-
Mikrowellen-Ofen für Haushaltszwecke und gastronomische Kleinbetriebe
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellen-Ofen mit geschlossenem oder offenem
Kühlsystem zur Abführung der im Mikrowellengenerator anfallenden. Konvektionswärme.
-
Zur Erhöhung des effektiven Wirkungsgrades und Erzielung einer homogenen
Temperatur des sich aus Bestandteilen mit unterschiedlicher spezifischer Wärme zusammensetzenden,
aufzutauenden und/oder zu garenden Gutes wie Mahlzeiten od. dgl. sind verschiedene-
Maßnahmen bekannt. Hierzu gehört, abgesehen von der Wahl der 12,5 cm Welle unter
anderem das Belüften des freien Muffeloberteiles sowie intermittierende Betriebsweise
des Generators bzw. dieAnordnung eines strahlungsfreien Raumes zwischen den Strahlungsfeldern
eines mit zwei Generatoren bestückten Durchlaufofens.
-
Der für das besagte Belüften notwendige Luftstrom wird von der für
die Generatorkühlung bestimmten Luftstrommenge abgezweigt und soll ein Niederschlagen
des sich im Garraum bildenden Wrasens an der Hohlleiterwandung, vor allem aber an
dem vorzugsweise als Magnetron ausgebildeten Generator und damit eine Verschlechterung
des Verlustwärmeüberganges an die Kühlluft bzw. eine sonst notwendig werdende Erhöhung
der Kühlleistung vermeiden. Die abgezweigte Kühlluft kann dabei den Wrasen durch
Lochreihen im Beheizraum aus. demselben herausdrücken.
-
Durch intermittierende Betriebsweise hingegen soll erreicht werden,
daß sich bereits jeweils während der Einschaltpausen die Temperaturen der in der
vorangegangenen Bestrahlungszeitstufe je nach spezifischem Wärmewert und Absorptionsvermögen
unterschiedlich erwärmten Bestandteile des Garungsgutes auf wärmeleitendem Wege
ausgleichen können. Ohne Einschaltpausen würden einzelne Bestandteile überhitzt
oder nicht hinreichend erhitzt werden. In den Einschaltpausen findet aber nicht
nur der erwähnte Temperaturausgleich statt, sondern es treten auch Abkühlungsverluste
durch Wärmeabgabe des erwärmten Gutes an die Umgebung auf. Der Wirkungsgrad wird
also verschlechtert.
-
Das zuvor Gesagte gilt auch für einen bekannten Durchlaufofen, in
welchem das zu garende Gut außer durch gegeneinander örtlich abgegrenzte Strahlungsfelder
auch noch durch einen zwischen diesen angeordneten, durch die beiden Generatoren
bedingten, strahlungsfreien Raum wandert, so daß in bezug auf das zu garende Gut
ebenfalls von intermittierender Energiebeaufschlagung gesprochen werden kann.
-
Um tiefgefrorene Mahlzeiten usw. auf wirtschaftliche Weise auftauen
und anschließend garen zu können, hat man weiterhin vorgeschlagen, Mikrowellenöfen
mit je einem auf 30 bzw. 12,5 cm Wellenlänge strahlenden Generator zu bestücken
und zur Bewältigung des Auftauprozesses die 30 cm Wellenstrahlung heranzuziehen,
da mit derselben die gegenüber dem Wärmebedarf zum Garen ungleich größere Schmelzwärme
schneller entwickelt werden kann angesichts des geringeren Absorptionsvermögens
starkwasserhaltiger Schichten des zu erwärmenden Gutes, d. h. größerer Eindringtiefen.
Je größer aber die Wellenlänge, desto größer und aufwendiger muß der Generator und
dessen Kühlvorrichtung (Wasserkreislauf mit Pumpe oder Lüfter) beschaffen sein,
so daß man sich zu derartigen konstruktiven Maßnahmen nur ungern entschließen wird.
-
Ein wesentlicher Anstieg des effektiven Ofenwirkungsgrades und Temperaturausgleich
zwischen den Gargutbestandteilen läßt sich jedoch sowohl ohne die genannten Nachteile
als auch ohne die bisherigen, aufwendigen konstruktiven Maßnahmen durch die Erfindung
erzielen.
-
Die Erfindung zeichnet sich aus durch Unterteilung der Ofenmuffel
in die an sich bekannte, mit dem Mikrowellengenerator gegebenenfalls über einen
Hohlleiter gekoppelte Strahlungskammer und eine strahlungsfreie Auftau- und/oder
Vorwärmkammer mit dem zum Kühlsystem gehörigen Wärmeaustauscher als Heizeinrichtung.
-
Da in allen Fällen mit Sicherheit das Auftauen, wenn nicht auch Vorwärmen
des zu garenden Gutes mittels Konvektionswärme weit zweckmäßiger ist als mit 12,5
cm Wellen-: angesichts der dann praktisch wirkungslosen Absorptionsunterschiede
in den Bestandteilen des Gargutes, ist der Vorteil, die unerwünschterweise etwa
zur Hälfte im Generator in Konvektionswärme mit einem oberhalb 100° C liegenden
Temperaturwert umgewandelte Energie auszunutzen, zumindest zweifacher Natur.
Bei
Leistungsaufnahmen in der Größenordnung bis zu etwa 2,5 kW wählt man zur Zeit Luft
als für diese Fälle hinreichendes, kostensparendes Kühlmittel in Verbindung mit
einem offenen Kühlsystem, d. h. im einfachsten Fall einen Lüfter. Die zuvor empfohlene
Wärmeabgabe des Kühlmittels an das Gargut kann dann auch auf direktem Wege und folglich
inniger in der Auftau- und/oder Vorwärmkammer vor sich gehen, d. h. der Wärmeaustauscher
kann entfallen. Es genügt, in der Kammerwandung Luftein-und -auslaßöffnungen, vorzugsweise
oben die Einlaß-und unten die Auslaßöffnungen, vorzusehen und von außen an die Einlaßöffnungen
den die wärmebeladene Kühlluft abführenden Leitkanal anzuschließen. s Die im Generator
anfallende Konvektionswärme kann schließlich auch bei einem bekannten Durchlaufofen
mit zwischen zwei örtlich voneinander durch einen strahlungsfreien Temperaturausgleichsraum
getrennten Strahlungsfeldern zur Erwärmung des Gargutes ganz oder teilweise mit
herangezogen werden, sei es durch Anordnung des zum geschlossenen oder offenen Kühlsystem
gehörigen Wärmeaustauschers in demselben, sei es durch Anordnung von Luftein- und
-auslaßöffnungen nebst Leitkanalanschluß für die wärmebeladene Kühlluft wie zuvor
beschrieben, wodurch der Temperaturausgleichsraum gleichzeitig zur Zwischenwärmkammer
wird. Die diesbezüglich einfachste Anordnung liegt jedoch dann vor, wenn der Lüfter
nebst Lufteinlaßöffnung und die zu kühlenden Generatorteile mit Ausnahme der Auskopplungsglieder
im oberen, freien Teil des Temperaturausgleichsraumes, hingegen die Luftauslaßöffnungen
unterhalb des Gargutdurchlaufweges vorgesehen sind.
-
Unabhängig von der jeweiligen Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes
vermag der Teilerwärmungsprozeß unter Ausnutzung der im Generator anfallenden Konvektionswärme
die bisher für bestimmte. aufzuheizende Güter, wie beispielsweise Backwaren, unumgängliche
und zusätzliche Infrarotbestrahlung zur Bräunung und Inkrustierung von Oberflächen
zu ersetzen, wie jedermann vom Backen in herkömmlichen Öfen bekannt.
-
Es kann daher aus diesem Grunde und auch sonst zweckmäßig sein, an
Stelle der mit Konvektionswärme beschickten Auftau- und/oder Vorwärmkammer bzw.
Zwischenwärmkammer oder zusätzlich zu dieser eine ebenso ausgebildete Nachwärmkammer
vorzusehen.
-
Schließlich können die Wärmkammern mit einem den Zufluß des wärmebeladenen
Kühlmittels steuernden Thermostaten versehen und so die Nachwärmkammer zugleich
auch als Warmhaltekammer ausgebildet sein.
-
Selbst eine Vereinigung von Strahlungs- und Wärmkammer, gegebenenfalls
mit zugleich als Leitkanal für die wärmebeladene Kühlluft dienendem Hohlleiter,
ist nicht ausgeschlossen.
-
Im folgenden wird der Erfindungsgedanke an Hand dreier Beispiele unter
Bezugnahme auf die in der Zeichnung enthaltenen Figuren näher erläutert. Es stellt
dar F i g. 1 einen Mikrowellen-Ofen mit wassergekühltem Generator sowie Auftau-
und zugleich Vorwärmkammer, F i g. 2 einen Durchlauf-Mikrowellen-Ofen mit luftgekühltem
Generator sowie Auftau- und zugleich Vorwärmkammer und einer Nachwärmkammer, F i
g. 3 einen Durchlauf-Mikrowellen-Ofen mit zwei Strahlungskammern und einer Zwischenwärmkammer.
-
Beim Mikrowellen-Ofen gemäß F i g. 1 ist die Ofenmuffel aufgeteilt
in eine Auftau- und zugleich Vorwärmkammer 1 sowie die Strahlkammer 2. An und in
letzterer befinden sich die Einrichtungen zum Erzeugen und Einstrahlen der Mikrowellen
in dieselbe. Hierzu gehört der über einen Hohlleiter 3 angekoppelte Generator in
Form eines auf der üblichen 12,5-cm-Wellenlänge arbeitenden 4-kW-Magnetrons 4 nebst
Auskopplungsglied 5 sowie der Reflektor 6 und Schalen 7 mit im Anlieferungszustand
vorgegarten und anschließend tiefgefrorenen Essenportionen B. Die zu kühlenden Teile
des Magnetroms 4 liegen in einem als Kühlkreislauf 9 Wasser 10 als
Kühlmittel und eine Umwälzpumpe 11 enthaltenden, geschlossenen Kühlsystem. Ein Teil
des Kühlkreislaufes 9 ist als in der Auftau- und zugleich Vorwärmkammer 1 untergebrachter
und dort als Heizeinrichtung dienender Wärmeaustauscher 12 ausgebildet.
-
Der so beschaffene Mikrowellen-Ofen arbeitet nun wie folgt: Die in
den Schalen 7 untergebrachten Essenportionen 8 werden zunächst in die Auftau- und
zugleich Vorwärmkammer 1 eingesetzt und das Magnetrom 4 sowie die Umwälzpumpe 11
in Betrieb gesetzt. Die im Magnetrom 4 bei der Umwandlung in Strahlungsenergie anfallende
Anodenverlustarbeit in Form von Konvektionswärme wird vom Kühlwasser 10 zum
Wärmeaustauscher 12 transportiert und dort über die in der Auftau- und zugleich
Vorwärmkammer 1 enthaltene Luft an die Schalen 7 und Essenportionen 8 abgegeben.
Die einzelnen Bestandteile der Essenportionen 8 werden dabei gleichmäßig aufgetaut
und so lange in der Auftau- und zugleich Vorwärmkammer 1 belassen, bis sie eine
einheitliche Temperatur von etwa -I-10 bis -I-20° C angenommen haben.
-
Anschließend werden die Schalen 7 mit den Essenportionen 8 von Hand
in die Strahlungskammer 2 umgesetzt und neue in die Auftau- und zugleich Vorwärmkammer
1 eingesetzt. Die weitere Erwärmung der Essenportionen 8 bis zur mundgerechten Temperatur
vollzieht sich in der Strahlungskammer 2 in der für Erhitzung durch Mikrowellen
bekannten und eigentümlichen Weise.
-
In F i g. 2 ist für den Mikrowellen-Ofen mit Vorwärmkammer 1 und Strahlungskammer
2 ein leistungsschwächeres Magnetrom 4 und daher Luft 13 als Kühlmittel in einem
offenen Kühlsystem gewählt, welches aus einem Ansaugstutzen 14 mit Lüfter 15 und
daran anschließenden, das zu kühlende Magnetrom 4 in sich aufnehmenden Leitkanälen
16 besteht. Letztere enden jeweils in einer oben in der Auftau- und zugleich Vorwärmkammer
1 sowie einer Nachwärmkammer 1 a befindlichen Lufteinlaßöffnung 17 a bzw.
18 a, denen Luftauslaßöffnungen 17 b bzw. 18 b am Boden gegenüberstehen.
Diese sowie weitere Öffnungen 17c bzw. 18c dienen zugleich als Beschickungs- und
Auslaßöffnungen für ein durch unterbrochene Linienführung angedeutetes Förderband
19 nebst Platten 7 a mit im Anlieferungszustand tiefgefrorenem Teil 8a. Das Förderband
19 durchläuft die Vorwärmkammer 1, die ebenfalls mit Beschickungs- und Auslaßöffnungen
20 nebst Pendelklappen 21 als Strahlungsschutz versehene Strahlungskammer
2 und die Nachwärmkammer 1 a.
In dem zur Nachwärmkammer 1 a führenden
Leitkanalzweig 16 ist eine Luftsteuerklappe 22 angeordnet, die von einem an der
Nachwärmkammer la befindlichen Thermostaten 23 so gesteuert wird, daß dieselbe je
nach Übertemperatur wärmebeladene Luft mehr oder weniger ins Freie abzweigt.
-
Die Bereitung von Backwaren aus den tiefgefrorenen Teigportionen 8
a vollzieht sich zunächst wie diejenige der Essenportionen 8 aus F i g. 1 mit der
Anordnung nach F i g. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß das Kühlmittel, d. h. im
vorliegenden Fall die am Magnetron 4 Wärme aufnehmende Luft auf ihrem Wege durch
die Vorwärmkammer 1 die Wärme direkt an die Teigportionen 8 a abgibt. Anschließend
werden die Platten 7 a mit den Teigportionen 8 a mit Hilfe des Förderbandes 19 in
die Strahlungskammer 2 zur eigentlichen Aufheizung mittels Mikrowellen und danach
in die thermostatgesteuerte Nachwärmkammer-1 a transportiert, wo der letzte Teil
des Aufheizprozesses sich wie die Vorheizung in der Vorwärmkammer 1 vollzieht und
die mittels Mikrowellenaufheizung nicht erzielbare Bräunung und gegebenenfalls Inkrustierung
der Backwarenoberfläche erfolgt.
-
In F i g. 3 ist wie in F i g. 2 ein Durchlauf-Mikrowellen-Ofen mit
Förderband 19 dargestellt, jedoch ist dieser für eine relativ große Leistung, d.
h. etwa 4,5 kW ausgelegt. Um dennoch wie bei der Anordnung nach F i g. 2 mit Luft
13 als Kühlmittel in Verbindung mit einem Lüfter 15 auszukommen, ist die Leistung
auf zwei Magnetrone 4, 4 a mit getrennten, zu separaten Strahlungskammern 2, 2 a
führenden Hohlleitern 3, 3 a aufgeteilt. Die wie gemäß F i g. 2 mit wärmebeladener
Kühlluft 13 als Heizmedium beschickte Wärmkammer 1 ist hier zwischen den beiden,
ebenfalls durch Pendelklappen 21 abgeschlossenen Strahlungskammern 2, 2a angeordnet
und nimmt zugleich die zu kühlenden Magnetrone 4, 4 a und den Lüfter 15 nebst Wärme
abgebendem Motor 15a in sich auf. Letzterer ist in der Lufteinlaßöffnung 17a angeordnet.
Die im Motor 15a anfallende Wärme wird somit ebenfalls zur Teilaufheizung bei gleichzeitiger
Bewirkung eines Temperaturausgleiches und gleichmäßigen Temperaturanstieges der
einzelnen Bestandteile der Essenportionen 8 herangezogen.
-
Die Anordnung nach F i g. 3 ist besonders dann geeignet, wenn die
Essenportionen erst von Raumtemperatur an aufwärts aufgeheizt werden sollen. Wenn
in der Strahlungskammer 2 jedoch ein Auftauprozeß stattfinden soll, so kann dies
auf sehr wirkungsvolle Weise mittels eines auf 30 cm Wellenlänge arbeitenden Magnetrons
4 geschehen, während das Magnetron 4 a wie üblich für die Abgabe von 12,5 cm Mikrowellen
ausgelegt ist.