DE3010088A1

DE3010088A1 - Speiseanordnung fuer mikrowellenoefen

Info

Publication number: DE3010088A1
Application number: DE19803010088
Authority: DE
Inventors: Maensur Adil Nasretdin; Sten Aake Erland Ohlander
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1980-03-15
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE3010088B2; DE3010088C3; US4343976A; SE7902407L; SE416696B; GB2045589B; IT1195906B; JPS55126994A; GB2045589A; IT8020658A0; FR2452228A1; CA1149025A

Description

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"Speiseanordnung für Mikrowellenofen".

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Anordnung in Mikrowellenofen zum Zuführen von Energie von einer Mikrowellenquelle in das Innere eines durch leitende Wände begrenzten Ofenraumes, welche Speiseanordnung ein nahezu symmetrisches, stählendes, flaches Leitungssystem vom Mikrostreifenleitungstyp enthält, das sich in dem Ofenraum in der Nähe einer leitenden Erdfläche, vorzugsweise der Bodenwand des Raumes, befindet und das an einem zentralen Speisepunkt mit der Mikrowellenquelle gekoppelt ist.

Es wurde bereits eine derartige Anordnung vorgeschlagen, in der das strahlende Leitersystem einen in einer Ebene liegenden doppelten Spiralleiter enthält, der sich aus dem zentralen Speisepunkt erstreckt, von woraus dem System Energie von der Mikrowellenquelle zugeführt wird.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, das Leitersystem in Form einer Anzahl ringförmiger Leiter auszubilden, die um den zentralen Speisepunkt konzentrisch angeordnet und mittels einer Anzahl radialer Leiter mit diesem Punkt verbunden sind.

Spezifisch für eine derartige Speiseanordnung mit einem flachen strahlenden Leitersystem vom Mikrostreifenleitertyp, das sich in der Nähe einer Erdfläche befindet, ist, dass die Strahlung stark gerichtet ist und zwar nahezu senkrecht zu der leitenden Erdfläche, d.h. vertikal nach oben, wenn die Bodenplatte des Ofenraumes als Erdfläche benutzt wird. Ausserdem tritt eine starke Konzentration der Strahlungsenergie in dem zentralen Teil des Leitersystems auf und die Ausstrahlung von Energie nimmt in radialer Richtung zu den Randteilen des Systems schnell ab. Wenn die erhitzende Ware gegenüber dem Leitersystem zentral und in del" unmittelbaren Nähe desselben aufgestellt wird, geht die Strahlung aus den zentralen Teilen unmittelbar in die zu erhitzende Ware und wird dort absorbiert. Der zentrale

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Teil des Systems kann daher* als mit direkter Strahlung wirkend betrachtet werden und der genannte Teil wird deswegen als "unmittelbare Strahlungszone¹¹ oder "Nahfeldzone" bezeichnet. Die äusseren Teile des Systems regen den

π Ofenraum selbst auf übliche Weise an, mit dem Ergebnis, dass die Energie in eine unmittelbare Strahlung und eine Raumwellenstrahlung aufgeteilt wird.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei der bereits vorgeschlagenen Form des strahlenden Leitersystems eine übermässige Erhitzung in einem beschränkten Gebiet gegenüber der Mitte des Leitersystems, d.h- gegenüber dem Speisepunkt, auftreten kann. Beim Backen kann eine derartige örtliche Erhitzung nachteilig wirken, da die Temperatur nachdem der Ofen während einiger Zeit im Betrieb gewesen ist, derart hoch ansteigen kann, dass die Eigenschaften der Hefe in dem stark erhitzten Gebiet ausgeschaltet werden.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine andere Form des Leitersystems in einer derartigen Speiseasordaung zu schaffen, damit, unter Beibehaltung des Hauptprinzips der Anordnung, d.-h. die Verteilung der Energie in eine unmittelbare Welle und eine 'Raumwelle, einerseits eine bessere Energieverteilung innerhalb der zentralen unmittelbaren Strahlungszone selbst und andererseits ein besseres Gleichgewicht zwischen der unmittelbaren Wellenenergie und der Raumwellenenergie zu schaffen.

Nach der Erfindung ist eine derartige Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Speisepunkt, wo Mikrowellenenergie in das Leitersystem geführt wird, allseitig von einer leitenden Platte umgeben ist, die in der Ebene des Leitersystems liegt und die sich am Umfang in eine Anzahl sich radial erstreckender leitender Platten fortsetzt, zwischen denen sich Zwischenräume oder Öffnungen befinden, die sich nach Aussen hin verbreiten und dadurch, dass die radialen Platten von mindestens einem ringförmigen geschlossenen Leiter umgeben sind, der von den radialen Platten Energie erhält.

Eine derartige Konstruktion, in der ein grosser Teil des zentralen Teiles der Nahfeldzone durch eine leitende

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Platte abgedeckt wird, bewirkt, dass das elektromagnetische Feld, das zwischen dem flachen Leitersystem und der Erdfläche, vorzugsweise der Bodenwand des Ofenraums entsteht, in der Nahfeldzone nur über die Öffnungen zwischen den leitenden radialen Platten zu der Strahlung in Richtung des Inneren des Raumes beitragen kann. Ein grosser Teil der Energie wird dadurch in Auswärtsrichtung zu dem Umfang gezwungen und wird dort zu der Raumwellenstrahlung beitragen. Eine sehr niedrige Strahlung wird genau gegenüber dem

jQ zentralen Speisepunkt erhalten, wo die zentrale leitende Platte den Raum über dem Leitersystem von dem Raum zwischen dem Leitersystem und der Bodenwand völlig abschirmt, und Versuche haben gezeigt, dass in der Mitte ein ausgeprägter "kalter" Punkt erhalten wird. Eine derartige Bemessung des Leitersystems, so dass in der Mitte ein "kalter" Punkt erhalten wird, ergab sich als vorteilhaft, da der "kalte" Punkt durch die umgebenden Teile auf ausreichende Weise durch Wärmeausgleich erhitzt wird. Durch die beschriebene Form des Leitersystems ist der überhitzte Punkt in der Mitte der früher vorgeschlagenen Ausführungsbeispiele in einen "kalten" Punkt umgewandelt und der Umfang und die Temperatur des Punktes kann durch Änderung der Aussenabraessungen der zentralen Platte auf einfache Weise eingestellt werden. Die Energieverteilung innerhalb der Nahfeldzone und das Verhältnis zwischen der Nahfeldstrahlung und der Raumwellenstrahlung kann auf einfache Weise dadurch eingestellt wer^· den, dass die Abmessungen der genannten radialen Platten und das Verhältnis zwischen diesen Platten und den Zwischenräumen geändert wird.

Eine gute Feldverteilung innerhalb der Nahfeldzone siebst wird erhalten, wenn die radialen Platten mittels eines oder mehrerer Leiter, die in der Ebene des Leitersystems liegen, miteinander verbunden werden.

Aus dem Gesichtspunkt der Symmetrie und einer einfachen Herstellung ist es vorteilhaft, wenn die zentrale Platte sowie die ringförmigen Leiter kreisförmig sind, in welchem Fall die radialen Platten (und die Räume zwischen denselben) durch Kreissektoren gebildet werden, die durch

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kreisbogenförmige Leiter miteinander verbunden sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform, in der die Anzahl radialer Platten vier beträgt, weist das Kennzeichen auf, dass das Leitersystem derart in einem vierwinkligen bzw. kwadratischen Raum angeordnet ist, das die Platten nahezu auf die Ecken des Raumes gerichtet sind.

Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Anordnung die beste Feldverteilung in der Nahfeldzone ergibt, was möglicherweise dadurch verursacht wird, dass sich die Platten dann im maximalen Abstand von den leitenden Wänden des Ofenraumes befinden, wodurch die Gefahr störender Stehwellenmuster auf ein Minimum zurückgeführt ist.

Eine Ausführungsform, in der die radialen Platten und ihre Zwischenräume gleichmässig über den Umfang verteilt und nahezu gleich gross sind, d.h. dass je einen Winkel von nahezu k^° beansprucht, hat sich als geeignetes Ausführungsbeispiel des Leitersystems bewährt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Ofenraumes mit einem Leitersystem, das in eine Speiseanordnung nach der Erfindung aufgenommen ist,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den Mikrowellenofen mit der Speiseanordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt gemäss der Linie III-III in Figur 2 mit einer bevorzugten Ausführungsform der Übertragungsleitung in treuem Massstab.

Das Bezugszeichen 10 in den Figuren 1 und 2 bezeichnet einen Ofenraum in einen Mikrowellenofen, welcher Raum durch eine Bodenplatte 11, eine obere Platte 12, eine Vorderwand 13» eine Rückwand \h und zwei Seitenwände 15» 16 begrenzt wird. Die Vorderwand hat eine nicht dargestellte Öffnung, durch die das Innere des Ofenraumes erreichbar ist und die mit einer Tür abgeschlossen werden kann. Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Trägerplatte I7 für zu erhitzende Nahrungsmittel im Ofenraum angeordnet und unterhalb dieser Platte 17 befindet sich ein Leitersystem 18 in Form einer

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Übertragungsleitung vom Mikrostreifenleitertyp mit einen Metallstift 19. Der Stift 19 erstreckt sich durch eine Öffnung 2O in der Bodenplatte 11 bis in und durch einen Wellenleiter 21, der auf der Unterseite der Bodenplatte 11 ange— ordnet ist. Auf den gegenüberliegenden Ende des Wellenleiters befindet sich ein Magnetron 22 mit einer Antenne 2.3, die sich ebenfalls bis in den Wellenleiter erstreckt.

Um eine optimale Kopplung zwischen dem Stift 19 und dem Wellenleiter 21 zu erzielen ist die untere Begrenzungs—

^q wand des Wellenleiters kegel- oder kuppeiförmig, wie in Tig. 2 dargestellt, so dass der Wellenleiter 21 an der Stelle der Kopplung zwischen dem Stift 19 und dem Wellenleiter 21 eine minimale Höhe hat und nirmat die Höhe des Wellenleiters 21 je nachdem der Abstand, von der Kopplungs— stelle zunimmt, allmählich zu, während das Stiftende 2%, das durch die Unterseite des Wellenleiters 21 hindurch ragt, mit der Wand dieses Weilenleiters mittels eines Kurzschlassringes 25 und eines metallenen Flansches Z6 kurzgeschlossen wird. Bei der Hindurchführung 27 durch die untere Wand des Wellenleiters 21 ist der Stift 19 auf der Aussenseite mit einer isolierenden Teflonschicht bedeckt.

Die Wirkungsweise ist nun wie folgt: Wenn das Magnetron erregt wird, wird über die Antenne 23 in den Wellenleiter 21 Mikrowellenenergie geführt, durch diesen Wellenleiter fortgepflanzt und von dem Stift 19 empfangen. Dieser Stift 19 führt die Mikrowellenenergie zu dem zentralen Punkt in dem Leitersystem 18, von woraus diese Energie in dem Leitersystem 18 radial in Auswärtsrichtung unter Abgabe von Energie an den Nahrungsmitteln, die sich auf der Trä—

3Q gerplatte 17 in der Mitte des Ofenraumes befinden, übertragen wird. Ein Teil dieser Energie geht unmittelbar* in die Nahrungsmittel und ein anderer Teil regt den Ofenraum an,wobei ein Stehwellenmusfcer in diesem Saum entsteht. Das Leitersystem 18 ist gegenüber dem Stift 1*9» der den Speisepunkt darstellt, drehsymmetrisch und konzentrisch.

Fig. 3 zeigt deutlich, dass das Leitersystem 18 eine zentral angeordnete, kreisrunde metallene Platte 28 enthält mit dem MetaLlstift 19 in der Mitte und mit einem

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Vorsprung in vier Metallplatten 29, 30, 31, 32 am Umfang, welche Platten die Form eines Kreissektors haben. Diese sektorförmigen Platten 29-32 definieren Zwischenräume bzw. Öffnungen 33, 34, 35, 36, die auch die Form von Kreis-Sektoren aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind die sektorförmigen Platten und die Zwischenräume gleichmässig über den Umfang verteilt und sie sind gleicher Grosse, d.h. sie beanspruchen je einen ¥inkel von 45° aus dem gemeinsamen zentralen Punkt 0 gesehen. Die sektorförmigen Metallplatten 29-32 werden durch zwei ringförmige Streifenleiter

37 und 38 eingeschlossen, die in dom dargestellten Beispiel auch kreisförmig und in bezug auf den zentralen Punkt O konzentrisch angeordnet sind. Die ringförmigen Leiter 37,

38 sind mit den sektorförmigen Metallplatten 29-32 durch vier radiale geradlinige Streifenleiter 39, 40, 41 , 42 verbunden, die sich von der Mitte der jeweiligen sektorförmigen Metallplatten erstrecken und die mit dem Leiter 37 sowie dem Leiter 38 verbunden sind. Ausserdem gibt es kreisbogenförmige Streifenleiter 43, 44, 45, 46, die die sektorförmigen Metallplatten 29-32 an ihrem Umfang miteinander verbinden und ähnliche kreisbogenförmige Streifenleiter 47, 48, 49, 50, die die sektorf örmigen Metallplatten 29, 30, 31> 32 nahezu halbwegs dieser Sektoren miteinander verbinden. Die kreisbogenförmigen Streifenleiter 43-46 und 47-50 bilden zusammen mit dem Material der Metallplatten 29-32 gleichsam zwei innere, ringförmige Streifenleiter. In dem dargestellten Beispiel liegen all diese ringförmigen Leiter gegenüber dem zentralen Punkt konzentrisch.

Nach Fig. 3 ist das beschriebene kreissymmetrische Leitersystem Ji_8 derart gegenüber den Wänden des Ofenraumes ausgerichtet, dass die Mittellinie jedes Sektorförmigen Raumes 33-36 senkrecht zu einer Ofenraumwand steht. Die sektorförmigen Metallplatten 29—32 sind auf diese Weise nahezu auf jede Ecke des Ofenraumes gerichtet.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Mikrowellenenergie, die dem Metallstift 19 zugeführt wird, pflanzt sich radial auswärts über das symmetrische Leitersystem fort und

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gleichzeitig strahlt Energie nach oben, so dass die Energie über das Leitersystem von der Mitte zu dem Umfang ständig abnimmt. Die aufwartse Strahlung erfolgt hauptsächlich in den Öffnungen zwischen den Platten 29-32,

g während diese Platten ebenso wie die leitende kreisrunde Platte 28 in der Mitte die Strahlung "abschirmen" und gleichzeitig die Energie nach aussen fortpflanzen. Infolge der dargestellten Form des Leitersystems mit einer relativ grossen leitenden Platte in der Mitte und leitenden Platten, die nach auseen hin breiter werden und Strahlungsöffnungen zwischen denselben bestimmen, die auch in der Auswärtsrichtung breiter werden, wird in diesem Bereich eine Zone mit einer einheitlichen aufwärts gerichteten Strahlung ohne ausgeprägte "kalte" oder "warme" Punkte erhalten (ein "kalter" Punkt genau in der Mitte ausser Betracht geLassen). Da die Nahrungsmittel meistens gegenüber diese Zone und sehr nahe bei dem leitenden System aufgestellt werden, dringt die Strahlung aus dieser Zone unmittelbar in die Nahrungsmittel und die genannte Zone bi1-det die sogenannte unmittelbare Strahlungszone oder Nahfeldzone. Die übrige Energie pflcinzt sich in Richtung der ringförmigen Aussenleiter 37 > 38 fort und erregt den Ofenraum. In dem dargestellten Ausfühx-ungsbeispie 1 des Lüitersystems wird auch zwischen der Menge Energie, die in der Nahfeldzone gestrahlt wird und der Menge, die in der Raumfeldzone gestrahlt wird, ein befriedigendes Gleichgewicht erhalten.

Das Leitersystem kann auf geeignete Weise aus nur einem Teil bestehen und aus einer Metallplatte gestanzt werden.

Das Leitersystem kann auch aus einer Metallfolie bestehen, die unmittelbar auf dex' Unterseite der Trägerplat te 17 befestigt wird, beispielsweise durch Verkleben, oder aus einem metallisierten Muster, das auf der Unterseite der Trägerplatte 17 angeordnet wird.

Das strahlende Leitersystem vom Miki'os treif enl.ei tertyp kann im Rahmen der Erfindung verschiedenartig modifiziert werden, dies unter Beibehaltung der gewünschten Eigenschaften der Speiseanordnung. Es ist daher nicht notwendig,

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dass alle ringförmigen Leiter und metallenen Plattensektoren genau kreisförmig sind, sie dürften aber auclx beispielsweise elliptischer Form sein, so dass sie an einen rechtwinkligen Ofenraum besser angepasst sind. Die Grund— form der "Ringe" kann auch rechtwinklig oder kwadratisch sein, in welchem Fall die zentrale Platte ebenso wie die Metallsektore rechtwinklig bzw. kwadratisch sein dürften. Um den "kalten" Punkt in der Mitte zu verringern, kann die zentrale Platte 28, gewünschtenfalls mit kleinen Schlitzen versehen sein was auch für die sektorförmigen Metallplatten gilt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1. J Anordnung in Mikrowellenofen zum Zuführen von Energie aus einer Mikrowellenquelle in das Innere eines durch leitende Wände begrenzten Ofenraumes, welche Speiseanordnung ein nahezu symmetrisches, strahlendes flaches

Leitersystem vom Mikrostreifenleitertyp enthält, das sich in dem Ofenraum in der Nähe einer leitenden Erdfläche,
vorzugsweise der Bodenwand, des Raumes befindet, und das
an einem zentralen Speisepunkt mit der MikrowelLenquelle gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale

Speisepunkt (19)> wo Mikrowellenenergie in das Leitersystem (18) geführt wird, auf allen Seiten von einer leitenden Platte (28) umgeben ist, die in der Ebene des Leitersystems liegt und sich am Umfang in einer Anzahl sich radial erstreckender leitender Platten (20-32) fortsetzt, zwischen denen sich Zwischenräume oder Öffnungen (33—36)
befinden, die sich nach aussen hin verbreiten und dass die diese radialen Platten von mindestens einem ringförmigen
geschlossenen Leiter (37> 38) umgeben sind, der von den
radialen Platten (29-32) Energie erhält. (Fig. 3).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen oder mehrere Leiter (43-30) enthält, die
die radialen Platten (29-32) miteinander verbinden.
(Fig. 3). '
3· Anordnung nach Anspruch 2, in der die zentrale

Platte ebenso wie die ringförmigen Leiter kreisförmig sind, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Platten (29-32) und die Zwischenräume (33-3b) die Form von Kreissektoren
haben, die durch kreisbogenförmige Leiter (A-3-50) miteinander verbunden sind. (Fig. 3)·

k. Anordnung nach Anspruch 1-3 > in der die Anzahl radialer Platten vier beträgt und der Ofenraum rechtwinklig oder kwadratisch ist, dadurch gekennzeichnet, dass das
Leitersystem (18) derart angeordnet ist, dass die radialen

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Platten (29-32) nahezu auf die Ecken des Ofenraumes (1O) gerichtet sind. (Fig. 3) · 5· Anordnung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Platten (29-32) und die Zwischenräume (33-36) gleichmässig über den Umfang verteilt und nahezu gleich gross sind, d.h. dass jeder von ihnen einen Winkel von etwa 45° beansprucht. (Fig. 3).

6. Anordnung nach Anspruch 1-5> dadurch gekennzeichnet, dass die sich radial erstreckenden Platten (29-32) eine radiale Verlängerung haben, die grosser ist als die halbe radiale Abmessung des äusseren ringförmigen Leiters (37)> vorzugsweise etwa entsprechend dem O,65fachen der genannten radialen Abmessung (Fig. 3)·

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