato reflector (5) de microondas
está provisto en una posición predeterminada dentro de la vía de
propagación para reflejar la mayor parte de las microondas
reflejadas por el horno (1, 1a, 1b) que se dirigen hacia el
generador (7) de microondas de vuelta al horno (1, 1a, 1b) con el
fin de reducir las ondas reflejadas y facilitar el ajuste de
calentamiento.
2. Procedimiento de calentamiento por microondas
según la reivindicación 1, que comprende también la fase en la que
las microondas que inciden en la dirección del horno (1, 1a, 1b) son
guiadas a través de un tubo metálico recto (9) con una longitud
predeterminada y porciones de orificio con el mismo tamaño y la
misma forma que la porción de orificio de la vía de propagación del
lado del horno con el fin de reducir las ondas reflejadas y
facilitar el ajuste de calentamiento.
3. Procedimiento de calentamiento por microondas
según la reivindicación 1 ó 2, que comprende también la fase en la
que las microondas emitidas por el generador (7) de microondas son
guiadas a través de un orificio (3) de admisión de microondas al
horno (1, 1a, 1b), que está provisto de un aparato metálico (2) de
difusión por reflexión dispuesto en una posición predeterminada
delante del orificio (3) de admisión de microondas a una distancia
predeterminada del mismo, de manera que una parte predeterminada de
las microondas que inciden en la dirección del horno (1, 1a, 1b) se
someten a una difusión por reflexión, y la mayor parte de las
microondas difundidas por reflexión se desvían de la posición del
aparato (2) de difusión por reflexión y se dirigen hacia el
interior del horno (1, 1a, 1b) con el fin de reducir las ondas
reflejadas y facilitar el ajuste de calentamiento.
4. Procedimiento de calentamiento por microondas
según la reivindicación 1, 2 ó 3, en donde el horno (1, 1a, 1b)
está provisto de una pluralidad de orificios (3) de admisión de
microondas dispuestos en posiciones opuestas para permitir un
calentamiento uniforme a fin de reducir las ondas reflejadas y
facilitar un ajuste de calentamiento.
5. Aparato para calentar objetos con microondas,
que utiliza el procedimiento de calentamiento por microondas según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
un generador de microondas (7);
un horno (1, 1a, 1b); y
una guía de ondas (4) en la que una porción de
orificio está conectado al generador de microondas (7) y una
porción de orificio está conectado al horno (1, 1a, 1b), estando la
guía de ondas (4) formada para no impedir la propagación de
microondas que inciden en la dirección del horno (1, 1a, 2b) y
formada para hacer que la superficie en sección de la porción de
orificio de la guía de ondas (4) del lado del horno sea mayor que la
superficie en sección de la porción de orificio de la guía de ondas
(4) del lado del generador (7) de microondas,
caracterizado por
un aparato reflector (5) de microondas provisto
en el interior de la guía de ondas (4) en una posición
predeterminada con el fin de reflejar la mayor parte de las
microondas reflejadas por el horno (1, 1a, 1b) que se dirigen hacia
el generador (7) de microondas de vuelta al horno, realizándose el
reflector (5) de microondas con forma de cono, pirámide, campana u
otra forma similar de tamaño predeterminado cuya base está dispuesta
para quedar enfrentada al horno (1, 1a, 1b) a fin de no impedir la
propagación de microondas que inciden en la dirección del horno (1,
1a, 1b).
6. Aparato de calentamiento por microondas según
la reivindicación 5, que comprende también:
un orificio (3) de admisión de microondas
formado en el horno (1, 1a, 1b); y un tubo metálico recto (9) con
una longitud predeterminada y porciones de orificio con el mismo
tamaño y la misma forma que la porción de orificio de la guía de
ondas (4) del lado del horno, estando el tubo metálico recto (9)
conectado con el orificio (3) de admisión de microondas del horno
(1, 1a, 1b).
7. Aparato de calentamiento por microondas según
la reivindicación 6, en donde el tubo metálico recto (9) está
formado íntegramente con el orificio (3) de admisión de microondas
del horno (1, 1a, 1b).
8. Aparato de calentamiento por microondas según
la reivindicación 5, 6 ó 7, que comprende también:
un aparato metálico (2) de difusión por
reflexión dispuesto en el horno (1, 1a, 1b) en una posición
predeterminada delante del orificio (3) de admisión de microondas a
una distancia predeterminada del mismo, de manera que una parte
predeterminada de las microondas que inciden en la dirección del
horno (1, 1a, 1b) se someten a una difusión por reflexión, y la
mayor parte de las microondas difundidas por reflexión se desvían de
la posición del aparato (2) de difusión por reflexión y se dirigen
hacia el interior del horno (1, 1a, 1b).
9. Aparato de calentamiento por microondas según
la reivindicación 8, en donde el aparato metálico (2) de difusión
por reflexión tiene una pluralidad de paletas en forma de V o de U
con una longitud y una anchura predeterminadas y que parten
radialmente de una parte central, y en donde el aparato metálico (2)
de difusión por reflexión está dispuesto de manera que el lado de
la línea de los vértices de las paletas está orientado hacia el
orificio (3) de admisión de microondas del horno (1, 1a, 1b).
10. Aparato de calentamiento por microondas
según la reivindicación 8 ó 9, en donde al aparato metálico (2) de
difusión por reflexión se le da forma de cono, pirámide, campana u
otra forma similar de tamaño predeterminado, y en donde el aparato
metálico (2) de difusión por reflexión está dispuesto de manera que
su lado del vértice está orientado hacia el orificio (3) de admisión
de microondas del horno (1, 1a, 1b).
11. Aparato de calentamiento por microondas
según la reivindicación 8, 9 ó 10, que comprende también una
pluralidad de orificios (3) de admisión de microondas formados en el
horno (1, 1a, 1b) en posiciones opuestas para producir un
calentamiento uniforme.
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