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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen, der ein Bräunungsgerät aufweist.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Mikrowellenofen,
der ein Bräunungsgerät umfassend ein
Grillelement aufweist, das so angeordnet ist, Infrarotstrahlung
auf ein Nahrungsmittel, das in dem Ofen angeordnet ist, zu strahlen.
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Technischer Hintergrund
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In
Mikrowellenofen sind Bräunungsgeräte unterschiedlicher
Art häufig
enthalten, um das Kochen oder Erhitzen von Nahrungsmitteln solcher
Art zu ermöglichen,
dass eine krustige Oberfläche
auf den Nahrungsmitteln erreicht wird, also so, dass ein Bräunungseffekt
erhalten wird. Strahlungswärme wird
von einer Röhre
produziert, die Infrarot (IR) Strahlung ausstrahlt (beispielsweise
eine Quarzröhre).
Die Infrarotstrahlung (die thermische Einwirkung), die auf die Nahrungsmittel
fällt wird,
in Öfen des
Standes der Technik, mittels eines Reflektors vergrößert, die über/hinter
der Strahlungsröhre
angeordnet ist.
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Ein
Problem, das in Verbindung mit dieser Art von Bräunungsgeräten auftritt ist, dass der
Reflektor möglicherweise
durch Spritzer der Nahrungsmittel und ähnlichem während des Kochens verschmutzt
wird, so dass die ästhetische
Anmutung des Bräunungsgerätes unschön wird und
die Reflektivität
erniedrigt wird, was zu einer herabgesetzten Bräunungsleistung führt. Daher
ist dies sowohl von einem technischen Standpunkt aus, als auch von
einem kommerziellen Standpunkt aus problematisch.
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EP 0 956 739 beschreibt
einen Mikrowellenofen, der eine Grillvorrichtung hat, die in einem
Hohlraum an der Decke der Ofenhöhlung
angeordnet ist. Der Hohlraum ist so gestaltet, dass er im Wesentlichen
frei von Mikrowellenstrahlung ist und hat eine Verbindungsöffnung zu
der Ofenhöhlung.
Der Hohlraum hat Wände,
die gestaltet sind IR-Strahlung zu reflektieren und die Strahlung
in die Ofenhöhlung
herein zu leiten. Ein Gitter ist im Bereich der Verbindungsöffnung angeordnet,
wobei das Gitter aus einem Metallblech, das eine Anzahl von Schlitzen
aufweist, besteht. Das Gitter kann dazu angeordnet sein, einiges
der IR-Strahlung von der Grillvorrichtung zu absorbieren, um eine
Hochtemperaturzone bereitzustellen. Auf diese Weise soll die Temperatur des
Gitters erhöht
werden, so dass Spritzer von einem Nahrungsmittel, das in der Ofenhöhlung angeordnet
ist, an dem Gitter verbrannt werden, so dass eine Verschmutzung
der reflektiven Innenwände
des Hohlraumes vermieden wird.
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Ein
Hohlraum in jeder Wand einer Mikrowellenhöhlung kann so gestaltet werden,
dass er im Wesentlichen mikrowellenfrei ist, wie zum Beispiel in
EP 0 573 750 beschrieben.
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Die
Verwendung eines Gitters, wie es in
EP 0
956 739 beschrieben ist, führt jedoch zu einer Erniedrigung
des Betrags der Infrarotstrahlung, der das Nahrungsmittel in der
Ofenhöhlung
erreicht und daher zu einer Reduktion der Bräunungseffizienz.
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Weiterhin
gibt es immer noch ein wesentliches Risiko der Verschmutzung der
reflektiven Oberflächen
hinter der Grillvorrichtung. Sobald eine Verschmutzung die reflektive
Oberfläche
erreicht hat und darauf haften bleibt, ist es sehr schwierig, diese sauber
zu machen und ihr die reflektiven Eigenschafen wiederzugeben.
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Es
gibt daher eine Notwendigkeit für
neue und verbesserte Bräunungsgeräte mit denen
diese Probleme eliminiert werden.
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US-A-4675507
beschreibt ein Wärmekochgerät, das einen
flachen, flexiblen Heizer aufweist. US-A-4761529 beschreibt einen
Bräunungsapparat, der
zur Verwendung in einem Mikrowellenofen geeignet ist, in dem ein
flacher Reflektor verwendet wird. US-A-5350927 beschreibt neue keramische
Zusammensetzungen, die für
Höhlungsquarzglasröhren verwendet
werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung die oben genannten
Probleme zu lösen
durch Bereitstellung eines Mikrowellenofens, der ein Bräunungsgerät aufweist,
das die Infraroteinwirkung des Nahrungsmittels, das in der Ofenhöhlung angeordnet ist,
vergrößert und
gleichzeitig Probleme der Verschmutzung, die von Spritzern und Dämpfen von Nahrungsmitteln,
die in der Ofenhöhlung
angeordnet werden herrühren,
verhindert.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Reflektion
infraroter Strahlung in Richtung der Ofenhöhlung ersetzt werden kann durch
eine sekundäre
Emission von Infrarotstrahlung von einer erhitzten Quelle aus. Weiterhin
wird erkannt, dass diese sekundäre
Emission von einer Oberfläche
erhalten werden kann, die auf eine Temperatur erhitzt wird, bei
Spritzer und Partikel von Nahrungsmitteln aus der Ofenhöhlung verdampfen
oder sich entzünden.
Bevorzugt ist die Temperatur der beheizten Oberfläche ungefähr 500 °C oder höher, so dass
Ruß entfernt
werden.
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Besonders
Ruß entzündet sich
bei einer Temperatur etwas unterhalb von 500 °C.
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Um
die sekundäre
Emission der Infrarotstrahlung zu erreichen und gleichzeitig eine
automatische Entfernung von Ruß und
anderen Verunreinigungen zu erreichen, sollte die innere Oberfläche des Hohlraumes
(in dem das Grillelement angeordnet ist) IR-absorbierende Eigenschaften
haben und daher einen Schirm formen (eher als einen Reflektor).
Weiterhin sollte die Oberfläche
des Hohlraumes (der Schirm) thermisch von der Umgebung außerhalb
des Hohlraums isoliert werden, um die gewünschte Temperatur erreichen
zu können.
Mit anderen Worten wird, anstelle eines Reflektors wie in dem Stand
der Technik, ein Infrarot absorbierender Schirm über dem oder hinter dem Grillelement
verwendet.
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Bei
einem Mikrowellenofen gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Bräunungsgerät in einem Hohlraum
angeordnet, sehr genau wie in der oben genannten
EP 0 956 739 . Die interne Oberfläche dieses
Hohlraumes ist jedoch nicht dazu gemacht, Infrarotstrahlung zu reflektieren.
Im Gegenteil besteht die interne Oberfläche aus einem Infrarot absorbierenden
Material, das einen Schirm ausformt. Dieser Schirm hat zwei primäre Funktionen,
nämlich
sekundäre
Infrarotstrahlung in einer Wellenlänge auszusenden, die sich von
der von dem Bräunungsgerät direkt
ausgesendeten unterscheidet; und während des Betreibens des Bräunungsgerätes eine
erhöhte
Temperatur zu erreichen, bei der Schmutz und Schlacken automatisch
verdampfen und daher ein Selbstreinigungseffekt erreicht wird. Insbesondere
werden die Temperaturen des Schirms auf ungefähr oder über 500 °C durch Absorption der Infrarotstrahlung
von dem Grillgerät
angehoben. Bei solchen Temperaturen wird Ruß verdampft oder verbrannt
und daher entfernt. Dieses ergibt einen Schirm hinter dem Grillelement,
der immer sauber und ästhetisch
ansprechend für
den Benutzer ist.
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Das
Grillelement kann aus jedem geeigneten Infrarotstrahlungsmittel
bestehen. Es wird jedoch bevorzugt, dass das Grillelement ein Quarzröhrenheizer
ist, der eine Energie von zumindest 300 W abgibt.
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Wie
detaillierter nachfolgend beschrieben wird, ist es auch denkbar
und manchmal bevorzugt, dass der Raum, in dem das Grillelement angeordnet ist,
tatsächlich
ein Teil der Mikrowellenhöhlung
ist. In anderen Worten muss dieser Raum nicht mikrowellenfrei sein.
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Der
zu heizende Schirm kann durch eine Lage keramischen Materials, wie
beispielsweise Al2O3 beschichtet
sein, das auf einem Basissubstrat beschichtet ist. Dieses Material
ist vorteilhaft, da es die gewünschte Funktionalität bereitstellt
und einfach zu einem niedrigen Preis verfügbar ist. Einfacherweise wird
die Lage auf der Innenseite des Hohlraumes durch Flammenbeschichtung
abgelagert. Die Beschichtung kann jedoch ebenso aus Emaille oder
einer geeigneten keramischen Farbe bestehen, mit der eine Substratbasis
beschichtet ist.
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Der
Hohlraum wird bevorzugt durch einen Einsatz ausgeformt, der an der
Decke der Ofenhöhlung
angebracht ist. Hierzu wird eine Öffnung in der oberen Höhlungswand
(der Decke) eingebracht und der Einsatz wird an dieser Öffnung starr
befestigt. Der Einsatz kann aus dem gleichen Material, wie die Höhlungswände gemacht
sein, wie beispielsweise rostfreiem Stahl. Wenn die Innenoberfläche (des Schirms)
jedoch unbeschichtet ist, muss das Material die Möglichkeit
aufweisen, IR-Strahlung von dem Grillelement zu absorbieren und
eine Temperatur von ungefähr
500 °C zu
erreichen und für
eine längere Zeitspanne
aufrechtzuerhalten.
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Um
eine übermäßige thermische
Belastung des Mikrowellenofens zu vermeiden und um den Temperaturanstieg
des IR-absorbierenden Schirms zu fördern, umfasst der Einsatz
und/oder ist umgeben von einem thermisch isolierenden Material,
so wie Mineralwolle oder Faserisoliermaterial. Eine gute thermische
Isolation ist wichtig zum Erhalten einer schnellen Antwortzeit für die sekundäre Emission
infraroter Strahlung von der Scheibe und zum Erreichen der Selbstreinigungstemperatur.
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Weiterhin,
um die Leitung von Hitze von dem Einsatz zum Rest der Höhlungswände zu reduzieren, ist
der Einsatz bevorzugt an seinen Kanten perforiert.
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Ein
weiterer Effekt der Lage des Infrarot absorbierenden Materials auf
der Innenoberfläche
des Hohlraums ist, dass Wandmaterial vom Anlassen und vor Oxidation
zu schützen.
Eine volle Beschichtungslage von, zum Beispiel, Al2O3 wird Sauerstoff davon abhalten, das Metall
zu erreichen und stellt daher einen effizienten Schutz dar.
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Wenn
die innere Oberfläche
unbeschichtet ist, wird der Einsatz bevorzugt in einer Hitzekammer vorbehandelt,
um eine gleichmäßige Farbe
und gleichmäßige Absorptionseigenschaften
für dieses zu
erhalten.
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Typischerweise
wird das Grillelement eine Temperatur von ungefähr 1000 °C während des Betriebs haben, korrespondierend
zu einer Spitzenemissionswellenlänge
von ungefähr
2,3 μm und
die innere Oberfläche
des Hohlraums (also des Schirms) wird eine Temperatur von ungefähr 500 °C korrespondierend
zu einer Spitzenemissionswellenlänge von
ungefähr
3,7 μm aufweisen.
Durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Wellenlänge kann ein verbesserter
Bräunungseffekt
für die
Nahrungsmittel, die in der Ofenhöhlung
angeordnet werden, erreicht werden.
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Bevorzugt
ist die Form der Scheibe so ausgeformt, dass vermieden wird, dass
die Sekundäremission
die Ofentür
erreicht, aus dem Grund, dass eine übermäßige Erhitzung deren vermieden
wird und um das Risiko zu minimieren, dass sich der Benutzer verbrennt,
wenn er den Ofen betreibt. Der Schirm wird geformt, um die Sekundäremission
in Richtung einer Ladezone in der Höhlung zur maximalen Bestrahlung
des darin angeordneten Nahrungsmittels zu leiten. Weiterhin ist
die Form des Schirms bevorzugt so, dass verhindert wird, dass direkte Strahlung
von der Strahlungsröhre
(dem Grillelement) die Ofentür
aus den gleichen Gründen
wie oben erreicht.
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Der
Hohlraum des Einsatzes kann mehr als ein Grillelement aufnehmen,
wie beispielsweise zwei Elemente. Dies erlaubt der emittierten IR-Strahlung weiter,
auf die Ladezone in der Ofenhöhlung
beschränkt
zu werden. Weiterhin geben mehrfache Elemente in einem einzelnen
Raum einen besseren Grilleffekt für eine gegebene Gesamtenergie
der Elemente.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
unterschiedlichen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verstanden werden, wenn die folgende detaillierte
Beschreibung gelesen wird in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
in denen:
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1 schematisch
den Innenraum eines Mikrowellenofens, der mit einem Bräunungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgerüstet
ist, zeigt;
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2 zeigt
schematisch eine Seitenansicht des Mikrowellenofens der 1;
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3 ist
eine Explosionsdarstellung eines Bräunungsgeräteinsatzes gemäß der Erfindung;
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4a und 4b zeigen
schematisch perspektivische Ansichten jeweils von unten und von oben
eines anderen Ausführungsbeispiels
eines Bräunungsgeräteinsatzes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht auf einen Giebel für den Einsatz der in 4a und 4b gezeigt
ist; und
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6 zeigt
schematisch, wie eine Beschichtung auf den Schirm des Bräunungsgeräts der 4a und 4b aufgebracht
wird.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Der
Innenraum eines Mikrowellenofens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in 1 von hinten gezeigt. Der Ofen umfasst einen Mikrowellenhohlraum
definiert durch Hohlraumwände
und eine Ofentür
und ein Bräunungsgerät 12 ist
an der Decke des Hohlraums angebracht. Wie aus der Figur gesehen
werden kann, hat das Bräunungsgerät 12 die Form
einer Ausstülpung
oder eines Hohlraumes mit zwei im Wesentlichen vertikalen Seitengiebeln,
einer steilen Seite nahe der Ofentür und einer schrägen Seite
nahe der Rückseite
des Mikrowellenhohlraums. Diese Form der Auswölbung oder des Raumes ist auf eine
solche Weise gewählt,
dass verhindert wird, dass Infrarotstrahlung von dem Bräunungsgerät die Ofentür direkt
trifft.
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2 zeigt
einen seitlichen Querschnitt des Mikrowellenofens 10 der 1,
wobei die Form und die Anordnung des Bräunungsgeräts 12 detaillierter gezeigt
werden. In 2 ist die Ofentür auf der
linken Seite angeordnet und die Rückwand des Mikrowellenhohlraums
ist auf der rechten Seite gezeigt. Das Bräunungsgerät 12, wie es in 2 gezeigt
ist, umfasst zwei Quarzröhren 14,
die parallel zueinander in dem Hohlraum angeordnet sind. Der Raum
wird durch einen Schirm 16 definiert. Wie oben erwähnt, ist
die Form des Schirms 16 so, dass verhindert wird, dass
Infrarotstrahlung von den Quarzröhren 14 die Ofentür direkt
trifft. Der Schirm ist aus einem Metallblech gemacht und kann mit
einem IR-absorbierenden
Material beschichtet sein. Wenn das Metallblech IR-absorbierend in sich
selbst ist, kann der Schirm unbeschichtet bleiben. Außerhalb
des Schirms 16 auf der der Mikrowellenhöhlung abgewendeten Seite gibt
es eine Isolationsschicht 18 aus Mineralwolle, Faser isolierendem
Material oder ähnlichem.
Der Hauptgrund für
diese Isolationsschicht ist, den Temperaturanstieg des Schirms 16 aufgrund
der Absorption von Strahlung von den Quarzröhren 14 zu erhöhen, so
dass die Temperatur des Schirms 500 °C oder höher erreicht. Bei einer Temperatur
etwas unter 500 °C
wird Ruß (Kohlenstoff)
entzündet,
was zu einem selbstreinigenden Verhalten des Schirms führt, sobald
die Temperatur überschritten
wurde. Weiterhin wird der Schirm 16 Sekundärstrahlung
bei einer Wellenlänge
anders als der direkt aus den Quarzröhren 14 emittierten
aufweisen, was zu einem möglichen
Ansteigen der Bräunungseffizienz
führt.
Außerhalb
der Isolationsschicht 18 gibt es einen Schutzschirm 20.
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Das
ganze Bräunungsgerät 12 ist
bevorzugt in der Form eines Einsatzes gemacht. In 3 ist
ein solcher Einsatz in einiger Detaillierung gezeigt. Der Einsatz
umfasst einen Schirm 16, der aus gebogenem Metallblech
gemacht ist, das zwischen zwei Seitengiebeln 22 gehalten
ist. Öffnungen 24 sind
in den Giebeln 22 eingeformt, um die Grillelemente 14,
beispielsweise ein Paar von Quarzröhren, wie oben beschrieben,
aufzunehmen. Außerhalb
des Schirms ist die Isolationslage 18 angeordnet. Bequemerweise sind
die Giebel 22 breiter als das Profil des gebogenen Metallblechs,
das den Schirm 16 formt, damit die Isolation 18 innerhalb
der Grenzen der Giebel passt. Schließlich ist ein äußeres Schutzschild 20 um
die Isolation 18 herum angeordnet und mit den Giebeln 22 verbunden.
Der vollständige
Einsatz wird dann in einer Öffnung
der Wand des Mikrowellenhohlraums befestigt, bevorzugt im Dach.
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Der
Hohlraum des Bräunungsgeräts kann
in einer Form gemacht sein, dass der Raum während des Betriebs des Ofens
im Wesentlichen frei von Mikrowellen ist. Dies ist jedoch nicht
immer notwendig. Wenn Grillelemente in der Form von Quarzröhren verwendet
werden, kann es Mikrowellen zum Beispiel erlaubt werden, vollständig in
das Bräunungsgerät einzutreten.
Der Grund hierfür
ist, dass die Quarzröhren
eine Röhre,
die einen Spiraldraht aufweist, umfassen. Die Spiralform führt dazu,
dass der Draht als Induktionsspule wirkt, die eine extrem niedriges
Leitvermögen
der Mikrowellenenergie entlang der Spule aufweist. Daher werden,
solange die Spiralform auf die Außenseite des Hohlraums (über die Giebel 22 hinaus)
weitergeführt
wird, keine Mikrowellen austreten. Mit anderen Worten gibt es keinen
linearen Leiter, der als eine Antenne für die Mikrowellen dienen kann.
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Ein
anderer Typ eines Bräununggeräteinsatzes
ist in den 4a und 4b gezeigt.
In diesem Fall umfasst der Einsatz zwei Hohlräume, wobei jeder eine Quarzröhre 14 aufnimmt.
Wie in dem vorigen Fall wird der Einsatz durch einen Schirm 16 aus gebogenem
Metallblech und zwei Seitengiebeln 22 geformt. Isolation
und äußerer Schutz
(nicht gezeigt in 4) sind ebenso vorgesehen
wie in dem vorherigen Fall. Aus den 4a und 4b kann
klar erkannt werden, wie die Grillelemente 14 (die Quarzröhren) sich über die
Giebel 22 heraus erstrecken und dadurch einen Mikrowellenabdichtungseffekt, wie
oben beschrieben, abgeben.
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Bevorzugt
ist der Bräunungsgeräteinsatz entlang
seinen Kanten perforiert, wie in den 4a und 4b gezeigt,
um die Übertragung
von Hitze von dem Einsatz auf die Wand des Hohlraums, in dem der
Einsatz montiert wird, zu reduzieren. Obwohl nicht in 3 gezeigt,
sind Perforationen bevorzugt auch in dem Fall von dualen oder mehrfachen Grillelementen
in einem gemeinsamen Raum vorgesehen.
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5 zeigt
einen Seitengiebel 22, der kreisförmige Öffnungen 24 zur Aufnahme
der Grillelemente zeigt. In diesem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Giebel für
einen Bräunungsgeräteinsatz
hergestellt, der zwei Hohlräume
hat mit jeweils einem Grillelement. Die Giebel sind jedoch ähnlich gestaltet
wie in dem Fall, in dem zwei Grillelemente in einem gemeinsamen
Hohlraum angeordnet sind. In dem Giebel gibt es Schlitze, in denen
der Schirm montiert werden soll. Einer dieser Schlitze ist bei 26 gezeigt. Schlitze 26 sind
so angeordnet, dass der Schirm eine Form annimmt, die den Betrag
der Strahlung, die die Ofentür
trifft, reduziert. Dies wird dadurch erreicht, dass der Schirm eine
steilere Kante auf der am nächsten
zu der Tür
gelegenen Seite (nach rechts in 5) aufweist.
Die Kante des Schirms auf der Seite abgewendet von der Tür ist schräger, so
dass Strahlung von der Grillvorrichtung (sowohl direkte Strahlung
von den Grillelementen als auch sekundäre Strahlung von dem Schirm)
primär
in Richtung der Ladezone in dem Ofenhohlraum gerichtet werden. Angrenzend
an die untere Kante des Giebels sind dort kleine Öffnungen 28 vorgesehen,
die dazu angeordnet sind, ein mechanisches Schutzelement zu halten.
Solch ein Element ist bevorzugt vorgesehen, um das Risiko eines
mechanischen Schadens für
die Grillelemente zu eliminieren oder dass ein Benutzer ungewollt
in Kontakt mit den heißen
Grillelementen kommt.
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6 zeigt
schematisch einen Schirm 16, der mit einer IR-absorbierenden Schicht
oder einer Beschichtung 30 auf seiner inneren Oberfläche versehen
ist. Wie oben beschrieben, kann die Beschichtung 30 fortgelassen
werden, wenn der Schirm selbst IR-absorbierend ist. Typischerweise
ist die Beschichtung 30 gleichmäßig auf dem Schirm 16 vorgesehen, zumindest
in dem Hohlraum, der die Grillelemente aufnimmt. Abhängend von
dem Material des Schirmes kann das Vorsehen einer Beschichtung zu
einer verbesserten Leistung bezüglich
des Selbstreinigungseffekts gemäß der vorliegenden
Erfindung führen.
Zusätzlich
kann eine solche Beschichtung ein angenehmeres visuelles Erscheinungsbild
des Bräunungsgeräts bereitstellen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde oben beschrieben mit Bezugnahme auf
spezifische Ausführungsbeispiele
und die beigefügten
Zeichnungen. Es ist jedoch klar, dass die Lehre dieser Beschreibung ebenso
auf andere Fälle
angewendet werden kann, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung,
wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist, abzuweichen.