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Dokumentenidentifikation DE69836819T2 11.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001016325
Titel MIKROWELLENOFEN
Anmelder Whirlpool Corp., Benton Harbor, Mich., US
Erfinder RISMAN, O., P., S-438 92 Härryda, SE;
CARLSSON, Dan, S-602 27 Norrköping, SE
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69836819
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 03.02.1998
EP-Aktenzeichen 989053889
WO-Anmeldetag 03.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/EP98/00553
WO-Veröffentlichungsnummer 1998035533
WO-Veröffentlichungsdatum 13.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 05.07.2000
EP date of grant 03.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse H05B 6/80(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen und die Zufuhr von Mikrowellen in denselben.

Stand der Technik

Mikrowellenöfen für den Hausgebrauch und dergleichen werden üblicherweise mit einem im Wesentlichen rechteckigen, parallelepipeden Hohlraum hergestellt. Dies erfolgt aufgrund sowohl von Herstellungs-Überlegungen als auch vom konventionellen Gesichtspunkt aus, wie Mikrowellenöfen aussehen sollten. Obwohl es in einem gewissen Maße möglich ist zu berechnen, welche sogenannten Hohlraum-Modi in einem rechteckigen, parallelepipeden Hohlraum erzielt werden, hat es sich als schwierig erwiesen, ein angemessen symmetrisches Aufheizmuster in einem solchen Hohlraum zu erreichen, insbesondere dann, wenn es von der Seite befördert wird. Sogenannte Feldrührer oder sich drehende Bodenplatten für die Beladung werden oft im Hinblick auf die Verbesserung des Aufheizmusters verwendet.

In ähnlichem Kontext wurden Tunnelöfen für die industrielle Mikrowellenerhitzung so wie vertikale Querschnittgeometrien (über die Transportrichtung durch den Ofen hinweg), die sich von einer rechteckigen Geometrie unterscheiden, verwendet. In diesem Zusammenhang wurde in Betracht gezogen, dass die Aktion der Wände analog zur optischen Reflektion interpretiert werden kann, d.h. dass dies so verstanden wird, dass es möglich ist, eine optisch-geometrische Steuerung der Verteilung der Mikrowellen zu erzielen.

Ein Beispiel eines solchen Aufbaus von Mikrowellenöfen, in denen „Mikrowellen-Reflektion" in Betracht gezogen wird, ist in der EP 0 268 379 B1 offenbart. Ein Mikrowellenofen mit geneigten Eckenoberflächen zwischen den Seitenwänden und der oberen Wand wird durch die US-A-2 814 708 offenbart. Die DE-A-15 151 49 offenbart einen Mikrowellenofen-Hohlraum mit vertikalen Seitenwänden, die keine Ecken von 90° zueinander ausbilden.

Ziele der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Aufheizmuster in einem rechteckigen, parallelepipeden Hohlraum eines Mikrowellenofens zu ermöglichen.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein solches verbessertes Aufheizmuster ohne Verwendung von beweglichen Teilen so wie Feldrührern oder sich drehenden Bodenplatten zu ermöglichen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches einen verbesserten Aufbau eines rechteckigen, parallelepipeden Hohlraums in Bezug auf das daraus resultierende Aufheizmuster bereitstellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die oben erwähnten Ziele werden durch einen Mikrowellenofen gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Mikrowellenzufuhr eines rechteckigen, parallelepipeden Mikrowellenofen-Hohlraums gemäß Anspruch 8 erreicht, welche die Merkmale, wie sie in den anhängenden Ansprüchen dargelegt sind, enthalten.

Die Basis der Erfindung ist somit die, dass es sich in überraschender Weise herausgestellt hat, dass das Aufheizmuster in einem rechteckigen, parallelepipeden Ofenhohlraum vorteilhaft durch die Anordnung von einem nicht konstanten, horizontalen Querschnitt im Hohlraum beeinflusst werden kann. In diesem Zusammenhang ändert der in Rede stehende Querschnitt nicht seine generell rechteckige, parallelepipede Form und kann nicht mit einer Wand-Prägung, oder Abrundung von Ecken usw., was konventionell bei der Einstellung der rechteckigen, parallelepipeden Dimensionen aus Herstellungsgründen und generell zur Erleichterung der Herstellung des Hohlraums und zur Verbesserung der mechanischen Stabilität ausgeführt wird, verglichen werden.

Wir haben herausgefunden, dass der Ansatz zur Reflektion, wie er oben beschrieben wurde, im Falle von kleineren Hohlräumen derart, wie sie in Mikrowellenöfen für den Hausgebrauch Verwendung finden, keine Relevanz aufweist.

Die Erfindung basiert somit auf der Einsicht, dass die relative Phase sowie die Amplitude der Modi im Hohlraum vorteilhafterweise beim oder für den Niveauausgleich oder das Ausgleichen eines Aufheizmusters mittels genau überprüfter, vergleichsweise moderater vertikaler Veränderungen des horizontalen Querschnitts im Hohlraum modifiziert werden kann. Auf andere Weise ausgedrückt, kann durch eine derart durchgeführte Veränderung des Querschnitts das Modus-Gleichgewicht in Bezug auf sowohl die relativen Amplituden als auch die Phasen der Modi, die involviert sind, derart gesteuert werden, dass ein gleichmäßigeres Aufheizmuster erreicht wird.

Wir haben herausgefunden, dass wenn die Querschnitts-Modifikationen gemäß der Erfindung vergleichsweise klein gehalten werden und vorzugsweise mit einer kleinen vertikalen Veränderung durchgeführt werden, die kennzeichnenden Hohlraumvolumen-Modi beibehalten werden, während das Aufheizmuster verändert wird. Diese Veränderungen können experimentell überwacht werden, was die Möglichkeit der Einstellung bereitstellt, um das beste Aufheizmuster zu erhalten.

In experimentellen Tests wurden dann, wenn die Querschnitts-Veränderung in kleinen Schritten variiert wird, herausgefunden, dass es möglich ist, den Aufheizmuster-Veränderungen kontinuierlich zu folgen, was vorteilhafterweise sehr gute Optimierungs-Bedingungen bereitstellt.

Gemäß der Erfindung wird bevorzugt, eine vertikale Horizontal-Querschnittsveränderung zu verwenden, was bedeutet, dass der horizontale Querschnitt zumindest im oberen Teil des Hohlraums nach oben hin abnimmt. Vorteilhafterweise kann die Querschnitts-Veränderung durch eine zumindest teilweise nach innen geneigte Hohlraum-Seitenwand erreicht werden.

Somit wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Zufuhr von Mikrowellen in einen rechteckigen, parallelepipeden Mikrowellenofen-Hohlraum zur Verfügung gestellt, was bedeutet, dass im und zum Ausgleich des Effekts der Mikrowellen im Hohlraum das Modus-Gleichgewicht des Mikrowellenfelds durch den vorgegebenen Hohlraum in Bezug auf den horizontalen Hohlraumboden-Querschnitt, bei dem zumindest im oberen Teil des Hohlraums ein nach oben hin abnehmender horizontaler Querschnitt vorliegt, beeinflusst wird. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, den abnehmenden horizontalen Querschnitt durch Einwärtsneigung zumindest des oberen Teils einer Hohlraum-Seitenwand zu erreichen. Die Zufuhr von Mikrowellen wird vorteilhafterweise durch eine Öffnung in einer Hohlraum-Seitenwand erreicht, die der nach innen geneigten Wand gegenüberliegt, wobei die Mikrowellenzufuhr vorzugsweise entlang eines Bereichs eintritt, der nahe zur Hohlraumdecke benachbart ist.

Alternativ hierzu ist es ebenso möglich, die Mikrowellen durch eine Öffnung in der Hohlraumdecke zuzuführen, welche in diesem Fall ebenso in einer Richtung parallel zur geneigten Seitenwand geeignet erstreckt ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einwirken auf das Heizmuster zur Verfügung gestellt, was mittels Mikrowellen erreicht wird, die in einen rechteckigen, parallelepipeden Mikrowellenofen-Hohlraum zugeführt werden, wobei die Veränderungen des Aufheizmusters dadurch erreicht werden, dass eine Hohlraum-Seitenwand zumindest an ihrem oberen Teil derart nach innen geneigt wird, dass der Hohlraum in Bezug auf den erhältlichen Boden-Querschnitt des Hohlraums einen nach oben hin abnehmenden horizontalen Querschnitt aufweist. In diesem Zusammenhang ist es auf der Basis einer ausgewählten Breite des Hohlraums möglich, die Veränderung des horizontalen Querschnitts durch Veränderung des Grads und/oder des Ausmaßes der Innenneigung der Hohlraumwand zu variieren und die daraus resultierenden Veränderungen auf das Aufheizmuster zu überwachen. Dabei wird bevorzugt, dass durch das Ausführen derartiger Veränderungen der Innenneigung der Seitenwand für eine Anzahl unterschiedlicher Breiten des Hohlraums es möglich ist, eine Kombination aus Hohlraumbreite und Seitenwand-Innenneigung zu bestimmen, die das beste Aufheizmuster zur Verfügung stellt.

In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, dass herausgefunden wurde, dass der erfindungsgemäße Effekt auf das Aufheizmuster besonders bei bestimmten Hohlraumbreiten hervortritt.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Mikrowellenofen zur Verfügung gestellt, der einen rechteckigen, parallelepipeden Hohlraum sowie eine Mikrowellenquelle aufweist, die hiermit zum Zuführen von Mikrowellen in den Hohlraum verbunden ist, wobei der Hohlraum in Bezug auf seinen erhältlichen Boden-Querschnitt zumindest im oberen Teil des Hohlraums einen nach oben hin abnehmenden horizontalen Querschnitt aufweist. In diesem Zusammenhang weist der Hohlraum vorzugsweise eine Seitenwand auf, die zumindest teilweise nach innen geneigt ist, um die gewünschte Abnahme des horizontalen Querschnitts zu erreichen. Vorzugsweise liegt die Innenneigung im oberen Teil der Seitenwand vor, während der untere Teil der Seitenwand vertikal und vorzugsweise zumindest 50 mm hoch ist. Die Innenneigung des oberen Teils der Seitenwand muss sich nicht vollständig bis zur Hohlraumdecke erstrecken, vielmehr kann die Seitenwand einen kurzen vertikalen Decken-Verbindungsteil aufweisen, der an der Oberseite endet. Obwohl der geneigte Seitenwandteil vorzugsweise eben ist, sind andere Konfigurationen ebenso möglich. Die Neigung der Seitenwand verläuft vorzugsweise über im Wesentlichen die gesamte tatsächliche Wandbreite und vorteilhafterweise über zumindest etwa die Hälfte der Wandhöhe.

Aus Herstellungsgründen kann die Neigung der Seitenwand innerhalb eines tiefgezogenen Abschnitts der Seitenwand erzeugt sein, so dass die Verbindung mit der Rückwand und der Vorderseite des Ofens mit vertikalen Verbindungen erfolgen kann. In diesem Fall kann die Neigung vorteilhafterweise über etwa 85% der gesamten Tiefe des Hohlraums verlaufen.

Ein Mikrowellenofen gemäß der Erfindung weist geeigneterweise einen horizontalen Querschnitt auf, der im Wesentlichen quadratisch ist. Die „Tiefe" liegt vorzugsweise zwischen etwa 85% und etwa 120% der „Breite". Für einen Mikrowellenofen für den konventionellen Hausgebrauch (mit einer Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz) wurde herausgefunden, dass die zwei folgenden Dimensionen besonders vorteilhaft sind:

  • 1) Eine horizontale Querschnittsbreite an der Oberseite zwischen etwa 315 mm und etwa 335 mm, vorzugsweise etwa 325 mm. Eine erhältliche Bodenquerschnitts-Breite, die zwischen etwa 8 mm und etwa 15 mm größer ist.
  • 2) Eine horizontale Querschnittsbreite an der Oberseite zwischen etwa 385 mm und etwa 410 mm, wobei die erhältliche Bodenquerschnitts-Breite zwischen etwa 8 mm und etwa 15 mm größer ist.

In beiden Fällen ist die Höhe des Hohlraums von der Bodenplatte oder dem Hohlraumboden zur Hohlraumdecke von etwa 160 mm bis zu etwa 230 mm groß.

Die Erfindung stellt eine Anzahl von Vorteilen zur Verfügung:

ein gleichmäßiges Aufheizmuster, das im Wesentlichen frei von Coldspots ist; eine verbesserte Rechts-Links-Symmetrie im Aufheizmuster, in das von der Seite die Mikrowellen befördert werden, insbesondere in einem Ofen ohne sich bewegende Teile;

ein am Boden breiterer Ofen;

ein „Raum-effizienterer" Ofen;

eine größere Freiheit in der Auswahl der Hohlraum-Dimensionen;

ein weiterer Freiheitsgrad bei der Konfigurations-Einstellung; und

eine größere Freiheit bei der Auswahl der Position der Mikrowellen-Zufuhr.

Die Erfindung wird im Folgenden durch Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter Beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Mikrowellenofens gemäß der Erfindung.

2 zeigt schematisch einen vertikalen Querschnitt durch die Mitte des Ofens aus 1.

3 zeigt schematisch einen vertikalen Querschnitt der gleichen Art wie in 1 durch eine andere Ausführungsform eines Mikrowellenofens gemäß der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen

Die Ausführungsform eines Mikrowellenofens gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Erfindung umfasst ein äußeres Gehäuse 1, das nur schemenhaft angegeben ist, sowie einen Ofenhohlraum 2, der mittels einer Vordertür 3 verschlossen wird. Der Hohlraum 2 wird durch einen horizontalen Hohlraumboden 4, eine horizontale Hohlraumdecke 5, eine vertikale Hohlraumrückwand 6, eine vertikale Vorderwand an der Innenseite der Vordertür 3 sowie zwei Hohlraumseitenwände 7 und 8 ausgebildet. Die rechte Seitenwand 7 in den 1und 2 steht vertikal und ist mit einer Mikrowelleneinheit zur Zufuhr von Mikrowellen in den Ofenhohlraum durch eine schlitzförmige, rechteckige Seitenwand-Öffnung 10 versehen, so wie sie detaillierter unten beschrieben werden wird. Die linke Seitenwand 8 neigt sich in den 1 und 2 etwas nach innen und bildet somit einen Winkel von etwa 3° zur Vertikalen aus. Infolgedessen ist der Hohlraum rechteckig, parallelepiped mit Ausnahme der Innenneigung der Seitenwand 8. Die Innenneigung ist jedoch so klein, dass sie nicht als wesentliche Abweichung von der rechteckigen, parallelepipeden Form angesehen werden kann, außer in Bezug auf die daraus resultierenden Mikrowellen-Eigenschaften.

Sämtliche den Hohlraum definierenden Wandoberflächen sind in dieser Ausführungsform im Wesentlichen eben, obwohl die geneigte Seitenwand 8 an ihrer Oberseite mit einem vertikalen Wandteil 11 mit geringer Höhe mit der Hohlraumdecke verbunden ist.

Es ist anzumerken, dass in dem gezeigten Beispiel der horizontale Querschnitt des Ofen-Hohlraums durch die von der erhältlichen Bodenbreite B1 zur Deckenbreite B2 nach oben hin abnehmende horizontale Querschnittsbreite nach oben hin schrittweise abnehmen wird. Es ist anzumerken, dass die Breite des horizontalen Querschnitts konstant ist.

Die Mirkowelleneinheit 9 umfasst in einer an sich bekannten Weise ein Magnetron 13 sowie eine Wellenführungsvorrichtung 14, die hiermit zur Zufuhr von Mikrowellen in den Hohlraum durch den Zufuhrschlitz 10 verbunden ist. Wie oben bereits erwähnt, ist dieser Schlitz üblicherweise länglich und rechteckig und an der Oberseite und mittig an der Seitenwand 7 im Verbindungsbereich mit der Hohlraumdecke 5 angeordnet.

Wie aus 2 ersichtlich ist, kann der Ofen eine für Mikrowellen transparente Bodenplatte 16 für eine Lebensmittellast 17 umfassen. Wenn gewünscht, kann diese Platte drehbar sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der gemäß der Erfindung konstruierte Ofen trotz der Zufuhr von Mikrowellen über die Seiten ein Aufheizmuster ergibt, das so gleichmäßig, dass eine sich drehende Bodenplatte als nicht erforderlich angesehen werden kann.

Beispiele typischer Dimensionen für einen Ofen zum Hausgebrauch gemäß der 1 und 2 sind: B1 – etwa 333 mm, B2 – etwa 325 mm; Hohlraumhöhe (oberhalb der Bodenplatte) – etwa 185 mm; sowie Hohlraumtiefe – etwa 370 mm.

3 zeigt schematisch einen vertikalen Querschnitt der gleichen Art wie in 2, welcher eine andere Ausführungsform eines Ofens gemäß der Erfindung darstellt. Der letztere weicht vom Ofen gemäß den 1 und 2 in Bezug auf die Gestalt der geneigten Seitenwand und die Mikrowellenzufuhr ab.

In diesem Beispiel weist die geneigte Seitenwand 8' in 2 einen unteren Teil 21 auf, der vertikal ist, sowie einen oberen, nach innen geneigten Teil 22. Die Innenneigung beginnt etwa auf halber Höhe der Seitenwand und weist eine Neigung von etwa 6° auf. Die Abnahme des horizontalen Querschnitts nahe der Hohlraumdecke ist hierbei etwas größer als in dem Ofen gemäß den 1 und 2, typischerweise etwa 10 mm.

In 3 wird die Mikrowellenzufuhr durch einen rechteckigen Deckenschlitz 10' durchgeführt, der zentral in der Hohlraumdecke 5 platziert ist und dessen lange Seite parallel zu den Hohlraum-Seitenwänden 7 und 8' steht und der durch die Zwischenschaltung einer Wellenführungsvorrichtung 14', die an der Hohlraumdecke angeordnet ist, befördert wird.

Dem Fachmann wird ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt ist und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der anhängenden Ansprüche möglich sind. Beispielsweise ist es möglich, die Seitenwandneigung zwischen den zwei sich gegenüberstehenden Seitenwänden aufzuteilen.


Anspruch[de]
Mikrowellenofen, umfassend einen rechteckigen, parallelepipeden Hohlraum sowie eine Mikrowellenquelle zum Zuführen von Mikrowellen in den Hohlraum (2), die damit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum in Bezug auf seinen Bodenquerschnitt einen nach oben hin kleiner werdenden horizontalen Querschnitt aufweist und der Hohlraum außer in Bezug auf die Innenneigung einer Hohlraum-Seitenwand nahe einer vorderen vertikalen Wand an der Innenseite einer Vordertür (3) ein rechteckiges Parallelepiped ist, wobei die Innenneigung auf halber Höhe der Seitenwände (8, 8') beginnt. Mikrowellenofen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlraum-Seitenwand (7), die der geneigten Seitenwand (8, 8') gegenübersteht, mit zumindest einer an der Oberseite platzierten Schlitzöffnung (10) für die Zufuhr von Mikrowellen versehen ist. Mikrowellenofen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Schlitzöffnung (10') in der Hohlraumdecke (5) zur Zufuhr von Mikrowellen versehen ist, wobei sich die Schlitzöffnung transversal zu einer vertikalen Ebene, in der die horizontale Breite des Hohlraums nach oben hin abnimmt, erstreckt. Mikrowellenofen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Querschnitt des Hohlraums eine Tiefe aufweist, die von etwa 85% bis zu etwa 120% der Breite entspricht. Mikrowellenofen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsbreite oben im Hohlraum (2) im Intervall von etwa 315 mm bis zu etwa 335 mm liegt und dass die Querschnittsbreite von etwa 8 bis etwa 15 mm größer als der Boden ist. Mikrowellenofen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsbreite oben im Hohlraum (2) im Intervall von etwa 385 mm bis etwa 410 mm liegt und dass die Querschnittsbreite von etwa 8 bis etwa 15 mm größer als der Boden ist. Mikrowellenofen gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) eine Höhe von etwa 150 mm bis etwa 220 mm aufweist. Verfahren zur Zufuhr von Mikrowellen in einen rechteckigen, parallelepipeden Mikrowellenofen-Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass in und zum Ausgleich des Effekts der Mikrowellen im Hohlraum das Modus-Gleichgewicht des Mikrowellenfelds durch den vorgegebenen Hohlraum in Bezug auf den horizontalen Querschnitt des Hohlraumbodens und eines nach oben hin abnehmenden horizontalen Querschnitt zumindest im oberen Teil des Hohlraums beeinflusst wird, wobei der abnehmende horizontale Querschnitt durch eine Innenneigung der Hohlraum-Seitenwand (8, 8') zumindest ab der halben Höhe erreicht wird, wobei diese Hohlraum-Seitenwand zu einer vorderen vertikalen Wand an der Innenseite einer Vordertür benachbart ist. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen durch zumindest eine Öffnung (10) in den Hohlraum zugeführt werden, die oben in einer Hohlraum-Seitenwand (7) platziert ist, die der nach innen geneigten Seitenwand (8, 8') gegenübersteht. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen durch eine Öffnung (10') in der Hohlraumdecke (5) in den Hohlraum befördert werden.






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