IT201900003311A1 - Sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di materiali dielettrici e metodo di gestione di tale sistema - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:

SISTEMA A RADIOFREQUENZA PER IL TRATTAMENTO TERMICO DI

MATERIALI DIELETTRICI E METODO DI GESTIONE DI TALE SISTEMA

La presente invenzione si colloca nel settore del trattamento termico di materiali con caratteristiche dielettriche mediante l’applicazione di campi elettromagnetici oscillanti a radiofrequenza.

In particolare, l’invenzione si riferisce ad un generatore a radiofrequenza utilizzato in detti sistemi.

L’invenzione si riferisce, altresì, ad un metodo di gestione e/o di azionamento di detto sistema a radiofrequenza.

L’impiego di apparecchiature a radiofrequenza per il trattamento termico di materiali dielettrici è ampiamente noto in svariati settori laddove si necessiti riscaldare un materiale dielettrico.

Apparecchiature a radiofrequenza possono trovare impiego nei trattamenti di asciugatura e/o deumidificazione nei cicli di produzione delle pelli, nel trattamento di prodotti alimentari, ad esempio nei trattamenti di liofilizzazione o pastorizzazione, nonché in ambito industriale nel trattamento di sostanze polimeriche, ad esempio nei trattamenti di essiccazione di tali sostanze.

Le apparecchiature a radiofrequenza di tipo noto comprendono, generalmente, un generatore elettrico in grado di generare una tensione oscillante a una predeterminata frequenza nel campo delle radiofrequenze, nel seguito indicato come generatore RF per semplicità espositiva, ed una unità ad esso collegata mediante la quale il campo elettromagnetico oscillante viene applicato al prodotto da trattare/riscaldare. Tale unità , comunemente nota come applicatore, presenta opportune conformazioni in base alla natura del prodotto da trattare. Nella sua configurazione base consta sostanzialmente di due o più elettrodi di forma opportuna che, in una camera o cavità di processo, definiscono una zona di trattamento ove è posizionato o transita il materiale da riscaldare. A seconda della disposizione spaziale degli elettrodi e del tipo di collegamento al generatore RF si possono identificare diverse tipologie di applicatore, note ad esempio come di tipo “stray-field” o “stringe-field”. In funzionamento, l’applicatore ed il materiale da riscaldare definiscono il carico per il generatore RF .

I sistemi a radiofrequenza appartenenti alla tecnica nota si dividono essenzialmente in due categorie: i free-running oscillators (FROs) e i 50-ohm technology.

I sistemi di tipo FRO sono realizzati mediante l’impiego di un triodo industriale in un circuito funzionante come un oscillatore e funzionante in condizioni di classe C . Il circuito può essere, ad esempio, in un circuito oscillatore di Hartley detto ad anodo sintonizzato, oppure circuito a griglia sintonizzata, oppure varianti di tali circuiti.

I sistemi a radiofrequenza che utilizzano la 50-ohm technology adottano, invece, una tecnologia proveniente dall’industria delle comunicazioni.

Le tecnologie di tipo noto prevedono, pertanto, frequentemente, la generazione di energia RF dal generatore RF mediante valvole a vuoto, generalmente triodi, in modalità oscillatore, utilizzate all’interno di un circuito risonante e ad alta tensione. L’energia RF generata dal generatore RF viene quindi trasmessa all’applicatore per il trattamento del materiale dielettrico.

Le tecniche note relative alla generazione di energia RF presentano, tuttavia, alcuni riconosciuti limiti ed inconvenienti.

Un primo inconveniente dell’arte nota è legato dimensioni dell’apparecchiatura RF, in particolare con riferimento alle dimensioni del generatore RF .

Un altro inconveniente della tecnica nota è legato alla necessità di utilizzare elevate tensioni per il proprio normale funzionamento al fine di generare campi elettromagnetici ad elevata intensità nell’area in cui viene posto il materiale da trattare.

Un ulteriore inconveniente della tecnica nota è associato alla presenza di armoniche (radio disturbi) nella generazione dell’energia ad alta tensione e alta frequenza, difficilmente schermabili.

Un altro inconveniente della tecnica risiede nella scarsa possibilità di determinare puntualmente i parametri fisici di processo in tempo reale durante il trattamento, come ad esempio le temperature e/o l’umidità , in quanto l’ambiente di lavorazione (camera di riscaldamento) è soggetto ad alte tensioni ed elevata intensità di campo elettromagnetico che vanno ad interferire con sensori e/o strumenti di misura.

Un non ultimo inconveniente dell’arte nota è costituito dalla ridotta possibilità di controllo del generatore RF al variare dell’impedenza del materiale da trattare. Partendo, dunque, dalla consapevolezza dei suddetti inconvenienti di cui soffre lo stato attuale della tecnica qui considerata, la presente invenzione si propone di porvi compiutamente ed efficacemente rimedio.

In particolare, scopo principale della presente invenzione è fornire un generatore RF per sistemi di trattamento termico di materiali dielettrici che permetta di ridurre gli ingombri/dimensioni rispetto ai sistemi della tecnica nota.

È un secondo scopo della presente invenzione concretizzare un generatore RF con un controllo efficace sulla stabilità della frequenza di lavoro rispetto ai sistemi di tipo noto.

È un altro scopo della presente invenzione ideare un generatore RF avente un rendimento globale superiore rispetto ai sistemi di tipo noto.

È un non ultimo scopo dell’invenzione rendere disponibile un generatore RF perfezionato che permetta di ottimizzare la configurazione dell’applicatore e la sua interazione con il materiale da trattare.

Gli scopi detti sono conseguiti tramite un sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di un materiale dielettrico come alla rivendicazione 1 allegata, cui si rimanda per brevità espositiva.

In particolare, secondo un primo aspetto della presente invenzione, il sistema a radiofrequenza comprende almeno un generatore elettrico adatto a generare un segnale di uscita a radio frequenza ad una desiderata potenza di uscita e mezzi applicatori, connessi a detto generatore elettrico, adatti a sviluppare un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di ricevimento di detto materiale dielettrico, detto generatore elettrico comprendendo:

- almeno un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza ad un primo livello di potenza;

- mezzi di amplificazione adatti ad amplificare detti segnali a radiofrequenza di detta unità di generazione da detto primo livello di potenza a detta potenza di uscita,

in cui detti mezzi di amplificazione comprendono uno o più stadi di amplificazione, detti uno o più stadi di amplificazione comprendendo almeno un componente elettronico attivo allo stato solido.

Si precisa che, in questo contesto, ci si riferisce ad un componente elettronico attivo quando esso eroga energia ed è in grado di fornire un’amplificazione di segnale o un guadagno di potenza.

Si contrappongono a questa categoria i componenti passivi, quali resistori, condensatori, induttori e così via che restituiscono al circuito meno energia di quanta ne ricevono.

Ulteriori caratteristiche operative di dettaglio del sistema a radiofrequenza della presente invenzione sono riportate nelle relative rivendicazioni dipendenti.

Le suddette rivendicazioni, nel seguito specificatamente e concretamente definite, si intendono parte integrante della presente descrizione.

In un suo ulteriore preferito aspetto, l’attuale invenzione si riferisce ad un metodo di azionamento di un sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di un materiale dielettrico, detto sistema comprendendo almeno un generatore elettrico atto a generare un segnale di uscita a radio frequenza ad una desiderata potenza di uscita e mezzi applicatori, connessi a detto generatore elettrico, atti a sviluppare un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di ricevimento di detto materiale dielettrico, detto generatore elettrico comprendendo:

- almeno un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza ad un primo livello di potenza;

- mezzi di amplificazione atti ad amplificare detti segnali a radiofrequenza di detta unità di generazione da detto primo livello di potenza a detta potenza di uscita,

in cui detti mezzi di amplificazione includono più stadi di amplificazione, detti più stadi di amplificazione comprendendo almeno un componente elettronico attivo allo stato solido, in cui detto metodo di azionamento comprende almeno una fase di trasferimento di potenza da detto generatore elettrico a detti mezzi applicatori, ed in cui detta fase di trasferimento di potenza comprende l’attivazione di detti stadi di amplificazione secondo una modalità ON-OFF con un duty-cycle determinato dalla potenza richiesta da detti mezzi applicatori per trattare detto materiale dielettrico, ciascuno di detti stadi di amplificazione lavorando alla propria massima potenza di lavoro durante la fase ON.

Gli scopi ed i vantaggi detti risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue, relativa ad alcune preferite forme esecutive del sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di un materiale dielettrico dell’invenzione, date a titolo indicativo ed illustrativo, ma non limitativo, con riferimento alle allegate tavole di disegno in cui:

- la figura 1 è una vista schematica di un sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di un materiale dielettrico secondo l’invenzione;

- la figura 1A è una variante esecutiva del sistema di figura 1;

- la figura 2 è una vista schematica dettagliata di una parte del sistema di figura 1;

- la figura 3 è una variante esecutiva di figura 2;

- la figura 4 è una variante esecutiva preferita di un sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di un materiale dielettrico dell’invenzione;

- la figura 5 è una variante esecutiva di figura 4;

- le figure 6A e 6B mostrano parti di un circuito utilizzabile in un sistema a radiofrequenza per il trattamento termico di un materiale dielettrico secondo la presente l’invenzione.

Una vista schematica di un sistema 1 di trattamento termico di materiali dielettrici M secondo una preferita forma realizzativa dell’invenzione è mostrata in figura 1. Il sistema 1 comprende, preferibilmente, un generatore elettrico 10 atto a generare un segnale di uscita a radio frequenza ad una desiderata potenza di uscita e mezzi applicatori 80 connessi al generatore elettrico 10.

I mezzi applicatori 80 sono opportunamente conformati per sviluppare un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di ricevimento Z del materiale dielettrico M.

I mezzi applicatori 80, non oggetto specifico dell’attuale invenzione, sono costituiti generalmente da una pluralità di elettrodi, normalmente coppie di elettrodi, opportunamente posizionati spazialmente per investire la zona di ricevimento Z del materiale dielettrico M da trattare con un campo elettromagnetico oscillante alla frequenza di lavoro nel campo della radiofrequenza. Per tale motivo ed a solo scopo semplificativo i mezzi applicatori 80 sono mostrati in figura come una coppia di elettrodi affacciati 82, 84 che definiscono una zona intermedia Z ove è posizionato il materiale dielettrico M da trattare.

Analogamente, il materiale dielettrico M da trattare è mostrato come un pezzo disposto nella zona intermedia Z. È evidente che l’effettiva forma dei mezzi applicatori 80 dipenderà principalmente dalla natura del materiale dielettrico M da trattare. Ad esempio, nel caso il materiale dielettrico M sia liquido l’applicatore sarà composto da uno o più tubi all’interno del quale è fatto scorrere il liquido ed una serie di elettrodi circonderanno opportunamente i tubi all’interno dei quali è fatto fluire il liquido.

La geometria dei mezzi applicatori 80 unitamente alla natura del materiale dielettrico da trattare, che costituiscono il carico per il generatore elettrico 10, definiscono i parametri caratteristici del carico stesso e determinano in fase di progettazione la potenza necessaria per portare a compimento correttamente il trattamento.

In figura 1A è mostrata una variante realizzativa del sistema 1 dell’invenzione, la quale prevede l’utilizzo di un adattatore di impedenza 70, o matching box, interposto tra l’uscita del generatore elettrico 10 ed i mezzi applicatori 80 per massimizzare il trasferimento di potenza dal generatore 10 al carico 80 stesso. Il generatore elettrico 10, come detto, è adatto a generare un segnale di uscita a radio frequenza nel campo tipico delle radiofrequenze, preferibilmente nel range di frequenze comprese tra i 300Khz a 300MHz, più preferibilmente ad una frequenza sostanzialmente pari a 13,56 MHz oppure sostanzialmente pari a 27,12 MHz oppure sostanzialmente pari a 40,68 MHz (corrispondenti alle frequenze ammesse dalle normative CISPR11 ovvero le bande ISM – Industrial, S cientific and Medical – definite dall’Unione Internazionale delle Telecomunicazioni).

Il generatore elettrico 10 comprende, preferibilmente, un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza 12 ad un primo livello di potenza, o generatore di piccoli segnali (S SG, acronimo di “small signal generator”).

L’unità di generazione 12 di tipo S SG presenta, preferibilmente, un livello di potenza fino a 25 dBm. L’unità di generazione 12 si basa preferibilmente su una tecnica di modulazione d’ampiezza di una forma d’onda sinusoidale CW (acronimo di “continuous wave”) oppure su una tecnica di modulazione d’impulsi PWM (acronimo di “Pulse Width Modulation”).

Il livello di potenza trasferita al carico (mezzi applicatori 80), si ottiene modulando nell’unità di generazione 12 di tipo S SG il duty cycle della PWM oppure variando linearmente il modulo dell’onda sinusoidale nel CW.

Inoltre, l’unità di generazione 12 di tipo S SG è composta da un sintetizzatore, preferibilmente con filtro.

L’unità di generazione di segnali a radiofrequenza 12 comprende, preferibilmente, un’unità di gestione 14, preferibilmente un microcontrollore, adatta a controllare la generazione dei segnali. All’unità di gestione 14 afferiscono, preferibilmente, i segnali di feedback 16a, 16b provenienti dall’uscita del generatore elettrico 10. Il generatore elettrico 10 comprende un alimentatore 20 adatto ad alimentare, innanzitutto, l’unità di generazione di segnali a radiofrequenza 12.

L’alimentatore 20 comprende, ad esempio, un convertitore AC/DC avente una uscita 6V DC per alimentare l’unità di generazione 12.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il generatore elettrico 10 comprende mezzi di amplificazione (o PA, acronimo di “Power Amplificator”), nel complesso indicati con 30, adatti ad amplificare i segnali a radiofrequenza provenienti dall’unità di generazione 12 ed innalzare il livello di potenza in uscita al generatore elettrico 10. Nella forma realizzativa di figura 2, i mezzi di amplificazione 30 comprendono preferibilmente tre stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c.

Gli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c sono preferibilmente disposti in una configurazione in parallelo.

In varianti realizzative, non illustrate, due o più di tali stadi potrebbero essere disposti in serie per aumentare il fattore moltiplicativo di amplificazione. In ulteriori varianti realizzative, non illustrate nelle figure allegate, tali stadi potrebbero essere disposti con opportune combinazioni di configurazione parallelo e serie.

S econdo un aspetto vantaggioso dell’invenzione, gli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c comprendono almeno un componente elettronico attivo allo stato solido 50.

In preferite forme realizzative dell’invenzione, il componente elettronico attivo allo stato solido è un semiconduttore al silicio, ad esempio un MOSFET oppure un LDMOS oppure ancora un IGBT. In varianti realizzative alternative dell’invenzione, il componente elettronico attivo allo stato solido può essere preferibilmente un componente al nitruro di gallio, comunemente individuato mediante la formula bruta “GaN”.

A titolo di esempio, la figura 6A mette in evidenza l’utilizzo di due componenti elettronici attivi allo stato solido 50 secondo l’invenzione, preferibilmente due MOSFET o due LDMOS , all’interno di una prima possibile configurazione circuitale di uno stadio di amplificazione 30a, 30b, 30c del generatore elettrico 10. In tale configurazione circuitale, i due MOSFET o LDMOS 50 assumono preferibilmente una configurazione a mezzo ponte.

La figura 6B, analogamente, mette in evidenza l’utilizzo di quattro componenti elettronici attivi allo stato solido 50 secondo l’invenzione, preferibilmente quattro MOSFET o LDMOS , all’interno di una seconda possibile configurazione circuitale di uno stadio di amplificazione 30a, 30b, 30c del generatore elettrico 10. In tale configurazione circuitale i quattro MOSFET o LDMOS 50 assumono preferibilmente una configurazione del tipo ponte ad H.

È evidente che in varianti realizzative alternative, non illustrate nel seguito, lo stadio di amplificazione secondo l’invenzione potrebbe comprendere un numero e/o una combinazione di componenti elettronici attivi allo stato solido, nonché anche differenti configurazioni di amplificazione di tipo noto, come appunto ponte ad H, ponte intero, mezzo ponte e così via.

Gli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c sono preferibilmente alimentati dall’alimentatore 20, ad esempio con una tensione 65V DC. L’alimentatore 20 fornisce, pertanto, la potenza richiesta al generatore elettrico 10 dal carico durante il funzionamento.

Nella forma realizzativa di figura 2, si possono inoltre individuare ulteriori elementi opzionali preferiti che equipaggiano il generatore elettrico 10, come descritto in seguito.

Tra l’unità di generazione 12 e gli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c è preferibilmente previsto un dispositivo divisore di potenza 60 (noto anche come “power divider”) adatto a suddividere il segnale in uscita dall’unità di generazione 12 prima della sua applicazione ai mezzi di amplificazione 30. Il divisore di potenza 60 (power divider) permette di alimentare i mezzi di amplificazione (o PA) in modo sincronizzato.

Tra l’unità di generazione 12 ed il divisore di potenza 60 (power divider) è preferibilmente interposto un dispositivo di pilotaggio 62 (o driver) adatto a preamplificare il segnale proveniente dall’unità di generazione 12 del tipo S SG.

In uscita dagli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c è preferibilmente previsto un dispositivo combinatore di potenza 66 (noto anche come PC, acronimo di “power combiner”) adatto a combinare i segnali di potenza in uscita dagli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c prima dell’applicazione ai mezzi applicatori 80.

Infine, preferibilmente, i sensori di potenza trasmessa e riflessa 68a, 68b sono accoppiati all’uscita del generatore elettrico 10 per fornire i segnali di feedback 16a, 16b all’unità di gestione 14.

L’utilizzo di un componente elettronico attivo allo stato solido 50 anziché valvole a vuoto (triodi), come avviene nei sistemi dell’arte nota, permette di ottenere numerosi vantaggi rispetto a questi ultimi.

Innanzitutto, gli ingombri/dimensioni del generatore elettrico e del sistema nel suo complesso risultano notevolmente inferiori rispetto ai sistemi di tipo noto, con conseguente salvaguardia o ottimizzazione degli spazi in stabilimento.

Le tensioni di alimentazione che garantiscono il funzionamento del generatore secondo la presente invenzione, ad esempio 65V DC, risultano notevolmente ridotte rispetto alle tensioni elevate richieste per il normale funzionamento delle valvole a vuoto (triodo).

L’utilizzo di un componente elettronico attivo allo stato solido rende efficace il controllo della stabilità della frequenza di lavoro rispetto ai sistemi di tipo noto e/o consente di ridurre la presenza di armoniche (radio disturbi) nella generazione dell’energia, difficilmente schermabili nei sistemi di tipo noto.

Ciò determina un migliore comportamento rispetto agli standard normativi e di sicurezza, compresi quelli relativi alle interferenze elettromagnetiche (EMI), e/o una semplificazione in fase di progettazione del sistema in relazione al filtraggio EMI.

Un ulteriore aspetto vantaggioso del sistema secondo l’invenzione deriva dall’utilizzo di una pluralità di stadi di amplificazione, ad esempio tre stadi nella forma realizzativa illustrata di figura 2 ma che potrebbero essere in numero molto più elevato.

Secondo la tecnica di tipo noto in cui si utilizzano valvole a vuoto, per garantire il funzionamento alla potenza richiesta, il sistema viene progettato e/o dimensionato prevedendo un numero ridotto di stadi di amplificazione con valvole a vuoto funzionanti ad elevata potenza.

Secondo l’invenzione, invece, il sistema viene progettato e/o dimensionato per soddisfare la potenza richiesta dal carico in funzionamento mediante la previsione di una pluralità di stadi di amplificazione in cui ciascun stadio coinvolge un livello di potenza molto più bassa.

Inoltre, durante il funzionamento, in base alla potenza richiesta dal carico sarà possibile modulare la modalità di funzionamento di ciascun stadio in modo da massimizzare il rendimento di ciascun stadio e quindi il rendimento globale del generatore elettrico.

In particolare, per raggiungere la potenza richiesta dal carico, gli stadi vengono pilotati mediante un funzionamento ON-OFF con opportuno duty cycle in modo tale che nella fase di funzionamento ON ciascun stadio lavori alla propria massima potenza di lavoro prevista cosicché ciascun stadio verrà utilizzato in condizioni di lavoro che massimizzano il proprio rendimento, e di conseguenza il rendimento dei mezzi di amplificazione e del generatore elettrico.

Ad esempio, in un sistema provvisto di 25 stadi, ciascuno di potenza massima 2KW, in cui il carico richiede una potenza di 40KW, tutti i 25 stadi saranno attivati con funzionamento ON-OFF con duty cycle dell’80%.

Nel periodo di attivazione (ON), ciascuno dei 25 stadi viene fatto funzionare alla propria massima potenza, massimizzando, pertanto, il proprio rendimento.

Con riferimento alla figura 3 è descritta una variante realizzativa di un generatore elettrico 110 secondo l’invenzione.

Tale forma realizzativa differisce dalla prima forma realizzativa precedentemente descritta con riferimento alla figura 2 per il fatto che i mezzi di amplificazione 130, in questo caso, comprendono un unico stadio di amplificazione 130a comprendente un componente elettronico attivo allo stato solido (ad esempio un MOSFET). S i precisa che, a titolo informativo, caratteristiche e/o parti componenti corrispondenti o equivalenti agli elementi di figura 2 sono identificate dagli stessi numeri di riferimento.

Il generatore elettrico 110 comprende, preferibilmente, una unità di generazione di segnali a radiofrequenza 12, un alimentatore 20 e sensori di potenza trasmessa e riflessa 68a, 68b.

Il generatore elettrico 110 secondo tale forma realizzativa è utilizzabile preferibilmente in applicazioni in cui la potenza richiesta dal carico presenta valori ridotti, ad esempio dell’ordine di qualche KW, a titolo puramente preferito pari a 2 KW.

Con riferimento alla figura 4 è descritta una variante realizzativa di un sistema 201 che utilizza il generatore elettrico 10 descritto in figura 1.

Tale forma realizzativa mostra una possibile configurazione del sistema 201 in cui l’uscita del generatore elettrico 10, vale a dire l’uscita del dispositivo combinatore di potenza 66, è connessa in più punti di alimentazione separati dei mezzi applicatori 280 secondo una configurazione in parallelo. La forma realizzativa dei mezzi applicatori 280 non è descritta nel dettaglio in quanto di tipo noto. In figura i mezzi applicatori 280 sono illustrati schematicamente come comprendenti tre moduli cui afferiscono gli ingressi secondo detta configurazione in parallelo.

Con riferimento alla figura 5 è descritta un’altra variante realizzativa di un sistema 301 che utilizza un generatore elettrico 310 secondo una variante realizzativa dell’invenzione.

Il generatore elettrico 310 secondo tale forma realizzativa differisce dalla prima forma realizzativa precedentemente descritta con riferimento alla figura 2 per il fatto che l’uscita del generatore elettrico 310 è definita dalle uscite degli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c (il generatore 310 è di fatto privo del combinatore di potenza e presenta tre uscite). Le uscite degli stadi di amplificazione 30a, 30b, 30c sono connesse in corrispondenti più punti di alimentazione separati dei mezzi applicatori 280 secondo una configurazione in parallelo.

In tale forma realizzativa, preferibilmente, i sensori di potenza trasmessa e riflessa 68a, 68b, 68a’’, 68b’’, 68a’’’, 68b’’’ sono accoppiati alle rispettive uscite del generatore elettrico 310 per fornire i corrispondenti segnali di feedback 16a’, 16b’, 16a’’, 16b’’, 16a’’’, 16b’’’ all’unità di gestione 14.

Vantaggiosamente, secondo quanto illustrato in particolare nelle figure 4 e 5, il generatore elettrico secondo l’invenzione permette di ottimizzare la configurazione di collegamento ai mezzi applicatori e la conseguente interazione col materiale da trattare, determinando un processo di trattamento più uniforme del materiale.

Ancora, vantaggiosamente, tale configurazione consente di controllare il trattamento del materiale in maniera più puntuale.

Ulteriori vantaggi derivanti dal generatore elettrico secondo l’invenzione comprendono la migliorata possibilità di determinare puntualmente i parametri fisici di processo in tempo reale (ad esempio temperature e umidità della zona Z di ricevimento del materiale M) poiché l’ambiente di lavorazione (zona Z) è soggetto a tensioni elettriche che sono ridotte rispetto ai sistemi di tipo noto e che, dunque, riducono le inevitabili interferenze con sensori e strumenti di misura.

Analogamente, anche per i segnali di feedback risultano sensibilmente ridotti i rischi di interferenze o, in ogni caso, vengono ridotti i parametri limitanti per garantire la corretta acquisizione di detti segnali in fase di progetto.

In virtù della descrizione appena fornita, si comprende, pertanto, che il sistema a radiofrequenza della presente invenzione raggiunge gli scopi e realizza i vantaggi menzionati in precedenza.

In fase esecutiva, potranno essere apportate modifiche al sistema a radiofrequenza dell’invenzione, consistenti, per esempio, in un generatore elettrico comprendente un numero differente di stadi di amplificazione, disposti tra loro in parallelo e/o in serie, rispetto a quelli precedentemente descritti.

Inoltre, in soluzioni alternative del sistema a radiofrequenza dell’invenzione, non illustrate, potranno essere previsti due o più generatori elettrici disposti l’uno in parallelo rispetto all’altro, ciascun generatore opportunamente configurato con uno o più stadi di amplificazione secondo quanto descritto precedentemente.

In tal caso, preferibilmente, le uscite dei generatori potranno essere applicate a mezzi applicatori diversi o in punti di alimentazione separati di mezzi applicatori comuni.

È chiaro, infine, che numerose altre varianti possono essere apportate al sistema a radiofrequenza in esame, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell’idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze, e potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Ove le caratteristiche costruttive e le tecniche menzionate nelle successive rivendicazioni siano seguite da segni o numeri di riferimento, tali segni di riferimento sono stati introdotti con il solo obiettivo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni stesse e, di conseguenza, essi non presentano alcun effetto limitante sull’interpretazione di ciascun elemento identificato, a titolo puramente di esempio, da tali segni di riferimento.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema a radiofrequenza (1; 201; 301) per il trattamento termico di un materiale dielettrico (M), detto sistema (1; 201; 301) comprendendo almeno un generatore elettrico (10; 110; 310) atto a generare un segnale di uscita a radio frequenza ad una desiderata potenza di uscita e mezzi applicatori (80; 280), connessi a detto generatore elettrico (10; 110; 310), atti a sviluppare un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di ricevimento (Z) di detto materiale dielettrico (M), detto generatore elettrico (10; 110; 310) comprendendo: - almeno un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza (12) ad un primo livello di potenza; - mezzi di amplificazione (30; 130) atti ad amplificare detti segnali a radiofrequenza di detta unità di generazione (12) da detto primo livello di potenza a detta potenza di uscita, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione (30; 130) comprendono uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a), detti uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a) comprendendo almeno un componente elettronico attivo allo stato solido (50).
2. 2. Sistema (1; 201; 301) come alla rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che detto componente elettronico attivo (50) comprende uno qualsiasi tra i componenti del gruppo consistente in componenti semiconduttori con silicio e componenti al Nitruro di Gallio.
3. 3. Sistema (1; 201; 301) come alla rivendicazione 1) o 2), caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente elettronico attivo (50) in detti mezzi di amplificazione (30; 130) è disposto secondo una configurazione del tipo ponte ad H, ponte intero o mezzo ponte.
4. 4. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto segnale a radiofrequenza è compreso nel range da 300Khz a 300MHz, preferibilmente una frequenza sostanzialmente pari a 13,56 MHz oppure sostanzialmente pari a 27,12 MHz oppure sostanzialmente pari a 40,68 MHz.
5. 5. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un alimentatore (20) atto ad alimentare detta unità di generazione di segnali a radiofrequenza (12) ad un primo livello di potenza e/o atto ad alimentare detti uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a).
6. 6. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c) sono elettricamente connessi secondo una configurazione in parallelo, oppure una configurazione in serie oppure una loro combinazione.
7. 7. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo divisore di potenza (60) disposto tra detta unità di generazione (12) e detti uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c).
8. 8. Sistema (1; 201) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo combinatore di potenza (66) disposto tra detti uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c) e detti mezzi applicatori (80; 280).
9. 9. Sistema (1; 201) come alla rivendicazione 8), caratterizzato dal fatto che l’uscita di detto dispositivo combinatore di potenza (66) è connessa in più punti di alimentazione separati di detti mezzi applicatori (80; 280) secondo una configurazione in parallelo.
10. 10. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni da 1) a 7), caratterizzato dal fatto che le uscite di detti uno o più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a) di detti mezzi di amplificazione (30; 130) sono connesse in più punti di alimentazione separati di detti mezzi applicatori (80; 280) secondo una configurazione in parallelo.
11. 11. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere uno o più sensori di potenza trasmessa e/o riflessa (68a, 68b; 68a’, 68b’; 68a’’, 68b’’; 68a’’’, 68b’’’) per detta unità di generazione di segnali (12).
12. 12. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di pilotaggio e preamplificazione (62) posizionato tra detta unità di generazione di segnali (12) e detti mezzi di amplificazione (30).
13. 13. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un adattatore di impedenza (70) interposto tra detto generatore elettrico (10; 110; 310) e detti mezzi applicatori (80; 280).
14. 14. Sistema (1; 201; 301) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di generatori elettrici (10; 110; 310) disposti l’uno in parallelo rispetto all’altro, le uscite di detti generatori elettrici (10; 110; 310) essendo applicate a mezzi applicatori diversi o in punti di alimentazione separati di mezzi applicatori comuni.
15. 15. Metodo di azionamento di un sistema a radiofrequenza (1; 201; 301) per il trattamento termico di un materiale dielettrico (M), detto sistema (1; 201; 301) comprendendo almeno un generatore elettrico (10; 110; 310) atto a generare un segnale di uscita a radio frequenza ad una desiderata potenza di uscita e mezzi applicatori (80; 280), connessi a detto generatore elettrico (10; 110; 310), atti a sviluppare un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di ricevimento (Z) di detto materiale dielettrico (M), detto generatore elettrico (10; 210; 310) comprendendo: - almeno un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza (12) ad un primo livello di potenza; - mezzi di amplificazione (30; 130) atti ad amplificare detti segnali a radiofrequenza di detta unità di generazione (12) da detto primo livello di potenza a detta potenza di uscita, in cui detti mezzi di amplificazione (30; 130) includono più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a), detti più stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a) comprendendo almeno un componente elettronico attivo allo stato solido (50), ed in cui detto metodo di azionamento comprende almeno una fase di trasferimento di potenza da detto generatore elettrico (10; 110; 310) a detti mezzi applicatori (80; 280), caratterizzato dal fatto che detta fase di trasferimento di potenza comprende l’attivazione di detti stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a) secondo una modalità ON-OFF con un duty-cycle determinato dalla potenza richiesta da detti mezzi applicatori (80; 280) per trattare detto materiale dielettrico (M), ciascuno di detti stadi di amplificazione (30a, 30b, 30c; 130a) lavorando alla propria massima potenza di lavoro durante la fase ON.