CN1214431A

CN1214431A - 微波炉

Info

Publication number: CN1214431A
Application number: CN97108717A
Authority: CN
Inventors: 李应燮
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-04-21
Also published as: GB9727506D0; JPH11135251A; KR100239552B1; GB2330508A; GB2330508B; KR19990031997A; US5935479A

Abstract

一种微波炉,其波导通过将依赖于食物负载的波导阻抗变化减至最小,在一空腔中保持恒定输出和电场分布,与食物负载无关。该波导包括以输入波导的微波导出孔为中心、在空腔侧壁顶部和底部形成的第一和第二输出波导的辐射孔,以散播具有相反相位电场的微波,从而使依赖于食物负载变化的波导阻抗变化减至最小,以保持微波炉的输出和电场分布恒定,与食物负载无关。

Description

微波炉

本发明涉及一种微波炉，该微波炉用微波加热食物用于烹调，尤其是涉及一种微波炉波导，通过使依赖于烹调的食物负载的波导阻抗变化减至最小，不论食物负载如何，使在一空腔中电输出和电场分布保持恒定。

通常，一个微波炉设计用于通过一个波导辐射一个磁控管产生的微波，用于加热放在一个空腔中的食物，进行电介质加热用于烹调。

图1是按照常规技术第一实例的一个微波炉波导的简单剖面图，而图2是示于图1的一个波导的结构分析图。波导1的一侧包括一个磁控管插入孔9，而其另一侧包括一个矩形开口7，用于辐射从磁控管3产生的微波进入该空腔。

从所述磁控管3产生的微波，通过波导1向内辐射，用于加热空腔中的食物，进行电介质加热。

这里，如图2所示，如果从所述磁控管发出的功率是P_in，而且如果到空腔5的一个特定位置的电输出是P_out，于是，P_out用下列数学公式表示。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=E² _ssin(x)²

在第一至第三数学公式中，E_s是由磁控管3产生微波形成的电场能，也就是输入电场能，E_y是在空腔5的特定位置形成的电场能，也就是输出电场能。

磁控管3的输出，可通过由那里产生的微波形成的电场功率E_s求平方获得。由于从磁控管3产生的微波是一个特定相位，也就是一种正弦波，在空腔中特定位置处的电场能，E_y，可通过对由微波形成的电场能，E_s，乘以正弦值sin(x)获得，而在空腔特定位置的输出，P_out，由对电场能E_y求平方获得。

因此，在空腔特定位置处的输出P_out由磁控管的输出P_in乘以正弦值sin(x)的结果形成，其中正弦值sin(x)，或相位，随被烹调的食物负载改变，从而改变在空腔5的特定位置的输出，P_out。

按照食物负载变化波导的特性阻抗在一个极座标图中描述，如图3所示。图3说明按照2000,1000,500和100cc水负载在2.44-2.47GHz的微波频率范围内的特性阻抗。

如图3所示，当水的负载是2000cc时，波导的阻抗，电压驻波比(VSWR)是低的。另一方面，当水的负载是100cc时，波导的阻抗，电压驻波比(VSWR)很高，以致从微波炉的输出量很小。

虽然在大的食物负载时，从微波炉的输出有些高，问题在于食物负载小时，波导的阻抗增加导致微波炉的输出降低。

此外，另一个问题在于，因为根据所烹调食物负载的变化，使波导阻抗的变化变大，致使空腔处的电场分布不能保持恒定。

而且，即使波导的阻抗和该空腔的阻抗匹配以提高从微波炉的输出，前述波导的上述结构不能设计成使其阻抗和某一特定空腔的阻抗匹配。因此，进一步的问题在于，一个波导不能和各种空腔适配，致使每个波导必须对特定的空腔进行设计。

另一方面，在日本公开专利平6-111933号上公开的微波炉的波导提高了其空腔的食物的均匀化加热效率，并缩短了波导，以更易于安排其中的电气部件。

如图4所示，波导在一个侧壁上具有一对微波输入孔11a和11b；一个空腔12用于放入烹调的食物；一个磁控管14放在微波输入孔11a和11b之间，离开含微波输入孔11a和11b的侧壁，以产生频率为λ_g的微波；一个波导在离开天线13距离为λ_g/4处，具有一个平行于天线13的分隔平面，覆盖微波输入孔11a和11b，支撑磁控管14并引导微波通过微波输入孔11a和11b至空腔12中。

在上述微波炉的波导的情况下，从磁控管14产生的波在波导处形成电压驻波，该驻波经过微波输入孔11a和11b辐射进入空腔，用于对其中食物进行均匀加热。

然而，在微波炉的常规波导中，一对微波输入孔11a和11b形成在空腔12的一个侧壁的上部，从磁控管14产生的微波辐射穿过微波输入孔11a和11b。因此，即使由于微波的较好的辐射功能，波导对提高食物的均匀加热效率作出贡献，但仍存在问题，即波导不能恰当地适应按照食物负载而变化的微波炉输出的变化。

本发明致力于解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种波导，其将依赖于食物负载改变的阻抗变化减至最小，以保持微波炉的输出恒定，与用于烹调的食物负载无关。

本发明的另一个目的在于提供微波炉中的一种波导，其将阻抗变化减至最小，以保持在一个空腔中的电场分布恒定，不随食物负载而改变。

为了实现本发明的上述目的，提供一种微波炉，其波导包括：一个连接磁控管的输入波导，用于通过一个微波导出孔供给磁控管产生的微波；以及连接到输入波导的微波导出孔的一个第一和一个第二输出波导，用于将从输入波导传输的微波分离成具有不同的相位，并用于辐射微波进入空腔，对食物进行电介质加热。其中该波导包括以输入波导的微波导出孔为中心的、在空腔侧壁顶部和底部形成的第一和第二输出波导的辐射孔，以散播具有相反相位电场的微波，从而使依赖于食物负载改变的波导阻抗变化减至最小，以保持微波炉的输出和电场分布恒定，与食物负载无关。

参考附图的下列详细的描述有利于充分理解本发明的性质和目的，其中：

图1是一个说明按照第一个实例的微波炉的一种常规波导的简要的剖面图；

图2是示于图1的波导的结构分析图；

图3是一个用于说明图1的装置中按照食物负载变化的波导的特性阻抗的极坐标图；

图4是按照第二实例的常规微波炉的简要剖面图；

图5是按照本发明的一个微波炉的简要剖面图；

图6示于图5的一种波导的透视图；

图7是按照本发明的辐射孔的透视图；

图8是按照本发明的波导的结构分析图；

图9是按照本发明的微波炉阻抗的极坐标图；

图10是按照先有技术依赖于食物负载的微波炉阻抗的极坐标图；

图11是按照本发明的依赖于食物负载的微波炉阻抗的极坐标图；

图12是一个比较按照先有技术和本发明的依赖于食物负载的微波炉效率的图形；

图13a至13d是表示按照本发明依赖于食物负载的微波的辐射状态的图片；和

图14是一个比较在按照先有技术和本发明的微波炉中牛奶的温度差的图形。

下面，参考附图详细描述本发明的一个优选实施例。图5是按照本发明的微波炉的一个简要剖面图，而图6是示于图5的一个波导的透视图。示于图5和图6的微波炉包括一个波导，该波导通过其侧壁散播微波进入一个空腔。

如图5所示，本发明的微波炉包括：一个空腔16，用于放待烹调食物；一个磁控管18，用于以λ_g的频率产生微波；和一个波导20，用于引导从磁控管18产生的微波到空腔16中。

如图6所示，波导20包括一个输入波导21，一个第一输出波导23和一个第二输出波导25，其中输入波导21连接磁控管18，用于供给从磁控管18产生的微波给第一和第二输出波导23和25。

第一输出波导23用于将通过输入波导21的微波导出孔27供给的电磁波，通过一个辐射孔29辐射进入空腔，而第二输出波导25用于通过一个辐射孔31辐射与通过第一输出波导23辐射进入空腔的微波相位相反的电场微波。

图7中，第一输出波导23的辐射孔29和第二输出波导25的辐射孔31分别形成在以微波导出孔27为中心的空腔33顶部和底部，以散播具有相反相位电场的微波进入空腔16。

这时，第一输出波导23的辐射孔29和第二输出波导25的辐射孔31的中心分别定位于离输入波导21的微波导出孔27一个预定距离，即距离为λ_g/4处。因此，在第一和第二波导23和25的两个辐射孔之间的距离是λ_g/2。第一和第二波导23和25的两个辐射孔以相同形状对称地形成。

这时，在第一输出波导23的辐射孔29和第二输出波导25的辐射孔31之间的水平长度分别表示为a+b=λ_g/4，和a′+b′=λ_g/4。因此，在两个辐射孔之间的总水平长度是λ_g/2。此外，两个输出波导的每个辐射孔的上宽度c形成为λ_g/8，而它们的横宽度e形成为λ_g/16，即c/2。

其次，本发明的工作效果详细说明如下。磁控管18产生的微波通过第一输出波导23和第二输出波导25传输。换句话说，磁控管18产生的微波一部分传输到第一输出波导23，一部分传输到第二输出波导25。

第一输出波导23经过辐射孔29辐射通过输入波导21供给的微波，而第二输出波导25经过辐射孔31辐射微波。经过两个辐射孔29和31辐射的微波辐射进入空腔。

这时，微波炉的输出表示为通过分别的输出波导23和25的两个辐射孔29和31辐射的微波总能量。通过分别的辐射孔29和31辐射的微波电场能包含对称的大小和相位，致使微波能量和通过分别的辐射孔29和31辐射的微波的总能量有关。

如图8所示，通过第一输出波导23的辐射孔29辐射的微波具有比经过输入波导21的微波导出孔27供给的微波大λ_g/4的电场。另一方面，通过第二输出波导25的辐射孔31辐射的微波具有比通过输入波导21的微波导出孔27供给的微波小λ_g/4的电场。因此，成相反相位的两个电场辐射进入空腔中。

如图9所示，按照本发明的波导的阻抗是第一和第二输出波导23和25的两个辐射孔29和31的复合阻抗。如果第一输出波导23的辐射孔29阻塞，阻抗定位于1。如果第二输出波导25的辐射孔31阻塞，阻抗位于2。两个辐射孔29和31的复合阻抗位于3。

在图10中，比较波导的阻抗依赖于食物负载的变化，在一个常规微波炉中，在高食物负载(1000-2000cc)和低食物负载(100-500cc)之间的阻抗变化是大的，而在本发明的一个微波炉中，阻抗保持不变，与食物负载无关。

在图12中比较现有技术和本发明的微波炉的操作效率，因为反射微波的数量较低，从而导致在低食物负载时的高效率，和因为依赖于食物负载的操作差别小，本发明更优越。

此外，本发明更进一步的优点在于，微波通过第一和第二输出波导23和25的相应的辐射孔29和31恰当地辐射，从而实现均匀加热。

图13a至13d是表示按照本发明依赖于食物负载的微波辐射状态的图片。微波炉的温度用紫外线照相机测量。在具有辐射孔的墙壁处放一个用于微波的高吸收的铁氧体板，以测量磁控管驱动后微波炉在各种位置上的温度。

如图13a和13b所示，在用于烹调的食物负载是零和较低时(150cc)，微波主要通过放在空腔底部的第二输出波导25的辐射孔31辐射。如图13c所示，当食物负载为中等量(500cc)时，微波恰当分开并通过第一和第二输出波导23和25的两个辐射孔29和31辐射。如图13d所示，当食物负载较高(1000cc)时，微波主要通过第一输出波导23的辐射孔29辐射。

图14表示当按照先有技术和本发明在各微波炉中加热装在瓶中的牛奶后，在牛奶上部和下部测量温度时，测得装在瓶中牛奶的最大温度差。发现本发明的微波炉在装在瓶中牛奶的两部分之间的温度差较小。

由于本发明的微波炉以相反相位向空腔中辐射磁控管产生的微波，依赖于待烹调食物负载的波导阻抗的变化减至最小，从而使在空腔处微波炉的输出和电场分布保持和食物负载无关。

Claims

1．一种微波炉，其波导包括：一个连接磁控管的输入波导，用于通过一个微波导出孔供给磁控管产生的微波；以及连接到所述输入波导的所述微波导出孔的一个第一和一个第二输出波导，用于将从所述输入波导传输的所述微波分离成具有不同的相位，并用于辐射微波进入一空腔，对食物进行电介质加热；其中所述波导包括以所述输入波导的所述微波导出孔为中心的、在所述空腔的侧壁顶部和底部形成的所述第一和第二输出波导的辐射孔，以散播具有相反相位电场的微波，从而使依赖于食物负载变化的所述波导的阻抗变化减至最小，以保持所述微波炉的输出和电场分布恒定，与食物负载无关。

2．如权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述第一和第二波导的所述辐射孔以相同形状对称地形成，彼此间的距离为λ_g/2。

3．如权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述第一和第二波导的所述辐射孔的中心分别定位于与所述输入波导的微波导出孔相距λ_g/4处。

4．如权利要求1至3中任一项所述的微波炉，其特征在于，所述第一和第二波导的所述辐射孔形成水平对称。