CN1186201A - 在微波炉中所使用的具有改进结构的波导 - Google Patents

Abstract

一种在微波炉中使用的波导,依靠它叠加的高频微波朝待加热的食品辐射,并且包含于高频微波中的畸变波被消除。该波导有一个装有磁控管的壳体和一个模式变换器,以便对由磁控管辐射的高频微波进行叠加与散布,以及一个差模吸收器,用来吸收畸变波。该模式变换器包括第一空心截头锥体构件,一个第二空心截头锥体构件,以及一个传输线。一支撑片安装在第一空心截头锥体构件的内壁与第二空心截头锥体构件的外壁之间。该波导改进了加热效率且烹调时间被缩短,并保证了食品的均匀加热。

Description

在微波炉中所使用 的具有改进结构的波导

本发明涉及一种微波炉，尤其是一种在微波炉中所使用的波导，依靠它不仅能使叠加的高频微波朝待加热的食品辐射，而且还能除掉包含在高频微波中的畸变波，从而有效地对食品加热。

众所周知，微波炉是一种依靠微波穿透食品来对食品加热的器具。通常，微波炉有一个当高压加于其上时产生微波的磁控管。在微波炉中磁控管产生大约2450兆赫的微波。当高频微波加到盛装在加热室内的食品上时，食品微粒急速地运动，以致由于微粒之间的摩擦而产生摩擦热。微波炉就是利用这个摩擦热来加热食品。

当由配置在机壳底盘上的变压器的初级和次级感应线圈产生的高压加到磁控管上时，上述微波即产生，该微波穿过波导辐射到加热室内。

图6示出这样一种传统的微波炉400。

如图6所示，传统微波炉400有一个机壳430。机壳430包括一个加热室410和一个控制室420，它们靠隔板415被彼此隔开。

将由磁控管440产生的高频微波导入加热室410的波导450安装在隔板415的预定位置上。磁控管440与波导450的侧壁相耦合。为了使高频微波辐射到加热室410内，在加热室410的预定位置上形成一个开口452。另外，一个用于发送高频微波的天线442与磁控管440形成一整体。

一个用于产生高压的变压器460安装在控制室420的底盘上。变压器460与磁控管440相联接，以便将高压加到磁控管440上。

在加热室410中提供一个其上放置待加热食品的烹调托盘480。为了均匀地加热食品，烹调托盘480通过轴472与马达470相联接，并在食品被加热的同时产生旋转。

具有上述结构的微波炉400操作如下：

首先，当使用者打开装在机壳430前面的操作开关(未示出)时，在微波炉400中安装的微机(未示出)对变压器460送出一个操作信号。结果，变压器460产生高压并将此高压传送给磁控管440，以致由磁控管440产生高频微波。此高频微波借助于天线442、波导450和开口452被传送至加热室410，因而放置在烹调托盘480上的食品被加热。

与此同时，微机向马达470送出一个操作信号，因而在食品加热的同时烹调托盘480产生旋转。

可是，具有上述结构的微波炉400有一个缺点，微波透入待加热食品只能到达有限的深度。由于这一原因，当在烹调托盘480上放置大量食品时，微波就不能达到部分食品上，因而食品没有被均匀加热。

为了解决上述问题，已经提出了另一种传统的微波炉，它包括一个用来对盛装在容器中的材料进行搅拌的装置，从而使全部材料都经受微波辐照。

可是，上述传统的微波炉要求对材料充分搅拌，以便获得均匀的材料温度。而且，当待加热的是一种脆弱的材料时，这样的搅拌是困难的。

另一方面，授于Boulard的4,937,418号美国专利公开了一种装备有一个波分布器(wave spreader)的微波炉，该分布器使得在对材料的搅拌降至最低，同时能使容器内部的温度分布更均匀。

Boulard的微波炉包含一个波分布器，后者包括一个波导。该波导至少有一个其上部构成的波接收口和至少一个在其下部构成的波扩散口。在该波导中提供有用于偏转微波的第一和第二偏转器。

可是，Boulard的波分布器被做成一个单独的部件并且安装在加热室中，以致加热室的可利用容积减小了。

为了解决现有技术中存在的问题而完成了本发明，因而，本发明的目的在于提供一种用于微波炉的波导，依靠它不仅使高频微波均匀地辐射入加热室，同时还使包含于高频微波中的畸变波能被消除，因而改善了对待加热食品的加热效率。

为实现本发明的上述目的，提供了一个用于微波炉的波导，该微波炉具有一个加热室和一个控制室，控制室与加热室被一个隔板隔开，该波导包括：

一个配置在控制室中的壳体，该壳体安装在隔板上并且在其侧壁上装有一个用于产生高频微波的磁控管；

一个用于叠加与散布由磁控管辐射的高频微波的模式变换器，该模式变换器配置在壳体中；以及

一个用于吸收包含于已穿过模式变换器的高频微波中的畸变波的差模(differential mode)吸收器，该差模吸收器配置在壳体中。

根据本发明的优选实施例，该模式变换器包括一个具有第一波导开口的第一空心截头锥体构件，一个具有第二波导开口的第二空心截头锥体构件，以及一个安装在该第二空心截头锥体构件内壁上的传输线。该第一空心截头锥体构件焊接在壳体的内壁上，而第二空心截头锥体构件则被容纳在第一空心截头锥体构件当中。

根据本发明具有波导的微波炉的操作如下。

首先，当使用者打开装在机壳前面的操作开关时，微波炉中装置的微机对变压器送出一个操作信号。于是，变压器产生高压并将此高压传送给磁控管，因而依靠该磁控管产生高频微波。

然后，此高频微波扩散进入分别在第一和第二空心截头锥体构件中所构成的第一和第二波导开口。

当高频微波穿过模式变换器时，高频微波的磁场与电场彼此相反偏转。发生这类偏转是由于高频微波所经过的通道的几何变化。另外，高频微波彼此全面叠加。

包含于高频微波中的畸变波在穿过差模吸收器的同时被该差模吸收器吸收。

于是，叠加与扩散的高频微波辐射入加热室内，因而放置在加热室中的食品被有效地加热。这种类型的高频微波使得加热室110的内部温度更加均匀并改进了加热效率。

通过对本发明优选实施例的详细描述并参考诸附图，本发明的上述目的和其它优点将变得更清楚，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的具有波导的微波炉的截面视图；

图2是图1中的沿M-N线取得的截面视图；

图3是图1中的差模吸收器的正视图；

图4是表明图1中的在“A”区域电场与磁场方向的视图；

图5是表明图1中的在“B”区域电场与磁场方向的视图；以及

图6是表明传统微波炉内部结构的截面视图。

在下文中同时参考诸附图将对本发明做详细的描述。

图1表示了根据本发明一个实施例的具有波导150的微波炉100。

如图1所示，微波炉130有一机壳130。机壳130包括一个加热室110和一个控制室120，它们依靠隔板115彼此隔开。

将由磁控管140产生的高频微波导入加热室110的波导150安装在隔板115的预定位置上。隔板115在其预定的位置上加工有一开口117，用于将高频微波导入加热室110。磁控管140与波导150的侧壁相耦合。另外，用于发射高频微波的天线142与磁控管140构成一整体。

用于产生高压的变压器160安装在控制室120的底盘上。变压器160与磁控管140相连接，以便将高压加到磁控管140上。

在加热室110中提供有一个在其上放置待加热食品的烹调托盘180。为了均匀地加热食品，烹调托盘180依靠轴172与马达170相联接，并在食品被加热的同时产生旋转。

波导150包括壳体152，该壳体通过像焊接这样的紧固手段安装在隔板115上。在壳体152中配置有一个模式变换器200，通过该模式变换器由磁控管140产生的高频微波被叠加和散布；以及一个差模吸收器220，它把包含于高频微波中的畸变波吸收掉。

模式变换器200包括一个具有第一波导开口192的第一空心截头锥体构件190、一个容纳于第一空心截头锥体构件190中并具有第二波导开口205的第二空心截头锥体构件202、以及一个传输线210，它通过像点焊这样的紧固方法安装在第二空心截头锥体构件202的内壁上并延伸至差模吸收器220的位置。

第一与第二空心截头锥体构件190与202彼此同轴配置。最好是，第一与第二空心截头锥体构件190与202的每一个相对于其中心轴线倾斜大约35度角。

参看图2，第一空心截头锥体构件190通过像焊接这样的紧固手段固定在壳体152的内壁上。另外，在第一空心截头锥体构件190的内壁与第二空心截头锥体构件202的外壁之间装有上部与下部支撑片195与197，以便支撑第二空心截头锥体构件202，上部与下部支撑片195与197由介电材料制做。上部与下部支撑片195与197的第一端被焊接到第一空心截头锥体构件190的内壁上，以及上部与下部支撑片195与197的第二端被焊接到第二空心截头锥体构件202的外壁上。

第二空心截头锥体构件202的第二波导开口205被传输线210分成第一和第二半环形波导开口205A和205B，以使流入第二波导开口的高频微波被扩散。通常，传输线210由金属板制做并降低高频微波的传输损耗。

参看图3，差模吸收器220呈矩形并通过像焊接这样的紧固手段安装在壳体152的内壁上。通常，差模吸收器220由多孔玻璃纤维制做，以便吸收包含于高频微波中的畸变波。

另外，差模吸收器220有一个用于将高频微波导入加热室110的波通道222。波通道222相对于第一和第二波导开口192和205同心构成。波通道222具有与第一和第二空心截头锥体构件190和202相应的形状，因而波通道222相对于其中心轴线C同样倾斜大约35度角。

通常，模式变换器200与天线142之间的距离L1以如下关系确定：L1＝n×λ/4(其中，n＝1，3，5...，λ为波长)。在这个位置阻抗的变化非常灵敏。因而，通过在上述位置安装模式变换器200，功率损耗得以减小。

由于同样的原因，模式变换器200与差模吸收器220之间的距离L2以如下关系确定：L2＝n×λ/4(其中，n＝1，3，5...，λ为波长)。

另外，随着差模吸收器220与隔板115之间的距离变长，高频微波则更宽地辐射。该距离可通过使用慧形象差原理来调节，以这样的方式根据食品的种类使得适当的高频微波能够辐射。

具有上述结构的微波炉100运行如下。

首先，当使用者打开装在机壳130前面的操作开关(未示出)时，微波炉100中安置的微机(未示出)给变压器160送出一操作信号。结果，变压器160产生高压并将此高压传送给磁控管140，以便通过磁控管140产生高频微波。此高频微波通过天线142被传送至波导150中的第一区域A。

如图4所示，在第一区域A中，高频微波的磁场与电场彼此呈直角交叉。

然后，此高频微波被扩散进入分别在第一和第二空心截头锥体构件190和202中构成的第一和第二波导开口192和205。

在高频微波穿过第一和第二波导开口192和205的同时，此高频微波被上部与下部支撑片195与197以及传输线210进一步扩散。此时，上部与下部支撑片195与197以及传输线210不仅有利于高频微波的传输，而且还减小高频微波的传输损耗。

如图5所示，当高频微波到达波导150中的第二区域B时，此高频微波的磁场和电场彼此相反偏转。发生这种偏转是由于高频微波通过的通道的几何变化。在波导150的第二区域B中，高频微波彼此全面叠加。

然后，高频微波穿过差模吸收器220。在穿过差模吸收器220的同时，包含于高频微波中的畸变波被差模吸收器220吸收。

因此，经叠加和扩散的高频微波穿过在隔板115上形成的开口117辐射入加热室110内，于是放置在烹调托盘180上的食品被有效地加热。这些类型的高频微波使得加热室110的内部温度更均匀并且改进了加热效率。

在食品被加热的同时，微机向马达170送出一操作信号，致使烹调托盘180旋转，并因此使放置在烹调托盘180上的食品更均匀地被加热。

如上所述，根据本发明具有波导的微波炉将叠加的高频微波辐射入加热室内，于是盛装在加热室中的食品被有效地加热，并因此烹调时间被缩短。

此外，由于包含在高频微波中的畸变波被差模吸收器消除，加热室的内部温度更均匀，因此盛放在加热室中的食品被均匀地加热。

再有，根据本发明具有波导的微波炉有高的加热效率，因而电能的浪费可以得到防止。另外，可以使用具有相对小的电容量的变压器，因而微波炉的生产成本降低。

尽管公开了该发明的优选实施例，但本领域的专业人员应明白，本发明不应仅限于公开的优选实施例，在由附加的权利要求予以限定的发明的精神和范畴内可能做出各种变化和改进。

Claims (11)

1.一种用于微波炉的波导，该微波炉具有一个加热室和一个控制室，控制室与加热室靠一个隔板隔开，该波导包括：

一个配置在控制室中的壳体，该壳体安装在隔板上，在其侧壁上提供有一个用来产生高频微波的磁控管；

一个用于叠加与散布由磁控管辐射出的高频微波的模式变换器，该模式变换器配置在壳体中；以及

一个用于吸收畸变波的差模吸收器，畸变波包含于已穿过模式变换器的高频微波中，该模式变换器配置在壳体中。

2.如权利要求1所述的波导，其中，该壳体焊接在隔板上，而模式变换器与差模吸收器则焊接在壳体的内壁上。

3.如权利要求1所述的波导，其中，模式变换器包括一个具有第一波导开口的第一空心截头锥体构件、一个具有第二波导开口的第二空心截头锥体构件、以及一个安装在第二空心截头锥体构件内壁上的传输线，第一空心截头锥体构件焊接在壳体的内壁上、第二空心截头锥体构件被容纳在第一空心截头锥体构件内。

4.如权利要求3所述的波导，其中，传输线安装在第二空心截头锥体构件的中心并焊接在第二空心截头锥体构件的内壁上，该传输线延伸至差模吸收器的位置。

5.如权利要求3所述的波导，其中，第一和第二空心截头锥体构件彼此同轴配置，该第一和第二空心截头锥体构件相对于其中心轴线倾斜大约35度角。

6.如权利要求3所述的波导，其中，在第一空心截头锥体构件的内壁与第二空心截头锥体构件的外壁之间提供有用于支撑第二空心截头锥体构件的上部与下部支撑片。

7.如权利要求6所述的波导，其中，上部与下部支撑片由介电材料制做，上部与下部支撑片的第一端焊接在第一空心截头锥体构件的内壁上，上部与下部支撑片的第二端焊接在第二空心截头锥体构件的外壁上。

8.如权利要求7所述的波导，其中，差模吸收器呈矩形并在其中心部位形成波通道。

9.如权利要求8所述的波导，其中，差模吸收器由多孔玻璃纤维制做。

10.如权利要求8所述的波导，其中，波通道具有与第一和第二空心截头锥体构件相应的形状，并且相对于其中心轴线倾斜大约35度角。

11.如权利要求8所述的波导，其中，波通道相对于分别在第一与第二空心截头锥体构件中形成的第一与第二波导开口同心地构成。

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