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EP0344438A1 - Mikrowellen-Haushaltgerät - Google Patents

Mikrowellen-Haushaltgerät Download PDF

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Publication number
EP0344438A1
EP0344438A1 EP19890106832 EP89106832A EP0344438A1 EP 0344438 A1 EP0344438 A1 EP 0344438A1 EP 19890106832 EP19890106832 EP 19890106832 EP 89106832 A EP89106832 A EP 89106832A EP 0344438 A1 EP0344438 A1 EP 0344438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
microwave
cooking space
household appliance
coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP19890106832
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0344438B1 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Beifuss
Julius Dipl.-Ing. Husslein
Martin Dipl.-Ing. Schulte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
Bosch Siemens Hausgerate GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Siemens Hausgerate GmbH filed Critical Bosch Siemens Hausgerate GmbH
Publication of EP0344438A1 publication Critical patent/EP0344438A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0344438B1 publication Critical patent/EP0344438B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/72Radiators or antennas
    • H05B6/725Rotatable antennas
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/6402Aspects relating to the microwave cavity
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/74Mode transformers or mode stirrers

Definitions

  • the invention relates to a microwave household appliance according to the preamble of claim 1.
  • the coupling of the microwave power without rotating parts results in load-dependent, firmly imprinted structures of energy maxima and energy minima in the cooking space of a microwave oven.
  • the resulting poor energy density distribution in the cooking space was tried to be remedied on the one hand by wobblers and rotating antennas, and on the other hand field stirrers were arranged in the waveguide.
  • the object of the invention is therefore to improve the power consumption and energy density distribution of the cooking space by means of at least one rotatably mounted field stirrer arranged in the waveguide in combination with the coupling geometry between the waveguide and the cooking space and to reduce the constructive wall compared to wobbler and rotating antenna applications.
  • the position of the rotatably mounted field stirrer in the waveguide is combined with the position and size of the coupling opening in the waveguide and in the cooking space ceiling and in combination with the design of the cooking space.
  • the optimized coupling geometry combined with a cooking chamber optimized for microwave use significantly improves the maximum coupling microwave energy and the degree of homogenization of the microwave energy to the cooking chamber.
  • a magnetron 1 feeds a waveguide 2 in which there is a field stirrer 3 which is rotatably fastened to the waveguide ceiling.
  • the field stirrer 3 is arranged in the vicinity of a coupling opening 4 to a cooking chamber 5.
  • the coupling opening 4 is located in the middle of the cooking chamber and is partially covered by the field stirrer.
  • the coupling opening 4 is sealed by a microwave-permeable cover 7.
  • This cover 7 is designed to be removable for the purpose of cleaning and any replacement that may be necessary and is made, for example, of borosilicate glass.
  • the cooking chamber 5 is constructed symmetrically with regard to its oven-specific construction elements and has the minimum dimensions for cooking chamber height ⁇ 2 ⁇ , cooking chamber width and depth ⁇ 3 ⁇ of the wavelength of the microwaves.
  • a high, evenly distributed energy density prevails in the cooking chamber while avoiding partially high energy densities, which occur in a limited area on the food as direct images of the energy density of the coupling media and are undesirable for the cooking process.
  • FIG. 1b shows a schematic arrangement of two coupling openings 4.1 and 4.2 led from a waveguide 2 into the cooking chamber 5, the field stirrer 3 being arranged in front of the coupling openings 4.1 and 4.2.
  • 1c shows a schematic arrangement of two coupling openings 4.1 and 4.2 led into the cooking space 5, the field stirrer 3 being arranged between the coupling openings 4.1 and 4.2.
  • the design of a waveguide 2, the coupling opening 4 of which is arranged at the waveguide end, is shown.
  • the waveguide 3.1 is rotatably mounted on a waveguide side wall, the cooking chamber 5 has the minimum dimensions already specified.
  • the position of the field stirrer 3.1 with respect to the coupling opening 4.3 lies in the spatial center of the waveguide end piece located above the coupling opening.
  • the metal arm of the field stirrer is mounted in a Teflon pin 6, which in turn is rotatably arranged in the waveguide side wall.
  • the combination waveguide, coupling opening, cooking space is shown to scale.
  • the waveguide 2 fulfills the conditions mentioned in claim 1;
  • the coupling opening 4.3 is at least ⁇ / 2 of the wavelength of the microwaves long and wide,
  • the coupling opening 4.3 is located at the end of the waveguide and is arranged in the center of the cooking space ceiling, - In the vicinity of the coupling opening 4.3 there is a field stirrer 3 (not shown).
  • the cooking space 5 with the minimum dimensions of 2 ⁇ for the cooking space height and 3 ⁇ for the cooking space width u. -deposed.
  • the advantages of this combinatorial arrangement are the improved efficiency and a good equalization of the energy density in relation to a wide range of food, i.e. different cooking space loads.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Das Mikrowellen-Haushaltgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung zumindest einer durch mikrowellendurchlässiges Material (7) abgedeckten Einkoppelöffnung (4) des Hohlleiters (2), die vorzugsweise am Hohlleiterende beginnt und mindestens λ/2 der Wellenlänge der Mikrowellen lang und breit ist und sich im Zentrum der Garraumdecke befindet, ein, die Ausgangslage betreffend, in der E = u/o. H = Ebene mit Metallarmen versehener, an einer Hohlleiterfläche oder an der Hohlleiterdecke drehbar gelagerter Feldrührer (3) angeordnet ist und daß in Kombination dazu die Garraumhöhe mindestens 2λ, die Garraumbreite und -tiefe jeweils 3 λ der Wellenlänge der Mikrowellen beträgt, wobei der Garraum (5) aus der Sicht der MW-Einkoppelöffnung (4) mit seinen herdspezifischen Konstruktionselementen symmetrisch aufgebaut ist und direkt unter der Einkoppelöffnung (4) im Mikrowellennahfeld garraumseitig keine metallischen Konstruktionen angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrowellen-Haushaltgerät gemäß dem Oberbe­griff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Anordnung ist durch die US-PS 4 334 137 bekannt.
  • Die Einkopplung der Mikrowellen-Leistung ohne drehende Teile, als starre Ankopp­lung bekannt, ergibt im Garraum eines Mikrowellen-Gerätes lastabhängige, fest ein­geprägte Strukturen von Energiemaxima und Energieminima. Die daraus entstehende schlechte Energiedichteverteilung im Garraum wurde einerseits durch Wobbler und Drehantennen zu beheben versucht, und andererseits wurden Feldrührer im Hohlleiter angeordnet.
  • Eine gewisse Verbesserung der Energiedichteverteilung wurde durch diese Maßnahmen im allgemeinen erreicht.
  • Die bislang erzielten Wirkungsgrade und der dazugehörige Grad der Vergleichmäßi­gung der Energiedichteverteilung im Verhältnis zum technologischen und konstrukti­ven Aufwand sind jedoch noch verbesserunsbedürftig.
  • Durch die US-PS 3 949 184 und die US-PS 4 334 137 sind Feldrührer, die im Hohl­leiter angeordnet sind, bekanngeworden.
  • Die Anordnung des Feldrührers nach US-PS 3 949 184 bezüglich der Hohlleiterposi­tion und der Einkoppelöffnung garraumseitig ist als asymmetrisch anzusehen, wobei die Garraumabmessungen bezüglich der Anordnungen von Hohlleiter und Feldrührer in einem undefinierten Verhältnis zueinander stehen. Die rotierenden Arme des Fel­drührers, der an der Hohlleiterdecke befestigt ist, sind in horizontaler Ebene ge­führt. Neben einem recht komplizierten Gesamtaufbau, der für ein Mikrowellen-­Haushaltgerät wenig vorteilhaft ist, kann eine Aussage zum Wirkungsgrad der Anord­nung bezüglich representativer Kochergebnisse nicht getroffen werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, durch mindestens einen im Hohlleiter angeord­neten, drehbar gelagerten Feldrührer in Kombination mit der Einkoppelgeometrie zwischen Hohlleiter und Garraum und der Garraumgestaltung die Leistungsaufnahme und Energiedichteverteilung des Garraumes zu verbessern und den konstruktiven Af­wand gegenüber Wobbler- und Drehantennenanwendungen zu senken.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Patentanspruch 1.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist die Position des drehbar gelagerten Fel­drührers im Hohlleiter in Kombination zur Lage und Größe der Einkoppelöffnung im Hohlleiter und in der Garraumdecke und in Kombination zur Garraumgestaltung ge­bracht. Durch die optimierte Einkoppelgeometrie kombiniert mit einem für Mikro­wellenanwendung optimierten Garraum wird die maximal eingekoppelte Mikrowel­len-Energie und der Grad der Vergleichmäßigung der Mikrowellen-Energie zum Gar­raum wesentlich verbessert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Es zeigt
    • Fig. 1a eine schematisierte Anordnung von einem mittig ge­speisten Garraum,
    • Fig. 1b eine schematisierte Anordnung von zwei aus einem Hohlleiter in den Garraum geführten Einkoppelöff­nungen, wobei der Feldrührer vor den Einkoppelöff­nungen angeordnet ist,
    • Fig. 1c eine schematisierte Anordnung von zwei aus einem Hohlleiter in den Garraum geführten Einkoppelöff­nungen, wobei der Feldrührer zwischen den Einkop­pelöffnungen angeordnet ist,
    • Fig. 2a eine Hohlleiteranordnung mitλ/2-Koppelöffnungen und seitlich mittig darüber angeordneten Feldrührer,
    • Fig. 2b eine Draufsicht der Fig. 2a,
    • Fig. 3 eine maßstäbliche Darstellung der Anordnung eines mittig gespeisten Garraumes.
  • Gemäß der Anordnung nach Fig. 1a speist ein Magnetron 1 einen Hohlleiter 2, in dem sich ein Feldrührer 3, der an der Hohlleiterdecke drehbar befestigt ist, befin­det. Der Feldrührer 3 ist in der Umgebung einer Einkoppelöffnung 4 zu einem Gar­raum 5 angeordnet. Die Einkoppelöffnung 4 befindet sich in der Garraummitte und wird vom Feldrührer teilweise überstrichen. Der Feldrührer 3 besitzt Metallarme, die in E = u./o. H = Ebene rotieren und über der Einkoppelöffnung 4, die mindestens λ/2 der Wellenlänge der Mikrowellen lang und breit ist, Mikrowellenenergie in den Garraum 5 einkoppeln. Die Metallarme des Feldrührers sind an Keramik- oder Kunststoffstiften 6 befestigt, wobei als Kunststoffstifte vorzugsweise Teflonstifte verwendet werden. Um eine Verschmutzung von Hohlleiter 2 und Feldrührer 3 vom Garraum 5 her auszuschließen, wird die Einkoppelöffnung 4 durch eine mikrowellen­durchlässige Abdeckung 7 abgedichtet. Diese Abdeckung 7 ist zum Zwecke der Rei­nigung und eines evtl. notwendigen Austausches herausnehmbar ausgeführt und be­steht beispielsweise aus Borsilikatglas. In Abstimmung zu den Hohlleiterdaten ist der Garraum 5 aus der Sicht der Einkoppelöffnung 4 bezüglich seiner herdspezifischen Konstruktionselemente symmetrisch aufgebaut und besitzt die Mindestabmaße für Garraumhöhe ≧ 2λ , Garraumbreite und -tiefe ≧ 3λ der Wellenlänge der Mikrowellen.
  • Durch die Kombination von optimaler Hohlleitergestaltung mit dem genannten Herd­aufbau bezüglich der Garraumwerte, wird, verbunden mit dem im Hohlleiter vorteil­haft angeordneten Feldrührer, eine sehr gute Vergleichmäßigung der eingekoppelten Mikrowellenenergie erreicht. Im Garraum herrscht also eine hohe gleichverteilte Energiedichte unter Vermeidung partiell hoher Energiedichten, die flächenbegrenzt auf dem Gargut als direkte Abbilder der Energiedichte der Einkoppelmedien auftre­ten und für den Garungsprozeß unerwünscht sind.
  • Gemäß Fig. 1b ist eine schematisierte Anordnung von zwei aus einem Hohlleiter 2 in den Garraum 5 geführten Einkoppelöffnungen 4.1 und 4.2, wobei der Feldrührer 3 vor den Einkoppelöffnungen 4.1 und 4.2 angeordnet ist, dargestellt.
  • Diese Anordnung von Feldrührer 3 und Einkoppelöffnungen 4.1 und 4.2 erbringt keine besseren Energievergleichmäßigungen als die Anordnung nach Fig. 1. Für Anordnung und Ausführung des Feldrührers gilt das unter der Beschreibung für Fig.1a gesagte.
  • Für die Beschreibung des Garraum 5 ebenso.
    Gemäß Fig. 1c ist eine schematisierte Anordnung von zwei in den Garraum 5 ge­führten Einkoppelöffnungen 4.1 und 4.2, wobei der Feldrührer 3 zwischen den Ein­koppelöffnungen 4.1 und 4.2 angeordnet ist, dargestellt.
  • Für diese Feldrühreranordnung wird die Aufgabenstellung ebenfalls erfüllt, wenn für den Garraum 5 das unter der Beschreibung der Fig. 1a gesagte vorausgesetzt wird. Ordnet man die wieder λ/2 langen und breiten Einkoppelöffnungen 4.1 und 4.2 im Abstand von λ an und plaziert den Feldrührer 3 mittig, so steigt der Wirkungsgrad bezüglich der Energieeinkoppelung leicht an.
  • Gemäß der Anordnung nach den Figuren 2a und 2b ist die Ausführung eines Hohllei­ters 2, dessen Einkoppelöffnung 4 am Hohlleiterende angeordnet ist, dargestellt. Der Hohlleiter 3.1 ist an einer Hohlleiterseitenwand drehbar gelagert, der Garraum 5 besitzt die bereits angegebene Mindestabmaße.
  • Die Position des Feldrührers 3.1 bezogen auf die Einkoppelöffnung 4.3 liegt in der räumlichen Mitte des über der Einkoppelöffnung befindlichen Hohlleiterendstückes. Gelagert wird der Metallarm des Feldrührers in einem Teflon-Stift 6, der seinerseits drehbar gelagert in der Hohlleiterseitenwand angeordnet ist. In Kombination mit dem durch die Mindestabmaße gekennzeichneten Garraum ist diese Einkoppelvariante bezogen auf verschiedene Garraumlasten bezüglich der Energievergleichmäßigung vor­teilhaft.
  • Gemäß der Anordnung nach Fig. 3 ist die Kombination Hohlleiter, Einkoppelöffnung, Garraum maßstäblich dargestellt. Der Hohlleiter 2 erfüllt die im Anspruch 1 ge­nannten Bedingungen;
    - die Einkoppelöffnung 4.3 ist mindestens λ/2 der Wellenlänge der Mikrowellen lang und breit,
    - die Einkoppelöffnung 4.3 befindet sich am Hohlleiterende und ist mittig zur Garraumdecke angeordnet,
    - in der Umgebung der Einkoppelöffnung 4.3 befindet sich ein Feldrührer 3 (nicht dargestellt).
  • In Kombination dazu ist der Garraum 5 mit den Mindestabmaßen von 2λ für die Garraumhöhe und von 3λ für die Garraumbreite u. -tiefe angeordnet. Die Vorteile dieser kombinatorischen Anordnung liegen im verbesserten Wirkungsgrad und einer guten Vergleichmäßigung der Energiedichte bezogen auf ein breites Kochgutspek­trum, also unterschiedlicher Garraumlasten.
  • Als weitere Vorteile ergeben sich eine Verminderung des konstruktiven Aufwandes gegenüber Wobbler- und Drehantennenanordnungen, bessere Garraumausnutzung und geringere Störanfälligkeit im starken Lastfall, da keine drehenden Teile mit deren spezifischen Anfälligkeiten im Garraum angeordnet sind.

Claims (8)

1. Mikrowellen-Haushaltgerät, wobei die von einem Magnetron erzeugte Mikro­wellenenergie in mindestens einen Hohlleiter eingespeist wird, der die Ener­giequelle mit der Energieeinspeisestelle für einen Verbraucher, beispielsweise einen Garraum, verbindet, wobei im Hohlleiter mikrowellenspezifische Anord­nungen vorhanden sind, die die Energiedichte im Garraum vergleichmäßigen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung zumindestens ei­ner durch mikrowellendurchlässiges Material (7) abgedeckten Einkoppelöffnung (4) des Hohlleiters (2), die vorzugsweise am Hohlleiterende beginnt und min­destens λ/2 der Wellenlänge der Mikrowellen lang und breit ist und sich im Zentrum der Garraumdecke befindet, ein, die Ausgangslage betreffend, in der E = u/o. H = Ebene mit Metallarmen versehener, an einer Hohlleiterseitenflä­che oder an der Hohlleiterdecke drehbar gelagerter Feldrührer (3) angeordnet ist und daß in Kombination dazu die Garraumhöhe mindestens 2λ, die Gar­raumbreite und -tiefe jeweils 3λ der Wellenlänge der Mikrowellen beträgt, wobei der Garraum (5) aus der Sicht der MW-Einkoppelöffnung (4) mit seinen herdspezifischen Konstruktonselementen symmetrisch aufgebaut ist und direkt unter der Einkoppelöffnung (4) im Mikrowellennahfeld garraumseitig keine metallischen Konstruktionen angeordnet sind.
2. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) der Einkoppelöffnung (4, 4.1, 4.2) vorzugsweise aus Borsilikat­glas besteht und abnehmbar angeordnet ist.
3. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die herdspezifischen Konstruktionselemente, beispielsweise aus Grilleinrichtungen und Vorrichungen für Garraumzubehör bestehend, bezüglich der Einkoppelöff­nung (4) symmetrisch angeordnet sind und diese im garraumseitigen Mikrowel­lennahfeld nicht verdecken.
4. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verwendung mehrerer Einkoppelöffnungen (4) die auf mehr als einen Hohlleiter (2) entfallen können, diese symmetrisch in der Garraumdecke angeordnet sind.
5. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit in E u./o. H-Ebene mit Metallarmen versehene, drehbar im Hohlleiter (2) gelagerte Feldrührer (3) über der Einkoppelöffnung (4) angeordnet ist.
6. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldrührer (3) vor der Einkoppelöffnung (4) angeordnet ist.
7. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (2) zwei im Mindestabstand von λ/2 der Wellenlänge der Mikrowellen angeordnete Einkoppelöffnungen (4) besitzt und daß der Feldrüh­rer (3) vor diesen angeordnet ist.
8. Mikrowellen-Haushaltgerät nach Anspruch 1, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldrührer (3) zwischen beiden Einkoppelöffnungen (4) angeordnet ist.
EP89106832A 1988-05-31 1989-04-17 Mikrowellen-Haushaltgerät Expired - Lifetime EP0344438B1 (de)

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