KR20060025575A - 마이크로파 레조네이터를 작동하는 방법 및 마이크로파레조네이터 - Google Patents

마이크로파 레조네이터를 작동하는 방법 및 마이크로파레조네이터 Download PDF

Info

Publication number
KR20060025575A
KR20060025575A KR1020057025085A KR20057025085A KR20060025575A KR 20060025575 A KR20060025575 A KR 20060025575A KR 1020057025085 A KR1020057025085 A KR 1020057025085A KR 20057025085 A KR20057025085 A KR 20057025085A KR 20060025575 A KR20060025575 A KR 20060025575A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resonator
coupling
microwave
wall
mode
Prior art date
Application number
KR1020057025085A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101037865B1 (ko
Inventor
안드리스 플래치
람베르트 페허
볼커 누스
토마스 세이츠
Original Assignee
포르슝스첸트룸 칼스루에 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포르슝스첸트룸 칼스루에 게엠베하 filed Critical 포르슝스첸트룸 칼스루에 게엠베하
Publication of KR20060025575A publication Critical patent/KR20060025575A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101037865B1 publication Critical patent/KR101037865B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6402—Aspects relating to the microwave cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/74—Mode transformers or mode stirrers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • H05B3/80—Portable immersion heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/705—Feed lines using microwave tuning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/707—Feed lines using waveguides
    • H05B6/708—Feed lines using waveguides in particular slotted waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/044—Microwave heating devices provided with two or more magnetrons or microwave sources of other kind
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

짝수의 다각형 마이크로파 레조네이터에 있어서, 하이 모드 마이크로파 모드는 레조네이터 체적 내에서 형성되어 지고, 균일한 필드 분포는 워크 피스의 열처리를 위하여 형성되어 지며, 마이크로파 인-커플링 구조체 쌍은 직사각형 마이크로파 가이드 채널에 의하여 커뮤니케이션 내에서 또는 인-커플링 구조체 쌍들과 마주보는 측부들에서 교대로 2개의 벽 세그먼트들의 접합 변부(joining edge)를 따라 제공되어 지고, 마이크로파 원(source)들은 마이크로파들은 인-커플링 구조체 쌍들에 제공하여, 각각의 인-커플링 구조체로부터 레조네이터에 들어간 마이크로파들은 분리된 빔들의 형상으로 마주보는 코너 영역 후방으로부터 레조네이터의 중앙 영역으로 반사되어 지고, 레조네이터의 마주보는 코너 영역을 향한다.

Description

마이크로파 레조네이터를 작동하는 방법 및 마이크로파 레조네이터{MICROWAVE RESONATOR AND METHOD OF OPERATING MICROWAVE RESONATOR}
본 발명은 2003년 7월 1일에 출원된 독일의 우선권 주장 출원 제 103 29 411. 2호와 2004년 4월 29일 출원된 국제 출원 PCT/EP2004/004516호의 일부 계속출원에 관한 것이다.
본 발명은 마이크로파 레조네이터에 관한 것으로 , 마이크로파 레조네이터에 의하여 형성된 모듈식의 플랜트(plant) 또는 조립체 라인에 관한 것이며, 하이 모드 레조네이터 내에서 발생되는 마이크로파들에 의한 방법에 따라 열처리되는 워크 피스(work piece) 및 방법에 관한 것이다.
마이크로파에 의하여 음식물을 가열하는 것은 공지된 것이다. 레조네이터 챔버로 유입된 전자기장은 레조네이터 챔버의 형상(geometry), 파장, 마이크로파의 진동수에 의존하여 챔버내에서 정상 분포되어 진다. 가정용 마이크로파는 진공상태 또는 대기로 채워진 공간에서 대략 12cm의 파장 λ와 2,45 ㎓의 진동수를 가진다. 가정용 마이크로파 장치의 형상은 상기 치수 내에서 단순 입방 구조로 형상화되어 진다.
경험에 의하면, 레조네이터 챔버 내에서 마이크로파에 노출된 음식물은 균일하게 가열되지 않는다. 이는 음식물의 성분 중 다른 물 함유량에 의한 것으로, 결론적으로 레조네이터 내에 전자기장의 분포상에 위치적으로 다른 쌍극자가 존재하며, 결론적으로 전자기 여기 장(electromagnetic excitation field)에 의하여 쌍극자들이 여기(excitation)된다. 유사한 물질 또는 재료들을 가열하는 동안, 전체 물질 또는 재료 체적 내에서 필드 분포(field distribution)는 균일한 가열을 위하여 중요하다. 넓은 공간의 필드 변화(variation)를 방지하기 위하여, 불편하지만 효과적인 보조방법(aid)은 레조네이터 챔버 내에의 가능한 표면 영역이 움직이는 것이며, 마이크로파 복사(microwave radiation)의 충돌 부분들이 반사되어 지며 이로 인하여 필드 강도 변화는 국한되어지고 불균일(blur)해진다. 이와 같은 경우, 공정 재료(process material)는 레조네이터 내부에 형성되어 진다. 다른 또는 부가적인 방법(measure)은 예를 들어 전방 또는 후방으로 움직이는 테이블 또는 회전판 상에서 처리 재료가 움직이는데 있다.
산업상 재료를 처리하는 기술에 있어서, 마이크로파들에 의하여 가공되는 제품들을 가열하는 동안 전자기장은 가능한 작게 적어도 레조네이터의 중앙 부분에서 또는 전체 레조네이터 체적 내에서 변화하여 열점(hot sport)들과 과열을 방지하기 위하여 이상적인 공간 균일화 분포에 근접한다.
독일 특허 제 196 33 245호에 공개된 다각형 레조네이터의 기하학적 구조에 있어서, 기하학적 구조로 유입되는 복사는 경사진 복사 축(inclined radiation axis)을 포함하는 전면 측부로부터 중심에서 벗어나도록 유입된다. 특히 레조네이터의 기하학적 구조의 육각형 단면에서, 상기와 같은 방법으로 필드 분포는 적어도 중앙 레조네이터 영역 내에서 형성되어 지며, 체적 영역(volume area)은 적합한 필드 균일성이 존재하도록 제공되어 진다. 전자기장이 인-커플링된 상태의 마이크로파를 포함하는 전체 레조네이터의 내부에 존재할지라도, 중앙 처리 체적에서 필드는 균일하거나 필드 변화들은 최소한 허용가능하며, 이는 상대적으로 작다. 상기와 같은 형태의 인-커플링된 상태의 레조네이터는 오직 개별적인 레조네이터로 사용되어 지며, 플랜트(plant)의 모듈 부분으로 이용되지 않는다.
본 발명의 목적은 레조네이터로 유입되어 지는 마이크로파를 위한 레조네이터를 제공함에 있으며, 다중 모드의 혼합물(mixture)은 상기 공간 내에서 이상적인 균일 분포에 이를 수 있는 모드 혼합물의 평균 필드 강도를 제공하는 열처리를 위하여 이용 가능한 길이방향 레조네이터 축 주위에서 가능한 처리 용적만큼 큰 레조네이터 체적 내에서 이와 같은 방식으로 형성되어 진다.
이와 같은 레조네이터는 이와 같은 레조네이터들의 연속적인 배열 (arrangement)에 의하여 워크 피스(work piece)들을 열처리하기 위하여 조립체 라인의 설정에 이용되어 지는 모듈(module)로서 이용되어 진다.
부가적으로, 레조네이터 내에서 레조네이터들은 공간 주위를 이동하고 국소적으로 진동하는 인-커플링 상태의 마이크로파들 의하여 모드의 설정하고(mode of establishment), 제어가능하게 진동수를 미리 결정하는 방식으로 마이크로파를 조작가능 하다.
이와 같은 레조네이터는 체적 가열(volumetric heating)에 기초한 마이크로파들의 이용에 의하여 산업용 물체들 또는 워크 피스들을 가공가능하며, 동시에 시간과 에너지를 절약하고, 특히 합성수지가 침투된 합성 재료들, CFK 및/또는 GFK는 부품들과 에폭시 합성수지가 코팅된 구조체를 결합할 뿐만 아니라 기계적인 하중 용량과 고 형상 안정성(high form stability)을 형성하기 위하여 균일하게 가공되어 진다.
짝수의 다각형 마이크로파 레조네이터에 있어서, 하이 모드 마이크로파 모드(high mode microwave mode)가 형성되어 지고, 레조네이터 체적 내에서 균일한 필드 분포는 워크 피스들의 열처리를 위하여 형성되어 지며, 마이크로파 인-커플링 구조체 쌍은 직사각형 마이크로파 가이드 채널(rectangular microwave guide channel)에 의하여 커뮤니케이션(communication) 내에서 또는 인-커플링 구조체 쌍들 및 마주보는 측부들에서 2개의 벽 세그먼트(segment)들의 결합 변부(joining edge)를 따라 교대로 제공되어 지며, 마이크로파 원(microwave source)들은 인-커플링 구조체 쌍들에 마이크로파를 공급하여 각각의 인-커플링 구조체로부터 레조네이터에 들어간 마이크로파들은 레조네이터의 마주보는 코너 영역으로 향하며, 분리된 빔들의 형태로 마주보는 코너 영역 후방으로부터 레조네이터의 중앙으로 반사되어 진다.
볼록한 다각형 단면을 갖고, 재료의 열처리를 위한 마이크로파 레조네이터는 독일 특허 제 196 33 245호로부터 공개된 형상을 가진다. 단면은 균일하다. 그러나 상기 마이크로파 레조네이터의 최소한 육각형과 짝수의 다각형은 인-커플링 마이크로파를 레조네이터의 넓은 중앙 체적 영역으로 설정하는 높은 균질성 필드를 위한 장점에 따라 산출과 협의에 의해서 형성되어 진다. 레조네이터 내부는 간단하며 결코 둥글지 않다. 2개의 전면 벽에 부가하여, 평면과 유사한 벽 세그먼트들을 가지며, 결론적으로 균일한 단면을 가진다. 레조네이터로 유입된 마이크로파의 파장 λ에 따라서, 하이 모드 전자기장이 설정되어 질 수 있는 상기 치수를 가진다.
레조네이터 직경 D은 예를 들어 5배 큰, 바람직하게 10배 크거나 그 이상의 파장 λ보다 본질적으로 크다면, 레조네이터는 하이 모드 또는 오버 모드(over-mode)로 불리며, 이와 같은 형상이 실현 가능성이 있다면 다음의 조건을 만족시킨다.
L2 +m2 +n2 =(D/λ)2
다수의 양극(l,m,n)은 모드 번호 l,m,n과 직경 D 사이에서 존재할 수 있으며, 들뜬 상태(excited)로 되어질 수 있고, 중첩되어 지며(superimpose), 결과적으로 오버 모드(over-mode) 상태에 있다.
레조네이터 내부의 넓은 중앙 체적 영역 내에서 균질(homogeneity) 또는 적어도 전자기장의 작은 공간의 변화는 마이크로파를 위한 적어도 하나 이상의 인-커플링 구조체 쌍에 의하여 광범위하게 이루어진다. 인-커플링 구조체들은 유사하다.
매우 넓은 어플리케이터(applicator)에 있어서, 이러한 인-커플링 구조체 쌍은 평행하게 축 방향으로 구속 해제된 여러 개의 웨이브 전도체(wave conductor)로 구성되어진다. 외측 길이방향 변부는 인-커플링 구조체 쌍 사이에서 연장되며, 각각의 길이방향 외측 변부 또는 대부분의 레조네이터 길이에 걸쳐 연장된다. 여러 개의 인-커플링 구조체 쌍들은 레조네이터 원주 주위에서 상기 방법으로 배열되어 진다. 대부분의 N 인-커플링 구조체 쌍들은 레조네이터 원주에서 제공되어 지며, N은 다각형을 나타내며, 자연수다.
마이크로파 원의 단부들로 연결된 직사각형 공동 전도체의 상부의 레조네이터 하우징 벽 내에서 각각의 인-커플링 구조체는 개구부들의 길이방향 장치(arrangement)를 포함한다. 하우징 영역 세그먼트 내에서 인-커플링 구조체는 일련의 비중첩(non-overlapping) 또는 등거리 인-커플링형상들 또는 개구부들로 구성되며, 직선을 따라 교대로 왼쪽과 오른쪽에 배열되며, 즉 가이드 라인은 길이방향 하우징 변부에 대하여 평행하게 연장된다. 인-커플링 형상들 또는 개구부들은 이격 된 상태로 형성되며, 마이크로파의 레조네이터로 인-커플링을 형성하는 위상 상수(phase constant)는 기준 모드 TE01가 형성되는 직사각형 공동 전도체(rectangular hollow conductor)에 존재하며, 슬롯의 가장 좁은 폭 d는 미리 결정된 마이크로파 파장 λ와 굴절각 θ인 조건으로부터 결정되어 지며, 이는 다음의 공식과 같다.
Tan θ= λ/d
근사값은 충분한 탄젠트를 위하여 수열(progression)의 제 1 부재는 θ< 2˚이기위하여, 각 θ< 5˚가 적당하며, 이는 다음의 공식을 따른다.
θ= λ/d1
한편, 인-커플링 형상들은 전개 파 전면(developing wave front)의 확장을 보장하기위하여 인-커플링 구조체로부터 인-커플링을 형성하는 마이크로파의 제 1 반사 거리 L1에 따라, 상기 언급된 회절각과 일치하는 폭 d를 가지며, 2개의 교차하여 마주게 배열된 벽 영역 세그먼트에서 반사되어 져 충분히 확장된다. 다른 한편, 회절각은 레조네이터로 인-커플링을 형성하는 1차 번들(primary bundle)이 후방 복사를 방지하기 위하여 마주보는 인-커플링 구조체를 덮지 않도록 충분히 작게 선택되어진다. 1차 반사 후에 형성된 갈라진 복사 빔(split radiation beam)은 인-커플링 구조체 또는 웨이브 전도체로부터 떨어져 향하는 회전부(a sense of rotation)를 가지며, 부가적인 반사와 분할과 노이즈와 같지만 탄성적인 손실이 없는 운동을 발생시킨다.
대칭적인 인-커플링 구조체 쌍들을 이용함에 따라, 프레스넬 단폭 필드(fresnel short range field) 내에서 직접적으로 레조네이터로 향하는 아웃 커플링 개구부에 의하여 균일한 진폭 분포(uniform amplitude distribution)는 형성되어 진다. 동시에 발생하는 굴절 확장(concurrent refraction widening)과 부가적인 자유파 전파(free wave propagation)는 유지되어 진다. 인-커플링 구조체로부터 전파되는 웨이브 프론트(wave front)는 편평한 금속성 내부 벽 세그먼트들에 의하여 여러번 탄력 있게 반사되어 지고, 동시에 특성을 유지하며, 동시에 형성된 다양한 빔들이 지속적으로 확장되어 진다. 인-커플링 구조체들 또는 구조체의 개구부들은 위상 상수 방법(in phase-constant manner)에 있어서 레조네이터로 인-커플링 기능을 형성하고, 레조네이터 벽상의 웨이브 전도체의 단부에서 배열되어 진다. 상기 고려 사항에 기초하여, 라인은 길이방향 하우징 축에 대하여 배열된 인-커플링슬롯들을 따라 형성되어 진다. 상기 형상 거리는 상기 언급된 마이크로파의 기계적인 요구사항에 기초하여 결정되어 지며, 한계 내에서 변화가능하다.
인-커플링 형상들이 일직선의 가이드 라인에 평행한 길이방향 축들에 배열되어 진다면, 그 후에 레조네이터 내부로 인-커플링을 형성하는 가장 강한 마이크로파는 각각의 인-커플링 구조체를 위하여 제공되어 진다. 가이드 라인데 수직하게 연장된다면, 인-커플링을 형성하는 마이크로파는 가장 작아진다. 중간의 위치(intermediate position)는 중간 강도의 인-커플링을 형성하는 파가 제공된다.
서로에 대응하는 인-커플링구조체 쌍의 인-커플링 구조체들의 개구부들의 기하학적 구조의 위치(geometric position)에 부가하여, 또한 기하학적 구조의 형태(geometric shape)는 레조네이터 내에서 전자기장을 형상의 특성을 위하여 중요하다.
제조를 위하여, 인-커플링 형상의 가장 단순한 형태는 직사각형 공동 전도체 에서 기본 파 H10의 길이 L=λ/2와 폭 d를 포함하는 직사각형이다.(청구항 제 3항) 상기 기하학적 구조에 있어서, 레조네이터에 공급된 복사에서 마이크로파의 물리적인 손실이 형성되며, 특히 인-커플링 형상의 코너 역역 내에서 변부 흐름(edge current)에 의하여 쥴(joule) 가열 R2와 좀더 강한 가열로 명백하게 형성되어진다. 청구항 제 4항에 정의된 최적화되어 단순한 인-커플링 형상은 기준 파장의 길이 L=λ/2에 걸쳐 형성되며, 전기장 라인이 역으로 형성된 2개의 거울의 경로는 대략 노트(knot)에서부터 노트까지 직사각형 공동 전도체의 벽 내에서의 기준 모드 TE10의 E 라인이다. 반절점(anti-node) 내에서, 2개의 E 필드 라인들은 인프렉션(infraction)을 위하여 상기 언급된 폭으로 이격되어진다.
이론적으로 대부분의 단순한 2극 라디에이터(radiator)에 있어서, 점과 같은 복사원은 지속적으로 증가하는 순서(order)의 일련의 다극 라디에이터로 구성된다. 이로 인하여 미리 결정된 다극 특성의 이상적인 형태에 근접하는 원거리의 인-커플링 형상의 복잡한 형태는 복사원으로부터 기인된다.
또한 인-커플링 구조체 쌍의 인-커플링 구조체에 형성된 개구부들의 위치는 레조네이터로 결합 된 필드의 형성을 위하여 중요하다. 바람직하게, 상대적인 배열은 기술되어 졌다. 서로에 대한 개구부들의 위치는 분리되어 진 위상의 양립성을 위하여 등거리로 형성되어 지고, 가이드 라인으로부터 개구부들의 거리는 형성되어 진 반사된 거리 필드(reflected distant field) 내에서 등방성 복사이다.
본 발명에 따른 배열내에서, 모드 믹서는 벽의 변부 부분에 걸쳐 연장된 인-커플링 구조체 쌍의 2개의 복사판의 벽 변부의 직선을 따라 장착되어 지고, 2개의 결과물들은 제공되어 지며, 먼저, 레조네이터의 처리 체적 내에서 이상적인 균일하지 않은 필드에서 필드의 균일성을 개선하기 위하여 회전 모드 믹서(mode mixer)는 인-커플링 쌍의 2개의 복사판들에 형성된 섹션 라인(section line)을 따라 설치되어 지고, 하우징 변부의 길이에 걸쳐 연장되고, 그 후 인-커플링 구조체 쌍으로부터 2개의 인-커플링을 형성한 복사의 중앙을 벗어나며, 2개의 복사판들은 결국 마주보는 인-커플링구조체로 떨어지지 않는다. 모드 스터러(mode stirrer)는 웨이브 전도체 후방으로부터 웨이브 전도체까지의 제 1 복사 번들(primary radiation bundle)의 대부분 후방 반사를 허용하지 않거나 어떠한 후방 반사도 허용하지 않는다. 이와 같은 경우, 후방 반사는 최소화되어진다. 그리하여, 스터러는 볼록한 부분에 교대로 볼록-오복 형상을 포함하는 원형 단면 또는 타원형의 단면을 가지며, 곡률(curvature)은 인-커플링구조체로 유입되지 않는 초점(focal point)을 가진다. 상기 경우, 충돌 마이크로파 빔의 선형 부분은 모드 스터러가 길이방향으로 부가적으로 비틀려진다면 오직 점과 같은 부분 또는 반사되어 진다. 본 발명의 다른 해결책은 처리 라인의 제공에 있다. 최소한 2개의 마이크로파 레조네이터는 통로에서 서로 근접하여 배열되어 지고, 처리되어 지는 물체는 근접한 전면 벽에 의하여 한 레조네이터로부터 근접한 레조네이터까지 이동할 수 있다. 레조네이터들은 굴곡과 같은 또는 각에서 또는 직선의 라인에 배열되어 지며, 이로 인하여 특정의 조건 또는 제한 상황들을 수용할 수 있다. 이와 같은 처리 라인에 있어서, 수많은 워크 피스(work piece)들은 예를 들면 원하는 굴곡에 일치하거나 미리 결정된 시간대에서 냉각되어 지거나 특정의 온도로 유지되고 가열되어 지는 것과 같이 지속적으로 열처리되어진다. 워크 피스의 지속적인 경로(passage)에 있어서, 워크 피스는 처리 라인의 제 1 레조네이터 내에서 가열되어 지며, 제 2 레조네이터에서 미리 결정된 시간에 걸쳐 지속되어지며,(weave), 제 3 레조네이터에서 시간제(time-controlled) 방법으로 냉각되어 진다.
하나의 인-커플링 쌍에 있어서, 레조네이터는 최소한 균일한 전자기장 상태로 존재하고 균일한 필드 분포에서 크기가 큰 중앙 처리 체적을 가진다. 각각의 위치에서 상기 처리 체적으로 유입된 워크 피스는 동일한 필드 상태로 가해지며, 그리하여 전체적으로 균일하게 가열되어 진다. 레조네이터에서 부가적인 인-커플링구조체 쌍에 있어서, 필드 상태는 마이크로파가 레조네이터 내에서 인-커플링 특징을 형성하여 부가적으로 균일화되어지며, 그리하여 조작상의 가능성들은 시간-기초 진동 방법으로 필드 분포에 영향을 미친다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마이크로파는 서로에 대해 이동된 레조네이터의 인-커플링 구조체 쌍에 의하여 인-커플링 특징을 가지며, 동시에 순간 또는 일정한 평균값에 대하여 시간 대 진동을 한다. 이와 같은 결과, 레조네이터 내에서 모드 형성부(mode formation)는 국부적으로 전동을 하거나 이동파(walking wave)와 유사한 두 영역 사이에서 전방과 후방으로 이동하거나 레조네이터 체적 내에서 회전을 한다. 상기 방법으로, 처리되어지는 워크 피스의 미세한 온도 조절이 형성되어 진다. 즉 이와 같은 방법에 따라, 처리 체적 내에 배열된 워크 피스은 균일하게 가열되어지거나 온간(keep warm)되어진다. 또한, 위상에 기초한 필드 변화는 극히 낮은 온도 변화를 가지며, 이로 인하여 소위 열 방출(thermal runaway) 또는 열점들의 형성을 방지하며, 상기 방법으로 가장 높은 온도 균일성에서 가열은 극단적으로 높게 형성될 수 있다.
상기 형태의 모드 움직임은 레조네이터에서 인-커플링 구조체 쌍들에 의하여 제어될 수 있으며, 최소 상태의 쌍은 레조네이터의 최대개수까지 존재하며, 길이방향 하우징 변부들에서 제공되어 진다. 인-커플링 구조체 쌍에 존재하는 N 에 걸쳐 레조네이터로 들어간 인-커플링의 전체 전자기 에너지는 다음의 공식을 따른다.
Figure 112005076708030-PCT00001
N은 레조네이터 단면의 다각형이며, Pi(t)는 ith 인-커플링 구조체 쌍에서 에너지 인-커플링이며, N1과 N은 자연수이다.
P(t)는 주어진 값이며, 시간에 따라 일정하거나 변화하며, 이는 증가하거나 감소한다. P(t)는 여러 개의 값을 합산한 것이다. P(t)구조체 쌍들에 이용되거나 설치된 P(t) 부품들은 주어진 값을 유지하기 위하여 반대로 변한다는 것을 명백하며, 레조네이터로 인-커플링을 형성한 형태의 전체 에너지 입력 값 P(t)는 “모드 스위핑(mode sweeping)"으로 불리며 유지되어 진다.
또한 인-커플링 구조체 쌍 I에 의한 에너지 인-커플링 P(t)는 미리 결정되어질 수 있으나 두 개의 인-커플링 구조체들에 의한 에너지 인-커플링 P우(t) 와 P좌( t)는 반대로 진동하는 방법으로 조금씩 변화한다. 그리하여 몇몇의 작은 모드 스위핑(small mode sweeping)이 부가적으로 존재한다.
Pi(t)= P우(t) + P좌(t)
이와 같은 방법으로, 균일한 열처리로 미세 조정(fine-tuning)은 형성되어 진다. HEPHAISTOS는 완벽하고 복합적인 제어를 가능하게 만든다.
공동 전도체의 단부에서 에너지는 각각의 인-커플링 구조체를 통하여 직사각형 공동 전도체 라인에 의하여 마이크로파가 공급되어 지는 각각의 마이크로파 원 내에서 전자 빔의 강도를 지속적으로 제어함에 따라 또는 펄스의 폭을 제어함에 의하여 인-커플(in-couple)되어진다.
모든 물체들 또는 워크 피스들과 미완성의 제품들은 열처리되어지며, 처리 라인 또는 마이크로파 레조네이터 내에서 형성되어 유지되거나 생산되어진다. 미완성의 제품들은 열처리 가능한 폴리머와 세라믹과 같은 열 성형 가능한 합성수지(thermally curable resin), CFK, 수지가 침투된 탄소 섬유 합성 재료이다.
레조네이터 내에서 처리되어진 물체들을 위하여, 가장 작은 위치 변화의 필드 영역에서 또는 균일한 필드 영역내에서 노출되어 지며, 워크 피스 체적내에서 균일한 가열이 중요하다. 이러한 결과, 레조네이터는 처리를 위하여 삽입되어 지고 하중(loading)을 위하여 제거가능하거나 지속적으로 설치되어지는 지지 구조체(support structure)를 포함한다. 내열(heat resistant)되고, 전자기장을 방해하지 않는 재료로 구성된다. 처리 체적 영역, 즉 높은 필드 균일성의 영역에 있어서, 금속성과 비슷하다. 이와 같은 이유로 워크 피스의 표면상에서 처리 체적 내로 유입되고, 전기장 라인들은 최소한 지지 구조체의 표면에 수직하거나 주어진 필드 상태에 수직하게 연장되어 전류가 흐르지 않거나 아주 작은 전류의 흐름은 처리 중에 표면을 저하시키는 영향을 준다.
상기와 같은 레조네이터 형상에 따라, 높은 질의 축방향으로 대칭인 필드 균일성은 균일하게 분포되어 지고 다중 반사들에 의하여 전파되는 다수 빔의 중첩에 의하여 얻어진다. 그 결과 레조네이터 체적 내에서, 중앙에 배열되고, 유용하며, 큰 처리 체적이 얻어진다.
이하 마이크로 레조네이터는 첨부된 도면내에 도시된 실시예에 기초하여 기술되어질 것이다.
도 1은 인-커플링 구조체 쌍을 포함하는 레조네이터의 단면도.
도 2는 2개의 인-커플링 구조체 쌍들을 포함하는 레조네이터의 단면도.
도 3은 모드 스터러의 단면도.
도 4는 인-커플링 구조체의 도.
도 5는 기준 모드에 적용된 인-커플링 형상의 도.
도 6a는 오토클레이브 내에서 레조네이터를 도시하는 횡단면도.
도 6b는 오토클레이브 내에서 레조네이터를 도시하는 길이방향 단면도.
도 7은 오드 스위핑의 도.
도 8은 시간-기초의 회복(cure)의 도.
도 9는 회복되어진 수지로 코팅된 금속 몸체의 도.
합리적인 기술적 비용으로 마이크로파를 기술적으로 이용하려면, 바람직하게 100㎒ 내지 25㎓의 범위 또는 10㎒ 내지 30㎓의 마이크로파 범위는 대략 33㎝ 내지 1,2㎝의 공기 또는 진공 상태의 파장과 동일한 마이크로파 범위가 유리하다. 상기 밴드 내에서, 수많은 범위들은 다양한 방법으로 전파(communication)에 사용되어 지며, 이로 인하여 ISM 주파수 915㎒, 2,45㎓(가정용 마이크로파들), 5,85㎓ 및 24,15㎓를 이용하기위하여 고려되어진다. 레조네이터의 기하학적 구조(resonator geometry)들은 32,8㎝, 12,2㎝, 5,1㎝ 및 1,2㎝의 연관된 파장에 적합하다.
이와 같은 경우, 정육각형 단면과 이로부터 형성된 처리 라인(process line)을 포함하는 프리즘 레조네이터(resonator)는 이하에서 기술될 것이다. 레조네이터는 2,45㎓에서 작동되어 진다. 레조네이터 체적, 상기 언급된 하이 모드 처리(high mode operation)는 2,46㎓ 마이크로파 결합으로 형성되는 것과 같은 치수를 포함한다. 레조네이터는 스테인리스 스틸로 구성되어 진다. 실시예에서, 수지 함침 합성 재료(resin impregnated compound material)들이 지속적으로 유지되거나 제어되는 가열이 동시에 일어나기 때문에 도어(door)들에 의하여 밀폐 가능한 레조네이터의 양쪽 전면 측부에 도달할 수 있다. 가열(heating)은 다른 위치에 배열되어 지고 전자기장에 의하여 영향을 받지 않는 열 감지 센서에 의하여 측정되어 진다. 부가하여, 진행되어지는 물체의 가열 이미지(heating image)는 열 카메라에 의하여 지속적으로 관찰되어 진다. 가열 처리에 있어서, 원하는 온도로의 가열과 일정한 온도의 유지는 명칭 헤파이스토스(HEPHAISTOS, high electromagnetic power heating autoclave inset oven system)를 포함하는 시스템의 가열 제어 장치에 의하여 전자 적으로 제어되어 진다.
도 2는 좌측 상부 하우징 변부(edge, A)에 평행하게 배열된 인-커플링 쌍(in-coupling pair, 1,11)을 포함하는 레조네이터의 단면을 도시한다. 분할되지 않은 인-커플링 구조체는 레조네이터 벽과 일체로 구성되어 지고, 외부에서 레조네이터로 연장된 직사각형 공동 전도체(rectangular hollow conductor)를 포함한다. 본 케이스내에서 전체 레조네이터 길이에 걸쳐 연장된다.(도 4b에 도시) 레조네이터와 공통된 벽 부분에서, 실제 인-커플링 구조체(actual in-coupling structure)들은 공통 벽 세그먼트의 중심선을 따라 형성되어 진다.(도 3) 각각의 인-커플링 구조체의 방사형 면은 인접한 하우징 벽 세그먼트(adjacent wall segment)에 수직하게 연장된다. 인-커플링 구조체에 일치하여, 빔 체적(beam volume)은 제 1 반사가 서로 인접하여 직접적으로 배열된 2개의 하우징 벽 세그먼트들을 향하는 것과 같이 주요 부분(pain part)에서 오픈 각(opening angular)을 가진다. 도 1에 도시된 장치에서, 하우징 커버 벽 세그먼트에서 시작된 빔은 60°의 각도로 기울어진 이웃한 벽 세그먼트와 평행하게 마주보는 하부 하우징 벽 세그먼트에 부딪힌다. 60°의 각도로 기울어진 상측 영역에 배열된 인-커플링 구조체에 의하여 레조네이터 내부로 인-커플링 상태를 형성하는 마이크로파 구조체은 해당 빔 경로를 제공한다. 각각의 내부 발산 빔은 확장되어 지고, 평면 벽 세그먼트들에 의하여 반사되어 진다. 소초점(small focus)의 영역들은 원형 레조네이터 벽들과 같은 레조네이터를 따라 형성되어 진다.
각각의 제 1 반사 영역들과 빔 변부들에 도시된 작은 화살표들은 제 1 반사를 나타내며, 굽은 화살표들은 제 1 반사에서 빔의 빔 변부들에 갈라진 사이드웨이(sideway)들을 나타낸다.
모드 스터러(mode stirrer)는 아직 반사되지 않은 2개의 메인 빔 로브(main beam lobe)들의 교차 영역 내에서 배열되어 진다. 모드 스터러는 전체의 자유 내부 레조네이터 길이에 걸쳐 대부분 연장된다. 모드 스터러는 2개의 레조네이터 전면 벽들 상에서 지지되어 지고, 전면 벽들 중 하나에서 침투(penetration)에 의하여 외부로부터 작동되어 진다. 스터러가 전자기적으로 보호되어진다면, 전기 구동부(electric drive)는 레조네이터의 내부에 배열되어 진다. 모드 스터러의 단면은 둥글게 된 별과 같이 도시되며, 이는 교대로 4개의 볼록하고 오목한 외형 부분들을 제공한다. 도시된 모드 스터러는 단순한 비-형상 형상을 가지며, 복사(radiation)가 모드 믹서(mode mixer)의 회전 속도에 의존하는 오직 짧은 기간동안 길이방향 라인(longitudinal line)을 따라 인-커플링 구조체 내부로 후방이 반사되어 지는 상태를 형성한다. 어떻든 간에, 노출된 엔벌로프 부분(exposed envelope part)에서 강하게 확장되어지는 모드 스터러에 2개의 복사 로베들의 중심 영역에 도달한다.
도 2는 외측 레조네이터 벽에 놓여 진 2개의 인-커플링 구조체 쌍들을 포함하는 레조네이터가 도시된다. 제 2 인-커플링 구조체 쌍은 공통 하우징 벽 세그먼 트(common housing wall segment)의 길이방향 레조네이터 하우징 변부에 배열되어 진다. 인-커플링 구조체들이 모두 동일한 타입이기 때문에 빔들은 해당 경로 내에서 연장된다. 모든 마이크로파 빔 로브들이 확장되고, 평면 벽 세그먼트들에 의하여 반사되어진 후, 레조네이터의 내부에서 바로 전자기장 분포는 규칙적으로 형성되어진다. 양쪽 모드 믹서들을 포함하는 상대적으로 고밀도의 마이크로파 빔 부분은 레조네이터로 바로 결합되어 지고, 스터러에서 반사되어 진 후 밀도가 확장된 모드 스터러 상에서 부딪히며, 약해지고, 육각형 특유의 대칭구조로 인하여 탄력성 있게 반사되어져 필드 밀도는 상기 방법으로 좀더 균일화되어진다. 모드 믹서는 인-커플링 쌍의 2개의 빔 평면들에 교차 선 상에서 배열되어 지며, 이에 따라서 2개의 복사 판들이 각각의 마주보는 인-커플링 구조체로 연장되는 것을 방지한다.
모드 믹서는 필드 균질성(field homogeneity)을 형성하는데 유용하다. 도 3은 열쇠구멍 형태의 모드 믹서와 둥글게 형성된 별 모양과 모드 믹서 단면의 2가지 실시예들을 도시한다. 볼록한 형상 부분들은 곡률 반경을 갖지 않으며, 인-커플링 구조체로 떨어지는 상기 부분의 비틀림 믹서용 모드 믹서의 축에 대한 스레드 라인(thread line)과 길이방향 믹서용 직선-초점선은 부가적으로 후방에 배열되어 진다. 모드 믹서가 렌즈와 비슷한 것 또는 타원면과 같은 볼록 단면을 가진다면, 상기 요구사항은 존재하지 않는다.
전자기장 상태를 이용가능하게 하기 위한 전제조건, 부가적으로 레조네이터 기하학적 구조는 마이크로파를 위한 인-커플링 장치들의 구조이다. 산출 방법은 도시되어 지고, 실험에 의하면, 도 4의 구조체에 의하여, 허용 가능하게 작은 공간상의 필드 변화가 형성될 수 있다.
직사각형 공동 전도체(rectangular hollow conductor)의 공통 벽 부분은 외측 벽 상에 배열되어 지고, 길이방향 중앙 축의 양쪽 변부에서 레조네이터 벽의 공동 벽 부분은 레조네이터의 길이에 걸쳐 평등하게 이격되어 배열되어 진 직사각형 슬롯과 같은 개구부들을 가진다. 마이크로파의 진동수에 기초하여, 가정용 마이크로파 진동수 V = 2,45㎓ 이며, 직사각형 슬롯들은 회절 조건(diffraction condition)들에 의하여 결정되어 진 길이 L= 62,8mm 와 폭 d 을 가진다.
Tan θ= λ/d, 또는 각각의 θ= λ/d
그러나 인-커플링 형상의 치수 설정(dimensioning)은 고정되지 않고, 오직 전형적인 예가 된다. 인-커플링 개구부(opening)들은 서로 이격되어지며, 레조네이터에 아웃-커플링(out-coupling) 기능을 가지는 위상-상수(phase-constant)가 제공되어 진다.
도 5에는 마이크로파의 물리적인 상태들을 고려한 단순한 인-커플링 형상이 도시된다. 직사각형 공동 전도체 단부들 상의 레조네이터 벽의 영역에서, 인-커플 링 구조체의 인-커플링 형상들은 각각의 인-커플링 형상의 형성에 의하여 선호되어 지는 기준 모드(base mode) TE10 으로 형성되어 진다. 형상(contour)은 인-커플링 형상의 길이방향 축에 대하여 거울상-역전(mirror-reversed)되어 지고, 직사각형 공동 전도체 내에서 기준 모드의 2개의 E-필드 라인(E-field line)들을 따른다. E-필드 라인들의 2개의 노드(node)들은 상기 길이방향 축 상에 배열되어 지고, 기준 파장의 λ/2에 의하여 이격되어지며, 인-커플링 형상의 단부를 형성한다. 인-커플링 형상의 루프(loop)는 레조네이터로 인-커플링 기능을 설정하는 회절각을 고려한 폭 d를 가진다. 정확히 상기 형상에 따라, E1= 0인 상태로 존재한다. 상기 형상은 기하학적으로 단순하며, 최신 금속 작업 장치들을 사용함으로써 레조네이터의 벽을 용이하게 절단할 수 있다. 복사 원(radiation source)이 순차적으로 고안된 다중-부재(multi-member)의 셋업(setup)에 기초한 보다 복합적인 형태를 포함하는 인-커플링 형상들은 기본적으로 가능하지만 기술적인 이용을 위하여 경제성이 있는지 검토되어야 한다.
도 6a 및 도 6b는 각각의 형상 또는 특정의 이용을 도시한다. 오븐은 예를 들어 진부한 열처리 공정으로 알려진 오토클레이브(autoclave)로서 원형 단면이 도시되어 진다. 바람직한 디자인으로서, 압축 처리 또는 진공 처리용으로 사용되어 진다. 이와 같은 콘클라베(conclave)는 밀폐하듯이 밀폐가능하기 때문에 전자기적 밀폐(tight)와 무선 기술적인(radio-technically) 정적인 프리(static free)의 사 용을 보장한다. 기술적으로 완벽히 마이크로파(microwave-technically)가 설치된 레조네이터는 스키드(skid)들 상의 오토클레이브로 이동되어 진다. 오토클레이브 내에서 전체적인 처리에 의존하여 구속 해제가능하거나 단단히 고정되어 진다. 처리의 감시와 제어를 하기 위한 제어 케이블들과 센서뿐만 아니라 에너지 공급부는 또한 레조네이터 내에서 요구되어 지며, 오토클레이브 내에서 기술적으로 알맞은 페니트레이션(penetration)에 의하여 제공되어 진다. 2개의 도 6a와 단면도 6b에 있어서, 축의 길이방향 단면과 스키드들과 트랙들의 간단한 기술적인 이송 해결책(transport solution)이 지시되어 진다. 더 무거운 중량으로 인하여, 레조네이터는 크레인을 사용함으로써 이동 가능함에 따라 후크들 및/또는 러그(lug)들을 포함하는 외측 벽에서 제공되어 진다.
도 7은 2개의 인-커플링 구조체 쌍들의 가장 단순한 경우의 모드 스위핑(mode sweeping)을 도시한다. 마이크로파들은 양쪽 쌍들에 의하여 인-커플링 기능으로 형성되어져 횡단면이 도시된 중심 처리 체적(central process volume)이 형성되어 진다. 외측을 향하는 벤딩(outward bending)은 전방과 후방 또는 원주로 움직이는 하나의 인-커플링 구조체로부터 연장된 2개의 형상들에 의하여 나타내어지는 것과 같이 2개의 인-커플링 구조체 쌍들에 의하여 진동하는 인-커플링(oscillating in-coupling)은 교번운동(alternating)을 한다. 미리 결정된 에너지는 인-커플링 되어진다.
P(t)= P1(t) + P2(t)
도 8은 처리 라인 내에서 수많은 워크 피스(workpiece)들 또는 레조네이터 내에서 워크 피스의 시간 대 가열을 나타내여 부가적으로 도시한다. 먼저, 워크 피스은 선형으로 램프(ramp)를 따라 가열되어 지며, 동시에 최대 마이크로파 에너지는 인-커플링 되어진다. 그 뒤 온도는 이미 결정된 시간 간격에 걸쳐서 일정하게 유지되어지며, 이는 워크 피스의 복사열 손실들은 마이크로파 인-커플링에 의하여 보충되어 진다. 이러한 처리에 있어서, 최저 전자기 에너지는 가열을 위하여 보다 더 요구되어 진다. 결국, 미리 결정된 선형 쿨-다운(cool-down) 절차가 따른다. 복사 손실(radiation loss)들은 완전히 보충되지 않는다. 상기 절차를 위하여, 에너지는 일정한 온도를 유지하기 위하여 보다 요구되어 진다. 온도와 에너지 입력 곡선들은 오직 정성적 방법과 실시예에서 도 8에 도시되어 진다. 공지된 제어 공학의 장치들을 예로써, 이와 같은 처리들은 컴퓨터에 의하여 구동되어 진다.(내부 HEPHAISTOS) 워크 피스 또는 워크 피스들의 순간 상태는 제어 절차(control procedure)를 위한 컴퓨터에서 가공되어 지고 측정되어 질 수 있는 열카메라(heat camera)에 의하여 또는 워크 피스들에 위치된 온도 센서들에 의하여 결정되어 진다.
레조네이터의 중심 처리 체적에서 균일한 영역 분포의 중요성은 도 9를 기초 하여 도출되어 지며, 기술되어 진다. 금속성 물체들은 가정용 마이크로파 장치에 에서 문제점을 가지며, 각각의 조작 메뉴얼들은 금속성 물체들을 레조네이터 안으로 위치시키면 안 된다고 지시한다. 영역 분포는 파장 λ는 12cm인 레조네이터 치수에 기초하며, 가정용 마이크로파 장치는 불균질의 상태이다. 좀 더 단순한 장치에 있어서 불규칙적인 가열 또는 좀더 바람직한 장치에 있어서 회전 판들은 간접적으로 이러한 것을 가리킨다. 환경적인 요인으로부터 물체들을 보호하기 위하여 층으로 코팅된 물체들은 기술적인 마무리 처리들이 종종 사용되어 진다. 에폭시 합성수지층을 포함하는 간격들이 없이 금속성 하우징을 완전히 코팅하는 것은 비용에 관한 한 문제점을 가진다. 이는 합성수지층이 경화되어져야 하는 문제점을 가진다. 이와 같은 경우, 레조네이터에서 중심 처리 체적의 균일한 영역 분포의 중요성은 명백하다. 금속 하우징은 균일한 영역 분포의 결과로 인한 위험성 없이 처리 체적 내에서 복사되어 지고, 하우징의 금속 벽 내에서 전류가 유발되어진 금속 표면에 접하거나 평행한 영역 부품들이 존재하지 않으며, 금속 표면상에 증착된 층은 상기 영역으로 완전히 유입되어 지며, 이로 인하여 층의 체적은 불균일하게 가열되어 진다. 이와 같은 것은 표면층에 의해서가 아니라 내부로부터 체적 측정에 관하여 발생되며, 이는 적외선 처리에 의하여 또는 오토클레이브들 내에서 진부한 열 가열 처리로서 발생된다.
선체와 같은 크기가 큰 금속 하우징들은 육각형 단면의 프리즘 레조네이터에서와 같이 경화된 에폭시 합성수지 층(cured epoxy resin layer)이 형성되어 진다.
직경 및 길이에 연관된 레조네이터 치수들은 다수의 미터 범위 내에 있다. 레조네이터는 하우징 부분의 길이방향 변부들을 따라 연장되고, 제공되어 진 인-커플링 구조체 부분을 따르는 금속판 하우징이다. 이와 같은 인-커플링 구조체 쌍은 길이방향 변부(longitudinal edge)에 대칭적으로 배열되어 지며, 레조네이터 내부로 충분한 마이크로파 에너지를 결합시키기 위하여 예를 들어 2개, 몇몇의 인-커플링 구조체들을 가진다. 치수는 파장이 31cm에 상당하고, 915 MHz의 마이크로파와 수 미터의 범위에서 형성되어 짐에 따라 충분한 영역 균질성은 처리 체적에서 성취되어질 수 있다. 도 9내에 전면도를 도시한 틀이 갖춰진 선체는 처리 체적 내에 완전히 배열되어진다. 전체 선체에 불균일하게 가해진 합성수지층은 도 8에 따르는 정성적 타임리 과정(qualitative timely course)에서 부분적인 핫스팟(local hotspot)들 없이 교정되어 진다.
레조네이터에 접근 가능성은 처리 라인 내에서 레조네이터의 장착 도는 수행되어진 처리에 의존한다. 따라서 최소한 제거하거나 슬루수(sluice) 또는 도어(door)에 의해서, 벽 세그먼트 또는 전면 벽에 의해서 접근가능하다.
특정의 워크 피스들은 크거나 작은 정도의 압력 하에서 또는 진공상태에서 마이크로파에 의하여 가공되어 지는 것은 가능하다. 그리하여 레조네이터 잔유물들(remain)의 내부에서 전자기장의 구조체는 굳은 면 재료(stiff profile material) 의 외측부 상에서 증강되어 지거나 강화되어 진 레조네이터 벽을 형성할 수 있다.
레조네이터설정은 수행되어 지는 처리에 의하여 결정되어 진다. 하우징 벽 및/또는 전면부(front)는 구속해제 가능하게 고정되어 지지되어 진다. 이동시키기 위하여 레조네이터는 예를 들어 카트(cart) 또는 슬레드(sled) 상에 배열되어 지며, 작동하기 위한 후크들과 손잡이(ear)들은 외측부에서 제공되어 진다.

Claims (10)

  1. 마이크로파들에 의하여 재료들을 열처리 처리(thermal processing)를 하기 위한 마이크로파 레조네이터(microwave resonator)에 있어서,
    레조네이터의 길이방향 축(longitudinal axis)에 평행하게 연장되고, 2개의 바로 근접한 벽 부분(wall section)들 사이에 형성된 길이방향 변부(longitudinal edge)들과 평면의 전방 측부(planar front side)들과 벽 세그먼트(wall segment)들을 가지는 짝수의 볼록한 다각형 단면을 포함하는 하이 모드 레조네이터(high mode resonator) 를 포함하고,
    2개 이상의 인-커플링 구조체(in-coupling structure)들은 하나 이상의 길이방향 벽 변부(longitudinal wall edge)를 따라 대칭적으로 배열되며, 각각의 인-커플링 구조체는 레조네이터 벽의 길이방향 벽에 평행하게 연장된 일직선 가이드 라인(straight guide line)을 따라 배열되어 지고, 상기 일직선 가이드 라인은 연결된 길이방향 벽 변부(associated longitudinal wall edge)에 대하여 이격되어 배열되어지고, 레조네이터로 유입된 마이크로파 빔은 2개의 근접한 벽 영역 세그먼트들에 의한 제 1 반사로서 반사되어 지고, 2개의 빔 부분으로 분할되며,
    각각의 인-커플링 구조체는 TE01-모드에서 마이크로파를 전달하고, 마이크로파 원(microwave source)에 결합되어 진 직사각형 공동 전도체(rectangular hollow conductor)의 단부에 연결되어 지며,
    벽 영역 세그먼트(wall area segment)로 인-커플링 구조체는 레조네이터 벽 에서 일련의 비-중첩 등거리 개구부(non-overlapping equidistant opening)들로 구성되며, 상기 개구부들은 길이방향 벽 변부에 평행하게 연장된 각각의 가이드 직선의 마주보는 측부들에서 교대로 배열되어 지며,
    인-커플링 개구부들은 기준 모드(base mode) TE01에서 직사각형 공동 전도체 내에 존재하는 마이크로파의 레조네이터에 아웃-커플링(out-coupling)을 형성하는 위상-상수(phase-constant)를 제공하기 위하여 이격되어 지며, 개구부의 폭은 θ= λ/d로부터 매우 작은 굴절각들 θ와 Tan θ= λ/d로부터 미리 결정된(predetermined) 마이크로파장 λ와 작은 굴절각(refraction angle)들 θ위한 조건으로부터 결정되어 지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 인-커플링 개구부들은 대략 두 위치들 사이에서 또는 커플링 내에서 마이크로파를 가장 약하게 하고, 정규 또는 커플링(coupling) 내에서 마이크로파를 가장 강하게 하기 위하여 가이드 직선(guide straight line)에 평행한 길이방향 축들에 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터.
  3. 제 1 항에 있어서, 인-커플링 개구부들은 직사각형 공동 전도체(rectangular hollow conductor) 내에 베이스 파(base wave) H10의 길이 L=λ/2와 폭 d를 가진 직사각형(rectangular)의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터.
  4. 제 2 항에 있어서, 인-커플링 개구부(in-coupling opening)들은 거울상-역전된 방식(mirror-reversed fashion)으로 서로에 대하여 연장된 전기의 필드 라인(electrical field line)들의 코스와 기준 파장(base wavelength)의 길이 L= λ/2에 최소한 걸쳐 형성되며, 직사각형 공동 전도체(rectangular hollow conductor)의 벽에서 기준 모드 TE01의 E-필드 라인(E-field line)들은 폭 d에 의하여 로베 영역(lobe area) 내에서 이격되어 지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 인-커플링 개구부(in-coupling opening)들은 인-커플링으로 형성되어 진 위상(phase)의 위상 일치(phase consistency)를 얻기 위하여 등거리(equidistant)로 형성되어 지며, 가이드 직선으로부터 개구부들의 거리(distance)는 원거리 반사된 필드(distant reflected field)에서 등방성 복사(isotropic radiation)가 얻어진 것과 같은 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터.
  6. 제 5 항에 있어서, 모드 믹서는 길이 벽 부분 변부(length wall section edge)에 걸쳐 연장된 인-커플링 구조체 쌍의 2개의 복사 평면들의 벽 변부 직선(wall edge straight line)을 따라 설치되어 지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터.
  7. 제 1 항에 따라 2개 이상의 마이크로파 레조네이터들을 포함하며, 마이크로파들에 의하여 재료들의 열처리 처리를 하기 위한 플랜트(plant) 또는 처리 라인에 있어서,
    인-커플링 개구부들은 인-커플링이 형성되어 진 위상의 위상 일치를 얻기 위하여 등거리로 형성되어 지며, 가이드 직선으로부터 개구부들의 거리는 원거리 반사된 필드에서 등방성 복사가 얻어진 것과 같으며, 2개의 근접한 전면 표면(adjacent front face)들 사이에서 물체들이 통로(passage)를 통하여 레조네이터로부터 다른 것으로 이송가능하도록 가공되어 지는 것과 같이 근접한 전면 표면들을 갖기 위하여 배열되어 지는 것을 특징으로 하는 플랜트 또는 처리 라인.
  8. 제 5 항에 따라 마이크로파 레조네이터를 작동하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법으로는,
    -선택적으로 공급(provision)에 대응하여 레조네이터의 인-커플링 구조체 쌍들에 의하여 마이크로파의 파워 인-커플링 P(t)를 제공하고, 시간에 따라 증가하거나 시간에 따라 유지되거나 시간에 따라 감소되며,
    -미리 결정된 값 P(t) 주위에서 진동하기 위한 방법으로 N 인-커플링 구조체 쌍들에 의하여 파워
    Figure 112005076708030-PCT00002
    의 인-커플링(in-coupling)을 부가적이고 선택적으로 제공하며, 미리 결정된 합산 값(sum value)을 유지하는 동시에 파워 인-커플링들이 서로에 대하여 이동되어 져, 레조네이터 내에서 정지 모드 형성부(stationary mode formation)는 진동(oscillation)을 포함하는 위치적으로 동위상의 (locally synchronously )으로 진동하며, 레조네이터 축 주위의 레조네이터 체적 내에서 이동하거나 전방과 후방의 두 위치 사이에서 레조네이터 벽에 제공된 인-커플링 구조체 쌍들의 개수 N에 의존하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터를 작동하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 인-커플링 쌍 (i)에 의한 인-커플링은 상반되게 결정된 파워 인-커플링(power in-coupling)의 평균값 Pi(t) 주위에서 진동하거나 균일화(uniform)되어지고, 동시에 평균값 Pi(t)를 유지하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터를 작동하기 위한 방법.
  10. 제 8 항의 방법에 따라, 열처리 가능한 물체(thermally processible object)는 처리 라인(processing line) 또는 마이크로파 레조네이터 내에서 단부 형상(end form)으로 제조되어 지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 레조네이터를 작동하기 위한 방법.
KR1020057025085A 2003-07-01 2004-04-29 마이크로파 레조네이터를 작동하는 방법 및 마이크로파레조네이터 KR101037865B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10329411.2 2003-07-01
DE10329411A DE10329411B4 (de) 2003-07-01 2003-07-01 Mikrowellenresonator, eine aus einem solchen Mikrowellenresonator modular aufgebaute Prozessstraße, ein Verfahren zum Betreiben und nach diesem Verfahren thermisch prozessierte Gegenstände/Werkstücke mittels Mikrowelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060025575A true KR20060025575A (ko) 2006-03-21
KR101037865B1 KR101037865B1 (ko) 2011-06-16

Family

ID=33559767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057025085A KR101037865B1 (ko) 2003-07-01 2004-04-29 마이크로파 레조네이터를 작동하는 방법 및 마이크로파레조네이터

Country Status (13)

Country Link
US (1) US7122772B2 (ko)
EP (1) EP1639865B1 (ko)
JP (1) JP4851934B2 (ko)
KR (1) KR101037865B1 (ko)
CN (1) CN100571474C (ko)
AT (1) ATE354269T1 (ko)
AU (1) AU2004300548B2 (ko)
BR (1) BRPI0412104A (ko)
CA (1) CA2531114C (ko)
DE (2) DE10329411B4 (ko)
ES (1) ES2282862T3 (ko)
RU (1) RU2312470C2 (ko)
WO (1) WO2005004542A1 (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1926957A4 (en) * 2005-09-22 2013-05-15 Eastman Chem Co MICROWAVE REACTOR WITH A SLOTTED ARRAY WAVEGUIDE COUPLED TO A SHAFT BEND
EP1934543A4 (en) * 2005-09-22 2013-05-15 Eastman Chem Co MICROWAVE REACTOR WITH SLOTTED ARRAY WAVEGUIDE
DE102005050528B4 (de) 2005-10-21 2007-07-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Mikrowellenautoklav
DE102006023198A1 (de) * 2006-05-17 2007-11-22 Becker Technologies Gmbh Hochfrequenzgestützte Vakuumtrocknung
DE102008029058A1 (de) 2008-06-18 2009-12-24 GKN Aerospace Services Limited, East Cowes Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Verbundwerkstoff mit Mikrowellen
DE102008029056A1 (de) 2008-06-18 2009-12-31 GKN Aerospace Services Limited, East Cowes Herstellungsverfahren für Bauteile aus faserverstärktem Verbundwerkstoff mit Mikrowellen
ES2342958B2 (es) * 2008-09-03 2011-07-04 Emite Ingenieria Slne Analizador de multiples entradas y multiples salidas.
US20120006207A1 (en) * 2009-03-30 2012-01-12 Hideo Shimoda Cooking device
DE102009045016B4 (de) 2009-09-25 2013-10-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Mobile Vorrichtung zur Einkopplung von Mikrowellenstrahlung in ein in einem Autoklaven angeordnetes Werkstück
DE202010005946U1 (de) 2010-04-19 2010-08-19 Jenoptik Katasorb Gmbh Mikrowellenreaktor zur mikrowellenunterstützten katalytischen Stoffumsetzung
DE102010015768B4 (de) 2010-04-19 2014-11-20 Jenoptik Katasorb Gmbh Mikrowellenreaktor zur mikrowellenunterstützten katalytischen Stoffumsetzung
DE102010053169A1 (de) 2010-04-19 2011-10-20 Jenoptik Katasorb Gmbh Mikrowellenreaktor zu mikrowellenunterstützten katalytischen Stoffumsetzung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums
DE102010053791A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Karlsruher Institut für Technologie Mikrowellenquelle sowie Werkzeug umfassend eine Mikrowellenquelle
US20120160837A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 Eastman Chemical Company Wood heater with enhanced microwave launch efficiency
DE102011051542B4 (de) 2011-07-04 2013-04-25 Jenoptik Katasorb Gmbh Mikrowellenreaktor zur mikrowellenunterstützten Erwärmung eines Mediums
DE102012100591A1 (de) 2012-01-24 2013-07-25 Jenoptik Katasorb Gmbh Anordnung und Verfahren zur Erwärmung eines Mediums mittels Mikrowellenstrahlung
EP2815405B1 (en) 2012-02-14 2018-01-10 Goji Limited A device for applying rf energy to a cavity
FR3006545B1 (fr) * 2013-05-28 2015-07-17 Michel Boulard Dispositif de traitement thermique de produits par microondes et procede de traitement thermique mettant en oeuvre un tel dispositif
AT514610B1 (de) 2013-06-21 2015-02-15 Engel Austria Gmbh Mischkopf mit auf Mischkammer gerichteten Wellenemitter
EP2916618B1 (de) 2014-03-06 2018-11-14 Vötsch Industrietechnik GmbH Abschirmvorrichtung für ein Mikrowellengerät
RU2585258C2 (ru) * 2014-10-07 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") Резонансная камера нагрева для устройств с источником излучения свч диапазона
CN104494028B (zh) * 2014-12-17 2016-09-14 南京航空航天大学 一种提高复合材料微波固化电磁场分布均匀性的方法
DE102015009692A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Lambert Feher Werkzeugmodul zur Erwärmung von Formteilen mit hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung, Formwerkzeug mit einem solchen Werkzeugmodul und Verfahren zur Herstellung von Faserverbund-Formteilen mittels eines solchen Formwerkzeugs
CN106091042B (zh) * 2016-08-09 2018-11-20 广东美的厨房电器制造有限公司 微波炉
KR101935259B1 (ko) * 2017-02-10 2019-01-07 한국전자통신연구원 전자파 잔향실
DE102017114102A1 (de) 2017-06-26 2018-12-27 Harald Heinz Peter Benoit Vorrichtung und Verfahren zum Erhitzen eines Materials
CN107478500A (zh) * 2017-09-30 2017-12-15 北京祥鹄科技发展有限公司 一种基于微波加热的装置
WO2020180281A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Mw Matrix Inc. Microwave oscillator and matrix-type microwave oscillator based thereon
RU2751023C1 (ru) * 2020-02-25 2021-07-07 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) Свч-установка с призматическими резонаторами для размораживания коровьего молозива
CN111676790B (zh) * 2020-05-27 2021-11-16 江苏集萃道路工程技术与装备研究所有限公司 一种就地微波加热机、微波就地谐振加热装置及施工方法
CN113939054B (zh) * 2020-07-13 2024-05-31 广东美的厨房电器制造有限公司 辅助装置和微波加热电器
CN114956248B (zh) * 2021-02-24 2023-08-22 陕西青朗万城环保科技有限公司 一种狭缝微波辐射器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59178801A (ja) * 1983-03-29 1984-10-11 Fujitsu Ltd 共振器型電力分配合成器
DE4313806A1 (de) * 1993-04-27 1994-11-03 Rene Salina Vorrichtung zum Erhitzen von Materialien in einer mit Mikrowellen bestrahlbaren Heizkammer und Verfahren zum Herstellen von keramischem Gut, bei dem das Rohgut mittels Mikrowellen getrocknet wird
US5532462A (en) * 1994-04-29 1996-07-02 Communications & Power Industries Method of and apparatus for heating a reaction vessel with microwave energy
GB2315654B (en) * 1996-07-25 2000-08-09 Ea Tech Ltd Radio-frequency and microwave-assisted processing of materials
US6072168A (en) * 1996-08-17 2000-06-06 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Microwave resonator for the high temperature treatment of materials
DE19633245C1 (de) * 1996-08-17 1997-11-27 Karlsruhe Forschzent Hochmodiger Mikrowellenresonator für die Hochtemperaturbehandlung von Werkstoffen
DE19700140A1 (de) * 1997-01-04 1998-07-09 Gero Hochtemperaturoefen Gmbh Brennofen für die Hochtemperaturbehandlung von Materialien mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor
DE19700141A1 (de) * 1997-01-04 1998-07-09 Gero Hochtemperaturoefen Gmbh Brennofen für die Hochtemperaturbehandlung von Materialien mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor
US5834744A (en) * 1997-09-08 1998-11-10 The Rubbright Group Tubular microwave applicator
DE20006527U1 (de) * 2000-04-08 2000-09-28 Prozesautomation Kohler Gmbh Schlitz-Hohlleiter
AUPR346001A0 (en) * 2001-03-01 2001-03-29 BKW Investments Pty Ltd An apparatus for heating a food product and a heating device and feed assembly therefor

Also Published As

Publication number Publication date
DE502004002910D1 (de) 2007-03-29
WO2005004542A1 (de) 2005-01-13
ATE354269T1 (de) 2007-03-15
CA2531114C (en) 2013-06-25
CA2531114A1 (en) 2005-01-13
CN1817062A (zh) 2006-08-09
AU2004300548A1 (en) 2005-01-13
US7122772B2 (en) 2006-10-17
RU2312470C2 (ru) 2007-12-10
BRPI0412104A (pt) 2006-08-15
KR101037865B1 (ko) 2011-06-16
AU2004300548B2 (en) 2008-11-06
DE10329411B4 (de) 2006-01-19
CN100571474C (zh) 2009-12-16
ES2282862T3 (es) 2007-10-16
EP1639865B1 (de) 2007-02-14
US20060108360A1 (en) 2006-05-25
DE10329411A1 (de) 2005-02-10
EP1639865A1 (de) 2006-03-29
JP2007507059A (ja) 2007-03-22
RU2006102860A (ru) 2006-07-10
JP4851934B2 (ja) 2012-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20060025575A (ko) 마이크로파 레조네이터를 작동하는 방법 및 마이크로파레조네이터
JP6528088B2 (ja) マイクロ波加熱装置
CN100539773C (zh) 微波加热装置
JP3064875B2 (ja) 高周波加熱装置
JP2000501880A (ja) 材料の高温処理のための高モードマイクロ波共振器
WO2013005438A1 (ja) マイクロ波加熱装置
US7091457B2 (en) Meta-surface waveguide for uniform microwave heating
CN114666932B (zh) 一种改善静态微波谐振腔腔内电磁场均匀性的方法
JPWO2019009174A1 (ja) マイクロ波処理装置
EP3852496A1 (en) Microwave processing apparatus
EP2738474B1 (en) Microwave heating device
KR101707921B1 (ko) 직각 도파관 진행파형 안테나를 이용한 마이크로웨이브 가열 및 건조기
CN114665242B (zh) 利用可调人工磁导体改善微波腔内电磁场均匀性的装置及方法
JP4126794B2 (ja) 高周波加熱装置
CN110786077A (zh) 用于加热材料的装置和方法
DE102008001637B4 (de) Mikrowellenofen zur thermischen Behandlung von Gütern
JPH1116675A (ja) 高周波加熱装置
Radder et al. Hybrid transmission line for ECRH in the helically symmetric experiment
KR101031107B1 (ko) 진동체를 이용한 가변 길이 마이크로파 반응기 및 그 방법
JP2000150137A (ja) マイクロ波加熱装置
RU10316U1 (ru) Устройство для диэлектрического нагрева микроволнами разных частот
PL71001Y1 (pl) Falowód do ogrzewania szkła płaskiego
KR20180003403A (ko) 직각 도파관 진행파형 안테나를 이용한 마이크로웨이브 가열 및 건조기
JPH012292A (ja) 高周波加熱装置
JP2005044729A (ja) マイクロ波加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140523

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150518

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160512

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170516

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180514

Year of fee payment: 8