DE3331432A1

DE3331432A1 - Hochfrequenzheizgeraet

Info

Publication number: DE3331432A1
Application number: DE19833331432
Authority: DE
Inventors: Nobuo Nara Ikeda
Original assignee: Bosch Siemens Hausgerate GmbH; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3331432C2; FR2532510B1; FR2532510A1; GB8323323D0; GB2127259A; GB2127259B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzheizgerät mit einer rotierenden Antenne innerhalb des Heizraumes mit einem Aufbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Bei Mikrowellenofen, einem der üblichen Hochfrequenzheizgeräten, wird die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Hochfrequenzwellen im Heizraum beispielsweise durch Anwendung eines "Feldrührers" zum Umrühren der Hochfrequenzwellen in dem Heizraum oder durch Drehen einer Aufnahmeplatte,

auf welche das zu erhitzende Gut gelegt wird oder durbh Einsatzeiner rotierenden Antenne erreicht. Von diesen Methoden wird insbesondere die Anwendung einer rotierenden Antenne bei Mikrowellenofen für den Haushalt besonders häufig eingesetzt, weil ein besonders großer effektiver Raum als Heizraum zur Verfügung bleibt.

Wenn eine rotierende Antenne im oberen Bereich des Heizraumes eingebaut wird, ist aber die Erwärmungscharakteristik des zu erwärmenden Gutes in dem Heizraum nicht allein abhängig von der Antenne selbst, sondern im besonderen auch von dem Verhältnis zwischen Größe und Form der Antenne in Bezug auf den Heizraum selbst.

Es kann deshalb nicht eine standardisierte Antenne für die verschiedenen Heizraumdimensionen geschaffen werden.

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Es 1st vielmehr notwendig, spezielle Antennen für verschiedene Heizraumdimensionen zu schaffen, um optimale Bedingungen zu garantieren.

Bisher wurden eine Reihe von Erfindungen gemacht und Einrichtungen vorgesehen, die sich auf die Form der rotierenden Antenne und deren Energieverteilung beziehen. Soweit jedoch rotierende Antennen eingesetzt wurden, mußten hierfür bis heute die folgenden Nachteile in Kauf genom-men werden. Die Erhitzung im Inneren des Heizraumes ist nicht einheitlich und z.B., wenn Hochfrequenzwel+· len ausgestrahlt werden auf mehrere Stücke eines zu garenden Gutes, wie tiefgefrorenen "shao-mai" im Inneren des Heiz-raumes, die Temperatur der Stücke im Inneren ist wesent-lich niedriger als die Temperatur im Randbereich. Im Falle von gebratenen Eiern wurde der äußere Bereich der Eier überhitzt während das Innere noch roh war.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzheizgerät anzugeben, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und welches geeignet ist ein Gut dielektrisch gleichmäßig zu erwärmen.

Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem Hochfrequenzheizgerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen bei einem Hochfrequenzheizgerät nach der Erfindung, bei welchem die über einen Wellenleiter mit Mikrowellen gespeiste rotierende Antenne einen vertikalen Abschnitt und einen horizontalen Abschnitt hat, dem horizontalen Abschnitt eine Form zu geben, die im wesentlichen der Grundform eines ebenen Dreiecks entspricht, und den vertikalen Abschnitt an einem Punkt nahe an einem gewählten Eck des Dreiecks zu befestigen,

wobei die beiden Abschnitte so dimensioniert s .d, daß die Summe der Länge einer senkrechten Linie vom Angriffspunkt des vertikalen Abschnittes am horizontalen Abschnitt zur Mitte des gegenüberliegenden Randes und der Länge

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] des Teiles des vertikalen Abschnittes, der Antenne, der in den Heizraum reicht, angenähert der Hälfte der angewendeten Hochfrequenzwellen ist oder einem ganzzahligen Vielfachen davon mit dem Ergebnis, daß das zu erhitzende Gut mit großer Gleichmäßigkeit und gutem Wirkungsgrad dielektrisch erhitzt wird.

Einzelheiten des Hochfrequenzheizgerätes nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der anliegen-]Q den Zeichnung er-läutert.

In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hochfrequenzheizgerätes, in welchem der Gegenstand der Erfindung angewendet ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung parallel zur Vorderseite

des Heizgerätes nach Fig. 1 , 20

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten rotierenden Antenne nach Fig. 3,

Fig. 4a eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten rotierenden Antenne nach Fig. 3,

Fig. 4b eine Draufsicht auf den horizontalen Abschnitt der Antenne nach Fig. 4a und

Fig. 5 eine Abwandlung des horizontalen Abschnittes einer Antenne, analog der Darstellung nach Fig.4ü

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den Figuren 1-3 im einzel-nen beschrieben. In Figur 1 ist mit 1 das Gehäuse eines Hochfrequenzheizgerätes bezeichnet, daß einen Heizraum 2 mit einer Tür 3 umschließt, über die Tür 3 ist

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der Zugang zum fleizraum möglich. Auf der Oberseite des Gehäu-ses 1 sind Heizplatten 4 angeordnet, deren Heiz-Wendeln (Fig. 2) über Betätigungsknöpfe 5 ein-

und ausgeschal-tet werden können. Mit 7 sind die Einstellknöpfe zur Steuerung der im Heizraum 2 angeordneten Heizstäbe und der Ausgangsleistung eines Magnetrons 8, das beispielsweise als Hochfrequenzoszillator dient, bezeichnet.

In Figur 2 ist mit 9 die obere Abdeckplatte aus einem hitzebeständigen dielektrischen Material bezeichnet, welche die Heizwendeln 6 abdeckt. 10 bezeichnet Heizstäbe im oberen Bereich innerhalb des Heizraumes 2, während Heizstäbe 12 außerhalb des Heizraumes unterhalb dessen Boden mit 11 bezeichnet sind. Mit Hilfe dieser Heizstäbe 10 und 11 kann das Innere des Heizraumes 2 mit gutem Wirkungsgrad aufgeheizt werden. Das Bezugzeichen 12 bezeichnet eine Wärmeisolation, wedbhe-.um ctie"? Wände 13 fites Heizraumes angebracht ist. Mit 14 ist ein sich im Querschnitt verjüngender Wellenleiter bezeichnet, welcher die Hochfrequenzausgangsenergie des Magnetrons 8 in den Heizraum. 2 überträgt. Das Bezugs zeichen 15 kennzeichnet eine rotierende Antenne, die sich durch den Wellenleiter 14 und die obere Wand 16 des Heizraumes unmittelbar in den Heizraum 2 erstreckt. Sie besteht aus einem vertikalen Abschnitt 17, der im wesentlichen senkrecht durch die obere Wand 16 des Heizraumes hindurchragt und einem horizontalen Segment 18, welches im wesentlichen horizontal verläuft. Diese rotierende

^ou Antenne 15 wird durch einen Motor 23 über eine Antriebsachse 19 über einen Riemenantrieb 20 mit Rollen 21 und 22 in Drehung versetzt.

äDie Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht

die Form der rotierenden Antenne im einzelnen.

Das im wesentlichen horizontale Segment 18 der rotierenden Antenne hat im wesentlichen die Form eines Sektors mit

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einem Scheitelwinkel von 60 - 180°. Darüberhinaus ist die Summe des Radius des flügeiförmigen horizontalen Segments 18 und der Länge des vertikalen Abschnittes 17, der sich in den Heizraum 2 erstreckt im wesentlichen c gleich der Hälfte der verwendeten Wellenlänge oder einem ganzzahli-gen Vielfachen davon und das Verhältnis vom Radius des flügeiförmigen horizontalen Abschnittes 18 zur Länge des vertikalen Abschnittes 17, soweit dieser sich in den Heizraum 2 erstreckt, ist 2:1. Beide Ränder

Ι« sind an der Außenkante des horizontalen Segmentes 18 mit Vorsprüngen 24 versehen. Die freien Enden dieser Vorsprünge 24 ver-laufen im wesentlichen im rechten Winkel zur radialen Kante des flügeiförmigen Abschnittes. Die Breite der Vorsprünge 24 ist etwa ein Sehstel der Wellenlänge wäh-rend die Länge des Vorsprunges, welche sich von dem Körper des Flügelabschnittes erstreckt, nicht größer als etwa ein Fünfzehntel der Wellenlänge ist. Die Funktion und Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Antennenform wild im folgenden erläutert:

Damit die rotierende Antenne 15 ihre Rotationswirkung entfalten kann, muß die Energieabstrahlung von dem horizontalen Abschnitt 18 verbessert werden. Wenn der Sektor-winkel des horizontalen Abschnittes 18 der rotierenden Antenne 15 kleiner als 60° ist, wird der Wert der Energieabstrahlung in horizontaler Richtung zu klein. Andererseits, wenn der Winkel größer als 180° ist, dann werden Bereiche erzeugt, wo die elektromagnetische Wellenausbreitung sich gegenseitig aufhebt durch Uberlagerung. Je-doch, wenn der Sektorwinkel des horizontalen Abschnittes 18 im Bereich von 60° - 180° gehalten ist, wird durch eine einzige rotierende Antenne ein gleichmäßiges hori-zontales elektrisches Feld in mehreren Richtungen er-zeugt, so daß die Intensität des horizontalen elektrischen Feldes vergrößert und der Wert der Energieabstrahlung von dem horizontalen Abschnitt erhöht wird.

Wie vorstehend erwähnt wird die Summe der Länge des ver-

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] tikalen Abschnittes 17 und die Dimension des horizontalen Abschnittes 18 der rotierenden Antenne innerhalb des Heizraumes 2 etwa gleich T/2 der verwendeten Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen davon gemacht. Dadurch können die elektromagnetischen Wellen der halben Wellenlänge und länger übertragen werden ohne Verzerrung aus dem Wellenleiter 14 zu der rotierenden Antenne 15 und darüber wird die Verteilung der elektromagnetischen Energie von der rotierenden Antenne 15 in den Heizraum 2 verbessert und mit erhöhtem Wirkungsgrad abgestrahlt. Somit, weil das Dimensionsverhältnis des vertikalen Abschnittes 17 zu den horizontalen Abschnitt der rotierenden Antenne 15 innerhalb des Heizraumes 2 etwa gleich 1:2 gesetzt ist, kann das Verhältnis der Energieabstrahlung von dem horizontalen Segment 18 erhöht werden, wodurch sich zusätzlich zu der vorstehend erwähnten Effekt eine verbesserte lüfterähnliche Verteilung ergibt. Es wurde experimentell bestätigt, daß die Erhitzung in dem Innenbereich des Heuzraumes wesentlich intensiviert werden konnte.

Die Anordnungen von VorSprüngen 24 an den Kanten des Begrenzungsbogens des lüfterartigen Abschnittes erzeugt einen gewissen Grad von örtlicher konzentration des elektrischen Feldes und da dies verstärkte elektrische Feld gedreht wird wird die Wirkungsweise der rotierenden Antenne 15 zusätzlich verbessert und speziell die Gleichmäßigkeit der Erhitzung im Innenbereich des Heizraumes 15 gesteigert. Da die elektromagnetische Abstrahlung asabiert wird vom äußeren Bereich zum Kernbereich des zu garenden Gutes hin absorbiert wird, wird eine gleichmäßige Erwärmung garantiert, wrnn die elektrische Feldverteilung in der Innenzone zu einer gewissen Dämpfung tendieren. Es wurde experimentell gefunden, daß das beste

^OJ Ergebnis erhalten wird, wenn die Länge der Vorsprünge 24 nicht größer als 1/15 der angewendeten Wellenlänge ist und die Breite davon etwa 1/6 der Wellenlänge.

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Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer rotierenden Antenne 15 für die Zwecke der Erfindung. Der horizontale Abschnitt 18 von dieser rotierenden Antenne 15 ist in der Grundform als Dreieck derart aus-gebildet, daß dieser mit dem vertikalen Abschnitt 17 der rotierenden Antenne 15 dam Scheitel verbunden werden kann, wobei die Summe der Länge der Höhenlinie von Befes-tigungspunkt zum Rand und der Abschnitt des vertikalen Abschnittes 17, welcher sich in den Heizraum 2 erstreckt,, gleich ist etwa mit der Hälfte der angewendeten Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen davon, und das Dimensionsverhältnis der Höhenlinie 11 zu dem vertikalen Segment 17 ist 2:1. Auch bei dieser Ausführungsform sind Verlängerungen 24 an den Enden der beiden Seitenkanten des vertikalen Abschnittes vorgesehen. Die Breite der beiden Verlängerungen 24 ist nicht größer als etwa 1/15 der verwendeten Wellenlänge.

Die Funktion und Wirkungsweise der vorstehend erläuterten Konstruktion wird nunmehr erläutert. Um die Verteilung der Hochfreguenzenergie der Antenne 15 zu verbessern ist der Anteil der von dem horizontalen Abschnitt 18 ausgestrahlten Energie zu erhöhen. Da der horizontale Abschnitt 18 als ein Dreieck bei dieser Ausführungsform gebildet ist, ist die Antenne, abgesehen von der Tatsache, daß es sich um eine einzige Antenne handelt, geeignet zum Abstrahlen eines inhomogenen horizontalen elektrischen Feldes in eine Vielzahl Richtungen, so daß das horizön]tä:iLe, elektrische Feld intensiviert und der Wert

^ou der Energieabstrahlung von dem horizontalen Abschnitt 18 erhöht wird.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des horizontalen Abschnittes 18 einer rotierenden Antenne 15, wobei

der horizontale Abschnitt die Form eines ungleichseitigen Dreiecks hat. Dieser Aufbau ermöglicht im wesentlichen denselben Effekt, wie er mit den vorausgegangenen

-&- ~/to -] Ausfuhrungsformen erreicht wird.

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Zusammenfassend ergeben sich bei Anwendung der Erfindung folgende Verbesserungen: Die vom Hochfreguenzoszylator über einen Wellenleiter eingespeiste Hochfrequenzenergie wird in einem guten Verhältnis zwischen vertikalen und horizontalen Abschnitten der rotierenden Antenne in den Heizraum abgestrahlt, so daß die elektrische Feldcharakteristik im Zentrum ]Q des Heizraumes, wo sonst eine ungleichmäßige Erwärmung aufgetreten ist, verbessert und entsprechend das zu erhitzende Gut im wesentlichen gleichförmig erhitzt wird.

Leerseite

Claims

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Hochfrequenzhei zgeräte

Patentansprüche

My Hochfrequenzheizgerät mit einem Heizraum zur Aufnahme des zu erwärmenden Gutes, einem Wellenleiter zur Zuführung von Hochfrequenzenergie von einem Hochfrequenzoszillator in den Heizraum und einer rotierenden Antenne für die Abstrahlung der über den Wellenleiter zugeführten Hochfrequenzenergie in den Heizraum, wobei die rotierende Antenne aus einem vertikalen Abschnitt, der im wesentlichen senkrecht durch die obere Wandung des Heizraumes verläuft, und einem daran anschließenden horizontalen Abschnitt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abschnitt (18) der rotierenden Antenne(15) im wesentlichen die Form eines Dreiecks aufweist, welches mit dem vertikalen Abschnitt (17) in der Nähe des Scheitelpunktes des Dreiecks verbunden ist, und dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Länge einer senkrechten Linie (L), welche von dem Punkt der Verbindung zwischen vertikalem und horizontalem Abschnitt zu der Kantenseite des Dreiecks geführt ist und die Länge des Teiles des vertikalen Abschnittes, der sich in den Heizraum erstreckt, ein ganzzahliges Vielfaches von etwa der Hälfte der verwendeten Wellenlänge gewählt ist.
2. Hochfrequenzheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da das Verhältnisvon Länge der senkrechten Linie (L) des horizontalen Abschnittes der rotierenden Antenne und des Teiles des vertikalen Abschnittes, der sich im Heizraum erstreckt, 2:1 gewählt ist.

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3. Hochfrequenzheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abschnitt der rotierenden Antenne nach Art eines LüfterflugeIs gebildet ist mit einem Innenwinkel im Bereich von 60-180°.
4. Hochfrequenzheizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des lüfterähnlichen horizontalen Abschnittes und die Länge des vertikalen Abschnittes der rotierenden Antenne, die sich in den Heizraum erstreckt in einem Verhältnis 2:1 gehalten wird.
5. Hochfrequenzheizgerät nach einem der Ansprüche

T bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorsprünge vorgehen sind an dem der Befestigung zum vertikalen Abschnitt gegenüberliegenden Seite des horizontalen AMchnittes.
6. Hochfrequenzheizgerät nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge an jedem Eck der zu der Verbindung zu dem vertikalen Abschnitt gegenüberliegenden Seite vorgesehen sind
7. Hochfrequenzheizgerät nach einem der Ansprüche T bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge an dem horizontalen Abschnitt fer rotierenden Antenne eine Breite von etwa 1/6 der angewendeten Wellenlänge aufweisen.
8.Hochfrequenzheizgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge an dem horizontalen Abschnitt der rotierenden Antenne eine Länge von nicht mehr als 1/15 der angewendeten Wellenlänge.