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Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenherd mit einer
Herdkammer, einer Mikrowellenquelle und zum Grillen eines
Nahrungsmittelstücks dienenden Mitteln.
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Ein generelles Problem bei der Lebensmittelzubereitung in
einem Mikrowellenherd ist die Schwierigkeit, eine Bräunung
oder eine gebräunte Oberfläche des Lebensmittels zu erzielen.
Zur Lösung dieses Problems sind schon Vorschläge gemacht
worden, die u.a. Zubehörteile, besonders geformte Behälter
und besonders geformte Abdichtungen für Wegwerfteller für den
Mikrowellenherd vorsahen. Ein besonderes Problem dieser
Zubehörteile, Behälter und Abdichtungen besteht in deren Einfluß
auf die Ausbreitung der Mikrowellen in der Herdkammer und in
dem damit verbundenen Risiko eines verschlechterten
Kochergebnisses im Vergleich mit der Situation, in der ein Kochen
ohne solche Hilfseinrichtungen stattfindet. Änderungen der
Mikrowellenausbreitung können ebenfalls einen verringerten
Mikrowellenwirkungsgrad im Herd mit sich bringen. Demzufolge
entstehen Probleme bei der Erzielung einer schnellen und
gleichmäßigen Erhitzung; diese Probleme können u.a. in der
Überhitzung von Kantenbereichen bestehen.
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Die DE-B2-2522934 offenbart einen Mikrowellenherd gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer sich im Kreis drehenden
Bodenplatte und mit einem elektrischen Heizelement an der
Kammerdachwand.
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Aus der US-Patentschrift 2138162 ist es bekannt,
Mikrowellenenergie in Wärmeenergie unter Verwendung von Ferritmaterial
umzuwandeln, das auf der Unterseite eines Behälters
angeordnet werden kann. Maßnahmen zur Beschleunigung und
Effektivitätsverbesserung der Energieabsorption werden in dieser
Patentschrift nicht offenbart. Die SE-Patentschrift 343742
basiert ebenfalls auf der Verwendung von Ferritmaterial in
einem sogenannten Absorbierer, der eine freie Platte
aufweisen kann, die auf dem Boden des Behälters alternativ
angeordnet wird. Bei dem dort offenbarten Mikrowellenherd wird der
Absorbierer mit Mikrowellenenergie über einen sogenannten
Mikrowellenapplikator versorgt, der für seine Aufgabe
besonders angepaßt ist. Der beschriebene Aufbau dieses
Mikrowellenapplikators und auch der diesen enthaltende
Mikrowellenherd haben jedoch einen technischen Aufbau, der kompliziert
und teuer ist. Die EP-A1-0317203 beschreibt eine Platte aus
einem mikrowellenabsorbierenden Material, in dem Bereiche
auftreten, die verschiedene "Verlusteigenschaften" haben,
teilweise Mikrowellenenergie absorbieren, teilweise eine
Kopplung an die Mikrowellen vorsehen und dabei höhere Arten
der Schwingungsausbreitung in dem Nahrungsmittelstück oder
der Last einleiten, die auf der Platte angeordnet ist.
Maßnahmen zur Beschleunigung und Effektivitätsverbesserung
des Erhitzungsvorgangs sind nicht beschrieben worden. Ein
weiteres Beispiel für den Stand der Technik wird durch die
US-Patentschrift 4369346 gebildet, die eine für Backzwecke,
beispielsweise zum Backen von Pizzas, besonders geformte
Keramikplatte offenbart. Im Keramikmaterial auf der
Plattenunterseite ist ein Muster von mikrowellenabsorbierenden
Bereichen vorgesehen, die durch Ionenimplantation im
Keramikmaterial geschaffen werden.
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Andere Arten der Bräunungs- oder Grillplatten, die eine
Schicht aus magnetische Verluste erzeugendem Material
aufweisen, sind aus der GB-A-2165429, der EP-A- 240235 und der US
4496815 bekannt.
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Beispiele für speziell entworfene, in Mikrowellenherden
verwendete Abdichtungen sind in den US-Patentschriften 3302632,
4594492 und 4676857 offenbart. Bei diesen Abdichtungen sind
Abdichtungsteile durch Verwendung von Metallfolie usw.
angepaßt worden, um die gewünschten Erhitzungs-, Bräunungs- und
Grillwirkungen zu erhalten. Solche Abdichtungen sind für die
Erfindung jedoch nur in geringem Ausmaß relevant.
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Alle bekannten Lösungen mit Ausnahme der SE 343742 ermangeln
der Anpassung zwischen den vorgeschlagenen
Ausrüstungsgegenständen
und der Mikrowellenausbreitung im Herd, in dem diese
Ausrüstungsgegenstände zur Anwendung kommen sollen.
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Der Erfindungsgegenstand, der sich auf einen Mikrowellenherd
der eingangs genannten Art bezieht, ist durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gekennzeichnet.
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Die Feldkonzentration der polarisierten Mikrowellen längs der
Materialschicht macht die Verwendung einer Metallplatte
möglich, die Vorteile vom Gesichtpunkt des Wärmeausgleichs und
trotzdem eine wirksame Mikrowellenenergieabsorption in der
Schicht aus Verluste erzeugendem Material aufweist, wobei ein
schnelleres Aufheizen der Metallplatte erreicht wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Mikrowellenherd
gemäß der Erfindung, bei dem die Einspeiseöffnung in der Nähe
der Kammerbodenwand vorgesehen ist, während die Metallplatte
als Grillplatte geformt ist, die horizontal in der Lastzone
anzuordnen ist und auf deren Oberseite das
Nahrungsmittelstück während der Speisenzubereitung gelegt wird, ist durch
Abstandsmittel gekennzeichnet, die die Grillplatte in der
Lastzone in einem gewissen Abstand von der Kammerbodenwand
halten, wobei in den durch den Abstand gebildeten Raum die
Einspeiseöffnung führt, über die die Mikrowellen mit einem
im wesentlichen vertikalen, elektrischen Feld zwischen der
magnetische Verluste erzeugenden Materialschicht der
Grillplatte und der Kammerbodenwand eingespeist werden.
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Die Mikrowellenausbreitung unter der Grillplatte macht eine
stabile Feldkonzentration und einen guten Wärmeausgleich im
Metall der Grillplatte möglich. Die Erhitzung einer
Metallgrillplatte in einem traditionellen Mikrowellenherd durch die
vom oberen Teil der Herdkammer auf die Grillplatte fallenden
Mikrowellen ist praktisch unmöglich, weil die Metallplatte
die Mikrowellen reflektiert und der überwiegende Teil der
Mikrowellenenergie stattdessen vom Lebensmittelstück auf der
Grillplatte absorbiert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
Mikrowellenherds gemäß der Erfindung, bei dem eine weitere
Einspeiseöffnung in der genannten Seitenwand an der Kammerdachwand
vorgesehen ist, wobei die Einspeiseöffnungen symmetrisch zur
Mittellinie dieser Seitenwand liegen, ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Wellenführungsvorrichtung einen
Resonanzraum für die Mikrowellen der Mikrowellenquelle bildet und
derart gestaltet ist, daß die polarisierten Mikrowellen
kohärent und gegenphasig über die entsprechenden
Einspeiseöffnungen eingespeist werden können, wobei der Einfluß der Last
auf die Mikrowellenversorgung über die Einspeiseöffnungen im
wesentlichen ausgeschieden und die Mikrowellenausbreitung im
Raum unter der Grillplatte sichergestellt wird.
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Der Mikrowellenherd gemäß der Erfindung kann ferner dadurch
gekennzeichnet sein, daß die zum Grillen dienenden Mittel
ein an der Kammerdachwand angeordnetes, elektrisches
Heizelement aufweisen, das in Zusammenarbeit mit der Grillplatte
das Grillen der Oberseite und gleichzeitig das Grillen der
Unterseite des Lebensmittelstücks bewirkt. Wegen der
wirksamen Mikrowellenabsorption und die dabei auftretende schnelle
Erhitzung der Grillplatte gemäß der Erfindung wird die
gegenseitige Anpassung der Grillwirkung der Grillplatte an
das Grillheizelement vereinfacht, und dabei kann die
gewünschte Bräunung auf beiden Seiten zur gleichen Zeit
erreicht werden, ohne daß ein Umdrehen des
Nahrungsmittelstücks erforderlich ist.
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Die im Mikrowellenherd benutzte Grillplatte muß für einen
guten Wärmeausgleich sorgen und ihr Aufbau muß für die
Verwendung als leicht einsetzbares Zubehörteil eines
Mikrowellenherds mit einer sich drehenden Bodenplatte und einer in
der Nähe der Kammerbodenwand angeordneten Einspeisöffnung für
Mikrowellen angeglichen sein.
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Die Grillplatte weist eine im wesentlichen runde Metallplatte
mit guter Wärmeleitfähigkeit auf, wobei die Unterseite der
Metallplatte eine sie im wesentlichen ganz bedeckende Schicht
aus Ferritmaterial aufweist, dessen Curie-Punkt so gewählt
ist, daß er unter der gewünschten Maximaltemperatur der
Metallplatte während der Nahrungsmittelzubereitung liegt. Die
Unterseite der Metallplatte ist so aufgebaut, daß sie auf der
sich drehenden Bodenplatte fest aufliegt und an dieser
befestigbar ist oder daß sie alternativ vom Drehmechanismus
der Bodenplatte getragen werden kann. Bei eingesetzter
Grillplatte wird diese im wesentlichen durch die Absorption
der Energie des magnetischen Feldes in der Ferritschicht
erhitzt, wobei diese Energie von Mikrowellen stammt, die sich
im Raum zwischen der Kammerbodenwand und der Grillplatte
ausbreiten.
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Durch das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisende Metall und
durch die Tatsache, daß die Grillplatte gemäß der Erfindung
einen Aufbau hat, der an die sich drehende Bodenplatte oder
an deren Drehmechanismus angepaßt ist, wird der gewünschte,
gute Wärmeausgleich in der Grillplatte erreicht. Dadurch, daß
die Grillplatte von der sich drehenden Bodenplatte oder von
deren Drehmechanismus getragen werden kann, wird auf einfache
Weise unter der Grillplatte ein Wellenausbreitungsraum
geschaffen, über den eine schnelle Aufheizung der Grillplatte
durch Absorption der Mikrowellenenergie in der Ferritschicht
erfolgt. Infolge dieser Maßnahmen ist es nicht mehr nötig,
die Grillplatte gesondert vorzuheizen, bevor das
Nahrungsmittel auf die Grillplatte gelegt wird. Die Wahlmöglichkeit des
Curie-Punkts des Ferritmaterials hat zur Folge, daß die
Energieabsorption in denjenigen Ferritschichtbereichen im
wesentlichen unterbunden wird, die den Curie-Punkt erreicht
haben, und daß dabei auch die Wärmeleitung zu entsprechenden
Teilen der Metallplatte unterbunden wird, was zum
Wärmeausgleich in der Metallplatte beiträgt und was das Risiko der
Überhitzung von freien Teilen, beispielsweise der
Kantenbereiche, der Grillplatte ausmerzt.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden nun anhand eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen
gezeigt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Herdkammer
eines Mikrowellenherds gemäß der Erfindung, in dem
die Grillplatte fehlt, und
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Fig. 2 einen vergrößerten Teil der in Fig. 1 gezeigten
Herdkammer und der Grillplatte gemäß der Erfindung
im Schnitt, wobei die Grillplatte in
Gebrauchsstellung gezeigt ist.
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Fig. 1 zeigt schematisch die Herdkammer in einem
Mikrowellenherd gemäß der Erfindung, wobei die Kammertür zum
Verschließen der Kammer weggelassen worden ist. Die Kammer hat die
Form eines Quaders oder Kubus aus Seitenwänden 1 und 2, einer
Dachwand 3, einer Bodenwand 4 und einer Rückwand 5. In der
Seitenwand 1 sind zwei Einspeiseöffnungen 6 und 7 für die
Einspeisung von Mikrowellen in die Kammer vorgesehen, die
von einer (nicht gezeigten) Mikrowellenquelle über eine
Wellenführungsvorrichtung 16 (s. Fig. 2) laufen. Diese
Einspeiseöffnungen und Wellenführungsvorrichtung sind für die
Einspeisung von Mikrowellen eingerichtet, die kohärent sind,
in Gegenphase zueinander gehalten werden und ein im
wesentlichen vertikales, elektrisches Feld in der Kammer besitzen.
Eine nähere Beschreibung des Mikrowelleneinspeisesystems
findet sich in der schwedischen Patentanmeldung 9003012-3 (PHZ
90007). Fig. 1 zeigt schematisch auch ein elektrisches
Grillelement 15 an der Kammerdachwand 3 zum Grillen der oberen
Seite eines Lebensmittelstücks.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, hat die Einspeiseöffnung 6 einen
gewissen Abstand von der Bodenwand 4, während die
Einspeiseöffnung 7 an die Dachwand 3 anschließt. In der Kammer ist
eine runde Bodenplatte 8 (Drehteller) aus einem für
Mikrowellen
durchlässigen Material, beispielsweise Glas oder Keramik,
angeordnet. Die Bodenplatte 8 wiederum wird von einem
Drehmechanismus 9 getragen, wie näher in Fig. 2 dargestellt ist.
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Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Teil der Fig. 1 mit der
Grillplatte 10, die auf der Bodenplatte 8 liegt. Gemäß Fig. 2
ist die Grillplatte 10 an ihrer Unterseite so geformt, daß
diese an die Oberseite der Bodenplatte 8 angepaßt ist, so daß
ein stabiler Kontakt zwischen diesen Seiten gebildet wird.
Alternativ kann die Bodenpiatte 8 weggelassen werden; in
diesem Fall wird die Grillplatte 10 direkt vom
Drehmechanismus getragen.
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Die Unterseite der Grillplatte 10 ist mit einer Schicht 11
versehen, die aus Ferritmaterial besteht und die im
wesentlichen die ganze Unterseite der Grillplatte bedeckt. Die
Grillplatte selbst ist aus Aluminium oder einem ähnlichen
Material, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, hergestellt
und ist so ausgebildet, daß sie die unmittelbare Aufnahme von
Nahrungsmitteln, beispielsweise Eierkuchen, zuläßt. Bei einem
abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Kontaktfläche der
Grillplatte aus einer dünnen Schicht aus rostfreiem Stahl
bestehen, deren Unterseite mit einer dickeren
Aluminiumschicht bedeckt ist, die wiederum die Ferritschicht trägt.
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Die Außenkante der Unterseite der Grillplatte 10 ruht auf
einer ringförmigen Kante 12 der Bodenplatte 8. Durch die
Tatsache, daß die Grillplatte auf diese Weise frei auf der
Grundplatte ruht, ist die Grillplatte in solchen Fällen, in
denen die Speisenzubereitung ein Grillen umfaßt, leicht in
den Mikrowellenherd einlegbar; die Grillplatte kann ebenso
leicht aus dem Herd genommen werden, wenn nicht gegrillt
werden soll.
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In Fig. 2 ist ein Drehmechanismus für die Bodenplatte durch
einen Arm 9 gezeigt, dessen Außenende mit einem Rad 13
versehen ist. Ein üblicherweise verwendeter Drehmechanismus
weist drei solcher Arme auf, die an einem Zentralteil in
Winkelabständen von 120º befestigt sind. Das Zentralteil wird
von einem Elektromotor gedreht, der unter der Kammerbodenwand
angeordnet ist und eine mit dem Zentralteil verbundene
Antriebswelle hat. Durch die Drehung (der Arme) werden die
Räder 13 auf der Bodenwand ins Rollen gebracht, wobei die auf
den Rädern sitzende Bodenplatte 8 gedreht wird. Die
Grillplatte 10 ruht auf der Bodenplatte und wird mitgedreht.
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Der Drehmechanismus und die Bodenplatte bilden zusammen
Abstandsmittel, die die Grillplatte 10 in einem gewissen
Abstand von der Kammerbodenwand halten. Dabei wird ein
Mikrowellenausbreitungsraum zwischen der Ferritschicht der
Grillplatte und der Bodenplatte geschaffen. Die
Einspeiseöffnung 6 ist in Höhe dieses Raums vorgesehen. Das
bedeutet, daß ein bestimmter Teil der Mikrowellen von dieser
Einspeiseöffnung in diesen Raum gelangt.
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Die Mikrowellenausbreitung im Raum zwischen der Grillplatte
und der Kammerbodenwand ist in Fig. 2 durch gestrichelte
Kreisbogenabschnitte 14 gezeigt. Die Einspeiseöffnung 6 läßt
Mikrowellen durch, die ein im wesentlichen vertikales,
elektrisches Feld und ein im wesentlichen horizontales Magnetfeld
aufweisen. Durch die direkte Einspeisung der Mikrowellen in
den Raum unter der Grillplatte und durch die Tatsache, daß
das Magnetfeld mit der Ebene der Ferritmaterialschicht im
wesentlichen zusammenfällt, werden eine gute
Energieabsorption im Ferritmaterial und damit eine gute Wärmeübertragung
zur Aluminiumplatte sowie eine schnelle Erwärmung der
Aluminiumplatte erreicht.
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Abhängig vom beabsichtigten Gebrauch der Grillplatte wird
eine Maximaltemperatur für die Grillplatte entsprechend der
gewünschten Grilltemperatur festgelegt. Danach wird ein
Ferritmateial ausgewählt, das einen Curie-Punkt unter der
genannten Maximaltemperatur aufweist. Durch diese Auswahl
wird die Mikrowellenabsorption in der Ferritschicht in sol
chen Bereichen im wesentlichen unterbrochen, in denen der
Curie-Punkt erreicht ist. Dies findet zuerst in Bereichen
statt, in denen die Wärmeübertragung von der Metallplatte zum
Nahrungsmittelstück klein ist. Wenn die ganze Ferritschicht
den Curie-Punkt erreicht hat, wird die Energieabsorption in
der Schicht im wesentlichen beendet, und dabei werden die
Mikrowellen im Raum unter der Grillplatte zur Metalischicht
der Grillplatte reflektiert, und danach wird die Ausbreitung
in die Kammer und aus der Kammer über die Kanten der
Grillplatte fortgesetzt. Wenn unter diesen Bedingungen die
Grillplatte ihre Maximaltemperatur erreicht und dabei die
gewünschte hohe Unterhitze für das auf der Grillplatte
liegende Lebensmittelstück erzeugt hat, wird die
Mikrowellenenergie nur von dem Nahrungsmittelstück selbst absorbiert.
Wenn danach durch die Wärmeabgabe der Griliplatte an das
Lebensmittelstück die Temperatur der Grillplatte in
Teilbereichen abnimmt, tritt auch eine Temperaturabnahme in den
entsprechenden Teilbereichen der Ferritschicht auf, die dann
wieder mit der Absorbierung der Mikrowellenenergie und mit
der Wärmeübertragung zur Grillplatte beginnt. Dabei wird
erreicht, daß die ganze Fläche der Grillplatte eine im
wesentlichen gleichmäßige Temperatur annimmt, die der
gewünschten Grilltemperatur entspricht. Gleichzeitig wird ein
guter Mikrowellenwirkungsgrad erreicht, weil die nicht von
der Grillplatte absorbierte Mikrowellenenergie hauptächlich
vom Lebensmittelstück absorbiert wird. Die im wesentlichen
konstante Temperatur der Grillplatte sorgt für einen gut
abgestimmten Grillprozeß, der wiederum eine Anpassung der
Wärmewirkung des Grillelements 15 an der Kammerdachwand 3 und
dessen Ausbildung vereinfacht, so daß eine entsprechende
Bräunung der Oberseite des Nahrungsmittelstücks während
derselben Zeitphase erreicht werden kann.
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Abschließend sind die folgenden Merkmale für ein gutes
Grillergebnis bei der Verwendung der Grillplatte gemäß der
Erfindung hauptsächlich maßgebend:
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- direkte Einspeisung der Mikrowellen in einen
Wellenführungsraum
unter der Grillplatte, wobei eine wirksame und
schnelle Erwärmung der Grillplatte erfolgt;
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- eine Grillplatte aus Aluminium oder einem anderen Material
mit guter Wärmeleitung, wobei ein Wärmeausgleich zwischen
wärmeren und kälteren Bereichen der Platte erfolgt;
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- eine sich drehende Grillplatte mit einem verbesserten
Wärmeausgleich;
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- ein Curie-Punkt der Ferritmaterialschicht der Grillplatte,
der derart gewählt ist, daß die gewünschte Grilltemperatur
in demjenigen Bereich erreicht wird, der Kontakt mit dem
Nahrungsmittelstück hat.
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In der Beschreibung und den Patentansprüchen ist die
Bezeichnung "Ferritmaterial" für die die Mikrowellen absorbierende
Schicht 11 benutzt worden. Unter dieser Bezeichnung ist
generell ein Material zu verstehen, das die Fähigkeit hat,
magnetische Verlustenergie in einem Mikrowellenfeld zu
erzeugen, und zwar in der Weise, wie in der US-Patentschrift
2830162 näher beschrieben ist.