DE2516622A1 - Mikrowellenofen - Google Patents

Mikrowellenofen

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DE2516622A1 DE19752516622 DE2516622A DE2516622A1 DE 2516622 A1 DE2516622 A1 DE 2516622A1 DE 19752516622 DE19752516622 DE 19752516622 DE 2516622 A DE2516622 A DE 2516622A DE 2516622 A1 DE2516622 A1 DE 2516622A1
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Description

2b 16622
Dr!.'-;. . ir
Tel. 2 ύ·:-Μ ca
MATSUSHITA ^LECTHIC INDUSTRIAL CO., LTD. Osaka, Japan
Die Erfindung "bezieht sich auf einen Mikrowellenofen und insbesondere auf einen IH-krowellenofen mit besseren Leistungseigenschaften in Sinne der Krmöglichung einer gleichmäßigen Erhitzung einer zu bereitenden Speise in allen Teilbereichen.
Als Maßnahme zur Erzielung einer gleichmäßigeren !Erhitzung in Mikrowellenofen hat man die Möglichkeit ins Auge gefaßt, eine in der Tiefen- wie auch Längenrichtung symmetrische elek-fcrische Feldverteilung im Heizraum herbeizuführen. Es waren jedoch viele Probleme zu lösen, bevor dieses Prinzip in die Praxis umgesetzt werden konnte. Sines dieser Probleme bestand in der Schwächung des elektrischen Feldes in der Mitte des Heizraums, die sich auch dann zeigte, wenn eine symmetrische elektrische Feldverteilung herbeigeführt werden konnte. Dies bringt insofern eine Schwierigkeit mit sich, als ein größeres liahrungsprodukt wie beispielsweise ein Brathühnchen im Inneren nicht genügend erhitzt wird. Als typisches Beispiel ist der Fall eines
Kuchenteiges
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— ? —
Kuchenteiges mit Wassergehalt anzuführen, der in einer großen, flachen Form ausgebreitet und im Mikrowellenofen erhitzt wird, wobei die Obe rf lache nbe reiche zwar gut durchwärmt werden, während das Innere jedoch unausgebacken bleibt. Natürlich ist ein Ausbacken auch im Inneren möglich, wenn die Erhitzung lange genug fortgeführt wird, doch verkrusten dann die Oberflächenbereiche zu stark und verlieren ihren Währungswert. Die Erfindung stellt darauf ab, das elektrische EeId im Heizrauminneren zu verstärken, um so insgesamt eine gleichmäßige Erhitzung zu bewirken.
Die Erfindung hat zur Hauptaufgabe, einer in der Ofenmitte lokalisierten Feldschwächung in der elektrischen Feldverteilung entgegenzuwirken, wie sie auftritt, wenn ein Hochfrequenzerreger in einem Ofen von beliebigen Abmessungen in der Tiefen- wie auch in der Längenrichtung symmetrisch angeordnet ist.
Die Erfindung hat -,veiterhin zur Aufgabe,, durch Anbringung einee Mikro welle nspeisungste ils und eines Rührerhai te rungs te ils an der gleichen Wandfläche einen großen effektiven Heizraum in der Heizkammer verfügbar zu machen wie ebenso auch die elektrische Feldverteilung zu verbessern.
Des weiteren hat die ürfindung zur Aufgabe, die im bekannten Stand der Technik zu verzeichnenden Mangel auszuschalten. Hier ist darauf zu verweisen, daß der Rührflügel raum und der eigentliche Nutzraum für gewöhnlich durch eine aus einem dielektrischen Material bestehende Trennwand gegeneinander abgeschlossen sind, die zur Herabsetzung der dielektrischen Verluste und aus Kostengründen dünn gehalten ist. Die Trennwand ist daher schwer zu reinigen, da sie sich durchbiegt, so daß der Rührflügel im Zuge des Reinigungsvorgangs deformiert werden kann.
Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Trennwandhai terung aus einem dielektrischen Material zu schaffen, die geeignet ist, einer störenden Beeinflussung der elektrischen Feldverteilung· im Heizraum vorzubeugen. Da die Tre nnwandhal te rung bislang aus einem Ifetallteil bestand, ergab sich der Nachteil, daß das elektrische Feld durch die Tre nnwandhal te rung auch dann störend beeinflußt wurde, wenn im Heiaraum in der Tiefen- und Längenrichtung eine an
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sich symmetrische elektrische Pel ehre rte ilung herbeigeführt werden konnte.
BLe Erfindung hat ferner zur Aufgabe , eine gleichmäßige Erhitzung zu ermöglichen, indem Vorkehrungen getroffen -werden, um ein zu erhitzendes Produkt in eine Lage in der Mitte des Heiaraums zu bringen, wenn eine Schale, die dieses produkt trägt, in den Heizraum eingeführt wird.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen mit größrer !Deutlichkeit aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigegebenen Zeichnungen hervor. Darin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines die Erfindung verkörpernden Mikrowellenofens mit geöffneter Tür;
ilg. 2 einen Längsschnitt des llLkrowellenofens der Pig. I;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Mikrowellenofens der Figur Ii
Fig. 4 das beim Erhitzen in einem bekannten l'ikro welle nofen erhaltene Erhitzungsschema in der Draufsicht»
Fig. 5 das beim Erhitzen in dem erfindungsgemäßen Mikrowellenofen erhaltene Brhitzungsschema in der Draufsicht*
Fig. 6 bis 8 perspektivische Ansichten von Plattenausführungen mit elektrischen Leitern; und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines bei dem erfindungsgemäßen Mikrowellenofen vorgesehenen Rührflügels.
Der Mikrowellenofen ist so ausgelegt, daß eine Erhitzung und Speisezubereitung unter Zuhilfenahme von Hochfrequenzenergie der Frequenzgrößenordnung um 245C MHz ermöglicht·wird, und wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist innerhalb eines Hauptgehäuses 1 ein Heizraum 2 vorgesehen, wobei an dem Hauptgehäuse 1 eine Tür 3 montiert ist, durch die eine Vorderöffnung des Heizraums freigegeben oder verschlossen werden kann. Die Tür 3 ist mit einem Türgriff 4 zur Türbedienung und mit einem Sichtfenater 5 zum Einblick in den Heizraum 2 versehen. Eine Schalttafel 6 weißt eine Skala 8 auf, die so angeordnet
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net ist, daß sie der Zeitskala 7 eines Zeitgebers zur Einstellung der Zubereitungsdauer entspricht, wobei diese Skala 8 die Einstellung einer für die jeweilige Speisenart und -menge optimalen Erhitzungsdauer gestattet. Die Einstellung auf die jeweils zu bereitende Speise erfolgt durch Drehen eines Bedienungsknopfes 9 und eine Zeitgebernadel 11 wird durch Drehen eines Zeitgeberknopfes 10 auf die jeweilige Speisenmenge eingestellt. In dieser Weise können optimale Zubereitungsbedingungen gewählt werden. Mt der Bezugszahl 12 ist eine E inschalt ta sie bezeichnet und mit der Bezugszahl 13 eine Signallampe, die bei der Ausstrahlung von Hochfrequenzwellen aufleuchtet.
An der Oberseite des Heizraums ist ein Magnetron 14 zur Einstrahlung von Hochfrequenzenergie in den Heizraum τοTgBsehen» ferner ein ^Rührflügel 15» der durch den zur Kühlung des Magnetrons dienenden luftstrom zu Drehbewegungen angetrieben wird, um so die Hochfrequenzwellen innerhalb des Eeizraums nach allen Richtungen zu reflektieren, eine Hührerwelle l6, die den Bährflügel trägt, eine Trennwand 17 zux Abachließung des Bührflügels gegen den Heizraum und es ist weiterhin eine Schale 18 gezeigt, auf die das Produkt 19 aufgelegt ist» das zubereitet werden soll.
Die Erfindung soll im folgenden in Terbindung mit einem Mikrowellenofen besehrieben werden, der den obigen Aufbau hei,
In Fig. 3 bezeichnet die Bezugezahl 2 den Heizraum, der durch Verschweißen ßmwBx rostfreier Bleche gebildet und so aufgebaut ist, daß beim Schließen einer (nicht dargestellten) Tür zum Einbringen und Entnehmen der Speisen ein im wesentlichen parallelepipedischer Baumteil umgrenzt wird. Die Bezugszahl 20 bezeichnet einen am Boden des Eeizraums 2 vorgesehenen vertieften Bereich, durch, den das Effektivvolumen des Mkrowellenofens vergrößert wird und der gleichzeitig als Sammelbecken für die aus den Speisen herrührende ilüssigkeit dient, mit der Bezugszahl 18 ist eine vom Boden des Heitraums 2 getragene, aus (SLas bestehende Auflageplatte für die Speisen bezeichnet und mit der Bezugszahl 14 das oberhalb des Heizraums 2 angeordnete Magnetron, das als Hochfrequenzerreger vorgesehen ist. Das Magnetron ist in eine kleine Bohrung eingepaßt, die in der Mitte der oberen üäehe des Heizrauss vorgesehen ist und durch die der
Magne tronstrahle r
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Ilagnetronstrahler senkrecht nach unten ragt. Die Pezugszahl 21 bezeichnet flache Platten aus einem leitenden Material wie beispielsweise rostfreiem Stahl, die an die obere Fläche des Heizraums angeschweißt sind. Diese Platten sind links und rechts vom Strahler 22 parallel zueinander angeordnet, wobei ihr Abstand von dem Strahler 22 neun bis zehn Zentimeter beträgt.
Ss soll nun der ErhitzungsVorgang näher erläutert werden. Es sei davon ausgegangen, daß der parallelepipedische Heizraum 2 die folgenden Abmessungen hat: Breite 33,5 cm> Tiefe 26 cm und Höhe 26,5 cm. Auf die Speisenauflage fläche 18 wird zunächst ein mit einer wässerigen Kobaltchloridlösung getränktes Stück papier aufgelegt, das hierauf in dem Mk ro welle no fen erhitzt wird. Führt man die Erhitzung unter Fortlassung der Metallplatten 21 durch, so erscheint das in Fig. 4 gezeigte Muster. Die dunklen Bereiche sind jene Flächenteile, die erhitzt wurden und eine Verfärbung zeigen. Beim Backen eines großen Kuchens bleibt in diesem Fall das Innere unausgebaoken, wie dies beim Eingehen auf den Stand der Technik bereits erwähnt wurde. Auch bei Betätigung des Rührflügels zur Herbeiführung einer gleichmäßigen elektrischen Feldverteilung treten diese unausgebackenen Bereiche im Inneren auf, wenn man die in bezug auf die Tiefen- und Längenrichtung symmetrische Anordnung des Magnetrons beibehält. Falls jedoch die Metallplatten 21 montiert wurden, wie dies im Rahmen dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, erschien das in Fig. 5 gezeigte Master des Kobaltchlorids, was erkennen läßt, daß die Mittelfläohe gut durchwärmt wurde. Beim Backen eines großen Kuchens in diesem Mikrowellenofen werden also alle Teilbereiche einschließlich des mittleren Teils des Kuchens mit Ausnahme einer Außenflächenpartie gut erhitzt. Natürlich läßt sich dann auch ein Kuchen backen, der frei von unausgebackenen Teilbereichen ist, indem man den Rührflügel in Betrieb nimmt, der zweckentsprechend aufgebaut ist.
Die Stellen, an denen die Metallplatten 21 vorgesehen sind, entsprechen den dunklen Bereichen in dem in Fig. 4 gezeigten Muster (beispielsweise also den Stellen X und Y). Bei einem Verschieben der Metallplatten aus dieser Stellung verschwindet das Muster der Fig. 5 und es erscheint das Muster der Fig. 4. Da der Strahler 22 des Magnetrons senkrecht nach unten ragt, erfolgt durch ihn eine Anfachung in
einem
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einem vertikalen elektrischen Feld, iiach den Prinzipien der Lehre vom Elektromagnetismus läßt sich nach den obigen Befunden sagen, daß ein Hauptschwingungstyp der innerhalb des Heizraums angefachten Tfellen bei Fortlassung der Platten 21 vertikale elektrische Feldkomponenten an Stellen aufweist, die von dem Strahler 22 neun bis zehn Zentimeter nach links und nach rechts versetzt sind, was zur Entstehung des in Fig. 4 gezeigten Musters führt, wobei in diesem Fall der Mttelbereich eines Kuchens von einiger Größe nur schwer zu erhitzen ist. Sieht man indessen die flachen Platten 21 vor, so verschwindet der obige Schwingungstyp und stattdessen erscheint als Hauptschwingungstyp ein solcher, bei dem im Abstand von neun bis zehn Zentimeter links- und rechtsseits vom Strahler 22 keine vertikale elektrische Feldkomponente vorhanden ist, was nun die Möglichkeit bietet, auch den Mttelbereich eines großen Kuchens gut zu erhitzen. Demgemäß kann als Mittel zur Anfachung von Hochfrequenzwellen innerhalb des Heizraums 2 statt des senkrecht nach unten ragenden Magnetronstrahlers auch eine belieMge andere Yorrichtung vorgesehen sein, welche die Erregung eines vertikalen elektrischen Feldes gestattet, wie beispielsweise ein im IE n-3?yp erregter Bechtecknohlleiter, dessen
1 »U
Η-Ebene durch eine kleine Öffnung angekoppelt ist. Die Metallplatten 21 haben bei dieser Ausführungsform die in Fig. 6 gezeigte Gestalt, doch können große Rührflügel verwendet werden, wenn zur Krmöglichung eines ruhigen Laufs Öffnungen vorgesehen sind, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Es sei auch bemerkt, daß eine genan senkrechte Anordnung nicht erforderlich ist, sondern daß auch eine gewisse Neigungsstellung vorgesehen sein kann, um dem gleichen Zweck zu dienen. Weiterhin ist eine Unterteilung in Abschnitte möglich.
Hat der Heizraum andere Abmessungen als bei der obigen Ausführungsform und ist das elektrische Feld in der Mitte für den HauptschwxBgungstyp seh wach, so kann dieser Schwingungstyp beseitigt -werden, indem man die Leiter an den Stellen eines starken elektrischen Feldes nach dem betreffenden Schwingungstyp anordnet, und zwar parallel zum elektrischen Feld*
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird durch die Erfindung ein Mikrowellenofen aiit einer elektrischen iteld'werteilung geschaffen, bei der das Feld in der Mitte stark und in der Tiefen-
so wie
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sowie Längenrichtung symmetrisch ist, wobei die Anordnung zudem "baulich einfach ist. Dieser Mikrowellenofen eignet sich folglich auch zum Backen großer Kuchen, was bislang mit Schwierigkeiten verbunden war, und es wird ein gleichmäßiges Erhitzen ermöglicht.
Es wurde bereits erwähnt, daß die elektrische Feldverteilung im Heizraum in der Tiefe wie in der Länge symmetrisch ist, wenn der Mikrowellenspeisungsteil im Heizraum in der liefen- und Längenrichtung in einer Symmetrie stellung angeordnet und kein Organ zur Beeinflussung des elektrischen Feldes wie etwa ein Rührflügel vorgesehen ist, wobei der Heizraum in seinem Aufbau parallelepiped!sch begrenzt ist. Zur Verhinderung einer Beeinträchtigung der in der Tiefe wie in der Länge symmetrischen elektrischen Peldverteilung iruß das Lager des Rührers koaxial zum Mikrowellenspeisungsteil angeordnet sein. Am vorteilhaftesten ist es hierbei, wenn der in Fig. 9 gezeigte Mittelteil 23 des Rührflügels aus einem Material mit geringem dielektrischen Verlust besteht und wenn am äußeren Umfang des Rührflügels mehrere Fahnensätze 15a, 15^ vorgesehen sind, die jeweils Fahnen mit entgegengesetzter neigung umfassen, welche aus Metall oder aus einem metallbeschichteten Material bestehen. Die Gründe hierfür sind die folgenden:
(a) Falls der Mittelteil 23 des Rührers ebenso wie jede Fahne 15 aus Metall besteht, werden die von dem unmittelbar oberhalb der Rührerwelle vorge sehenen Mikrowellenspeisungsteil ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen um den Umfang des Rührflügels herumgeleitet und treten dann in das Innere des Heizraums ein. Soll ein flaches produkt wie beispielsweise ein Kuchen erhitzt werden, so wird dessen Mittelbereich infolgedessen nur wenig aufgeheizt. Zurückzuführen ist dies darauf, daß eine Anzahl von Schwingungstypen auftritt, ausgehend von der Unterseite des Rührflügels zum Heizraum, und diese Tendenz zeigt sich um so stärker, je größer man die Fahnen be mißt, um eine möglichst starke elektromagnetische Wellenstörung zu erzielen.
Wird der Mittelteil erfindungsgemäß aus einem Material mit geringem dielektrischen Verlust wie beispielsweise Polysulfon hergestellt, so kann die elektrische Feldstärke im Mittelbereich und am
Umfang
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Umfang durch Ändern des Fahne nab s tande s Ϊ reguliert werden, und die Fahnenabmessungen können beliebig groß gewählt werden, so daß sich eine verstärkte Rühr- oder Störwirkung erzielen läßt und die Gewähr für eine einwandfreie, gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes gegeben ist.
(b) Sind Fahnen mit einem Mittelteil aus ifetall nahe dem Mikrowellenspeisungsteil angeordnet, so kommt es leicht dazu, daß eine gleichmäßige Erhitzung wegen der Uneinheitlichkeit der Abstände vom Mikrowellenspeisungsteil zu den Fahnen eowie in den Tiefen- und Längendimensionen nicht mehr möglich ist. Je weiter also der Metallreflektor vom Mikrowellenspeisungsteil angeordnet ist, um so stärker kann sich die Einheitlichkeit in den Abmessungen auswirken.
(c) Da die Rührfahnen 15a und 15"b im Winkel θ entgegengesetzt geneigt sind, werden die elektromagnetischen T/feilen bei einer Umdrehung der Rührflügel anordnung mit der gleichen Intensität nach allen Richtungen abgestrahlt. Ls wird mithin in der Tiefe wie auch in der Länge eine symmetrische Verteilung erzielt. Es soll nun eine Methode erläutert werden, die zur Beibehaltung der symmetrischen elektrischen Feldverteilung in der Tiefen- und Längenrichtung des Heizraums geeignet ist.
Ein herkömmlicher Mikrowellenofen weist wie in Fig. 2 eine Trennwand 17 auf, die den Nutzraum gegen den Rührflügelraum abschließt. Zur Anbringung der Trennwand wurde bislang für gewöhnlich eine Metallplatte an die Wand des Heizraums angeschweißt, an der die Trennwand festgeschraubt werden konnte. Bei einem solchen Aufbau wird jedoch die Symmetrie der elektrischen Feldverteilung in der Tiefe und Länge beeinträchtigt. Wie aus der Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, wird im Rahmen der Erfindung die aus einem Material mit geringem dielektrischen Verlust wie etwa Polyeulfon bestehende Trennwandhai te rung 24 an der Oberwand des Heizraume festgeschraubt, worauf die Trennwand durch Kanuklipps 25 an der Tre nnwandhal te rung befestigt wird.
Die Anordnung des mittleren Teils der Trennwand ist eine solche, daß das Ende der Rührerwelle 16 der Trennwand 17 näher ist als der Drehungsebene des Rührflügels. In dieser Weise wird einer
möglichen
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- 9 -möglichen De formierung des Rührflügels beim Reinigen vorgebeugt.
Zur Sicherstellung einer in der Tiefen- und Längenrichtung zentralen Lage der Schale im Heizraum ist an der Rückwand des Heizraums ein vorspringender Rand 26 vorgesehen, so daß die Schale beim Einführen stets in die Mitte des Heizraums gebracht wird.
Pateηtansprüehe
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Claims (1)

  1. - 10 Patentansprüche
    1. Mikrowellenofen mit einem Ofenhaupt gehäuse, einem im wesentlichen parallelepiped! sch aufgebauten Heizraum, einer Tür zum Freigeben und Verschließen einer Öffnung des Heizraums und einem Hochfrequenzspeisungsteil zur Zuführung von Ivlikrowellenenergie in den Heizraum, gekennzeichnet durch eine in bezug auf den Heizraum (2) in der Tiefen- wie in der Längenrichtung im wesentlichen symmetrische Anordnung des Hochfrequenzspeisungsteils (14) und eine Anordnung moduswandelnder Leiter (21) auf entgegengesetzten Seiten des Hoehfrequenzspeisungsteils (14)·
    2. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (15) zur Störung der elektromagnetischen Wellen vorgesehen isi;.
    5. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizrauffl (2) mit einer für elektromagnetische Welles, durchlässigen Trennwand (l7) zur Abschließung des zur Aufnahme des Zubereitungs-,guts vorgesehenen Eaums gegen den Hochfrequenzspeisungsteil (14) veisehen ist, wobei die Trennwand (l7) durch. Halterungsteile (24* 25} aus dielektrischem Material gehaltert ist.
    4* Mfcronellenofea natsh Anspruch 1, dadurch, gekennzeieluset, daß dar Helzraum {2) mit einer entnehmbaren Schale (18) zum Auflegen des su -erhitzenden Suts versehen ist» wobei zu jeder Sei te der Schale (l8) eine lage be stimmende Anordnung (26) sum zwangsehlüssigen Einfuhren der Schale (l8) in die Mitte des Heizraums (2) vorgesehen ist.
    5. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetron (14) direkt mit dem Hochfrequenz speisungsteil gekoppelt ist.
    6. Mikrowellenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das M-fctel (15) zur Störung der elektromagnetischen Wellen in einer in bezug auf den Hochfrequenzspeisungeteil (14) im wesentlichen koaxialen Anordnung mit einem Lager aus dielektrischem Material versehen ist, wobei dieses Lager in drehbarer Anordnung einen Rührer trägt.
    2 509847/0769
    7· Mikrowellenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer Teil (23) des Mittels (15) zur Störung der elektromagnetischen Wellen aus einem Material mit geringem dielektrischen Verlust und ein Handteil dieses Mittels (l5) aus einem Leiter in Form eines Rührers "bestehen.
    8. Mikrowellenofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer (15) mehrere Fahnenpaare (l5a» 15*0 einbegreift, wobei jedes der Fahnenpaare (l5a, 15*0 Leiter mit entgegengesetzter Neigungsstellung aufweist.
    9. Mikrowellenofen mit einem Ofenhauptgehäuse, einem im wesentlichen parallelepipedisch aufgebauten Heizraum, einer Tür zum Freigeben und Verschließen einer Öffnung des Heizraums, einem Mikrowellenoszillator zur Einstrahlung von Mikrowellenenergie in den Heizraum und einem Mittel zur Störung der elektromagnetischen Wellen, gekennzeichnet durch eine Anordnung des Mikrowellenoszillators (14) annähernd in der Mitte einer oberen Ebene des Heizraums (2), wobei der Heizraum (2) eine für elektromagnetische Wellen durchlässige Trennwand (17) zur Abschließung eines Raums für die Aufnahme eines zu erhitzenden Guts gegen den Bereich der Anordnung des Mikrowellenoszillators (14) und des Mittels (I5) zur Störung der elektromagnetischen pfeile η einbegreift, wobei das Mittel (15) zur Störung der elektromagnetischen Wellen in drehbarer Anordnung koaxial zum Mikrowellenoszillator (14) vorgesehen und durch den Kühlluftstrom für den Mikrowellenoszillator (14) antreibbar ist und wobei das äußerste Ende einer Welle (l6) des Mittels (15) zur Störung der elektromagnetischen Wellen nahe der Trennwand (17) angeordnet ist.
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    Leerseite
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