DE102007035357A1

DE102007035357A1 - Antennenstruktur für ein Gargerät und Gargerät mit solch einer Antennenstruktur

Info

Publication number: DE102007035357A1
Application number: DE102007035357A
Authority: DE
Inventors: Peter Kohlstrung; Roland Hegmann; Ralf Klukas
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-07-28
Also published as: DE102007035357B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenstruktur für ein Gargerät mit einem Garraum, in dem Gargut in zumindest zwei Behandlungsebenen anordbar ist, und mit einem vom Garraum getrennten Geräte- oder Technikraum, in dem zumindest eine Mikrowellenquelle angeordnet ist, wobei die Antennenstruktur von der Mikrowellenquelle mit Mikrowellen der Wellenlänge lambda durch zumindest einen an zumindest einer Wand des Garraums ausgebildeten Einspeisepunkt speisbar ist und pro Behandlungsebene zumindest eine Antenne zur Abstrahlung von Mikrowellen umfaßt, wobei jede Antenne eine lambda-Schleife und/oder lambda/2-Schleife darstellt, wobei zumindest ein Antennenansatzpunkt pro Behandlungsebene vorgesehen ist, jede Antenne mittig über einen Antenneansatzpunkt anregbar ist und zwei parallel geschaltete Antennenarme aufweist, die sich in einem Antennenansatzpunkt treffen, und alle Antennen derart miteinander gekoppelt sind, daß die Längen von Leitungen bzw. Leitern zu den Antennen auf ganzahlige Vielfache von lambda/2 und/oder lambda/4 abgestimmt sind, wobei die Antennenstruktur an der Wand des Garraums angebracht ist, und Gargerät mit zumindest einer solchen Antennenstruktur.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenstruktur für ein Gargerät mit einem Garraum, in dem Gargut in zumindest zwei Behandlungsebenen anordbar ist, und mit einem vom Garraum getrennten Geräte- oder Technikraum, in dem zumindest eine Mikrowellenquelle angeordnet ist, wobei die Antennenstruktur von der Mikrowellenquelle mit Mikrowellen der Wellenlänge λ durch zumindest einen an zumindest einer Wand des Garraums ausgebildeten Einspeisepunkt speisbar ist und pro Behandlungsebene zumindest eine Antenne zur Abstrahlung von Mikrowellen umfaßt, wobei jede Antenne eine λ-Schleife und/oder λ/2-Schleife darstellt, wobei zumindest ein Antennenansatzpunkt pro Behandlungsebene vorgesehen ist, jede Antenne mit tig über einen Antennenansatzpunkt anregbar ist und zwei parallel geschaltete Antennenarme aufweist, die sich in einem Antennenansatzpunkt treffen, und alle Antennen derart miteinander gekoppelt sind, daß die Längen von Leitungen bzw. Leitern zu den Antennen auf ganzzahlige Vielfache von λ/2 und/oder λ/4 abgestimmt sind, und ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Antennenstruktur.
In der EP 1 670 290 A1 ist ein Gargerät mit einer Mikrowellenquelle beschrieben, und zwar unter Einsatz einer Antennenstruktur, die sich großteils in einem Zuberhörteil des Gargeräts, wie in Form eines Hordengestells oder dergleichen, erstreckt. Diese Antennenstruktur erlaubt ein gezieltes Auskoppeln von Mikrowellen in verschiedenen Behandlungsebenen für Gargüter, ohne daß Details zu dieser Antennenstruktur in der EP 1 670 290 A1 offenbart sind. Jedoch ist dort ein Kopplungs- und Durchführungssystem von einem Mikrowellenleiter außerhalb des Garraums in einen innerhalb des Garraums, nämlich zu einer Kopplungsstelle für ein Leitungssystem im Garraum, beschrieben. Danach können U-förmige Träger des Zubehörteils als Außenleiter einer Koaxialleitung fungieren, in denen jeweils ein Innenleiter verläuft, über den Mikrowellen von der Mikrowellenquelle zu allen Antennen der Antennenstruktur führbar sind.
Die US 5,334,403 offenbart eine Vorrichtung zum Trocknen, Regenerieren und Auftauen, die mehrere Behandlungsebenen aufweist, wobei jeder Behandlungsebene ein verfahrbares Magnetron zugeordnet ist, das über mindestens eine Antenne verfügt. Die Antennen sind dabei zwischen Einschubleisten über bzw. unter einem Gargut in einer Behandlungsebene variable anordbar, was zu einem komplizierten und kostenaufwendigen Aufbau führt.
Ferner ist aus der US 2004/0004074 ein Mikrowellengargerät bekannt, bei dem ein Garraum über mehrere Mikrowellenauskopplungsstellen verfügt, die von einer Mikrowellenquelle gespeist sind. Dieses Mikrowellengargerät weist jedoch nur eine Garebene auf.
In der DE 2 650 681 A1 wird eine Mikrowellenantennenstruktur vorgeschlagen, die unterhalb eines Garraums eines Gargeräts angeordnet ist, wobei durch spezielle Ausgestaltung von Leitungselementen der Antennenstruktur versucht wird, eine gleichmäßige Erwärmung eines in dem Garraum angeordneten Garguts zu erreichen. Durch eine derartige Antennenstruktur kann jedoch eine gleichmäßige Erwärmung, insbesondere in einem Gargerät, welches mehrere Behandlungsebenen aufweist, nicht sichergestellt werden.
Die EP 1 241 923 A1 offenbart einen Mikrowellenofen. Über einen Mikrowellengenerator erzeugte Mikrowellenstrahlung wird teilweise durch eine Sammelantenne, die in einem Hohlleiter angeordnet ist, welcher den Mikrowellengenerator mit einem Garraum des Mikrowellenofens verbindet, absorbiert und über einen elektrischen Leiter an eine Abstrahlungsantenne, die zur Abstrahlung zirkularpolarpolisierter elektromagnetischer Strahlung in dem Garraum angeordnet ist, geführt. Durch eine geeignete Vorrichtung kann die Leitungslänge zwischen der Sammel- und der Emissionsantenne eingestellt werden. Auch dieser Mikrowellenofen kann jedoch keine gleichmäßige Erwärmung verschiedener Gargüter, die in verschiedenen Behandlungsebenen des Ofens angeordnet sind, sicherstellen.
Die EP 0 563 999 A2 offenbart eine Antenne zum mikrowellenunterstützten Garen. Die Antenne ist in einer Verpackung eines Garguts, welche beispielsweise aus Karton besteht, integriert, wobei über einen ersten Teil der Antenne Mikrowellenstrahlung absorbiert und einem Heizbereich der Antenne zur Erwärmung eines Garguts über Infrarotstrahlung zugeführt wird. Auch durch eine derartige Antennenstruktur kann eine gleichmäßige Erwärmung verschiedener Gargüter, die in unterschiedlichen Behandlungsebenen eines Garraums angeordnet sind, nicht sichergestellt werden, da nicht garantiert ist, daß die jeweiligen Antennenstrukturen die gleiche Energie absorbieren.
Ferner offenbart die US 6,323,471 B1 ein Gargerät, welches das Garen unter Verwendung von Mikrowellen und Infrarotstrahlung bei einem reduzierten Druck ermöglicht. Bei diesem Gargerät wird in den Garraum Energie durch Einkopplung von Mikrowellen durch Fenster in Wänden des Garraums in den Garraum eingebracht. Zur Vergleichmäßigung eines Energieeintrags in Gargüter, die in unterschiedlichen Behandlungsebenen des Gargeräts angeordnet sind, wird die Anordnung verschiedener Reflektorplatten an einem Hordengestell vorgeschlagen. Auch diese Maßnahmen können nicht sicherstellen, daß eine ausreichende Vergleichsmäßigung eines Energieeintrags in die in den jeweiligen Behandlungsebenen angeordneten Gargüter sichergestellt wird.
Schließlich offenbart die nicht vorveröffentlichte DE 10 2006 007 734.2-34 eine gattungsgemäße Antennenstruktur sowie ein gattungsgemäßes Gargerät. Auch in diesem Gargerät ist eine Anordnung einer Antennenstruktur in Tragelementen eines Zuberhörteils des Gargeräts vorgesehen. Diese Anordnung der Antennenstruktur in dem Zubehörteil hat sich grundsätzlich bewährt, insbesondere kann eine Vergleichmäßigung des Energieeintrags in Gargüter in unterschiedlichen Behandlungsebenen erreicht werden. Ein Zubehörteil wird jedoch häufig zum Be- und Entladen des Gargeräts mit Gargut in den Garraum eingeführt und aus diesem entnommen. Dies macht den Einsatz einer lösbaren Mikrowellenkopplung bzw. -durchführung von einer Mikrowellenquelle, die außerhalb des Garraums angeordnet ist, zu der Antennenstruktur nötig, was einerseits zu einem komplizierten Aufbau und andererseits der Gefahr von Fehlfunktionen der Antennenstruktur bzw. des Gargeräts führt. Insbesondere kann es zu einer unzureichenden Kopplung von Mikrowellen in die Antennenstruktur des Zubehörteils, beispielsweise bei einer unzureichenden Ausrichtung der Einzelelemente der Kopplung zueinander, kommen. Weiterhin können nur spezielle Zubehörteile, die die Antennenstruktur umfassen, eingesetzt werden und die Mikrowellenkopplungen des Zubehörteils müssen kompatibel zu der Kopplung des Gargeräts sein.
Zusammenfassend ist also festzuhalten, daß es nachteilig an dem oben genannten Stand der Technik ist, daß für eine Vielzahl von Gargutebenen bzw. Behandlungsebenen Gargut nicht einfach, kostengünstig und gleichmäßig mit Mikrowellenenergie beaufschlagbar ist. Bei spielsweise wird beim Einsatz einer Vielzahl von Magnetrons viel Platz in einem Geräte- oder Technikraum eines Gargeräts verbraucht. Zudem ist die Synchronisation der Magnetrons äußerst kompliziert, insbesondere dann, wenn ein gleichmäßiger Eintrag von Mikrowellen in Gargut in verschiedenen Behandlungsebenen erwünscht wird, da sich Mikrowellenstrahlung verschiedener Antennen gegenseitig beeinflussen, wie abschwächen und möglicherweise aufheben, können. Ferner kann eine nicht optimal abgedichtete Durchführungsstelle für Mikrowellen aus einem Geräte- oder Technikraum in einen Garraum nicht nur zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften führen, sondern selbst zu einem Kurzschluß. Schließlich macht die Anordnung einer Antennenstruktur in einem Zubehörteil die Verwendung von leicht lösbaren Kopplungsstellen notwendig, was den Konstruktionsaufwand erhöht, es notwendig macht, spezielle Zubehörteile vorzuhalten, und das Potential für Fehlfunktionen erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die gattungsgemäße Antennenstruktur für ein Gargerät und das gattungsgemäße Gargerät mit einer Antennenstruktur derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden. Insbesondere soll eine Antennenstruktur für ein Gargerät bereitgestellt werden, die einen gleichmäßigen Energieeintrag in Gargut in verschiedenen Behandlungsebenen ermöglicht. Zudem soll die Antennenstruktur möglichst einfach und platzsparend ausgebildet sein, Kosten sparen, die Handhabung vereinfachen und die Störanfälligkeit reduzieren. Dennoch soll die Auskopplung von Mikrowellen möglichst nahe am Gargut erfolgen, um gezielt Gargut mit Mikrowellen behandeln zu können.
Die die Antennenstruktur betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antennenstruktur an der Wand des Garraums angebracht ist.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Antennen derart miteinander gekoppelt sind, daß sie phasen- und/oder betragsmäßig gleich mit Mikrowellen speisbar sind.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Behandlungsebenen durch zumindest ein in dem Garraum anordbares Zubehörteil bereitstellbar sind.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Einspeisepunkt für die Mikrowellen über ein Leitungssystem mit der Mikrowellenquelle verbindbar ist und/oder an dem Einspeisepunkt ein bestimmter Wellenwiderstand, vorzugsweise in Höhe von 50 Ohm, anliegt.
Eine erfindungsgemäße Antennenstruktur kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß das Leitungssystem, zumindest eine Verbindungsleitung zwischen dem Einspeisepunkt und zumindest einem Antennenansatzpunkt und/oder zumindest einem Antennenarm und/oder zumindest ein Antennenarm in Form zumindest einer Koaxialleitung, insbesondere mit zumindest einem Innenleiter und zumindest einem Außenleiter, zumindest einer Bandleitung, insbesondere mit zumindest einem Bandleiter, zumindest einer Hohlleitung, insbesondere mit zumindest einem Hohlleiter, zumindest einer Plattenleitung und/oder Slableitung, insbesondere mit zumindest einem Plattenleiter und/oder zumindest einem Substrat, zumindest einer Koplanarleitung, insbesondere mit zumindest einem Planarleiter, zumindest einem Substrat und/oder zumindest einem Basisleiter, wobei vorzugsweise der Planarleiter und der Basisleiter auf einer gemeinsamen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, und/oder zumindest einer Streifenleitung, insbesondere mit zumindest einem Streifenleiter, einem Substrat und/oder zumindest einem Basisleiter, wobei der Streifenleiter und der Basisleiter vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats angeordnet sind, ausgebildet ist bzw. sind.
Bei dieser Ausführungsform kann in einer ersten Alternative vorgesehen sein, daß der Innenleiter, der Bandleiter und/oder der Streifenleiter des Leitungssystems einen ersten Leiter darstellt, der am Einspeisepunkt mit zumindest einem zweiten Leiter, vorzugsweise mit zumindest zwei zweiten Leitern, der Verbindungsleitung, insbesondere zumindest einem Bandleiter, zumindest einem Streifenleiter, zumindest einem Plattenleiter, zumindest einem Planarleiter und/oder zumindest einem Innenleiter der Verbindungsleitung, verbunden ist.
In einer zweiten alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß zumindest ein zweiter Leiter der Verbindungsleitung, insbesondere zumindest ein Bandleiter, zumindest ein Streifenleiter, zumindest ein Plattenleiter, zumindest ein Planarleiter und/oder zumindest ein Innenleiter der Verbindungsleitung, vorzugsweise zumindest zwei zweite Leiter der Verbindungsleitung, mit dem Hohlleiter des Leitungssystems in Wirkverbindung steht, vorzugsweise der zweite Leiter der Verbindungsleitung und/oder zumindest eine mit dem zweiten Leiter der Verbindungsleitung in Wirkverbindung stehende Empfangseinrichtung, wie zumindest ein erster Ankoppelstift, insbesondere zumindest zwei mit den zwei zweiten Leitern der Verbindungsleitung in Wirkverbindung stehende Empfangseinrichtungen, in den Hohlleiter des Leitungssystems hineinragt und/oder zumindest eine Emissionseinrichtung, wie ein zweiter Ankoppelstift, zumindest bereichsweise in dem Hohlleiter des Leistungssystems angeordnet ist.
Weiterhin können bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vorsehen, daß die Koaxialleitung, insbesondere der Außenleiter, die Bandleitung, insbesondere der Bandleiter, die Hohlleitung, insbesondere der Hohlleiter, die Streifenleitung, insbesondere das Substrat und/oder der Basisleiter, die Plattenleitung, insbesondere das Substrat, und/oder die Koplanarleitung, insbesondere das Substrat und/oder der Basisleiter, des Leitungssystems und/oder der Verbindungsleitung zumindest bereichsweise durch zumindest eine Garraumwand, insbesondere die Garraumwand an der der Einspeisepunkt ausgebildet ist, bereitgestellt ist bzw. sind.
Es wird auch vorgeschlagen, daß sich die zweiten Leiter der Verbindungsleitung jeweils zumindest teilweise senkrecht zu den Behandlungsebenen, insbesondere im wesentlichen parallel zu einem vertikalen Träger des Zubehörteils, erstrecken.
Eine erfindungsgemäße Antennenstruktur kann dabei gekennzeichnet sein durch zumindest einen ersten Verteilerpunkt zwischen dem Einspeisepunkt und den Antennen, an dem vor zugsweise ein zweiter Leiter der Verbindungsleitung mit zumindest zwei dritten Leitern der Verbindungsleitung verbunden ist.
Weiterhin ist bevorzugt, daß zumindest ein zweiter Verteilerpunkt zwischen dem Einspeisepunkt und den Antennen vorgesehen ist, an dem vorzugsweise ein dritter Leiter der Verbindungsleitung mit zumindest zwei vierten Leitern der Verbindungsleitung verbunden ist.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß sich zumindest zwei dritte oder vierte Leiter der Verbindungsleitung jeweils zu einer unterschiedlichen Behandlungsebene für Gargut im Garraum, insbesondere bestimmt durch einen horizontalen Träger, wie in Form einer Schiene, des Zubehörteils, erstrecken.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß an dem Antennenansatzpunkt jeweils ein dritter und/oder ein vierter Leiter der Verbindungsleitung mit einer Antenne verbunden ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß pro Behandlungsebene zumindest zwei Antennen angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder Antenne ein Antennenansatzpunkt zugeordnet ist.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, daß der Abstand zwischen dem Einspeisepunkt, jedem ersten und/oder zweiten Verteilerpunkt und/oder jedem Antennenansatzpunkt jeweils ein ganzzahliges Vielfaches von ca. λ/2 und/oder ca. λ/4 beträgt.
Schließlich wird für die erfindungsgemäße Antennenstruktur vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen jedem Verteilerpunkt und dem/den damit verbundenen Antennenansatzpunkt(en) jeweils ein ganzzahliges Vielfaches von ca. λ/2 und/oder ca. λ/4 beträgt.
Die das Gargerät betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein Gargerät mit einem Garraum, in dem zumindest Gargut in zumindest zwei Behandlungsebenen zumindest zeitweise anordbar ist, mit einem vom Garraum getrennten Geräte- oder Technikraum, in dem zumindest eine Mikrowellenquelle angeordnet ist, und mit zumindest einer Antennenstruktur von der Mikrowellenquelle mit Mikrowellen der Wellenlänge λ speisbar ist und pro Behandlungsebene zumindest eine Antenne aufweist, wobei die Antennenstruktur gemäß der Erfindung in zumindest einer Garraumwand ausgeformt ist.
Für das Gargerät wird in der ersten Alternative vorgeschlagen zumindest ein Kopplungs- und/oder Durchführungssystem zur lösbaren, elektrisch nicht leitenden und somit berührungslosen, kapazitiven Verbindung der Mikrowellenquelle und der Antennenstruktur.
Dabei ist bevorzugt, daß die elektrisch nicht leitende und somit berührungslose, kapazitive Verbindung automatisch durch Anbringen der Antennenstruktur an der Garraumwand herstellbar ist, vorzugsweise über eine Steckverbindung.
Auch wird mit der Erfindung für das Gargerät vorgeschlagen, daß das Gargerät, insbesondere das Kopplungs- und/oder Durchführungssystem, zum Koppeln einer Verbindungsleitung der Antennenstruktur, insbesondere umfassend zumindest eine Koaxialleitung, zumindest eine Bandleitung, zumindest eine Streifenleitung und/oder zumindest eine Hohlleitung, in dem Garraum mit einem Leitungssystem, insbesondere umfassend zumindest eine Koaxialleitung, zumindest eine Bandleitung, zumindest eine Streifenleitung und/oder zumindest eine Hohlleitung, in dem Geräte- oder Technikraum zumindest eine Dichtung aufweist, die das Innere des Garraums von dem Äußeren desselben elektrisch isoliert und/oder hermetisch abdichtet.
Bei dieser Ausführungsform ist besonders bevorzugt, daß die Dichtung zur elektrischen Isolation zwischen der Verbindungsleitung im Garraum und dem Leitungssystem in dem Geräte- oder Technikraum ein elektrisch nicht-leitendes Glied umfaßt.
Bei der zuvor genannten Alternative des erfindungsgemäßen Gargeräts kann ferner vorgesehen sein, daß das Glied eine Substrathülse umfaßt, die zumindest teilweise zumindest eine Empfangseinrichtung und/oder zumindest eine Emissionseinrichtung, wie in Form eines ersten oder zweiten Ankoppelstifts zur Einkopplung und/oder Auskopplung von elektromagnetischen Wellen in die Koaxialleitung, die Bandleitung, die Streifenleitung und/oder die Hohlleitung aufnimmt.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, daß der Ankoppelstift eine Länge von ca. λ/2 und/oder ca. λ/4 aufweist.
Bei den beiden vorgenannten zwei Alternativen wird mit der Erfindung auch vorgeschlagen, daß die Substrathülse einen Innenleiter des Koaxialkabels fixiert, insbesondere mittig innerhalb eines Außenleiters des Koaxialkabels zentriert.
Besonders bevorzugt ist für das erfindungsgemäße Gargerät, daß die Dichtung zur hermetischen Abdichtung zumindest einen Dichtungsring zwischen einer Garraumwand, insbesondere in Form einer Garraumseitenwand und/oder eines Garraumbodens, und dem elektrisch nicht-leitenden Glied umfaßt.
Weiterhin kann ein erfindungsgemäßes Gargerät aufweisen zumindest ein in dem Garraum anordbares Zubehörteil, insbesondere in Form eines Einhängegestells, eines Hordengestellwagens oder eines Tellerregeneriergestells, wobei durch das Zubehörteil vorzugsweise die Behandlungsebenen festlegbar sind.
Bei dieser Ausführungsform wird mit der Erfindung auch vorgeschlagen, daß das Zubehörteil zwei jeweils parallel zu einer Garraumseitenwand verlaufende, sich gegenüberstehende, spiegelsymmetrische Komponenten aufweist, wobei jede Komponente zumindest einen vertikalen Träger und zumindest zwei horizontale Träger aufweist.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß im wesentlichen parallel zu zumindest zwei Komponenten des Zubehörteils zumindest bereichsweise zumindest teilweise eine erfindungsgemäße Antennenstruktur verläuft, wobei insbesondere beide Antennenstrukturen mit einer gemeinsamen Mikrowellenquelle verbunden sind.
Auch ist bevorzugt, daß die Leitungssysteme und/oder Verbindungsleitungen der beiden Antennenstrukturen elektrisch miteinander verbunden sind.
Für das Gargerät wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß jedes Leitungssystem und/oder jede Verbindungsleitung den gleichen Wellenwiderstand wie die Mikrowellenquelle, vorzugsweise in Höhe von 50 Ohm, aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Gargerät mit Heißluft und/oder Dampf betreibbar ist.
Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Antennen einzeln anregbar sind, wobei vorzugsweise die im Bereich einer, insbesondere durch eine Schiene des Zubehörteils festgelegte, Behandlungsebene angeordnete(n) Antenne(n) angeregt ist bzw. sind, wenn in diese Behandlungsebene ein Gargutträger eingeschoben ist und/oder in der vorzugsweise durch die Schiene des Zubehörteils festgelegten Behandlungsebene Gargut erfaßt ist.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zu Grunde, daß eine Antennenstruktur es ermöglichen kann, über eine Vielzahl von Antennen Mikrowellen der Wellenlänge λ gleichphasig und gleichmäßig bzw. betragsmäßig gleich in einen Garraum, und zwar in verschiedene Behandlungsebenen in dem Garraum, also auch in Gargut in den Behandlungsebenen, auszustrahlen, indem die Antennen an zumindest einer Garraumwand jeweils im Bereich der Behandlungsebenen und damit sehr nahe am Gargut angeordnet sind und die Antennen selbst λ-Schleifen und/oder λ/2-Schleife darstellen. Hierbei wird unter einer betragsmäßig gleichen Einspeisung von Mikrowellen verstanden, daß die zuführenden und rückführenden Leitungen zu den Antennen der Antennenstruktur im wesentlichen den gleichen Wellenwiderstand aufweisen. Unter einer λ–Schleifen-Antenne bzw. einer λ/2-Schleifen-Antenne wird verstanden, daß die Antenne in Form eines Bügels mit geerdeten Enden ausgebildet ist, wobei der Abstand der Enden gleich der Wellenlänge bzw. der halben Wellenlänge der eingespeisten Mikrowellen ist. Dabei ist der Einsatz speziellen Mikrowellensonderzubehörs, wie in Form von Teflon- oder Keramikeinschüben nicht nötig.
Um λ-Schleifen-Antennen zu erhalten, sind die Längen von Leitungen bzw. Leitern zu den Antennen auf ganzzahlige Vielfache von λ/4 und/oder λ/2 abgestimmt. Zudem sollen die Impedanzen der Leitungen bzw. Leiter so abgestimmt sein, daß sie in eine vorzugsweise 50-Ω Widerstandsleitung zu einer Mikrowellenquelle zusammenführbar sind und eine betragsmäßig gleiche Mikrowelleneinspeisung der Antennen gewährleisten.
Bei dem erfindungsgemäßen Gargerät bzw. der erfindungsgemäßen Antennenstruktur werden die Mikrowellen von einem oder mehreren Mikrowellengeneratoren erzeugt und über einen Einspeisepunkt in die Antennenstruktur eingespeist. Die an die Antennen übertragene Energie wird aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus der Antennenstruktur gleichmäßig in den Garraum abgestrahlt. Ein Leitungssystem von dem einen oder den mehreren Generator(en) zu dem Einspeisepunkt und eine Verbindungsleitung der Antennenstruktur, die zur Leitung der Mikrowellenenergie von dem Einspeisepunkt zu den jeweiligen Antennen dient, kann je nach Größe des Garraums bzw. des Geräte- oder Technikraums, in dem der oder die Generatoren angeordnet ist bzw. sind, als Streifenleitung, Koplanarleitung, Stripleitung, Bandleitung, Ko axialleitung oder Slableitung ausgeführt werden. Dabei wird unter einer Streifenleitung ein Wellenleiter verstanden, der zumindest einen Streifenleiter aufweist, der auf ein Substrat aufgebracht ist. Auf einer gegenüberliegenden Seite des Substrats ist zumindest ein Basis- bzw. ein Masseleiter aufgebracht. Unter einer Koplanarleitung wird ein Wellenleiter verstanden, bei dem auf ein Substrat ein Planarleiter aufgebracht ist, wobei auf der gleichen Seite des Substrats zumindest ein Basis- bzw. Masseleiter aufgebracht ist. Koaxialleitungen gemäß der Erfindung können beliebige Geometrien aufweisen, das heißt ein Innenleiter der Koaxialleitung kann von einem Außenleiter, der verschiedenste Querschnittsgeometrien, wie kreisförmig, rechteckig, quadratisch, u-förmig, v-förmig und/oder halbkreisförmig, aufweisen kann, umgeben sein. Unter Slableitungen wird ein auf ein Substrat aufgebrachter Plattenleiter verstanden.
Die Antennen der Antennenstruktur können sowohl als magnetische als auch elektrische Strahler ausgeführt sein, wobei lediglich die geometrischen Abmessungen der Antennenstruktur ein ganzzahliges Vielfaches eines Viertels oder einer Hälfte einer Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung sein sollten. Sowohl das Leitungssystem als auch die Verbindungsleitung können zumindest bereichsweise durch eine Garraumwand, an der die Antennenstruktur befestigt ist, gebildet sein. So kann die Garraumwand als Substrat oder Basisleiter bzw. Außenleiter dienen.
Gemäß der Erfindung wird die Antennenstruktur an zumindest einer Wand eines Garraums befestigt. Um beispielsweise eine leichte Reinigung des Garraums zu ermöglichen oder die Antennenstruktur, insbesondere zur Anpassung an eine Anzahl benötigter oder gewünschter Behandlungsebenen, leicht auswechseln zu können, kann die erfindungsgemäße Antennenstruktur ein Kopplung- und/oder Durchführungssystem aufweisen, mit dem nicht nur störungsfrei Mikrowellen von der Mikrowellenquelle in einem Geräte- oder Technikraum zu der Antennenstruktur in einem Garraum übertragen werden können, sondern auch ein Entnehmen der Antennenstruktur aus dem Garraum ermöglicht wird. Es wird jedoch sichergestellt, daß Reinigungs- oder Garatmosphäre, die insbesondere Wasser, Fett, Dampf und/oder dergleichen enthält, den Garraum nicht verläßt. Zu diesem Zweck wird vorteilhafter Weise eine berührungslose, kapazitive Durchführung von Mikrowellen realisiert.
Die erfindungsgemäße Antennenstruktur bzw. das erfindungsgemäße Gargerät weist somit die Vorteile auf, daß dadurch, daß die Antennen grundsätzlich fest mit einem Wellenleiter zur Einspeisung von Mikrowellen verbunden sind bzw. an den Wänden des Garraums angeordnet bzw. befestigt sind, wobei keine lösbaren Mikrowellenkopplungen oder lösbaren Durchführungen benötigt werden. Somit werden Fehlfunktionen des Gargeräts vermieden und gleichzeitig können beliebige Zubehörteile in dem Gargerät verwendet werden. Selbst bei Verwendung einer Mikrowellenkopplung oder lösbaren Durchführung, um eine Entnahme der Antennenstruktur aus dem Garraum zu ermöglichen, werden Fehlfunktionen weitestgehend vermieden, da die Frequenz der Entnahme der Antennenstruktur deutlich geringer ist als bei Anordnung der Antennenstruktur in einem Zubehörteil. Auf Grund der Tatsache, daß als auswechselbare Zubehörteile im Wesentlichen beliebige mikrowellentaugliche Zubehörteile ohne zusätzlichen Aufwand in dem erfindungsgemäßen Gargerät verwendet werden können, kann auf spezielle Zubehörteile, die besondere Kompatibilitätserfordernisse erfüllen müssen, verzichtet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beispielhaft aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Gargeräts mit einer erfindungsgemäßen Antennenstruktur;
2a eine Querschnittsansicht durch ein erstes Leitungssystem der erfindungsgemäßen Antennenstruktur;
2b eine schematische Aufsicht auf einen Abschnitt eines zweiten Leitungssystems;
2c eine Querschnittsansicht einer Verbindungsleitung; und
3 eine Längsschnittansicht eines Kopplungs- und Durchführungssystems eines erfindungsgemäßen Gargeräts.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Antennenstruktur 1 zum Einsatz in einem Gargerät dargestellt, wobei von dem Gargerät, insbesondere ein sogenannter Innenkasten 3, der einen Garraum 5 begrenzt, mit einer Vielzahl von Antennen 7 gezeigt ist. Ein in der 1 nicht dargestellter, erster Leiter, der von einem Leitungssystem, wie bereits aus der EP 1 670 290 A1 bekannt, umfaßt ist und auf den später insbesondere mit Bezug auf die 2a und 2b noch eingegangen wird, führt Mikrowellen der Wellenlänge λ von einer Mikrowellenquelle (nicht gezeigt), die durch einen oder mehrere Mikrowellengeneratoren gebildet sein kann, zu der Antennenstruktur 1, in der sie schließlich zu den Antennen 7 in Form von λ-Schleifen mit jeweils zwei parallel geschalteten Antennenarmen 9, 11 gelangen. Der erste Leiter führt zu diesem Zwecke von der Mikrowellenquelle generierte Mikrowellen zu einem Einspeisepunkt 13 der Antennenstruktur 1. Er ist vorzugsweise als Hohlleiter ausgebildet und kann zumindest bereichsweise durch eine Garraumwand 15 des Garraums 5 gebildet werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Leistungssystem eine Koaxialleitung umfassen, insbesondere der erste Leiter als Innenleiter einer Koaxialleitung ausgebildet sein. Vorzugsweise wird dabei der Außenleiter zumindest bereichsweise durch die Garraumwand 15 gebildet.
In den Garraum 5 können Zubehörteile (nicht gezeigt), wie ein Einhängegestell, eingebracht werden, die wiederum Gargutträger, z. B. in Form von Blechen und dergleichen, in unterschiedlichen Ebenen tragen, die somit Behandlungsebenen im Garraum 5 darstellen. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform kann ein Zubehörteil mit bis zu zehn Behandlungsebenen eingesetzt werden, unter der Voraussetzung, daß jeder Behandlungsebene zumindest eine Antenne 7 zugeordnet werden soll.
Die Antennenstruktur 1 weist den Einspeisepunkt 13 auf, an dem die von der Mikrowellenquelle, die beispielsweise in einem Technikraum (nicht gezeigt) des Gargeräts angeordnet ist, erzeugten Mikrowellen von dem ersten Leiter in das Leitungssystem der Antennenstruktur 1 übergehen. Sowohl am Ausgang der Mikrowellenquelle als auch am Einspeisepunkt 13 der Antennenstruktur liegt ein Wellenwiderstand von 50 Ω an. Zwei zweite Leiter 16 einer Verbindungsleitung 17 der Antennenstruktur 1 starten am Einspeisepunkt 13.
Um das für die Antennenstruktur notwendige Bauvolumen so gering wie möglich zu halten, können die zweiten Leiter 16 der Verbindungsleitung 17 als Streifenleitungen, Koplanarleitungen, Strip- bzw. Streifenleitungen, Bandleitungen, Koaxialleitungen und/oder Platten- bzw. Slableitungen ausgeführt sein. In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die zweiten Leiter 16 als Streifenleitungen ausgebildet. Dabei wirkt die Garraumwand 15 als Basis- bzw. Massenleiter, auf der ein Substrat befestigt ist. Auf der der Garraumwand 15 gegenüberliegenden Seite des Substrats sind die zweiten Leiter 16 in Form von Streifenleitern aufgebracht. Dies wird genauer anhand von 2c später erläutert.
Von dem Einspeisepunkt 13 aus verzweigt sich die Verbindungsleitung 17 der Antennenstruktur 1 zu fünf ersten Verteilerpunkten 19, um Mikrowellenenergie in verschiedene Behandlungsebenen oder Gruppen von Behandlungsebenen einzuspeisen. Dabei beträgt die Entfernung zwischen dem Einspeisepunkt 13 und jedem Verteilerpunkt 19, d. h. die Länge jedes Teilstücks der zwei zweiten Leiter 16, Null oder ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 und/oder λ/2. Um in jeder Behandlungsebene eine gleichmäßige Einkopplung von Mikrowellenenergie zu ermöglichen, verzweigt sich jeder zweite Leiter 16 der Antennenstruktur 1 an jedem der ersten Verteilerpunkte 19 in zwei dritte Leiter 21, um Mikrowellen zu jeweils einem zweiten Verteilerpunkt 23, 25 zu führen. An den zweiten Verteilerpunkten 23, 25 verzweigen sich die dritten Leiter 21 in jeweils zwei vierte Leiter 24, 26, die die zweiten Verteilerpunkte 23, 25 mit Antennenansatzpunkten 27 verbinden, um die Mikrowellenenergie zu den Antennen 7 zu führen. In jeder Behandlungsebene sind zwei Antennenansatzpunkte 27 vorhanden, von denen sich in jeder Behandlungsebene insgesamt vier Antennenarme 9, 11 aus erstrecken. In einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, daß auf die vierten Leiter verzichtet wird und die Antennenansatzpunkte mit den dritten Leitern verbunden sind, also die Antennenansatzpunkte im Bereich der zweiten Verteilerpunkte ausgebildet sind. Dies würde sich anbieten, wenn nicht, wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform des Gargeräts, zehn Behandlungsebenen sondern nur fünf Behandlungsebenen benötigt werden bzw. vorgesehen sind. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein anderes Hordengestell mit nur fünf Behandlungsebenen eingesetzt wird. Der Abstand zwischen den Antennenansatzpunkten 27 in einer Behandlungsebene, d. h. die Länge jedes dritten und vierten Leiters 21, 24, 26 zwischen besagten Antennenansatzpunkten 27 beträgt ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 und/oder λ/2. Dazu kann der Abstand, d. h. die Länge jedes dritten Leiters 21, zwischen einem ersten Verteilerpunkt 19 und einem zweiten Verteilerpunkt 23, 25 und/oder der Abstand, d. h. die Länge jedes vierten Leiters 24, 26, zwischen einem zweiten Verteilerpunkt 23, 25 und einem Antennenansatzpunkt 27 auch ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 und/oder λ/2 betragen. Direkt übereinander angeordnete Behandlungsebenen, die von unterschiedlichen ersten oder zweiten Verteilerpunkten 19, 23, 25 aus gespeist werden, weisen daher zueinander versetzte Antennenansatzpunkte 27 auf. Mittels einer solchen Antennenstruktur 1 wird gewährleistet, daß alle Antennenarme 9, 11 gleichphasig und betragsmäßig gleich von der Mikrowellenquelle gespeist werden, also eine phasen- und betragsmäßige Gleichtaktspeisung aller Antennenarme 9, 11 vorliegt. Dies ermöglicht einen gleichmäßigen Energieeintrag in sich in den Behandlungsebenen, insbesondere sich auf in den Behandlungsebenen angeordneten Gargutträgern befindenden Gargut (nicht gezeigt).
Jede Antenne 7 ist als eine mittig an einem Antennenansatzpunkt 27 anregbare λ-Schleife ausgebildet, d. h. jeweils zwei Schleifenantennenarme 9, 11 sind an einem Antenennansatzpunkt 27 zur Verbindung mit einem vierten Leiter 23, 25 zusammengeführt, so daß diese beiden Antennenarme 9, 11 parallel geschaltet sind. Die einem Antennenansatzpunkt 27 zuzuordnenden Antennenarme 9, 11 breiten sich mit anderen Worten jeweils entgegengesetzt von dem Antennenansatzpunkt 27 in den Behandlungsebenen, insbesondere im wesentlichen parallel zu Schienen eines Zubehörteils, aus. Die von dem jeweiligen Antennenansatzpunkt 27 wegweisenden Enden der Antennenarme 9, 11 sind jeweils an einem Verbindungspunkt mit der Garraumwand 15, sei es kapazitiv, induktiv und/oder elektrisch leitend, verbunden und insbesondere über die Garraumwand 15 geerdet.
Eine mögliche erste Ausführungsform eines Abschnitts eines Leitungssystems 50 zur Verbindung des Einspeisepunkts 13 mit einer Mikrowellenquelle ist in 2a gezeigt. Dieser Abschnitt des Leitungssystems 50 ist in Form eines Koaxialleiters ausgebildet. Dabei wird ein Außenleiter der Koaxialleitung bereichsweise durch die Garraumwand 15 und durch an der Garraumwand 15 befestigte, insbesondere an diese angeschweißte, Profile 52 gebildet. Die Profile 52 und die Garraumwand 15 stellen die Masse des Koaxialleiters dar, in dem ein Rundleiter bzw. zylindrischer Innenleiter 54 angeordnet ist. Die geometrischen Abmessungen sind derart ausgelegt, daß ein 50 Ω Leistungssystem entsteht.
Eine zweite Ausführungsform eines Abschnitts eines Leitungssystems 50' ist in der 2b zu sehen, bei der eine Koplanarleitung verwendet wird. Auf einem Substrat 56 sind ein Innenleiter 54' in Form eines Planarleiters bzw. Streifenleiters und zwei Außenleiter 58', die Basis- bzw. Masseleiter darstellen, angeordnet. Auch dieser Abschnitt des Leitungssystems 50' ist derart ausgelegt, daß ein 50 Ω Leitungssystem entsteht, wobei die zwei Außenleiter 58' und der Innenleiter 52' ein Koplanarleitungssystem darstellen.
Der Aufbau der zuvor beschriebenen Leitungssysteme zur Leitung von Mikrowellen von dem Mikrowellengenerator zu dem Einspeisungspunkt 13 der Antennenstruktur 1 kann insbesondere auch für die Verbindungsleitungen zur Weiterleitung der Mikrowellen von dem Einspeisungspunkt 13 an die Antennen 7 bzw. Antennenarme 9, 11 verwendet werden. Diese Verbindungsleitungen können jedoch auch als Streifenleiter ausgebildet werden. In 2c ist als Beispiel ein Querschnitt durch eine Verbindungsleitung 17' dargestellt. Die Verbin dungsleitung 17' ist als Streifenleitung derart ausgebildet, daß ein Streifenleiter 60' unter Zwischenschaltung eines Substrats 62' auf der Garraumwand 15' befestigt ist. Die Garraumwand 15' wirkt als Basisleiter bzw. Masseleiter für den Streifenleiter 60'. Auf diese Weise wird eine Weiterleitung der Mikrowellenenergie von dem Einspeisungspunkt an die Antennen mit einem vergleichsweise geringen Bauvolumen ermöglicht.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die Antennenstruktur 1 im wesentlichen fest an der Garraumwand 15 befestigt. Um jedoch eine Reinigung des Gargeräts, insbesondere des Garraums 5, zu vereinfachen oder die Antennenstruktur 1 auswechseln zu können, kann vorgesehen sein, daß die Antennenstruktur 1 lösbar an der Garraumwand 15 befestigt wird. Da die Antennenstruktur 1 nur in Ausnahmesituationen aus dem Garraum entfernt und anschließend wieder in diesen eingebracht wird, werden Fehlfunktionen des Gargeräts durch eine unzureichende Verbindung der Antennenstruktur 1 mit der Mikrowellenquelle im wesentlichen vermieden. Insbesondere im Vergleich zur Anordnung der Antennenstruktur in einem Zubehörteil, welches während eines Betriebs des Gargeräts mehrfach aus dem Garraum herausgenommen und wieder in dieses eingebracht wird, wie im Falle eines Hordengestellwagens, so daß nicht in solch einem großen Umfang auf eine zuverlässige Verbindung der Antennenstruktur mit dem Mikrowellengenerator geachtet werden kann, ist in diesen Ausnahmesituationen eine höhere Aufmerksamkeit einer Bedienperson vorhanden, die sich so beim Einbau der Antennenstruktur auf eine korrekte Kopplung der Antennenstruktur an den Mikrowellengenerator konzentriert.
In dem Fall, in dem das Leitungssystem zur Zuleitung der Mikrowellenenergie von der Mikrowellenquelle an einen Einspeisepunkt 13 einen Hohlleiter aufweist, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die Verbindungsleitung im Bereich des Einspeisungspunktes zumindest eine Empfangseinrichtung, wie in Form eines ersten Ankoppelstiftes, aufweist. Diese Empfangseinrichtung kann dann in den Hohlleiter hineinragen, um die in den Hohlleiter geführten Mikrowellen zu empfangen und in den Koaxialleiter einzuleiten.
Um die Antennen 7 über Leitungssystem mit der Mikrowellenquelle zu koppeln, die sich in dem Geräte- oder Technikraum eines Gargeräts befindet, muß zum lösbaren Befestigen der Antennenstruktur 1 an der Garraumwand 15 zum einen ein Durchgang durch die Garraumwand 15 und zum anderen eine Kopplungsstelle, die es ermöglicht, daß die Antennenstruktur 1 aus dem Garraum 5 des Gargeräts entnehmbar ist, bereitgestellt werden. Ein hierfür geeignetes kombiniertes Kopplungs- und Durchführungssystem 100 eines erfindungsgemäßen Gargeräts ist der 3 in Verbindung mit einer Verbindungsleitung 150, die einen Innenleiter 154 sowie zumindest einen Außenleiter 152 aufweist, zu entnehmen.
Das Kopplungs- und Durchführungssystem 100 wird von der Mikrowellenquelle (nicht gezeigt) im Technikraum 102 des Gargeräts über ein Leitungssystem in Form einer Koaxialleitung 104, die einen Außenleiter 106 und einen Innenleiter 108 aufweist, mit Mikrowellen der Wellenlänge λ gespeist. Der Innenleiter 108 des Koaxialkabels 104 endet in einem zweiten Ankoppelstift 110, der eine elektrische Länge von λ/4 und/oder λ/2 aufweist und in einer Substrathülse 112 eingebettet ist, die sich seitlich von dem Ankoppelstift 110 aus weiter, über den Durchmesser des Außenleiters 106 des Koaxialkabels 104 heraus, erstreckt. Die Substrathülse 112 ist an ihrem äußeren Randbereich 114 durch eine Befestigungsvorrichtung 116, vorzugsweise in Form einer Schraubverbindung, an einem Basisteil 118 befestigt, wobei zwischen der Substrathülse 112 und dem Basisteil 118 ein erster Dichtungsring 120 angeordnet sein kann. Die Substrathülse 112, die in ihrem äußeren Randbereich 114 scheibenförmig ausgebildet ist, wird durch die Befestigungsvorrichtung 116 auf den ersten Dichtungsring 120 gedrückt, so daß die Substrathülse 112 mit dem ersten Dichtungsring 120 eine Dichtung zwischen einem Garraum 122 und einem Inneren des Koaxialleiters 104 darstellt. Somit können Dampfe, Fette und andere Stoffe, die sich im Garraum 122 befinden, nicht in das Innere des Koaxialkabels 104 eindringen, insbesondere, wenn sich die Antennenstruktur 1, das die Verbindungsleitung 150 umfaßt, sich nicht im Garraum 122 befindet.
Die Substrathülse 112 kann in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Dicken aufweisen, um elektrische und/oder mechanische Eigenschaften des Kopplungs- und Durchführungssystems 100 zu optimieren. Die Substrathülse 112 ist dabei jedoch nicht elektrisch leitend, da dann ein Kurzschluß auftreten könnte. Die Substrathülse 112 hat noch eine weitere Funktion, nämlich das Fixieren des Innenleiters 108 des Koaxialkabels 104. So ist durch sie gewährleistet, daß sich der Abstand zwischen dem Innenleiter 108 und dem Außenleiter 106 nicht verändert und damit die elektrischen Eigenschaften des gesamten Mikrowellensystems unverändert bleiben. Ferner ist die Substrathülse 112 im Bereich des Ankoppelstifts 110 mit einer Metallhülse 124 abgedeckt, die im direkten, leitenden Kontakt mit dem Innenleiter 154 der Verbindungsleitung 150 stehen kann, nämlich dann, wenn die Antennenstruktur in den Garraum 122 eingebracht ist, so daß dieser Innenleiter 154 eine Fortführung des Innenleiters 108 des Koaxialkabels 104 darstellt.
Eine weitere Abdichtung zwischen dem Garraum 122 und dem Geräteraum 102 wird durch einen zweiten Dichtungsring 130 zwischen dem Basisteil 118 und einer Garraumwand, insbesondere einer Garraumseitenwand 134 bzw. einem Garraumboden erreicht, und zwar mittels einer Mutter 132, die das Basisteil 118 gegen die Garraumseitenwand 134 preßt. Die Garraumseitenwand 134 ist im allgemeinen aus einem V2A-Blech geformt. Über den Dichtungsring 130 ist somit gewährleistet, daß durch das Kopplungs- und Durchführungssystem 100 keine Garraumatmosphäre aus dem Garraum 122 entlang des Basisteils 118 in den Geräteraum 102 gelangen kann.
Auf der Substrathülse 112 ist ferner ein Metallteil 140 aufgebracht, das eine Fortsetzung des Außenleiters 106 des Koaxialkabels 104 darstellt und in den Außenleiter 152 übergeht. Dadurch ist der Außenleiter 152 geerdet, stellt also eine Masseleitung dar, und ist mit dem Außenleiter 106 des Koaxialkabels 104 verbunden. Sowohl der Außenleiter 106 als auch der Innenleiter 104 sind somit elektrisch im Garraum 122 weitergeführt, obwohl aufgrund der Substrathülse 112 keine Berührung mit dem Außenleiter 152 und dem Innenleiter 154 vorliegt.
Somit ist festzuhalten, daß eine kapazitive Kopplung zwischen dem Koaxialkabel 104 im Technikraum 102 und der Verbindungsleitung 150 im Garraum 122 unter Zwischenschaltung der Substrathülse 112 vorliegt. Die kapazitive Kopplung liegt selbstverständlich nur dann vor, wenn die Antennenstruktur derart im Garraum 120 angeordnet ist, daß der Außenleiter 150 in leitendem Kontakt mit dem Metallteil 140 steht, während der Innenleiter 154 in leitendem Kontakt mit der Metallhülse 124 steht. Die Verbindung zwischen dem Außenleiter 152 und dem Metallteil 140 sowie auch zwischen dem Innenleiter 154 und der Metallhülse 124 ist somit lösbar gestaltet, um die Antennenstruktur insgesamt aus dem Garraum 122 herausnehmbar auszugestalten.
Vorteilhafterweise verfügt ein erfindungsgemäßes Gargerät über zwei Antennenstrukturen 1, nämlich aus zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Garraums 112, die jedoch beide über ein einziges Kopplungs- und Durchführungssystem 100 mit einer Mikrowellenquelle verbunden sein können. Es kommen somit zwei Antennenstrukturen 1 gemäß 1 zum Einsatz, deren Verbindungsleitungen 150 miteinander verbunden sind.
Obwohl in der vorangehenden Beschreibung ein Kopplungs- und Durchführungssystem dargestellt wurde, daß die Kopplung eines Leitungssystems in Form einer Koaxialleitung an eine Verbindungsleitung in Form einer Koaxialleitung ermöglicht, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. So können Kopplungs- und Durchführungssysteme eingesetzt werden, die als Hohlleiterkopplungen, insbesondere zur Kopplung eines Hohlleiters an eine Koaxialleitung oder Streifenleitung oder zu Kopplung zweier Hohlleitungen geeignet sind.
Ferner können in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsformen die einzelnen Behandlungsebenen der Antennenstruktur 1 einzeln ab- oder angeschaltet werden, um gezielt Gargut in einer Ebene mit Mikrowellen zu beaufschlagen. Vorzugsweise erfolgt eine Abschaltung der Mikrowellenzufuhr zu Antennenarmen 9, 11 automatisch, nämlich dann, wenn kein Gargutträger in die entsprechende Ebene eingeschoben wird, beispielsweise durch einen mechanischen Schalter, der die Leitung zu den einzelnen Antennenansatzpunkten 27 unterbricht. Dabei muß natürlich berücksichtigt werden, daß die unterbrochene Leitung einen passenden Abschluß bzw. Widerstand aufweist, so daß der Rest der Antennenstruktur 1 nicht durch das Abschalten einer Ebene gestört wird.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Antennenstruktur
3: Innenkasten
5: Garraum
7: λ-Schleifen-Antenne
9: Antennenarm
11: Antennenarm
13: Einspeisepunkt
15, 15': Garraumwand
16: Leiter
17, 17': Verbindungsleitung
19: Verteilerpunkt
21: Leiter
23: Verteilerpunkt
24: Leiter
25: Verteilerpunkt
26: Leiter
27: Antennenansatzpunkt
29: Verbindungspunkt
50, 50': Leitungssystem
52: Profil
54, 54': Innenleiter
56: Substrat
58': Außenleiter
60': Streifenleiter
62': Substrat
100: Kopplungs- und Durchführungssystem
102: Technikraum
104: Koaxialkabel
106: Außenleiter
108: Innenleiter
110: Ankoppelstift
112: Substrathülse
114: Randbereich
116: Befestigungsvorrichtung
118: Basisteil
120: Dichtungsring
122: Garraum
124: Metallhülse
130: Dichtungsring
132: Mutter
134: Garraumseitenwand
140: Metallteil
150: Verbindungsleitung
152: Außenleiter
154: Innenleiter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1670290 A1 [0002, 0002, 0056]
- US 5334403 [0003]
- US 2004/0004074 [0004]
- DE 2650681 A1 [0005]
- EP 1241923 A1 [0006]
- EP 0563999 A2 [0007]
- US 6323471 B1 [0008]
- DE 102006007734 [0009]

Claims

Antennenstruktur (1) für ein Gargerät mit einem Garraum (5, 122), in dem Gargut in zumindest zwei Behandlungsebenen anordbar ist, und mit einem vom Garraum (5, 122) getrennten Geräte- oder Technikraum (102), in dem zumindest eine Mikrowellenquelle angeordnet ist, wobei die Antennenstruktur (1) von der Mikrowellenquelle mit Mikro wellen der Wellenlänge λ durch zumindest einen an zumindest einer Wand (15, 134) des Garraums (5, 122) ausgebildeten Einspeisepunkt (13) speisbar ist und pro Behandlungsebene zumindest eine Antenne (7) zur Abstrahlung von Mikrowellen umfaßt, wobei jede Antenne (7) eine λ-Schleife und/oder λ/2-Schleife darstellt, wobei zumindest ein Antennenansatzpunkt (27) pro Behandlungsebene vorgesehen ist, jede Antenne (7) mittig über einen Antennenansatzpunkt (27) anregbar ist und zwei parallel geschaltete Antennenarme (9, 11) aufweist, die sich in einem Antennenansatzpunkt (27) treffen, und alle Antennen (7) derart miteinander gekoppelt sind, daß die Längen von Leitungen bzw. Leitern zu den Antennen (7) auf ganzzahlige Vielfache von λ/2 und/oder λ/4 abgestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstruktur an der Wand (15, 134) des Garraums (5, 122) angebracht ist.
Antennenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (7) derart miteinander gekoppelt sind, daß sie phasen- und/oder betragsmäßig gleich mit Mikrowellen speisbar sind.
Antennenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsebenen durch zumindest ein in dem Garraum (5, 122) anordbares Zubehörteil bereitstellbar sind.
Antennenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspeisepunkt (13) für die Mikrowellen über ein Leitungssystem (50, 50') mit der Mikrowellenquelle verbindbar ist und/oder an dem Einspeisepunkt (13) ein bestimmter Wellenwiderstand, vorzugsweise in Höhe von 50 Ohm, anliegt.
Antennenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (50, 50'), zumindest eine Verbindungsleitung (17, 150) zwischen dem Einspeisepunkt (13) und zumindest einem Antennenansatzpunkt (27) und/oder zumindest einem Antennenarm (9, 11) und/oder zumindest ein Antennenarm in Form zumindest einer Koaxialleitung (152, 154), insbesondere mit zumindest einem Innenleiter (54, 154) und zumindest einem Außenleiter (52, 152), zumindest einer Bandleitung, insbesondere mit zumindest einem Bandleiter, zumindest einer Hohlleitung, insbesondere mit zumindest einem Hohlleiter, zumindest einer Plattenleitung und/oder Slableitung, insbesondere mit zumindest einem Plattenleiter und/oder zumindest einem Substrat, zumindest einer Koplanarleitung, insbesondere mit zumindest einem Planarleiter (54'), zumindest einem Substrat (56) und/oder zumindest einem Basisleiter (58'), wobei vorzugsweise der Planarleiter und der Basisleiter auf einer gemeinsamen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, und/oder zumindest einer Streifenleitung, insbesondere mit zumindest einem Streifenleiter (60), einem Substrat (62) und/oder zumindest einem Basisleiter (15), wobei der Streifenleiter (60) und der Basisleiter (15) vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats (62) angeordnet sind, ausgebildet ist bzw. sind.
Antennenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter, der Bandleiter und/oder der Streifenleiter des Leitungssystems (50, 50') einen ersten Leiter darstellt, der am Einspeisepunkt (13) mit zumindest einem zweiten Leiter (16), vorzugsweise mit zumindest zwei zweiten Leitern (16), der Verbindungsleitung (17, 150), insbesondere zumindest einem Bandleiter, zumindest einem Streifenleiter, zumindest einem Plattenleiter, zumindest einem Planarleiter und/oder zumindest einem Innenleiter der Verbindungsleitung (17, 150), verbunden ist.
Antennenstruktur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweiter Leiter (16) der Verbindungsleitung (17, 150), insbesondere zumindest ein Bandleiter, zumindest ein Streifenleiter, zumindest ein Plattenleiter, zumindest ein Planarleiter und/oder zumindest ein Innenleiter der Verbindungsleitung (17, 150), vorzugsweise zumindest zwei zweite Leiter der Verbindungsleitung, mit dem Hohlleiter des Leitungssystems (50, 50') in Wirkverbindung steht, vorzugsweise der zweite Leiter der Verbindungsleitung (17, 150) und/oder zumindest eine mit dem zweiten Leiter der Verbindungsleitung (17, 150) in Wirkverbindung stehende Empfangseinrichtung, wie zumindest ein erster Ankoppelstift, insbesondere zumindest zwei mit den zwei zweiten Leitern der Verbindungsleitung (17, 150) in Wirkverbindung stehende Empfangseinrichtungen, in den Hohlleiter des Leitungssystems (50, 50') hineinragt und/oder zumindest eine Emissionseinrichtung, wie ein zweiter Ankoppelstift, zumindest bereichsweise in dem Hohlleiter des Leistungssystems angeordnet ist.
Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialleitung, insbesondere der Außenleiter (52), die Bandleitung, insbesondere der Bandleiter, die Hohlleitung, insbesondere der Hohlleiter, die Streifenleitung, insbesondere das Substrat und/oder der Basisleiter, die Plattenleitung, insbesondere das Substrat, und/oder die Koplanarleitung, insbesondere das Substrat und/oder der Basisleiter, des Leitungssystems (50, 50') und/oder der Verbindungsleitung (17, 150) zumindest bereichsweise durch zumindest eine Garraumwand (15, 134), insbesondere die Garraumwand (15) an der der Einspeisepunkt (13) ausgebildet ist, bereitgestellt ist bzw. sind.
Antennenstruktur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweiten Leiter (16) der Verbindungsleitung (17, 150) jeweils zumindest teilweise senkrecht zu den Behandlungsebenen, insbesondere im wesentlichen parallel zu einem vertikalen Träger des Zubehörteils, erstrecken.
Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch zumindest einen ersten Verteilerpunkt (19) zwischen dem Einspeisepunkt (13) und den Antennen (7), an dem vorzugsweise ein zweiter Leiter (16) der Verbindungsleitung (17, 150) mit zumindest zwei dritten Leitern (21) der Verbindungsleitung (17, 150) verbunden ist.
Antennenstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweiter Verteilerpunkt (23, 25) zwischen dem Einspeisepunkt (13) und den Antennen (7) vorgesehen ist, an dem vorzugsweise ein dritter Leiter (21) der Verbindungsleitung (17, 150) mit zumindest zwei vierten Leitern (24, 26) der Verbindungsleitung (17, 150) verbunden ist.
Antennenstruktur nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest zwei dritte oder vierte Leiter (24, 26) der Verbindungsleitung (17, 150) jeweils zu einer unterschiedlichen Behandlungsebene für Gargut im Garraum, insbesondere bestimmt durch einen horizontalen Träger, wie in Form einer Schiene, des Zubehörteils, erstrecken.
Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Antennenansatzpunkt (27) jeweils ein dritter und/oder ein vierter Leiter (24, 26) der Verbindungsleitung (17, 150) mit einer Antenne (7) verbunden ist.
Antennenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Behandlungsebene zumindest zwei Antennen (7) angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder Antenne (7) ein Antennenansatzpunkt (27) zugeordnet ist.
Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Einspeisepunkt (13), jedem ersten (19) und/oder zweiten Verteilerpunkt (23, 25) und/oder jedem Antennenansatzpunkt (27) jeweils ein ganzzahliges Vielfaches von ca. λ/2 und/oder ca. λ/4 beträgt.
Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen jedem ersten (19) und/oder zweiten Verteilerpunkt (23, 25) und dem/den damit verbundenen Antennenansatzpunkt(en) (27) jeweils ein ganzzahliges Vielfaches von ca. λ/2 und/oder ca. λ/4 beträgt.
Gargerät mit einem Garraum (5, 122), in dem zumindest Gargut in zumindest zwei Behandlungsebenen zumindest zeitweise anordbar ist, mit einem vom Garraum (5, 122) getrennten Geräte- oder Technikraum (102), in dem zumindest eine Mikrowellenquelle angeordnet ist, und mit zumindest einer Antennenstruktur (1) von der Mikrowellenquelle mit Mikrowellen der Wellenlänge λ speisbar ist und pro Behandlungsebene zumindest eine Antenne (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstruktur (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche an zumindest einer Garraumwand (15, 134) ausgeformt ist.
Gargerät nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch zumindest ein Kopplungs- und/oder Durchführungssystem (100) zur lösbaren, elektrisch nicht leitenden und somit berührungslosen, kapazitiven Verbindung der Mikrowellenquelle und der Antennenstruktur (1).
Gargerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende und somit berührungslose, kapazitive Verbindung automatisch durch Anbringen der Antennenstruktur (1) an der Garraumwand (15, 134) herstellbar ist, vorzugsweise über eine Steckverbindung.
Gargerät nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gargerät, insbesondere das Kopplungs- und/oder Durchführungssystem (100), zum Koppeln einer Verbindungsleitung (17, 150) der Antennenstruktur (1), insbesondere umfassend zumindest eine Koaxialleitung, zumindest eine Bandleitung, zumindest eine Streifenleitung (16) und/oder zumindest eine Hohlleitung, in dem Garraum (122) mit einem Leitungssystem (50, 50'), insbesondere umfassend zumindest eine Koaxialleitung (104), zumindest eine Bandleitung, zumindest eine Streifenleitung und/oder zumindest eine Hohlleitung, in dem Geräte- oder Technikraum (102) zumindest eine Dichtung (112, 120, 130) aufweist, die das Innere des Garraums (5, 122) von dem Äußeren desselben elektrisch isoliert und/oder hermetisch abdichtet.
Gargerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (112, 120, 130) zur elektrischen Isolation zwischen der Verbindungsleitung im Garraum (5, 122) und dem Leitungssystem (50, 50') in dem Geräte- oder Technikraum (102) ein elektrisch nicht-leitendes Glied umfaßt.
Gargerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied eine Substrathülse (112) umfaßt, die zumindest teilweise zumindest eine Empfangseinrichtung und/oder zumindest eine Emissionseinrichtung, wie in Form eines ersten oder zweiten Ankoppelstifts (100) zur Einkopplung und/oder Auskopplung von elektromagnetischen Wellen in die Koaxialleitung (104), die Bandleitung, die Streifenleitung und/oder die Hohlleitung aufnimmt.
Gargerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankoppelstift (110) eine Länge von ca. λ/2 und/oder ca. λ/4 aufweist.
Gargerät nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathülse (112) einen Innenleiter (108) des Koaxialkabels (104) fixiert, insbesondere mittig innerhalb eines Außenleiters (106) des Koaxialkabels (104) zentriert.
Gargerät nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (112, 120, 130) zur hermetischen Abdichtung zumindest einen Dich tungsring (120, 130) zwischen einer Garraumwand, insbesondere in Form einer Garraumseitenwand (15, 134) und/oder eines Garraumbodens, und dem elektrisch nichtleitenden Glied umfaßt.
Gargerät nach einem der Ansprüche 17 bis 25, gekennzeichnet durch zumindest ein in dem Garraum (5, 122) anordbares Zubehörteil, insbesondere in Form eines Einhängegestells, eines Hordengestellwagens oder eines Tellerregeneriergestells, wobei durch das Zubehörteil vorzugsweise die Behandlungsebenen festlegbar sind.
Gargerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Zubehörteil zwei jeweils parallel zu einer Garraumseitenwand (15, 134) verlaufende, sich gegenüberstehende, spiegelsymmetrische Komponenten aufweist, wobei jede Komponente zumindest einen vertikalen Träger und zumindest zwei horizontale Träger aufweist.
Gargerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen parallel zu zumindest zwei Komponenten des Zubehörteils zumindest bereichsweise zumindest teilweise eine Antennenstruktur (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 verläuft, wobei insbesondere beide Antennenstrukturen (1) mit einer gemeinsamen Mikrowellenquelle verbunden sind.
Gargerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungssysteme (50, 50') und/oder Verbindungsleitungen (17, 150) der beiden Antennenstrukturen (1) elektrisch miteinander verbunden sind.
Gargerät nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leitungssystem (50, 50') und/oder jede Verbindungsleitung (17, 150) den glei chen Wellenwiderstand wie die Mikrowellenquelle, vorzugsweise in Höhe von 50 Ohm, aufweist.
Gargerät nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe mit Heißluft und/oder Dampf betreibbar ist.
Gargerät nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (7) einzeln anregbar sind, wobei vorzugsweise die im Bereich einer, insbesondere durch eine Schiene des Zubehörteils festgelegte, Behandlungsebene angeordnete(n) Antenne(n) (7) angeregt ist bzw. sind, wenn in diese Behandlungsebene ein Gargutträger eingeschoben ist und/oder in der vorzugsweise durch die Schiene des Zubehörteils festgelegten Behandlungsebene Gargut erfaßt ist.