DE102013109053B4 - Cooking appliance with a cooking chamber and a microwave source - Google Patents
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- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/72—Radiators or antennas
- H05B6/725—Rotatable antennas
Abstract
Gargerät (10) mit einem Garraum (12), einer Mikrowellenquelle (24), einem Lüfterrad (16), einem Motor (20) für das Lüfterrad (16) und einer Antriebswelle (18) für das Lüfterrad (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (18) als Hohlleiter für elektromagnetische Strahlung ausgeführt ist und mit der Mikrowellenquelle (24) in Verbindung steht.Cooking appliance (10) having a cooking chamber (12), a microwave source (24), a fan wheel (16), a motor (20) for the fan wheel (16) and a drive shaft (18) for the fan wheel (16), characterized in that the drive shaft (18) is designed as a waveguide for electromagnetic radiation and is in communication with the microwave source (24).
Description
Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum, einer Mikrowellenquelle, einem Lüfterrad, einem Motor für das Lüfterrad und einer Antriebswelle für das Lüfterrad.The invention relates to a cooking appliance with a cooking chamber, a microwave source, a fan, a motor for the fan and a drive shaft for the fan.
Gargeräte, die einen Garraum sowie eine Mikrowellenquelle aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Mikrowellenquelle dient dazu, Mikrowellen zu erzeugen, die für das Garen eines Garguts im Garraum verwendet werden. Die Mikrowellenquelle ist dabei typischerweise in der Nähe des Garraums angeordnet, sodass die von der Mikrowellenquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung, insbesondere Mikrowellen, über einen Leiter zu einer im Garraum angeordneten Antenne geleitet werden. Über die Antenne werden die Mikrowellen in den Garraum eingekoppelt, in dem sie auf das zu garende Gargut treffen. Damit das erzeugte elektromagnetische Feld im Garraum homogen ist, weisen derartige Gargeräte einen sogenannten Rührer auf, welcher außerhalb des Garraums, typischerweise in einem Gehäusedeckel, angeordnet ist und die von der Mikrowellenquelle erzeugte Mikrowellenstrahlung von elektromagnetischen Wechselfeldern innerhalb des Garraums verwirbelt. Dies hat zur Folge, dass das im Garraum erzeugte elektromagnetische Feld homogener verteilt ist. Der Rührer ist dabei extern zur Antenne ausgebildet, wodurch im Bereich der Antenne dennoch Mikrowellenfeldbereiche mit besonders hoher Felddichte auftreten.Cooking appliances having a cooking chamber and a microwave source are known from the prior art. The microwave source is used to generate microwaves, which are used for cooking a food in the oven. The microwave source is typically arranged in the vicinity of the cooking chamber, so that the electromagnetic radiation generated by the microwave source, in particular microwaves, are conducted via a conductor to an antenna arranged in the cooking chamber. About the antenna, the microwaves are coupled into the oven, in which they meet the food to be cooked. So that the generated electromagnetic field in the cooking chamber is homogeneous, such cooking appliances have a so-called stirrer, which is arranged outside the cooking chamber, typically in a housing cover, and swirls the microwave radiation generated by the microwave source of electromagnetic alternating fields within the cooking chamber. This has the consequence that the electromagnetic field generated in the oven is distributed more homogeneously. The stirrer is formed externally to the antenna, whereby in the area of the antenna nevertheless microwave field areas occur with a particularly high field density.
Aus der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Gargerät zu schaffen, das einen geringen Montageaufwand erfordert und gleichzeitig ermöglicht, das Mikrowellenfeld im Garraum zu verwirbeln.It is therefore an object of the invention to provide a cooking appliance that requires little installation effort and at the same time allows to swirl the microwave field in the cooking chamber.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gargerät gelöst, das einen Garraum, eine Mikrowellenquelle, ein Lüfterrad, einen Motor für das Lüfterrad und eine Antriebswelle für das Lüfterrad aufweist, wobei die Antriebswelle als Hohlleiter für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, ausgeführt ist und mit der Mikrowellenquelle in Verbindung steht. Der Grundgedanke der Erfindung sieht vor, dass die von der Mikrowellenquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung über die als Hohlleiter ausgeführte Antriebswelle in den Garraum geführt wird, sodass die in den Garraum eingekoppelte elektromagnetische Strahlung bereits aufgrund des sich mit der Antriebswellen drehenden Lüfterrades verwirbelt wird. Hierdurch kann die Verwirbelung der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Garraums verbessert werden. Des Weiteren kann ein separater Leiter für die Mikrowellenstrahlung eingespart werden, wodurch sich der Montageaufwand des Gargeräts entsprechend verringert.The object is achieved by a cooking appliance having a cooking chamber, a microwave source, a fan, a motor for the fan and a drive shaft for the fan, wherein the drive shaft is designed as a waveguide for electromagnetic radiation, in particular microwave radiation, and with the microwave source communicates. The basic idea of the invention provides that the electromagnetic radiation generated by the microwave source is guided via the drive shaft designed as a waveguide in the cooking chamber, so that the coupled into the oven electromagnetic radiation is already swirled due to the rotating with the drive shafts fan wheel. As a result, the turbulence of the electromagnetic radiation within the cooking chamber can be improved. Furthermore, a separate conductor for the microwave radiation can be saved, which reduces the assembly costs of the cooking appliance accordingly.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Antriebswelle einen kreisrunden Innenquerschnitt hat. Diese Form ist für die E01-Mode bzw. TM01-Mode aufgrund ihrer Rotationssymmetrie besonders bevorzugt. Ferner ist die E01-Mode für die Verwendung in einem Gargerät besonders gut geeignet, da sie die höchste Leistungsdichte im Randbereich aufweist, sodass eventuelle Hindernisse keine wesentliche Dämpfung der Leistung der elektromagnetischen Welle bewirken.In particular, it is provided that the drive shaft has a circular inner cross-section. This form is particularly preferred for the E01 mode or TM01 mode due to their rotational symmetry. Furthermore, the E01 mode is particularly well-suited for use in a cooking appliance, since it has the highest power density in the peripheral area, so that any obstacles cause no significant attenuation of the power of the electromagnetic wave.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lüfterrad als Antenne zur Aussendung der elektromagnetischen Strahlung in den Garraum ausgebildet ist. Das Lüfterrad kann dabei hinsichtlich der hochfrequenztechnischen Belange ausgebildet sein, sodass ein besonders stark verwirbeltes Mikrowellenfeld über das Lüfterrad im Garraum erzeugt wird. Durch die sich drehende Antenne treten im Vergleich zu einer stationären Antenne keine derartig hohen stationären Felddichten auf. Aufgrund der sich drehenden Antenne wird in effizienter Weise erreicht, dass sich die Hotspots durch den Garraum bewegen.According to one aspect of the invention, it is provided that the fan wheel is designed as an antenna for emitting the electromagnetic radiation into the cooking chamber. The fan may be designed with respect to the high-frequency technical issues, so that a particularly strong vortexed microwave field is generated via the fan in the oven. Due to the rotating antenna, no such high stationary field densities occur in comparison to a stationary antenna. Due to the rotating antenna is achieved in an efficient manner that the hotspots move through the cooking chamber.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lüfterrad als Rührer für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist. Hierdurch kann der ansonsten extern und außerhalb des Garraums angeordnete Rührer eingespart werden, da dessen Funktion zusätzlich von dem Lüfterrad übernommen wird. Das Lüfterrad verwirbelt die im Garraum eingespeiste elektromagnetische Strahlung derart, dass keine Hot- bzw. Coldspots entstehen. Das Lüfterrad ist somit gleichzeitig Antenne sowie Rührer für die elektromagnetische Strahlung. Der Montageaufwand des Gargeräts ist damit weiter reduziert.According to a further aspect of the invention it is provided that the fan wheel is designed as a stirrer for the electromagnetic radiation. As a result, the stirrer, which is otherwise arranged externally and outside the cooking chamber, can be saved, since its function is additionally taken over by the fan impeller. The fan wheel swirls the fed in the oven electromagnetic radiation such that no hot or cold spots arise. The fan is thus at the same time antenna and stirrer for the electromagnetic radiation. The assembly cost of the cooking appliance is thus further reduced.
Insbesondere sind der Garraum und/oder das Lüfterrad mit Reflektionsflächen versehen. Die in den Garraum eingekoppelte Mikrowellenstrahlung reflektiert an den Reflexionsflächen, sodass sich im Garraum ein gleichmäßiges elektromagnetisches Feld ausbildet. Über das sich drehende Lüfterrad mit den Reflektionsflächen wird die Gleichmäßigkeit nochmals verbessert. Das im Garraum eingebrachte Gargut wird entsprechend gleichmäßig von der Mikrowellenstrahlung durchsetzt, sodass es schonend und homogen erwärmt wird.In particular, the cooking chamber and / or the fan wheel are provided with reflection surfaces. The microwave radiation coupled into the cooking chamber reflects on the reflection surfaces, so that a uniform electromagnetic field is formed in the cooking chamber. The uniformity is further improved by means of the rotating fan wheel with the reflecting surfaces. The food to be cooked in the cooking chamber is accordingly uniformly penetrated by the microwave radiation, so that it is heated gently and homogeneously.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebswelle an ihrem Innenmantel eine Strukturierung aufweist, insbesondere ein Rillenprofil. Über die Strukturierung kann die energieärmere H11- bzw. TE11-Mode gedämpft bzw. gefiltert werden, da sie ihre maximale Leistungsdichte in ihrer Mitte hat und somit an einem Hindernis wie einer Strukturierung fast vollständig reflektiert wird. Aufgrund der Filterung kann erreicht werden, dass sich innerhalb der Antriebswelle lediglich die E01-Mode bzw. TM01-Mode der elektromagnetischen Strahlung ausbreitet, wodurch Interferenzen zwischen den verschiedenen Moden vermieden werden.According to a further aspect of the invention, it is provided that the drive shaft has a structuring on its inner casing, in particular a groove profile. By structuring, the lower-energy H11 or TE11 mode can be attenuated or filtered because it has its maximum power density in its center and thus is almost completely reflected by an obstacle such as structuring. Due to the filtering, it is possible for only the E01 or TM01 mode of the electromagnetic radiation to propagate within the drive shaft, thereby avoiding interference between the different modes.
Ein weiterer Aspekt sieht einen Koppelabschnitt zwischen der Mikrowellenquelle und der Antriebswelle vor. Über den Koppelabschnitt wird die elektromagnetische Strahlung in die als Hohlleiter ausgebildete Antriebswelle eingekoppelt, wobei der Koppelabschnitt einen entsprechenden Winkelversatz zur Antriebswelle aufweisen kann, sodass die Effizienz der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung verbessert ist. Insbesondere ist der Einkopplungswinkel bezüglich des Grenzwinkels der Totalreflexion derart gewählt, dass die elektromagnetische Strahlung innerhalb der Antriebswelle total reflektiert wird.Another aspect provides a coupling portion between the microwave source and the drive shaft. The electromagnetic radiation is coupled into the drive shaft embodied as a waveguide via the coupling section, wherein the coupling section may have a corresponding angular offset from the drive shaft, so that the efficiency of the coupled-in electromagnetic radiation is improved. In particular, the coupling angle with respect to the limiting angle of the total reflection is chosen such that the electromagnetic radiation is totally reflected within the drive shaft.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Drehkupplung vorgesehen. Über die Drehkupplung kann die erzeugte elektromagnetische Strahlung in die sich drehende Antriebswelle eingekoppelt werden. Die Drehkupplung ist insbesondere innerhalb des Koppelabschnitts bzw. im Übergang zwischen Koppelabschnitt und Antriebswelle angeordnet.In another aspect, a rotary joint is provided. About the rotary coupling, the generated electromagnetic radiation can be coupled into the rotating drive shaft. The rotary coupling is arranged in particular within the coupling section or in the transition between coupling section and drive shaft.
Zudem kann eine Steuereinheit zur Steuerung der Schwingungsmoden der erzeugten elektromagnetischen Strahlung vorgesehen sein. Somit kann über die Steuereinheit bereits Einfluss auf die erzeugte elektromagnetische Strahlung genommen werden. Die Steuereinheit kann dabei beispielsweise die Mikrowellenquelle steuern bzw. regeln, sodass die erzeugte elektromagnetische Strahlung lediglich bestimmte Moden umfasst, indem die Frequenz der erzeugten elektromagnetischen Strahlung gesteuert bzw. geregelt wird. Jede Mode weist eine charakteristische kritische Frequenz auf, die benötigt wird, damit sich die Mode innerhalb eines Leiters ausbreiten kann. Die kritische Frequenz hängt dabei zusätzlich vom Durchmesser des Hohlleiters ab. Beispielsweise kann die Frequenz der erzeugten elektromagnetischen Strahlung derart eingestellt werden, dass nur die beiden energieärmsten Moden, TE11-Mode und TM01-Mode, sich innerhalb des runden Hohlleiters ausbreiten können.In addition, a control unit for controlling the vibration modes of the generated electromagnetic radiation may be provided. Thus, the control unit can already influence the generated electromagnetic radiation. The control unit can control or regulate the microwave source, for example, so that the generated electromagnetic radiation only comprises certain modes by controlling or regulating the frequency of the electromagnetic radiation generated. Each mode has a characteristic critical frequency needed for the mode to propagate within a conductor. The critical frequency additionally depends on the diameter of the waveguide. For example, the frequency of the generated electromagnetic radiation can be adjusted such that only the two lowest energy modes, TE11-mode and TM01-mode, can propagate within the circular waveguide.
Bei mehreren Einkoppelstellen können die Moden zudem über die Phasenlage beeinflusst werden.In the case of several coupling points, the modes can also be influenced by the phase position.
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.Further advantages and aspects of the invention will become apparent from the following description and the drawings, to which reference is made.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Gargerät schematisch dargestellt.In the drawing, an inventive cooking appliance is shown schematically.
Die Zeichnung zeigt ein Gargerät
Im Garraum
Die Antriebswelle
Die Antriebswelle
Das Magnetron
Das Lüfterrad
Da das Lüfterrad
Das so erzeugte elektromagnetische Feld ist derart homogen, dass sich keine stationären Hot- bzw. Coldspots im Garraum
Ferner sind innerhalb des Garraums
In die als Hohlleiter ausgebildete Antriebswelle
Unter anderem wird die E01-Mode dadurch bereitgestellt, dass die Antriebswelle
Ferner kann die Innenfläche der Antriebswelle
Des Weiteren kann das Gargerät
Ferner kann auch bereits im Koppelabschnitt
Mit dem erfindungsgemäßen Gargerät
Alternativ zu dem in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Magnetron
Claims (9)
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DE102013109053.2A DE102013109053B4 (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Cooking appliance with a cooking chamber and a microwave source |
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DE102013109053A1 DE102013109053A1 (en) | 2015-02-26 |
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- 2013-08-21 DE DE102013109053.2A patent/DE102013109053B4/en active Active
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Lehner, G.: Elektromagnetische Feldtheorie für Ingenieure und Physiker. 1. Auflage. Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong : Springer, 1990. 501. - ISBN 978-3-540-52319-3 * |
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