SE501494C2 - Förfarande för mikrovågsinmatning vid en mikrovågsvärmningsanordning samt mikrovågsvärmningsanordning - Google Patents

Description

501 10 15 20 25 30 35 494 2 De kända ugnarna är konstruerade för att ge jämnast möjliga mikrovågsfält i kaviteten, d.v.s. en jämn effekt- fördelning. En sådan fördelning ger emellertid ej den önskade jämna uppvärmningen av en last som kräver en ojämn effektfördelning för att bli jämnt varm, t.ex. en utbredd icke-homogen last. Ändamålet med föreliggande uppfinningen är att åstad- komma ett förfarande för inmatning av mikrovågsenergi i en kavitet, och en därför avsedd mikrovågsvärmningsanordning som ej uppvisar de ovan berörda begränsningarna och som gör det möjligt att styra mikrovågsfältet i kaviteten i beroende av den last som skall behandlas.

I syfte att uppnå nämnda ändamål kännetecknas för- farandet av att mikrovàgorna tillförs en för inmatnings- ställena gemensam, styrbar och utanför kaviteten belägen mikrovågsfördelare, att mikrovàgorna distribueras genom mikrovågsfördelaren till inmatningsställena, att mikro- vàgorna fördelas till de respektive inmatningsställena genom att en kopplingsfaktor mellan mikrovågsfördelaren och vart och ett av nämnda inmatningsställen varieras, varigenom varje inmatningsställe bringas att under.en tidsperiod av tillagningsförloppet inmata en individuellt bestämbar mängd mikrovågsenergi, och att värmnings- förloppet utförs genom styrning av mikrovågsfördelaren i beroende av parametervärden som anger ett önskat värm- ningsförlopp för lasten.

Såsom ett sätt att åstadkomma ovannämnda styrning kännetecknas förfarandet av att mikrovágsfördelaren styrs genom i förväg bestämda parametervärden som är lagrade i ett minnesorgan, varvid parametervärdena hämtas från en tabell enligt en tidsfunktion som anger tillagnings- förloppet.

Sàsom ytterligare ett sätt att åstadkomma nämnda styrning kännetecknas förfarandet av att mätvärden avkännes kontinuerligt eller återkommande under tillag- ningsförloppet av nämnda sensororgan, att nämnda mätvärden behandlas i ett behandlingsorgan för erhållande av rele- 10 15 20 25 30 35 501 494 3 vanta parametervärden för lastens aktuella tillstånd, och att mikrovågsfördelaren styrs i beroende av de sålunda erhållna parametervärdena.

En mikrovågsvärmningsanordning enligt uppfinningen kännetecknas av en i nämnda medel ingående inmatnings- anordning vilken innefattar en ingång för mottagning av mikrovågor från mikrovågskällan, en för inmatningsställena gemensam mikrovågsfördelare, till vilken mikrovågorna leds från nämnda ingång, och mikrovàgsfördelarorgan för fördel- ning av mikrovågorna till nämnda inmatningsställen, genom variation av en kopplingsfaktor mellan mikrovågsfördelaren och nämnda inmatningsställen.

Föredragna utföringsexempel på mikrovågsvärmnings- anordningen enligt uppfinningen kan uppvisa ett eller flera av följande särdrag: att den innefattar vågledarorgan, vilka är anordnade att förbinda mikrovågsfördelaren med varje inmatnings- ställe för att leda mikrovågsenergin in i kaviteten, varvid mikrovågsfördelaren innefattar ett mikrovàgsför- delarhus och nämnda mikrovågsfördelarorgan; att inmatningsanordningen i sin helhet är belägen utanför kaviteten; och att nämnda mikrovågsfördelarorgan innefattar ett mikrovågsfördelningselement som är rörligt anordnat i mikrovågsfördelarhuset, varvid en drivanordning är anord- nad för förflyttning av mikrovågsfördelnihgselementet i beroende av en styrsignal från nämnda styrorgan.

På detta sätt åstadkommes en mikrovågsvärmnings- anordning där en individuellt styrbar mängd mikrovågs- energi kan inmatas till kaviteten från ett flertal inmat- ningsställen. Genom att inmatningsanordningen i sin helhet är placerad utanför kaviteten kan den med fördel kombine- ras med ett grillelement som är placerat i kavitetens tak.

I fallet att nämnda mikrovàgsfördelningselement är roterbart anordnat i fördelarhuset, kan styrningen inbe- gripa att elementet roteras med variabel hastighet under ett rotationsvarv, alternativt positioneras med hjälp av 501 10 15 20 25 30 35 494 en stegmotor.

Med hjälp av styrningen av mikrovågsfältet kan mikro- vàgsfältets fas, samt bukarnas och nodernas amplitud och position i kaviteten på ett önskat sätt varieras i tiden under ett behandlingsförlopp. I vissa fall är det önskvärt att erhålla en så jämn fördelning av mikrovågsenergin som möjligt, medan det i andra fall är önskvärt att rikta mer energi till vissa positioner i kaviteten. Detta avgörs av en rad olika faktorer, såsom t ex lastens beskaffenhet och storlek, vilken påverkar hur mycket av den till lasten tillförda mikrovågsenergin, som utgörs av direkt tillförda mikrovàgor respektive mikrovågor som reflekterats av kavi- tetens väggar, golv och tak. Med hjälp av ovan nämnda för- farande och mikrovågsvärmningsanordningen enligt uppfin- ningen kan dessa faktorer beaktas.

I det följande kommer, i exemplifierande syfte, ett antal utföringsexempel av en mikrovågsvärmningsanordning i form av en mikrovågsugn att beskrivas mer i detalj med hänvisning till bifogade ritning, där: Figur 1, 2, 3 och 3a, 3b visar ett första, andra, tredje respektive fjärde utföringsexempel av en inmat- ningsanordning, vilken kan anordnas vid en mikrovågsugn; Figur 4 visar en mikrovågsugn som är försedd med den i figur 1 visade inmatningsanordningen; Figur 5 visar en mikrovågsugn som är försedd med den i figur 3 visade inmatningsanordningen; Figur 6A-6D visar schematiskt två exempel på olika sätt att anordna ett inmatningssystem; och Figur 7A-7C visar ytterligare principiella sätt att åstadkomma olika typer av inmatningssystem.

I figur l visas en inmatningsanordning som med fördel kan användas vid en mikrovågsugn. Mikrovågorna som alstras av en magnetron (ej visad) tillförs inmatningsanordningen vid en ingång 1, vilken ansluter till mikrovågsfördelaren 2. Mikrovågsfördelaren innefattar i detta utföringsexempel ett mikrovågsfördelarhus 3 och ett mikrovågsfördelarorgan eller -element 4. Mikrovàgsfördelarorganet drivs, i detta 10 15 20 25 30 35 501 494 5 utföringsexempel, i en roterande rörelse av en drivan- ordning (ej visad). Via vàgledare 5 leds sedan mikrovåg- orna till de olika inmatningsställena som är anordnade i kavitetens väggar. Figur l visar fyra vágledare, vilka var och en är vinkelrätt anordnade mot angränsande vågledare.

Detta är självklart inget krav, utan inmatningsanordningen kan förses med N stycken vágledare, vilka kan anta en valfri vinkel mot varandra och mikrovågsfördelaren.

Då mikrovågorna har kommit in i mikrovågsfördelar- huset 3 bestämmer mikrovàgsfördelarorganets 4 läge hur stor andel av den totala mängden mikrovàgseffekt som skall fördelas till de respektive vågledarna. Detta sker genom att kopplingsfaktorn mellan respektive vågledare och mikrovågsfördelarhuset, eller ekvivalent uttryckt mellan respektive inmatningsställe och mikrovågsfördelarhuset, varieras som funktion av tiden då mikrovågsfördelarorganet roterar. Kopplingsfaktorn kan t ex uttryckas som det antal procent av den totala mikrovågseffekten som fördelas till respektive vàgledare eller som funktion av àstadkommen fasskillnad mellan nämnda vågledare. Härigenom skapas den ovan beskrivna möjligheten att styra mikrovågsfältet i kaviteten. Det mikrovågsfält som erhålles i kaviteten bestäms bl.a. av hur fördelarorganet roterar som funktion av tiden. Utformningen av mikrovågsfördelarorganet eller - elementet kan utföras på många olika sätt och begränsar sig inte till de visade exemplen. ' I figur 2 visas en alternativ utföringsform av den i figur l visade inmatningsanordningen. Ovandelen till mikrovågsfördelaren 2 visas frigjord från mikrovàgsför- delaren för tydlighets skull. I stället för att anordna vågledare som utgår från mikrovågsfördelarhusets sidor, är mikrovågsfördelarhuset försett med utgångar 6, vilka är anordnade mittför de inmatningsställen som är anordnade i en ugns kavitetsvägg (se nedan). Mikrovàgsfördelaren i figur 2 uppfyller då den dubbla uppgiften att fördela mikrovågorna samt leda dessa till de respektive inmat- ningsställena. Vågledarna i figur l behövs ej och deras 501 10 15 20 25 30 35 494 6 funktion kan sägas vara integrerad i mikrovågsfördelaren.

Figur 3 visar ett alternativt utföringsexempel av inmatningsanordningen enligt uppfinningen. Här utgörs mikrovågsfördelarorganet av en platta 7 som är fäst vid en vridbar axel 8. Mikrovågorna tillförs mikrovågsfördelar- huset via ingången 9, varifrån de sedan fördelas till våg- ledarna 10 och inmatningsställena i kaviteten. Plattan kan utföra en rörelse mellan två ändlägen, så att kopplings- faktorn mellan respektive vågledare och mikrovågsfördelar- huset kan varieras på motsvarande sätt som beskrivits ovan. Denna rörelse kan t ex åstadkommas av en motor 11, vars drivaxel utgör axeln 8.

Figur Sa, 3b visar schematiskt en vidareutveckling av inmatningsanordningen i figur 3 i delvis sektionerad vy från vàgledarens 10 inmatningssida, respektive delvis sektionerad sidovy. vågledaren 10 är försedd med en inmat- ningsdel 19 på vilken en magnetron 12 är anbringad för tillförsel av mikrovågor. I inmatningsdelen finns en platta 7, som är vridbar genom en axel 8, anordnad på mot- svarande sätt som i figur 3 för fördelning av mikrovågs- effekten mellan övre och nedre grenen av vågledaren 10 med respektive utgångar 17, 18 avsedda att stå i förbindelse med motsvarande inmatningsställen hos kaviteten i en mikrovågsugn. Vågledargrenarna har en tilltagande bredd i riktning mot utgàngarna 17, 18. I vågledaren finns en vinge 15 som är vridbar kring en axel 16 anordnad i nivå med och tvärs axeln 7. Genom vridning av Vingen 15 föränd- ras den effektiva bredden hos respektive vågledargren och därigenom dess elektriska längd. Olika elektriska längd ger en motsvarande fasskillnad mellan mikrovågorna som utträder vid utgångarna 17, 18. Denna fasskillnad påverkar mikrovàgsfältfördelningen i kaviteten, vilken därigenom kan styras genom vridning av vingen, t.ex. med hjälp av en I detta fall är mikrovågsfördelaren delvis integrerad i själva stegmotor, i beroende av nämnda styrparameter. vågledaren 10 genom att bestå av den däri anbringade Vingen 15, inmatningsdelen 19 och plattan 7. 10 15 20 25 30 35 501 494 7 Enligt uppfinningen drivs nämnda mikrovàgsfördelar- organ på ett styrt sätt. Detta åstadkommes genom att man bestämmer parametervärden, vilka i sin tur bestämmer tillagningsresultatet för olika typer av matvaror. Dessa parametervärden kan t.ex. vara tillagningstiden, effekten som funktion av tiden och hur mikrovågsfördelarorganet skall drivas (d.v.s. mikrovågsfördelarorganets läge som funktion av tiden). Denna drivinformation för mikrovågs- fördelarorganet kan anges som en tidsfunktion och hämtas från en tabell som lagras i ett minnesorgan.

Nämnda drivinformation kan erhållas empiriskt genom ett provningsförfarande, där tillverkaren av mikrovågs- ugnen tar fram optimala parametervärden för olika tillag- ningssituationer, varvid dessa sedan lagras i nämnda minnesorgan. På detta sätt åstadkommes sedan ett önskat mikrovågsfält i ugnskaviteten.

Alternativt kan drivinformationen alstras under tillagningens gång med hjälp av sensorer som är placerade i kaviteten, varvid sensorerna mäter olika fysiska stor- heter såsom t ex temperatur och vikt. Dessa storheter behandlas i ett behandlingsorgan för omvandling till lämp- liga parametervärden, vilka sedan används för att styra tillagningsförloppet såsom beskrivits ovan.

I fallet med rörliga fördelarorgan eller -element i form av en roterbar platta enligt figur l, 2 kan styr- ningen åstadkommas genom variation av rörelsehastigheten under ett rotationsvarv eller genom stegvis förflyttnings- rörelse. På motsvarande sätt kan plattan 7 och Vingen 15 vridas med variabel hastighet eller stegvis.

I figur 4 visas schematiskt en kavitet till en mikro- vågsugn, vilken är försedd med den i figur l visade inmat- ningsanordningen. Magnetronen 12 alstrar mikrovågorna och dessa fördelas sedan på beskrivet sätt till vàgledarna.

Placeringen av magnetronen begränsar sig självfallet inte till den som visas i figuren, utan kan anordnas vid önskad lämplig plats, varvid en vågledare anordnas mellan magnetronen och ingången 1 på inmatningsanordningen. 501 10 15 20 25 30 35 494 8 Vågledarnas utgångar är placerade över inmatningsställen 13 i kavitetens tak, så att inmatning av mikrovågor i detta fall sker från fyra olika inmatningsställen. Mikro- vågsfördelarorganet drivs av en drivanordning, som här schematiskt visas såsom en elektrisk motor 14. Motorn styrs av den drivinformation som är lagrad i nämnda minnesorgan, såsom beskrivits ovan. Om mikrovågsugnen inte är försedd med sensorer, kan en användare av ugnen t ex inmata information via en knappsats (ej visad) som ut- väljer de relevanta parametervärdena för det aktuella tillagningsförloppet. Om mikrovågsugnen är försedd med sensorer, används sensorernas mätvärden av fysiska stor- heter som insignaler till nämnda behandlingsorgan, varvid mätvärdena omvandlas till relevanta parametervärden och tillförs motorn som drivinformation.

Figur 5 visar en kavitet till en mikrovågsugn försedd med den i figur 3 visad inmatningsanordningen. Denna ut- föringsform av inmatningsanordningen kan med fördel dimen- sioneras så att den arbetar som ett resonant inmatnings- system enligt SE 9003012-3, vilken dessutom har försetts med en ovan beskriven mikrovågsfördelare. Härigenom ges en ytterligare möjlighet att styra mikrovàgsfältet i kavite- ten, genom att föreliggande uppfinning kan integreras med nämnda resonanta inmatningssystem. I figuren visas inmat- ningssystemet med en vertikal placering på kavitetens ena sidovägg. Självfallet kan inmatningsanordningen placeras med valfri orientering på vilken som helst av kavitetens väggar.

Figur 6A-6D visar två exempel på hur ett komplett inmatningssystem kan utformas. Figur 6A visar en inmat- ningsanordning med tre inmatningsställen. Inmatnings- ställena I2 och I3 kan, om så önskas, anordnas så att de åstadkommer resonant inmatning enligt ovan, och inmat- ningsstället Il kan förses med en omrörare. Mikrovågs- fördelaren D styrs under tillagningsförloppet för för- delning av energin mellan dessa inmatningsställen, vari- genom man i varierande grad kan välja mellan resonant 10 15 20 25 30 35 501 494 9 inmatning genom inmatningsställena I2 och I3, och inmat- ningsstället Il. Figur 6B är i princip en inmatningsanord- ning enligt figur 3, där ett inmatningsställe 12 är anord- nat pá kavitetens ena sidovägg, och det andra inmatnings- stället Il pà kavitetens tak, där en omrörare framför inmatningsstället också kan anordnas pà samma sätt som i fig 6A. Figur 6C och 6D är förenklade principskisser av fig 6A respektive 6B.

Slutligen visar figur 7A-7C tre exempel pà hur ett mikrovàgssystem kan konfigureras. Figur 7A visar en mikro- vågsfördelare Dl, vilken har N st vàgledare som leder till l,...,IN. figuration där N-1 st mikrovàgsfördelare D N st inmatningsställen I Figur 7B visar en kon- ,...,D åstadkommer inmatning genom N st inmatning:ställe:.lFigur 7C är ytterligare ett exempel där inmatning àstadkommes genom N st inmatningsställen. Antalet mikrovágsfördelare D1, D2,... med denna konfiguration uppfyller olikheten 1 < antalet mikrovàgsfördelare < N-1.

Claims (14)

501 10 15 20 25 30 35 494 10 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för mikrovàgsinmatning vid en mikrovàgs- värmningsanordning, vilken innefattar en mikrovàgskälla för alstring av mikrovågor och en kavitet i vilken en last placeras under ett värmningsförlopp, varvid mikrovàgorna inmatas via inmatningsställen till kaviteten, k ä n n e't e c k n a t av att mikrovàgorna tillförs en för inmatningsställena gemensam, styrbar och utanför kaviteten belägen mikrovàgs- fördelare: att mikrovàgorna distribueras genom mikrovàgsfördelaren till inmatningsställena; att mikrovàgorna fördelas till de respektive inmat- ningsställena genom att en kopplingsfaktor mellan mikro- vàgsfördelaren och vart och ett av nämnda inmatnings- ställen varieras, varigenom varje inmatningsställe bringas att under en tidsperiod av tillagningsförloppet inmata en individuellt bestämbar mängd mikrovàgsenergi; och att värmningsförloppet utförs genom styrning av mikro- vàgsfördelaren i beroende av parametervärden som anger ett önskat värmningsförlopp för lasten.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att mikrovágsfördelaren styrs genom i förväg bestämda parametervärden som är lagrade i ett minnesorgan, varvid parametervärdena hämtas från en tabell enligt en tidsfunk- tion som anger tillagningsförloppet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid mikrovàgsugnen innefattar ett eller flera sensororgan för avkänning av mätvärden i kaviteten, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda mätvärden avkännes kontinuerligt eller återkommande under tillagningsförloppet av nämnda SQIISOIOIQBD; .mv - 10 15 20 25 30 35 501 494 ll att nämnda mätvärden behandlas i ett behandlingsorgan för erhållande av relevanta parametervärden för lastens aktuella tillstånd; och att mikrovågsfördelaren styrs i beroende av de sålunda erhållna parametervärdena.

4. Mikrovågsvärmningsanordning innefattande en mikrovågs- källa för alstring av mikrovågor, en kavitet i vilken en last placeras under ett värmningsförlopp, samt medel för inmatning av mikrovàgor i kaviteten via inmatningsställen, k ä n n e t e c k n a d av en i nämnda medel ingående inmatningsanordning vilken innefattar: Q en ingång för mottagning av mikrovågor från mikrovågs- källan; en för inmatningsställena gemensam mikrovågsfördelare, till vilken mikrovågorna leds från nämnda ingång; och mikrovågsfördelarorgan för fördelning av mikrovågorna till nämnda inmatningsställen, genom variation av en kopp- lingsfaktor mellan mikrovågsfördelaren och nämnda inmat- ningsställen.

5. Mikrovågsvärmningsanordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar vågledarorgan, vilka är anordnade att förbinda mikrovågsfördelaren med varje inmatnings- ställe för att leda mikrovågsenergin in i kaviteten, varvid mikrovågsfördelaren innefattar ett mikrovågsför- delarhus och nämnda mikrovågsfördelarorgan.

6. Mikrovågsvärmningsanordning enligt patentkrav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att inmatningsanordningen i sin helhet är belägen utanför kaviteten. 501 10 15 20 25 30 35 494 12

7. Mikrovágsvärmningsanordning enligt patentkrav 5 eller 6, innefattande styrorgan för styrning av ett värmningsförlopp för en i kaviteten placerad last, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mikrovàgsfördelarorgan innefattar ett mikro- vàgsfördelningselement som är rörligt anordnat i mikro- vàgsfördelarhuset, och att en drivanordning är anordnad för förflyttning av mikrovàgsfördelningselementet i beroende av en styrsignal fràn nämnda styrorgan.

8. Mikrovàgsvärmningsanordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att mikrovàgsfördelarhuset är cylinderformat med nämnda vàgledarorgan anslutna till öppningar i cylinderns mantelyta; att mikrovàgsfördelningselementet innefattar en i mikrovàgsfördelarhuset anordnad böjd platta vars höjd och böjning är anpassad till insidan av nämnda mantelyta: och att mikrovàgsfördelningselementet är anordnat att ut- föra en företrädesvis roterande eller fram- och tillbaka- gående rörelse under det att plattan successivt passerar och avskärmar nämnda öppningar.

9. Mikrovágsvärmningsanordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av ' att mikrovàgsfördelarhuset är cylinderformat, varvid utgångar finns i mikrovàgsfördelarhuset, vilka är anord- nade mittför inmatningsställen i kaviteten; att mikrovàgsfördelningselementet innefattar en i mikrovàgsfördelarhuset anordnad böjd platta vars höjd och böjning är anpassad till insidan av nämnda mantelyta; och att mikrovàgsfördelningselementet är anordnat att ut- föra en företrädesvis roterande eller fram- och tillbaka- gående rörelse under det att plattan successivt passerar och avskärmar nämnda öppningar. 10 15 20 25 30 35 501 494 13

10. Mikrovågsvärmningsanordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att mikrovågsfördelarhuset är anordnat integrerat med nämnda vágledarorgan; att mikrovågsfördelningselementet innefattar en i mikrovågsfördelarhuset anordnad platta vars längd och bredd är anpassad till insidan av nämnda mikrovågs- fördelarhus; och att mikrovågsfördelningselementet är anordnat att ut- föra en företrädesvis fram- och tillbakagående rörelse under det att plattan successivt avskärmar vågledar- organen.

11. ll. Mikrovågsvärmningsanordning enligt patentkrav 5, 6, 7, 8, 9 eller 10 k ä n n e t e c k n a d av att ett ingående vågledarorgan innefattar en rörlig vinge vars längd är anpassad till vågledarens längd och vars bredd är anpassad till vågledarens höjd, varvid Vingen är rörlig i vågledarorganets breddriktning för påverkan av vågledarorganets elektriska längd och fasläget hos de mikrovågor som utmatas via en utgång hos vågledar- organet.

12. Mikrovågsvärmningsanordning enligt patentkrav ll, k ä n n e t e c k n a d av l att vågledarorganet innefattar en väsentligen rak vågledare med två väsentligen likadant utformade grenar, varvid varje gren utsträcker sig med tilltagande bredd från en centralt placerad mikrovågsingång till en mikro- vågsutgång i förbindelse med ett inmatningsställe hos kaviteten, och att Vingen är vridbart anordnad i anslutning till vågledarens ena kantsida kring en tvärs Vingen löpande axel vid vingens mitt. 501 494 10 15 20 25 30 35 14

13. Mikrovàgsvärmningsanordning enligt nàgot av patent- kraven 7-12, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda drivanordning innefattar ett luftströmsalst- rande organ, vilket driver nämnda mikrovàgsfördelnings- element.

14. Mikrovàgsvärmningsanordning enligt något av patent- kraven 7-12, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda drivanordning innefattar en motor för drivning av nämnda mikrovàgsfördelningselement.