DE2622173A1

DE2622173A1 - Vorrichtung zur beheizung eines gegenstandes mittels hochfrequenter strahlung, insbesondere mikrowellen- ofen

Info

Publication number: DE2622173A1
Application number: DE19762622173
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kusonoki; Hirofumi Yoshimura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-05-19
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1976-12-02
Also published as: GB1543980A; CA1080308A; FR2312165A1; US4476362A; SE7605540L; AU1406476A; DE2622173C3; FR2312165B1; DE2622173B2

Description

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., 1006, Oaza Kadoma, Kadoma-shi, Osaka (Japan)

Vorrichtung zur Beheizung eines Gegenstandes mittels hochfrequenter Strahlung, insbesondere Mikrowellen-Ofen

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem mit hochfrequenter Strahlung heizenden Ofen, bei dem Verbesserungen in der Führung der Mikrowellen und an dem Mikrowellen-Strahler oder der Mikrowellen-Antenne vorgesehen sind, um eine zeitlich unterschiedliche Verteilung der elektrischen Wellen in der Heizkammer zu haben. Dadurch wird eine gleichförmigere Wärmeverteilung in einem kubischen Raum erreicht, was die Konstruktion des Ofens erleichtert, und zwar durch die Möglichkeit einer getrennten Untersuchung der Feldverteilung und der Abgabe an elektrischen Wellen. Ferner ergibt sich eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der abgestrahlten elektrischen Wellen bei kleiner Belastung.

Wenn ein konventioneller Mikrowellen-Ofen auf seine Eigenschaften untersucht wird, dann findet man leicht

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viele Probleme, die bislang noch nicht voll geklärt wurden.

Eines dieser Probleme besteht darin, daß die Feldverteilung in dem Heizraum nicht hinreichend gleichförmig ist. Mit anderen Worten, wenn die elektrischen Wellen in einen aus elektrisch leitendem Material gefertigten Heizraum eingestrahlt werden, entstehen stehende Wellen, wobei der Heizraum als Resonanzkasten durch Interferenz der von einem Oszillator abgestrahlten einfallenden Wellen mit den reflektierten und durch die Last nicht genügend absorbierten Wellen wirkt. Die Knoten und sonstigen Eigenschaften der stehenden Wellen sind hauptsächlich durch die Abmessungen des Heizraumes und die Stelle bestimmt, an der der Oszillator eingebaut ist. Inzwischen ist man dazu übergegangen, die hochfrequenten elektrischen Wellen auf die Last abzustrahlen, wobei ihre räumliche Verteilung durch einen Strahler oder eine Antenne für die elektrischen Wellen bestimmt wird, und zwar insbesondere durch die Konfiguration und durch die Abmessungen der Antenne. Da die stehenden Wellen wie auch das Strahlungsmuster im Raum im wesentlichen einen festen Zustand beibehalten, wenn nicht spezielle Gegenmaßnahmen unternommen werden, gibt es in der Heizkammer sowohl Bereiche von starker elektrischer Feldstärke wie auch gleichzeitig Bereiche von sehr schwachem elektrischem Feld, so daß man sieht, daß sich eine sehr ungleichmäßige Wärmeverteilurig in der Heizkammer ergibt.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurden eine große Zahl von Gegenmaßnahmen ergriffen, von denen die hervorstechendste die Verwendung eines Rührers oder eines Drehtisches, auf dem das zu beheizende Gut abgesetzt werden

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soll, sind, wobei jedoch keine dieser Gegenmaßnahmen eine grundsätzliche Lösung der erwähnten Probleme brachte.

Bei konventionellen Hochfrequenzofen besteht ein weiteres Problem darin, daß sich die Heizwirkung im oberen Teil des zu beheizenden Gutes (beispielsweise Nahrungsmittel) zunehmend von derjenigen im unteren Teil des Gutes unterscheidet. Wenn beispielsweise Milch o. dgl. in einer Flasche aufgewärmt werden soll, findet man oft, daß die Milch im oberen Teil der Flasche zum Trinken zu heiß ist, während die gleiche Milch im unteren Teil der Flasche kalt bleibt. Diese Unbequemlichkeit ist dem oben erwähnten räumlichen Muster der Strahlungsverteilung zuzuschreiben und im wesentlichen dem oszillierenden Abschnitt des Ofens zuzuschreiben, der wegen der Installation des Oszillators im oberen Teil des Herdes stark aufgeheizt wird. Zur Beseitigung dieses Nachteils ist versucht worden, den oszillierenden Teil des Herdes am unteren Abschnitt desselben unterzubringen; da jedoch der Abstand zwischen dem Oszillator und dem aufzuheizenden Gut aus Gründen des Wirkungsgrades möglichst klein sein soll, erweist es sich als außerordentlich schwierig, die elektrische Feldverteilung in der Ebene gleichförmig zu machen, so daß diese Konzeption im Grunde nur auf eine beschränkte Art von Herden anzuwenden ist.

Die dargestellten Schwierigkeiten komplizieren sich noch, weil eine Untersuchung in Richtung einer möglichst gleichförmigen Heizwirkung nicht von einer Verbesserung des Wirkungsgrades der elektrischen Wellen durch geeignete Justierung des Arbeitspunktes des Oszillators getrennt werden kann. Wenn das erwähnte Problem beispielsweise für einen Ofen betrachtet wird, der mit Rührern oder

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den erwähnten Drehtischen ausgerüstet ist, wobei die Rührer die Gleichförmigkeit der Wärmeverteilung verbessern sollen, dann definiert die Konfiguration oder die Art der Bewegung des Rührers gleichzeitig zeitlich unterschiedliche wesentliche Impedanzen, so daß sich eine große Abweichung vom optimalen Arbeitspunkt für den Oszillator ergibt. Solche Nachteile führen zu Problemen eines ungenügenden Ausgangs trotz einer relativ guten Verteilung, oder zu einer nicht zufriedenstellenden Verteilung trotz mäßigem Ausgang; bei der Entwicklung eines Ofens müssen daher die genannten gegenläufigen Tendenzen sorgfältig aufeinander abgestimmt werden.

Als viertes betrifft ein weiteres Problem den mangelnden Wirkungsgrad bekannter Hochfrequenzofen. In der praktischen Ausführungsform ist der Mikrowellenausgang eines Mikrowellen-Ofens durch diejenige umgesetzte elektrische Leistung bestimmt, die zu einer bestimmten Temperaturerhöhung von 2000 ecm Wasser führt. In Fachkreisen ist jedoch bekannt, daß bei Erreichen einer Wasserlast von 100 ecm der Ausgang an elektrischer Strahlung auf 50 bis 60 % des vorgesehenen Ausgangs reduziert ist. Eine derartige Diskrepanz kann durch eine beabsichtigte Reduzierung des Soll-Ausgangs vermieden werden, wobei jedoch diese Gegenmaßnahmen im Hinblick auf eine möglichst effiziente Ausnutzung der elektrischen Energie kaum erwünscht ist und damit keine grundsätzliche Lösung des bestehenden Problems darstellt.

Die meisten der genannten Probleme bei den bekannten Hochfrequenzofen sind hauptsächlich auf die Art der Zuleitung der elektrischen Wellen in den Heizraum zurückzuführen, wobei auf die einzelnen Anordnungen

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weiter unten noch eingegangen wird. Bekannte, in Verwendung befindliche Zuleitungssysteme können im ganzen eingeteilt werden in einerseits direkte Kopplung, wobei der Oszillator direkt mit dem Heizraum gekoppelt ist (US-Patentschriften 2,763,757 und 2,813,185), andererseits eine koaxiale, insbesondere Hohlleiter-Kopplung (US-Patentschriften 2,632,090 und 3,221,132), und schließlich eine Zuleitung über Oberflächenleiter (US-Patentschriften 2,761,942 und 2,909,635), wobei jeder der genannten Zuleitungstypen Vor- und Nachteile besitzt.

So zeigen die Figuren 1 bis 3 schematische Seitenguerschnitte von Mikrowellen-Öfen (nach abgenommenem Gehäuse), in welchen die vorstehend genannten Kopplungsarten verwirklicht sind. 0er Ofen gemäß Fig. 1 arbeitet mit direkter Kopplung, wobei ein Oszillator oder ein Magnetron m direkt auf der Deckplatte ha der Heizkammer h montiert ist und eine Antenne a des Magnetrons m sich in den Heizraum h erstreckt und diesen mit hachfreguenter

Energie versorgt. Diese Anordnung hat jedoch so erhebliche Nachteile, daß eine Abstimmung des Oszillators auf die Last in keiner irgendwie zufriedenstellenden Weise erreicht werden kann, wenn die Abmessungen der Heizkammer h als Resonator und die Stellung der Antenne a festliegen, obgleich ein höherer Wirkungsgrad wegen fehlender Verlustfaktoren etwa in Form nicht dargestellter Wellenleiter erwartet werden kann. Ferner kann wegen der stabförmigen Antenne a ihr Strahlungsfeld und ihre Anregung relativ leicht analysiert werden, was andererseits wieder zur Folge hat, daß es außerordentlich schwierig ist, gleichzeitig gleichförmige Wärmeverteilung in der Heizkammer h und optimalen Wirkungsgrad für den Oszillator m zu haben.

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Bei dem Versorgungssystem gemäß Fig. 2 ist das Magnetron m an einem Ende eines Wellenleiters w befestigt, so daß die von der Antenne a abgestrahlten elektrischen Wellen durch den Hohlleiter w weiterlaufen, der auf dem Deckel ha der Heizkammer h angeordnet ist, und in die Heizkammer h durch eine rechtwinklige Öffnung wo eintreten, die am anderen Ende des Hohlleiters w ausgebildet ist und eine Breite hat, die etwa gleich der Breite des Hohlleiters w ist. Bei dieser Anordnung kann die Abstimmung der abgegebenen Strahlung auf die Belastung an der Außenseite der Heizkammer h gesteuert werden, dennoch ist es bei dieser Anordnung außerordentlich schwierig, das Strahlungsfeld entsprechend zu steuern, weil die Strahlung durch die Öffnung wo des Hohlleiters w abgegeben wird. Selbst wenn die Öffnung wo im mittleren Abschnitt des Deckels ha der Heizkammer h ausgebildet wird, ergeben sich dennoch asymmetrische Strahlungsverteilungen, die es ihrer Natur nach außerordentlich erschweren, eine gleichmäßige Verteilung der elektrischen Feldstärke innerhalb der Heizkammer h zu erreichen.

In dem Hohlleitersystem gemäß Fig. 3 breiten sich die elektrischen Wellen aus dem Magnetron m durch den Zwischenraum zwischen einem Außenleiter wa und einem Innenleiter wb in die Heizkammer h aus und versorgen sie mit elektrischer Strahlung. Obgleich dieses koaxiale Hohlleitersystem gegenüber den beiden in Fig. 1 und 2 gezeigten Systemen Vorteile hinsichtlich der Anpassung des Strahlungsfeldes besitzt, ist es nachteilig insofern, als die genauen Abmessungen des Außenleiters wa sowie des Innenleiters wb sehr genau eingehalten werden müssen, und zwar wegen des zusammenhängenden und einheitlichen Innenleiters wb, der sich von der Antenne des Oszillators m bis zum Inneren der Heizkammer h

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erstreckt, und daß der Zusammenbau einer Anzahl von Einzelteilen, d.h. des Außenleiters wa, des Innenleiters wb sowie des Oszillators m in vorbestimmter gegenseitiger Wechselbeziehung zu weiteren fertigungstechnischen Problemen führt, die insbesondere im Hinblick auf die Massenproduktion recht gravierend sind und den Preis für derartige Öfen erheblich in die Höhe zu drücken in der Lage sind. Außerdem hat man verschiedentlich versucht, mit unterschiedlichen Anordnungen innerhalb der Heizkammer eine gleichförmige Aufheizung der Last oder des in den Ofen eingebrachten Gutes zu erreichen, etwa in der Form eines Rührers, der mit· einem rotierenden Flügel oder einer rotierenden Scheibe in der Heizkammer arbeitet, oder indem man einen Drehtisch innerhalb der Heizkammer schuf, auf welchem das zu beheizende Gut abgesetzt werden soll. Jede dieser Gegenmaßnahmen ist jedoch sekundärer Natur und nicht geeignet, das Problem einer gleichförmigen Beheizung des eingebrachten Gutes von Grund auf zu lösen.

In der US-Patentschrift 2,961,520 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche eine gleichförmige Aufheizung der Last bzw. des eingebrachten Gutes ermöglichen soll. Diese Vorrichtung arbeitet mit einem Koaxilleiter, wie sich aus Spalte 2, Zeile 27,ff. der genannten Druckschrift ergibt, wobei die Verbindung zwischen dem festen Innenleiter, der sich vom Magnetron her erstreckt, und dem Innenleiter, der in der Heizkammer rotiert, fragwürdig ist. So treten beispielsweise an dieser Verbindungsstelle unerwünschte Funkenentladungen auf, so daß mit komplizierten Drosseln gearbeitet werden muß; ferner müssen die Abmessungen der Vorrichtung sehr genau eingehalten werden und es müssen Gegenmaßnahmen dagegen getroffen werden, daß sich an der Verbindungsstelle Schmutz absetzt.

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Schließlich wird bei den bekannten Mikrowellen-Öfen es häufig auch als nachteilig empfunden, daß während des Heizens mittels elektrischer Strahlung die Heizquelle selbst nicht sichtbar ist, was wenigstens in seiner psychologischen Wirkung für den Benutzer des Ofens nicht von Vorteil ist.

Der Erfindung liegt daher zunächst einmal die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellen-Ofen zu schaffen, der eine bessere Gleichförmigkeit der Wärmeerzeugung in einer Ebene wie auch in vertikaler Richtung, beispielsweise für einen langen und schmalen Gegenstand, wie etwa in einer Flasche enthaltene Flüssigkeit, besitzt. Weiter soll der Ofen so gebaut sein, daß sich die Erfordernisse einer gleichförmigen Wärmeverteilung einerseits und der Abgabe der elektrischen Strahlung andererseits gesondert berücksichtigen lassen. So soll der zu schaffende Mikrowellen-Ofen einen verbesserten Wirkungsgrad der abgegebenen elektrischen Strahlung auch bei kleiner Last besitzen, wobei der Oszillator selbst bei Abgabe der vorgesehenen Leistung gleichzeitig effizient arbeiten soll,

Ferner soll die erforderliche elektrische Leistung im ganzen mit möglichst hohem Wirkungsgrad in Wärme umgesetzt werden können, wobei die verbesserten Anordnungen und Maßnahmen für die Wärmeverteilung und den Wirkungsgrad während des Betriebes für das Auge sichtbar sein sollen. Schließlich soll der Hochfrequenzofen genau und exakt funktionieren, von einfacher Bauweise sein und bei der Herstellung keine großen Kosten verursachen.

Die genannten ZielVorstellungen werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform derselben ein Mikrowellen-Ofen einen Hochfrequenz-

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Oszillator enthält, der die Hochfrequenzenergie bei Anlegen von Hochspannung abstrahlt. Ein Hohlleiter ist an einem Endabschnitt am Hochfrequenzoszillator angeordnet und leitet die hochfrequente elektrische Energie vom Oszillator in eine Heizkammer des Mikrowellen-Ofens, in welcher ein aufzuheizendes Gut, beispielsweise Lebensmittel, abgesetzt werden kann. Ferner ist ein Strahler zur Abgabe elektrischer Wellen zwischen Hohlleiter und Heizkammer angeordnet, erstreckt sich in den Hohlleiter und reicht durch einen Halter aus dielektrischem Material. Der Strahler kann sowohl den Wellenleiter mit der Heizkammer für die elektrischen Wellen koppeln wie auch die vom HF-Oszillator abgegebene hochfrequente Energie in die Heizkammer abstrahlen, so daß aufgrund dieser Anordnung die hochfrequente Energie in der Heizkammer sowohl in einer (horizontalen) Ebene wie auch in vertikalen Richtungen außerordentlich gleichförmig verteilt ist, so daß dadurch die Nachteile der oben erwähnten soweit bekannten Hochfrequenz-Öfen beseitigt werden.

Die genannten und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben hervor, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Im einzelnen zeigen:

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines

Mikrowellen-Ofens, der mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schnittes

durch den Mikrowellen-Ofen der Fig. 4

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Einzelheit in vergrößertem Maßstab, und zwar der Anordnung des Strahlers, der in einer Öffnung des in dem Mikrowellen-Ofen der Fig. 5 verwendeten Hohlleiters angeordnet ist;

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Fig. 7 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung, jedoch für eine Abwandlung des Ofens aus Fig. 5;

Fig. 8 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer teilweise geschnittenen und in vergrößertem Maßstab dargestellten Anordnung eines Laufrades und eines Strahlers aus dem Ofen gemäß Fig. 8;

Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf die Anordnung von Probeschalen auf einer Bodenplatte der Heizkammer, um Vergleichstests bezüglich der Heizleistung bekannter Mikrowellen-Öfen einerseits und des mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Mikrowellen-Ofens andererseits ausführen zu können;

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Eigenschaften eines konventionellen Mikrowellen-Ofens einerseits und des mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Mikrowellen-Ofens andererseits bei kleiner Belastung;

Fig. 12 und 13 ähnliche Darstellungen wie die Fig. 8, jedoch von weiteren Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 14 eine Teilansicht einer vergrößert dargestellten Abwandlung des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 7;

Fig. 15 eine Draufsicht auf eine Spiralantenne, die in dem Mikrowellen-Ofen aus Fig. 14 verwendet wird;

Fig. 16 eine schematische Darstellung der Zustände stehender Wellen, die in einem rechtwinkligen Heizraum erzeugt werden;

Fig. 17 eine Seiten-Teilansicht einer in vergrößertem Maßstab dargestellten weiteren Ausführungsform der Anordnung des Strahlers in einer Öffnung des Wellenleiters, wie er in der vorhergehenden Ausführungsform der Erfindung benutzt wird;

Fig. 18 einen Querschnitt längs der Linie XVIII-XVIII aus Fig. 17;

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Pig. 19 und 20 Seiten-Teilansichten von in vergrößertem Maßstab dargestellten weiteren Ausführungsformen der Anordnung des Strahlers;

Fig. 21 und 22 ähnliche Darstellungen wie Fig. 5 und 7, jedoch von weiteren Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 23 eine der Fig. 13 ähnliche Darstellung

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 24 einen Querschnitt längs der Linie XXIV-XXIV aus Fig. 23;

Fig. 25 eine Seiten-Teilansicht einer in vergrößertem Maßstab dargestellten weiteren Ausführungsform der Anordnung des Wellenleiters in Bezug zur Heizkammer des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 23; und

Fig. 26 eine Draufsicht eines Ausschnittes aus der Ausführungsform gemäß Fig. 25.

Von den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, zeigen Fig. 4-6 einen Mikrowellen-Ofen M, der ein Gehäuse 1 von kubusförmiger Gestalt besitzt, welches an der Vorderseite offen ist. Das Gehäuse 1 ist doppelwandig ausgeführt und weist Innenwände S aus Stahlplatten o. dgl. auf, die eine Heizkammer H definieren. Diese Innenwände umfassen eine horizontale Bodenplatte Sa, vertikale Seitenwände Sb, eine Deckenwand Sc, sowie eine Rückwand Sd, und lassen an der Vorderseite des Ofens M eine Zugangsöffnung O. Aus Fig. 5 erkennt man besonders gut, daß die Außenflächen der Wände Sa, Sb, Sc und Sd von den entsprechenden Wänden des Gehäuses 1 Abstand lassen. Das Gehäuse 1 besitzt ferner einen vorderen Wandabschnitt la unmittelbar oberhalb der Zugangsöffnung O, in welchem die Steuerplatte 3 mit Zeitgabeknopf 6, Arbeits-Druckschal tern 7 u. dgl. befestigt ist. Der Mikrowellen-Ofen M

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besitzt ferner eine Tür 2 mit Handgriff 5 entfernt von der nicht dargestellten Türaufhängung, welche am unteren Ende der unteren Vorderkante des Gehäuses 1 vorgesehen ist und es ermöglicht, daß zum Öffnen und Schließen der Zugangsöffnung 0 die Tür abwärts und aufwärts verschwenkt werden kann.

Die Tür 2 besitzt weiter eine rechtwinklige Öffnung 4 in einem mittleren Teil, in welche eine durchsichtige Platte sowie eine Schutzplatte, etwa in der Form einer nicht dargestellten durchbrochenen Metallplatte angeordnet ist, die einerseits vor der Bestrahlung mit Mikrowellen schützt und andererseits ein Beobachtungsfenster 4a in der Tür 2 zur Beobachtung des nicht dargestellten, in die Heizkammer H eingesetzten Gutes bildet. Das Gehäuse 1 ist ferner mit Füßen 8 an seiner Unterseite zum Aufstellen des Ofens M versehen.

Die Gestalt und Bauweise des Gehäuses 1 im einzelnen ist für die Erfindung nicht beschränkend, kann vielmehr den jeweiligen Anforderungen und Verwendungszwecken angepaßt werden.

Wie Fig. 5 zeigt, ist in dem Raum, der von der Decke Sc, der Heizkammer H und dem Deckel des Gehäuses 1 definiert ist, auf der Deckenwand Sc ein Hohlleiter 9 angeordnet, welcher teilweise von der Deckenwand Sc und einem Deckelteil 9a gebildet wird und wobei ein Ende 9c des Hohlleiters 9 sich in einen Raum zwischen der Rückwand Sd der Heizkammer H und der zugehörigen Rückwand des Gehäuses 1 erstreckt. Am Ende 9c des Hohlleiters 9 ist unter einer Bodenplatte 9b, die eine integrale Verlängerung der Deckenwand Sc der Heizkammer H ist, ein Magnetron 10 befestigt, das von einer nicht dargestellten

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Hochspannungsquelle durch Niederdrücken des Schalters versorgt wird. Die Antenne 10a erstreckt sich nach oben in den Hohlleiter 9 durch eine kleine Öffnung, die in der Bodenplatte 9b gelassen ist, wobei die Achse der Antenne 10a von der Rückwand 9e des Hohlleiters 9 um eine Strecke £.2 entfernt ist. Im wesentlichen am mittleren Abschnitt der Deckenwand se der Heizkammer H, der einen Teil der Grundplatte 9b des Hohlleiters 9 bildet, ist eine kleine Öffnung h gelassen₉ in welche ein kreisförmiger Halter d aus dielektrischem Material mit geringem Verlust eingesetzt ist. Der Halter besitzt eine konzentrische kleine Öffnung da, in welche ein Strahler für elektrische Wellen oder Antenne 11 eingesetzt und von dem Halter d gehalten ist. Der Strahler erstreckt sich sowohl in den Hohlleiter 9, wie auch in die Heizkammer H, wobei die vertikale Achse des Strahlers 11 von der Vorderwand 9f am anderen Ende 9d des Hohlleiters 9 um eine Strecke /l entfernt ist. Unter der Unterseite der Deckenwand se, der Heizkammer H an einer Stelle zwischen dem Strahler 11 und der Rückwand sd ist ein Rührer 12 in Form eines Ventilators drehbar befestigt und wird von einem nicht dargestellten Antrieb in Umdrehung versetzt, um in der Heizkammer H die hochfrequente Energie zu verteilen.

Durch diese Anordnung breitet sich die vom Magnetron nach Niederdrücken des Betriebsknopfes 7 erzeugte und von der Antenne 10a abgestrahlte hochfrequente Energie durch den Hohlleiter aus und wird durch den Strahler in die Heizkammer H eingeführt und dort durch den Rührer 12 verteilt, so daß das vorzugsweise in einer nicht dargestellten Schale enthaltene nicht dargestellte Gut, das auf dem Boden Sa der Heizkammer H abgesetzt ist, wirksam erwärmt wird.

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Man bemerke, daß die kleine Öffnung h in der Deckenwand Sc zwischen dem Hohlleiter 9 und der Heizkammer H keinen besonders großen Durchmesser haben sollte, um eine lockere Kopplung zwischen dem Hohlleiter 9 und der Heizkammer H bei Fehlen des Strahlers 11 zu haben. Im einzelnen sollte das Verhältnis zwischen dem Hohlleiter 9 und der Heizkammer H so ausgestaltet werden, daß die elektrischen Wellen in die Heizkammer H durch die Öffnung h allein kaum eingeleitet werden können, ebenso wie dies für das gestanzte Metall gilt, das als Beobachtungsfenster 4a der Tür 4 verwendet wird. Wenn jedoch ein elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise eine Metallstange, in die Öffnung h eingesetzt wird, wird ein erheblicher Betrag an elektrischen Wellen in die Heizkammer H geleitet.

Durch die beschriebene Anordnung wird es möglich, in einfacher Weise die Verteilung der Heizwirkung wie bei direkter Kopplung zu verändern, da die Verteilung des elektrischen Feldes in der Heizkammer H in bequemer Weise nur aufgrund der Konfiguration der Antenne oder des Strahlers 11 in der Kammer H bestimmt werden kann, wobei die relativ kleine kreisförmige Öffnung h im Gegensatz zu konventionellen Anordnungen von Hohlleitern in vorteilhafter Weise die Möglichkeit der Bildung von Bündelungen der Strahlung vermeidet. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß der elektrische Ausgang des Ofens M nahezu unabhängig von der elektrischen Feldverteilung in der Heizkammer H untersucht werden kann. Im einzelnen ist es möglich, den Arbeitspunkt des Magnetrons 10 durch Veränderungen der Abstände I 1 und £.2 zwischen der Antenne 10a und der Rückwand 9e sowie der Antenne oder dem Strahler 11 und der Vorderwand 9f des Hohlleiters 9 willkürlich zu steuern, wobei ebenfalls die

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Länge des sich in den Hohlleiter 9 erstreckenden Strahlers 11 verändert werden kann. Man sieht also, daß die Metallstange 11 in Kombination als Kupplungselement für elektrische Wellen zwischen der Heizkammer H und dem Hohlleiter 9 und als Strahler für elektrische Wellen, d.h. als Antenne wirkt.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform aus Fig. 5 und 6. Hier ist die Metallstange 11 für den Strahler aus der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform des Mikrowellen-Ofens durch einen Strahler 11· für elektrische Wellen ersetzt, dessen Winkelabschnitt 11'b an einem Ende sich in die Heizkammer H erstreckt, und am anderen Ende II¹a sich nach oben durch eine Öffnung hl in der Deckenwand Sc der Heizkammer H erstreckt. Der Strahler II¹ ist über eine Haltestange 13 aus dielektrischem Material mit der Abtriebswelle eines Motors M verbunden, der auf einem Deckelteil 9a des Hohlleiters 9 zur Drehung des Strahlers 11' in der Heizkammer H befestigt ist. Durch diese Anordnung ist es möglich, durch Bewegung des Strahlers in der Heizkammer H, erzielt durch Drehung des Strahlers 11', eine gleichförmige Verteilung des elektrischen Feldes in der Heizkammer H zu verbessern. Obgleich der Rührer 12 in der Ausführungsform der Fig. 7 weggelassen ist, erübrigt es sich beinahe festzustellen, daß ein solcher Rührer natürlich zur weiteren Verbesserung der gleichmäßigen Verteilung des elektrischen Feldes vorgesehen sein kann. Ferner kann der Hohlleiter 9, der durch einen Teil der Deckenwand Sc der Heizkammer H und das Deckelteil 9a gebildet wird, durch einen gesondert gefertigten Hohlleiter ersetzt werden, der auf der Deckenwand Sc der Heizkammer H befestigt wird. In ähnlicher Weise kann die Öffnung hl in der Deckenwand Sc, in die der Strahler 11· eingesetzt werden soll, mit einem Halter d aus verlustgeringem

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dielektrischem Material ausgefüllt werden, wie in der Ausführungsform der Fig. 4 - 6. Im übrigen ist der Mikrowellen-Ofen gemäß Fig. 7 genauso aufgebaut und arbeitet auf die gleiche Weise wie das im Zusammenhang mit Fig. 4-6 beschrieben wurde, so daß dies hier nicht mehr wiederholt zu werden braucht.

Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Abwandlung des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 4-6, bei der das Gehäuse 1 des Ofens zur besseren Deutlichkeit weggelassen ist. Der Hohlleiter 9, der bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4-6 auf der Deckenwand Sc der Heizkammer H befestigt war, ist durch einen Hohlleiter 9' ersetzt, der an der Unterseite des Bodens Sa der Heizkammer H in einem Raum zwischen der Wand Sa und der entsprechenden Bodenplatte des nicht dargestellten Gehäuses 1 befestigt ist. Am Ende 9¹C des Hohlleiters 9¹ in der Nähe des Magnetrons 10 ist ein Ventilator oder Gebläse 14 befestigt und mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden, und soll das Magnetron 10 kühlen. Ungefähr im mittleren Abschnitt des Bodens Sc der Heizkammer H ist eine Öffnung h2 gelassen, in welcher ein Lager 14 aus verlustarmem dielektrischem Material eingesetzt ist. Ein Winkel-Strahler 11" für elektrische Wellen ist an seinem Ende ll"a in das Lager 14 eingesetzt und wird von dem Lager 14 mittels eines Ringes 15 von ähnlichem, verlustarmem dielektrischem Material gehalten, welcher mit dem Strahler 11" befestigt ist und dessen Drehung in dem Lager 14 ermöglich soll. Der Strahler 11" ist ferner mit mehreren Flügeln 16 ausgerüstet, die über entsprechende Arme 17 von ebenfalls verlustarmem dielektrischem Material mit dem Strahler 11· befestigt sind, so daß sich um den Strahler 11" ein Laufrad V bildet. Über dem Laufrad V ist mit Abstand eine Abstellplatte 18 in der Heizkammer H angeordnet und teilt letztere in zwei Abschnitte

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Ha und Hb. Auf der Abstellplatte 18 kann das aufzuheizende Gut, beispielsweise Nahrungsmittel f in einer Schüssel U, abgestellt werden. Die Heizkammer H ist mit Ventilationsöffnungen al - a4 in den Wänden in der Nähe der Ecken versehen und weist ferner einen Kanal abschnitt 19 an einer Seite auf, so daß der Kanal 19, die Öffnung al, die Heizkammer Hb für das Laufrad V, die Öffnung a3, die obere Heizkammer Ha und die Öffnung a4 miteinander in Verbindung stehen und das Zirkulieren einer Luftströmung in der durch Pfeile dargestellten Richtung ermöglichen.

Durch die beschriebene Anordnung wird bei laufendem Gebläse 14 der erzeugte Luftstrom durch die Öffnung al und die Kammer Hb nach dem Kühlen des Magnetrons 10 gelenkt, versetzt das Laufrad V zusammen mit dem Strahler 11" in Umdrehung, wird dann durch die Öffnungen a2, den Kanal 19 und die Öffnung a3 in die Heizkammer Ha gelenkt, und verläßt diese schließlich durch die Öffnung a4 zusammen mit dem in der Heizkammer H während des Aufheizens möglicherweise erzeugten Dampf.

Das erfindungsgemäße System zur Zuleitung der elektrischen Leistung von unten hat gegenüber bekannten Anordnungen verschiedene Vorteile, welche beispielsweise darin zu sehen sind, daß die Einwirkung der Strahlung größer als durch Resonanz ist, weil die Antenne bzw. der Strahler näher an dem aufzuwärmenden Gut angeordnet ist und die Verteilung des elektrischen Feldes durch Regeln des Strahlungsfeldes dadurch leicht verbessert werden kann, daß nur die Konfiguration des Strahlers untersucht zu werden braucht. Da weiter die elektrische Leistung von der Unterseite der Heizkammer H zugeführt wird, fällt der Temperatur-Unterschied zwischen der Oberseite und den unteren Teilen eines langen

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und schmalen Gutes, beispielsweise einer in einer Flasche enthaltenen Flüssigkeit, wesentlich kleiner aus. Außerdem wird der Wirkungsgrad des Magnetrons verbessert, da die Impedanzschwankungen, die sich aus dem Rotationswinkel des Strahlers ergeben, durch den vernachlässigbaren Einfluß der Resonanz des Heizraumes reduziert werden können, wobei noch hinzu kommt, daß die Konzentration der Energie in dem Strahlungsteil durch entsprechende Auslegung erhöht werden kann. In ähnlicher Weise kann bei kleiner Belastung die Reduzierung des Ausgangs des Magnetrons verhindert werden.

In den Fig. 10 und 11 sind die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen einem konventionellen Mikrowellen-Ofem mit Rührer und dem erfindungsgemäßen Mikrowellen-Ofen mitgeteilt, die sich aus einem Wärmeverteilungstest ergeben, wobei die Schalen U¹ von jeweils 100 ecm Wasser Inhalt symmetrisch wie in Fig. 10 dargestellt auf dem Boden in den Heizkammern des konventionellen Ofens mit Rührer sowie des erfindungsgemäßen Ofens abgestellt wurden. Beide Öfen wurden dann auf die vorbestimmte maximale Temperatur eingeschaltet und danach wurden Temperaturr-Differenzmessungen des in den Schalen U¹ enthaltenen Wassers in beiden Öfen ausgeführt. Es ergab sich, daß beim konventionellen Ofen mit Rührer eine Temperatur-^uifferenz von 7° C zwischen den einzelnen Wassermengen in den Schalen festgestellt wurde, während in dem Ofen gemäß der Erfindung die Temperatur-Differenz nur kleiner als 2° C betrug.

Weiter wurden unter ähnlichen Bedingungen wie vorstehend genannt Milchflaschen m von jeweils 200 ecm Wasser Inhalt an den gleichen Stellen zur Ausführung des erläuterten Tests aufgestellt und wieder die Temperatur-Differenzen zwischen den oberen und unteren Bereichen des Wassers

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in jeder Flasche m gemessen. Es ergab sich, daß in dem konventionellen Ofen mit Rührer ein Temperatur-Unterschied von 23° C festgestellt werden mußte, während der erfindungsgemäße Ofen eine Temperatur-Differenz von lediglich 2° C verzeichnete.

Fig. 11 zeigt die Ergebnisse des Vergleichs bei kleiner Belastung zwischen einem konventionellen Mikrowellen-Ofen mit Rührer und dem erfindungsgemäßen Mikrowellen-Ofen, wobei ein Unterschied von einigen 10% bei einer Wasserlast von 100 ecm notiert wurde.

Es sei bereits hier bemerkt, daß für den Mikrowellen-Ofen gemäß Fig. 8 für den Fall, daß die Schale U, in welcher das aufzuwärmende Gut oder das Nahrungsmittel f sich befindet, aus lichtdurchlässigem Material gefertigt ist, eine geeignete nicht dargestellte Lichtquelle an einer Stelle unter der Schale U angeordnet sein kann und einen vorteilhaften psychologischen Effekt auf den Bediener des Ofens ausüben kann. Bei bekannten Mikrowellen-Öfen ergab sich nämlich häufig eine gewisse Unzuträglichkeit daraus, daß der Bediener den Zustand der Heizquelle oder auch des aufgeheizten Gutes nicht direkt in Augenschein nehmen konnte. Diese psychologische Unbequemlichkeit wird durch die oben beschriebene Anordnung in vorteilhafter Weise eliminiert, weil die Bewegung des Strahlers in der Heizkammer beobachtet werden kann und damit in dem Benutzer das Gefühl erzeugen kann, daß tatsächlich elektrische Wellen abgestrahlt wurden.

Die Fig. 12 und 13 zeigen weitere Ausführungsformen des Mikrowellen-Ofens nach Fig. 8. Diese weiteren Ausführungsformen arbeiten wenigstens teilweise mit Reflektoren

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für die elektrischen Wellen und sollen die Verteilung des elektrischen Feldes weiter verbessern.

So sind in dem Mikrowellen-Ofen gemäß Fig. 12 die Flügel 16 für das Laufrad V, die bei dem Ofen gemäß Fig. aus verlustarmem dielektrischem Material bestehen, durch Flügel 16' aus Metall zur Bildung eines Laufrades V ersetzt, das außerdem auch als Reflektor für die elektrischen Wellen dient. Diese Anordnung kann die Verteilung des elektrischen Feldes vor allem in solchen Fällen verbessern, in denen eine günstige Feldverteilung durch Justierung der Konfiguration des Strahlers 11" nicht allein erhalten werden kann.

In dem Mikrowellen-Ofen gemäß Fig. 13 ist das in Fig. als mit dem Strahler 11" durch Arme 17· fest verbunden beschriebene Laufrad V¹ ersetzt durch ein Laufrad V" mit Flügeln 16", die mit dem Strahler 11" über Arme 17" drehbar verbunden sind, wobei das Laufrad 11" an einem Ende in geeigneter Weise mit der Antriebswelle des Motors M¹ befestigt ist, welcher an der Unterseite des Hohlleiters 9' angeordnet ist, während das Laufrad V durch die von einem geeigneten, nicht dargestellten Gebläse erzeugte Luftströmung angetrieben wird.

Natürlich ist die Konfiguration des Strahlers 11" nicht auf .die in Fig. 12 und 13 dargestellte Form beschränkt, sondern kann auch andere Gestaltungen erhalten, beispielsweise die in Fig. 5 und 7 dargestellten Formen, vorausgesetzt natürlich, daß diese in ausreichender Weise den Erfordernissen gleichförmiger Wärmeverteilung innerhalb der Heizkammer genügen.

Es sollte weiter bemerkt werden, daß die Nichtdarstellung von Gebläse, Ventilations-Öffnungen u. dgl. in Fig. 12

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und 13 nicht bedeutet, daß diese Bauteile für diese Ausführungsform nicht vorgesehen sein können; vielmehr können auch Gebläse, Ventilations-Öffnungen, Luftleitkanäle u. dgl. vorgesehen sein, wie sie im einzelnen im Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben wurden.

Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere Abwandlung des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 7, bei dem der Strahler 11' aus Fig. 7 durch eine Antenne Ils von spiraliger Form ersetzt ist, die am mittleren Endabschnitt mit einer Haltestange 13' aus dielektrischem Material verbunden ist, welche ihrerseits mit der Antriebswelle des Motors M gekoppelt ist, so daß die Spirale von dem Motor M angetrieben werden kann. Durch Drehen des spiraligen Strahlers Ils wird die Gleichförmigkeit der Wärmeverteilung in dem erfindungsgemäßen Mikrowellen-Ofen weiter verbessert. Ins einzelne gehende Merkmale einer spiraligen Antenne sind im übrigen in der US-Patentschrift 3,493,709 beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

In den Mikrowellen-Öfen gemäß Fig. 5-8, 12 oder können als Strahler natürlich auch massive Stangen, Hohlrohre, oder sonstige dielektrische Materialien mit metallischer Außenbeschichtung o. dgl. verwendet werden.

Die kreisförmige Öffnung h in der Wand zwischen Hohlleiter und Heizkammer, durch die elektrische Wellen hindurchgeführt werden sollen, sollte vorzugsweise im mittleren Abschnitt einer Heizkammerwand angeordnet sein, wobei es sich weiter empfiehlt, daß diejenige Wand, die diese Öffnung besitzt, und die gegenüberliegende Wand rechtwinklige, insbesondere quadratische Formen haben, da die Impedanzveränderungen aufgrund

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des Rotationswinkels des Strahlers in solcher Anordnung klein bleiben.

Noch einmal zur Fig 7 zurückkehrend, ist hervorzuheben, daß die Dimensionierungen des Heizraumes H bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorzugsweise so bemessen sein sollen, daß eine Resonanz vermieden wird. Bei einem Strahler der Konfiguration wie sie Fig. 7 zeigt, ist es besonders erwünscht, eine Abstrahlung von elektrischen Wellen an den Abschnitten A und B des Strahlers 11' zu unterdrücken, so daß die elektrischen Wellen hauptsächlich vom Endabschnitt C des Strahlers abgestrahlt werden. Wenn die Schwingungsfrequenz und die Abmessungen der Heizkammer bestimmt sind, kann die Art der wahrscheinlicherweise in der Heizkammer auftretenden stehenden Wellen durch einfache Berechnungen ermittelt werden, wie sie beispielsweise auf den Seiten 28 bis 32 von Microwave Power Engineering VoI 2 von E.C. OKress, Academic Press, beschrieben sind. Wenn demzufolge eine lose oder lockere Kopplung zwischen den Abschnitten A und B des Strahlers II¹ und den erzeugten stehenden Wellen geschaffen wird, dann ist der Nicht-Resonanzfall gegeben, so daß durch Erleichtern der Abstrahlung elektrischerWeIlen aus dem Abschnitt C des Strahlers 11' es möglich wird, eine noch größere Gleichmäßigkeit der Wärmeverteilung zu erzielen.

Ein anderes Beispiel für die Heizraum-Abmessungen ist der sogenannte Bildraum. Wie man aus der oben erwähnten Literatur erkennen kann, wird der Wellentyp der in einem rechtwinkligen Raum erzeugten stehenden Wellen allgemein als H_m dargestellt, wobei die elektrischen Felder jeweils in x-, y- oder z-Richtung variieren. Bei Vorliegen zweier Wellentypen, beispielsweise und ^H _m2_n2n2^{>
wenn m}-i ^un<^ ^m? ^sov"-^{e n}i ^unc^ ⁿp ^sowi^e auch

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P_-1 und ρ« im Verhältnis einer geradzahligen zu einer ungeradzahligen Zahl stehen, so werden beide als Komplementärtypen bezeichnet.

Fig. 16 zeigt als Beispiel die Typen H₃₄₀ und H₃₅₀. Die Marken Δ stellen die Maxima des elektrischen Feldes vom Typ H^₄₀ dar, und die Marken O bezeichnen den Typ Hp^Q· Wenn der Hohlraum so ausgelegt ist, daß derartige stehende Wellen erzeugt werden, und wenn ein dem Abschnitt C des Strahlers 11' entsprechender Abschnitt eines Strahlers längs der Kurve bewegt wird, die in Fig. 16 durch den Kreis mit Pfeil bezeichnet ist, dann wird eine Wärmeverteilung gewonnen, bei der die beiden Typen kombiniert sind, was ersichtlich zu einer weiteren Gleichförmigkeit der Wärmeverteilung führt.

Aus den Fig. 17 und 18 ist eine weitere Abwandlung der Öffnung h zu erkennen, die in der Wand zwischen dem Hohlleiter 9 und der Heizkammer H ausgebildet ist. Allgemein gilt, daß je kleiner der Durchmesser dieser Öffnung ist, ein um so besseres Ergebnis erwartet werden kann; für die Öffnung ist es jedoch gleichzeitig erforderlich, einen Durchmesser dh von gewissem Ausmaß zu haben, und zwar vom Standpunkt der Funkenentladung bzw. der stillen Entladung und der Impedanz-Anpassung aus gesehen.

Entsprechend einer Reihe weiterer von den Erfindern ausgeführten Experimenten konnte festgestellt werden, daß der Durchmesser dh zweckmäßig von der Größenordnung weniger als 1/2 Wellenlänge beträgt; ferner ergab sich, daß dann, wenn der Durchmesser dh auf etwa 1/2 Wellenlänge anstieg, es für die Symmetrie des erhaltenen Strahlungsmusters wirksam ist, eine zylindrische koaxiale Abschirmung Cs von gleichem Innendurchmesser

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wie die Öffnung h und einer Höhe nc von weniger als 1/2 Wellenlänge vorzusehen, welche um die Öffnung h als verlängerter Teil des Hohlleiters 9 für einen Außenleiter herum befestigt ist. Für die Anordnung des Strahlers II¹ innerhalb der Abschirmung Cs ist ein kleiner Halter d· aus dielektrischem Material mit einer kleinen Mittelbohrung auf der oberen peripheren Kante der Abschirmung Cs befestigt, wobei der Strahler dann an seinem Ende 11'a in die kleine Bohrung eingesetzt wird, und wieder angestellt von dem Halter d' getragen wird. Wenn der Durchmesser dh der Öffnung h beispielsweise gleich dem Innendurchmesser der Abschirmung Cs ist und zu 60 mm gewählt wird, wobei die Höhe hc der gleichen Abschirmung Cs im Bereich von 30 bis 60 mm liegt, dann sollte der Strahler 11· zweckmäßigerweise einen kleinen Durchmesser dr von beispielsweise weniger als 10 mm erhalten, Um optimale Ergebnisse zu erzielen.

In den Fig. 19 und 20 sind weitere Ausführungsformen des Strahlers 11 gegenüber der aus den Fig. 7 und 8 erkennbaren Form gezeigt. Versuche der Erfinder bezüglich des Abschlusses des äußersten Endes 11*a des Strahlers 11» innerhalb des Hohlleiters 9 haben nämlich gezeigt, daß dieses Ende zur Vermeidung einer Funkenoder stillen Entladung und zur Stabilisierung des Arbeitspunktes nachbehandelt werden kann. Gemäß Fig. 19 ist das äußerste Ende des Endabschnittes ll'a des Strahlers 11', das sich in den Hohlleiter 9 durch das dielektrische Teil d¹ in der Öffnung h¹ erstreckt entweder durch Abfasen oder durch Formen des äußersten Endes zu einer Halbkugel abgerundet, wodurch elektrische Entladungen zwischen der Wand des Hohlleiters 9 und dem Strahler 11' wirksam vermieden werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 20 ist das äußerste Ende des Strahlers 11' nicht wie in Fig. 19 gerundet, sondern zu einem umgekehrten

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Konus ausgebildet, wodurch die Stabilität des Arbeitspunktes des in dieser Fig. nicht dargestellten Magnetrons wirksam verbessert wird.

Fig. 21 und 22 zeigen weitere Ausführungt>formen des Mikrowellen-Ofens gemäß Fig. 5 und 7. Nach Fig. 21 ist ein Drehtisch zum Absetzen des aufzuwärmenden, nicht dargestellten Gutes im wesentlichen in einem mittleren Abschnitt des Bodens Sa der Heizkammer H drehbar befestigt und mit dem Boden in geeigneter Weise gekoppelt, nämlich durch eine Mittelwelle ta, die zum Motor M" führt und durch mehrere Rollen r, die an der Unterseite des Drehtisches t in der Nähe seines Randes und dem Boden Sa angeordnet sind und den Tisch t während dessen Drehung stabilisieren. Obgleich der Ventilator 12 gemäß Fig. 5 in der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform weggelassen ist, kann er natürlich, fall sie Notwendigkeit oder der Wunsch bestehen sollte, auch bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein. Die Abwandlung des Ofens aus Fig. 7 gemäß Fig. 22 besteht darin, daß auch hierbei ein Drehtisch t in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 21 verwendet wird. Bei den Anordnungen gemäß Fig. 21 und 22 wird gleichmäßiges Heizen durch die Verwendung eines Drehtisches gegenüber den mit den Öfen gemäß Fig. 5 und 7 erzielten Ergebnissen noch verbessert.

Fig. 23 und 24 zeigen eine weitere Aasführungsform des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 13. Hierbei ist der Strahler 11" von angenäherter Winkelform gemäß Fig. 13 durch den Strahler 11' aus Fig. 7 ersetzt, wobei das Laufrad V" aus Fig. 13 weggelassen ist und der Strahler II¹ von dem Motor M' angetrieben wird. In der unteren Heizkammer Hb sind vier rechtwinklige Platten Z an den Innen-

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wänden S der Heizkammer H senkrecht zum Boden Sa jeweils eine Ecke überbrückend befestigt, so daß sich ein Polygon ergibt, das den Strahler 11' in der unteren Heizkammer Hb umgibt. Durch diese Anordnung werden die Impedanzschwankungen durch die Drehung des Strahlers 11' vorteilhafterweise reduziert, so daß der Wirkungsgrad des Magnetrons 10 verbessert ist.

Natürlich ist der untere Heizraum Hb des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 23 in seiner Form nicht auf das Oktagon beschränkt, sondern kann beispielsweise auch elliptisch, kreisförmig oder auch anders geformt sein, so daß insgesamt jedenfalls die Impedanzschwankungen aufgrund der Drehung des Strahlers 11' verringert werden.

Weiter wird auch betont, daß die Konfiguration des Strahlers nicht auf die Ausführungsform des Strahlers 11· beschränkt ist, sondern auch andere Formen erhalten kann, wenn dies wünschenswert oder notwendig werden sollte.

Bei der Ausführungsform des Mikrowellen-Ofens aus Fig. 23, die gemäß Fig. 25 und 26 weitergebildet ist, sind die Platten Z weggelassen, und der Strahler 11' ist durch ein Kopplungselement 110 aus Metall ersetzt.

Während bei den so weit beschriebenen Ausführungsformen stets hervorgehoben worden ist, daß der metallische Leiter 11 sowohl ein Kopplungselement zwischen dem Hohlleiter und der Heizkammer wie auch ein Abstrahler für die elektrischen Wellen, also quasi eine Antenne ist, zeichnet sich die Ausführungsform gemäß Fig. 25 dadurch aus, daß der metallische Leiter 110 nur als Kopplungselement wirkt. Gemäß Fig. 25 besitzt der Metalleiter 110

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die Form einer Stange, die an einem Ende mit der Welle des Antriebsmotors M¹ gekoppelt ist, wobei ein dielektrisches Element e an der Antriebswelle vorgesehen ist, und erstreckt sich am anderen Ende in die Heizkammer H' durch die Öffnung h", die in der Wand Sa zwischen dem Hohlleiter 90 und der Heizkammer H¹ ausgebildet ist, sowie durch eine Öffnung 112a in einer entsprechenden Wand eines Hohlkörpers 112 von rechtwinkliger, kastenförmiger Konfiguration, der über der Wand Sa mit Abstand angeordnet ist. Das äußerste obere Ende des Leiters 110 ist mit der oberen Wand 112b des Hohlkörpers 112 über einen isolierenden Abstandshalter 111 mit einer Befestigungsschraube lila befestigt. Die obere Wand 112b des Hohlkörpers 112 ist weiter mit mehreren Schlitzen 113a - 113f versehen, die sich diagonal in der Wand 112b mit Abstand und parallel zueinander erstrecken, wie am besten Fig. 26 zeigt. Bei dieser Anordnung wirkt die Metallstange 110 als Koppelelement für die elektrischen Wellen vom Hohlleiter 90 zur Heizkammer H', wobei die elektrischen Wellen in die Heizkammer H' durch die Schlitze 113a - 113f in der oberen Wand 112b des Hohlkörpers 112 abgestrahlt werden.

Natürlich ist die Anzahl der Schlitze 113 nicht auf die dargestellten sechs beschränkt, wobei außerdem natürlich noch die Form der Schlitze oder die Form des Hohlkörpers in anderer Weise gewählt werden kann, so daß die elektrischen Wellen wirksam durch sie hindurch in den Heizraum abgestrahlt werden können.

Es versteht sich ferner, daß die Erfindung nicht auf Mikrowellen-Öfen für Haushaltszwecke o. dgl. beschränkt ist, sondern auch auf andere mit Hochfrequenz heizende Öfen für gewerbliche Zwecke eingesetzt werden kann.

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Insgesamt wurde ein mit Hochfrequenz heizender Ofen beschrieben, welcher einen Hochfrequenz-Oszillator zur Abstrahlung hochfrequenter Energie bei Anlegen von Hochspannung, einen Wellenleiter zur Weiterleitung der hochfrequenten Energie vom Hochfrequenz-Oszillator zu einem Heizraum oder einer Heizkammer des Ofens, in welcher das aufzuwärmende Gut abgesetzt werden kann, sowie einen Strahler für die elektrischen Wellen zwischen dem Wellenleiter und der Heizkammer aufweist, der sich auch in den Wellenleiter hinein erstreckt. Der Strahler kann den Wellenleiter mit der Heizkammer durch die elektrischen Wellen koppeln und kann außerdem die Hochfrequenz-Energie in die Heizkammer abstrahlen, oder auch nur die erstere der genannten Funktionen erfüllen, so daß sich in der Heizkammer insgesamt eine gleichförmige Wärmeverteilung ergibt.

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Claims

Ansprüche

l.y Vorrichtung zur Beheizung eines Gegenstandes mittels hochfrequenter Strahlung, bestehend aus einem Hochfrequenz-Oszillator (10), der bei Anlegen von Hochspannung hochfrequente Energie abstrahlt, aus einem Wellenleiter (9), der die hochfrequente Energie von dem Hochfrequenz-Oszillator (10) einer Heizklammer (H) zuführt, in welcher der zu beheizende Gegenstand (u,F) abgesetzt werden kann, sowie bestehend aus einem Strahler (11) für elektrische Wellen, der zwischen dem Wellenleiter und der Heizkammer (H) angeordnet ist und sich in den Wellenleiter (9) hinein erstreckt, wobei der Strahler vermöge der elektrischen Wellen den Wellenleiter mit der Heizkammer koppelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler (11) zusätzlich hochfrequente Energie in die Heizkammer (H) abstrahlt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (14) für den Hochfrequenz-Oszillator (lo) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler in der Heizkammer gedreht werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler durch die Luftströmung gedreht wird, die von der Kühleinrichtung für den Hochfrequenz-Oszillator erzeugt wird.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler von einem Elektromotor CM) gedreht wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler eine Antenne in Form einer Stange ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler eine Antenne von Spiralform ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler aus einer Antenne besteht, die aus einem mit metallischer Außenbeschichtung versehenen dielektrischen Material besteht.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler eine nichtsymmetrische Konfiguration hat.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflektor (12) für elektrische Wellen für den Strahler vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor zusammen mit dem Strahler dreht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Relativdrehung zum Strahler ausführt.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler in einer Öffnung (h) angeordnet ist, die in einer Wand zwischen

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dem Wellenleiter (9) und der Heizkammer (H) ausgebildet ist und dort im wesentlichen in einem mittleren Abschnitt der Heizkammerwand angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler in einer Öffnung angeordnet ist, die in einer Wand des Wellenleiters vorgesehen ist und kreisförmige Gestalt besitzt, wobei der Durchmesser der Öffnung kleiner als die halbe Wellenlänge ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung mit einer koaxialen zylindrischen Abschirmung (Cs) versehen ist, deren Höhe kleiner als die halbe Wellenlänge ist und an einem Ende mit der Öffnung verbunden ist und sich in die Heizkammer erstreckt.
17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler von der Heizkammer und dem Wellenleiter elektrisch isoliert ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahler und der Peripherie der Öffnung ein Isolierteil (d) angeordnet ist.
19. . Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler an seinem äußersten, in den Wellenleiter reichenden Ende abgerundete Form hat.
20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler an seinem äußersten, in den Wellenleiter reichenden Ende die Form eines umgekehrten Konus¹ hat, wobei die Grundfläche des

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Konus¹ auf die gegenüberliegende Wand des Wellenleiters weist.
21. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler am unteren Abschnitt der Heizkammer angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Wand der Heizkammer, die auf den Strahler zuweist, rechtwinklige,
insbesondere quadratische Form hat.
23. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer solche Abmessungen hat, daß der komplementäre Wellentyp angeregt wird.
24. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer Abmessungen hat, die eine Resonanz nicht aufkommen lassen.
25. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ecken der Heizkammer Platten (Z) vorgesehen sind, die senkrecht zu der Wand stehen, an der der Strahler angeordnet ist, so daß sich ein den Strahler umgebender polygonaler Heizkammerraum ergibt.
26. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer zylindrische Seitenw-ände besitzt.
27. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rührer zur Verteilung
der hochfrequenten Energie in der Heizkammer vorgesehen ist.

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28. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehtisch (t) in der Heizkammer vorgesehen ist, auf welchen dei: zu beheizende Gegenstand abgestellt werden kann.
29. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schale (u) vorgesehen ist, in welche der zu beheizende Gegenstand eingelegt wird, und daß zur Beleuchtung unter der Schale eine Lichtquelle vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach A_nSp_ruc]-i 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale aus lichtdurchlässigem, dielektrischem Material besteht.
31. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koppelelement für elektrische Wellen zwischen dem Wellenleiter und der Heizkammer vorgesehen ist und sich mit einem Ende in die Heizkammer erstreckt und dort über ein dielektrisches Bauteil mit einer Antenne (112) verbunden ist, die in der Heizkammer (H¹) angeordnet ist und Schlitze (113a-f) aufweist, aus denen elektrische Wellen abgestrahlt werden

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