DE2912124C2 - Mikrowellenofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Mikrowellenöfen dieser Art sind aus der US-Patentschrift 31 96 243 bekannt. Die für Mikrowellenenergie im wesentlichen transparente Abdeckung hat bei der bekannten Konstruktion die Gestalt eines über der Bodenwand des Herdraumes angeordneten, sich an den Seitenwänden abstützenden Zwischenbodens und die elektrische Widerstandsheizung des bekannten Mikrowellenofens befindet sich in Gestalt einer Heizdrahtanordnung an der Decke des Herdraumes und liegt somit der für Mikrowellenenergie transparenten Abdeckung gegenüber. Aufgrund dieser Ausbildung des Mikrowellenofens wird der nutzbare Herdraum oberhalb der rotierenden Zuführungseinrichtung zum Einführen der Mikrowellenenergie wesentlich verkleinert und die rotierende Mikrowellen-Zuführungseinrichtung befindet sich in einem im wesentlichen abgeschlossenen Raum vergleichsweise großen Volumens, wodurch die Kühlung der rotierenden Zuführungseinrichtung im Betrieb erschwert wird. Außerdem ist bei Durchführung einer Selbstreinigungsphase die gesamte für Mikrowellen transparente Abdeckung der Temperaturbelast'ing durch die Widerstandsheizelemente ausgesetzt, was die Verwendung eines einsprechend temperatuilesien Werkstoffes für die gesinnte, dein Grundriß des Ofenraumcs entsprechende Abdeckung notwendig macht.

Rine günstigere Raiimaiisnutziing von Mikrowellenofen, welche sowohl eine rotierende Zuführungseinrichtung /um Hinführen der Mikrowcllenenergic als auch ein im Ofenraum befindliches elektrisches Wklerstandselenii-nt (Mithalten, wird t>i-m;iU einem älteren Vnrschl·.·.^ in der deutschen Patentanmeldung P 27 57 710.2 dadurch erreicht, daß das Widerstandselemcnt oiwa in der Ebene der rotierenden Zuführungseinrichtung für die Mikrowellenencrgie als dieses umgebende Schleife a.<asgebildet isL Der Mikrowellenofen gemäß dem älteren Vorschlag enthält jedoch keine für Mikrowellenenergie im wesentlichen transparente Abdeckung zum Schulze der rotierenden Zuführungseinrichlung vor Verschmutzung und vor intensiver Wärmeeinwirkung aus dem

ίο Herdraum.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Mikrowellenofen mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 so auszugestalten, daß ein größtmögliches Volumen des nutzbaren Herdraumes erreicht wird, gleichzeitig aber ein wirksamer Schutz der rotierenden Zuführungseinrichtung gegen Überhitzung und Verschmutzung ohne eine Beeinflussung der Wirksamkeit des Widerstandsheizelementes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Es zeigt sich, daß die umgekehrt schüsseiförmig ausgebildete, als Wärmeschild wirksame Abdeckung um die rotierende Zuführungseinrichtung herum ein kleines sehr gut durch einen Kühlluftstrom kühlbarcs Volumen umgrenzt und das elektrische Widerstandsheizelemcni in wirkungsvoller Weise die Wärmestrahlung auf die Ofenraumwändc richten kann, ohne die Abdeckung und die darunter befindliche rotierende Zuführungseinrichtung in unzuträglichem Maße thermisch zu belasten.

Die wirkungsvolle Kühlung der rotierenden Zuführungscinrichtung ermöglicht die Verwendung vergleichsweise billiger Werkstoffe zu ihrer Herstellung. Die Abdeckung kann aus einem im Handel erhältlichen,

J5 für hohe Temperatur brauchbaren Material bestehen, etwa in Form einer flachen Back- oder Bratschüsscl aus Glaskeramik, einem Material, das Temperaturen über 500"C standhält.

Im übrigen sind zweckmäßige Ausgestaltungen des hier angegebenen Mikrowellcnofens Gegenstand der anliegenden Unteransprüchc.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung an Ausführungsbcispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Vcrtikalschnitt durch einen Mikrowellenherd bei geschlossener Kochraumklappe:

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch dm Herd nach Linie 2-2 in Fig. I;

Fig.3 einen Horizontalschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Herd gemäß Linie 3-3 dieser Figur;

Fig.4 eine vergrößerte Ausschnitlsdarstellung aus der Fig.3;

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in der F i g. 4. Es werden zunächst die Fig. 1, 2 und i betrachtet. Diese zeigen einen Herd mit Herdraum 10, der durch eine Tür oder Klappe 12 verschlossen ist und über einen sich drehenden Strahler oder Radiator 14 im Boden mit Mikrowellenenergie versorgt wird. Der Radiator wird von einem Magnetron 16 über einen Hohlleiter 18 und eine Koaxialleitung 20 mit Mittellcitcr 22, der starr mil

W) dem sich drehenden Radiator 14 verbunden ist. mit Mikrowcllenenergic gespeist. Der den Hohlleiter 18 durchsetzende Mittelleiter 22 wird von einem Motor 24 angetrieben, der am Hoden des Hohlleiters 18 sil/l. so daü der Kndiiiiiir 14 sich dreht. Die Koaxialleitung 20 besitzt

h5 einen Außenleiter 26, der starr nut tier Ohcrwaml ties Wellenleiters 18 verbunden ist und die liodenwami des I lcrdraiims 10 durchsetzt, so dal! er in eine Sammelkamnier28cles Radiators 14 hineinraül.

/.cigl die l·' i g. 5. thiU «.lic Sammclkammer 2» eine obere l'laile 10 aufweist.die mil dein Mitlelleiler 22 verbunden ist und mehrere öffnungen 32 bcsilxl, die von der Achse des MiUelleiters 22 unterschiedlichen Absland haben. Die Mikrowellenenergie wird aus der Sammclkammcr 28 in den Herdraum 10 über diese öffnungen 32 und durch eine feststehende Abdeckung 34 hindurch abgegeben, da letztere für Mikrowellenenergie transparent ist, jedoch verhindert, daß beim Erllitzen Spritzer orter Dämpfe auf den Radiator 14 auftreffen.

Der unterseitige Verschluß 38 der Sammelkammer des Radiators 14 verhindert, daß Mikrowellenenergie radial abgestrahlt wird, und richtet die Mikrowellenstrahlung durch die öffnungen 32. Die unterseitige Abdeckung 38 hat von der Bodenwand des Herdraums 10 hinreichenden Abstand, so daß sich der Radiator 14 frei drehen kann. Eine öffnung in der unteren Abdeckung 38 umschließt das obere Ende des Außenleiters 2i5 der Koaxialleitung, so daß dieser stillstehend in die Sammelkammer 28 hineinragen kann. Hiermit ist im wesentlichen auch verhindert, daß Mikrowellenenergie unterhalb des Radiators 14 in den Herdraum hinein abgestrahlt wird. Die Länge des Außenleiters 26, mit der dieser in die Sammelkammer 28 hineinragt, wird zur Verbesserung der Impedanzanpassung abgestimmt

Die Fig. 1 und 5 lassen erkennen, daß ein Übergangselement 40 vom Wellenleiter 18 zum Koaxialleiter den Mittelleiter 22 in Gestalt einer kegelstumpfförmigen Blechwand umgibt. Ein Rohrstück 42 ist mit dem oberen Ende des kegelstumpfförmigen Übergangselementes 40 verbunden und erstreckt sich, den Mittelleiter 22 umgebend, nach unten, wobei die Strecke einer Viertel-Wellenlänge bei der Frequenz des Magnetrons 16 entspricht, so daß verhindert wird, daß aus dem Wellenleiter 18 Mikrowellenencrgie in Richtung auf den Motor 24 hindurchtritt. Zwischen das Rohrstück 42 und den Innenleiter 22 ist eine Lagerbuchse 44 aus dielektrischem Werkstoff gesetzt, damit im Lager keine Liclhtbogcn-entladungen auftreten können Der Mittcllciter ist, wie die Fig. 1 zeigt, an seinem unteren Ende abgesetzt und bildet so eine Auflageschulter, auf der er sich auf einem ölgetränkten Bronzelager 46 abstützt, das im eine Platte 48 eingesetzt ist, über die der Antriebsmotor 24 mil dem Boden des Wellenleiters 18 verbunden ist. Die Enden des Wellenleiters 18 sind durch Kurzschlußelcmenie 50 verschlossen, die so angeordnet sind, daß ein im wesentlichen verflachtes Stehwellenverhältnis zwischen der Ausgangsantenne des Magnetrons 16 und dem Mittelleitcr 22 gebildet wird.

Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen, werden die Radiatoröffnungen 32 jeweils mit Mikrowellenenergie über gesonderte Wellcnleilerabschnitte der Sammelkammer versorgt, deren Achsen gegeneinander um 120" versetzt sind und deren innere Enden eine gemeinsame Verbindungs- oder Anschlußzone bilden, in der der Mittelleiter 22 enthalten ist. Ein konischer Teil in der oberen Platte 30, der mit dem Mittelleiter 22 verbunden isi und dessen Durchmesser sich in Richtung auf die obere Platte der Sammelkammer 28 vergrößert, dient der Impedanzanpassung. Die einzelnen Wellenleitcrabschniuswände. die durch die Seiten der Sammelkammer 28 gebildet werden, haben unterschiedliche Längen, so daß vom Mitiellcitcr in die Sammelkammer 28 abgegebene Strahlungsenergie die Austrittsöffnungcn 32 in unterschiedlichen Phasenlagen erreicht. Genaucrc Ausführungen sind da/u in der deutschen Patentanmeldung P 28 49 601.7 gemacht.

Line der Öffnungen 32 weist eine vertikale Auslritts-

54 auf. (.lic fin |>ni;irisifriirs Simhliiiigsiuiisu-r hervorbringt, das parallel zur Drehachse des Radiators 14 liegL Auf diese Weist ist das durch die Zusammensetzung der Stralilungsmusier aus den öffnungen 32 gebildete Heizii'usier in verschiedenen Abständen oberhalb de* Radiators 14 unterschiedlich. Die Wellen aus der öffnung 54 sind vertikal polarisiert, so daß die Wellen den Gargutkörper in unterschiedlichen Polarisätionsphasen erreichen, die vorzugsweise so gewählt sind, daß

ίο zum Radiator 14 zurückreflektierte Wellen sich in ihren elektrischen Feldvektoren am gemeinsamen Punkt der Sammelkammerwellenleiter am Mittelleiter 22 im wesentlichen aufheben und dadurch die Energie durch die öffnungen 32 wieder in den Herdraum 10 zurückreflektiert wird. Dieser Effekt wird vorzugsweise so gewählt. daß er ein Maximum erreicht, wenn im Herdraum kein Gargutkörper anwesend ist oder wenn der Gargutkörper in einer Metallschüssel liegt. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, das Magnetron 16 sehr fest an den Herd zu koppeln, so daß es mit maximalem Wirkungsgrad bei der Umwandlung der elektrischen Eingangsenergie in Mikrowellenausgangsenergie arbeitet, während andererseits die Mikrowellenfeldgradienten und damit auch die Wandverluste im Wellenleiter 18 niedrig gehalten werden.

Die Wände des Herdraumes 10 können aus relativ stark verlustbehaftetem oder Mikrowellenenergie absorbierendem Werkstoff hergestellt sein, der beispielsweise einige Prozent der auftreffenden und reflektierten Mikrowellenenergie absorbiert. Dies kann gewöhnliches Stahlblech sein, das für übliche Herde verwendet und mit gewöhnlichem Emailleüberzug beschichtet wird. Es können außerdem übliche Widerstandsheizelemente 60 und 62 nahe der oberen und der unteren Wand

J5 des Herdraumes 10 angeordnet werden, die mit gewöhnlichen Befestigungen gehaltert sind. Das untere Heizelement 62 soll dabei jedoch vorzugsweise so gebogen sein, daß es von der Abdeckung 34 einen bestimmten Abstand einhält, damit diese nicht übermäßig erhitzt wird.

Die Heizelemente 60 und 62 sind abgeschirmte elektrische Widerstandsheizelemente, die durch die Rückwand des Herdraumes 10 hindurch gespeist werden. Die äußere Abschirmung der Heizelemente ist. über Lasehen 64 mit der Herdinnenwand verbunden und geerdet, wobei die Laschen mit den Abschirmungen durch Schweißen oder Bördeln und mit der Herdrückwand durch Anschrauben verbunden sein können. Rohrförmige Mikrowellendrosselelemente 66 von etwa einer Viertelwellenlänge der Mikrowellenfrequenz im Herdraum 10 sind durch Aufschweißen außen von der Herdraumwand befestigt und umgeben die Abschirmungen, sind jedoch von diesem durch eine Emaillebeschichtung der Elemente 66 getrennt.

« Der Radiator 14 kann vielerlei Gestaltung erhalten. So werden bei 2,45GHz Wellenleiterabschnitte von 10 cm Breite und 2,5 cm Höhe verwendet, während der sie speisende Mittelleiter 22 einen Durchmesser von 1,25 cm und der Außenleiter 26 einen Durchmesser von bo 5 cm haben. Der Hohlleiter 18 kann 10 cm breit und 5 cm hoch sein, und der Abstand des Kurzschlußelementcs 50 von der Mitte der Magnetron-Ausgangsantenne, von der Achse des Mittcllcitcrs 22 und von der anderen Kiiivschlußwand 50 kann 1,8 cm bzw. 12,5 cm bzw. 27, h^r, 5 cm betragen.

Zu garendes Gut 70 kann beispielsweise auf einem Rost 72 über dem Radiator 14 in einer Schüssel 74 angeordnet sein, die für Mikrowellenenergic vorzugsweise

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durchlässig ist und auf einer Platte 76 steht, die ebenfalls den Herd unterhalb des Gargutkörpers auf die Wände

wieder für Mikrowellenenergie durchlässig ist wie etwa gerichtet und von diesen reflektiert. Steht der Rost da-

feuerfeste Glaskeramik. Der Rost 72 kann beispielswei- gegen in der untersten Stellung, dann dringt ein größe-

se aus Drahtstäben geschweißt sein, wobei die Zwi- rer Anteil von Energie aus der vertikalen Austrittsöff-

schenräume größer als All sein sollen, und kann höhen- 5 nung 54 in den Gargutkörper direkt ein, insbesondere

einstellbar im Herdraum 10 angeordnet sein, wozu in dann, wenn dieser groß ist. so daß dann ein wesentlicher

den Seitenwänden Nuten oder Vorsprünge 78 vorhan- Anteil der Mikrowellencncrgic in den Mittenbcrcich

den sind. des Gargutkörpers eindringt und dort zur Wirkung

Von einem Gebläse 80 wird Luft über die Kühlrippen kommt. Die anderen öffnungen 32 strahlen ihre hori-

des Magnetrons 16 und von dort in den Herdraum IO ;o zontal polarisierten Mikrowellen in einem Strahlungs-

über öffnungen im Hohlleiter 18 über einen Luftlei- muster ab, dessen mittlere Richtung nach oben und im

tungsabschnitt 82 geblasen, von dort über die Leitung wesentlichen parallel zur Drehachse ausgerichtet ist.

20, die Strahlungsaustrittsöffnungen 32 und die Lücken Ein in dieser Form aufgebauter Strahler erzeugt ein

zwischen dem Unterrand der Abdeckung 34 und dem verbessertes Heizenergiemustcr. in welchem der

Boden des Herdraumes 10, wobei der Rand der Abdck- 15 Hauptteil der Mikrowellcnenergic unmittelbar in das

kung 34 auf nach oben stehenden Ausbeulungen 68 in Gargut eindringt, bevor es von den Herdwänden reflek-

der Herdbodenwand aufsteht. Die Luft streicht dann tiert wird, und die Strahleraustrittsöffnungen sind von-

auch am Widerstandsheizer 62 und an dem zu erwär- einander entkoppelt, so daß die aus einer öffnung aus-

menden Kochgutkörper 70 vorbei. Über einem Abgabe- tretende Strahlung die Strahlung aus den anderen öff-

schacht 84 gelangt sie anschließend aus dem Herdraum 20 nungen nicht direkt beeinflußt, bevor sie auf die Hcrd-

heraus und tritt in der Mitte einer Kochmulde 86 aus. wände aufgetroffen ist. Dies wird erreicht, obgleich der

Während der Selbstreinigungsphase wird die Tempe- Abstand zwischen den Öffnungen geringer als bei bisher

ratur des Herdraumes durch entsprechende Speisung üblichen Strahlern ist, so daß die Abdeckung 34, die

des oberen Widerstandsheizers auf 400 bis 600° Celsius über den Strahler gedeckt ist, geringere Abmessungen

erhitzt. Dabei können die entstehenden Dämpfe durch 25 haben kann.

Konvektion aus dem Schacht 84 entweichen, der einen Luft die durch den Strahler 14 in den Herd hinein

Katalysator enthalten kann, um die Gase und Dämpfe in geblasen wird trifft, aus den öffnungen des Strahlers

bekannter Weise vollständig zu oxidieren. austretend, gegen die Innenfläche der Abdeckung 34

Durch Konvektion wird über den Radiator 14 und die und tritt von dort entlang der Innenfläche unter dem

Innenfläche der Abdeckung 34, die beispielsweise aus 30 Rand zwischen den Ausbeulungen 68 hervor, auf denen

feuerfester Glaskeramik besteht, Luft in den Herdraum die Abdeckung 34 ruht.

hineingezogen, so daß der Radiator 14 eine Temperatur Es ist also vorstehend ein selbstreinigender Mikro-

unterhalb der Erweichung von Aluminium behält, wäh- wellenherd mit kombinierter Mikrowellenenergiespei-

rend die Oberseite der Abdeckung 34 auf die für Glas- sung und Widerstandsbeheizung beschrieben, der einen

keramikoberflächen erforderliche Selbstreinigungstem- 35 umlaufenden Mikrowellenstrahler aufweist, der sich un-

peratur von etwa 370 bis 480° Celsius erhitzt wird. ter einer für die Mikrowellen transparenten Schutzab-

Der Herdraum 10 selbst ist von einer Wärmeisolie- deckung aus hochtemperaturbeständigem Material berung 88 und einer Metallhaut 90 umgeben. Er kann von findet. Luft wird über den Mikrowellengenerator durch einer Lampe 92 beleuchtet werden, die durch eine das Strahlersystem hindurch und in den Herdraum eindurchbrochene Metallplatte 94 und eine darüber ge- 40 geführt und trifft dabei auf die Abdeckung, wodurch sie deckte durchscheinende Glaskeramikplatte % scheint. diese kühlt und Ablagerungen von Koch- und Brat-

Die Herdklappe 12 ist mit einer Hochtemperatur- dämpfen auf der Oberfläche zu verhindern beiträgt. In

dampfdichtung ausgestattet, die keine großen Mengen der Sclbslreinigungsphase wird infolge Konvektion

an Mikrowellenenergie aus dem Inneren des Herdrau- Luft durch den Herd gesaugt, um die Temperatur des

mes 10 aufnimmt, da zwischen Herdraum und Dampf- 45 Abstrahlsystems unter 340° Celsius zu halten, während

dichtung eine Mikrowellendrossel eingebaut ist. Diese die Temperatur im Herdraum durch Widerstandsbehei-

Drossel ist in der deutschen Patentanmeldung zungauf über 480° Celsius ansteigt.

P 28 49 601.7 näher beschrieben. Die Abmessungen der — —

öffnungen 32 und der vertikalen Öffnung 54 erhalten Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

νιϊν IuT ViIC jCWCiilgCn LXiGruvTriiSSG günstigsten »τ ErtC, 50

wobei jedoch der Abstand und die Größe des Schlitzes
32, der vom Blech 56 überdeckt wird, gegenüber der
Drehachse des Radiators 14 kleiner ist als bei dem bei
der genannten Anmeldung am weitesten außen liegenden Schlitz, Durch das übergreifende Blech 56 nimmt 55
der Durchschnittswert des Strahlungsmusters, das von
der vertikalen öffnung 54 abgestrahlt wird, gegen die
Drehachse des Radiators 14 einen Winkel ein. Die Gestalt der Strahlungsmuster von der vertikalen öffnung
54 und von den anderen öffnungen 32 hängt von Größe 60
und Form der Öffnungen 32 und 54 ab. Da das Strahlungsmuster von der öffnung 54 einwärts auf die Drehachse 22 hingerichtet ist, erfolgt eine zusätzliche Aufheizung in der Mitte des Gargutkörpers. Diese Erwärmung
ist bei unterschiedlichen Stellungen des Rostes 72 auf 65
den Tragschiencn 78 verschieden. Befindet sich der Rost
in der höchsten Stellung, so wird ein großer Teil der
Mikrowellenenergie von der Abgabeöffnung 54 durch

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mikrowellenofen mit einer Mikrowellenquelle (16), einer rotierenden Zuführungseinrichtung (14) zum Einführen der Mikrowellenenergie der Mikrowellenquelle in den Ofenraum (10) in Gestalt einer räumlich und zeitlich veränderlichen Strahlungsverteilung, ferner mit mindestens einem im Ofenraum befindlichen elektrischen Widerstandsheizelement (60,62) und mit einer zwischen der rotierenden Zuführungseinrichtung und dem Gargut (70) befindlichen, für Mikrowellenenergie im wesentlichen transparenten Abdeckung (34), dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung als Wärmeschild umgekehrt schüsseiförmig über die rotierende Zuführungseinrichtung (14) gesetzt ist und sich mit ihrem Außenrand gegen die Bodenwand des Herdraumes abstützt und daß eines der Widerstandsheizelemente (60, 62) um einen wesentlichen Teil des Umfangsrandes der Abdeckung (34) herum im Abstand von der Abdeckung verläuft.

2. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abdeckung (34) und der Bodenwand des Herdraumes Zwischenräume vorgesehen sind, über die Kühlluft in den Ofenraum strömt.

3. Mikrowellenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft aus Strahleröffnungen (32) der rotierenden Zuführungseinrichtung (14) in den Raum unterhalb der Abdeckung (34) einströmt.