ES2222439T3 - Horno de microondas. - Google Patents

Abstract

Horno de calentamiento por microondas que comprende un generador de microondas (1) que difunde la energía microondas a una guía de ondas (2) y mandado por medios de programación (3) del funcionamiento del horno, desembocando la citada guía de ondas (2) en un recinto de calentamiento (4) delimitado por una puerta y por una pared (5) que comprende, al menos, una bóveda (6) y una solera (7), caracterizado porque, al menos, una antena colectora (11) está dispuesta dentro de la guía de ondas (2) de manera que capta una parte de la energía microondas difundida por la citada guía de ondas y, porque, al menos, una antena emisora (12) adaptada para emitir microondas está dispuesta dentro del recinto de calentamiento (4), estando unidas las citadas antenas emisora y colectora por una línea de propagación electromagnética (13) de longitud L.

Description

Horno de microondas.

La presente invención se refiere a un horno de calentamiento por microondas que comprende un generador de microondas que difunde la energía microondas a una guía de ondas y mandado por medios de programación del funcionamiento del horno, desembocando la citada guía de ondas en un recinto de calentamiento delimitado por una puerta y por una pared que comprende, al menos, una bóveda y una solera.

Un horno de este tipo es conocido por el documento EP 1 329 135.

Los hornos de calentamiento de este tipo se enfrentan al problema de la repartición de la intensidad de la energía microondas dentro del recinto de calentamiento. En efecto, es difícil obtener una repartición homogénea de la energía microondas. Además, las reflexiones de las microondas sobre la pared implican la presencia de ondas estacionarias con zonas donde la intensidad de la energía microondas es baja y, por consiguiente, donde el calentamiento es poco importante.

Una primera solución para paliar este problema consiste en colocar un agitador de ondas denominado "stirrer" en el campo de las microondas. Un stirrer clásico comprende una hélice rotatoria cuyas palas agitan y reflejan de manera aleatoria las ondas dentro de la cavidad del horno. Otra solución empleada hoy día corrientemente consiste en colocar el alimento en un plato rotatorio de manera que éste atraviese sucesivamente las zonas de baja y alta energía microondas.

Estas soluciones no son plenamente satisfactorias, especialmente, en la región central de la cavidad, donde no reina una energía suficiente. Así, es prácticamente imposible realizar la cocción de una pizza sin utilizar un accesorio especial que permita una mejor repartición de las ondas. Estas soluciones no permiten tampoco modificar la repartición de la energía microondas en función del tipo de alimento o en el transcurso del desarrollo de la cocción. Además, el material y el mecanismo de arrastre de un plato rotatorio implican un sobrecoste de fabricación no despreciable.

El objeto de la presente invención es poner remedio a estos inconvenientes mejorando la repartición de la energía microondas dentro del recinto de calentamiento. Un objetivo suplementario de la invención es poder modificar la repartición de la energía microondas en función del tipo de alimento que haya que cocer o descongelar.

De acuerdo con la invención, el horno comprende, al menos, una antena colectora dispuesta dentro de la guía de ondas de manera que capta una parte de las microondas difundidas por la guía de ondas y, al menos, una antena emisora adaptada para emitir microondas dispuesta dentro del recinto de calentamiento, estando unidas las citadas antenas colectora y emisora por una línea de propagación electromagnética de longitud L.

Así, la antena colectora permite tomar una parte de la energía microondas generada por el horno para difundir esta energía a partir de la antena emisora en una zona precisa del recinto de calentamiento. Se comprenderá, por tanto, fácilmente, que la antena emisora, dispuesta en la proximidad de una zona en que la guía de ondas no permite obtener una energía microondas suficiente, permite aumentar la densidad de energía en esta zona y mejorar la repartición general de las microondas dentro del recinto.

De manera preferente, la antena emisora es una antena del tipo de placa de forma geométrica adaptada para emitir un campo electromagnético de polarización circular. Este tipo de antena permite emitir, en un punto preciso, un campo de energía microondas animado de un movimiento giratorio que asegura un calentamiento más homogéneo que un campo estacionario.

Además, se observa que el desfasaje, en un punto dado del recinto, entre las microondas que provienen de la guía de ondas y las que provienen de la antena emisora depende la longitud L de la línea de propagación. De manera ventajosa, esta longitud L se calcula de modo que se obtenga en este punto del recinto, denominado punto de focalización, una superposición constructiva de las microondas que permita intensificar la potencia de calentamiento.

De acuerdo con un modo de realización particularmente ventajoso de la invención, la longitud de la línea de propagación es variable entre la longitud L y la longitud L+\DeltaL por medio de un accionador. Gracias a esta disposición, el punto de focalización puede estar colocado en diferentes posiciones según la naturaleza o la forma del alimento que haya que cocer, pero el punto de focalización puede ser desplazado, también, de manera continua en el transcurso de un programa de calentamiento, de manera que barra todo el volumen del alimento.

De acuerdo con una característica de la invención, la antena colectora es desplazable dentro de la guía de ondas gracias a un accionador de manera que capte una cantidad de energía microondas más o menos importante. Así, la intensidad de la energía microondas radiada por la antena emisora puede adaptarse en función del tipo de calentamiento que haya que efectuar o del tipo de alimento. Por ejemplo, puede pasarse de una repartición homogénea particularmente apropiada para cocer verduras, a una repartición que presente un pico de potencia de calentamiento aplicada en el centro del alimento que es más eficaz para efectuar una operación de descongelación.

Otras características y ventajas de la invención se deducirán de la descripción que va a seguir, dada a título de ejemplo no limitativo, refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 es un corte vertical simplificado de un horno de calentamiento por microondas realizado de acuerdo con la invención;

- las figuras 2a y 2b son vistas desde arriba de dos formas de antena de placa puestas en práctica para realizar la invención,

- la figura 3 representa una vista en corte de un modo particular de realización de un dispositivo de variación de la longitud de una línea de propagación electromagnética;

- la figura 4 representa una vista en corte de un modo particular de realización de una antena colectora puesto en práctica para realizar la invención.

Como está representado en la figura 1, el horno de calentamiento por microondas comprende un generador de microondas 1 que difunde la energía microondas a una guía de ondas 2 y mandado por medios de programación 3 del funcionamiento del horno. La guía de ondas 2 desemboca en un recinto de calentamiento 4 de forma general paralelepipédica delimitado por una puerta, no representada, y por una pared 5 que comprende, al menos, una bóveda 6 y una solera 7. La desembocadura de la guía de ondas 2 está protegida por una placa 8 transparente a las microondas. Para el generador de microondas 1 se utiliza, de manera bien conocida, un magnetrón unido a una alimentación de corriente 9. En el modo de realización descrito, el magnetrón 1 aplica a la guía de ondas 2 una potencia de 900 W a una frecuencia de 2,45 GHz. El conjunto de estos elementos está alojado en un cárter 10 que forma la caja del aparato.

De acuerdo con la invención, una antena colectora 11 está dispuesta dentro de la guía de ondas 2 de manera que capta una parte de la energía microondas difundida a la citada guía de ondas, una antena emisora 12 adaptada para emitir microondas y dispuesta dentro del recinto de calentamiento 4, estando unidas las citadas antenas colectora y emisora por una línea de propagación electromagnética 13 de longitud L. Esta disposición permite tomar una parte de la energía microondas producida para difundirla en una zona elegida del recinto 4 y determinada por la posición de la antena emisora 12.

La antena emisora 12 puede estar dispuesta en cualquier región del recinto de calentamiento 4. Pero para realizar una repartición homogénea de la energía microondas, la antena está colocada en la proximidad de una región donde la energía difundida por la desembocadura de la guía de ondas 2 es más baja. De manera general, en los hornos de microondas la energía microondas más baja se tiene en la zona central del recinto 4 y, sobre todo, en la parte inferior de la zona central si la guía de ondas desemboca en la proximidad de la bóveda 6. Por tanto, es conveniente colocar la antena emisora en la región central de la solera 7.

Para la antena emisora 12, se utiliza, preferentemente, una antena del tipo de placa denominada "patch antenna" en ingles. Este tipo de antena comprende, generalmente, una o varias placas radiantes 15 sensiblemente planas, de material conductor, dispuestas paralelamente a una superficie conductora unida a masa, denominada plano de masa. El aislamiento entre la placa radiante, que forma la antena propiamente dicha, y el plano de masa puede realizarse por un material dieléctrico o el aire. Las dimensiones principales de la antena dependen de la longitud de ondas \lambda de las microondas emitidas y están comprendidas, generalmente, entre \lambda/4 y \lambda.

La forma de la antena de placa que sirve de antena emisora 12 puede ser rectangular, pero es particularmente ventajoso utilizar una antena con una placa radiante 15 de forma geométrica adaptada para emitir un campo electromagnético de polarización circular. Existen diversas formas de antenas de placa que permiten obtener un campo de este tipo. Estas antenas están caracterizadas, en general, por dimensiones longitudinal y transversal sensiblemente iguales, como muestran las figuras 2a y 2b que representan dos formas de antena de polarización circular 15, 15'. La primera forma de antena 15 representada en la figura 2a es cuadrada con dos esquinas opuestas cortadas 16, 17. La segunda forma de antena 15' representada en la figura 2b es circular con dos entalladuras rectangulares 16', 17' diametralmente opuestas. El campo creado por este tipo de antena efectúa un movimiento de rotación alrededor de un eje perpendicular a la placa de la antena que permite una buena repartición de la energía microondas en la zona de trabajo. Así, es posible realizar un horno de microondas sin placa giratoria.

La antena emisora 12 está separada de la zona de calentamiento por una protección 18 transparente a las microondas, tal como una placa de vidrio dispuesta paralelamente a la solera 7. Esto permite proteger la antena 12 de los choques y facilita la limpieza del recinto de calentamiento 4, especialmente cuando el horno es un horno de uso doméstico.

En el modo de realización descrito, la pared 5 del recinto de calentamiento está unida a una masa eléctrica a fin de evitar cualquier fuga de las microondas. Ventajosamente, puede aprovecharse esta característica utilizando una porción 19 de la pared 5 para constituir el plano de masa de la antena de placa 12. Esta disposición minimiza el volumen de la antena dentro del recinto y reduce los costes de fabricación.

La placa radiante 15 de la antena emisora 12 puede ser aislada de la porción 19 de la pared que forma el plano de masa, por un material dieléctrico interpuesto tal como PTFE. Pero, de acuerdo con un modo preferente de realización, la placa radiante 15 de la antena 12 es mantenida paralelamente a una distancia d de la pared 19 por un soporte conductor 20 que se extiende desde un punto electromagnéticamente neutro 21 de la placa radiante 15 a la pared 19. Este punto electromagnéticamente neutro corresponde, generalmente, al centro geométrico de la antena, como muestran las referencias 21 y 21' de las figuras 2a y 2b. La distancia d es elegida de manera que se obtenga una buena adaptación en impedancia de la antena. El aislamiento entre la placa radiante 15 así dispuesta y la parte de la pared 19 que constituye el plano de masa está asegurado por el aire, que no presenta problemas de envejecimiento de los materiales polímeros. Además, la utilización de un soporte conductor 20 simplifica el ensamblaje, que puede realizarse por un punto de soldadura entre la placa y el soporte, y entre el soporte y la solera.

La línea de propagación electromagnética 13 comprende, de manera conocida, un conductor dispuesto en la proximidad de una superficie unida a una masa eléctrica, siendo aislados, generalmente, el conductor y la masa por un material dieléctrico. Con objeto de poder deformar fácilmente la línea de propagación, garantizando al mismo tiempo una estanqueidad absoluta a las microondas, se utiliza una línea coaxial que comprende un conductor 25 rodeado por un blindaje periférico circular 26, siendo conectado el citado conductor 25 a la antena colectora 11 y a la antena emisora 12. La conexión a la antena emisora 12 se realiza uniendo el conductor 25 a un punto descentrado (27, 27') de la placa radiante 15. En el modo de realización descrito, se utiliza una línea coaxial que comprende un blindaje exterior de aluminio estañado de un diámetro de 3,58 mm con un aislante de PTFE. Esta línea presenta un tamaño reducido y una buena aptitud para la deformación, que permiten integrarla fácilmente en la estructura de un horno de microondas. La potencia transmisible por una línea de este tipo es de 350 W, lo que es suficiente para una aplicación de tipo de horno de cocción de microondas para uso doméstico.

Las microondas que provienen de la guía de ondas 2 y las microondas emitidas por la antena emisora 12 se superponen dentro del recinto de calentamiento 4 con un cierto desfasaje. Este desfasaje, en un punto determinado del recinto, depende de la diferencia entre la distancia electromagnética recorrida por las microondas difundidas por la guía de ondas 2 y la distancia electromagnética recorrida por las microondas emitidas por la antena emisora 12 desde el generador 1. Ventajosamente, la longitud L de la línea de propagación 13 se calcula de manera que se obtenga en un punto 29 del recinto, denominado punto de focalización, una superposición constructiva de las microondas difundidas por la guía de ondas 2 y de las microondas emitidas por la antena emisora 12. Esto permite obtener en el punto de focalización 29 una energía de calentamiento igual a la suma de las energías microondas que provienen de la guía de ondas y de la antena emisora.

La longitud L puede determinarse para que el punto de focalización 29 de la antena esté situado en una zona conocida del recinto que normalmente recibe poca energía microondas. Pero el punto de focalización 29 puede elegirse, también, de manera que se obtenga un pico de calentamiento en una zona particular del recinto. Por ejemplo, para descongelar un alimento es particularmente ventajoso obtener un pico de calentamiento en el centro del alimento colocado generalmente en un plato soportado por la placa 18.

De acuerdo con una característica particularmente ventajosa de la invención, la línea de propagación 13 comprende un dispositivo que permite hacer variar la longitud de la citada línea entre la longitud L y una longitud L + \DeltaL. Así, el punto de focalización 29 puede ser desplazado según un eje perpendicular a la placa 15 de la antena en función del tipo de calentamiento que haya que realizar o de la forma del alimento. Por ejemplo, para descongelar un asado de carne, es preferible que el punto de focalización 29 esté situado a algunos centímetros de la placa de protección 18. Mientras que para cocer una pizza, es preferible bajar el punto de focalización para que éste esté situado en el espesor de la pasta.

La figura 3 representa un dispositivo de este tipo insertado en la línea de propagación coaxial 13 entre la antena colectora y la antena emisora. Los dos extremos (30, 31) del conductor 25 de la línea de propagación 13 están curvados al interior de una caja metálica 32 unida al blindaje periférico 26 de la línea coaxial, de manera que están dispuestos paralelamente. Una pieza conductora en U 33, que comprende en cada uno de sus ramales un ánima (34, 35) está dispuesta de manera que pueda deslizar a lo largo de los extremos (30, 31) asegurando al mismo tiempo un contacto eléctrico entre los conductores. Un accionador lineal electromecánico 36, situado al exterior de la caja 32, comprende un vástago de mando 37 que permite desplazar la pieza en U 33. El vástago de mando 37 es de material dieléctrico y transparente a las microondas. El desplazamiento de la pieza en U una longitud \DeltaL/2 permite hacer variar la longitud de la línea de propagación 13 \DeltaL. Pero, naturalmente, el dispositivo de variación de longitud puede realizarse de modo diferente sin salirse del marco de la invención.

El accionador electromagnético 36 puede estar unido a los medios de programación 3 del horno a fin de que la variación de longitud de la línea de propagación 13 sea automática. Los medios de programación 3 del horno comprenden, entonces, medios de mando del dispositivo de variación de longitud de la línea de propagación y medios de memorización de diferentes longitudes de la línea de propagación adaptadas para el desarrollo de diferentes programas de calentamiento. Así, de acuerdo con el programa de calentamiento seleccionado por el usuario, los medios de programación 3 del horno modifican automáticamente la longitud L de la línea de propagación 13. La longitud L puede permanecer constante en el transcurso de un programa de cocción, pero ésta puede variar, también, continua o cíclicamente, ya sea para que el punto de focalización barra todo el volumen del alimento, o bien para tener en cuenta las modificaciones de las propiedades dieléctricas del alimento en el transcurso del calentamiento.

La antena colectora 11 dispuesta dentro de la guía de ondas 2 puede realizarse en diferentes formas adaptadas para captar una parte de la energía microondas y para transmitir esta energía a la línea de propagación 13. En el modo de realización descrito, la antena colectora 11 comprende un vástago conductor 40 dispuesto sensiblemente perpendicular a la pared interior de la guía de ondas 2 y presenta una altura aparente h dentro de la guía de ondas. El vástago conductor 40 puede estar constituido por la prolongación del conductor 25 de la línea coaxial 13. La potencia captada por la antena 11 depende de la altura aparente h. A título de ejemplo, un vástago de una altura de 22 mm dispuesto en el centro de una de las caras interiores de la guía de ondas permite recoger una potencia de 150 W.

De acuerdo con una característica particularmente ventajosa de la invención, la antena colectora 11 comprende un accionador que permite modificar la altura aparente h de la antena colectora dentro de la guía de ondas 2 de manera que capte una cantidad de energía microondas más o menos importante. Una antena colectora 11 de este tipo, de altura variable, puede realizarse de manera simple, como muestra la figura 4. En este modo de realización, la antena 11 comprende un cilindro metálico hueco 41 adaptado para deslizar a lo largo del vástago 40 de la antena, asegurando al mismo tiempo un contacto eléctrico con ésta. Un accionador lineal electromecánico 42 situado al exterior de la guía de ondas 2 comprende una barra de mando 43 de material dieléctrico y transparente a las microondas que permite desplazar el cilindro hueco 41 a lo largo del vástago 40 y hace variar, así, la altura aparente h de la antena colectora 11. A título de ejemplo, la altura h de la antena colectora puede variar desde una altura de 20 mm que permite captar una potencia de 100 W, a una altura de 25 mm que permite captar una potencia de 200 W.

El accionador 42 está unido a los medios de programación 3 del horno con objeto de mandar automáticamente la potencia captada por la antena colectora 11. Los medios de programación 3 del horno comprenden, entonces, medios de mando del citado accionador y medios de memorización de las diferentes alturas h de la antena colectora adaptadas para el desarrollo de los diferentes programas de calentamiento. Así, la energía microondas difundida por la antena emisora es ajustada automáticamente en función del programa de calentamiento seleccionado por el usuario. Por ejemplo, si el usuario elige un programa de descongelación, los medios de programación aumentan la altura h al máximo a fin de obtener una intensidad de calentamiento más importante en el centro del alimento. Mientras que para un programa de cocción de verduras, los medios de programación reducen la altura h con objeto de obtener una repartición de la energía microondas lo más homogénea posible.

La invención aporta una solución al problema de las "zonas frías" creadas por las ondas estacionarias dentro del recinto de calentamiento de los hornos de microondas anteriores. Además, ésta permite modificar automáticamente, de manera importante y precisa, la repartición de la energía microondas, en función de las informaciones dadas por el usuario relativas al tipo de cocción que hay que efectuar, a la forma o a la naturaleza del alimento.

El modo de realización descrito anteriormente no es limitativo, pudiendo aportarse numerosas disposiciones sin salirse del marco de la invención. Por ejemplo, es posible multiplicar el número de antenas emisoras dentro del recinto de calentamiento a fin de controlar la repartición de la energía microondas en diferentes zonas. Estas antenas emisoras múltiples pueden ser alimentadas de diferentes maneras. Cada antena emisora puede estar unida a una antena colectora por una línea de propagación electromagnética, pero puede utilizarse, también, una antena colectora unida a una línea de propagación que comprenda ramificaciones conectadas a las antenas emisoras.

Claims (14)

1. Horno de calentamiento por microondas que comprende un generador de microondas (1) que difunde la energía microondas a una guía de ondas (2) y mandado por medios de programación (3) del funcionamiento del horno, desembocando la citada guía de ondas (2) en un recinto de calentamiento (4) delimitado por una puerta y por una pared (5) que comprende, al menos, una bóveda (6) y una solera (7), caracterizado porque, al menos, una antena colectora (11) está dispuesta dentro de la guía de ondas (2) de manera que capta una parte de la energía microondas difundida por la citada guía de ondas y, porque, al menos, una antena emisora (12) adaptada para emitir microondas está dispuesta dentro del recinto de calentamiento (4), estando unidas las citadas antenas emisora y colectora por una línea de propagación electromagnética (13) de longitud L.

2. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la antena emisora (12) es una antena del tipo de placa.

3. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la antena emisora (12) tiene una placa radiante (15) de forma geométrica adaptada para emitir un campo electromagnético de polarización circular.

4. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque la antena emisora (12) está dispuesta en la región central de la solera (7).

5. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la antena emisora (12) está separada de la zona de calentamiento por una protección (18) transparente a las microondas.

6. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la pared (5) del recinto (4) está unida a una masa eléctrica, caracterizado porque el plano de masa de la antena emisora (12) está constituido por una porción (19) de la pared del recinto (4).

7. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la placa radiante (15) de la antena emisora (12) es mantenida paralelamente a una distancia d de la porción (19) de la pared por un soporte conductor (20) que se extiende desde un punto electromagnéticamente neutro (21) de la placa radiante (15) a la pared (19).

8. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la línea de propagación electromagnética (13) es una línea coaxial que comprende un conductor (25) rodeado de un blindaje periférico (26), estando conectado el citado conductor (25) a la antena colectora (11) y a la antena emisora (12).

9. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la longitud L de la línea de propagación (13) se calcula de manea que se obtenga en un punto del recinto (29), denominado punto de focalización, una superposición constructiva de las microondas difundidas por la guía de ondas (2) y de las microondas emitidas por la antena emisora (12).

10. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la línea de propagación (13) comprende un dispositivo que permite hacer variar la longitud de la citada línea entre la longitud L y una longitud L + \DeltaL.

11. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de programación (3) del horno comprenden medios de mando del dispositivo de variación de longitud de la línea de propagación (13) y medios de memorización de diferentes longitudes de la línea de propagación adaptadas para el desarrollo de diferentes programas de calentamiento.

12. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la antena colectora (11) comprende un vástago conductor (40) dispuesto sensiblemente perpendicular a la pared interior de la guía de ondas (2) y que presenta una altura aparente h dentro de la guía de ondas.

13. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la antena colectora (11) comprende un accionador que permite modificar la altura aparente h de la antena colectora dentro de la guía de ondas.

14. Horno de calentamiento por microondas de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque los medios de programación (3) del horno comprenden medios de mando del citado accionador y medios de memorización de las diferentes alturas h de la antena colectora adaptadas para el desarrollo de los diferentes programas de calentamiento.