CH617000A5

CH617000A5 -

Info

Publication number: CH617000A5
Application number: CH390576A
Authority: CH
Inventors: Arnold Marvin Bucksbaum
Original assignee: Amana Refrigeration Inc
Priority date: 1975-03-31
Filing date: 1976-03-29
Publication date: 1980-04-30
Also published as: CA1054231A; SE7602726L; NL175014C; ZA761257B; FR2321227A1; NL175014B; NL7603298A; DE2612816A1; FR2321227B1; US4137441A; JPS5724639B2; GB1508083A; DE2612816C3; AU1146376A; AU501437B2; DE2612816B2; IT1057327B; BE839892A; SE413937B; JPS51126544A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellenofen mit einer eine Zugangsöffnung zu dem Ofenraum verschliessenden Türe und mit einer Mikrowellenenergiedichtung, welche zwischen dem Rand der Zugangsöffnung und dem Rand der Türe angeordnet ist und leitfähige Wandteile des Ofenmantels und im Abstand davon befindliche leitfähige Wandteile der Türe sowie ein Dielektrikum umfasst, welche zusammen einen Eingangs-Wellenleiterabschnitt der Dichtung bilden.

In der US-Patentschrift 3 182 164 ist ein Mikrowellenofen dieser Art beschrieben. Die rund um den Rand der Türe vorgesehene Mikrowellenenergiedichtung soll ein Entweichen von Mikrowellenenergie über den Türspalt verhindern. Der Eingangs-Wellenleiterabschnitt wird, wie bereits gesagt, von einer leitfähigen Wand des Ofenmantels und einer im Abstand davon befindlichen, leitfähigen Wand der Türkonstruktion begrenzt und verläuft von dem Ofeninnenraum zu einem Koppelbereich, in welchem ein Abzweig-Wellenleiterabschnitt an den Eingangs-Wellenleiterabschnitt angekoppelt ist und welcher in einer Entfernung von etwa einem Viertel der Wellenlänge der zugeführten Mikrowellenenergie bei Nennfrequenz von dem im Ofeninneren gelegenen, eingangsseitigen Ende des Eingangs-Wellenleiterabschnittes zu finden ist. Der Abzweig-Wellenleiterabschnitt ist in einem Abstand von etwa wiederum einem Viertel der Wellenlänge vom Punkt der Ankopplung an den Eingangs-Wellenleiterabschnitt weg durch eine leitfähige Abschlussplatte für die Mikrowellen kurzgeschlossen und reflektiert daher auf der Seite des Ofeninnenraumes gelegenen Ende des Eingangs-Wellenleitungsabschnittes, wobei dieses Ende insgesamt eine Entfernung von einer halben Wellenlänge von dem Kurzschluss in dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt besitzt.

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Eine solche Anordnung kann auch in der Weise betrachtet werden, dass von dem kurzgeschlossenen Ende des Abzweig-Wellenleiterabschnittes aus zu dem Punkt der Ankopplung an den Eingangs-Wellenleiterabschnitt ein Leerlaufpunkt oder eine sehr hohe Impedanz auftritt und somit reflektierend wirkt, wobei dieser Leerlaufkreis in Reihe mit einer der Wandungen des Eingangs-Wellenleiterabschnittes am Ankopp-lungspunkt oder Verbindungspunkt gelegen ist, wodurch eine weitere Übertragung von Energie längs der von der Dichtungskonstruktion gebildeten Übertragungsleitung und aus dem Ofenraum verhindert wird. Dies vermindert die elektrische Wirksamkeit verschiedener Massnahmen und Bauteile, welche im Ausgangs-Wellenleiterabschnitt der von der Dichtungskonstruktion gebildeten Übertragungsleitung oder am Aussenrand der Türe vorgesehen sind.

Aus der US-Patentschrift 3 767 884 ist es ferner bekannt, umfangsmässige Ungleichförmigkeiten der Impedanz in der am Türrand angeordneten Dichtungskonstruktion vorzusehen, wodurch eine Übertragung von Mikrowellenenergie in der Dichtungskonstruktion in Umfangsrichtung verhindert wird, so dass die von der Dichtungskonstruktion gebildete Übertragungsleitung so dimensioniert werden kann, dass sie genau auf die Mikrowellenfrequenz abgestimmt wird, da die Abmessungen quer zum abgedichteten Rand oder Umfang der Türe die Resonanz- oder Impedanz-Fehlanpassung der Dichtung bestimmen.

Die aus Metall bestehenden Teile der Türe werden vorzugsweise als Formteile hergestellt, beispielsweise als Stanzteile oder Pressteile aus Blech oder als Gussteile, wobei die Toleranzen der Formen zu Veränderung der Resonanzfrequenz der Energie-Drosseldichtung führen, so dass bei Verwendung von Werkstoffen hoher Güte in bestimmten Fällen die Mikrowellenenergiedichtung eines Ofens nicht ausreicht und Mikrowellenenergie jenseits der zulässigen Grenzen entweichen lässt. Ausserdem kann während des Gebrauchs des Ofens ein Verwerfen oder Verbiegen der Scharniere der Türe oder anderer Teile zur Folge haben, dass eine Mikrowellenundichtigkeit auftritt, welche über den zulässigen Werten liegt. Es ist daher wünschenswert, bei der Herstellung bereits so zu verfahren, dass auch im ungünstigsten, zu erwartenden Fall die über Undichtigkeit entweichende Strahlung minimal gehalten wird. Ein Beispiel für den ungünstigsten Fall ist die Bedingung, bei welcher die Türe des Ofens leicht geöffnet wird und der Ofen noch eingeschaltet bleibt, bevor schliesslich ein Verriegelungsschalter die Leistungszufuhr absperrt. Da ein Wechseln oder Verändern der Formen zum Stanzen, Pressen oder Giessen der Metallteile oder Kunststoffteile unwirtschaftlich ist, stellt sich die Forderung, bei der Herstellung von Gegenständen der hier betrachteten Art mittels eines anderen Parameters eine Änderung der elektrischen Wellenlänge der Dichtungskonstruktion herbeizuführen.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenofen der eingangs kurz beschriebenen Art so auszubilden, dass der Wellenlängenbereich, in welchem eine Mikrowellenenergiedichtung auftritt, in einfacher Weise eingestellt oder verändert werden kann, ohne dass eine Änderung der Werkzeuge zur Herstellung der Metallformteile der Türe oder des Ofenmantels erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mit dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt ein Abzweig-Wellen-leiterabschnitt gekoppelt ist, der mindestens eine von einem Formteil gebildete leitfähige Wand und einen Bereich enthält, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner ist als im übrigen Teil des Abzweig-Wellenleiterabschnittes.

Bei dem hier vorgeschlagenen Mikrowellenofen ist also eine Mikrowellenenergiedichtung vorgesehen, welche den Rand einer Zugangsöffnung bzw. einer zugehörigen Türe umgibt und ein Entweichen von Mikrowellenenergie über den Spalt zwischen Türe und Ofenmantel verhindert. Dabei bilden relativ zueinander bewegbare, leitfähige Wände den zuvor erwähnten Eingangs-Wellenleiterabschnitt, der an seinem inneren Ende in den Ofeninnenraum einmündet und in einer Entfernung von einem Viertel der Betriebswellenlänge von diesem ofeninnen-seitigen Punkt an den Abzweig-Wellenleiterabschnitt angekoppelt ist, der an seinem Ende in einer Entfernung von einem Viertel der Wellenlänge kurzgeschlossen ist, so dass der Ankopplungspunkt zu dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt ein Punkt hoher Impedanz ist. Der grösste Teil sowohl des Ein-gangs-Wellenleiterabschnittes als auch des Abzweig-Wellenleiterabschnittes ist mit einem festen Dielektrikum erfüllt, doch besitzt ein Teil des Abzweig-Wellenleiterabschnittes nahe dem Ankopplungspunkt zu dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das feste Dielektrikum im übrigen bzw. eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als die mittlere Dielektrizitätskonstante beträgt, welche das den Abzweig-Wellenleiterabschnitt erfüllende Dielektrikum aufweist.

Die Türe kann bei einem Mikrowellenofen der vorstehend kurz beschriebenen Art aus metallischen Wandteilen zusammengesetzt sein, welche als Stanzteile oder als Gussteile ausgeführt sind und die wirksamen elektrischen Abmessungen des Abzweig-Wellenleiterabschnittes können dadurch eingestellt werden, dass die Grösse einer Nut oder Ausnehmung in dem Feststoffdielektrikum nahe dem eine hohe Impedanz darstellenden Bereich des Abzweig-Wellenleiterabschnittes und nahe dem Kopplungspunkt zwischen dem Eingangs-Wellenleiterab-schnitt und dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt bzw. zwischen den Eingangs- und Ausgangs-Wellenleiterabschnitten des Dichtungssystems variiert wird.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung kann ein aus dielektrischem Werkstoff bestehender, gepresster oder gestanzter Deckel über die Metallteile der Türkonstruktion gesetzt werden, wobei dieser Deckel einstückig angeformte Ansätze oder Vorsprünge besitzt, welche das Feststoffdielektrikum in dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt und/oder in dem Ausgangs-Wellenleiterabschnitt der Dichtungskonstruktion bilden.

Der Ausgangs-Wellenleiterabschnitt der Dichtungskonstruktion kann entweder als Widerstandsbelastung oder als Reaktanzbelastung ausgebildet sein, um eine weitere Abdichtung gegen ein Entweichen von Mikrowellenenergie rund um den Rand des abzudichtenden Spaltes nahe dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt zu erreichen, so dass verhindert wird,

dass in den Eingangs-Wellenleiterabschnitten der Dichtung irgendeiner der vielen Mikrowellen-Resonanzschwingungszu-stände eintritt, die im Inneren des Ofenraumes bei Anregung dieses Raumes mit der Nennfrequenz des Mikrowellengenerators, beispielsweise eines Magnetrons, entstehen, wobei die Dichtwirkung auch für beliebige Ausbreitungsrichtungen erzielt wird, welche nicht dem zum Verlauf der Dichtung senkrechten Ausbreitungsweg entsprechen, für den die Drosseldichtung wirksam ist, welche in einem kurzgeschlossenen X/4-Wellenleiterabschnitt besteht, der an den Eingangs-Wellenleiterabschnitt angekoppelt ist und so eingestellt ist, dass der in dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt enthaltene Kurzschluss über eine Entfernung von einer halben Wellenlänge und über den Kopplungsbereich zurück zu dem auf der Seite des Ofenraumes gelegenen Ende des Eingangs-Wellenleiterabschnittes reflektiert wird.

Es sei hier bemerkt, dass in der Beschreibung und in den Ansprüchen die Ausdrücke «Wellenlänge» oder «elektrische Wellenlänge» die tatsächlich auftretende elektrische Wellenlänge der der Mikrowellen in einer Konstruktion, beispielsweise Dichtung, bedeutet, wobei diese Wellenlänge im allgemeinen kleiner als die Wellenlänge im freien Raum ist, nachdem die Geschwindigkeit der Wellenfortpflanzung durch Abmessungen der betreffenden Konstruktion und durch die

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Dielektrizitätskonstante des in dem betreffenden System befindlichen Dielektrikums beeinflusst wird, wobei die Dielektrizitätskonstante des betreffenden dielektrischen Bauteils grösser als Eins ist. Demgegenüber ist die Wellenlänge im freien Raum nicht durch Abmessungen oder Dielektrizitätskonstanten beeinflusst, und stellt sich bei Verhältnissen ein, wie sie etwa im Inneren des Mikrowellenofens herrschen.

Die Formteile, welche zur Bildung des Abzweig-Wellenleiterabschnittes dienen, werden vorzugsweise in Abmessungen hergestellt, welche bewirken, dass nach dem Zusammensetzen der Dichtungskonstruktion bzw. des Abzweig-Wellenleiterabschnittes, welcher mit einem Feststoffdielektrikum, dessen Dielektrizitätskonstante grösser als Eins ist, im wesentlichen erfüllt ist, die Resonanzfrequenz des Dichtungssystems etwas unter der Frequenz der abzudichtenden Mikrowellen liegt. Ein Teil des festen Dielektrikums, vorzugsweise nahe dem Kopplungsbereich zwischen dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt und dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt, wird ausgenommen, so dass eine Nut gebildet ist, durch welche die Resonanzfrequenz des Dichtungssystems auf den gewünschten Wert angehoben wird. Vorzugsweise wird die Frequenz für den ungünstigsten Fall einer fehlerhaften Einstellung der Türe oder für einen Betriebszustand ausgewählt, bei welchem die Türe soweit geöffnet wird, dass der Verriegelungsschalter die Mikrowellenquelle gerade noch nicht abschaltet. Auf diese Weise kann die Resonanzfrequenz der Mikrowellendichtung, welche durch Wahl der Grösse der Nut in dem festen, den Abzweig-Wellenleiterabschnitt erfüllenden Dielektrikum eingesetllt wird, von Herstellungsserie zu Herstellungsserie verändert werden, so dass eine Änderung der Abmessungen der gestanzten oder in anderer Weise geformten Bauteile berücksichtig werden kann, welche zwischen den einzelnen Herstellungsserien, beispielsweise aufgrund eines Verschleisses des Stanzwerkzeuges, Veränderungen der Maschineneinstellung oder Veränderungen der Produktionsvorschriften auftritt. Die hier vorgeschlagenen Massnahmen erweisen sich dann als besonders zweckmässig, wenn während der Produktion verwendete Formen oder Vorrichtungen einem Verschleiss unterliegen und bei einer zweiten Serie unter Verwendung einer bestimmten Gruppe von Formen oder Werkzeugen sich für den Abzweig-Wellenleiterabschnitt eine andere Resonanzfrequenz ergäbe, als sie sich bei der ersten Serie eingestellt hat.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochen wiedergegebene Teilansicht eines Mikrowellenofens mit dem zugehörigen Steuersystem,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt entsprechend der in Figur 3 angedeuteten Schnittebene 2-2 zur Erläuterung von Einzelheiten der Türkonstruktion der Einrichtungen zum Zuführen der Mikrowellenenergie und der Verteileinrichtungen zum Variieren der Schwingungszustände,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Mikrowellenofen nach den Figuren 1 und 2 entsprechend der in Figur 2 angedeuteten Schnittebene 3—3,

Fig. 4 in vergrössertem Masstab einen Schnitt durch den Dichtungsbereich des Mikrowellenofens nach den Figuren 1 bis 3, woraus die zusammengesetzten Dielektrikumskörper gemäss einem Ausführungsbeispiel ersichtlich sind,

Fig. 5 ein Diagramm, in welchem die Frequenz in Abhängigkeit von den Abmessungen des Dielektrikums in der Dichtungskonstruktion nach den Figuren 1 bis 4 aufgetragen ist,

Fig. 6 einen Teilquerschnitt in vergrössertem Masstab von einer weiteren Ausführungsform, bei der ein aus Dielektrikum bestehender Deckel einstückig mit den aus festem Dielektrikum bestehenden Teilen des Eingangs-Wellenleiterabschnittes der Dichtkonstruktion verbunden ist, und

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform, bei der sich der aus Dielektrikum bestehende Deckel sowohl durch den Eingangs-Wellenleiterabschnitt als auch durch den Ausgangs-Wellenleiterabschnitt der Dichtkonstruktion erstreckt.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Mikrowellenofen 10 dargestellt, der einen Ofenraum 12 besitzt, welcher durch Innenwände 14 aus leitfähigem Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder kaltgewalztem Blech begrenzt wird. Der von den Innenwänden gebildete Ofenmantel ist von einem Gehäuse 16 umgeben, welches eine Frontplatte 18 aufweist, auf der sich Steuereinheiten, beispielsweise Zeitschalter und Start-Stop-Tasten befinden.

Innerhalb des Gehäuses 16 ist ein Mikrowellengenerator 30, beispielsweise ein Magnetstrom, angeordnet, welcher mit Hochspannung versorgt wird, die durch elektrische Steuerschaltungen 18a und 20a gesteuert wird. Der Mikrowellengenerator 30 gibt Mikrowellenenergie über eine Koppelantenne 32 an eine Wellenleitung 36 ab, die an der oberen Wand 14 des Ofenmantels befestigt ist. Die Arbeitsfrequenz des Mikrowellengenerators beträgt vorzugsweise 2450 MHz, doch können auch andere Frequenzen, beispielsweise im tieferen Bereich bei 915 MHz verwendet werden, die ebenfalls von den Behörden für Mikrowellenheizzwecke zugelassen sind. Die Mikrowellenenergie wird in dem Ofenraum zyklisch mittels einer rührwerkartigen Einrichtung 40 verteilt, die zur Veränderung der Schwingungszustände in dem Ofenraum dient und durch einen Motor 42 angetrieben wird, so dass sich eine zyklisch veränderliche Verteilung der Resonanz-Schwingungs-zustände in dem Ofenraum 12 und damit eine gleichförmige Erwärmung des in dem Ofenraum befindlichen Gutes oder der zu erwärmenden Speisen erzielen lässt.

Gemäss einer anderen Ausbildung und insbesondere dann, wenn die Betriebsfrequenz 915 MHz ist, kann am Boden des Ofenraumes eine bewegbare Plattform vorgesehen sein, welche die in dem Ofen zu erhitzenden Gegenstände durch die verschiedenen Bereiche der Resonanzschwingungen in dem Ofenraum bewegt und dadurch eine gleichförmige Erwärmung herbeiführt.

Eine Zugangsöffnung zu dem Ofenraum 12 ist mittels einer Türe 52 abschliessbar, die mittels eines Scharniers 54 aus Metall am Boden des Ofenmantels angelenkt ist, so dass die Türe in Öffnungsstellung durch das aufgeklappte Scharnier 54 und Haltearme 56 abgestützt wird.

Eine Verriegelungsklinke 58 der Türe 52 betätigt über einen Schlitz 62 in der Vorderwand des Ofengehäuses beim Schliessen der Türe einen Verriegelungsschalter 60, so dass der Ofen in Betrieb genommen werden kann. Wird die Türe geöffnet, beispielsweise um einen Betrag von etwa 6 mm, während das Magnetron 30 eingeschaltet ist, so unterbricht der Verriegelungsschalter 60 die Leistungszufuhr zu dem Magnetron 30, so dass der Ofen abgeschaltet wird, falls die Türe unbeabsichtigt oder zufällig geöffnet wird, bevor der Kochoder Bratvorgang beendet ist.

Eine Mikrowellenenergiedichtung zwischen der Türe 52 und den den Ofenraum 12 begrenzenden Wänden 14 ist durch eine Konstruktion gebildet, welche eine innere Randfläche 70 der leitfähigen Wände 14 des Ofenmantels enthält. Die Randfläche 70 kann beispielsweise eine Schrägung von 5 Grad gegenüber der zugehörigen Wand 14 des Ofenmantels, an welche die Randfläche angesetzt ist, aufweisen und setzt sich rund um die Zugangsöffnung des Ofenmantels fort. Die Randfläche 70 bildet eine leitfähige Begrenzungswand eines Eingangs-Wel-lenleiterabschnittes 72 der Mikrowellenenergiedichtung. Parallel zu der Randfläche 70 verläuft rund um die Berandung der Zugangsöffnung des Ofenmantels eine metallische Wand 74 der Türe 52 in einem Abstand, welcher so gross gewählt ist,

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dass sich bei Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen ein ausreichendes Spiel zum störungsfreien Schliessen der Türe einstellt. Ein solches Spiel kann beispielsweise eine Grösse von 2,5 mm besitzen.

In dem Spaltraum zwischen den leitfähigen Wänden 70 und 74 befindet sich ein festes Dielektrikum 76, welches Teil eines aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Blockes 80 ist. Der Block 80 kann beispielsweise aus Polypropylen gefertigt sein. Wie genauer in Figur 1 dargestellt, ist die aus Metall bestehende Wand 74 mit Schlitzen 78 versehen, die sich über die gesamte Länge desjenigen Teiles der Wand 74 hinweg erstrek-ken, welcher parallel zu der Wand 70 verläuft. Der Abstand zwischen den Schlitzen ist kleiner als ein Viertel der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz in Richtung des Umfanges der Berandung der Zugangsöffnung des Ofens und die Breite der Schlitze ist wesentlich kleiner als ihr gegenseitiger Abstand. Die Dicke des aus Dielektrikum bestehenden Körpers 76 kann etwas geringer sein als die Breite des Spaltes zwischen den Wänden 70 und 74, so dass der verbleibende Teil des Spaltraumes lufterfüllt ist. Vorzugsweise füllt man jedoch den gröss-ten Teil des Spaltraumes zwischen den Wänden 70 und 74 mit einem festen Dielektrikum aus und vermeidet jede Möglichkeit einer Funkenbildung oder Lichtbogenbildung zwischen den metallischen Wandteilen 70 und 74. Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Dichtungskonstruktion hat die Wirkung, dass Mikrowellenenergie, welche in den Eingangs-Wellenleiterabschnitt unter einem bestimmten Winkel einzutreten sucht, so dass sie eine Ausbreitungskomponente in Umfangsrichtung besitzt, an einem Ausbreiten durch die Dichtungskonstruktion hindurch gehindert wird. Einzelheiten hinsichtlich der in der Dichtungskonstruktion vorgesehenen Schlitze sind im übrigen der US-Patentschrift 3 767 884 zu entnehmen.

Der aus dielektrischem Material bestehende Block 80 weist einen Teil 82 auf, der sich in einen Abzweig-Wellenleiterabschnitt 90 der Dichtungskonstruktion hinein erstreckt. Dieser Abzweig-Wellenleiterabschnitt ist in einem Kopplungsbereich 92 hinter dem Ende der Leiterwandung 74 mit dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt 72 gekoppelt.

Die wirksame elektrische Länge des Eingangs-Wellenleiterabschnittes 72 von dem Ofeninnenraum 12 bis zu dem Kopplungsbereich 92 gemessen beträgt vorzugsweise etwa ein Viertel der Wellenlänge der Mikrowellenenergie des Generators 30. Der Abzweig-Wellenleiterabschnitt 90 verläuft längs der mit Schlitzen versehenen Leiterwand 74 wieder zurück, wobei die Leiterwand 74 eine Begrenzungswand des Abzweig-Wel-lenleiterabschnittes bildet. Dieser reicht bis zu einer Abschlussplatte 88, an welche die Leiterwand 74 angesetzt ist. Die Abschlussplatte 88 ist in geeigneter Weise elektrisch, beispielsweise durch die bei 94 angedeuteten Punktschweis-sungen mit einem weiteren, leitfähigen, als Formteil ausgebildeten Bauteil 96 verbunden, das sich mit einem Flansch 98 von dem mit der Abschlussplatte 88 in Berührung stehenden Bereich aus im wesentlichen parallel zu der Leiterwand 74 ein bestimmtes Stück über dessen Ende hinaus erstreckt, wobei der Raum zwischen der Leiterwand 74 und dem Flansch 98 von dem zuvor erwähnten Teil 82 des Dielektrikumsblockes 80 ausgefüllt ist. Eine Fortsetzung des Flansches 98 bildet eine weitere Abschlussplatte 100, welche parallel zu der Abschlussplatte 88 verläuft und im Abstand von dem Ende der Leiterwand 74 zu einem Punkt reicht, der von der Randfläche oder leitfähigen Wand 70 einen Abstand von beispielsweise 0,76 bis 1,02 mm aufweist. Dann biegt die weitere Abschlussplatte 100 wieder nach aussen um und reicht über den Abschluss der Randfläche oder Leiterwand 70 auf eine Entfernung von über 2,54 mm hinaus, wo dieser Teil des Formteiles 96 in eine Wand 102 übergeht, die parallel zur Stirnfläche 104 des Ofen-manteis gelegen ist, wenn sich die Türe in Schliesstellung befindet. An dem Wandteil 102 ist eine Schicht energieabsorbierenden Werkstoffes befestigt, beispielsweise in Gestalt eines mit Kohlenstoff versetzten Kunststoffes.

Der Rand des Gehäuses 16 reicht mit einem Teil 106 nach einwärts parallel zu der Stirnfläche des Ofenmantels und zwischen den Wandteilen 102 und 104. Eine weitere, mit Kohlenstoff versetzte Kunststoffschicht 108 befindet sich zwischen den Wandteilen 104 und 106. Die vorstehend erwähnten Teile 100,102, 104, 106 und 108 bilden insgesamt einen Ausgangs-Wellenleiterabschnitt 110 der Mikrowellenenergiedichtung, welcher sich im Kopplungsbereich 92 an den Eingangs-Wel-lenleiterabschnitt 72 und an den Abzweig-Wellenleiterab-schnitt 90 anschliesst. Wird die Türe des Ofens geöffnet, so bewegt sich der Flansch 98 des Abzweig-Wellenleiterabschnit-tes, welcher vorzugsweise die Randfläche 70 des Ofenmantels in der dargestellten Weise im geschlossenen Zustand der Türe um etwa 6,5 mm bis 10 mm überlappt, so dass beim Öffnen der Türe bis zu einem Punkt, in welchem der Verriegelungsschalter 60 das Magnetron 30 ausser Betrieb setzt, die Abschlussplatte 100 immer noch in der Nähe der Randfläche 70 bleibt, so dass die elektrisch wirksame Länge des Eingangs-Wellenleiterabschnittes 72 während dieser Öffnungsphase im wesentlichen konstant bleibt.

Es hat sich herausgestellt, dass wegen der Herstellungstoleranzen an den Stanzvorrichtungen zur Bildung der einstückig verbundenen Teile 96, 98 und 102, welche, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein einziges, durch Stanzen oder Pressen aus Aluminiumblech hergestelltes Konstruktionsteil sind, und/oder wegen einer leichten Verschiebung der Ansprechfrequenz aufgrund einer Längenveränderung des Eingangs-Wellenlei-terabschnittes durch Bewegen der Türe gegenüber dem Ofenmantel ein Entweichen von Strahlung aus dem Ofen in einem Masse auftreten kann, welches über den zulässigen Grenzen liegt, bevor der Verriegelungsschalter 60 den Ofen ausser Betrieb setzt.

Gemäss einem wichtigen Merkmal des hier vorgeschlagenen Mikrowellenofens ist zur Vermeidung dieses Nachteils in dem aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Block 80 hinter dem Ende der Leiterwand 74 eine Nut oder Ausnehmung 112 vorgesehen. Die Grösse der Nut 112 ist so gewählt, dass eine gewünschte Abstimmung des Systems erreicht wird, derart,

dass bei Öffnung der Türe 52 bis zu einem Punkt, in welchem der Verriegelungsschalter 60 gerade noch nicht abschaltet, der elektrisch wirksame Abstand von dem dem Ofeninneren zugekehrten Ende des Eingangs-Wellenleiterabschnittes 72 zu der den Kurzschluss in dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt 90 bildenden Abschlussplatte 88 bei der Betriebsfrequenz des Magnetrons 30 eine halbe Wellenlänge beträgt, so dass der Kurzschluss aufgrund der Abschlussplatte 88 längs der Wellenleiterabschnitte 90 und 72 zum auf der Seite des Ofeninnenraumes gelegenen Eingangs des Eingangs-Wellenleiterab-schnittes 72 transformiert wird. Diese Feinjustierung der wirksamen Länge der Wellenleiter-Dichtungskonstruktion ist sinnvoll, da die Mikrowellenenergie von dem Ofeninnenraum in die Dichtung hinein sich nur in Richtungen quer zum Dichtungsverlauf ausbreiten kann, nachdem die Ausbreitung in Richtungen im Winkel zu dieser Normalrichtung mit Bezug auf den Verlauf der Dichtung mittels der Schlitze 78 verhindert wird. Die Eingangsimpedanz des Eingangs-Wellenleiterab-schnittes 72 verändert sich demgemäss bedeutend rascher in Abhängigkeit von der Frequenz, als dies bei Anordnungen ohne die Schlitze 78 der Fall wäre. Aus diesem Grunde ist eine genaue Dimensionierung der Leitung in Abstimmung auf die Betriebsfrequenz von wesentlicher Bedeutung.

In Figur 5 ist ein Diagramm aufgezeichnet, in welchem über der Tiefe A der Nut 112 die Resonanzfrequenz der Dichtungskonstruktion in Gigahertz für einen Mikrowellenofen nach den Figuren 1 bis 4 aufgezeichnet ist. Die Dichtungskonstruktion

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ohne eine Nut (Nuttiefe A = O) ist für maximale Abdichtung bei einer Frequenz unterhalb 2400 MHz abgestimmt, was dem Punkt 114 im Diagramm nach Figur 5 entspricht. Hat die Nut eine Tiefe von etwa 4 mm, was dem Punkt 118 des Diagramms entspricht, so ergibt sich eine Abstimmung auf 2450 MHz für s maximale Abdichtung und ist schliesslich die Nut 112, wie am Punkt 116 eingezeichnet, 8,1 mm tief, so ergibt sich eine Abstimmung auf eine Frequenz von 2600 MHz. Durch Wahl der Tiefe der Nut A kann man also die gewünschte Abstimmfrequenz der D ichtungskonstruktion auf einen Wert io von 2450 MHz einjustieren, indem eine Tiefe der Nut von etwa 3,2 mm bis 4,8 mm gewählt wird. In diesem Bereich liegt der in Figur 5 eingezeichnete Punkt 118.

Vorzugsweise wird die Nut 112 in dem Abzweig-Wellenlei-terabschnitt 90 nahe dem Kopplungsbereich 92 vorgesehen, is welcher eine Entfernung von etwa einem Viertel der Wellenlänge von der Abschlussplatte 88 hat, so dass sich also die Nut in einem Bereich hoher Impedanz der Dichtungskonstruktion befindet, wo Änderungen der Dielektrizitätskonstante des die Dichtungskonstruktion erfüllenden Dielektrikums eine grosse 20 Abstimmwirkung besitzen. Stege oder Finger 150 des aus Dielektrikum bestehenden Blockes 80 liegen an dem Flansch 98 an, um den Block 80 in fester Lage zu halten, so dass Bewegungen des Blockes 80, welche die Abstimmung verändern könnten, minimal gehalten werden. 25

In Figur 6 ist eine ähnliche Dichtungskonstruktion wie in Figur 4 wiedergegeben, jedoch mit der Ausnahme, dass die Dielektrikumsfüllung der Wellenleiterabschnitte einerseits von einem Einsatz 82, welcher sich vollständig innerhalb des Abzweig-Wellenleitungsabschnittes befindet und andererseits 30 von einem Fortsatz 132 gebildet ist, welcher an einen Kunststoffdeckel 130 angeformt ist, der die Innenseite der Türe überdeckt, um den Rand der Türe am Eingang des Eingangs-Wellenleiterabschnittes 72 herumreicht und mit einem Flansch als feste Dielektrikumsfüllung zwischen den Leiterwänden 70 35 und 74 liegt. Der Deckel 130 ist vorzugsweise als Spritzgussteil ausgeführt, wobei als Werkstoff beispielsweise ein Polycarbo-nat verwendet wird das eine glatte, leicht reinzuhaltende Oberfläche an der Ofentüre, insbesondere im Dichtungsbereich bietet, so dass die Schlitze in der Wand 74 vor Speiseresten «0 oder anderen Verunreinigungen geschützt werden, welche vom Ofeninnenraum zutreten können. Eine mit Kohlenstoff versetzte Kunststoffschicht 134 erfüllt den Ausgangs-Wellenleiterabschnitt 110 der Dichtungskonstruktion und liegt zwischen der Stirnwand 140 des Ofenmantels und der Wand oder dem 45 Flansch 102 des Formteiles 96 der Ofentüre.

In Figur 7 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der mit Kohlenstoff versetzte Kunststoff im äusseren Teil oder im Ausgangs-Wellenleiterabschnitt der Dichtung weggelassen ist und am Ausgang eine Reaktanzbelastung vorgesehen ist. Bei so der Ausführungsform nach Figur 7 bilden Flansche bzw. Ränder 132 bzw. 138 des aus Kunststoff gefertigten Deckels 130 das Feststoffdielektrikxml, welches sich im Eingangs-Wellenleiterabschnitt 72 und im Ausgangs-Wellenleiterabschnitt 110 der Dichtung befindet. Die Reaktanzdichtung enthält eine metal- ss lische Leiste 128, welche mit dem metallischen Rand oder Flansch 102 der Türe Berührung hat und den aus Dielektrikum bestehenden Rand 138 des Kunststoffdeckels 130 übergreift, so dass im wesentlichen eine Viertelwellenlängen-Drossel entsteht, welche an einen Luftraum zwischen der Metallei- «o ste 128 und der Stirnwand 130 des Ofenmantels angrenzt und eine hohe Impedanz darstellt, welche in Serie zu dem Ausgangs-Wellenleiterabschnitt 110 der Dichtungskonstruktion geschaltet ist. Eine solche Impedanz bedeutet einen niedrigen Impedanzwert zum ausgangsseitigen Ende des Ausgangs- 65 Wellenleiterabschnittes 110 und vermindert auf diese Weise das Entweichen von Mikrowellenenergie aus dem Ofen. Die Metalleiste 128 kann sich ggf. vollständig um den Rand der

Zugangsöffnung bzw. der Türe des Ofens erstrecken oder kann nur an denjenigen Teil des Randes der Türe oder der Zugangsöffnung vorgesehen sein, wo ohne die Reaktanzdichtungskonstruktion die Undichtigkeit bezüglich des Entweichens von Mikrowellenenergie über den zulässigen Werten liegt. Im übrigen können Einzelheiten der zusätzlichen Reaktanzdichtung aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 2 526 070 entnommen werden. Im allgemeinen ist die zusätzliche Drosseldichtung dort nicht erforderlich, wo sich das Scharnier der Türe befindet, da das Scharnier als Kurzschlussplatte wirksam ist und das Entweichen von Mikrowellenenergie verhindert. Eine äussere Türverkleidung 142, welche vorzugsweise ein Kunststoff-Giessformteil ist, ist mittels Schrauben an der Türe befestigt, derart, dass der innere Kunststoffdeckel der Türe und die äussere Kunststoffverkleidung fest zusammengehalten sind.

Bei der Herstellung eines Mikrowellenofens der hier vorgeschlagenen Art wird vorzugsweise folgendermassen verfahren:

Zunächst werden die Wände des Ofenmantels zusammengefügt, indem entsprechende Metallblechzuschnitte durch Punkt-schweissung verbunden werden, wozu die Schweisspunkte in einem gegenseitigen Abstand von wesentlich weniger als einer halben Wellenlänge angelegt werden, so dass keine Mikrowellenenergie über die Spalte zwischen den Schweisspunkten entweichen kann. Die Türe wird vorzugsweise so hergestellt, dass aus einer Aluminiumplatte oder einem Aluminiumblech eine Türwand gestanzt und gepresst wird, so dass sie einen den Abzweig-Wellenleiterabschnitt begrenzenden Flansch und eine Abschlussplatte oder Abschlusswand aufweist.

Eine Wand oder ein Rahmen zur Bildung der geschlitzten, gemeinsamen Wand zwischen dem Eingangs- und dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt wird in der Weise hergestellt, dass Schlitze in den Rand des betreffenden Metallblechzuschnittes gestanzt werden und dass die auf diese Weise entstehenden Finger in einer Richtung senkrecht zur Hauptebene des betreffenden Metallblechzuschnittes abgebogen werden, wonach das die abgebogenen Finger aufweisende Metallblech mit der gepressten Aluminiumplatte verschweisst wird, um den Abzweig-Wellenleiterabschnitt 90 zu bilden, wobei allerdings der aus Dielektrikum bestehende Block 80 vor dem Zusam-menschweissen der vorstehend erwähnten Teile in den Abzweig-Wellenleiterabschnitt in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise eingesetzt wird. Die Tiefe der Nut 110 in dem Kunststoffblock oder Dielektrikumsblock 80 kann zwischen den einzelnen Produktionsserien verändert werden, je nachdem, welche Frequenzabstimmung an der Mikrowellendichtung vorgenommen werden muss, beispielsweise aufgrund eines Verschleisses der Stanzformen oder Pressformen.

Zurückkommend auf Figur 7 sei darauf hingeweisen, dass der Kunststoffdeckel 130 ein Spritzgussteil sein kann, welches nach den vorstehend beschriebenen Herstellungsvorgängen über die Anordnung gestülpt und dann mittels der Metalleiste 128 an der Türwand festgehalten werden kann, wobei die Metalleiste 128 in der zuvor beschriebenen Weise die Reaktanzbelastung der Drosseldichtung im Ausgangs-Wellenleiterabschnitt bildet. Danach werden dann die Mikrowellenenergiequelle, die Steuereinrichtungen und die Einrichtung zur Modulation der Schwingungszustände sowie zugehörige Teile in dem Ofengehäuse zusammengebaut und der Ofen wird nachfolgend bezüglich Mikrowellenenergie-Dichtigkeit und nach weiteren Gesichtspunkten überprüft.

Dem Fachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung eine Reihe weiterer Möglichkeiten der Ausgestaltung. Beispielsweise können Feststoffdielektrika mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten gegenüber Polypropylen dazu verwendet werden, die Nut in dem Dielektrikum des Abzweig-.Wellenleiterabschnittes auszufüllen, so dass die Abstimmfrequenz der Dichtung herabgesetzt wird.

B

4 Blatt Zeichnungen

Claims

617 000

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PATENTANSPRÜCHE

1. Mikrowellenofen mit einer eine Zugangsöffnung zu dem Ofenraum verschli essenden Türe und mit einer Mikrowellen-Energiedichtung, welche zwischen dem Rand der Zugangsöffnung und dem Rand der Türe angeordnet ist und leitfähige Wandteile des Ofenmantels und im Abstand davon befindliche leitfähige Wandteile der Türe sowie ein Dielektrikum umfasst, welche zusammen einen Eingangs-Wellenleiterabschnitt der Dichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mit diesem Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) ein Abzweig-Wellenlei-terabschnitt (90) über einen Bereich (92) gekoppelt ist, der mindestens eine von einem Formteil (96, 98) gebildete leitfähige Wand und einen Bereich (112) enthält, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner ist als im übrigen Teil des Abzweig-Wellenleiterabschnittes.
2. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangs-Wellenleiterabschnitt Mittel (74, 78) zum Verhindern der Mikrowellenenergieausbreitung bei der Betriebsfrequenz des Mikrowellenofens in Richtung des

Umfanges der Türe (52) enthält.
3. Mikrowellenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel zum Verhindern der Mikrowellenenergieausbreitung in Türumfangsrichtung Ungleichförmig-keiten der Impedanz (74, 78) im Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) umfassen.
4. Mikrowellenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Ungleichförmigkeiten der Impedanz von Schlitzen (78) gebildet sind, die in einer gemeinsamen Leiterwand (74) zwischen dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) und dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt (90) vorgesehen sind.
5. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzweig-Wellenleiterabschnitt (90) in einem Abstand von im wesentlichen einem Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Mikrowellenofens von dem Bereich (92) seiner Ankoppelung an der Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) kurzgeschlossen (88) ist.
6. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) und der Abzweig-Wellenleiterabschnitt (90) die Gestalt einer um den Kopplungsbereich (92) zusammengefalteten, an ihrem Ende kurzgeschlossenen (88) Dichtungs-Wellenleiter mit einer elektrisch wirksamen Länge von insgesamt der halben Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des Mikrowellenofens aufweisen.
7. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt (90) vorgesehene Dielektrikum (82) Polypropylen enthält.
8. Mikrowellenofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Begrenzungswand (96, 98, 102) des Abzweig-Wellenleiterabschnittes (90) von einem gestanzten oder gepressten Aluminiumformteil gebildet ist.
9. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Bereich (92) der Kopplung zwischen dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) und dem Abzweig-Wellenleiterabschnitt (90) ein Ausgangs-Wellenleiterabschnitt (110) ausmündet, in welchem energieabsorbierender Werkstoff (108,134) angeordnet ist, welcher die Übertragung von Mikrowellenenergie durch den Ausgangs-Wellenleiterabschnitt dämpft.
10. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die Stellung der Türe (52) ansprechender Verriegelungsschalter (60) vorgesehen ist, welcher den den Ofenraum speisenden Mikrowellengenerator (30) ausser Betrieb setzt, sobald die Tür über eine vorbestimmte Öffnungsweite hinaus geöffnet wird und dass der Abzweig-Wellenleiterabschnitt bzw. die leitfähigen Wandteile

(70) des Ofenmantels so bemessen sind, dass der Abzweig-Wellenleiterabschnitt im wesentlichen bis zu der genannten, vorbestimmten Öffnungsweite der Türe infolge den an seinem Ende vorgesehenen Kurzschluss (88) über den Kopplungsbereich (92) zu dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) zu dessen auf der Seite des Ofeninnenraumes gelegenen Ende hin für die Mikrowellen reflektierend ausgebildet ist.
11. Mikrowellenofen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Türe (52) von einem als Formteil ausgeführten, aus einem festen Dielektrikum bestehenden Deckel (130) umkleidet ist, an welchen die den Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) und den Ausgangs-Wellenleiterab-schnitt (110) mindestens teilweise erfüllenden Dielektrikumsteile (132,138) einstückig angesetzt sind.
12. Mikrowellenofen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangs-Wellenleiterabschnitt (110) Mittel zur Absorption von Mikrowellenenergie enthält.
13. Mikrowellenofen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Ausgangs-Wellenleiterabschnitt (110) ein festes Dielektrikum (138) enthält, und dass mit den leitfähigen Wandteilen (102) des Ausgangs-Wellenleiterab-schnittes eine Reaktanzbelastung (128) verbunden ist, welche Mikrowellenenergie zu dem Eingangs-Wellenleiterabschnitt (72) reflektiert.
14. Mikrowellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (112) niedriger Dielektrizitätskonstante von einer in Längsrichtung der Mikrowellenenergiedichtung verlaufenden Nut oder Rille gebildet ist, die in dem den Abzweig-Wellenleiterabschnitt (90) erfüllenden Dielektrikum ausgebildet ist.
15. Mikrowellenofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Nut oder Rille (112) von einem festen Dielektrikum erfüllt ist.