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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Mikrowellengerät zum Erwärmen von Gargut. Das Mikrowellengerät weist eine Kavität zur Aufnahme von zu erwärmendem Gargut auf. Das Mikrowellengerät weist ferner einen Mikrowellengenerator auf. Außerdem weist es einen Wellenleiter auf, welcher mit dem Mikrowellengenerator und der Kavität verbunden ist. Der Wellenleiter dient dazu, vom Mikrowellengenerator erzeugte Mikrowellen in die Kavität zu leiten.
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Derartige Mikrowellengeräte werden seit längerer Zeit sowohl in Privathaushalten als auch im professionellen Bereich zum Garen von diversen Speisen verwendet. Insbesondere kann mit derartigen Mikrowellengeräten eine schnelle Erwärmung von unterschiedlichem Speisen oder auch ein langsames Auftauen von gefrorenen Speisen erreicht werden. Die Speisen bilden in diesem Fall beispielhaft das Gargut. Auch zum Trocknen von Gütern können entsprechende Mikrowellengeräte verwendet werden.
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Da sich das Gargut während des Betriebs des Mikrowellengeräts, insbesondere während eines Aussendens von Mikrowellen durch den Mikrowellengenerator, typischerweise erwärmt und diese Wärme auch außerhalb der Kavität wirksam wird, ist es vorteilhaft, den Wellenleiter mit einer ausreichenden Länge zu versehen, damit die aus der Kavität abgegebene Wärme den Wellenleiter nicht übermäßig erwärmt und dadurch beispielsweise keine Beschädigungen beim Mikrowellengenerator verursacht. Andernfalls ist eine nachteilige Rückwirkung zu befürchten. Dies liegt daran, dass sowohl Antennenstrukturen im Wellenleiter als auch elektromechanische und/oder elektronische Komponenten im Mikrowellengenerator nur bis zu gewissen Grenztemperaturen funktionsfähig sind. Wenn diese Grenztemperaturen überschritten werden, so wird die Funktionalität von Wellenleiter, Antennen und Mikrowellengenerator eingeschränkt. Im schlimmsten Fall können Defekte auftreten oder die Komponenten können beschädigt oder sogar zerstört werden.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Mikrowellengerät zu schaffen, mit dem Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere ein sehr effizient arbeitendes Mikrowellengerät geschaffen werden kann, bei dem vorteilhaft der Wellenleiter kürzer ausgeführt sein kann als beim aktuellen Stand der Technik.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Mikrowellengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Das Mikrowellengerät weist eine Kavität zur Aufnahme von zu erwärmendem Gargut und mindestens einen Mikrowellengenerator auf. Das Mikrowellengerät weist mindestens einen Wellenleiter auf, welcher mit dem mindestens einen Mikrowellengenerator und der Kavität verbunden ist zum Leiten von Mikrowellen, welche vom Mikrowellengenerator erzeugt werden, in die Kavität.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wellenleiter Entkopplungsmittel zur thermischen Entkopplung zwischen dem mindestens einen Mikrowellengenerator und der Kavität aufweist.
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Derartige Entkopplungsmittel können eine thermische Entkopplung zwischen Mikrowellengenerator und Kavität bewirken, welche dafür sorgt, dass es nicht mehr so sehr oder im wesentlichen nicht mehr auf die thermische Entkopplung ankommt, welche durch die reine geometrische Länge des Wellenleiters erreicht wird. Anders ausgedrückt kann die von der Kavität ausgehende Wärme besser zurückgehalten werden, was die minimal mögliche Distanz zwischen Kavität und Mikrowellengenerator deutlich verkürzt. Das Mikrowellengerät kann somit mit einer kompakteren Bauform ausgeführt werden. Außerdem kann Material für den Wellenleiter eingespart werden.
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Im Mikrowellengenerator werden typischerweise Mikrowellen erzeugt, welche dann über eine Antenne generatorseitig in den Wellenleiter eingeleitet werden. Im Wellenleiter werden die Mikrowellen übertragen und schließlich am Ausgang des Wellenleiters über eine Auskoppelstruktur in die Kavität eingeleitet. Dies kann vorteilhaft einer üblichen Bauweise entsprechen.
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Die Kavität ist vorteilhaft über eine verschließbare Tür zugänglich. Durch das Öffnen der Tür kann Gargut in die Kavität eingebracht und auch wieder entnommen werden. Typischerweise ist die Kavität gegen Austreten von Mikrowellen abgeschirmt, um eine Gefährdung von Bedienpersonen oder Dritten zu vermeiden.
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Der Wellenleiter kann schlauchartig oder kanalartig ausgeführt sein, wobei er grundsätzlich seinen Durchmesser entlang der Strecke vom Mikrowellengenerator zur Kavität verändern kann. Er kann ihn beispielsweise vergrößern oder verringern, oder alternativ auch beibehalten. An sich sind derartige Wellenleiter bekannt, auch unter der Bezeichnung Hohlleiter.
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Die Entkopplungsmittel können beispielsweise den Querschnitt des Wellenleiters verdecken bzw. überdecken und den Wellenleiter so verschließen, insbesondere eine Luftzirkulation und somit Wärmeübertragung durch Konvektion verhindern. Die Entkopplungsmittel können jedoch auch nur einen Teil des Querschnitts des Wellenleiters verdecken bzw. überdecken. Außerdem können sie vorteilhaft auch innerhalb des Wellenleiters angebracht sein, so dass der Wellenleiter beispielsweise offen oder durch ein anderes Material verschlossen sein kann.
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Die Entkopplungsmittel können vorteilhaft Dämmungsmaterial im Wellenleiter aufweisen.
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Gemäß einer Ausführung füllt das Dämmungsmaterial einen Innenraum des Wellenleiters vollständig aus. Dadurch kann eine besondere gute thermische Entkopplung erreicht werden.
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Gemäß einer anderen Ausführung füllt das Dämmungsmaterial einen Innenraum des Wellenleiters nur teilweise aus. Dadurch kann ebenfalls eine thermische Entkopplung erreicht werden, wobei eine geringere dämpfende Wirkung auf vom Wellenleiter geleiteten Mikrowellen erreicht wird.
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Insbesondere in dem Fall, in welchem das Dämmungsmaterial einen Innenraum des Wellenleiters nur teilweise ausfüllt, kann es angrenzend an ein kavitätsseitiges Ende des Wellenleiters angeordnet sein. Dies hat sich bewährt, da die von der Kavität ausgehende Wärme dann unmittelbar benachbart zur Kavität von einer weiteren Ausbreitung abgehalten wird.
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Das Dämmungsmaterial kann insbesondere vorteilhaft thermisch dämmend sein. Dadurch wird ein besonders guter thermischer Entkopplungseffekt erreicht. Beispielsweise kann es hierzu Lufteinschlüsse oder andere bekannte Elemente enthalten, die einen Wärmetransport hemmen.
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Weiter bevorzugt ist das Dämmungsmaterial zumindest teilweise mikrowellendurchlässig, besonders bevorzugt transparent. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Schwächung von Mikrowellen durch das Dämmungsmaterial vernachlässigbar ist und beispielsweise unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.
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Das Dämmungsmaterial kann beispielsweise Glaswolle, Mineralwolle, Keramik, Glas, Glimmer, Mikanit, Mullit, Kunststoff oder Aluminiumoxid sein oder aufweisen. Auch eine Kombination der genannten Stoffe sowie eine Kombination dieser Stoffe mit anderen, hier nicht genannten Stoffen sind möglich. Die genannten Materialien haben sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, da sie eine gute thermische Dämmung bei gleichzeitig hoher Transparenz für Mikrowellen bieten.
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Das Dämmungsmaterial kann ein in den Wellenleiter gegossenes und ausgehärtetes Material sein. Dies ermöglicht eine einfache und maschinelle Herstellung.
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Das Dämmungsmaterial kann auch als Schüttgut im Wellenleiter vorliegen und der Wellenleiter kann gegen Austreten des Dämmungsmaterials verschlossen sein. Auch dies lässt sich im Rahmen eines einfachen maschinellen Herstellungsprozesses realisieren. Das eben erwähnte Verschließen des Wellenleiters gegen Austreten des Dämmungsmaterials kann beispielsweise mit einem Material wie weiter oben erwähnt, welches vorteilhaft thermisch dämmend und mikrowellentransparent ist, erfolgen. Auf die obige Auflistung sei hier verwiesen.
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Das Dämmungsmaterial kann auch stückig bzw. stückweise in den Wellenleiter eingebracht sein. Auch dies ermöglicht eine einfache Herstellung.
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Die Entkopplungsmittel können auch eine Anzahl von Kammern im Wellenleiter aufweisen. Durch derartige Kammern wird Zirkulation von Luft unterbunden, was in vorteilhafter Weise den Wärmetransport unterbindet. Da die Kammern typischerweise und vorteilhaft mit Luft gefüllt sind, entsteht nur eine sehr geringe Beeinflussung des Mikrowellentransports durch die entsprechenden Kammerwände. Es sei jedoch verstanden, dass die Kammern beispielsweise auch mit einem anderen Gas gefüllt sein können, mit Unterdruck versehen oder evakuiert sein können.
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Die Kammern können insbesondere an einem kavitätsseitigen Ende des Wellenleiters angebracht sein. Dies hat sich bewährt, da die von der Kavität ausgehende Wärme unmittelbar benachbart zur Kavität zurückgehalten wird.
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Es können beispielsweise eine, zwei, drei, vier, fünf oder eine beliebig höhere Anzahl von Kammern verwendet werden.
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Die Kammern können vorteilhaft durch mikrowellentransparentes Material, insbesondere Vermiculit oder Mikanit, umschlossen oder abgetrennt bzw. gebildet sein. Derartiges festes Material hat sich für den Aufbau von solchen Kammern bewährt.
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Die erwähnten Ausgestaltungen der Entkopplungsmittel können auch kombiniert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Wellenleiter eine Gesamtlänge zwischen Mikrowellengenerator und Kavität von weniger als 15 cm auf. Derartige Längen sind bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, bei welchen keine Maßnahmen zur thermischen Entkopplung im Sinne der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, nicht erreichbar, da eine zu hohe Wärmemenge von der Kavität an den Mikrowellengenerator übertragen werden würde, was zu Beeinträchtigungen der Funktion oder zu Schäden führen kann.
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Es sei verstanden, dass in einem Mikrowellengerät grundsätzlich auch mehrere Wellenleiter verwendet werden können. Auch können mehrere Mikrowellengeneratoren verwendet werden. Diese können auf die gleiche Kavität wirken. Dabei kann dann insbesondere jeder Wellenleiter gemäß einer oder mehreren Ausführungen der Erfindung ausgebildet sein. Es kann jedoch auch eine Anzahl von Wellenleitern gemäß der Erfindung ausgebildet sein, und eine weitere Anzahl von Wellenleitern kann konventionell ausgebildet sein.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Mikrowellengerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 ein Mikrowellengerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 3 ein Mikrowellengerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Mikrowellengerät 10 in lediglich schematischer Darstellung. Es sei erwähnt, dass sowohl 1 als auch die anderen Figuren sich im Wesentlichen auf diejenigen Komponenten des Mikrowellengeräts 10 beschränken, welche für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind.
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Das Mikrowellengerät 10 dient zum Garen eines schematisch mit Bezugszeichen 15 dargestellten Garguts. Hierzu weist das Mikrowellengerät 10 eine Kavität 20 auf, in welcher das Gargut 15 enthalten ist.
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Es sei verstanden, dass in den Figuren lediglich ein Teil der Kavität 20 dargestellt ist, so dass diese in den Figuren nicht als umschlossene Kavität 20 zu erkennen ist. Typischerweise ist die Kavität 20 durch eine nicht dargestellte Tür zugänglich, vorteilhaft von vorne.
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Bei dem Gargut 15 kann es sich beispielsweise um ein Lebensmittel handeln, welches erwärmt werden soll, beispielsweise ein Braten, eine Flüssigkeit oder eine Pizza. Derartige Lebensmittel können sowohl im aufgetauten Zustand, beispielsweise bei Raumtemperatur, vorliegen, oder sie können auch mittels des Mikrowellengeräts 10 aufgetaut werden.
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Das Mikrowellengerät 10 weist einen Mikrowellengenerator 30 auf. Dieser erzeugt Mikrowellen zum Erwärmen des Garguts 15. Zur Verbindung des Mikrowellengenerators 30 mit der Kavität 20 weist das Mikrowellengerät 10 einen Wellenleiter 40 auf. Dieser ist vorliegend in Form eines metallischen Rohrs ausgebildet. An dem Mikrowellengenerator 30 ist eine Antenne 35 angebracht, welche eine Einkoppelstruktur bildet.
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Wenn der Mikrowellengenerator 30 im Betrieb ist, sendet dieser über die Antenne 35 Mikrowellen in den Wellenleiter 40, welcher die Mikrowellen wiederum in die Kavität 20 einkoppelt. Durch eine Wechselwirkung der Mikrowellen mit dem Gargut 15 geben die Mikrowellen Energie an das Gargut 15 ab und erwärmen dieses dadurch.
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Durch die Erwärmung des Garguts 15 entsteht Wärme, welche nicht vollständig innerhalb der Kavität 20 gehalten werden kann. Um zu verhindern, dass diese Wärme von der Kavität 20 zum Mikrowellengenerator 30 gelangt und dort möglicherweise Schäden verursacht, weist der Mikrowellengenerator 10 ein erfindungsgemäßes Entkopplungsmittel 50 zur thermischen Entkopplung zwischen Mikrowellengenerator 30 und Kavität 20 auf.
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Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Entkopplungsmittel 50 in Form eines Dämmungsmaterials 52 ausgebildet. Dieses Dämmungsmaterial 52 deckt den kompletten Querschnitt des Wellenleiters 40 ab, verschließt den Wellenleiter 40 also sozusagen, füllt ihn jedoch nicht vollständig aus. Vielmehr ist das Dämmungsmaterial 52 lediglich am kavitätsseitigen Ende des Wellenleiters 40 angeordnet. Dabei ist das Dämmungsmaterial 52 vorliegend in Form eines stückigen Materials im Wellenleiter 40 eingebracht, also als ein einziges Stück oder Dämmteil. Auch andere Arten der Einbringung sind jedoch möglich, welche beispielhaft weiter oben in dieser Anmeldung beschrieben wurden.
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Das Dämmungsmaterial 52 ist ein dämmendes, mikrowellentransparentes Material. Dies gewährleistet, dass es die Leitung von Wärme in dem Wellenleiter 40 von der Kavität 20 in Richtung des Mikrowellengenerators 30 wirkungsvoll reduziert oder sogar unterbindet, gleichzeitig jedoch die Ausbreitung von Mikrowellen von dem Mikrowellengenerator 30 zu der Kavität 20 nicht nennenswert beeinträchtigt.
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Die 2 und 3 zeigen alternative Ausführungsbeispiele eines Mikrowellengeräts 10, wobei nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen wird.
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2 zeigt ein Mikrowellengerät 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel füllt dabei das Dämmungsmaterial 52 den Wellenleiter 40 nicht nur teilweise aus, sondern füllt ihn vollständig aus. Damit kann eine noch bessere Unterdrückung der Wärmeleitung erreicht werden.
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3 zeigt ein Mikrowellengerät 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei wird im Gegensatz zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen kein voluminöses Dämmungsmaterial 52 verwendet, sondern es werden als erfindungsgemäße Entkopplungsmittel 50 vielmehr eine Anzahl von Kammern 54 verwendet. Diese Kammern sind mit Luft gefüllt und durch Wände 56 voneinander getrennt, so dass ein Luftaustausch zwischen den Kammern 54 unterbunden wird. Dieses Dämmungsprinzip ist allgemein bekannt.
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Durch die mittels der Kammern 54 erfolgende Unterbindung von Konvektion wird eine Wärmedämmung erreicht. Die Kammern 54 sind dabei am kavitätsseitigen Ende des Wellenleiters 40 angeordnet, so dass die Ausbreitung der von der Kavität 20 ausgehenden Wärme unmittelbar am entsprechenden Ende des Wellenleiters 40 unterbunden wird.
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Die Wände 56 sind aus einem mikrowellentransparenten Material ausgebildet, wofür sich insbesondere Vermiculit oder Mikanit eignen.
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Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen führen die erfindungsgemäßen Entkopplungsmittel 50 dazu, dass die geometrische Länge des Wellenleiters 40 kürzer gewählt werden kann, als dies ohne die Entkopplungsmittel der Fall wäre. Dies ermöglicht eine kompaktere Bauform des Mikrowellengeräts 10.
