CH643932A5

CH643932A5 - Mikrowellenherd mit rotierbaren strahlern.

Info

Publication number: CH643932A5
Application number: CH1068279A
Authority: CH
Inventors: John Moses Osepchuk
Original assignee: Raytheon Co
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1984-06-29
Also published as: GB2039200A; FR2443025B1; IT7950863A0; DE2948314A1; DE2948314C2; GB2039200B; CA1134449A; IT1120881B; FR2443025A1; JPS5576592A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenherd der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Bekannte Mikrowellenherde mit rotierbaren Strahlern erzeugen im Herdraum ein Multimode-Strahlungsmuster, d.h. ein Strahlungsdiagramm vom Mehrfachwellentyp, wobei dieses Strahlungsmuster durch eine Rückstrahlung bewirkende Vorrichtungen nach Art eines «Rührwerkes» gerührt werden. Die Wärmeverteilung ist in derartigen Herden jedoch im allgemeinen ungleichförmig, so dass ein in dem Herdraum befindliches Gargut regelmässig gedreht oder bewegt werden muss, damit es gleichmässig erhitzt wird.

Da bei derartigen Mikrowellenherden ausserdem separate Strahlungsmuster Verwendung finden, die von unterschiedlichen aus einem rotierenden Hohlraum gespeisten Öffnungen abgestrahlt werden, und sowohl der Hohlraum als auch die Öffnungen mit vergleichsweise grosser Präzision hergestellt sein müssen, sind derartige Strahlungssysteme relativ teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenherd mit rotierbaren Strahlern zu schaffen, dessen Strahlungssystem einfacher aufgebaut und damit preiswerter herzustellen ist und trotzdem eine gleichmässigere Erwärmung des Gargutes bewirkt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Der Mikrowellenherd gemäss der Erfindung besitzt also eine Mehrzahl getrennter Strahlerelemente, die gemeinsam aus einem Bereich mit Hilfe von Übertragungsleitungen gespeist werden, welche leitfähige Elemente umfassen, die im Abstand von einer gemeinsamen Masseebene, beispielsweise den benachbarten Bereichen einer Wandung des Herdraumes angeordnet sind.

Die Übertragungsleitungen zur Speisung der Strahlerelemente sind gemäss einer Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise als separate Mikrowellenstreifenleiter ausgebildet, die aus leitfähigen Streifen bestehen, welche im Abstand von einer Herdraumwandung angeordnet sind und diese Herdraumwandung als Masse-ebene verwenden.

Die Streifen aus leitfähigem Material sind vorzugsweise elektrisch mit einem Leiter verbunden, der sich durch eine Öffnung der die Masseebene bildenden Herdraumwandung erstreckt. Im Betrieb bewegen sich die elektrischen Leiter relativ zu der Herdraumwandung, die als gemeinsame Masseebene dient.

Die eigentlichen Strahlerelemente werden vorzugsweise von Verlängerungen der Leiter gebildet, die gegenüber der die gemeinsame Masseebene bildenden Herdraumwandung abgewinkelt sind.

Die Strahlerelemente können in höchstunterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Sie können sich z.B. teilweise parallel zu der Masseebene erstrecken und Teile umfassen, die unterschiedliche Richtungen zur Masseebene aufweisen. Vorzugsweise besitzen die Strahlerelemente jedoch Abschnitte, die sich in unterschiedlichen Abständen und Richtungen von der Rotationsachse der Strahlerstruktur befinden.

Obwohl die Rotationsachse der Strahlerstruktur vorzugsweise senkrecht zu der betreffenden Herdraumwandung angeordnet ist, kann sie auch geneigt zu ihr verlaufen.

Die Mikrowellenenergie wird dem Strahler vorzugsweise von einer ausserhalb des Herdraumes angeordneten Quelle zugeführt. Dazu kann ein von einem Magnetron gespeister Wellenleiter dienen, in welchen ein Leiter von dem Strahlersystem durch die Herdraumwandung hineinragt. Der Leiter

3 643 932

kann durch ausserhalb des Wellenleiters befindliche Antriebs- lierwerkstoff bestehendes Kupplungsglied 28 mit einem Mo-

mittel, beispielsweise einen Motor in Rotation versetzt wer- tor 26 verbunden. Das Kupplungsglied 28 erstreckt sich den. Ausserdem kann der Leiter unmittelbar als Tragelement durch eine in der oberen Wandung des Wellenleiters 18 ange-

für den eigentlichen Strahler dienen. Der den Strahler tra- brachte Öffnung zu dem Motor 26. Die Grösse dieser Öff-

gende Leiter kann auch unmittelbar von der Ausgangsstruk- 5 nung ist wesentlich kleiner als die halbe Wellenlänge der Mi-

tur eines Magnetrons gebildet sein, die sich durch eine Öff- krowellenenergie in dem Kupplungsglied 28. Eine (nicht dar-

nung der Herdraumwandung in den Herdraum erstreckt. gestellte) Viertelwellenlängen-Drossel kann das Kupplungs-

Die Längen der Streifenleiter zur Zuführung der Mikro- glied 28 zwischen dem Wellenleiter 18 und dem Motor 26 um-

wellenenergie und der von ihnen gespeisten Strahlerelemente geben. Das Kupplungsglied 28 wird von dem Motor 26 in können beliebig sein. Diejenigen Teile von ihnen, die sich in io Rotation versetzt und treibt seinerseits das Leiterelement 20

irgendeiner bevorzugten Richtung in den Herdraum erstrek- an.

ken, sind vorteilhafterweise kürzer als die (im freien Raum ge- Die Mikrowellenenergie, die eine Frequenz von beispiels-

messene) Wellenlänge der Mikrowellenenergie. weise 2,45 GHz besitzt, breitet sich von der Ausgangssonde

Das Strahlersystem kann in einen herkömmlichen Mikro- 30 des Magnetrons 16 durch den Wellenleiter 18 und über das wellenherd mit zusätzlichen elektrischen Heizelementen ein- 15 Leiterelement 20 in den Herdraum 12 aus, wobei eine Impe-

gebaut sein. Elektrische Heizelemente, beispielsweise Heiz- danzanpassung des Wellenleiters 18 an das Magnetron 16

stäbe, können beispielsweise im Bereich der Bodenwandung durch geeignete Positionierung einer den Wellenleiter ab-des Herdraumes angeordnet sein und ein aus einem Wellenlei- schliessenden Kurzschlussplatte 32 hergestellt wird. Auf ter über eine Koaxialleitung mit Mikrowellenenergie gespei- Grund dieser Impedanzanpassung ergibt sich in bekannter stes Strahlersystem umgeben. Alternativ kann auch eine Zu- 20 Weise eine maximale Leistungsabgabe für das Magnetron 16.

satzheizung durch Konvektion heisser Luft vorgesehen sein, Das andere Ende des Wellenleiters 18, in dessen Nachbar-

wobei ein Heizelement oder ein Gasbrenner ausserhalb des schaft das Leiterelement 20 in den Wellenleiter hineinragt, ist

Herdraumes Dampf erhitzen, der durch den Herdraum zir- durch geeignete Positionierung der Kurzschlussplatte 34 an kuliert. die Impedanz des Leiterelementes 20 angepasst. Die Position Die Strahlerstruktur ist vorzugsweise auf einem festen Iso-25 der Kurzschlussplatte 34 ist so gewählt, dass eine Anpassung lierstoffkörper angeordnet. Dies kann ein Kunststoffkörper an die von dem Leiterelement 20 in den Wellenleiter 18 trans-

sein, wenn keine zusätzliche Heizung verwendet wird, oder formierte Impedanz eines Strahlersystems 36 gegeben ist, das ein Keramikkörper, wenn zusätzliche Heizleistung durch an dem in den Herdraum 12 ragenden Ende des Leiterelemen-

Heizstabeinheiten oder ausserhalb des Ofenraumes angeord- tes 20 angebracht ist. Die durch die Positionierung der Platten nete Gaserhitzer vorhanden sind. 30 32 und 34 gegebene Impedanzanpassung ist vorzugsweise so

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen gewählt, dass das Magnetron bei einer Betriebsspannung von näher erläutert: beispielsweise 4000 V zwischen Anode und Kathode Mikro-

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Mikrowel- wellenenergie mit grösstmöglichem Wirkungsgrad zu dem in lenherd gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. dem Herdraum 12 befindlichen Strahlersystem 36 überträgt.

Dieser Schnitt ist längs der Linie 1-1 von Fig. 2 genommen. 35 Das Strahlersystem 36 umfasst eine aus Isolierwerkstoff

Fig. 2 zeigt einen Transversalschnitt des Mikrowellenher- bestehende Trägerplatte 38, auf der flache Metallstreifen 40

des längs der Linie 2-2 von Fig. 1, angebracht sind. Die Breite dieser Metallstreifen 40 liegt bei-

Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin- spielsweise zwischen 0,5 und 2,5 cm. Sie erstrecken sich von dung einen Mikrowellenherd mit Zusatzheizung in Form von dem Leiterelement 20 radial nach aussen und sind elektrisch

Brat- und/oder Backheizelementen, 40 mit ihm verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 von sind drei derartige Streifen 40 vorgesehen. Ihre Anzahl kann

Fig. 3, selbstverständlich auch grösser oder kleiner sein. Die Längen

Fig. 5 zeigt einen Transversalschnitt des Mikrowellenher- der Streifen 40 sind unterschiedlich, während ihr gegenseitiger des mit geöffneter Tür längs der Linie 5-5 von Fig. 3, Winkelabstand gleich ist. Dieser Winkelabstand kann auch

Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt entsprechend der Linie 45 unterschiedlich sein.

6-6 von Fig. 1 für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin- Die äusseren Enden der Streifen 40 sind nach unten zu dung, bei dem der Strahler direkt von der in den Herdraum Strahlerelementen aus Leitermaterial ausgebogen, die als se-

hineinragenden Ausgangsstruktur eines Magnetrons getragen parate Strahler wirken. Die Länge dieser Strahlerelemente und durch gegen Teile des Strahlers gerichtete Luft in Rota- entspricht vorzugsweise im wesentlichen einem Viertel der tion versetzt wird, 50 Wellenlänge der von dem Magnetron 16 erzeugten Mikrowel-

Fig. 7 zeigt einen Transversalschnitt entsprechend der Li- lenenergie. Die Länge der Strahlerelemente kann jedoch auch nie 7-7 von Fig. 6. ein ganzzahliges Vielfaches dieser Viertelwellenlänge sein.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Mikrowellenherd ist in sei- Der Abstand der Streifen 40 von der oberen Wandung 24

ner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Er besitzt eine mit einer des Herdraumes 12 ist so gewählt, dass zur Übertragung von

Ummantelung aus leitfähigem Material, beispielsweise aus 55 Mikrowellen geeignete Streifenleitungen entstehen, wobei die

Edelstahl oder mit einem Keramiküberzug versehenem Stahl Impedanz jeder Leitung zwischen 75 und 300 Ohm liegt, so bestehende Ummantelung, die den eigentlichen Herdraum 12 dass sie insgesamt an ihrem Verbindungspunkt mit dem Lei-

umschliesst. Eine Zugangsöffnung des Herdraumes 12 ist von terelement 20 eine zwischen 25 und 100 Ohm liegende Impe-

einerTür 14 verschlossen, die gegenüber den Wandungen des danz bilden. Die Breite der Streifen 40 liegt-wie erwähnt-

Herdraumes 12 mit einer Dichtung abgedichtet ist, welche 60 zwischen 0,5 cm und 2,5 cm und ihr Abstand von der oberen eine Mikrowellensperre beinhaltet, wie sie beispielsweise in Wandung 24 ist geringer als ihre durchschnittliche Breite,

der US-PS 37 67 844 beschrieben ist. Die von einer als Ma- Wenn das Leiterelement 20 von dem Motor 26 in Rotation gnetron 16 ausgebildeten Quelle gelieferte Mikrowellenener- versetzt wird, drehen sich die einzelnen Streifen 40 und die gie wird über einen Wellenleiter 18 einem Leiterelement 20 zu- von ihnen gespeisten Strahlerelemente 42 um eine duch das geführt, das sich durch eine Öffnung 22 in der unteren Wan- 65 Leiterelement 20 verlaufende Achse.

dung des Wellenleiters 18 und die obere Wandung 24 des Die Streifen 40 wirken zusammen mit dem benachbarten Herdraumes 12 erstreckt. Das in dem Wellenleiter 18 liegende Teil der oberen Wandung 24 des Herdraumes 12 als individuober Ende des Leiterelementes 20 ist über ein aus einem Iso- eile Streifenleitungen zur Mikrowellenübertragung. Die Öff-

643932 4 /"

nung 22 wirkt zusammen mit dem Leiterelement 20 als ko- Magnetron 16 verhindert, ist eine derartige Schale 54 nicht eraxiale Einspeisung von dem Wellenleiter 18 in den Herdraum forderlich. Stattdessen können die Mikrowellenstreifenleiter 12, wobei die Mikrowellenenergie sich radial nach aussen in 40 unterschiedliche Längen aufweisen, die so bemessen sind, Richtung der Mikrowellenübertragungsstreifenleitungen aus- dass die Anteile der von der Ummantelung des Herdraumes breitet, während die Wandung 24 als Masseebene für diese 5 12 zu den Strahlerelementen 42 reflektierten Mikrowellen-Streifenleitungen dient und die einzelnen Streifen 40 beweg- energie mit unterschiedlichen Phasenlagen zu dem Leiter 20 bare Leiterelemente der Streifenleitungen bilden, die mit die- gelangen und sich in diesem im wesentlichen auslöschen, so ser ortsfesten Masseebene 24 zusammenwirken. Es konnte be- dass der Betrag der aus dem Herdraum 12 zurück zu dem Ma-obachtet werden, dass der grösste Teil der Mikrowellenener- gnetron 16 reflektierten Mikrowellenenergie verringert wird,

gie des Magnetrons 16 auf diese Weise von den Strahlerele- i° wenn nur kleine Lasten erhitzt werden sollen.

menten 42 als separate Strahlungsmuster abgestrahlt wird, Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Mikrowellenherd ist in sei-

wobei jedes dieser Muster in jedem Zeitpunkt eine wesentliche ner Gesamtheit mit 60 bezeichnet. Er besitzt einen von einer Komponente besitzt, die nach unten in Richtung auf eine bei- Ummantelung aus leitfähigem Material umgebenen Herdspielsweise von einem in dem Herdraum 12 befindlichen Gar- räum 62 mit einer Tür 64, durch die ein Gargut 66 in den gut gebildete Last gerichtet ist. Durch Drehung des Strahler- 15 Herdraum 62 eingebracht werden kann. Das Gargut 66 kann systems 36 entstehen viele zusätzliche Schwingungsmoden in beispielsweise auf einem Metallgitter 68 lagern, dessen Posi-dem Herdraum 12, so dass sich im wesentlichen eine Wärme- tion sich in bekannter Weise einstellen lässt. Zu diesem Zweck Verteilung ohne «Kältezonen» ergibt und das Gargut 44 wäh- wird das Metallgitter 68 zwischen Vorsprünge 70 eingescho-rend des Garzyklus weder gewendet noch sonstwie in seiner ben, die in unterschiedlichen Höhen in den Seitenwandungen Position verändert werden muss. 20 des Herdraumes 62 angebracht sind. In der Mitte des Metall-

Da ferner ein wesentlicher Anteil der von den Elementen gitters 68 befindet sich eine Keramikplatte 72. Auf dieser ruht 42 abgestrahlten Mikrowellenenergie zunächst auf das Gar- eine Schüssel 74, die vorzugsweise aus für Mikrowellenenergie gut 44 auftrifft, bevor es von den Wandungen des Herdrau- durchlässigem Material besteht. In der Schüssel 74 befindet mes 12 reflektiert wird, ist die Übertragung der Mikrowel- sich das Gargut 66.

lenenergie von dem Magnetron 16 zu dem Gargut 44 überaus 25 In der Nähe der Bodenwandung des Herdraumes 62 beeffizient. findet sich eine Strahlerstruktur 76. Sie umfasst eine Mehr-

Das Strahlersystem 36 sendet gleichzeitig drei unter- zahl metallisch leitender Glieder 78, die jeweils mit einem me-

schiedlich gerichtete Strahlungsmuster in den Herdraum, die tallischen Strahlerelement 80 verbunden sind. Diese Strahlerunterschiedlich polarisiert sind und unterschiedliche Ab- elemente 80 können als Verlängerung der Glieder 78 ausgebil-stände von der Rotationsachse des Strahlersystems 36 besit- 30 det sein. Ein Innenleiter 82 einer Koaxialleitung 84 ist mit den zen, so dass sich in dem Herdraum unterschiedliche ringför- Gliedern 78 verbunden, die sich radial nach aussen zu den mige Strahlungsmuster ausbilden, wobei grössere Anteile der Strahlerelementen 80 erstrecken. Die Koaxialleitung 84 ragt Mikrowellenenergie vorzugsweise in dem zentralen Bereich durch die Bodenwandung des Herdraumes 62 in einen Wel-des Herdraumes wirksam sind. Obwohl ein Teil der Strahlung lenleiter 88. Der Innenleiter 82 erstreckt sich durch den Wel-unmittelbar von den Streifenleitern 40 ausgeht, ist durch ge- 35 lenleiter 88 und ist in diesem in einem aus Isolierstoff beste-eignete Bemesssung des Abstandes zwischen diesen Streifen- henden Lager gelagert, das in einer Mikrowellensperre 90 aus leitern 40 und der Wandung 24 derart, dass die elektrisch leitfähigem Material gehaltert ist. Eine Verlängerung des Inwirksame Distanz wesentlich kleiner ist als der vierte Teil der nenleiters 82, die nach unten aus dem Wellenleiter 88 heraus-der Frequenz des Magnetrons 16 entsprechenden Wellenlänge ragt, ist mit einem Motor 92 gekuppelt und kann von diesem sichergestellt, dass der grösste Teil der von dem Magnetron 16 40 zusammen mit dem Strahler 76 in Rotation versetzt werden.

in den Herdraum 12 eingespeisten Mikrowellenenergie von Ein Magnetron 94 erzeugt Mikrowellenenergie mit einer Freden Strahlerelementen 42 abgegeben wird. quenz von 2,45 GHz, die sich durch den Wellenleiter 88 und Das vorangehend beschriebene im Vergleich zu bekann- die Koaxialleitung 84 zu den als Streifenleiter wirkenden leit-ten Strahlersystemen wenig aufwendige und infolgedessen re- fähigen Gliedern 78 ausbreitet. Die Streifenleiter 78 erstrek-lativ preiswert herzustellende Strahlersystem vermag Spitzen- 45 ken sich mit unterschiedlichen radialen Winkeln parallel zu leistungen von beispielsweise 1 KW in den Herdraum abzu- der Bodenwandung des Herdraumes 62 nach aussen zu den strahlen und bietet darüberhinaus eine bessere Heizleistungs- Strahlerelementen 80. Die Streifenleiter 78 befinden sich vor-verteilung innerhalb des Herdraumes. zugsweise in einer Ebene, die von der aus leitfahigem Material Die Strahlerelemente 42 sind durch ein aus Isolierstoff be- bestehenden ortsfesten Bodenwandung des Herdraumes 62 ei-stehendes Abschirmteil 46 geschützt, das sich unterhalb des 50 nen Abstand besitzt, der kleiner ist als der vierte Teil der ef-Strahlersystems 36 befindet und mögliche Berührungen des fektiven Wellenlänge der in den Herdraum 62 abgestrahlten Strahlersystems 36 mit dem Gargut oder Behältern, in denen Mikrowellenenergie. Die leitfahigen Glieder 78 sind vorzugs-dieses sich befindet, verhindert. weise flache Streifen mit einer Breite zwischen etwa 0,5 cm Es ist eine Gebläsekonstruktion 48 vorgesehen, die dem und etwa 2,5 cm und bilden getrennte Übertragungsleitun-Magnetron 16 Kühlluft zuführt und einen Teil derselben 55 gen, deren Impedanzen durch den effektiven elektrischen Ab-durch Öffnungen in der Endplatte 32, durch die Öffnung 22 stand von der genannten Bodenwandung des Herdraumes 62 sowie durch Öffnungen in der Schirmung 46 in den Herdraum gegeben sind. Die äusseren Enden der leitfahigen Glieder 78 bläst, so dass keine Kochdämpfe in dem Wellenleiter 18 und sind mit einem stumpfen Winkel von beispielsweise 45° nach auf der Strahlerstruktur 30 kondensieren. Die in den Herd- oben abgewinkelt und bilden mit ihren Endbereichen die räum eingeblasene Luft kann durch eine Öffnung 50 abge- 60 Strahlerelemente 80, deren Länge beispielsweise im wesent-saugt werden. Diese ist durch ein Gitter 52 abgedeckt, das in liehen den vierten Teil der Wellenlänge entspricht. Die Strah-bekannter Weise ein Entweichen von Mikrowellenenergie aus lerelemente 80 strahlen in getrennten Strahlungsmustern in dem Herdraum 12 verhindert. Richtung auf das Gargut 66. Wenn der Strahler 76 von dem

Die auf dem Boden des Herdraumes 12 Hegende Glas- Motor 92 gedreht wird, bilden die Strahlungsmuster der schale 54 zur Aufnahme des Gargutes 44 stellt eine Last für 65 Strahlerelemente 80 eine ringförmige Strahlungsverteilung, die Mikrowellenenergie dar. Als Mindestlast, die für den Fall, deren Achsen mit der Rotationsachse des Strahlers 76 zusam-dass sich in dem Herdraum kein Gargut befindet, unzulässig menfallen. Wegen der unterschiedlichen Abstände der Strah-starke Reflektionen von Mikrowellenenergie zurück zu dem lerelemente von dieser Rotationsachse und infolge der Ab-

5

643932

winkelung der Strahlerelemente gegenüber der Rotationsachse besitzen die ringförmigen Strahlungsmuster unterschiedliche Grössen und/oder Formen. Durch geeignete Auswahl der Abstände der Strahlerelemente 80 von der Rotationsachse und ihrer Neigungen zu ihr kann die Durch- s schnittsintensität der Wärmeverteilung in den Zentren der ringförmigen Strahlungsmuster bestimmt werden. Die Durchschnittsintensität der Wärmeverteilung ist im Zentrum vorzugsweise etwas grösser als in Richtung auf die Seitenwandungen. 10

Über dem Strahler 76 und im Abstand von ihm befindet sich eine keramische Abdeckung 96, die auf Höckern 98 gelagert ist, die an der Bodenwandung des Herdraumes 62 angeformt sind, so dass der Strahler gegen Spritzer aus dem Gargut 66 und aus der Schüssel 74 herabtropfende oder -fallende 15 Teile geschützt ist.

Ein Gebläse 100 bläst Luft durch die Kühlrippen des Magnetrons 94 und kühlt damit dessen Anode. Von dort gelangt die Kühlluft durch Öffnungen 102 in der Seitenwandung des Wellenleiters 88 in dessen Innenraum und durch die Koaxial- 20 leitung 84 in den Herdraum 62 und unter die Kanten der Abdeckung 96 zwischen die Höcker 98. Die in den Herdraum eindringende Luft kann durch eine vergitterte Auslassöffnung 104 in der oberen Wandung entweichen, die mit einem pyro-lytischen Reinigungselement 106 verbunden ist, so dass die 25 Herddämpfe pyrolisiert werden, bevor sie in den Aussenraum abgegeben werden.

Neben der vorangehend beschriebenen Mikrowellenheizung besitzt der dargestellte Herd zusätzliche Heizelemente. Es handelt sich um eine in der Nähe der oberen Wandung des 30 Herdraumes angebrachte Heizstabeinheit 108 zum Grillen und eine die Schüssel 74 umgebende und im Abstand von ihr angeordnete an der Bodenwandung des Herdraumes gehalterte Heizstabeinheit 110 zum Backen. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist der Herdraum von einer Wärmeisolie- 35 rung 112 umgeben. Das Gebläse 100 ist vorzugsweise sowohl dann eingeschaltet, wenn die konventionellen Heizelemente 108 und 110 wirksam sind als auch dann, wenn die Mikrowellenheizung in Funktion ist, so dass die Abdeckung 96 luftumspült ist und ihre Temperatur unterhalb der etwa zwischen 40 350 und 425 °C liegenden Erweichungstemperatur bleibt,

wenn die sie in einem Abstand von etwa 3 cm umgebende Heizstabeinheit 111 auf Temperaturen von mehr als 500 °C erhitzt wird.

An der Türe 64 ist eine Mikrowellensperre 114 angeformt. 45 Ausserhalb des Bereiches dieser Mikrowellensperre 114 befindet sich eine hochtemperaturfeste Dampfdichtung 116. Kochdämpfe können infolgedessen ausschliesslich durch die Auslassöffnung 104 in den Aussenraum entweichen. Eine Klinke 118 verhindert, dass die Tür 64 geöffnet werden kann, wäh- 50 rend der Herd in Betrieb ist.

Oberhalb der oberen Wandung des Herdraumes 62 befindet sich eine Lampe 120 zur Beleuchtung des Herdraumes. Sie ist von diesem durch eine durchscheinende Keramikscheibe 55 122 und einen für Mikrowellen undurchlässigen Schirm 124 abgetrennt. Ferner können Kochplatten 126 und die ihnen zugeordneten Steuermittel vorgesehen sein. Die gerichtete Wärmeverteilung des Strahlers 76 kann in Kombination mit den konventionellen Heizelementen 108 und/oder 110 ver- 60 wendet werden, um die Garzeit zu verkürzen und jeden gewünschten Koch- und/oder Oberflächenbräunungsgrad des Gargutes zu erzielen.

In Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der 65 Erfindung dargestellt. Es handelt sich um einen Mikrowellenherd 130, dessen von einer Ummantelung aus leitfähigem Material umgebener Herdraum mit 132 bezeichnet ist. Dieser

Herdraum 132 besitzt eine Tür 136, durch welche ein Gargut 138 in den Herdraum 132 eingebracht werden kann. Ein mit einer Frequenz von 2,45 GHz arbeitendes Magnetron 140 bildet eine Mikrowellenquelle zur Erwärmung des Herdraumes 132. Der Ausgang 142 des Magnetrons 140 ragt durch die obere Wandung 144 des Herdraumes 132 durch. Der Ausgang 142 beinhaltet einen Leiter 146, der sich innerhalb eines Keramikzylinders 180 befindet und der in bekannter Weise mit einer Ausgangskappe 150 verbunden ist.

Diese Ausgangskappe 150 trägt eine in dem Herdraum 132 befindliche Strahlerstruktur 152. Letztere umfasst eine aus Isolierstoff bestehende Platte 154, die an ihrer Unterseite eine Mehrzahl von leitfahigen Gliedern 156 trägt, über welche metallische Strahlerelemente 158 gespeist werden. Die leitfahigen Glieder 156 sind mit ihren inneren Enden miteinander verbunden und ruhen auf einer dünnen Isolierstoffscheibe 160, die ihrerseits auf einer Metallscheibe 162 angeordnet ist. Diese Metallscheibe 162 ist an einem metallischen Leiter 164 befestigt. Dieser Leiter 164 erstreckt sich durch die Isolierstoffplatte 154 und ist mit Hilfe einer Federklemme 166 an der aus leitfähigem Material bestehenden Kappe 150 der Ausgangsstruktur 142 befestigt. Infolgedessen ist die die Leiter 156 und die Strahlerelemente 158 tragende Scheibe 154 um den Leiter 164 frei drehbar. Eine wirksame elektrische Verbindung zwischen der Ausgangskappe 150 und den metallischen Leiteriementen 156 ist durch die Isolierstoffscheibe 160 gewährleistet, die bei der Frequenz der Mikrowellen als nie-derohmiger kapazitiver Koppler wirkt. Auf Wunsch kann auch ein galvanischer Kontakt zwischen der Trägerscheibe 162 und den Elementen 156 vorgesehen sein. Wenn für die dünne Lagerscheibe 160 jedoch ein Isolierstoffmaterial, beispielsweise Mylar oder Nylon verwendet wird, ergeben sich bessere Gebrauchseigenschaften und ein geringerer Ver-schleiss.

Ein Gebläse 168 bläst Kühlluft über an der Anode des Magnetrons 140 befestigte Kühlrippen und von dort über eine Leitung 170 und in der oberen Wandung 144 des Herdraumes 132 angebrachte Öffnungen 172 in eine Kammer 174 mit einem düsenartig geformten Ausgangsbereich 176, der die Luft tangential gegen den Umfang der Isolierstoffscheibe 154 richtet. Die Luft trifft auf eine Vielzahl von aus Isolierstoff bestehenden Schaufeln 178, die am Rand der Isolierstoffscheibe 154 befestigt sind, so dass letztere um das Leiterelement 164 rotiert. Die Kammer 174 ist an der oberen Wandung 144 beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 180 befestigt. Sie kann jedoch auch einstückig mit einem aus Isolierstoffbestehenden Abdeckteil 182 ausgebildet sein, das sich unterhalb der Strahlerstruktur 152 befindet und von Vorsprüngen 184 getragen wird. Die Luft tritt durch in der Abdeckung 182 angebrachte Öffnungen 186 in den Herdraum 132 ein und verlässt ihn durch eine (nicht dargestellte) mit einer Abschirmung versehene Auslassöffnung, so dass Kochdämpfe aus dem Herdraum abgeleitet werden. Die leitfähigen Glieder 156 sind flache Streifen, die in einer Ebene liegen, die parallel zur oberen Wandung 144 des Herdraumes 142 verläuft und von dieser einen Abstand hat, der kleiner ist als der vierte Teil der elektrisch wirksamen Wellenlänge der Mikrowellenenergie. Die Breite der Glieder 156 ist so bemessen,

dass eine Impedanzanpassung an die Ausgangsstruktur 152 des Magnetrons 140 gegeben ist, die einen Betrieb des Magnetrons mit optimaler Effizienz ermöglicht. Der genannte Abstand ist vorzugsweise kleiner als ihr Abstand von der Wandung 144.

Das Gargut 138 ruht auf einer Glasschale 188. Es kann jedoch auch ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 auf einem Metallgitter gelagert sein. Ausserdem kön

643932

nen zusätzliche Wärmequellen in Form von Heissluft oder in Form einer in dem Herdraum angeordneten Heizstabeinrichtung zur Bräunung des Gargutes vorgesehen sein.

Die Grösse, die Form und die Orientierung der Strahlerelemente können selbstverständlich von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. Ausserdem können mehr als drei Mikrowellen-Streifenleiterund Strahlerelemente verwendet werden.

C

4 Blatt Zeichnungen

Claims

643 932 PATENTANSPRÜCHE

1. Mikrowellenherd mit einem von einer Ummantelung aus leitfähigem Material umgebenen Herdraum (12) sowie mit einer Vorrichtung zur Einspeisung von Mikrowellenenergie in den Herdraum (12), die einen durch eine Öffnung (22) 5 in der Wandung (24) des Herdraumes (12) ragenden Leiter

(20) umfasst, an dem rotierbare Strahler (36) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Leiter (20) über eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen (40) mit getrennten metallischen Strahlerelementen (42) gekoppelt ist. io

2. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive elektrische Länge der Strahlerelemente (42) im wesentlichen einem ganzzahligen Vielfachen des vierten Teiles der Wellenlänge der Mikrowellenenergie entspricht. is

3. Mikrowellenherd nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (18) zur Übertragung der Mikrowellenenergie einer Mikrowellenquelle (16) zu dem genannten Leiter (20) sowie eine Vorrichtung zur Drehung der Strahlerelemente (42) um eine durch den Leiter (20) verlau- 20 fende Rotationsachse vorgesehen sind.

4. Mikrowellenherd nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsleitungen (40) Glieder (40) aus leitfähigem Material beinhalten, die im Abstand von einer ortsfesten Masseebene (24) angeordnet sind, wobei dieser Ab- 25 stand kleiner ist als der vierte Teil der wirksamen Wellenlänge der Mikrowellenenergie.

5. Mikrowellenherd nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Glieder (40) aus leitfähigem Material mit den Strahlerelementen (42) verbunden sind und zusammen 30 mit ihnen rotieren.

6. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Herdraum (12)

eine durch eine Tür (14) verschliessbare Zugangsöffnung besitzt und dass die genannten Glieder (40) aus leitfähigem Ma- 35 terial aus Streifenleitern zur Übertragung von Mikrowellenenergie bestehen.

7. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleiter (40) von dem gemeinsamen Leiter (20) getragen und über ihn ge- 40 speist werden und ihrerseits Tragteile für die Strahlerelemente (42) bilden und dass die als Übertragungsleitungen dienenden Streifenleiter unterschiedliche Länge besitzen und im Abstand von einer Wandung (24) des Herdraumes (12) angeordnet sind, derart dass sie zusammen mit dieser Wandung (24) 45 getrennte Übertragungsleitungen darstellen.

8. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich von einem mit Mikrowellenenergie gespeisten Bereich aus erstreckenden leitfähigen Glieder (40) der Übertragungsleitungen Strahlerele- 50 mente (42) mit unterschiedlicher Polarisation speisen.

9. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Streifenleiter ausgebildeten Übertragungsleitungen einen gemeinsamen Verbindungspunkt besitzten, über welchen die Mikrowellene-55 nergie eingespeist wird.

10. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Übertragungsleitungen bildenden leitfähigen Glieder (40) sich in unterschiedlichen Winkeln und mit unterschiedlicher Länge von 60 dem gemeinsamen Einspeisungspunkt der Mikrowellenenergie nach aussen erstrecken.

11. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlerelemente (42) von den Enden der leitfähigen Glieder (40) getragen oder 65 von diesen gebildet werden.

12. Mikrowellenherd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von einer Wandung (24) des Herdraumes (12) und den flachen leitfähigen Gliedern (40) gebildeten Übertragungsleitungen eine Breite besitzen, die zwischen 0,5 cm und 2,5 cm liegt.