NO133422B - - Google Patents

Abstract

Mikrobølgeapparat.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et mikrobølge-

apparat av den art som er angitt i innledningen til krav 1.

Oppfinnelsen angår særlig energitetninger som

skal forhindre at høyfrekvensenergi slipper ut fra appa-

ratet.

Ved mikrobølgeovner blir lekkasje av høyfrekvens-energi fra ovnens hulrom begrenset med henblikk på å oppfylle de bestemmelser som er stillet opp av myndighetene, f.eks. Department of Health, Education and Welfare, Federal Communica-tion Commission of the United States of America Standards Institute. Slike apparater arbeider som regel ved tildelte frekvenser på enten 915 eller 2450 MHz og "mikrobølge" skal her og i det følgende betegne den del av det elektromagnet-

iske spektrum som har bølgelengder i størrelsesordenen fra 30 cm til 1 mm og frekvenser høyere enn 300 MHz.

I mikrobølgeovner danner den energi som mates til ovnens indre, fortrinnsvis resonans i flere forskjellige svingningstyper, bestemt ved tilpasning av ovnens dimensjoner.

Slike resonanssvingninger blir belastet ved absorpsjon av

varme i den gjenstand som oppvarmes, og denne absorpsjon varierer med gjenstandens absorpsjonsegenskaper som bestemmes av dens materiale, størrelse og form. For å sikre ensartet oppvarmning, har det som regel vært ønskelig å variere sving-ningsmønsteret s<y>klisk i forhold til gjenstanden, f.eks. ved en mekanisk "omrører", ved bevegelse av gjenstanden i ovnen,

ved variasjon av frekvensen for den tilførte energi eller ved kombinasjoner av disse foranstaltninger. Mangfoldigheten av svingningstyper som varierer med belastningen i ovnen og med den sykliske variasjon av svingningstypene kan medføre at det

i en dørtetning frembringes svingningstyper som har utbredel-seskomponenter langs tetningen, og som kan frembringe uønsket høy energilekkasje gjennom dørtetningen.

Det er tidligere kjent tallrike forslag til energitetninger, herunder slike med meta.ll-til-metall-kontaktflater, som f.eks. omhandlet i beskrivelsene til U.S. patenter nr. 2.956.143, 2.958.754 og 3.448.232. Blant ulempene ved de kjente konstruksjoner med metallisk kontakt (f.eks. mellom de i beskrivelsen til U.S. patent nr. 3.448.232 angitte frem-spring) , er de mekaniske variasjoner som i tidens løp vil medføre spalter med betydelig lekkasje. Det ligger også natur-lig i slike konstruksjoner, særlig i den sistnevnte, at utbredelse av energi i alle svingningstyper og i alle retninger langs tetningen må undertrykkes ved en i hovedsaken fullkommen metallisk kontakt, for at tetningen skal være effektiv. Når det etterhånden utvikler seg spalter mellom de samvirkende metallflater, vil det både under drift og ved åpning av døren kunne forekomme dannelse av høyfrekvenslysbuer.

Andre kjente former for tetninger omfatter elektriske bølgesperreanordninger i forbindelse med dielektriske legemer til fastleggelse av veier med minst motstand for energi som lekker ut langs randspalten mellom døren og de om-givende vegger i en ovn. Flere eksempler på tetninger med bølgesperre er omhandlet i beskrivelsene til U.S. patent nr. 3.182.164 og 3.584.177. Tetningene av bølgesperretypen er bestemt til å behandle enkelte utbredelsestyper og har for eksempel en dimensjon på en kvart bølgelengde ved driftsfre-kvensen for en TEM-svingningstype langs en første bane med et samlet utsving på en halv bølgelengde fra en kortslutning,

som er definert ved en endevegg og som reflekteres tilbake til det utgangspunkt der den utlekkende energi går gjennom randspalten.

Ved de kjente utførelsesformer kan slike bølge-sperreanordninger i tidens løp endre de elektriske egenskaper som følge av mekanisk slit og ansamling av matrester, hvorved dørens dimensjoner forandres, og hvorved bølgesperrens effektivitet nedsettes. Oppvarmningsapparater som fra begyn-nelsen oppfyller myndighetenes bestemmelser, vil således etterhånden i betydelig grad kunne avvike fra de fastsatte verdier. Det er videre blitt konstatert, at med dannelsen av flere svingningstyper i ovnsrommet, blir det område som defineres av randspalten langs døråpningen et effektivt utbredelses-medium, nemlig for svingningstyper som brer seg ut i en y-retning i randspaltens lengderetning, og også slike svingningstyper som er bestemt til å bli rettet tvers over energitetningen, i det følgende betegnet som x-retningen, for å treffe bølgesperreanordningen. Det kan innledes et stort område av svingningstyper av høyere orden, som brer seg i x-retningen med bølgelengder sterkt avvikende fra driftsbølgelengden, fordi disse svingningstyper er knyttet til avskjæringsresonanser for svingningstyper i y-retningen ved frekvenser nær ved drifts-frekvensen.

Til oppklaring av de elektriske egenskaper ved de uønskede svingningstyper, som brer seg i lengderetningen langs energitetningen i forbindelse med svingningstyper i x-retningen, har et studium av de langsgående og tversgående strøm-mer vist at energitetninger, særlig slike med bølgesperreanord-ninger, viser store kvasiperiodiske variasjoner av lekkasje, overlagret over eller endog motvirkende de forventede egenskaper til undertrykkelse av TEM-svingningstypen ved bølge-sperren. Det anvendes derfor energiabsorberende legemer, såsom pakninger, like ut for de svingningstypebærende energitetninger til ytterligére bortledning eller opptagelse av energilekkasje og til sikring av fortsatt oppfyllelse av sikkerhets-bestemmelsene. Såfremt de dielektriske legemer innenfor bølge-sperren eller de energiabsorberende legemer ikke har stabile dimensjoner og plaseringer under ovnens drift, eller såfremt dørens plasering og sentrering varierer, vil det kunne forekomme for stor energilekkasje og oppvarming i pakningen, på en ukontrollerbar måte. Det er derfor behov for et forbedret apparat av den omhandlede art med en energitetning som vil gi en kontrollert utbredelse av svingningstyper i én retning ved å forhindre dannelsen av svingningstyper, som kan utbres i en derfra forskjellig retning.

Det karakteristiske ved oppfinnelsen er gjengitt

i krav 1.

Det i beskrivelse og krav anvendte uttrykk "svingningstype" betegner en tilstand av elektromagnetisk bølge-energi med en bestemt fordeling i rom og tid. Uttrykket "utbredelse" skal betegne aktivering med en elektromagnetisk bølge som har en reell eller en virkelig fasehastighet, og skal dessuten omfatte stående og ikkestående bølger. Uttrykket "reell" eller "virkelig" i forbindelse med fasehastigheten skal referere til en bølge som ikke er avskåret fra utbredelse, og som er istand til utbredelse uten svekkelse.

Ifølge oppfinnelsen kan en' slik svingningstypebærende oppbygning anvendes til å forhindre lekkasje av energi langs randspalten omkring en ovnsdør. En slik energitetning anbringes fortrinnsvis langs i det minste én av ytterveggene opp til åpningen. Oppbygningen kan være utformet med variasjoner av utbredelsesparametrene langs i det minste en del av oppbygningen, slik at disse parametere har maksimumspunkter og minimumspunkter med mellomrom mindre enn den effektive elektriske bølgelengde ved arbeidsfrekvensen. Uttrykket "utbredel-sesparameter" som anvendt i beskrivelse ogykrav, skal betegne enhver av slike strømkretselementer eller bølgelederkonstanter som avhenger av den geometriske form eller materiale og som i en almindelig svingningstype for en transmisjonslinje vil på-virke egenskapene ved utbredelse av en elektromagnetisk bølge i oppbygningen.

Den ene vegg av en slik oppbygning beveges i forhold til den motstående vegg når døren åpnes. For å forhindre dannelse av svingningstyper som forplantes i lengderetningen omkring adgangsåpningen, er det innrettet slisser som strekker seg hovedsakelig på tvers av lengderetningen, og som har innbyrdes avstander som er mindre enn en bølgelengde for en arbeidsfrekvens, hvorved det tilveiebringes stoppbånd for frekvenser og forhindres resonanser nær ved arbeidsfrekvensen. Fravær av slike resonanser medfører fravær av svingningstyper som forplantes på tvers av eller tvers over oppbygningen med avskjærende resonansfrekvenser nær ved arbeidsfrekvensen. Dette medfører ytterligere begrensning av styrte bølgelengdeverdier av alle svingningstyper som forplantes eller utbres i tver-retningen, idet disse begrenses til verdier nær en enkelt verdi. Slike variasjoner i utbredelsesparametrene vil kunne frembringes i minst én av veggene i den ved døren dannede oppbygning eller alternativt i, i det minste, en del av veggene ved adgangsåpningen.

Oppfinnelsen vil kunne finne anvendelse i tallrike andre apparater og systemer for elektromagnetisk energi, hvor det til effektiv funksjon kreves styring eller regulering av forplantning av energisvingningstyper.

Oppfinnelsen vil bli forklart nærmere i den føl-gende beskrivelse av noen utførelsesformer, under henvisning til tegningene, der : Fig. 1 i perspektiv og delvis i snitt viser en del

av en ovn utført i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er et vannrett snitt gjennom ovnen etter

linjen 2-2 på fig. 3,

fig. 3 er et snitt etter linjen 3-3 på fig. 2,

fig. 4 er et snitt i større målestokk gjennom dør-tetningen, tatt etter linjen 4-4 på fig. 2,

fig. 5 viser et snitt etter linjen 5-5 på fig. 4, fig. 6 viser et skjema for en ekvivalentkrets for den på fig. 1-5 viste utførelsesform,

fig. 7 viser et diagram, der det er gjengitt karak-teristikker for en tetning med midler til variasjon av utbredelsesparametrene,

fig. 8 viser et diagram over en energilekkasje som funksjon av frekvensen ved forskjellige utførelsesformer,

fig. 9 viser i perspektiv, og delvis i snitt, en

ovn ifølge oppfinnelsen med sidehengslet dør,

fig. 10 viser et snitt gjennom en skyvedør,

fig. 11 viser et snitt svarende til fig. 4, men

tatt gjennom en annen utførelsesform for en dørtetning,

fig. 12 viser på samme måte ennå en utførelsesform, fig. 13 viser et' tilsvarende snitt gjennom nok en

utførelsesform,

fig. 14 viser et snitt svarende til fig. 5, gjennom

ennå en utførelsesform,

fig. 15 viser ét tilsvarende snitt gjennom én utførel-sesf orm med skrå spalter til variasjon av utbredelsesparametere,

fig. 16 viser et tilsvarende snitt gjennom, en utførelsesform med aperiodisk variasjon,

fig. 17 viser et snitt gjennom ennå en utførel-sesf orm,

fig. 18 viser et snitt gjennom en alternativ ut-førelses form for en ergitetnihg, mens

fig. 19 viser en annen utførelsesform av den på

fig. 18 viste type, sett forfra, delvis i snitt.

På figurene 1-5 er det vist et oppvarmningsapparat, f.eks. en mikrobølgeovn 10 av typen med nedfallsrør, et ovnsrom 12 avgrenset av ledende vegger 14. En kappe 16 omgir både ovnsrommet og en tilhørende mikrobølgegenerator, elektriske kretser og styreorganer. Et betjeningspanel 18 har en 5-minutters tidsbryter 20 og en 30-minutters tidsbryter 22. På panelet 18 finnes, det videre montert en startknapp 24, en stopp-knapp 26 og en lyskhapp 28. Den øverste vegg 14 er forsynt med perforeringer 17 til bortledning av varme fra ovnsrommet.

En elektromagnetisk energikilde, f.eks. en oscilla-tor 30 av magnetrontypen, er koblet til høyspenningskretsr og elektriske styreorganer, som er vist skjematisk som en blokk 31. Energien føres ved hjelp av en antenne 32, som er montert i et dielektrisk toppstykke 34 inn i et bølgelederavsnitt 36, som er tilpasset til å overføre energi til hulrommet ved en tilstreber frekvens på 2450 MHz, fortrinnsvis av TEM-svingningstypen. Bølgelederavsnittet er kortsluttet ved den ene ende med en sidevegg 38, mens den motstående ende 40 er åpen og har skrå vegger. Energien fordeles på syklisk varierende måte til frembringelse av et flertall av svingningstyper i hulrommet, f.eks. ved hjelp av en omrører 42 med et antall vinger 44, drevet av en motor 46 med en aksel 47. Slike om-rørere bevirker frembringelse av mange svingningstyper, både med tilfeldig og med planlagt orientering, av rommet 12. Fordelingen av svingningstypene har varierende mønstre og ovnsrommet er dimensjonert slik at det er vesentlig større enn den effektive elektriske bølgelengde ved den fastlagte frekvens, f.eks.- 2450 MHz. De gjenstander som skal varmes opp, bæres i rommet 12 av passende midler, f.eks. en bakke av dielektrisk materiale. En åpning 50 som lukkes ved hjelp av en dør 52 gir adgang til det ledende rom 12. Døren er montert på et hengsel 54 ved underkanten, og bevegelsen av dør-anordningen reguleres ved et par fjærbelastede armer 56. Sikkerhetsbrytere påvirkes av armene 56 og er innbygget i huset opp til veggene 14.

Døren 52 består av en panelplate 62 og en ramme 64 som med vanlige midler er føyet sammen for å danne den nedenfor beskrevne sammenhengende anordning. Perforeringer 66 i panelet 62 muliggjør betraktning av ovnens indre under mat-laging, og forhindrer samtidig at elektromagnetisk energi, som er utstrålt i hulrommet, slipper videre ut. Et ytre vindu 61 er montert i rammen 64. En indre vindusanordning 6 3 med et transparent område beskytter perforeringene mot beskadigelse og forenkler rengjøring av ovnsrommet. En tapp 65 på vindus-anordningen 63 er presset inn i åpninger i panelet 62. Vin-duet 61 holdes på plass ved hjelp av klebemidler og ved av-slutningslister, som for oversiktens skylffl er utelatt på teg-ningen. En lås 68 er leddforbrundet med døranordningen 52 og går inn i en tilsvarende utskjæring 70 i frontveggen 72 ved siden av adgangsåpningen. En mekanisk betjent låseanordning 74 er anbragt forskyvbart i betjeningspanelet 18 og er koblet til en blokkeringsbryter som skal forhindre åpning av døren når ovnen er i drift.

Langs kanten av døren finnes en elektrisk bølge-sperre 76 som danner en langstrakt tetning, hvorav en del er montert på døren, hvis vegger skråner svakt, passende til skrå deler 15 av de ledende vegger 14, slik at man ved lukning får tett passning.

Fig. 4 og 5 viser bølgesperren i større målestokk.

Panelet 62 har langs kanten en oppstående del 78, som sammen med den motstående skrå ledende vegg 15 definerer en langstrakt elektromagnetisk lekkasjespalte 80 langs kanten av åpningen 50. Utgangspunktet for denne energi er vist ved et mellomrom eller sp alte 82. Rammen 6 4 har et avtrappet tverr-snitt, til dannelse av en ledende veggflate 84, som utgjør en del av bølgesperren, og en forreste sidekant 86 som over-lapper kappen 16 overfor kantveggene 72. Døren er fremstilt ved en av de kjente fremstillingsmetoder, såsom sveising eller nagling til sammenføyning av de forskjellige flater. Rammen 64

begrenser sammen med veggavsnittet 78 en annen elektromag-

netisk lekkasjespalte 88 for mulig energi, som slipper ut gjennom mellomrommet eller gjennom kantspalten 82. De parallelle spalter 80 og 88 kan være utfylt med et dielektrisk materiale, f.eks. et legeme 90 av polystyren eller polypropylen. Inngangen til og utgangen fra bølgesperren 88

dannes av et mellomrom 92 mellom kanten av veggen 78 og den motstående vegg 84. Den foregående anordning er en effektiv tetning mot høyfrekvensenergi med en spalte med den minste motstand mot energi som slipper ut gjennom kantspalten 82.

Foruten energitetningen vil det kunne anbringes langstrakte energiabsorberende legemer 94 og 96, som vist mellom kantflaten 86 på døren 84 og kantveggene 72. Legemene 94 Og 96 kan være av et hvilket som helst passende materiale som absorberer elektromagnetisk energi, når denne passerer V gjennom bølgesperren 76, herunder gummi eller plastmaterialer belastet eller fylt med karbonforbindelser eller ferritt-materialer eller lignende, og vil kunne være festet til me-tallveggene med passende <k>lebemidler. En slik energiabsorberende tetning vil også absorbere mulige harmoniske oversvlng-ninger til de primære frekvemser (2400 - 2500 MHz), som måtte bli frembragt av magnetronen.

Etter prinsippene for elektrisk energioverføring er

de veggdeler som begrenser spaltene 80 og 88 i første rekke valgt slik at det frembringes en høy seriereaktans ved bølge-sperrens åpning, og slik at det fra en avsluttende endevegg-flate 98 reflekteres en kortslutning for den energi som rettes gjennom spalten 82. Bølgesperrens dimensjoner er typisk valgt, slik at det fremkommer en kortslutning ved utgangspunktet for den unnslippende energi, eller omtrent en halv bølgelengde ved arbeidsfrekvensen. Det er imidlertid ved tidligere utførelsesformer blitt bemerket, at energi vu kunne bli overført langs tetningen i y-retningen, som antydet med en pil 48 på fig. 1, langs kanten i retning av banen rundt adgangsåpningen. Slik energi i y-retningen vil kunne ha svingningstyper eller bølgelengder ved arbeidsfrekvensen forskjellig fra den ønskede bølgelengde og svingningstype for den energi som utbres på tvers av tetningen ved den nevnte fre-

kvens i x-retningen, som antydet med en pil 60. Disse sving-

ningstyper og særlig visse svingningstyper av høyere orden, vil kunne ha avskjæringsresonansfrekvenser nær ved arbeidsfrekvensen.

Ifølge oppfinnelsen er man kommet frem til et antall fordelte slisser 106 i minst én av veggflåtene 78, mellom hvilke det begrenses fingerlignende ledende deler 78a. På denne måte får man betydelige variasjoner i utbredelsespara-metrehe med vekselvise maksimumspunkter og minimumspunkter for disse parametere. Avstanden mellom maksimumspunktene og de nærmeste minimumspunkter er mindre enn den effektive elektriske bølgelengde for aktiviseringsfrekvensen i ovnsrommet. De viste slisser har den største dimensjon i x-retningen og står dermed i en vinkel i forhold til y-retningen eller periferiretningen for bølgesperretetningen. Det underliggende dielektriske materiale 90 blir derved utsatt for energi som brer seg på tvers av spalten i x-retningen, mens slissene 106 virker som avbrytelser til frembringelse av stoppbånd, som forhindrer innledning av energiutbredelse i y-retningen.

Variasjonene i utbredelsesparametrene kan frembringes på periodisk eller aperiodisk måte eller en kombinasjon av begge, og avstandene mellom slissene vil danne en rekke høye reaktanser, sålenge dimensjonene av periodene er mindre enn én effektiv bølgelengde av energien ved en gitt frekvens innenfor rommet 12, fortrinnsvis vesentlig mindre enn halv-delen av bølgelengden ved arbeidsfrekvensen.

Av fig. 5 vil man se at slissene 106 danner vekslende fingerlignende ledende deler 78a. Bredden a av slissene skal være stor nok til å danne en lav kapasitans overfor energi som utbres i retningen på tvers av tetningen i x-retningen. Hvis bredden av slissen er for stor, vil det forekomme direkte kobling mellom energien i ovnsrommet og bølgesperrebanen 88. Fing-renes bredde b skal være mindre enn én indre bølgelengde under hensyntagen til virkningene av den foreliggende dielektriske belastning. Lengden c av slissene 106 eller den største dimensjon på tvers av retningen for de svingningstyper det skal sperres for, var ved de eksempelvise utførelsesformer omtrent en kvart bølgelengde, under hensyntagen til virkningene av forbindelsens susceptans. I figuren er således slisslengden c omtrent lik med den fulle bredde av veggavsnittet 78. Alternativt kan slissen ende et kort stykke fra kanten av panelet 62. Slissene 106 er vist for ethvert medium, bortsett fra luft, men ved visse anvendelser vil det kunne være ønske-

lig å fylle slissene med et dielektrisk medium, svarende til det som anvendes i legemet 90. Dette legeme er anbragt i spaltene 80 og 88.

Selv om årsakene til den gode virkemåte av oppfinnelsen ikke er helt forstått, gjelder det visse alminde-lige prinsipper for oppbygninger med den langstrakte geometriske form for en typisk dør til et oppvarmningsapparat eller andre større bølgelederkonstruksjoner, som er istand til å føre og utbre forskjellige svingningstyper, idet det først henvises til den på fig. 6 skjematisk viste, ekvivalentkrets. Rekken av periodiske eller aperiodiske variasjoner i form av kapasive reaktanser er vist med avstander p, der hver sliss har en kapasitans C til belastning av en svingningstypebærende oppbygning, med en karakteristisk impedans ZQ. Selv om randspalten ved den beskrevne utførelsesform må betraktes som lukket i seg selv, kan oppbygningen for enkelhets skyld betraktes som om den har ubegrenset lengde til analytisk avledning av visse teoretiske prinsipper som vil medvirke til en forståelse av oppfinnelsen.

På fig. 7 er det avsatt frekvenskarakteristikken for-en ubegrenset, kapasitivt belastet oppbygning, idet frekvensen i») er avsatt som funksjon av utbredelseskoeffisienten 3 . Foruten de TEM-lignende svingningstyper innenfor spalten

80 i x-retningen, kan man studere et antall mulige svingningstyper, der den styrte bølgelengde Xg/X er vesentlig forskjellig fra 1, under anvendelse av prinsipper for kvasiperiodiske eller modifisert periodiske oppbygninger. Faseendringen over kondensatoren C er slik at fasehastigheten varierer til dannelse av en rekke stpppbånd og passbånd. Det kan derfor bestemmes visse svingningstyper med et forhold w/g for forplantning i y-retningen som angitt ved en linje 116, og en helnings-karakteristikk j som vist med en linje 118 for kurvene

dB J

120, 122 og 124. Under anvendelse av Maxwell"s teori i forbindelse med Floquefs teorem, som angir at for en gitt form for frekvenssvingning blir utbredelsesbølgefunksjonen multi-

plisert med en konstant kompleks faktor, når man beveger seg en seksjon eller en periode langs oppbygningen, og herved kan avskjæringsfrekvenser for energi, som utbres langs y-retningen, bestemmes.

Analysen gir den erkjennelse, at det finnes et passbånd 126 til å bære den ønskede energioverføring. Det finnes videre et stoppbånd, som angitt ved en linje 128, i et frekvensområde hvor energioverføring hindres. Foruten svingningstyper av høyere orden, kan visse svingningstyper med lavere frekvens også føres i en svingningstypebærende oppbygning som antydet ved en kurve 130. Såfremt det frembringes en svingningstypebærende oppbygning i y-retningen med utbredelsesparametervariasjoner, som i det vesentlige vil eliminere avskjæringsresonanser bestående av y-rettet energi, vil mulige svingningstyper med avskjæringsfrekvenser for utbredelse i x-retningen nær ved arbeidsfrekvensen bli sperret eller hindret. Svingningstyper kan da utbres i x-retningen med X g^ X . Mens tidligere visse svingningstyper av høyere orden ville være utbredt i x-retningen nær ved arbeidsfrekvensen, kan disse svingningstyper ved apparatet ifølge oppfinnelsen kun innlede reaktiv eller forsvin-nende inntrengning eller gjennomtrengning langs x-retningen med ubetydelig kobling av felter i ovnsrommet til rommet utenfor gjennom spalteområdet.

Oppfinnelsen går således ut på opprettelse av slike utbredelsesparametervarierende midler til sperring av dannalse av svingningstyper, som utbres i periferiretningen eller y-retningen, ved frembringelse av et stoppbånd som er fritt for avskjæringsfrekvenser nær ved arbeidsfrekvensen fQ. Det område mellom 0,5 og 1,5 av arbeidsfrekvensen som er angitt mellom t<q> streklinjer 132 og 134 på fig. 7, har tilnærmet et tredobbelt område, der det fås meget effektiv sperring for svingningstyper i y-retningen.

Den klassiske teori for periodiske oppbygninger, som for eksempel beskrevet i "Microwave Engineering" utgitt av Academic Press i New York og London, side 436, gis det følgende uttrykk for utbredelseskoeffisienten B for energi i periferiretningen eller y-retningen:

der BQ = 21T/X er utbredelseskoeffisienten for energien i den svingningstypebærende oppbygning med en indre bølgelengde som tar hensyn til virkningen av dielektrisk belastning, der ZQ er den karakteristiske impedans, og p er avstanden mellom to kapasitanser C. Overkanten av stoppbåndet kan legges nær ved B Qp ^ IT, såfremt ^cz0 er meget liten, for eksempel langt under 1. Hvis stoppbåndet bringes til å være minst to ganger 2fQ, kan det ikke være noen avskjæringsresonans i Y-retningen for svingningstyper med utbredelse i x-retningtn ved alle frekvenser under 2f . Den avgjørende betingelse for sperring av utbredelse av svingningstyper av høyere orden blir derfor oppfylt når man velger en slissbrédde som gir en lav kapasitans C og en liten periode p0 Ved praktiske ut-førelsesf ormer , som arbeider ved 2450 MHz, har en dimensjon for p i området 16,5 - 19,1 mm og en dimensjon a i området 1,78 - 3,17 mm gitt de utbredelsesegenskaper som tilstrebes.

Før det fortsettes med én' beskrivelse av mange andre utførelsesformer med periodisk eller aperiodisk utbredelses-parametervariasjon,'skal det omtales målinger av ovnslekka-sje som funksjon 'av frekvens, som vist på fig. 8. De viste kurver representerer et stort antall avlesninger, som er' tatt på en flerhet av steder langs kanten av energitetningen med et stort antall kurver overlagret og med den øverste om-hylningskurve anvendt som kurven for maksimal lekkasje ved hver enkelt kombinasjon. Kurven A svarer til en dørtetning i en mikrobølgeovn uten noen form for elektriske bølgesperrer eller andre modifikasjoner. Kurven B svarer til en ovnsdør alene med én bølgesperre. Kurven C svarer til en dør modifisert ifølge oppfinnelsen med kapasitive slisser,'med de foran angitte dimensjoner i forbindelse med en elektrisk bølgesperre. Alle tre kurver viser de resultater som fås, uten anvendelse av sekundære tapsgivende eller dempende pak-ninger eller plastmaterialer over perforeringene i døren. Den viste frekvens f oer den tildelte arbeidsfrekvens for mikro-bølgeovner.

Kurven A uten noen form for beskyttelse, viser et høyt nivå for lekkasje, avtagende med frekvensen, dvs. med stigende frekvens, svarende til den teoretisk bekreftede variasjon av inngangsrefleksjonen. Som angitt ved kurven B

vil en bølgesperre redusere lekkasjen med omkring 10-20 dB,

uten noen utpreget bølgesperreresonans rundt frekvensen f .

Det antas at denne mangel på en bestemt bølgesperreresonans skyldes de uhemmede svingningstyper av høyere.orden langs den langstrakte periferiske bane, idet disse i stort omfang er upåvirket av bølgesperrevirkningen, fordi Ag/A er.langt fra verdien 1. Den forventede spissverdi for bølgesperre-virkningen ved arbeidsfrekvensen for bølgetyper i x-ret-

ningen blir derfor avmasket eller dekket. Med tilføyelse av de passende utbredelsesparametervariasjoner til dannelse av et stoppbånd for energi, som utbres i y-retningen, ses klar virkning av bølgesperrevirkningen ved kurven C ved resonanspunktet fQ, som angitt ved 140. Det kan også be-merkes at den laveste lekkasje ved punktet f er omtrent 20 dB under den ved kurven B viste lekkasje for en dør med umodifisert bølgesperre. Frekvensavhengigheten har også

vist seg å være ukritisk med kun en forringelse på 10 dB i sperrevirkningen ved en avgivelse på - 200 MHz fra resonanspunktet 140. Som følge herav vil elektriske avvikelser under et apparats levetid som følge av mekaniske variasjoner ved utførelsesformer i henhold til oppfinnelsen, med sikkerhet bli liggende innenfor tilfredsstillende sikkerhetsverdier over lange tidsrom.

Det har videre ved praktiske prøver vist seg at tilføyelsen av tapsgivende energiabsorberende legemer kan nedsette den maksimale lekkasje med ytterligere 10-15 dB

ved umodifiserte dører, mens tilføyelse av slikt materiale ved en ifølge oppfinnelsenmodifisert dør* kun reduserer lekkasjen med 5-10 dB. Disse data viser at dørtetningen ifølge oppfinnelsen i mindre grad er basert på de ekstra absorber-

ende materialer, som følge av at energiutbredelsen ved svingningstyper av høyere orden forhindres eller hemmes. Ved foreliggende oppfinnelse reetableres den normale funksjon av den elektriske bølgesperre derved at man primært styrer de TEM-svingningstyper som utbres i x-retningen over randspalten.

Dataene viser således en forbedringsfaktor på 40 - 100 ved nedsettelse av lekkasjenivåene langt under de nivåer som kan oppnås med kjente ovnsdører.

på fig. 11 er det vist en annen utførelsesform,

der det finnes fordelte slisser 108 i veggen 15. Bølge-sperren 76 ved denne.utførelsesform muliggjør at veggdelen

78 i panelet 62 kan holdes uforandret. De kapasive slisser

i veggen 15 er innrettet til å gi den tilstrebede sperring

for ønskede svingningstyper. Den energi som utbres i y-retningen, koblet gjennom slissene 108, kan dempes med passende midler i et kammer 110 avgrenset innenfor kappen 16 ved en endevegg 111.

Fig. 12 viser en alternativ dørtetning"med en bølgesperre 142 innrettet som en del av innerveggen 14 istedet-for som en del av døren. Et dielektrisk legeme 90 og trans-misjonsbaner 80 og 88 er utformet på lignende måte som tidligere forklart. Et panel 144 og en ramme 146 er byegget som en enkel enhet for sammensetning av døren 148 som ligger an mot veggens bølgesperreanordning. Veggens bølgesperre-avsnitt 152 med fordelte kapasive slisser 154 er' med passende midler festet til ovnsveggen 14. Denne bølgesperre fortsetter også her langs hele kanten av adgangsåpningen.

De ovenfor beskrevne utførelsesformer har ytre og indre dørvinduer 61 og 63. Det skal også påpekes at selv om det er beskrevet en bølgesperreanordning, kan ved visse utførelses-former for svingningstypebærende oppbygninger, spaltene eller mellomrommene mellom døren og ovnsromméts vegger belastes med magnetiserte ferrittlegemer som skal forstyrre den unnslippende energi. Ved slike utførelsesformer kan det i ovnsveggene anordnes kapasitive oppbygninger hovedsakelig på samme måte som vist på fig. 11.

I det følgende skal det beskrives andre konstruksjoner til variering av utbredelsesparametrene. På fig. 14

dannes det U-formede deler 160 ved hjelp av slisser 156 og 158 som har forskjellig lengde, på henholdsvis og c2. Ved denne utførelsesform kan et sett kapasitive reaktanser sperre for en svingningstype av én frekvens, mens det annet sett sperrer for en annen frekvens. På fig. 15 er det vist skrå slisser 162,

som avgrener mellomliggende ledende deler 164. Ved disse eksempler kan modifikasjonen av veggflatene skje enten i veggen rundt hulrommet eller i døren. Ved noen utførelses-former inneholder begge vegger de nødvendige utbredelses-varierende midler. Fig. 16 viser en aperiodisk varierende oppbygning, med tilfeldige eller uregelmessige mellomrom, der alle perio-der er langt mindre enn den effektive bølgelengde, f.eks. mindre enn en kvart bølgelengde svarende til den fastlagte arbeidsfrekvens. Avstanden mellom slissene 174 og 176 gir således et første mellomrom p^. Mellom de neste kapasive slisser 176 og 178 finnes en annen avstand p^- Mellom slissene 178 og 180 finnes et tredje mellomrom p^. De ledende véggdeler mellom slissene danner varierende atskilte ledende deler 182, 184 og 186. Fig. 17 viser en bølgesperreanordning 76 svarende til det som er vist på fig. 4 og 5, modifisert ved innsetning av et dielektrisk materiale eller et annet ønsket materiale 107 i slisser 106, for å medvirke til de tilstrebede utbredelsesvariasjoner.

På fig. 9 er det vist en annen utførelsesform for et oppvarmningsapparat med sidehengslet dør. En åpning 190 lukkes med døren 192 og stenges med en lås 194. Et styrepanel 196 inneholder en mekanisk blokkeringsanordning 198 som griper inn i en sliss 200 ved overkanten av døren. Låsen 194 går inn i en sliss 202 i en kantvegg 204 rundt åpningen. Sikkerhetsbrytere bæres av en plate 206 som står mellom en ytre kappe 208 og den indre ovnsvegg 210. Døren 192 er utformet med en rekke utbredelsesvariasjoner til frembringelse av de ønskede sperreegenskaper, ved slisser 212 i sideveggen av dørens bølgesperreanordning til avgrensning av fordelte ledende deler 214. Ved denne utførelse er de indre véggdeler av døren dekket med en dekkplate 216 med et vindu av plast-materiale. Fordelingen av utbredelsesvariasjonene følger også her de tidligere beskrevne prinsipper. En sekundær ab-sorberende tetning dannes med andre midler, som f.eks. en grafittfylt pakning 193 med en tykkere del 195 opp til bølge-sperrens dielektriske materiale 19 7. Døren har perforeringer 199, og ved denne utførelsesform kan overflaten av veggen 204 være fri for tapsgivende pakningsmateriale, slik at metallet er blottet.

På fig. 10 er det vist en skyvedør 240 utført i ' henhold til oppfinnelsen, bestående av en ytre plate 242

av et metall, f;eks. aluminium, bukket rundt en ramme 244, som kan bestå av U-profiler, som er sveiset sammen for å danne en rammelignende konstruksjon. Døren lukker åpningen 246 og er forsynt med et håndtak 248 for manuell betjening. Styreskinner 250 og 252 omfatter nylonbelegg 254 og 256 på ytterkanten av en flens på ovnens front 258. Ledeskinner 262 og 264 er om-bøyet rundt denne konstruksjon og festet mellom dørens ytter-plate 242 og rammen 244 ved hjelp av skruer 266. I rammen 244 er det innsatt dielektriske avstandsstykker 268 til dannelse av en spalte 270. Innsiden av dørrammen 244 er som forsterk-ning dekket med en plate 260 av et passende metall eller et annet materi ale

Rammen 244 avgrenser en bølgesperre 272 med indre vegger 274, 276, '278 og 280. Spalten 270 og bølgesperren 272 kan, om det ønskes, fylles med et dielektrisk materiale. Veggen 274 danner en avsluttende kortslutning, som refleterer tilbake mot utgangspunktet den energi som slipper ut gjennom spalten 270. Veggen 280 og den motstående veggflate 282 på ovnsveggen 258, danner grensene for spalten 2 70, som effektivt tjener til å bære en svingningstype. Ved denne utførel-sesform er den x-retning som svingninger av TEM-typen brer seg ut i, vist med en pil 284. En sirkel 286 angir y-retningen for de svingningstyper som skal undertrykkes, og som ligger vinkelrett på x-retningen. Ifølge oppfinnelsen er veggen 280 modifisert ved utformning av kapasitive slisser 288 med den største dimensjon liggende vinkelrett på y-retningen for utbredelsen. Denne utførelsesform vil også kunne bygges opp med bølgesperren anbragt innenfor ovnsveggen 258.

Fig. 13 viser en dør 400 for lukning av et ovnsrom 402 som er avgrenset med ledende vegger 404. En ramme 406 med perforeringer 408 og en vindusplate 410 av plast er utformet med et absorbsjonshulrom med vegger 412 og 414, utfylt med et dielektrisk legeme 416. Energi som slipper ut fra ovnsrommet 402, passerer spalten mellom veggen 40 4 og en vegg 418 på rammen og går først inn i absorpsjonsrommet. Energi-spalten strekker seg derfra rettvinklet langs rommets front-vegger. Et energiabsorberende materiale 419 er anordnet med en elastisk vegg 420 opp til ytterkanten av døren. Døren er avsluttet med støpte kantlister 422 og 424.

Ifølge oppfinnelsen er enten veggen 418 eller den motstående vegg 404 modifisert med slisser 426. På figuren er disse slisser vist i veggen 418. Dimensjonene er valgt slik at det sperres for energiutbredelse i den periferiske spalte i den retning som'er antydet med en sirkel 428, y-retningen, mens retningen for den tilstrebede energispalte, x-retningen, er vist med en pil 4 30. Alle de tidligere beskrevne variasjoner vil også kunne anvendes ved denne utfør-elsesform.

Fig. 18 og 19 viser ennå en utførelsesform for en dørtetning med en langstrakt utbredelseslinje inneholdende stenger, hvis bredde svarer til omtrent en kvart bølgelengde og liggende i lengderetningen eller i den retning som tidligere er blitt betegnet med y-retningen,langs kanten av åp-ningens vegger med dielektriske materialer fordelt mellom vekslende eller hv.ertannet par stenger. Hver av utbredelses-linjene er forsynt med en avslutningsende til reflektering av en lav impedans ved utgangspunktet for energien. Ytterligere detaljer ved denne utførelsesform er beskrevet i U .S. patent nr. 3.511.959.

På fig. 18 viser tverrsnittet en ledende vegg 300 rundt et ovnsrom 302. En svingningstypebærende oppbygning 304 omfatter en første og annen gruppe stenger, henholdsvis 306 og 308 festet til forsiden av en frontvegg 310 rundt en åpning 312. De ledende•stenger er anbragt med mellomrom for dannelse av et rom 314 med høy impedans. Et bevegelig ledende panel 316 på en dør 318 danner sammen med veggflaten 310 den oppbygning 30 4 som er bestemt til overføring av energisom kommer ut fra åpningen 3i2. Dielektriske deler 320 og 322, såsom dielektriske bånd av polypropylen, hindrer kontakt mellom stengene 306 og 308 og panelet 316. En oppbygning med vekselvis høy og lav impedans er dannet med den lave impedans i områdene ved stengene 306 og 308, mens det mellomliggende avsnitt 314 utgjør en høy impedans, som kan ha en verdi på omtrent 60 ganger den karakteristiske impedans for avsnittene med lav impedans.

Ved denne utførelsesform er de ledende stenger i henhold til oppfinnelsen modifisert for å danne en rekke kapasitive slisser 324, slik at utbredelsen av svingningstyper i en retning parallelt med de langsgående stenger rundt åpningen hindres. I denne figur vil retningen av slike uønskede svingningstyper være direkte inn mot papirets plan. Til undertrykkelse av slik enertJi, har slissene 324 forbindelse med kammere 326, som består av hulrom i de ledende stenger 308.

Den første ledende stang 308, som er vist direkte opp til åpningen 312, vil kunne være den eneste modifiserte del eller, hvis det er nødvendig, for tilfredstillende energistyring, kan den neste ledende stang 306 modifiseres på en lignende måte, som antydet med stiplede linjer 328.

Fig. 19 viser en alternativ dørtetning omfattende langsgående stenger, som strekker seg langs kanten av en åpning. Døren 330 ér anbragt forskyvbar med passende midler, såsom skinner 360 festet til ovnens frontvegg. En svingningstypebærende oppbygning med fem avsnitt dannes av tre parallelle atskilte ledende stenger 332, 334 og 336, festet til forsiden 338 av en åpning 342 ved hjelp av muttere og skruer 34 4. Deler 346 og 348 av dielektrisk materiale er innlagt mellom de ledende stenger og festet med passende midler. Hver av de dielektriske deler er dimensjonert slik at de strekker seg utenfor de ledende stenger, når døren 350 lukkes, for derved å forhindre metallisk kontakt.

Det utformes først slisser 352 i den ledende stang . 332 nærmest åpningen 342. Etter at man har konstatert omfanget av lekkasjeenergi fra ovnen kan det være behov for et annet sett slisser 354 i stangen 334 til dempning av slik energi..Et tredje sett slisser 356 i stangen 336 vil sikre den maksimale beskyttelse mot lekkasje av elektromagnetisk energi langs dør-åpningen når ovnen er i drift. De beskrevne slisser er igjen anordnet slik at de vil sperre for utbredelse av svingningstyper som strekker seg i lengderetningen omkring døråpningen i den retning som er antydet med en pil 358. Alternativt kan disse utførelsesformer utføres med de svingningstypebærende oppbygninger som er montert direkte på den bevegelige dør,

for å få kontakt med ovnens frontvegg når døren lukkes. Dess-

uten kan slissene være innrettet på enhver ønsket måte i en hvilken som helst vegg. Ved de siste utførelsesformer med langstrakte stenger vil det også være mulig å tilveiebringe korrugerte avsnitt som definerer vekslende mellomrom og ledende ribber som strekker seg i periferiretningen.

Oppfinnelsen vil kunne finne anvendelse i tallrike andre apparater og systemer for elektromagnetisk energi, hvor det til effektiv funksjon kreves styring eller regulering av forplantning av energisvingningstyper.

Claims (6)

1. Mikrobølgeapparat med en mellom de elektrisk ledende

deler av en døråpning og en dør avgrenset lekkasjespalte for høyfrekvensenergi, hvilken lekkasjespalte er således innrettet og dimensjonert at den danner en bølgefelle overfor bølger som har den i apparatet anvendte arbeidsfrekvens, karakterisert ved at det i forbindelse med døren (64) eller døråpningen (15) er anordnet en elektrisk ledende vegg (78) som strekker seg langs lekkasjespalten (80) og som har slisser (106) som strekker seg hovedsakeig på tvers av lek-kas jespalten og som har innbyrdes avstander som er mindre enn en bølgelengde for arbeidsfrekvensen.

2. Mikrobølgeapparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at slissene (106) ligger med jevne mellomrom (fig. 5).

3. Mikrobølgeapparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at slissene (162, fig. 15) strekker seg skrått i forhold til lekkasjespalten.

4. Mikrobølgeapparat som angitt i krav 2 éller 3,karakterisert ved at slissene (156 og 158, fig. 14) har to eller flere forskjellige lengder.

5. Mikrobølgeapparat som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-"4 , karakterisert ved at slissene (106, fig. 18) er fylt med et dielektrisk materiale (107).

6. Mikrobølgeapparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det langs lekkasjespalten (80) ved dennes ytterside er anbragt energiabsorberende materiale (94, 96, fig. 4).