DE1203875B - Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung, insbesondere von Nahrungsmitteln - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03b

Deutsche Kl.: 21 d2- 5/50

Nummer: 1203 875

Aktenzeichen: H 41840IX d/21 d2

Anmeldetag: 24. Februar 1961

Auslegetag: 28. Oktober 1965

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung, insbesondere von Nahrungsmitteln, mittels Mikrowellen in einem abgeschirmten Arbeitsraum mit einem unmittelbar in den Arbeitsraum einspeisenden, vom Stromnetz betriebenen Leistungsmagnetron.

Vorbekannte Vorrichtungen dieser Art weisen eine schwere und umfangreiche Ausrüstung an induktiven Elementen, wie Transformatoren und Drosseln, zur Speisung eines mit dem Behandlungsraum des Ofens verbundenen Hochfrequenzgenerators mit Hochspannungs-Gleichstrom auf. Die genannte Ausrüstung bildet dabei ein durch Leitungen für den Hochspannungs-Gleichstrom sowie durch weitere Leitungen für den Heizstrom mit dem Generator gekoppeltes Aggregat, und der Generator ist mit Kühleinrichtungen in Form eines Wassermantels oder von Rippen und eines Gebläses ausgerüstet.

Es ist ferner bekannt, Vorrichtungen dieser Art mit einem verschließbaren Behandlungsraum aus ao Blech auszuführen, der in stromleitender Verbindung mit einer geerdeten Anzapfklemme eines Hochfrequenzgenerators (HF-Generators) steht, dem durch eine nichtgalvanische, gewöhnlich transformatorische Verbindung mit dem Leitungsnetz elekirische Energie zugeführt wird.

Demgegenüber unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, daß das Magnetron mit dem Stromnetz über einen die Netzspannung erhöhenden Umformer in einer Stromrichtung stromleitend verbunden ist und von bzw. zu dem geerdeten Arbeitsraum isoliert, aber kapazitiv gekoppelt ist. Dank dieser Ausbildung wird der Umfang und insbesondere das Gewicht der elektrischen Ausrüstung des Ofens erheblich vermindert.

Besonders groß wird diese Verminderung, wenn der Umformer gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung als spannungsvervielfältigendes, gegebenenfalls an sich bekanntes Aggregat aus Kondensatoren und Gleichrichtern ausgebildet ist.

Wegen des kleinen Gewichts des Umformers wird auch der Vorteil erreicht, daß die Wand des Ofenraumes sowohl das Leistungsmagnetron und den Umformer als auch einen Transformator zur Heizstromversorgung des Magnetrons und ein Gebläse, das zum Führen eines Kühlluftstromes über das Leistungsmagnetron und den Umformer angeordnet ist, tragen kann.

Unter dem Ausdruck »stromleitende Verbindung« ist in dieser Beschreibung und in den Patentan-Sprüchen eine nichtmetallische, elektrische Verbindung zu verstehen, in der z. B. Elektronen die La-Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung,
insbesondere von Nahrungsmitteln

Anmelder:

Husqvarna Vapenfabriks Aktiebolag,
Huskvarna (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr. jur. V. Busse, Patentanwalt,

Osnabrück, Möserstr. 20-24

Als Erfinder benannt:

Göran Axel Runo Öjelid, Huskvarna (Schweden)

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 4. März 1960 (2198),
vom 6. Juli 1960 (6579)

dungsträger darstellen. Für Verbindungen dieser Art ist typisch, daß Strom im wesentlichen nur in einer Richtung fließen kann.

Weitere Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung hervor, in der einige Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung in Form von Beispielen schematisch dargestellt sind, es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein teilweise aufgeschnittenes Mikrowellengerät gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung in seitlicher Perspektive,

Fig. 3 ein Schaltschema für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform,

F i g. 4 eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und zwar einen Arbeitsraum sowie ein Aggregat im wesentlichen gemäß F i g. 2 von hinten gesehen.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 enthält einen Arbeitsraum 1 aus Aluminiumblech od. dgl., der an seiner rückwärtigen Wand einen Hochfrequenzgenerator in Form eines luftgekühlten Leistungsmagnetrons 2 a für die Frequenz 2450 MHz, ferner ein Kühlgebläse 3 für dieses und einen Umformer 21 trägt, für den der Strom über einen Anschluß 5 direkt aus dem Netz entnommen wird, wobei das Netz ein Gleichstromnetz oder ein Wechselstromnetz für 50 bis 60 Hz sein kann. Wie in F i g. 1 schaubildlich gezeigt, ruht das Magnetron 2 a auf

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zwei, in diesem Fall isolierenden Konsolen, von um die Kondensatoren 33 und die Dioden 36 zirkudenen die obere, 22, zum Teil weggebrochen ist. Die liert. Seitlich des Gleichrichterteiles 32 ist ein Heiz-Klappe 14, die dem Verschließen des Arbeitsraumes Stromtransformator 39 für etwa 10 VA angebracht, dient, steht z. B. durch ihre Scharniere in strom- und unmittelbar innerhalb des Gleichrichterteiles 32 leitender Verbindung mit dem Arbeitsraum 1, der 5 ist ein Tangentialgebläse 41 mit zwei Propellern 42, seinerseits zusammen mit der metallischen Schutz- 43 sowie einem Antriebsmotor 44 mit vertikaler hülle 16 geerdet ist. Um den Bedienenden des Welle 46 angeordnet. Die Propeller haben eine Arbeitsraumes gegen hochfrequente Ausstrahlung solche Ausbildung und Bewegungsrichtung, daß Luft zu schützen, ist ein durch die Klappe 14 betätigter in bekannter Weise am Propellerumkreis eingeführt Schalter 15 vorgesehen, der beim öffnen der Klappe io und nach rückwärts durch zwei rechtwinklige 14 sämtliche Netzverbindungen des Umformers 21 Öffnungen 47 ausgeblasen wird. Zur Verhinderung unterbricht und außerdem Erdverbindung des Rau- von Rückumlauf durch das Gebläse 41 sind innernies 1 herstellt. Darüber hinaus handelt es sich bei halb bzw. außerhalb desselben Abschirmbleche 48 der mechanischen Verbindung zwischen dem Schal- und 49 angebracht. Den am weitesten innen geleterl5 und der Klappe 14 um eine zwangsmäßige 15 genen Teil des Aggregates bildet das innerhalb des •Verbindung, so daß die Klappe sich nicht öffnen Frequenzbandes 2400 bis 2500 MHz arbeitende Leiläßt, wenn nicht der Schalter 15 in Sicherheitsstel- stungsmagnetron 51, das mit Kühlrippen aus Kupferlung gebracht ist. Das Magnetron 2 a ist von dem blech versehen ist, die in den Anodenblock 52 ein-Arbeitsraum 1 durch eine zwischen zwei am Hoch- gelötet sind und zwei unmittelbar vor den Ausblasfrequenzausgang des Magnetrons 2 a angebrachten 20 öffnungen 47 des Gebläses 41 gelegene Zellen-Flanschen 18 und 19 gelegenen Scheibe 17 aus pakete53 bilden. An der Ausgangsseite des Ma-Teflon oder ähnlichem Material (mit niedrigem Ver- gnetrons 51 ist ein ziemlich kurzes Wellenleiterstück lustfaktor bei Ultrahochfrequenz) isoliert. 54 mittels kräftiger, hier nicht dargestellter Ver-

Durch diese Anordnung sind die Magnetronkreise schraubung angeschlossen, das in einem Abstand,

für Niederfrequenz-Wechselstrom und für Gleich- 25 _{der ldch einem den} vielfachen von -A in dem-

strom von dem Arbeitsraum 1 völlig isoliert, was die ° 4

Anwendung einer in F i g. 1 schematisch dargestell- selben ist, durch einen kleinen Flansch 56 abge-

ten, spannungsverdoppelnden Gleichrichterkopplung schlossen ist, der einen kapazitiven Anschluß des

als Umformer 21 ermöglicht, die in an sich bekann- auch eine Fortsetzung 57 des Wellenleiters 54 ent-

ter Weise den Spitzenwert der zugeführten Wechsel- 30 haltenden Behandlungsraumes la zuläßt. Hierbei

spannung verdoppelt und dadurch eine schwere und rechnet der genannte Abstand von der Wellenzu-

sperrige Transformatorausrüstung ersetzt. Aufgabe führstelle des Wellenleiters 54, d. h. der Achse 60

des Umformers 21 ist, die Netzspannung zu erhöhen der Kalotte 58 des Wellenleiters 54, zum Flansch 56.

und gleichzurichten, so daß sie als Anodenspannung An dem Flansch 56 besteht keine stromleitende Ver-

für das Magnetron 2 a dienen kann, das zur Aus- 35 bindung vom Wellenleiter 54 zu dessen Fortsetzung

strahlung z.B. horizontal polarisierter elektro- oder zum Raum la, was der Teflonscheibe 17 in

magnetischer Wellen in den Arbeitsraum ausgebildet F i g. 1 entspricht.

ist und mit dem der Umformer 21 durch zwei Lei- Das Ganze wird durch zwei kräftige Stirnwände

ter 6 in Verbindung steht. Innerhalb des Umformers 59 aus Bakelit zusammengehalten, die die verschie-

21 besteht zumindest in einer Richtung stromleitende 4° denen Teile im wesentlichen direkt tragen und außer-

Verbindung zwischen dem Netzkabel 5 und den Lei- dem die Funktion einer völlig isolierten, aber

tern 6. dennoch stabilen Befestigung an den vorerwähnten

Die in F ig. ausführlicher dargestellte Vorrichtung Winkeln 27 an der Wand des Arbeitsraumes erfülfür dielektrische Erhitzung ist in Einbauausführung len. Angesichts der Tatsache, daß das Magnetron 51 ausgebildet und besteht aus einem Arbeitsraum la 45 in dieser Anordnung in in einer Stromrichtung aus Blech, die mit einem Stirnteil 24 aus Blech oder leitender Verbindung mit dem Netzanschluß steht, Holz verbunden ist, in dem vor dem Raum la eine kommt dem genannten isolierenden Aufbau eine (hier nicht dargestellte) Klappe angeordnet ist. An außerordentlich große Bedeutung zu.
der einen Seite des Behandlungsraumes la ist die Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist am deutgesamte elektrische Ausrüstung in Form eines mittels 50 lichsten aus Fig. 3 ersichtlich.
Schrauben 26 an Winkeln 27 od. dgl. an der Raum- Im Gleichrichterteil 32, der den vorher genannten wand befestigten Aggregats angebracht. Das Stirnteil Umformer darstellt, wird der Wechselstrom des 24 ist vor dem Aggregat perforiert oder auf andere Netzes 85 gleichgerichtet und gleichzeitig seine Weise zwecks Luftzirkulation mit öffnungen 28 mit Spitzenspannung 2²mal erhöht, da die Gleichrichter einer Gesamtfläche von mindestens 100 cm² ver- 55 36 und die Kondensatoren in an sich bekannter sehen. Im gleichen Teil des Stirnstückes befindet Weise zwei kaskadengeschaltete Spannungsverdoppsich ferner eine längliche öffnung für eine Reihe von lerstufen bilden. Dies bedeutet, daß das Gleichrich-Bedienungsknöpfen 29, die einen vielpoligen, mit terteil 32 bei 380 V vom Netz zugeführter Wechseldem Aggregat fest verbundenen und dessen vorder- spannung bis zu 380 · ]/2 · 2²=2200 V Gleichspanstes Teil bildenden Schaltapparat 31 bedienen. Etwas 60 nung liefern kann, was ausreicht, um einen Hochrückwärts und seitlich des Schaltapparates 31 ist im frequenzgenerator in Magnetron-Ausführung min-Aggregat ein Gleichrichterteil 32 angeordnet, daß destens 1 kW Hochfrequenzleistung liefern zu lassechs von einer isolierenden Befestigungsplatte 34 sen. Dies bedeutet jedoch, daß das Gleichrichterteil vorragende Elektrolytkondensatoren 33 und zwölf annähernd 2 kW Gleichstromleistung liefern muß, hinter der Platte in Haltern angeordnete Kiesel- 65 was bei Anwendung bekannter Komponenten ohne dioden 36 einschließt. In der Platte 34 befinden sich eine besonders wirksame Kühlung der Kondensaziemlich große Löcher 37, die zusammen mit Spalten toren 33 und Gleichrichter 36 nicht möglich ist. Eine 38 an den Seiten der Platte ermöglichen, daß Luft derartige Kühlung wird dadurch bewirkt, daß vom

Gebläse41 durch die Öffnungen28 (Fig. 2) des Stirnteiles 24 eingesogene Frischluft durch die Löcher 37 und die Spalte 38 geleitet wird und dabei die Kondensatoren 33 und die gleichrichtenden Dioden 36 umspült. Durch die kompakte Konstruktion des Aggregates und die Verwendung eines Tangentialgebläses wird diese Kühlung außerdem ohne zusätzliche Kosten bewirkt, da eine Kühlung für das Magnetron 51 ja ohnehin vorhanden sein muß. Die Kühlung erfolgt im Zellenpaket 53 mit Hilfe der während ihres Strömens durch das Gleichrichterteil nur teilweise erwärmten Frischluft und ist auf Grund der geraden Luftwege bereits bei etwa 20 W Kühlmotorleistung wirksam.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung veranschaulicht, bei der der Arbeitsraum Ια auch widerstandserhitzte Röhrenelemente zum Grillen u. dgl. enthält und infolgedessen ziemlich hohe Wandtemperatur erhält. Die elektrische Ausrüstung ist hierbei in ihrer Ausführung zwar nicht verändert, jedoch in einem größeren Abstand vom Behandlungsraum la angeordnet und an einem mit dem Raum la gemeinsamen Ständer 8 a befestigt, der in Form einer Schutzhülle aus Metall ausgeführt sein kann, wobei die Stirnwände oder Konsolen 59 a isolierend ausgeführt sind und die Stützen 87 aus Metall bestehen können. Zwecks Vermeidung von Wärmeübertragung im Wellenleiter 54, 57 sind die Wellenleiterteile 54 und 57 durch einen an dem Flansch 56 gelegenen, rundumlaufenden ; Luftspalt getrennt, der der Teflonscheibe 17 in F i g. 1 entspricht und durch den auch zwecks weiterer Temperaturverminderung Kühlluft geblasen werden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur dielektrischen, insbesondere von Nahrungsmitteln, mittels Mikrowellen in einem abgeschirmten Arbeitsraum mit einem unmittelbar in den Arbeitsraum einspeisenden, vom Stromnetz betriebenen Leistungsmagnetron, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetron (2 a, 51) mit dem Stromnetz über einen die Netzspannung erhöhenden Umformer (21, 32) in einer Stromrichtung stromleitend verbunden ist und von bzw. zu dem geerdeten Arbeitsraum (1, la) isoliert, aber kapazitiv über einen Wellenleiter (54, 57) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (54, 57) unterbrochen (bei 56) und in dem Zwischenraum ein festes Dielektrikum (17) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (54, 57) an der Unterbrechungsstelle (56) Flansche (18, 19) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetron (2 a, 51) und der Umformer (21, 32) von einer Schutzhülle (16, 8 a) umgeben sind, von der das Magnetron isoliert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer (21, 32) als Spannungsvervielfältigendes, gegebenenfalls an sich bekanntes Aggregat aus Kondensatoren (33) und Gleichrichtern (36) ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1773 084;

USA.-Patentschriften Nr. 2056 376, 2682002;
»Elektronische Rundschau«, Nr. 12/1956, S. 321 bis 328;

»Heiz.-Lüft.-Haustechnik«, 9 (1958), Nr. 4-April, S. 85 bis 91.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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