CN1116788C

CN1116788C - 微波炉

Info

Publication number: CN1116788C
Application number: CN98123952A
Authority: CN
Inventors: 孙钟哲; 李应燮
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: US5948310A; KR100368943B1; CN1242491A; JP2000048946A; KR20000009226A; JP3031898B2

Abstract

一种微波炉，用于向一空腔辐射从一磁控管产生的微波以加热并烹调置于其中的食品，该微波炉包括一个天线，它置于磁控管和空腔之间，用于将微波转换为圆偏振波并向空腔辐射，该微波炉的优点在于空腔中的食品是由圆偏振波辐射加热的，从而使食品均匀加热并提高了微波能量的吸收效率。

Description

微波炉

技术领域

本发明涉及一种微波炉，更具体地说，涉及这样一种微波炉，其用于将从一磁控管产生的微波向一空腔辐射，以加热并烹调置于其中的食品。

背景技术

图1是现有技术的一第一实施例的微波炉的剖视简图，其中，微波炉包括一磁控管1和一个天线2。天线2上设有一个波导3和一个馈入孔4。

从磁控管1产生的微波通过天线2(即，通过波导3和馈入孔4)向空腔5辐射，加热并烹调食品6。

有多个如示于图2a和2b那样的天线，其中图2a中的天线被称为槽缝天线7。槽缝天线7形成为使得波导3的侧面被导体板9堵塞，一槽缝馈入孔10与导体板成90°角，其中，以磁控管1产生的微波通过波导8和槽缝馈入孔10向空腔5辐射。

然而，槽缝天线7存在一个问题，由于槽缝馈入孔10处的阻抗的突然变化和槽缝馈入孔10的狭窄面积的缘故，辐射入空腔5的微波的方向性不好。

因此，图2b微波炉采用了一孔形天线11，它比槽缝天线7有所改进。孔形天线11的优点在于波导12自由空间的阻抗匹配好，且辐射进空腔5的微波的方向性好。孔形天线的另一优点在于其结构简单，制造方便，这正是孔形天线广为使用的原因。

孔形天线(如图2b所示)上形成有比波导12大的馈入孔13，从而使从磁控管1产生的微波通过波导12和馈入孔13辐射入空腔5。

这些类型的天线，如图3所示，将能量集中到一个方向并辐射微波，从而使空腔中的微波辐射能量密度随方向而变化。

此时，发射到天线的馈入孔前部中央区域的微波被称为主发射波，以比主发射波宽的角度辐射的微波称为助辅助发射波。发射入空腔的微波的辐射宽度是由一角度确定的，该角度具有比微波的最大辐射能量密度低3dB的微波的辐射能量密度。

方向性好的天线，具有以1°的角度发射入空腔的微波的辐射宽度，辅助辐射波的发射能量密度比最大辐射能量密度低30dB到50dB。

因此，为了获得方向性好的天线，相比于微波的波长，有必要加宽馈入孔(馈入孔的两侧a和b)，相反，如果馈入孔小，方向性就低，使发射入空腔的微波形式呈球形，从而使发射能量密度均匀地向所有方向辐射。

然而，在一个微波炉中，和方向性好的天线相比较对于方向性差的天线来说，辐射入空腔的微波能获得较均匀的加热效率，因为空腔中的电磁场分布是均匀的。

另外，具有线性偏振波型的微波从上述传统的微波炉的天线向空腔发射，如图4所示，使得线性偏振波继续形成线性偏振。

另外，当线性偏振波继续以线性偏振形式通过食品时，如图5所示，食品中的分子也进行线性偏振运动。这样，食品中的分子进行线性偏振运动，从而自身产热以加热食品。

然而，上述传统的微波炉的问题在于，辐射入空腔的微波线性偏振波，它会继续形成偏振，使得被线性偏振波加热并烹调的食品的分子也进行线性偏振运动，与圆偏振波比较起来，降低了食品吸收的能量的吸收效率。

另一个问题在于以线性偏振波形式向空腔发射的微波，由于它比圆偏振波的方向性好，所以不能获得均匀的加热效率。

发明内容

本发明用以解决上述问题的，本发明的任务是提供一种微波炉，它用来向置于空腔的食品辐射圆偏振波以加热并烹调食品，从而均匀加热食品并提高微波能量的吸收效率。

为完成以上任务，本发明提供一种微波炉，包括：一烹调空腔；一磁控管，用于产生微波；一个天线，它置于该磁控管和该空腔之间，用于将微波向空腔辐射，该天线包括：一波导，用于引导微波朝向空腔的一个壁；和多个馈入孔，形成于该壁上，用于将通过波导引导的微波转换为圆偏振波，以进入该空腔，每个馈入孔具有曲线弧形形状并且具有两个端部，该曲线馈入孔布置成大致螺旋形，其中每个馈入孔的一端设置为相对于下一馈入孔的相邻端部径向朝外。

最好是，所有的馈入孔被布置成相对于垂直于该壁的一中心轴彼此对称。

本发明还提供一种微波炉，包括：一烹调空腔；一磁控管，用于产生微波；一个天线，它置于该磁控管和该空腔之间，用于将微波向空腔辐射，该天线包括：一波导，用于引导微波朝向空腔的一个壁；一能量引出装置，其穿过所述壁，以穿过所述壁传输能量，和一圆盘，其设置在空腔内位于能量引出装置的一端，该园盘包括一馈入孔装置，其与能量引出装置连通，用于接受微波和将微波传送到空腔中，该馈入孔装置包括多个馈入孔，其布置成螺旋形，以将微波转换成圆偏振波。

最好是每个馈入孔弯曲为具有两端的弧形，每个馈入孔的一端设置为相对于下一馈入孔的相邻端部径向朝外。并且最好是所有的馈入孔被布置成相对于垂直于该壁的一中心轴彼此对称。

最好是所述园盘安装在所述能量引出装置上并且与所述壁隔开。

本发明的微波炉，用于向一空腔辐射从一磁控管产生的微波，以加热并烹调置于其中的食品，该微波炉包括一置于磁控管和空腔间的天线，用于将微波转换为圆偏振波，将其向空腔辐射。

附图说明

参考附图，通过下面的详细描述，可以完整地理解本发明的特征和目的，其中：

图1是现有技术的一实施例的微波炉的剖视简图；

图2a是现有技术的槽缝天线的透视简图；

图2b是现有技术的孔形天线的透视简图；

图3是一简图，示出了从一微波炉的天线辐射入一空腔的微波的辐射方向图；

图4是一示意图，示出了线性偏振波的前进形状；

图5是一示意图，示出了线性偏振波的食品穿透进程路线。

图6是本发明一第一实施例的微波炉的结构简图；

图7是本发明第二实施例的微波炉的结构图；

图8是本发明第三实施例的微波炉的结构图；

图9是本发明第四实施例的微波炉的结构图；

图10是一示意图，示出了图偏振波的前进形状；和

图11是一示意图，示出了圆偏振波的食品穿透进程路线。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

图6是本发明第一实施例的微波炉的结构图，其中该微波炉包括：一磁控管20，用于产生微波；和一天线30，用于将微波转换成圆偏振波，向空腔60辐射。天线30设有一波导40，用于引导微波进入空腔60；和一螺旋形馈入孔50，其形成于空腔60的壁表面上，用于将微波辐射入空腔60。螺旋形馈入孔50形成有多个馈入孔(50-a，50-b，50-c，50-d)，每个都有均一的宽度。

图7是本发明第二实施例的微波炉的结构图，该微波炉包括：一磁控管21，用于产生微波；和一天线31，用于将微波转换成圆偏振波并向空腔61辐射。天线31包括一波导41和一螺旋形馈入孔51，后者形成于空腔61的壁表面上，微波在波导41的引导下通过馈入孔51辐射入空腔61。

螺旋形馈入孔51提供有多个馈入孔(51-a，51-b，51-c，51-d)，每个的宽度都是越往其顶端越逐渐变宽。

图8是本发明第三实施例的微波炉的结构图，该微波炉：包括一磁控管22，用于产生微波；和一天线32，用于将微波转换成圆偏振波并向空腔62辐射。天线32设有一波导42，用于引导从磁控管22产生的微波进入一空腔62；和一螺旋形馈入孔52，其形成于空腔62的壁表面上，由波导42引导的微波通过该馈入孔52发射到空腔62。螺旋形馈入孔52包括多个馈入孔(52-a，52-b，52-c，52-d)，每个的宽度都是越往其顶端越逐渐变宽，且比图7所示的馈入孔(51-a，51-b，51-c，51-d)具有更大的曲率。

图9是本发明第四实施例的微波炉的结构图，该微波炉包括：一磁控管80，用于产生微波；和一天线82，用于将微波转换成圆偏振波并向空腔94辐射。天线82包括：一波导84，用于引导微波引入空腔94；一插入波导84的能量引出装置(probe)88；一支持元件，由具有较低介质损耗角的材料，例如特氟隆(聚四氟乙烯)制成；和一形成有一螺旋形馈入孔92的圆盘90。

第二螺旋形馈入孔92带有多个馈入孔(92-a，92-b，92-c，92-d)，每个的宽度都是越往其顶端越逐渐变大。

现在将详细介绍本发明的这种结构的微波炉的操作效果。

在本发明的第一实施例的微波炉中，从磁控管20产生的微波在天线30的波导40中形成驻波并继续传送到天线30的馈入孔(50-a，50-b，50-c，50-d)。

此时，馈入孔(50-a，50-b，50-c，50-d)是螺旋形布置于空腔60的壁表面上，从而使从波导40来的微波到达第一馈入孔50-a，被辐射入空腔60，经过一预定时间后，到达第二馈入孔50-b并被辐射入空腔60。当微波顺序辐射入空腔60时，微波形成了一旋转形状，即当从空腔60看时为圆偏振波。

换句话说，馈入孔(50-a，50-b，50-c，50-d)执行了将通过波导40传送的微波发射入空腔60并将微波形成圆偏振波形状的功能。

本发明的第二、第三实施例的微波炉的操作就省略了，它们同本发明第一实施例的操作相同。

同时，在本发明的第四实施例的微波炉中，从磁控管80产生的微波在天线82的波导84中形成驻波，如图9所示，并通过能量引出装置88传送到圆盘90，圆盘90提供的螺旋形馈入孔(92-a，92-b，92-c，92-d)。

此时，由于空腔94的内部负载变化或者转盘的旋转，从磁控管80产生的微波的频率发生变化，这样，通过能量引出装置88传送的微波的频率被改变了。

因此，微波通过形成于圆盘90的馈入孔(92-a，92-b，92-c，92-d)被辐射入空腔94，即微波通过圆盘90的每个馈入孔(92-a，92-b，92-c，92-d)的内侧或外侧被辐射入空腔94。

因为微波是被顺序辐射入空腔94的，它们形成了旋转形的圆偏振波。

在辐射入空腔中的圆偏振波中，静电矢量在垂直于微波前进方向的平面中盘旋并变化。一圆偏振波包括圆电波的横向电波和圆磁波的横向磁波。

因此，圆偏振波形成了一个具有圆电波和磁波的旋转偏振波并继续前进，其中辐射入空腔的圆偏振波被分成三个波，即，到达食品的圆偏振波和由空腔的壁面反射的圆偏振波，和穿透食品的圆偏振波，其中穿透食品的圆偏振波对食品的加热有影响。

换句话说，如图11所示，与用于传统微波炉的线性偏振波相比较，圆偏振波的食品穿透处理路线较长，使得与使用线性偏振波的传统微波炉比较起来，食品吸收的能量明显提高。

此时，加热食品的微波由电波和磁波组成，其中食品的加热很大程度上受电波的影响(大于98％)，少量地受磁波的影响(小于2％)。

其次，磁场越强，获得的热能越高。这样获得的热能{P(r)}可用电场函数表示如下。

[公式1]

P_(r)＝(5/9)·f·ε_r·tanδ·|E_r|²·10¹⁰(W/m²)

其中，r：距离，ε_r：介电常数，f：频率，tanδ：介电损耗角的正切值，E_r：电场。

另外，线性偏振波的电场(E)可由公式2获得。

[公式2]

|E|＝E₀·|sin(εt)|

其中，E₀是电场的最大值。

因此，相应于线性偏振波入射的热能{P_(r)}正比于|E₀|²/2，如公式3所示。

[公式3]

P_(r)∝|E₀|²/2

同时，圆偏振波的电场(E)可由公式4获得。

[公式4]

|E|＝E₀

其中，E₀是电场的一个最大值。因此，圆偏振波入射的热能{P_(r)}正比于|E₀|²，如公式5所示。

[公式5]

P_(r)∝|E₀|²

因此，同线性偏振波相比，圆偏振波使食品产生的能量提高了两倍。

另外，圆偏振波在辐射方向图上具有全向方向性，使得圆偏振波在整个空腔区域具有均匀的分布特性，从而与线性偏振波比较起来能获得均匀的加热性能。

从以上描述可明显看出，本发明的微波炉的优点在于空腔中的食品是被圆偏振波辐射加热的，从而使食品均匀加热并提高了微波能量的吸收效率。

Claims

1.一种微波炉，包括：

一烹调空腔；

一磁控管，用于产生微波；

一个天线，它置于该磁控管和该空腔之间，用于将微波向空腔辐射，其特征在于，该天线包括：

一波导，用于引导微波朝向空腔的一个壁；和

多个馈入孔，形成于该壁上，用于将通过波导引导的微波转换为圆偏振波，以进入该空腔，每个馈入孔具有曲线弧形形状并且具有两个端部，该曲线馈入孔布置成大致螺旋形，其中每个馈入孔的一端设置为相对于下一馈入孔的相邻端部径向朝外。

2.如权利要求1所述的微波炉，其中，所有的馈入孔被布置成相对于垂直于该壁的一中心轴彼此对称。

3.一种微波炉，包括：

一烹调空腔；

一磁控管，用于产生微波；

一波导，用于引导微波朝向空腔的一个壁；

一能量引出装置，其穿过所述壁，以穿过所述壁传输能量，和

一圆盘，其设置在空腔内位于能量引出装置的一端，该园盘包括一馈入孔装置，其与能量引出装置连通，用于接受微波和将微波传送到空腔中，该馈入孔装置包括多个馈入孔，其布置成螺旋形，以将微波转换成圆偏振波。

4.如权利要求3所述的微波炉，其中每个馈入孔弯曲为具有两端的弧形，每个馈入孔的一端设置为相对于下一馈入孔的相邻端部径向朝外。

5.如权利要求4所述的微波炉，其中所有的馈入孔被布置成相对于垂直于该壁的一中心轴彼此对称。

6.如权利要求3所述的微波炉，其中所述园盘安装在所述能量引出装置上并且与所述壁隔开。