CN105509109B - 微波炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及家用电器领域，公开了一种微波炉，该微波炉包括半导体微波发生器(1)、加热室(2)以及用于转换所述半导体微波发生器(1)产生的微波并将该微波传输至所述加热室(2)内的天线(3)，该天线(3)包括具有螺旋结构的天线杆(31)，该天线杆(31)的馈入端连接于所述半导体微波发生器(1)的功率输出端，以能够从另一端向所述加热室(2)内传输微波。本发明的微波炉利用半导体微波发生器(1)作为微波源产生微波，安全性高；并通过具有螺旋结构的天线杆(31)向加热室(2)传输微波，从而能够提高微波传输效率，以减少加热如食物所需的能量，且无需设置多个电源、微波源或天线，结构简单。

Description

微波炉

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体地，涉及一种微波炉。

背景技术

微波炉是现代社会中常见的烹调灶具之一，其基本原理是利用天线将微波源(又称“微波发生器”)产生的微波传输至加热室(即烹调腔)内，并在该加热室内建立微波场，以使得食物中的极性分子(如水、脂肪、蛋白质等)的取向随微波场快速变动，这种变动使得相邻分子间相互作用，产生类似摩擦的效果，从而加热食物。通过这种加热原理，微波炉能够均匀、快速地烹调食物，因而得到广泛应用。

根据微波源的不同，微波炉又可以分为磁控管微波炉和半导体微波炉。其中，磁控管微波炉以其能够容易地获得大功率微波而在传统技术中得到长足发展。而半导体微波炉利用半导体微波发生器产生微波，功率较低。据相关文献记载，半导体器件在获得微波大功率方面与磁控管相比至少相差三个数量级。因而尽管半导体微波炉具有结构简单、安全性高、成本低等优点，但微波在加热领域使用仍被预测为将主要是磁控管微波炉。另外，由于微波源工作机理和产生微波功率方面的巨大差异，使得在半导体微波炉的技术发展中难以直接转用磁控管微波炉中的部件和技术，而需进行针对性、适应性的精细化设计。这是因为，磁控管作为自振荡真空器件，外围匹配结构和环境需要与磁控管构成为整体设计，结构和尺寸上的微小变化即会影响磁控管的功率输出；而半导体微波源为用于将小信号微波放大的器件，与磁控管在结构、原理、性能和效果等各方面均完全不同，二者的设计准则不同，导致二者之间的技术转用几乎不具有可行性。

在中国发明专利CN102767854B中公开的微波炉中，为了克服微波功率低的技术问题，设置了两个或两个以上半导体微波发生器，并通过各自对应的天线传输微波。尽管其通过改进波导盒结构适当简化了上述技术改进所带来了结构复杂、体积较大的问题，但该微波炉的结构仍较为复杂(包含两个电源、两个半导体微波发生器等)，且不可避免地存在微波相互影响的问题。另外，这种设置实质上是将产能效率较高的磁控式微波源变为多个产能效率较低的半导体式微波源，相比传统磁控式微波炉仅能提高安全性，对于节约能源、降低成本并不起到显著效果，甚至可能导致成本不降反升的后果。

有鉴于此，有必要提供一种新的微波炉，以解决上述现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微波炉，该微波炉具有节约能源、结构简单等优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种微波炉，该微波炉包括半导体微波发生器、加热室以及用于转换所述半导体微波发生器产生的微波并将该微波传输至所述加热室内的天线，所述天线包括具有螺旋结构的天线杆，该天线杆的馈入端连接于所述半导体微波发生器的功率输出端，以能够从另一端向所述加热室内传输微波。

优选地，所述天线还包括与所述天线杆彼此绝缘设置的接地板，该接地板形成有用于微波传输路径穿过的内孔并与所述加热室共地。

优选地，所述接地板连接于所述半导体微波发生器的外壳或基座。

优选地，所述接地板通过成对设置的射频连接器的外导体连接于所述半导体微波发生器的外壳或基座，所述天线杆的馈入端通过所述射频连接器的内导体连接于所述半导体微波发生器的功率输出端。

优选地，所述天线通过成对设置的射频连接器连接于所述半导体微波发生器，其中，成对设置的所述射频连接器之间连接有射频电缆。

优选地，所述微波炉还包括波导盒，该波导盒连接至所述加热室的外壁上，所述接地板贴合在该波导盒的远离所述加热室的一侧，并使所述天线杆的螺旋结构伸入至该波导盒内。

优选地，所述接地板具有用于接合所述加热室的外壁的弯折部。

优选地，所述天线杆的螺旋结构伸入至所述加热室内，且该加热室的内壁面上设置有用于保护所述天线杆的遮挡件。

优选地，所述天线杆的螺旋结构的螺旋圈数为2圈～10圈，节距为4mm～50mm，螺旋外径为10mm～80mm。

优选地，所述天线杆的螺旋结构的螺旋圈数为2圈～4圈，节距为13mm～17mm，螺旋外径为18mm～22mm。

通过上述技术方案，本发明的微波炉利用半导体微波发生器作为微波源产生微波，安全性高；并通过具有螺旋结构的天线杆向加热室传输微波，从而能够提高微波传输效率，以减少加热如食物所需的能量，且无需设置多个电源、微波源或天线，结构简单。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明第一种实施方式的微波炉的连接结构示意图；

图2是图1中的微波炉的天线的结构示意图；

图3a和图3b分别是图2中的天线与半导体微波发生器的连接示意图；

图4是根据本发明第二种实施方式的微波炉的连接结构示意图；

图5是根据本发明第三种实施方式的微波炉的连接结构示意图；

图6是根据本发明第四种实施方式的微波炉的连接结构示意图；

图7是根据本发明一种优选实施方式的微波炉的天线的驻波特性图。

附图标记说明

1 半导体微波发生器 2 加热室

3 天线 31 天线杆

32 接地板 321 弯折部

4 射频连接器 41 外导体

42 内导体 5 射频电缆

6 波导盒 7 遮挡件

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参照图1至图6所示，本发明提供一种微波炉，该微波炉具有半导体微波发生器1、加热室2以及天线3。对于本领域技术人员公知地，微波源(如磁控管、半导体微波发生器1等)产生的微波需要经过导行波转换为自由空间波才能够被用于加热作业。例如，传统技术中磁控管上的输出天线头(需要注意的是，该输出天线头上通常可以连接天线，但其作用仅是改变极化方式和微波方向性)和本发明中的天线3即为用于上述转换功能的部件。

由此，本发明的天线3能够转换半导体微波发生器1产生的微波并将其传输至加热室2内以加热食物等。具体地，天线3包括具有螺旋结构的天线杆31，该天线杆31的馈入端连接于半导体微波发生器1的功率输出端，从而能够从该天线杆31的另一端向加热室2内传输微波。

可以看出，在本发明中，微波炉利用半导体微波发生器1作为微波源产生微波，具有较高的安全性；并通过具有螺旋结构的天线杆31向加热室2传输微波，从而能够提高微波传输效率，以减少加热食物所需的能量。在本发明中，使用的天线3甚至无需或减少相关匹配结构的设置，可以仅由单个电源、微波源或天线3输出和转换微波，结构简单。在随后的优选方式中可以看出，尽管为了保证充足的能量或其他缘由可以进一步提供一些相关结构，但本发明的微波炉整体上在微波源部分、馈入部分的结构较为简单、成本较低。

优选地，为了减少微波在传输路径上的漏波以及各部分之间的功率匹配，天线3还可以包括接地板32，该接地板32与天线杆31彼此绝缘设置，例如，可以用绝缘材料将接地板32与天线杆31隔开，且接地板32形成有用于微波传输路径穿过的内孔并与加热室2共地。此处微波传输路径主要指从半导体微波发生器1的功率输出端至天线杆31的螺旋结构之间的部分，即穿过所述内孔的结构可能为天线杆31的螺旋结构之前的部分直线段或者随后进一步优选实施方式中射频连接器4的内导体42等。

在本发明中，天线杆31可以由金属且低损耗材质制成，如铜质基体镀金等；接地板32可以由金属且导电性能良好的材质制成，如铜质或铝质基体镀锌等。

在加热过程中，需要将微波约束在加热室2内，加热室2的壁通常由金属材料制成，因此，尽管有时会根据需要而增设其他材料，但通常使接地板32与加热室2的壁紧密连接，从而使二者保持共地。

为了更好地理解上述及其他特征，以下将结合本发明的多种优选实施方式详述本发明的微波炉的多种具体结构。其中，出于简洁和篇幅的考虑，对于相同结构的部分，将省略其重复说明。

参照图1所示，根据本发明第一种优选实施方式的微波炉，具有半导体微波发生器1、加热室2以及包括天线杆31和接地板32的天线3。接地板32的一侧与加热室2的外壁面直接接触，尽管未图示，也可以将接地板32设置在加热室2内以使其一侧与加热室2的内壁面直接接触。天线杆31的螺旋结构伸入至加热室2内，且该加热室2的内壁面上设置有用于保护天线杆31的遮挡件7。典型地，该遮挡件7由微波能够穿透且不吸收微波的材料制成，如云母片、塑料、玻璃等，以避免由于食物飞溅等造成的污物粘附在天线杆31上等问题，影响微波传输效率。

其中，接地板32可以直接或间接连接于半导体微波发生器1的外壳或基座(根据半导体微波发生器1的具体结构形式)。例如，结合图2和图3a所示，接地板32与半导体微波发生器1之间设置有成对的射频连接器4，且接地板32通过该射频连接器4的外导体41连接于半导体微波发生器1的外壳或基座，天线杆31的馈入端通过该射频连接器4的内导体42连接于半导体微波发生器1的功率输出端。可以理解的是，此处及以下所述的射频连接器4，包括配对使用的分别连接半导体微波发生器1和天线3的一对，且当其中一者为公头时，另一者为母头。通过射频连接器4可以改善设计、制造和调试的灵活性，便于在需要的情况下拆卸作业。

作为另一种可选实施方式，天线3也可以与半导体微波发生器1直接连接，如图3b所示。在此情形下，接地板32与半导体微波发生器1的壳体或基座可以直接接触，从而同时与半导体微波发生器1和加热室2同时共地。相应地，此时天线杆31与半导体微波发生器1的功率输出端直接连接。通过这种连接方式，可以使微波炉的馈入部分具有简洁的结构，降低成本和功率损耗。但相比上述通过射频连接器4的间接连接形式，其灵活性相对较差。

参照图4所示，根据本发明第二种优选实施方式的微波炉，基本具有与上述第一种优选实施方式相同的结构。其不同在于，增设有射频电缆5。这种设置方式的优点在于，便于在半导体微波发生器1与天线3不能近距离直接连接时的结构布置，以使微波炉的整体结构设计具有更好的灵活性。

上述两种优选实施方式主要说明天线3与半导体微波发生器1之间的连接形式，并描述了接地板32与加热室2的直接连接形式。以下将结合另外两种优选实施方式说明该天线3与加热室2之间的间接连接形式。在此基础上，可以选择性地将不同实施方式的特征相互组合，以构成更多的实施方案。例如，上述第二种优选实施方式中的射频电缆5也可以用于下述其他优选实施方式中等。

参照图5所示，根据本发明第三种优选实施方式的微波炉，基本具有与上述第一种优选实施方式相同的结构。其不同在于，增设有波导盒6，且天线杆31的螺旋结构伸入至该波导盒6内。通常地，可以在加热室2的壁上设置波导口，使波导盒6从外侧扣合在波导口上并与加热室2的外壁连接，同时，接地板32贴合于波导盒6的远离加热室2的一侧，从而通过该波导盒6与加热室2共地。

参照图6所示，根据本发明第四种优选实施方式的微波炉，基本具有与上述第三种优选实施方式相同的结构。其不同在于，接地板32具有用于接合加热室2的外壁的弯折部321，从而接地板32与加热室2的外壁直接接触而共地。

天线3的微小变化即可能引起微波加热性能的较大变化，为此，需要进行精细化设计。另外，微波加热的性能还受到受热空间(如微波炉的烹调腔室)的尺寸等因素的影响。在设计天线尺寸参数过程中，需要综合考虑上述多种因素，经过复杂的计算和长期的调试而获得适宜的天线结构参数。在本发明中，天线3的阻抗按标准阻抗(50Ω～75Ω)设计。且在本发明一种较为优选的实施方式中，天线杆31的螺旋结构的螺旋圈数为2圈～10圈，节距为4mm～50mm，螺旋外径为10mm～80mm。具有上述关键参数的天线3能够在半导体微波炉中发挥显著改善的传输效率，以减少功率损耗、节约成本。另外，从随后的实施例可以看出，本发明提供的天线由于具有上述尺寸参数，能够在半导体微波炉中获得稳定高效的功率输出，从而能够显著改善微波炉的整体性能。

进一步优选地，天线杆31的螺旋结构的螺旋圈数为2圈～4圈，节距为13mm～17mm，螺旋外径为18mm～22mm。为直观地理解本发明优选实施方式的优点，现参照附图7分析本发明一种优选结构的驻波特性。

如图7所示，本发明的天线3的工作频段为2.4GHz～2.5GHz，并由驻波比衡量传输效率。其中，驻波比为1～1.04时，微波传输效率可被视为100％，这很难达到；驻波比为1.3时，微波传输效率为98.3％；驻波比为1.5时，微波传输效率为96％。天线杆31的螺旋结构的螺旋圈数为3圈，节距为15mm，螺旋外径为20mm。从图中可以看出，在上述工作频段内，本发明的天线3的传输效率大于96％，从而能够高效地加热食物等。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种微波炉，该微波炉包括半导体微波发生器(1)、加热室(2)以及用于转换所述半导体微波发生器(1)产生的微波并将该微波传输至所述加热室(2)内的天线(3)，其特征在于，所述天线(3)包括具有螺旋结构的天线杆(31)，该天线杆(31)的馈入端连接于所述半导体微波发生器(1)的功率输出端，以能够从另一端向所述加热室(2)内传输微波。

2.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述天线(3)还包括与所述天线杆(31)彼此绝缘设置的接地板(32)，该接地板(32)形成有用于微波传输路径穿过的内孔并与所述加热室(2)共地。

3.根据权利要求2所述的微波炉，其特征在于，所述接地板(32)连接于所述半导体微波发生器(1)的外壳或基座。

4.根据权利要求3所述的微波炉，其特征在于，所述接地板(32)通过成对设置的射频连接器(4)的外导体(41)连接于所述半导体微波发生器(1)的外壳或基座，所述天线杆(31)的馈入端通过所述射频连接器(4)的内导体(42)连接于所述半导体微波发生器(1)的功率输出端。

5.根据权利要求2所述的微波炉，其特征在于，所述天线(3)通过成对设置的射频连接器(4)连接于所述半导体微波发生器(1)，其中，成对设置的所述射频连接器(4)之间连接有射频电缆(5)。

6.根据权利要求2所述的微波炉，其特征在于，所述微波炉还包括波导盒(6)，该波导盒(6)连接至所述加热室(2)的外壁上，所述接地板(32)贴合在该波导盒(6)的远离所述加热室(2)的一侧，并使所述天线杆(31)的螺旋结构伸入至该波导盒(6)内。

7.根据权利要求6所述的微波炉，其特征在于，所述接地板(32)具有用于接合所述加热室(2)的外壁的弯折部(321)。

8.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述天线杆(31)的螺旋结构伸入至所述加热室(2)内，且该加热室(2)的内壁面上设置有用于保护所述天线杆(31)的遮挡件(7)。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的微波炉，其特征在于，所述天线杆(31)的螺旋结构的螺旋圈数为2圈～10圈，节距为4mm～50mm，螺旋外径为10mm～80mm。

10.根据权利要求9所述的微波炉，其特征在于，所述天线杆(31)的螺旋结构的螺旋圈数为2圈～4圈，节距为13mm～17mm，螺旋外径为18mm～22mm。