DE3781301T2 - Mikrowellenofen mit feldverteilungselement. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen, insbesondere einen Mikrowellenofen mit einem Mikrowellen-Feldverteiler.
• Herkömmlicherweise werden in einem Mikrowellenofen zum Sicherstellen einer gleichförmigen Heizwirkung entweder ein Drehtisch zum Bewegen des geheizten Gegenstandes, eine sich drehende Antenne oder ein Rührflügel zum Verändern des elektrischen Feldes vorgesehen.
• Mikrowellenöfen mit derartigen Maßnahmen weisen jeweils besondere Nachteile auf, wie folgt beschrieben. Der Mikrowellenofen, bei dem der zu heizende Gegenstand gedreht wird, weist das Problem auf, daß er toten Raum in der Heizkammer erzeugt und einen besonderen Motor zum Antreiben des Drehtischs erfordert. Der Mikrowellenofen mit der sich drehenden Antenne, wie z. B. im US-Patent 4,414,453 beschrieben, führt zu hohem Freiheitsgrad beim Verändern des elektrischen Feldes aufgrund der aktiven Bewegung des mikrowellenzuführenden Abschnittes, weist jedoch das Problem auf, daß keine Feinsteuerung für die Heizung vorhanden ist. Darüber hinaus wird in der Regel ein besonderer Motor zum Drehen der Antenne benötigt. Der Mikrowellenofen mit einem Rührflügel, wie z. B. im US-Patent 4,286,135 beschrieben, ermöglicht zwar eine Feinsteuerung der Heizung, ist jedoch vom passiven, auf Reflexion aufbauenden Typ und verfügt daher nur über einen geringen Freiheitsgrad zum Verändern des elektrischen Feldes.
• Im genannten US-Patent 4,286,135 ist ein Mikrowellenofen mit einem Resonanzisolator angegeben, der in einem Wellenleiter angeordnet ist, der sich zwischen dem Magnetron und der Heizkammer erstreckt, um das Magnetron vor nachteiligen Effekten aufgrund reflektierter Energie zu schützen. Mikrowellen treten vom Wellenleiter durch eine Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer in diese ein und werden durch einen Wellenmodenrührer verteilt, der durch einen Luftfluß angetrieben werden kann, der entlang des Wellenleiters auf die Heizkammer gerichtet wird.
• Im genannten US-Patent 4,414,453 wird ein Mikrowellenofen angegeben, in dem Mikrowellen von einer Mikrowellenquelle entlang eines Wellenleiters ausgerichtet werden und von einer Antennensonde empfangen werden, die die Mikrowellenenergie an eine sich drehende Antenne mit Richtwirkung koppelt, die über vier endangetriebene Halbwellenlängenresonatorelemente und eine Anzahl von Turbinenschaufelblättern verfügt, durch die die Antenne durch einen starken Luftfluß angetrieben werden kann. Die Antenne wird teilweise durch eine Kuppel der oberen Wand des Hohlraums des Mikrowellenofens umgeben, welche Kuppel eine abfallende Seitenwand aufweist, um das gewünschte Richtungsmuster für die Strahlung zu erzeugen, und um die Mikrowellenenergie zurückzusenden, die von dem im Hohlraum des Mikrowellenofens aufzuheizenden Gegenstand reflektiert wird.
• Angesichts der vorstehend genannten Probleme eines herkömmlichen Mikrowellenofens ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Mikrowellenofen mit einer Mikrowellen- Feldverteilungseinrichtung anzugeben, die gleichmäßiges Heizen sicherstellt, ohne daß toter Raum in der Heizkammer erzeugt wird.
• Erfindungsgemäß wird ein Mikrowellenofen angegeben mit:
• - einem Mikrowellengenerator;
• - einer Heizkammer;
• - einem Wellenleiter zum Leiten der Mikrowellenenergie vom Mikrowellengenerator zur Heizkammer;
• - einer Gebläseeinrichtung zum Erzeugen eines Luftstroms;
• - einer Mikrowellen-Verteilungseinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie durch den von der Gebläseeinrichtung erzeugten Luftstrom drehend angetrieben wird, um die Mikrowellen in der Heizkammer zu verteilen, welche Mikrowellen-Feldverteilungseinrichtung eine drehbare Rühreinrichtung aufweist, die sich quer zur Richtung der Mikrowellenfortpflanzung erstreckt und mehrere reflektierende Blätter aufweist, die entlang dem Umfang der Drehachse der Rühreinrichtung angeordnet sind, um Mikrowellen in die Heizkammer zurückzureflektieren, die gegen die Rühreinrichtung von den Wänden der Heizkammer reflektiert wurden; und
• - einer Rühreinrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ihr Drehzentrum mit einem Mikrowellenempfangselement ausgebildet ist, das sich im wesentlichen parallel zur Richtung der Mikrowellenausbreitung erstreckt, um die vom Wellenleiter zugeführte Mikrowellenenergie zu empfangen, und das an einem vom Drehzentrum entfernten Ort mit einem Mikrowellenabstrahlelement in Form eines Vorsprungs versehen ist, der sich quer zur Richtung der Mikrowellenausbreitung vom Drehzentrum weg erstreckt, um um das Drehzentrum zu kreisen, wenn sich die Rühreinrichtung dreht, um dadurch Mikrowellen gleichmäßig in die Heizkammer abzustrahlen, wobei das Mikrowellenempfangselement elektrisch mit dem Mikrowellenabstrahlelement über einen Verbindungsbereich der Rühreinrichtung verbunden ist.
• Im Gebrauch werden bei dem vorstehend angegebenen Mikrowellenofen Mikrowellen, die durch den Wellenleiter geleitet wurden, vom Mikrowellenempfangselement, das im Zentrum der vom Luftstrom gedrehten Rühreinrichtung angeordnet ist, intensiv empfangen und vom genannten Vorsprung gleichförmig in die Heizkammer abgestrahlt, der sich vom Zentrum der Rühreinrichtung nach außen erstreckt und um die Drehachse kreist, wenn sich die Rühreinrichtung dreht. Mikrowellen, die von den Wänden der Heizkammer reflektiert werden und zur Rühreinrichtung zurückkehren, werden von den Mikrowellenreflexionsblättern der Rühreinrichtung wieder in die Heizkammer zurückreflektiert, wodurch die Mikrowellen gleichförmig in der Heizkammer verteilt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
• Fig. 1 eine Draufsicht ist, die die Anordnung eines Gebläses, eines Wellenleiters und eines Gehäuses zum Drehen der Rühreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
• Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1 ist; und
• Fig. 3 mehrere Ansichten umfaßt, die den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der rotierenden Rühreinrichtung zeigen, wie sie im erfindungsgemäßen Mikrowellenofen verwendet wird.
• Gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein Mikrowellenofen 1 eine Heizkammer 2, die innerhalb eines (nicht dargestellten) Ofengehäuses untergebracht ist, einen (nicht dargestellten) Mikrowellengenerator mit einem Hochspannungstransformator mit einem Magnetron oder dergleichen und einen Wellenleiter 3 auf, der mit dem Mikrowellengenerator verbunden ist, um die Mikrowellen in die Heizkammer 2 zu leiten. Eine Deckplatte 4 der Heizkammer 2 ist nach oben gezogen, um eine Aussparung 5 zu bilden. Die untere öffnung der Aussparung 5 wird durch eine Deckplatte 6 aus einem nichtmetallischen Material, wie Mica, verschlossen, um ein Gehäuse 8 zu bilden, in dem eine rotierende Rühreinrichtung 7 drehbar untergebracht ist. Die rotierende Einrichtung kann eine plattenförmige Einrichtung sein.
• Ein Gebläsekanal 9 ist in einen Bereich 81 des Gehäuses 8 geöffnet, in dem Ansaugstanzlöcher 82 ausgebildet sind. Am anderen Ende des Gebläsekanals 9 sind ein Gebläselüfter 10 und ein Motor 11 zum Antreiben des Gebläselüfters 10 angebracht. Auslaßöffnungen im aussparungsbildenden Teil der Platte 4 sind mit 12 bezeichnet.
• Der Aufbau eines Ausführungsbeispiels der rotierenden Einrichtung 7, die drehbar im Gehäuse 8 des Mikrowellenofens 1 der vorliegenden Erfindung untergebracht ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
• Reflektierende Blätter sind mit 71 und 72 bezeichnet. Ein mikrowellenempfangender Vorsprung als Mikrowellenempfangselement ist mit 73 bezeichnet. Ein mikrowellenabstrahlender Vorsprung als Mikrowellenabstrahlelement ist mit 74 bezeichnet. Rippen sind mit 75, 76, 77, 78, 79 und 80 bezeichnet. Die reflektierenden Blätter 71 und 72 sind integral mit den Rippen 75, 76 und 77 bzw. den Rippen 78, 79 und 80 versehen. Ein Verbindungselement 13 ist vorhanden, um den mikrowellenempfangenden Vorsprung 73 elektrisch mit dem mikrowellenabstrahlenden Vorsprung 74 zu verbinden, das sich im wesentlichen quer zur Mikrowellenausbreitungsrichtung erstreckt. Die Abmessungen des mikrowellenempfangenden Vorsprungs 73 und des Verbindungselementes 13 sind derart, daß der Abstand zwischen dem mikrowellenempfangenden Vorsprung 73 und dem spitzen Ende des mikrowellensendenden Vorsprungs 74 an die Raumimpedanz angepaßt ist, um Mikrowellen einer vorgegebenen Wellenlänge, wie sie vom Wellenleiter zugeführt werden, intensiv zu empfangen und dieselben in die Heizkammer 2 abzustrahlen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Dimensionen a, b, c, d, e, f, g, h, i und j z. B. etwa 10 mm und etwa 29,5 mm, etwa 26 mm, etwa 10 mm, etwa 28 mm, etwa 4 mm, etwa 6,4 mm, etwa 12 mm, etwa 6,5 mm bzw. etwa 15 mm.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt die plattenförmige rotierende Einrichtung 7 im wesentlichen mit H- ähnlicher Form vor und ist symmetrisch in bezug auf die Linie A'-A'. Jedes der reflektierenden Blätter 71 und 72 weist einen im wesentlichen V-ähnlichen Bereich und einen kreisähnlich gekrümmten Bereich auf, der an den V-ähnlichen Bereich anschließt. Der mikrowellenabstrahlende Vorsprung 74 liegt mit umgekehrter V-Form vor. Das Verbindungselement 13 weist L-ähnliche Form auf, wobei einander gegenüberliegende Enden des Verbindungselementes mit dem mikrowellenabstrahlenden Vorsprung 73 bzw. der rotierenden Einrichtung 7 verbunden sind. Die Rippen 75 bis 80 erstrecken sich in der Pfeilrichtung B, wie in den Fig. 2 oder 3 dargestellt, oder sind in dieser Richtung gebogen. Nuten 711 und 721 sind zur Verstärkung in den reflektierenden Blättern 71 und 72 ausgebildet.
• Beim wie vorstehend gemäß der Erfindung ausgebildeten Mikrowellenofen 1 rührt die rotierende Einrichtung 7 die Mikrowellen in folgender Weise. Wenn der Motor 11 betätigt wird, um den Gebläselüfter 10 anzutreiben, fließt ein Luftstrom in den Gebläsekanal 9 und wird über die gestanzten öffnungen 82 unterhalb der Deckplatte der Heizkammer 2 in das Gehäuse 8 mit der rotierenden Einrichtung eingeleitet, d. h. in eine Kammer 8, die die rotierende Einrichtung 7 aufnimmt. Der Luftstrom stößt auf die Rippen 75 bis 80 der rotierenden Einrichtung 7 im Gehäuse 8 und sorgt dafür, daß sich die Einrichtung 7 dreht. Wenn die Rippen 75 bis 80 unter die Ausblasstanzöffnungen 12 kommen, wenn sich die rotierende Einrichtung 7 dreht, wird der Luftstrom vom Gehäuse 8 durch die Ausblasstanzöffnungen 12 nach außen abgegeben.
• Währenddessen werden vom Mikrowellengenerator über den Wellenleiter 3 in das Gehäuse 8 geleitete Mikrowellen vom Mikrowellenelement 73 intensiv aufgenommen, wie es in der Mitte der rotierenden Einrichtung 7 angebracht ist, die sich um die Drehachse dreht. Die so empfangene Mikrowellenenergie fließt als Mikrowellenstrom vom Vorsprung 73 über das Verbindungselement 13 und die Mitte der rotierenden Einrichtung zum mikrowellenaussendenden Vorsprung 74, der sich vom Ort nahe der Mitte der rotierenden Einrichtung erstreckt und um die Drehachse kreist. Mikrowellen werden dann gestreut und von mikrowellenabstrahlenden Vorsprüngen 74 nach außen abgestrahlt. Die gestreuten und abgestrahlten Mikrowellen treten durch die Deckplatte 6 in die Heizkammer 2 ein. Ein Teil der Mikrowellen wird durch die Innenwände der Heizkammer reflektiert, kehrt zur reflektierenden Einrichtung 7 zurück und wird durch die kreisenden reflektierenden Blätter 71 und 72 der rotierenden Einrichtung 7 zurück zur Heizkammer 2 reflektiert, wodurch die Mikrowellen in der Heizkammer 2 verteilt werden. Kurz gesagt wird der Gegenstand in der Heizkammer 2 gleichförmig geheizt, da die vom kreisenden abstrahlenden Teil 74 abgestrahlten Mikrowellen in die Heizkammer 2 gestreut werden, während sie aufgrund der Reflexion der Mikrowellen durch die kreisenden reflektierenden Blätter 71 und 72 gleichförmig verteilt werden.
• Der vorstehend beschriebene Mikrowellenofen weist also den Mikrowellengenerator, die Heizkammer, den Wellenleiter zum Leiten der Mikrowellen vom Mikrowellengenerator in die Heizkammer, die vom Luftstrom im Wellenleiter angetriebene Mikrowellen-Feldverteilungseinrichtung und das Gebläseteil zum Drehen der Mikrowellen-Feldverteilungseinrichtung auf. Die Mikrowellen-Feldverteilungseinrichtung verfügt über das rotierende Teil, das im wesentlichen quer zur Mikrowellenausbreitungsrichtung angeordnet wird, das eine mittlere Drehachse aufweist und das Mikrowellenreflexionsblätter mit Rippen aufweist. Das rotierende Teil verfügt auch über das Mikrowellenempfangselement, wie den Vorsprung, der sich im wesentlichen parallel zur Mikrowellenausbreitungsrichtung erstreckt, um intensiv Mikrowellenenergie zu empfangen, die sich in der Mitte des sich drehenden Teils befindet, und es verfügt über das Mikrowellenabstrahlelement, wie das zugespitzte Ende, das sich von der drehenden Mitte nach außen erstreckt, um Mikrowellen abzustrahlen. Das Mikrowellenempfangselement steht elektrisch mit dem Mikrowellenabstrahlelement in Verbindung.
• Die charakteristische Eigenschaft der Erfindung ist es, daß die drehbare Mikrowellen-Feldverteilungseinrichtung mit einem Mikrowellenempfangsbereich zum Aufnehmen von Mikrowellen, die durch den Wellenleiter zugeführt werden, einen Mikrowellenabstrahlbereich zum Abstrahlen oder Streuen der Mikrowellen, die vom Mikrowellenempfangsbereich aufgenommen werden, und den reflektierenden Abschnitt aufweist, der feine Steuerung der Heizung erlaubt, wobei der Mikrowellenabstrahlbereich von der Rotationsachse beabstandet ist, so daß er aktiv kreist, ohne daß hierzu ein besonderer Motor erforderlich ist, um die elektrische Feldänderung im wesentlichen zu maximieren.
• Beim rotierenden Teil steht der Vorsprung, der das Mikrowellenempfangselement bildet, elektrisch direkt mit dem Vorsprung mit dem spitzen Ende in Verbindung, das das mikrowellenabstrahlende Element bildet. Die Länge der elektrischen Leitung, die durch diese Verbindung hergestellt wird, wird so angepaßt, daß sie zur elektrisch und physikalisch beabsichtigten Raumimpedanz paßt.
• Das rotierende Teil, das das Mikrowellenempfangselement, das Mikrowellenabstrahlelement und die Reflexionsteile umfaßt, kann gleichmäßig durch die Kraft des Luftstroms angetrieben werden. Zu diesem Zweck besteht das rotierende Teil vorzugsweise aus einem leichten und elektrisch leitfähigen Material wie Aluminium.
• Mikrowellen, die durch den Wellenleiter geführt werden, werden durch den das Mikrowellenempfangselement bildenden Vorsprung in der Mitte des vom Luftstrom angetriebenen rotierenden Teils intensiv empfangen und werden von dem das Mikrowellenabstrahlelement bildenden Vorsprung, der sich relativ vom Drehteilzentrum nach außen erstreckt und mit dem sich drehenden Teil um die Drehachse kreist, gleichförmig abgestrahlt. Mikrowellen, die von den Heizkammerwänden reflektiert werden, werden zum rotierenden Teil zurückgeführt und durch die mikrowellenreflektierenden Blätter des rotierenden Teils in die Heizkammer zurückreflektiert, wodurch Mikrowellen in der Heizkammer gleichförmig verteilt werden.
• Wie es aus dem Vorstehenden hervorgeht, verwendet der Mikrowellenofen einen Luftstrom zum drehenden Antreiben des rotierenden Teils, weswegen kein besonderer Motor für den Drehantrieb des drehenden Teils erforderlich ist.
• Da das Mikrowellenempfangs- und das Mikrowellenabstrahlelement integral mit dem sich drehenden Teil ausgebildet sind, kann sich das Mikrowellenelement aktiv drehen, was zu einem höheren Freiheitsgrad beim Variieren des elektrischen Feldes führt.
• Darüber hinaus weist das rotierende Teil reflektierende Blätter auf, was eine Feinsteuerung der Heizung ermöglicht. Weiterhin entsteht im Mikrowellenofen kaum toter Raum, abweichend von einem Mikrowellenofen mit einem Drehtisch.
• Der vorstehend beschriebene Mikrowellenofen kann mit geringeren Kosten hergestellt werden als ein solcher mit einem Drehtisch oder einer rotierenden Antenne, und er kann im wesentlichen mit denselben Kosten hergestellt werden als ein solcher mit einem Rührblatt. Dies bedeutet, daß mit der vorliegenden Erfindung ein billig herzustellender Mikrowellenofen erzielbar ist, der gleichzeitig eine höhere Gleichmäßigkeit der Heizeigenschaften aufweist.

Claims (6)

1. Mikrowellenofen mit:

- einem Mikrowellengenerator;

- einer Heizkammer (2);

- einem Wellenleiter (3) zum Leiten der Mikrowellenenergie vom Mikrowellengenerator zur Heizkammer (2);

- einer Gebläseeinrichtung (10) zum Erzeugen eines Luftstroms;

- einer Mikrowellen-Verteilungseinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie durch den von der Gebläseeinrichtung erzeugten Luftstrom drehend angetrieben wird, um die Mikrowellen in der Heizkammer zu verteilen, welche Mikrowellen-Feldverteilungseinrichtung eine drehbare Rühreinrichtung (7) aufweist, die sich quer zur Richtung der Mikrowellenfortpflanzung erstreckt und mehrere reflektierende Blätter (71, 72) aufweist, die entlang dem Umfang der Drehachse der Rühreinrichtung (7) angeordnet sind, um Mikrowellen in die Heizkammer (2) zurückzureflektieren, die gegen die Rühreinrichtung von den Wänden der Heizkammer reflektiert wurden;

dadurch gekennzeichnet, daß die Rühreinrichtung in ihrem Drehzentrum mit einem Mikrowellenempfangselement (73) ausgebildet ist, das sich im wesentlichen parallel zur Richtung der Mikrowellenausbreitung erstreckt, um die vom Wellenleiter zugeführte Mikrowellenenergie zu empfangen, und das an einem vom Drehzentrum entfernten Ort mit einem Mikrowellenabstrahlelement in Form eines Vorsprungs versehen ist, der sich quer zur Richtung der Mikrowellenausbreitung vom Drehzentrum weg erstreckt, um um das Drehzentrum zu kreisen, wenn sich die Rühreinrichtung dreht, um dadurch Mikrowellen gleichmäßig in die Heizkammer abzustrahlen, wobei das Mikrowellenempfangselement elektrisch mit dem Mikrowellenabstrahlelement über einen Verbindungsbereich (13) der Rühreinrichtung verbunden ist.

2. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, bei dem die rotierende Rühreinrichtung (7) aus einem leichten elektrisch leitenden Material besteht.

3. Mikrowellenofen nach Anspruch 2, bei dem die rotierende Rühreinrichtung (7) aus Aluminium besteht.

4. Mikrowellenofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Rühreinrichtung in einem Gehäuse (8) angeordnet ist, das über der Heizkammer (2) ausgebildet ist und von dieser durch eine Abdeckplatte (6) getrennt ist.

5. Mikrowellenofen nach Anspruch 4, mit einem Luftkanal (9), durch den der von der Gebläseeinrichtung erzeugte Luftstrom zum Gehäuse (8) fließt.

6. Mikrowellenofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die reflektierenden Blätter integral mit Rippen (75 bis 80) ausgebildet sind, gegen die der Luftstrom geleitet wird, um die Rotation der Rühreinrichtung zu bewirken.