BR112016024733B1 - Forno de micro-ondas e guia de ondas para um forno de micro-ondas - Google Patents
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Abstract
FORNO DE MICRO-ONDAS E GUIA DE ONDAS PARA UM FORNO DE MICRO-ONDAS A invenção diz respeito a um forno de micro-ondas compreendendo uma cavidade de forno, um gerador de micro-ondas para gerar micro-ondas e um guia de ondas para guiar as micro-ondas para a cavidade de forno, em que o guia de ondas inclui um elemento refletor compreendendo uma pluralidade de superfícies de reflexão, o elemento refletor sendo fixamente disposto no interior do guia de ondas ou integrado na parede do guia de ondas de forma a refletir as micro-ondas para dentro da cavidade de forno de uma forma distribuída.
Description
[0001] A presente invenção se refere, de um modo geral, ao campo dos fornos de micro-ondas. Mais especificamente, a presente invenção está relacionada com uma distribuição melhorada de micro-ondas no interior de fornos de micro-ondas.
[0002] Os fornos de micro-ondas para preparação de alimentos são bem conhecidos de técnicas anteriores. Normalmente, a distribuição de energia uniforme no interior de fornos de micro-ondas é desejada porque o alimento a ser preparado deve ser aquecido uniformemente. Além disso, uma transferência de potência maximizada para o alimento a ser preparado deverá ser alcançada, mantendo deste modo o gerador de micro-ondas do forno de micro-ondas funcionando na região de impedância permitida.
[0003] Os fornos de micro-ondas poderão compreender uma plataforma giratória, na qual o alimento a ser preparado está localizado. Ao rodar o prato rotativo, é obtido um aquecimento uniformemente distribuído dos alimentos. Outro tipo de fornos de micro-ondas compreende agitadores de modo para alcançar um aquecimento uniforme. Os referidos fornos de microondas permitem uma variação do ponto de funcionamento do gerador de microondas evitando uma operação crítica em caso de uma carga desfasada ou mesmo nenhuma carga.
[0004] A adaptação de impedância entre o gerador de microondas e a cavidade de forno é obtida por um dimensionamento adequado e modelagem da interface entre a cavidade de forno e o guia de ondas conectando o gerador de micro-ondas com a cavidade de forno.
[0005] Um inconveniente dos fornos de micro-ondas conhecidos é que são necessários elementos rotativos accionados por um motor a fim de obter um aquecimento uniforme, respectivamente, evitar uma operação crítica em caso de uma carga desfasada.
[0006] É um objetivo das modalidades da invenção proporcionar meios tecnicamente simples e econômicos para adaptação de impedância entre o gerador de micro-ondas e a cavidade de forno e melhorar a distribuição de micro-ondas no interior da cavidade de forno. O objetivo é resolvido pelas características constantes das reivindicações independentes. Modalidades preferidas são dadas nas reivindicações dependentes. Ressalvados os casos explicitamente indicados, as modalidades da invenção podem ser livremente combinadas entre si.
[0007] De acordo com um primeiro aspecto, um forno de microondas é divulgado. O forno de micro-ondas compreende uma cavidade de forno, um gerador de micro-ondas para a geração de micro-ondas e um guia de ondas para guiar as micro-ondas para a cavidade de forno. O guia de ondas inclui um elemento refletor compreendendo uma pluralidade de superfícies de reflexão, o elemento refletor sendo fixamente disposto no interior do guia de ondas ou integrado na parede do guia de ondas de forma a refletir as microondas para a cavidade de forno de uma maneira distribuída. Por meio do elemento refletor, uma dispersão das micro-ondas é obtida conduzindo desse modo a uma distribuição uniforme de micro-ondas no interior da cavidade de forno, sem quaisquer elementos rotativos. Adicionalmente, um meio de combinação de impedância entre o gerador de micro-ondas e a cavidade de forno é alcançado.
[0008] De acordo com as modalidades, as superfícies de reflexão são inclinadas em relação à superfície do guia de ondas na qual o elemento refletor está localizado. As superfícies de reflexão poderão estar inclinadas em um ângulo entre 0° e 90°, preferencialmente entre 0° e 60°, mais preferencialmente entre 0° e 45° em relação à superfície do guia de ondas na qual o elemento refletor está localizado. Desse modo, as micro-ondas propagando-se através do guia de ondas são reflectidas para fora do guia de ondas através de uma abertura para a cavidade de forno. Até mesmo múltiplas reflexões entre o elemento refletor e as paredes do guia de ondas podem ser conseguidas aumentando assim a distribuição de micro-ondas no interior da cavidade de forno.
[0009] De acordo com as modalidades, as superfícies de reflexão são dispostas simetricamente em rotação em relação ao eixo central do elemento refletor. Deste modo, um elemento refletor é obtido, o qual é simétrico em rotação e pode ser colocado em uma porção correspondente do guia de ondas, a fim de reforçar o acoplamento entre o guia de ondas e a cavidade de forno. Adicionalmente, o comportamento de dispersão do elemento refletor é optimizado.
[0010] De acordo com as modalidades, as superfícies de reflexão são dispostas circunferencialmente no elemento refletor. Especificamente, as superfícies de reflexão poderão estar dispostas em toda a circunferência do elemento refletor. As micro-ondas propagando-se através do guia de ondas poderão atingir diretamente o elemento refletor ou poderão indiretamente atingir o elemento refletor após serem refletidas pelas paredes do guia de ondas. Desse modo, também as superfícies de reflexão estando dispostas no lado mais distante do gerador de micro-ondas poderão contribuir para o efeito de dispersão do elemento refletor.
[0011] De acordo com as modalidades, as superfícies de reflexão compreendem uma forma rômbica. De acordo com outras modalidades, as superfícies de reflexão compreendem uma forma triangular, retangular, trapezoidal ou poligonal. A forma das superfícies de reflexão poderá depender da formação do guia de ondas, da posição do elemento de reflexão e da interface para a cavidade de forno.
[0012] De acordo com as modalidades, o elemento refletor compreende uma forma de pirâmide truncada ou uma forma tipo pirâmide. A base do elemento refletor pode ser triangular, retangular, poligonal, etc. Alternativamente, o elemento refletor compreende uma forma de cone truncado ou uma forma tipo cone. As superfícies de reflexão poderão ser dispostas na superfície lateral do referido elemento refletor.
[0013] De acordo com modalidades, os bordos do elemento refletor compreendem um comprimento entre À e À/12, em que À é o comprimento de onda das micro-ondas. Ao escolher a referida regra de dimensionamento, uma adaptação de impedância melhorada, respectivamente, obtém-se o acoplamento das micro-ondas para a cavidade de forno.
[0014] De acordo com modalidades, o elemento refletor compreende múltiplos grupos de superfícies de reflexão e em que cada grupo de superfícies de reflexão compreende o mesmo ou diferente ângulo de inclinação ou declive. Por exemplo, o elemento refletor poderá compreender diversas filas de superfícies de reflexão, as referidas filas sendo dispostas umas sobre as outras. Desse modo um efeito de dispersão melhorado é obtido.
[0015] De acordo com as modalidades, o guia de ondas compreende uma área de alimentação na qual o gerador de micro-ondas é disposto e uma área de acoplamento na qual as micro-ondas são acopladas para a cavidade de forno, em que o elemento refletor está localizado na área de acoplamento e a área de acoplamento pode compreender uma largura comparável ou maior do que a da área de alimentação. Ao alargar o guia de ondas na área de acoplamento, a eficiência de acoplamento e o efeito de dispersão do elemento refletor são reforçados e uma impedância de onda constante do guia de ondas é conseguida, mesmo quando se insere o elemento refletor.
[0016] De acordo com as modalidades, o guia de ondas compreende uma área de alimentação na qual o gerador de micro-ondas é disposto e uma área de acoplamento na qual as micro-ondas são acopladas para a cavidade de forno, em que a área de acoplamento pode compreender altura comparável ou maior do que a da área de alimentação. A referida maior altura do guia de ondas na área de acoplamento é vantajosa porque um elemento refletor com um volume maior pode ser utilizado, a fim de reforçar o efeito de dispersão
[0017] De acordo com modalidades, a área de acoplamento compreende uma forma tipo taça. Desse modo, um elemento refletor com uma forma de rotação simétrica poderá ser utilizado, o qual reflete as micro-ondas de diferentes regiões da área de acoplamento e/ou de direções diferentes para a cavidade de forno. Além disso, a referida forma tipo taça é vantajosa porque uma adaptação de impedância melhorada é obtida.
[0018] De acordo com as modalidades, o elemento refletor é feito de metal. Alternativamente, o elemento refletor poderá ser feito de qualquer material refletor eletromagnético.
[0019] De acordo com as modalidades, o elemento refletor é disposto de frente para uma abertura da cavidade de forno através da qual as micro-ondas são transmitidas para a cavidade de forno. A referida abertura poderá estar na parede superior da cavidade de forno. Por meio do elemento refletor, as microondas propagando-se no interior do guia de ondas poderão ser refletidas para a cavidade de forno através da abertura. Devido à pluralidade de superfícies de reflexão e à forma do guia de ondas as micro-ondas poderão ser refletidas em direções diferentes para a cavidade de forno, alcançando assim uma distribuição uniforme de micro-ondas no interior da cavidade de forno.
[0020] De acordo com um outro aspecto, um guia de ondas para um forno de micro-ondas é divulgado. O guia de ondas compreende uma área de alimentação para acoplamento com um gerador de micro-ondas e uma área de radiação para acoplamento de micro-ondas geradas pelo gerador de microondas no interior da cavidade de forno. O guia de ondas inclui um elemento refletor compreendendo uma pluralidade de superfícies de reflexão, o elemento refletor sendo fixamente disposto no interior do guia de ondas ou integrado na parede do guia de ondas de forma a refletir as micro-ondas para a cavidade de forno de uma maneira distribuída.
[0021] O termo "essencialmente" ou "aproximadamente", conforme utilizado na presente invenção significa desvios a partir do valor exato em +/- 10%, de preferência em +/- 5% e/ou desvios na forma de alterações que são insignificantes para a função.
[0022] Os vários aspectos da invenção, incluindo suas características e vantagens particulares, serão facilmente entendidos a partir da seguinte descrição pormenorizada e dos desenhos anexos, em que:
[0023] Fig. 1 mostra o diagrama esquemático de um forno de micro-ondas;
[0024] Fig. 2 mostra um guia de ondas com um elemento refletor em uma primeira vista em perspectiva;
[0025] Fig. 3 mostra um guia de ondas com um elemento refletor em uma segunda vista em perspectiva; e
[0026] Fig. 4 mostra um diagrama esquemático de um elemento refletor.
[0027] A presente invenção será agora descrita mais completamente com referência aos desenhos anexos, nos quais são mostradas modalidades exemplificativas. No entanto, esta invenção não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui apresentadas. Ao longo da descrição feita a seguir, foram utilizados números de referência similares para designar elementos, partes, itens ou características similares, quando for o caso.
[0028] A Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de um forno de micro-ondas 1. O forno de micro-ondas 1 compreende uma cavidade de forno 2 adaptada para receber alimentos a serem aquecidos, um gerador de microondas 3 adaptado para gerar micro-ondas (ondas eletromagnéticas com um comprimento de onda de 10 centímetros - 40 centímetros) e um guia de ondas 4 para acoplar o gerador de micro-ondas 3 com a cavidade de forno 2. O guia de ondas 4 poderá ser um guia de ondas retangular ou um lançador. O gerador de micro-ondas 3 poderá ser constituído por um magnetrão.
[0029] O guia de ondas 4 poderá compreender uma área de alimentação 4.1 na qual as micro-ondas são acopladas. As micro-ondas geradas pelo gerador de micro-ondas 3 poderão propagar-se em uma direção longitudinal L do guia de ondas 4 da área de alimentação 4.1 para uma área de acoplamento 4.2 na qual as micro-ondas são acopladas a partir do guia de ondas 4 para dentro da cavidade de forno 2 por meio de uma abertura 2.1 na cavidade de parede. A abertura poderá ser disposta na parede de cavidade superior da cavidade de forno 2.
[0030] A fim de se obter uma distribuição uniforme de micro-ondas no interior da cavidade de forno 2 e, assim, um aquecimento uniforme do alimento a ser preparado, o guia de ondas 4 compreende um elemento refletor 5. O elemento refletor 5 é disposto a uma distância do gerador de micro-ondas 3 na área de acoplamento 4.2. O elemento refletor 5 encontra-se fixamente disposto no guia de ondas 4 ou é uma parte integral da parede de guia de ondas. Mais em detalhe, o elemento refletor 5 poderá ser diretamente disposto em uma parede exterior do guia de ondas 4, a parede exterior sendo disposta a uma distância para a parede da cavidade compreendendo a abertura 2.1. O elemento refletor 5 poderá compreender uma superfície de base de 5,1, a qual é diretamente ligada a uma porção de parede do guia de ondas 4. De acordo com uma outra modalidade, o elemento refletor 5 poderá ser constituído por uma porção de parede da parede de guia de ondas, isto é, o elemento refletor 5 é formado integralmente com uma porção de parede do guia de ondas 4.
[0031] O elemento refletor 5 compreende uma pluralidade de superfícies de reflexão 5.2 por meio das quais as micro-ondas transmitidas pelo gerador de micro-ondas 3 são refletidas em uma pluralidade de diferentes direções. Portanto, as micro-ondas são distribuídas no interior da cavidade de forno 2 sem qualquer movimento ou partes rotativas e é obtido um aquecimento uniforme do alimento a ser preparado. As superfícies de reflexão 5.2 poderão ser inclinadas em relação à superfície do guia de ondas na qual o elemento refletor 5 está disposto. Em outras palavras, as superfícies de reflexão 5.2 poderão ser inclinadas em relação à parede do guia de ondas sendo opostas à abertura 2.1, respectivamente, inclinadas para a superfície de base 5.1 do elemento refletor 5. O ângulo de inclinação das superfícies de reflexão 5.2 poderá estar no intervalo de 0° a 90° em relação a um plano horizontal. Assim, micro-ondas propagando-se na direção longitudinal L do guia de ondas 4 poderão ser refletidas nas superfícies de reflexão 5.2 e poderão propagar para a cavidade de forno 2 através da abertura 2.1.
[0032] As Fig.2 e 3 mostram o guia de ondas 4, incluindo o elemento refletor 5 em maior detalhe. O guia de ondas 4 poderá ser um componente de estiramento profundo feito de folha metálica. O guia de ondas 4 poderá incluir um flange para conectar o guia de ondas 4 ao lado exterior da parede da cavidade de forno 2. O guia de ondas 4 compreende na sua área de alimentação 4.1 uma abertura 4.3 através da qual a antena do gerador de micro-ondas 3 poderá sobressair para o guia de ondas 4. A área de alimentação 4.1 poderá compreender uma forma cubóide com uma largura w1 e uma altura h1. A área de alimentação 4.1 poderá ser acoplada com a área de acoplamento 4.2 do guia de ondas 4 por meio de uma zona de transição 4.4.
[0033] Por meio da área de transição 4.4, o guia de ondas 4 poderá ser alargado da largura w1 para a largura h1 e da altura h1 para h2, em que h2> h1 e w2> w1. Em outras palavras, a área de acoplamento 4.2 compreende uma maior área de secção transversal do que a área de alimentação 4.1, em que a referida área de secção transversal é perpendicular à direção longitudinal L do guia de ondas 4.
[0034] A área de acoplamento 4.2 poderá compreender uma forma tipo taça ou essencialmente tipo taça. Por exemplo, o guia de ondas 4 na área de acoplamento 4.2 poderá compreender uma base circular ou essencialmente circular 4.2.1 e 4.2.2 uma superfície lateral a qual sobressai verticalmente a partir da base 4.2.1. De acordo com uma primeira modalidade, o elemento refletor 5 encontra-se fixamente disposto na base 4.2.1, em que a superfície de base 5.1 do elemento refletor 5 se encosta diretamente contra a base 4.2.1 e é fixamente disposta na referida base 4.2.1. De acordo com uma outra modalidade, o elemento refletor 5 é uma parte integral do guia de ondas 4, especificamente a base 4.2.1, por exemplo, obtida por estampagem profunda. O elemento refletor 5 poderá ser disposto concentricamente dentro da área de acoplamento 4,2, a fim de se obter uma adaptação optimizada da impedância do gerador de micro-ondas 3 para a cavidade de forno 2.
[0035] Como mostrado na Fig. 2-4, o elemento refletor 5 compreende uma estrutura tridimensional com uma pluralidade de superfícies de reflexão 5.2. O elemento refletor 5 poderá compreender uma forma rotativamente simétrica em relação a um eixo central vertical do elemento refletor 5 estando disposto perpendicular à base 4.2.1. As superfícies de reflexão 5.2 poderão ser dispostas circunferencialmente no elemento refletor 5, isto é, as superfícies de reflexão 5.2 compreendem orientações diferentes no interior do guia de ondas 4 conduzindo a uma dispersão das micro-ondas e, assim, uma distribuição uniforme das micro-ondas no interior da cavidade de forno 2. Na presente modalidade, o elemento refletor 5 tem uma forma de pirâmide truncada com uma pluralidade de superfícies de reflexão 5.2 com forma trapezoidal. De acordo com outras modalidades, as superfícies de reflexão 5.2 poderão compreender uma forma triangular, retangular, poligonal ou rômbica.
[0036] De acordo com a presente modalidade, as superfícies de reflexão 5.2 estão dispostas em uma única linha no elemento refletor 5. De acordo com outras modalidades, as superfícies de reflexão 5.2 poderão ser dispostas em vários grupos, em que cada grupo de superfícies de reflexão 5.2 é disposto em uma linha diferente. As superfícies de reflexão 5.2 também poderão ter diferentes ângulos de inclinação, por exemplo, diferentes ângulos de inclinação para cada linha. O número de superfícies de reflexão 5.2 e os ângulos de inclinação poderão variar dependendo da geometria da cavidade de forno 2 e do guia de ondas 4. Além disso, a geometria do elemento refletor 5 e das superfícies de reflexão 5.2 poderá ser adaptada ao comprimento de onda das micro-ondas geradas pelo gerador de micro-ondas 3. Por exemplo, as dimensões I1, I2 e d poderão estar no intervalo entre À e À/12, a fim de se obter um comportamento de reflexão optimizado do elemento refletor.
[0037] Acima, foram descritas modalidades de um um forno de micro-ondas e um guia de ondas de acordo com a presente invenção tal como definido nas reivindicações anexas. Estas devem ser vistas meramente como exemplos não limitativos. Como entendido por um perito na técnica, muitas modificações e modalidades alternativas são possíveis dentro do escopo da invenção. LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1 forno de micro-ondas 2 cavidade de forno 2.1 abertura 3 gerador de micro-ondas 4 guia de ondas 4.1 área de alimentação 4.2 área de acoplamento 4.2.1 base 4.2.2 superfície lateral 4.3 abertura 4.4 área de transição 5 elemento refletor 5.1 superfície de base 5.2 superfície de reflexão d largura h1 altura h2 altura l1 comprimento l2 comprimento L direção longitudinal w1 largura w2 largura
Claims (13)
1. FORNO DE MICRO-ONDAS compreendendo uma cavidade de forno (2), um gerador de micro-ondas (3) para a geração de microondas e um guia de ondas (4) para guiar as micro-ondas para a cavidade de forno (2), em que o guia de ondas (4) inclui um elemento refletor (5), o elemento refletor (5) sendo fixamente disposto no interior do guia de ondas (4) ou integrado na parede do guia de ondas (4) de forma a refletir as micro-ondas para a cavidade de forno (2) de uma maneira distribuída e em que o guia de ondas (4) compreende uma área de alimentação (4.1) na qual o gerador de micro-ondas (3) é disposto e uma área de acoplamento (4.2) na qual as microondas são acopladas à cavidade de forno (2), em que a área de acoplamento (4.2) compreende uma forma tipo taça, o elemento refletor (5) sendo disposto na área de acoplamento (4.2), o forno de micro-ondas sendo caracterizado pelo elemento refletor (5) compreender uma pluralidade de superfícies de reflexão (5.2), que são inclinadas em relação à parede do guia de ondas (4) na qual o elemento refletor (5) está localizado.
2. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, caracterizado pelas superfícies de reflexão (5.2) serem dispostas simetricamente em rotação em relação ao eixo central do elemento refletor (5).
3. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelas superfícies de reflexão (5.2) serem dispostas circunferencialmente no elemento refletor (5).
4. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelas superfícies de reflexão (5.2) serem superfícies rômbicas.
5. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelas superfícies de reflexão (5.2) compreenderem uma forma triangular, retangular, trapezoidal ou poligonal.
6. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo elemento refletor (5) compreender uma forma de pirâmide truncada ou uma forma tipo pirâmide.
7. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelos bordos do elemento refletor (5) compreenderem um comprimento entre À e À/12.
8. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo elemento refletor (5) compreender múltiplos grupos de superfícies de reflexão (5.2) e por cada grupo de superfícies de reflexão (5.2) compreender um ângulo de inclinação diferente.
9. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela área de acoplamento (4.2) compreender uma largura maior (w2) do que a da área de alimentação (4.1).
10. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela área de acoplamento compreender uma altura maior (h2) do que a da área de alimentação (4.1).
11. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo elemento refletor (5) ser feito de metal.
12. FORNO DE MICRO-ONDAS de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo elemento refletor (5) ser disposto oposto a uma abertura (2.1) da cavidade de forno (2) através da qual as microondas são transmitidas para a cavidade de forno (2).
13. GUIA DE ONDAS PARA UM FORNO DE MICRO-ONDAS (2) compreendendo uma área de alimentação (4.1) para acoplamento com um gerador de micro-ondas (3) e uma área de radiação (4,2) para acoplamento de micro-ondas geradas pelo gerador de micro-ondas (3) para a cavidade de forno (2), em que o guia de ondas (4) inclui um elemento refletor (5) compreendendo uma pluralidade de superfícies de reflexão (5.2), o elemento refletor (5) sendo fixamente disposto no interior do guia de ondas (4) ou integrado na parede do guia de ondas de forma a refletir as micro-ondas para a cavidade de forno (2) de uma maneira distribuída, em que a área de acoplamento (4.2) compreende uma forma tipo taça, o elemento refletor (5) sendo disposto na área de acoplamento (4.2), o guia de ondas para um forno de micro-ondas (2) sendo caracterizado pelo elemento refletor (5) compreender uma pluralidade de superfícies de reflexão (5.2), que são inclinadas em relação à parede do guia de ondas (4) na qual o elemento refletor (5) está localizado.
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