CN1195089A - 微波炉 - Google Patents

Abstract

一种微波炉,其波导管的结构被改进,阻抗随食物负荷变化减至最少,使微波炉的输出功率与食物负荷无关,保持恒定。微波被分成多个微波流股,并具有不同的相。微波炉包括一与磁控管连接的输入波导管,用于接受由磁控管发出的微波。一第一输出波导管与输入波导管相通,接受由输入波导管来的微波,向烹饪室中辐射微波。一第二输出波导管与输入波导管连通,将微波变成具有与第一输出波导管的微波相不同的相,并向烹饪室中辐射。

Description

微波炉

本发明涉及向食物发出微波来烹饪食物的微波炉。特别涉及这样一种微波炉，其波导管因食物负荷变化而产生的阻抗变化减至最小，使微波炉的输出功率与食物负荷无关而保持恒定，在烹饪室中的电场分布也变得恒定。

一般来说，在微波炉中，在磁控管中发生的微波是通过一波导管辐射进入烹饪室中，感应加热烹饪室中食品，以便烹饪食物。

图1是常规微波炉波导管示意剖面图。图2是图1的波导管辐射结构的说明。波导管1在其侧面设有一插入孔9，用于插入磁控管3。在波导管1的另一侧上，形成一将微波从磁控管3向烹饪室内辐射的矩形开口7。

由磁控管3产生的微波，如上所述，通过波导管1辐射到烹饪室5内，使烹饪室5内的食物被感应加热。

如图2所示，假设磁控管的功率为P_in，向某个特定部分提供的输出功率为P_out。P_out可由下式计算：(公式1)

                         P_in＝E_s ²(公式2)

                       E_y＝E_sSin(x)(公式3)

             P_out＝(E_y)²＝(E_sSin(x))²＝E_s ²Sin²(x)

在公式1-3中，E_s是由波导管导引的微波的输入电场能。E_y是向烹饪室5内某个特定部分提供的微波的输出电场能。

磁控管3的输出功率为电场能E_s的平方。

而且，由磁控管3产生的微波是正弦波。因此，提供给烹饪室5内某个特定部分的电场能量E_y为电场能量E_s与Sin(x)之积。向烹饪室内某个特定部分提供的输出功率P_out等于E_y的平方。

因此，向烹饪室内某个特定部分提供的输出功率P_out为P_in与Sin²(x)之积。Sin(x)随被烹饪食物的负荷而改变。因此，P_out也随被烹饪食物的负荷改变。

因此，由食物负荷控制的阻抗特性可由图3中的极坐标图表示。在此图中，示出的波导管阻抗特性是在微波频率范围为2.44-2.47GHz，负荷是2000cc水，1000cc水，500cc水和100cc水的情况下的。

如图3所示，当负荷是2000cc水时，VSWR(电压驻波比)，即波导管的阻抗变小，以致微波炉输出功率提高。另一方面，当负荷为100cc水，VSWR，即波导管的阻抗变大，以致微波炉的输出功率降低。

即，如果负荷大，微波炉的输出功率稍增加，而如果负荷小，波导管的阻抗增加，以致使微波炉的输出功率降低。

而且，波导管阻抗根据食物负荷的变化而较大地改变，造成在烹饪室内电场分布不固定。

而且，如果要改进微波炉的输出功率，那么在波导管阻抗和烹饪室的阻抗之间必须实现匹配。但是，在上述的微波炉中，波导管被设计成应有与某一特定烹饪室匹配的阻抗。因此，一种波导管不能用于不同的烹饪室，必须为每一烹饪室设计一不同的波导管，这是很烦锁的。

同时，日本专利申请公报平-6-111933号公开了一微波炉波导系统。在该系统中，改进了微波炉烹饪室内食品均匀加热，波导管的长度短，以致组件的定位更容易。这在图4中示出。如图所示，微波炉包括：一对微波输送孔11a和11b，形成在侧壁上；一烹饪室12，容纳被烹饪的食品；和一磁控管14，与侧壁隔绝(侧壁有输送孔11a、11b)，并位于微波输送孔11a和11b之间的水平上，通过天线13产生频率为λg的微波。该微波炉还包括一波导管15，它与天线13分开λg/4的距离，盖着微波输送孔11a和11b，支撑磁控管14，并通过微波输送孔11a和11b向烹饪室12内导入微波。在波导管15内由磁控管14的波形成电压驻波，通过波输送孔11a和11b向烹饪室12导入微波，以烹饪食物。

在该常规波导系统中，在烹饪室12侧壁中不同高度位置形成一对微波输送孔11a和11b。而且，由磁控管14生成的微波通过微波输送孔11a和11b辐射到烹饪室12内。因此，仅是微波分散性改进以便均匀加热食品。但是，微波炉的输出功率变化不能适当响应食品负荷的变化。

本发明旨在克服常规技术上的上述缺点。

因此，本发明的一个目的是提供一种微波炉，其中波导管的结构被改进，使得尽管食物负荷变化，阻抗变化减至最低，从而能将微波炉的输出功率维持在一与食物负荷无关的固定水平上。

本发明的另一目的是提供一微波炉，其中，尽管微波炉的食物负荷变化，其阻抗变化减至最小，从而使电场分布处于一固定状态。

为达到上述目的，本发明微波炉包括：一波导管，它包括：一输入波导管，与一磁控管耦合，用于接受由磁控管发出的微波；一第一输出波导管，与输入波导管连通，接受由输入波导管来的微波，向一烹饪室中辐射散布微波；和一第二输出波导管，与输入波导管连通，将微波转变成具有与第一输出波导管的波相不同的相，并将其向烹饪室中辐射散布。因此微波被分成多个流股，并在被辐射进入烹饪室中之前这些流股具有不同的相。因而，尽管食物负荷变化，阻抗变化减至最小，因此，微波炉的输出功率可以维持在固定水平上，并使电场分布处于固定状态。

下面参照附图对本发明优选实施例的详述会使本发明上述目的和优点更为明确，其中：

图1是常规微波炉波导管示意剖视图；

图2是图1的微波炉波导管辐射结构的说明；

图3是图1的波导管相对于食物负荷变化的阻抗特性；

图4是常规微波炉另一例示意剖视图；

图5是本发明微波炉波导管第一实施例示意图；

图6是本发明波导管第二实施例示意透视图；

图7是本发明波导管第二实施例辐射形式示意图；

图8是本发明波导管第二实施例中阻抗变化极坐标图；以及

图9是本发明波导管第二实施例相对于食物负荷变化的阻抗特性极坐标图。

图5是本发明微波炉波导管第一实施例示意图。图5的波导管是顶部进给型管，微波由顶部被辐射到烹饪室中。

如图5所示，第一实施例的波导管包括：一输入波导管21；一第一输出波导管23；和一第二输出波导管25。第一和第二输出波导管23和25由中间波导短线27彼此分开。第一和第二输出波导管23和25分别包括多个开口29，通过这些开口微波被辐射到烹饪室中。

输入波导管21与一磁控管耦合(未示出)，向第一和第二输出波导管23和25输送由磁控管来的微波。第一输出波导管23与输入波导管21连通，通过开口29向烹饪室中输送由输入波导管21来的微波。

第二输出波导管25与输入波导管21连通，在将微波辐射进入烹饪室中之前，将微波转变成具有与第一输入波导管25的微波相不同的相。

第一和第二输出波导管23和25被设计成它们应相应辐射正弦和余弦波。由第一输出波导管23辐射的微波是正弦波，而由第二输出波导管辐射的是余弦波。

图6示出本发明第二实施例波导管示意透视图。在图6的波导管中，微波通过它的侧壁被辐射到烹饪室中。

如图6所示，本发明第二实施例的波导管包括一整体形成的输入波导管31，一第一输出波导管33和一第二输出波导管35。第一输出波导管33和第二输出波导管35形成在输入波导管31之下。

第一和第二输出波导管33和35被一中间波导短线37相互分开。第一输出波导管和第二输出波导管33和35分别设有两个开口39，通过它们向烹饪室中辐射微波。

输入波导管31有一插入磁控管(未示出)的孔41。输入波导管31与磁控管耦接，以向第一和第二输出波导管33和35输送磁控管的微波。第一输出波导管与输入波导管31连通，向烹饪室40输送由输入波导管31来的微波。

第二输出波导管35与输入波导管31连通，在向烹饪室40辐射微波之前，将微波转变成具有与第一输出波导管33的微波相不同的相。

第一和第二输出波导管33和35被设计成它们应相应辐射正弦和余弦波。被第一输出波导管33辐射的微波是正弦波，而被第二输出波导管35辐射的微波是余弦波。

第一和第二输出波导管33和35的长度是根据相变成零的位置来确定。因此，第一输出波导管33的长度设计成比第二输出波导管35长出半个相位，使第一和第二波导管33和35分别输出不同的相，即正弦和余弦波。

而且，波导管的阻抗可以通过调节在第一和第二输出波导管33和35之间的中间波导短线37的高度和宽度来任意调整。

同时，形成在第一和第二输出波导管33和35中的开口39被设计成满足下列公式

(公式4)

X·Y＝G₁·G₂

在上述公式中，X和Y是各开口的导电率，G₁和G₂是各个输出波导管的导电率。

现在介绍上述构成的本发明第一和第二实施例的工作和效果。

在本发明微波炉的第一实施例中，微波通过输入波导管21转移到第一和第二输出波导管23和25。

即，由磁控管产生的微波被部分地传递到第一输出波导管23，部分地传递到第二输出波导管25。

第一和第二输出波导管23和25从输入波导管21接受微波，通过开口29向烹饪室中辐射。

第一和第二输出波导管23和25向烹饪室中分别输出不同相的微波，即正弦和余弦波。

同时，与第一实施例相似，在第二实施例中，微波通过输入波导管31向第一和第二输出波导管33和35传递，第一和第二输出波导管33和35位于输入波导管31之下。

第一和第二输出波导管33和35接受由输入波导管31来的微波，通过开口39将微波辐射到烹饪室中。而且，第一和第二输出波导管33和35分别输出不同相的微波。

图7是本发明第二实施例波导管辐射模式的说明。此图也可用于第一实施例。

在本发明微波炉第二实施例中，与P_in(磁控管的输出功率)相应的向烹饪室中某个特定部分输送的功率P_out可以根据公式5-12计算出。

(公式5)    P_in＝E_o ²

(公式6)    E_y1＝E_o′Cos(x)

(公式7)    E_y2＝E_o′Cos(x)

(公式8)    E_y3＝E_o′Sin(x)

(公式9)    E_y4＝E_o′Sin(x)

(公式10)   P_out＝(E_y1)²+(E_y4)²+(E_y2)²+(E_y3)²

(公式11)   P_out＝E_o′²Sin²(x)+E_o′²Cos²(x)+E_o′²Sin²(x)+E_o′²Cos²(x)

(公式12)   P_out＝E_o′²[2Sin²(x)+2Cos²(x)]＝2E_o′²＝P_in＝常数

* Sin²(x)+Cos²(x)＝1

在上述公式5-12中，E_o是磁控管微波电场能量，即输入电场能。E_y是向烹饪室中某部位输送的电场能量，即输出电场能量。

磁控管输出功率P_in等于微波电场能量E_o′的平方，并且微波是由第一和第二输出波导管33和35分别以正弦和余弦波形式输出。

向烹饪室40中某个部位输送的电场能量E_y1、E_y2、E_y3和E_y4分别等于E_o′(向各输出波导管33和35传送的电场能量)与正弦(Sin(x))和余弦(Cos(x))的乘积。电场能量E_y1、E_y2、E_y3和E_y4的平方和是P_out，P_out是在烹饪室中某个部位电场能量的总和。

如公式12所示，在烹饪室中某个部位上的电场能量的总和P_out等于P_in，是常量。

即，微波炉的输出与通过各个输出波导管33和35的开口39输出的微波能量的总和相等。由开口39输出的微波具有对称的大小和相，因此微波能量的大小等于由开口39输出微波的总合。因此，它们的相相互补偿，使输出为一个常量。

图8是一表示在根据本发明第二实施例的波导管中阻抗变化的极坐标图。图8也可用于本发明第一实施例。

如图8所示，如果关闭第一输出波导管33的开口39之后并改变负荷，测量阻抗，此时波导管的阻抗，即VSWR，和相按图8左部A所示变化。

同时，如关闭第二输出波导管35的开口39之后并改变负荷测量阻抗，波导管的阻抗，即VSWR，和相即按图8左部B所示变化。

即，在第一输出波导管33的开口39被关闭且负荷改变的情况下，阻抗的变化与第二输出波导管35的开口39被关闭且负荷改变情况下阻抗变化相反。因此，在合成的波中，阻抗变化互补，结果，阻抗变化在相对条件下变低。

如上所述的相对于食物负荷变化的阻抗特性如图9所示。在图9中，与在图3中相似，试验条件是频率2.44-2.47GHz，负荷为2000cc水，1000cc水，500cc水和100cc水。

如果将图9的阻抗变化与图3的阻抗变化相比，可见到以下事实。即：在本发明中，VSWR，波导管的阻抗，比常规波导管的低，微波炉的输出功率变大。

特别当负荷小时，VSWR，即波导管阻抗变小，因此微波炉的输出功率变大。

而且，相对于食物负荷改变波导管阻抗的变小，使得电场分布固定。

根据上述的本发明，由磁控管产生的微波，在将微波辐射到烹饪室中时被分成数个流股，被分成的流股具有不同的相。因此相对于食物负荷变化波导管的阻抗变化减至最小，使微波炉的输出功率与负荷无关，是常量，在烹饪室中电场的分布也是固定的。

Claims (5)

1.一种通过一波导管将由磁控管来的微波辐射到烹饪室中，由感应加热烹饪在烹饪室中的食物的微波炉，

其特征在于，从所述磁控管发出的微波被分成具有不同相的多个波流股。

2.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述波导管包括：

一输入波导管，与所述磁控管耦接，用于从所述磁控管接受微波；

一第一输出波导管，与所述输入波导管相连通，用于从所述输入波导管接受微波，向所述烹饪室中辐射散布；以及

一第二输出波导管，与所述输入波导管相连通，将微波转变成具有与所述第一输出波导管的微波相不同的相，并将它们辐射散布到所述烹饪室中。

3.根据权利要求2所述的微波炉，其特征在于，所述第二输出波导管对于所述磁控管的微波，相对于通过所述第一输出波导管的微波，形成一90度的相差。

4.根据权利要求2所述的微波炉，其特征在于，所述第一和第二输出波导管由一中间波导短线分开，所述波导短线在所述波导管中位于中间位置。

5.根据权利要求2所述的微波炉，其特征在于，所述第一和第二输出波导管分别设有向所述烹饪室中辐射微波的一个或多个开口。

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