EP0277342B1

EP0277342B1 - Verfahren u. Vorrichtung zur Vergleichmässigung der Erwärmung von Speisen in einem mit Mikrowellenenergie beheizten Gargerät

Info

Publication number: EP0277342B1
Application number: EP87118985A
Authority: EP
Inventors: Gerd Dr. Naumann
Original assignee: Electrolux Juno Kuchentechnik GmbH
Current assignee: Electrolux Juno Kuchentechnik GmbH
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1993-07-07
Anticipated expiration: 2007-12-21
Also published as: DE3786451D1; DE3703133A1; EP0277342A2; EP0277342A3; ATE91375T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Mikrowellenofens nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.
Bei einem Mikrowellenofen werden in einen als Resonanzkammer wirkenden Garraum, welcher von den metallischen Wänden der Garmuffel umschlossen wird, die von einem Magnetron erzeugten Mikrowellen eingespeist. Es ist dabei möglich die Ausgangssonde des Magnetrons unmittelbar in den Garraum zu führen. Zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der Erwärmung des Gargutes ist es bereits bekannt sogenannte Drehantennen vorzusehen, welche das Mikrowellenfeld relativ zum ruhenden Gargut bewegen. Abgesehen davon, daß die direkte Einspeisung der Milkrowellen in den Garraum große Anpassungsschwierigkeiten des Magnetrons an unterschiedliche Beschickung des Garraumes mit sich bringt, ist eine solche Konstruktion sehr aufwendig. Auch verbleibt wegen der unterschiedlichen Resonanzstruktur des Garraumes eine Ungleichmäßigkeit der Erwärmung.
Es ist heute allgemein üblich, die Antennensonde des Magnetrons in eine Wellenleitung einzusetzen, wobei die Antennensonde im Abstand von einem Viertel der Wellenlänge von einem Kurzgeschlossenen Ende der Wellenleitung eingesetzt ist, so daß möglichst die gesamte Mikrowellenenergie in die andere Richtung ausgekoppelt wird. Das dem kurzgeschlossenen Ende der Wellenleitung gegenüberliegende Ende mündet im allgemeinen über eine Einkopplungsöffnung zwischen Wellenleiter und Garraum in die Garmuffel. Zur Vergleichmäßigung der Erwärmung ist es dabei üblich, in der Nähe der Einkopplungsöffnung einen sogenannten "Wellenrührer" anzuordnen. Die DE-PS 26 22 363 zeigt einen solchen Wellenrührer, dessen Rührflügel unter dem Magnetron aber über dem Garraum angeordnet und vom Garraum durch eine Wand getrennt sind. Eine ähnliche Ausführung zeigt die DE-OS 29 21 266 in Fig. 2. Die Wellenrührer haben die Aufgabe mit ihren sich drehenden Flügeln die Mikrowellen unterschiedlich zu reflektieren und so ein Streufeld in den Garraum einzuspeisen. Auch solche Konstruktionen sind aufwendig, ebenso wie die bekannten Drehteller, bei denen das Gargut in dem Garraum stetig bewegt wird, um eine gleichmäßige Erwärmung zu erzielen.
Aus der US-A-4 336 434 ist ein Mikrowellenofen zur gleichmäßigen Erwärmung von Speisen bekannt, der einen Mikrowellenerzeuger und einen länglichen, zum Garraum führenden Hohlleiter aufweist. Der Hohlleiter ist an seinem dem Mikrowellenerzeuger abgewandten Ende mit einer senkrecht zu einer Einkopplungsöffnung zwischen Hohlleiter und Garraum angeordneten Rückwand abgeschlossen. Im Hohlleiter ist ein Drehkörper angeordnet.
Aus der US-A-4 301 347 ist ein Mikrowellenofen bekannt, der ebenfalls mit einem Drehkörper im Hohlleiter versehen ist. Der Drehkörper besteht aus einem Stift und einer am Stift befestigten rechteckförmigen Schleife. Durch diese besondere Ausgestaltung des Drehkörpers werden die Phasen der einfallenden und der von der Rückwand reflektierten Welle gegeneinander verschoben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikrowellenofen der eingangs genannten Art und ein Verfahren derart zu verbessern, daß eine einfache und wirkungsvolle Einkopplung der Mikrowellen in den Garraum erzielt und gleichzeitig das Erwärmungsgut aufgrund einer gleichmäßigen Feldverteilung homogen erwärmt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Mikrowellenofen in der in dem Hauptanspruch gekennzeichneten Weise ausgebildet. Das Verfahren zur Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 4 gekennzeichnet. Die an sich unerwünschte Änderung der Belastungsimpedanz des Magnetrons bei unterschiedlicher Beschickungsbedingung wird dazu benutzt, eine Frequenzänderung des Magnetrons herbeizuführen und dadurch eine gleichmäßige Erwärmung des Gargutes zu erzielen.
Durch die periodische Veränderung des Wellenwiderstandes ergibt sich eine periodische Veränderung der Ausgangsfrequenz des Magnetrons und diese Frequenzänderung bewirkt in dem als Resonator dienenden Garraum die Anregung unterschiedlicher Resonanzformen. Die Überlagerung verschiedener Resonanzformen führt zu einem in der Summe gleichmäßigen Erwärmungsergebnis.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: schematisch die Vorrichtung zur Mikrowelleneinspeisung
Fig. 2: den periodischen Verlauf der Eingangsimpedanz eines Mikrowellenofens im Smith-Diagramm.

Zwischen dem die Mikrowellen erzeugenden Magentron 1 und dem Garraum 2 ist der Hohlleiter 3 angeordnet. Vor der Rückwand 4 des dem Magnetron abgewandten Ende des Hohlleiters 3 ist der Drehkörper 5 angeordnet, welcher aus einer parallel zur Rückwand verlaufenden und um seine Mittellängsachse drehbaren Platte besteht. Die Platte ist aus einem elektrisch leitenden oder dielektrischen Material hergestellt. Der Wellenwiderstand der vom Magnetron 1 durch den Hohlleiter 3 über die Einkopplungsöffnung 6 in den Garraum kann durch den Drehkörper 5 periodisch verändert werden. Diese Änderung des Eingangswiderstandes des Ofens wirkt auf das Magnetron 1 zurück indem dessen Ausgangsfrequenz periodisch verändert wird. Wie aus dem Diagramm nach Fig. 2 zu entnehmen ist, kann die Änderung bei einer Ausgangsfrequenz von 2,450 GHz bis zu ± 10 MHz betragen, wodurch sich eine Überlagerung verschiedener Resonanzformen ergibt. Dies führt zu einer gleichmäßigen Erwärmung des Gargutes. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht nicht auf der Umlenkung der Mikrowellen durch einen komplizierten "Wellenrührer", sondern durch die "Längenänderung" des Hohlleiters, der die Mikrowellen in den Garraum einkoppelt. Dies erfolgt durch ein einfaches Blechteil. Während in der gezeigten Stellung der Platte des Drehkörpers der Hohlleiter verkürzt ist, ist in der gestrichelten Stellung diese Platte praktisch nicht wirksam. Bei Drehung der Platte in Pfeilrichtung ändert sich somit ständig und periodisch der Wellenwiderstand. Die Einkopplungsöffnung 6 ist in bekannter Weise durch eine für Mikrowellen durchlässige Wand 7 abgedeckt, welche verhindert, daß aus dem Garraum schädliche Einflüsse auf das Magnetron einwirken können. Üblich sind hierfür hochtemperaturbeständige dielektrische Materialien wie Keramik oder Borsilikatglas.
Eine gute Wirkung des Drehkörpers 5 ist gegeben, wenn er sich im Abstand zwischen λ/4 und λ/2 von der Rückwand 4 und oberhalb der Einkopplungsöffnung 6 befindet. Gute ergebnisse werden insbesondere dann erzielt, wenn der Drehkörper 5 im Abstand von ⅜ λ von der Rückwand angeordnet wird.

Claims

Mikrowellenofen für die gleichmäßige Erwärmung von Speisen mit einem von dem Mikrowellenerzeuger (1) zum Garraum (2) führenden länglichen Hohlleiter (3), welcher an seinem dem Mikrowellenerzeuger (1) abgewandten Ende mit einer senkrecht zu einer Einkopplungsöffnung (4) zwischen Hohlleiter (3) und Garraum (2) angeordneten Rückwand (4) abgeschlossen ist, wobei im Hohlleiter (3) ein periodisch bewegter Drehkörper (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (5) aus einer drehbaren Platte besteht, die aus einem elektrisch leitenden oder aus dielektrischen Material hergestellt ist,
daß der Drehkörper (5) im Abstand Lambda/4 bis Lambda/2 von der Rückwand (4) angeordnet ist und diese aufgrund seiner Drehbewegung veränderlich abschirmt und
daß sich die Einkopplungsöffung (6) unterhalb des Drehkörpers (5) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte um ihre horizontale Mittelachse drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper im Abstand von 3 x Lambda/8 von der Rückwand (4) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Mikrowellenofens für die gleichmäßige Erwärmung von Speisen, wobei die von einem Mikrowellenerzeuer (1) erzeugten Mikrowellen über einen länglichen Hohlleiter (3), der an seinem dem Mikrowellenerzeuger (1) abgewandten Ende mit einer senkrecht zu einer Einkopplungsöffnung (6), zwischen Hohlleiter (3) und Garraum (2) angeordneten Rückwand (4) abgeschlossen ist, in den Garraum (2) geführt werden und der Wellenwiderstand der durch den Hohlleiter (3) zum Garraum (2) geführten Mikrowellen durch einen periodisch bewegten Drehkörper (5), der im Hohlleiter (3) angeordnet ist, verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen von dem Drehkörper (5), der aus einer drehbaren Platte besteht, die aus einem dielektrischen oder elektrisch leitendem Material hergestelt ist, unmittelbar oder direkt über die Einkopplungsöffnung (6), die sich unterhalb des Drehkörpers (5) befindet, in den Garraum (2) eingekoppelt werden und
daß der Drehkörper, der im Abstand Lambda/4 bis Lambda/2 von der Rückwand (4) angeordnet ist, bei seiner Drehbewegung die Rückwand (4) veränderlich abschirmt.