DE2946798C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenherd mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Mikrowellenherde dieser Art sind aus der deutschen Auslege­ schrift 26 16 015 bekannt. Sie enthalten zusätzlich zu den Mitteln zur Mikrowellenenergiezuführung zum Herdraum auch noch Mittel für eine Luftumwälzung und zum Nachheizen der umgewälzten Luft mittels eines Heizgebläses.

Der bekannte Mikrowellenherd hat den Nachteil, daß dann, wenn der Herd eingeschaltet wird, die Heizleistung des Heizgebläses erst mit bestimmter Verzögerung im Herdraum zur Verfügung steht. Auch arbeitet das Heizgebläse offensichtlich nicht mit einem Brenner.

Aus der US-Patentschrift 29 10 566 ist es bekannt, bei einem Mikrowellenherd zusätzlich zu der Mikrowellenheizung eine Gasbeheizung vorzusehen, die bei dem bekannten Herd in Gestalt einer mikrowellendurchlässigen, plattenförmigen Brenneranord­ nung ausgebildet ist, welche sich oberhalb des Gargutes befin­ det. Hier stellt sich der Nachteil ein, daß die Brennerflammen wegen der dort vorhandenen Ionisation verstärkt Mikrowellen­ energie absorbieren und dadurch den Wirkungsgrad der Mikrowellen­ heizung verschlechtern.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 71 32 526 ist es weiterhin bekannt, von einer einen Gasbrenner enthaltenden Kammer über einen Kanal, der in dem Herdraum nahe der Ab­ saugöffnung eines Umwälzgebläses ausmündet. Verbrennungsgase abzuziehen und wieder in den Herdraum hineinzufördern. Die Gasbeheizung bei der bekannten Konstruktion verhindert nicht den Eintritt heißer Verbrennungsgase von der genannten Kammer unter Umgehung des Umwälzgebläses unmittelbar in den Herdraum, wodurch es zu einer un­ gleichförmigen Temperaturverteilung im Herdraum kommen kann. Außerdem ist der bekannte gasbeheizte Herd nicht für die Ausrüstung mit einer zusätzlichen Mikrowellenbeheizung ge­ eignet.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Mikrowellenherd mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1 so auszugestalten, daß eine gleichförmige Temperaturverteilung im Herdraum bei gleichzeitiger Wärme­ zufuhr durch Mikrowellenenergie und durch eine Nachheizung eines Umwälzluftstromes erreicht wird, wobei kurze Kochzeiten auch unmittelbar nach dem Start erzielt werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des hier angegebenen Mikrowellenherdes ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.

Die hier beschriebene Ausbildung eines Mikrowellenherdes hat den Vorteil einer Abschirmung der Gasbrennerflamme von der Mikrowellenenergie, so daß keine Mikrowellenenergie von den ionisierten Verbrennungsgasen im Flammenbereich absorbiert wird und ein guter Wirkungsgrad erreicht werden kann. Die von dem Umwälzgebläse vom Gasbrenner abgesaugten Verbrennungsgase und die aus dem Herdraum angesaugten Dämpfe erfahren eine innige Durchmischung, bevor ein Teil der Verbrennungsgase und der Dämpfe in den Herdraum wieder eingeleitet und ein anderer Teil zur freien Umgebung abge­ zweigt wird. Hierdurch wird eine gleichmäßige Erwärmung des Gargutes gefördert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeich­ nungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Mikrowellenherdes.

Fig. 2 zeigt eine Frontansicht des Mikrowellenherdes gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Herd ist ein kombinierter Mikro­ wellen- und Gaskonvektionsherd. Er ist in seiner Gesamheit mit 10 bezeichnet. Der Herd 10 weist einen als eigentlichen Herdraum dienenden Hohlraum 12 auf, der während des Betriebes von einer Tür 14 verschlossen ist.

Der Herdraum 12 hat einen langgestreckten Einlaßbereich in Gestalt einer Perforation 16, durch welchen erhitzte Gase eingeleitet werden, sowie einen Auslaßbereich 18, durch den die Gase aus dem Herdraum 12 in den Saugraum 20 eines Gebläses abgezogen werden. Ein beispielsweise aus Stahlstäben bestehendes Git­ ter 22 wird von Vorsprüngen 24 gehalten, die an Seitenwan­ dungen der Ummantelung des Herdraumes 12 angeformt sind. Diese Vorsprünge sind in solcher Anordnung und Anzahl vor­ gesehen, daß sich das Gitter 22 in bekannter Weise in ver­ schiedenen Positionen anbringen läßt. Unterhalb des Git­ ters 22 befindet sich ein drehbarer Strahler 26 für Mi­ krowellenenergie, der Mikrowellenenergie nach oben durch Öffnungen des Gitters 22, eine in der Mitte des Gitters 22 angeordnete Tragplatte 28 und eine das Koch- oder Brat­ gut 32 enthaltende Schüssel 30 nach oben richtet. Die Schüssel 30 sowie die Platte 28 sind für Mikrowellenener­ gie durchlässig, so daß der untere Bereich und das Innere des Koch- und Bratgutes 32 durch Mikrowellenenergie wirk­ sam erwärmt werden.

In den Bereichen 16 und 18 befinden sich eine Vielzahl von Öffnungen 34, deren maximale Abmessungen wesentlich kleine sind als die Hälfte der (im freien Raum gemesse­ nen) Wellenlänge der in dem Herdraum 12 abgestrahlten Mikrowellenenergie. Die Öffnungen 34 besitzen vorzugs­ weise maximale Abmessungen, die beispielsweise weniger als der zehnte Teil dieser Wellenlänge betragen, so daß die von dem Strahler 26 in den Herdraum 12 eingestrahlte Mikrowellenenergie durch die Bereiche 16 oder 18 nicht austreten kann.

Der Strahler 26 umfaßt einen Hohlraum 36, in dessen obe­ rer Wandung eine Mehrzahl von Öffnungen 40 angebracht ist. Durch diese Öffnungen 40 wird Mikrowellenenergie nach oben in den Herdraum 12 abgestrahlt. Das den Hohlraum 36 bildende Bauteil wird von einem Innenleiter 42 einer Koaxialleitung 44 getragen, der im Zentrum einer Abdeck­ platte 38 befestigt ist. Der Innenleiter 42 erstreckt sich nach unten durch den Außenleiter 46 der Koaxiallei­ tung 44 und durch einen Wellenleiter 48 zu einer Mikro­ wellensperre und einer Lagerungsvorrichtung 50. Eine Ver­ längerung des Innenleiters 42 steht mit einem unterhalb des Wellenleiters 48 angeordneten Motor 52 in Verbindung und ist von diesem antreibbar.

Die Mikrowellenenergie eines Magnetrons 54 wird über den Wellenleiter 48 und die Koaxialleitung 44 zu dem Strah­ ler 26 gekoppelt. Das Magnetron 54 hat Kühlrippen 58, die von dem Luftstrom eines Gebläses 56 umströmt werden, wobei jedoch keine Luft in den Wellenleiter 48 eindringt. Eine auf Zentriervorsprüngen 62 gelagerte Abdeckung 60 aus einem für Mikrowellen durchlässigen Werkstoff deckt auf dem Boden des Herdraumes 12 den Strahler 26 ab und verhindert damit, daß aus dem Kochgut austretende Säfte oder andere Teile auf den Strahler 26 tropfen. Weitere Einzelheiten der Mikrowelleneinspeisung, des rotierenden Richtstrahlers und der Abdichtung der Tür 14 interessie­ ren im vorliegenden Zusammenhang nicht. Selbstverständlich können auch andere Konstruktionen für die Mikrowelleneinspeisung, den Strahler und/oder die Türdichtung verwendet werden.

Wenn die Tür 14 geschlossen ist, ist sie gegenüber dem Herdraum 12 durch eine hochtemperaturfeste Dampfdichtung mit einer zwischen der Dampfdichtung und dem Herdraum 12 liegenden Mikrowellensperre abgedichtet, so daß die in den Herdraum 12 eingestrahlte Mikrowellenenergie von der Dampfdichtung nicht absorbiert werden kann. Diejenigen Anteile der Mikrowellenenergie jedoch, die die Mikrowel­ lensperre durchdringen können, werden im wesentlichen durch die hochtemperaturfeste Dichtung absorbiert. Beim Schließen der Tür 14 bewegt sich eine Klinke mechanisch, die die Tür 14 verriegelt und eine Einschaltung des Magne­ trons 54 ermöglicht.

In em Saugraum 20 wird mit Hilfe eines Gebläsesystems ein leichter Unterdruck erzeugt; dieser besteht aus zwei Zentrifu­ galgebläsen 64, die aus dem Herdraum 12 durch die Öffnungen 34 Dampf in den Saugraum 20 saugen und in Räume 66 abgeben, die die Gebläse 64 und den Einlaß­ bereich 16 umgeben. Die oberen Endbereiche der Räume 66 stehen mit einer Öffnung in Verbindung, durch die ein kleiner Teil der umgewälzten Gase ausgangsseitig der Gebläse 64 in einen Abzugskanal 68 gelangt, wo sie mit der von einem zwei­ ten Gebläsesatz geförderten Luft vermischt wird. Die Ge­ bläse 70 saugen von der Rückseite des Herdes 10 kühle Luft an und kühlen damit die Gase in der Leitung 72, die durch eine vergitterte Öffnung 74 an der Oberseite des Herdes über dessen Kochfläche austreten.

Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, liefert jeder der mit Öffnungen versehenen Bereiche 18 Gase und Wrasen aus dem Herdraum an jeweils eines der Gebläse 64. Jedes dieser Gebläse 64 wird zusammen mit einem der Gebläse 70 durch einen getrennten Motor 76 angetrieben, der an der Rück­ wand 78 des Herdes befestigt ist. Eine Trennwand 80 zwi­ schen den beiden Gebläsen 64 verhindert, daß sich die Au­ gangsseiten der Gebläse 64 gegenseitig tangential beeinfluß­ en. Die Gebläse 64 drehen vorzugsweise in entgegengesetz­ ten Richtungen, so daß sich die geförderten Gase zwischen den Gebläsen an der Trennwandung 80 nach oben bewegt. Anstelle der bei­ den Gebläse 64 kann selbstverständlich auch ein Einzelge­ bläse verwendet werden. Der Saugraum 66 weist Leitkanäle auf, die Gase durch die Perforation 16 in den Herdraum leiten. Die Verwendung zweier gegenläufiger Gebläse ver­ bessert jedoch die Gleichförmigkeit der Konvektionserhit­ zung innerhalb des Herdraumes.

Im Bodenbereich des Herdes 10 befindet sich in einem ab­ getrennten Raum hinter und unter dem Herdraum 12 ein Bren­ ner 90. Er beinhaltet eine horizontale mit Öffnun­ gen versehene Röhre 92, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Herdes erstreckt und der über ein ver­ tikales Rohrteil 94 ein aus Primärluft und Brenngas bestehendes Gemisch zugeführt wird, wobei das Gas über ein Gasventil 96 eingespeist wird. Die Zufuhr von Sekundärluft wird durch den Abstand zwischen einer Platte 98 und dem Boden des Brenn­ raumes reguliert, an dem sich der Lufteinlaß befindet. Das Gasventil 96 wird über einen in einer Gasleitung 102 ange­ ordneten Druckregler 100 gespeist. Wenn der Herd einge­ schaltet wird, wird eine Zündvorrichtung 108 elektrisch aufgeheizt und auf eine solche Temperatur gebracht, daß ein Luft-Gasgemisch zündet. Daraufhin öffnet das Ventil 96, so daß das genannte Gemisch aus den Öffnungen in der Röhre 92 ausströmen kann und sich in dem Brennraum 106 eine Flamme ausbildet. Die in dem Brennraum 106 entste­ henden Verbrennungsprodukte werden von den Gebläsen 64 mit Überschuß an sekundärer Luft in den Raum 20 geför­ dert, wo die Verbrennungsprodukte und die sekundäre Luft mit den umgewälzten Gasen vermischt werden, die durch die Öffnungen 34 aus dem Herdraum 12 angesaugt werden.

Um die Temperatur der Verbrennungsprodukte zu verringern, wird der Brenner 90 vorzugsweise mit einem Überschuß an sekundärer Luft betrieben. Wenn die Temperatur der Verbren­ nungsprodukte unterhalb von 1700°C liegt, entsteht im we­ sentlichen kein Stickstoffoxyd und es stellt sich eine voll­ ständige Verbrennung ein. Durch den Unterdruck in dem Saugraum 20 wird vorzugsweise ein derart großer Überschuß an sekun­ därer Luft in den Brennraum 106 gesaugt, daß sich in letz­ terem eine Temperatur von etwa 650°C bis etwa 1100°C ein­ stellt. Die Räume 20 und 106 erstrecken sich im wesentli­ chen über die ganze Breite der Rückseite des Herdraumes 12, so daß die Temperatur im Brennraum im wesentlichen über diese ganze Breite gleichförmig ist. Bei konstanter Ge­ bläsegeschwindigkeit ist daher auch der Unterdruck in dem Brennraum 106 im wesentlichen konstant und regelt die Zu­ fuhr der primären und sekundären Luft genau, die in die eigentliche Brennkammer gesaugt wird. Durch die Wirkung des Druckreglers 100 ist auch die Gaszufuhr in die Brennkammer konstant, so daß der Luftüberschuß genau ge­ steuert wird.

Auf der Oberseite des Herdes befinden sich eine Mehrzahl herkömmlicher Gasbrenner. Der Herdraum 12 und der Brenn­ raum 106 sind von einer Wärmeisolation 112 umgeben, die Energieverluste des Herdes 10 verringert. Der Herdraum 12, der Gebläsebereich, der Brennerbereich sowie der Be­ reich zur Mikrowellenerzeugung sind von einem Außenman­ tel 114 umgeben, der vorzugsweise aus Metallblech besteht.

Während des Betriebes wird die Temperatur der Gase im Herd­ raum mittels eine Temperaturfühlers 120 ermittelt, der beispielsweise innerhalb des Herdraumes an einem Bügel 122 unterhalb des Einlasses 16 für die umgewälzten Gase befestigt ist. Die Positionierung des Temperaturfühlers 120 ist vorzugsweise so gewählt, daß er nicht unmittelbar von dem durch den Einlaß 16 eintretenden erhitzten Gasstrom getroffen wird sondern die Temperatur des in dem Herdraum 12 zir­ kulierenden Gases mißt. Durch Wahl einer geeigneten Stelle für den Temperaturfühler 120 läßt sich erreichen, daß die Heizzyklen des Herdes vernünftiges Ein- und Aus­ schaltzeiten für den Brenner ergeben und die Temperatur innerhalb eines großen Bereiches wechseln kann. Wenn der Herd eingeschaltet ist, laufen die beiden Gebläse 64 stän­ dig. Wenn der Brenner 90 eingeschaltet ist, wird Wärme in Form von heißem Gas im wesentlichen direkt an das Koch- oder Bratgut 32 in dem Herdraum 12 geliefert, wobei sich eine im wesentlichen gleichförmige Wärmeverteilung ergibt.

Der Leistungspegel und die Einschaltzeit der Mikrowellen­ energie sind an einer Schalttafel 130 steuerbar, an der sich ein Zeitgeber 132, ein Bedienungsorgan 134 für die Einstellung des Leistungspegels sowie zwei Ein-Ausschal­ ter 136 und 138 befinden.

Zur Beleuchtung des Herdraumes 12 ist eine Lampe 140 vor­ gesehen, die oberhalb des Herdraumes 12 angeordnet ist und durch eine transparente hochtemperaturfeste Keramik 142 und eine Mikrowellenabschirmung 144 hindurchleuchtet.

Es wurde die Beobachtung gemacht, daß das Bräunen bei­ spielsweise eines Bratens sich durch Einblasen heißer Luft durch den Einlaßbereich 16 steuern läßt, während die Mikrowellenenergie mit voller Leistung in den Herd­ raum eingestrahlt wird. Diese Wirkung ist anscheinend auf Oberflächeneffekte im Zusammenhang mit dem Auftrock­ nen der Feuchtigkeit von der Oberfläche des Bratgutes durch die Geschwindigkeit der heißen Luft zurückzufüh­ ren. Die Bräunung wird vermutlich von Mikrowellenenergie bewirkt, die von der trockenen Oberfläche des Bratgutes leichter absorbiert wird und diese daher bräunt. Es er­ übrigt sich deshalb, eine zusätzliche Grill- oder Brat­ einrichtung vorzusehen.

Als Beispiel für die Leistungspegel zur wirksamen Bräu­ nung eines Bratgutes seien folgende Werte genannt: Eine Mikrowellenleistung von 500 bis 800 Watt und eine Gasbrenner­ leistung von 1500 bis 4500 Watt. Bei diesen Leistungspegeln wird beispielsweise ein Ku­ chen in wenigen Minuten gebacken und/oder gebräunt.

Claims (2)

1. Mikrowellenherd (10) mit einem von einer Ummantelung aus leitfähigem Material umgebenen Herdraum (12), mit Mitteln (26, 44, 48, 54) zum Einspeisen von Mikrowellenenergie in diesen Herdraum und mit einer Gebläseanordnung (64, 76) zum Absaugen von Luft und Dämpfen aus dem Herdraum und zum Wie­ dereinblasen der Luft und der Dämpfe in den Herdraum nach Er­ hitzen mittels einer Heizeinrichtung jeweils über mikro­ wellendichte Perforationen (16, 18, 34) der Herdraumwände, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung ein Brenner (90) ist, der in einen außerhalb des Herdraumes gelegenen, mit der Saugseite der Gebläseanordnung (64, 76) in Verbindung stehen­ den Brennraum (106) hineinreicht und dessen Verbrennungsluft vermittels der Gebläseanordnung angesaugt wird, und daß zwi­ schen der Druckseite der Gebläseanordnung (64, 76) und der dieser zugeordneten Perforation (16) der Herdraumwände ein Abgaskanal (68) zum Abfördern eines Teiles des von der Ge­ bläseanordnung geförderten Gasgemisches abzweigt.

2. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseanordnung (64, 76) so ausgebildet oder ein­ stellbar ist, daß der Brenner (90) mit einem Luftüberschuß von 50% bis 150% betrieben wird.