DE2400021A1

DE2400021A1 - Mikrowellenherd mit wellentyperreger und abstimmvorrichtung

Info

Publication number: DE2400021A1
Application number: DE2400021A
Authority: DE
Inventors: Louis Howard Fitzmayer; Donald James Simon
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-01-02
Filing date: 1974-01-02
Publication date: 1974-07-04
Also published as: JPS5041145A; US3823295A; FR2212735B1; FR2212735A1; CA978262A

Description

Dr. Horst Schüler

Patentanwalt

6 Frankfurt/Main 1
Niddastr» 52

2. Januar 1974 Vo/Cs

2F82-9D-RG-1O847

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Scheriectady, N.Y., U.S.A.

Mikrowellenherd mit Wellentyperreger und Abstimmvorrichtung

Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung der deutschen Patentanmeldung P (Anmelderin Genera] Etetric Company, US-SeriPl-No. 317 206. Anmelderzeichen 2583-9D-RG-10U4) mit der Bezeichnung "Mikrowellenherd mit Wellentyperreger". Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Erzielung einer im wesentlichen gleichförmigen, seitlich gemittelten Feldverteilung in dem Herdrsum eines Mikrowellenherdes, um eine gleichförmige Erhitzung des in dem Herd angeordneten Materials zu erleichtern.

Ss ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektronischen bzw. Mikrowellenherd zu schaffen, der bei einer

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vorbestimmten ultrahohen Frequenz arbeitet und primäre und sekundäre elektromagnetische Feldtypen aufweist, die in dem Herdraum erregt werden, wobei die sekundären Feldtvpen höhere Frequenzen als die vorbestimmte Frequenz aufweisen, und Abstimmittel vorgesehen sind zum Koppeln des sekundären Wellentyps und zur Absenkung dessen Frequenz in- Richtung auf die vorbestimmte Frequenz, um dadurch den Betrieb des Mikrowellenherdes bei leichten, flachen Lasten bzw. Beschickungen zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Heizeinrichtung geschaffen, die eine Umhüllung, die zwei gegenüberliegende parallele Wände aufweist und einen Heizraum zur Aufnahme eines zu erhitzenden Körpers bildet, eine Antenne, die neben der einen der gegenüberliegenden Wände angeordnet ist und entlang einer Achse in den Herdraum hineinragt, die im wesentlichen senkrecht zu der einen Wand verläuft, wobei die Antenne mit einer zugehörigen Quelle elektromagnetischer Energie einer vorbestimmten ultrahohen Frequenz koppelbar ist zum Übertragen der Energie in den Herdraum, um darin einen vorbestimmten primären elektromagnetischen Feldtyp zu erregen, einen geerdeten leitenden Teil, der in dem Herraum neben der anderen der sich gegenüberliegenden Wände angeordnet ist. Antriebsmittel, die mit dem leitenden Teil gekoppelt sind, um eine Rotation dieses Teiles um die Achse der Antenne herbeizuführen, damit in dem Herdraum ein vorbestimmter sekundärer Wellentyp erregt wird, der zu dem primären Wellentyp komplementär ist und eine zweite vorbestimmte ultrahohe Frequenz aufweist, und Abstimmittel umfaßt, die in dem Herdraum angebracht sind, um den sekundären elektromagnetischen Feldtyp zu koppeln und dessen Frequenz in Richtung auf die erste vorbestimmte Frequenz zu verändern, ohne daß die Kopplung des primären elektromagnetischen Feldtyps wesentlich beeinflußt wird. Dadurch wird in dem Herdraum eine Feldverteilung hervorgerufen, die für eine verbesserte Erhitzung des zugehörigen Körpers sorgt.

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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung -weist der leitende Teil eine geerdete leitfähige Welle auf, die in den Herdraum hineinragt·, wobei ihre Längsachse im wesentlichen parallel zu der Feldkomponente des primären Wellentyps angeordnet ist, und ferner umfaßt er einen im allgemeinen L-förmigen Leiterteil, der mit der Welle verbunden ist und zwei miteinander verbundene Schenkelteile aufweist, die in dem Herdraum in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle angeordnet sind, und zwei Abstimmglieder, die in dem Herdraum neben dem vorbestimmten Pfad angebracht und symmetrisch zur Achse davon angeordnet sind. .

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung verschiedener Ausführungsbexspiele näher erläutert.

Figur 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Mikrowellenherdes mit einer erfindungsgemäßen aufgebauten elektronischen Heizeinrichtung.

Figur 2 ist eine vergrößerte Teilansicht von unten auf die Grilleinheit und einen Wellentyperreger und Abstimmteilen nach einem Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1.

Figur 3 ist eine Vorderteilansicht des Herdraümes und zeigt die Anordnung des Wellentvperregers und der erfindungsgemäßen Abstimmglieder.

Figur 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Figur 2 und zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Wellentyprührers .

Figur 5 ist eine schematische Draufsicht auf den Herdraum und zeigt den Bereich des starken resultierenden elektri-

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sehen Feldes der Wellentypen TE und TE , wenn sich der Wellentyperreger in der dargestellten Position befindet.

Figur 6 ist eine ähnliche Ansicht wie Figur 5 von unten und

zeigt den Bereich des starken resultierenden elektrischen Feldes, wenn sich der Wellentvperreger in der in
Figur 5 dargestellten Position befindet.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Elektroherd dargestellt, der insgesamt mit der Bezugszahl FO versehen ist. Der genaue Aufbau des Elektroherdes PO ist in der deutschen Patentanmeldung
P 23 25 506.3 beschrieben. Demzufolge wird an dieser Stelle der
Aufbau des Herdes 50 nur soweit beschrieben, wie es für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.

Der Herd 50 besitzt eine im allgemeinen kastenartige Form und
weist eine Oberwand 51, eine Bodenwand 52, eine senkrechte Rückwand 53, eine Frontwand 55 und zwei sich gegenüberstehende aufrechte Seitenwände 54 auf. Auf der Deckwand Fl des Herdes 50
sind zahlreiche übliche Widerstandsheizeinheiten angebracht, die zusammen mit der anderen Heizeinrichtung des Herdes 50 durch
Steuerungen gesteuert werden, die von einer Steuerpaneele 56
getragen werden, die ihrerseits an der Deckwand 51 an deren Rückseite befestigt ist. Die Frontwand 55 weist eine relativ große

rechtwinklige obere Öffnung 5R und eine relativ kleine rechtwinklig
lige Offnungi^auf, um für einen Zugang zum Innenraum des Herdes zu sorgen. Mit der Frontwand 55 sind zwei Winkelbe.festigungsflansche 63 verbunden, die von den oberen und unteren Rändern
der Öffnung 59. nach innen ragen und mit ähnlichen, nicht gezeigten Flanschen an den Seiten der Öffnung 58 zusammenarbeiten, um einen Türgang zu umgrenzen.

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Eine Tür 60 ist an der Frontwand 55 angebracht, um zwischen einer nicht gezeigten offenen Stellung, die für einen Zugang zum Innenraum des Herdes 50 sorgt, und einer geschlossenen Stellung hin- und herbewegt zu werden, die in Figur 1 dargestellt ist, damit die Öffnung 58 verschlossen ist. In ätvnl icher Weise ist eine Tür 62 auf der Frontwand 55 neben der Öffnung 59 angebracht, um zwischen einer nicht gezeigten offenen Stellung, die für einen Zugang zum Innenraum des Herdes 50 sorgt, und einer geschlossenen Stellung hin- und herbewegt zu werden, die in Figur 1 dargestellt ist, damit die Öffnung 59 verschlossen werden kann. Mit dem oberen BefestigungsfIpnsch 63 ist eine rechtwinklige Trennwand 65 verbunden und führt von dem Befestigungsflansch 63 im wesentlichen senkrecht zur Frontwand 55 nach hinten, um den Innenrnum des Herdes 50 in eine obere Gerätekammer 66 und eine untere offene Kammer 67 zu unterteilen. In der oberen Gerätekammer 66 ist auf der Trennwand 65 ein Verriegelungsmechanismus 68 angebracht, um die Fronttür 60 in ihrer geschlossenen Stellung zu verriegeln.

In der unteren Herdkammer 67 ist ein kurzes Stück unterhalb der Trennwand 65 eine im allgemeinenkastenähnliche metallische Herdurahüllung angebracht, die insgesamt mit der Bezugszahl 70 versehen ist. Dieser Herdmantel hat im wesentlichen die Form eines rechtwinkligen Parallelpipedons und weist eine Oberwand 71, eine Bodenwand 72, eine aufrechte Rückwand 73 und zwei gegenüberliegende, senkrechte Seitenwände 74 auf, wobei das Vorderende des Herdmantels 70 offen ist und mit einer Öffnung 58 der Frontwand 55 des Herdes 50 in Verbindung steht. Die Deck- und Bodenwände 71 und 72 und die Seitenwände 74 des Mantels 70 sind an ihren Vorderrändern mit den Befestigungsflanschen 63 und 64 verbunden, um den Ofenmantel 70 in der Kammer 67 zu haltern und anzuordnen.

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Vorzugsweise sind die Seitenwände 74 des Ofenmantels 70 auf ihren Innenflächen mit nicht gezeigten Befestigungsmitteln versehen, um ein Gestell 75 zu tragen, das zahlreiche seitlich beabstandete parallele Stäbe 77 aufweist, die zu der Seitenwand parallel verlaufen und an ihren Vorder- und Hinterenden durch Endstäbe 78 miteinander verbunden sind, die im wesentlichen parallel zur Rückwand 73 (s. Figuren 3 und 4) angeordnet sind. Innerhalb des Ofenmantels 70 ist dicht neben der Oberwand 71 und im wesentlichen parallel dazu eine Grilleinheit 79 angeordnet, die durch Befestigungsklemmen 71a an der Deckwand 7t befestigt ist. Die Grilleinheit 79 ist vorzugsweise ein Widerstands-Heizelement, das in der in Figur 2 dargestellten Schlangenkonfiguration angeordnet ist.

Die Bodenwand 72 des Ilerdmrntels 70 ist in einem vorbestimmten Abstand über der Bodenwand 52 des Herdes 50 angeordnet und arbeitet mit dieser zusammen, um dazwischen eine untere Gerätekammer zu bilden, zu der ein Zugang durch die Vorderöffnung 59 gebildet wird. In der unteren Gerätekammer 88 ist ?uf der Bodenwand 52 eine Trageeinrichtung 81 pngebracht, auf der ein Magnetron 80 zur Erzeugung elektromagnetischer Energie einer vorbestimmten ultrahohen Frequenz montiert ist, die vorzugsweise 915 MHz beträgt. Das Magnetron 80 wird von einer Leistungseinheit 82 gespeist, die ebenfalls auf der Trageeinrichtung 8t montiert ist. Das Magnetron 80 und die Versorgungseinheit 82 können einen bekannten Aufbau besitzen.

In der unteren Gerätekammer 88 ist ferner ein Gebläse 83 angebracht, um einen Kühlluftstrom über das Magnetron 80 und die Energieversorgung 82 zu leiten, damit diese in bekannter Weise gekühlt werden. Mit den Hochfrequenz-Ausgangsklemmen des Magnetrons 80 ist ein Wellen- bzw. Hohlleiter 84 gekoppelt, dessen oberes Ende in einer komplementären Öffnung aufgenommen ist, die in der Mitte der Bodenwand 72 der Herdumhüllung 70 angeordnet

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und mit einer Antenne gekoppelt ist. die insgesamt mit der Bezugszphi P 5 versehen ist. Diese Antenne strahlt Mikrowellenenergie in den durch die Umhüllung 70 und die geschlossene Fronttüre 60 gebildeten Rpum ab. Die Antenne RP weist vorzugsweise einen zylinderförmigen Met?!!ständer 86 auf, der vertikal nach oben in den Herdraum und im wesentlichen senkrecht zur Bodenwand 72 verläuft und an seinem oberen Ende koaxial mit einem kreisförmigen, leicht konkaven,- scheibenähnlichen kapazitiven Teil 87 verbunden ist. Vorzugsweise besitzt der Ständer 86 eine elektrische Länge von etwa 1/8 der Wellenlänge 7γ der Mikrowellenenergie, die durch das Magnetron 80 erzeugt wird. Die elektrische Gesamtlänge der Antenne RF beträgt etwa A^ /4.

In der oberen Gerätekammer 66 ist ein elektrischer Antriebsmotor 90 montiert, der eine geerdete leitende Ausgangswelle 95 aufweist, die vertikal nach unten durch eine komplementäre Öffnung hindurchführt, die in der Mitte der Oberwand der Herdumhüllung 70 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 95 ist vorzugsweise im wesentlichen koaxial mit dem Ständer 86 der Antenne 85 angeordnet und ragt ein vorbestimmtes Stück in den Herdraum hinein. Vorzugsweise hat die Welle 9^ eine elektrische Länge von etwa λ. /R.

Mit der Welle Π5 ist an ihrem unteren Ende ein WeI 1 entArpenrührer oder -erreger gemäß einem von verschiedenen Ausführungsbeispielen verbunden. Vorzugsweise ist der Wellentvperreger jedoch ein L- oder ein W-förmiger Teil, der allgemein durch die Bezugszahlen 100 und 110 bezeichnet ist, wobei der L-förmige Erreger in den Figuren 1 und 2 und der W-förmiger Erreger 110 in Figur dargestellt ist.

Der Wellentyperreger 100 ist vorzugsweise einstückig aus einem einzigen Stück leitfähigen Materials ausgebildet, wie beispielsweise Metall. Der Wellentyperreger 100 weist einen relativ langen

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Schenkel 10t und einen relativ kurzen Schenkel 105 auf. Der Schenkel 105 ist im wesentlichen senkrecht zum Schenkel 101 angeordnet. Vorzufrsv/eise ist der Wellentvpen- bzw. Moduserreger rus einem relativ dünnen flachen Metrl!stück ausgebildet, das eine ausreichende Breite und Dicke besitzt, um für eine entsprechende mechanische Festigkeit und geeignete Stromführungskapazität zu sorgen. Die Breite sollte ,jedoch vorzugsweise kleiner ρIs oder gleich /\. /8 sein. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Moduserreger 100 in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Oberwand 71 der Herdummantelung 70 verläuft, und er ist sn dem freien Ende des Schenkels 101 mit dem unteren Ende der Welle 95 verbunden, um mit dieser durch den Antriebsmotor gedreht zu werden. Der Schenkel 101 hat vorzugsweise eine elektrische Länge von 3 /V /8... während der kurze Schenkel 105 vorgänge

zugsweise eine elektrischelfvon /\ /4 besitzt, so daß die elektrische Gesamtlänge der Wände 95 und des Moduserregers 1OO etwa gleich 3 Λ./4 ist.

Die Länge, Breite und Höhe des Heizraumes, der durch die Ilerdummantelung 70 umschlossen wird, sind alle vorzugsweise größer als 7\.. Somit sind im Betrieb die Abmessungen des Heizraumes und die Abmessungen der Antenne 75 so, daß bei einer Abstrahlung von Mikrowellenenergie durch die Antenne 75 in den Herdraum dieser als ein Hohlraumresonator wirkt und in diesem der Wellentyp TE₁ _

(II-Tvp") bei einer Frequenz von etwa 920 MIIz gebildet wird, dessen Feldkomponente in der Mitte des Heizraumes ein Maximum und an seinen Vorder- und Ilinterenden ein Minimum besitzt, wobei die Richtung des Feldes 110 im wesentlichen parallel zur Achse der geerdeten YIeIle 95 verläuft, wie es in der eingangs genannten deutschen Patentanmeldung P näher erläutert ist.

Wenn der Moduserreger 100 durch das elektrische Feld 110 gedreht wird, wird der Moduserreger 100 selbst durch das elektrische Feld 110 erregt und erregt seinerseits sekundäre Wellentypen in

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dem Ileizrsum. ffenn,- gennuer gesagt, der kurze Schenkel 10? des Moduserregers 100 in zur Rückwand 7? ppm Helen Stellungen ?ngeordnet ist, erregt er in dem Heizraum des Herdes den Wellentvp TE_{1 o o} bei etwa 030 - 0?F MIIz, wobei die Feldkomponente ein Maximum neben den vorderen und hinteren Enden des Herdraumes und ein Minimum in der Mitte desselben hat. Wenn in ähnlicher Weise der lange Schenkel 101. des Moduserregers 100 in zur Rückwand 73 im wesentlichen parallelen Stellungen pngeordnet ist, erregt er in dem Hohlraum den Wellentvp TE bei etwa 960 MHz, dessen elektrische Feldkomponente ein Maximum in der Mitte des Kerdraumes und ein Minimum neben den vorderen und hinteren.Enden des Ilerdrnumes aufweist.

Sowohl der sekundäre Wellentyp TE als auch der sekundäre

L , Δ , Δ

Wellentyp TE sind komplementär zum primären Wellentyp TE

Δ , Δ , L 11 · ■ .

(jeweils II-Typen) und arbeiten mit diesem zusammen, um den Verlauf des elektrischen Feldes in dem Heizraum auszugleichen. Insbesondere wird deutlich, daß, wenn die sekundären Wellentypen TE und TE_{0 1} periodisch erregt werden durch Drehung

L , Δ , Δ Δ , Δ , χ

des Moduserregers 100 im Heizraum, sich die elektrischen Felder der verschiedenen Wellentvpe'n algebraisch addieren, so daß die resultierende , über der Zeit gemittelte Verteilung des elektrischen Feldes im Herdraum ausgeglichen ist, wodurch eine gleichmäßigere Erhitzung des in dem Herdraum zum Kochen angeordneten Nahrungsmittels erleichtert wird.

Es wird deutlich, daß bei einer Rotation des langen Schenkels des Moduserregers t00 die Phasenorientierung des dadurch erregten Wellentvps TE in bezug auf den primären Wellentyp TE _ automatisch kontinuierlich verändert wird, um für einen optimalen Ausgleich des dabei entstehenden Feldverlaufes zu sorgen. Jedoch hält der Wellentvp TE , der durch den kurzen Sehenkel 105 erregt wird, die gleiche Ph?senorientierung in bezug auf den primären Wellentyp TE _ _Λ aufrecht, wenn der Moduserreger gedreht wird. Somit besteht eine Verzerrung des resultierenden

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Feldes der Wellentvpen TE und TE Um diese Verzerrung im resultierenden Feld der über! ? pert en Vie] lentvpen TE ^ .. und TE₁ _o zu eliminieren, muß eine periodische Phasenumkehr der Y.'ellentvpenorientierung des elektrischen Feldes des V'ellentyps TE in bezug auf d?s elektrische Feld des Tvps TE herbeigeführt werden.

Der Modus- bzw. WeI 1 ent-^perreger 11.0 führt diese Phasenumkehr herbei. Der Moduserreger 1.10 ist im allgemeinen W-förmig und uafpßt zwei identisch aufgebaute L-förmige Abschnitte, die jeweils im wesentlichen identisch mit dem Moduserreger 100 sind. Genauer gesagt, weist der Moduserreger 110 einen ersten lpngen Schenkelteil 111. auf, der E>n seinem einen Ende mit einem ersten kurzen Schenkel teil 115 einstückig ausgebildet ist, der im wesentlichen senkrecht dazu verläuft. Mit dem ersten Schenkelteil 111 ist an dessen anderem Ende das eine Ende eines zweiten langen Schenkelteiles 112 verbunden, das im wesentlichen senkrecht von dem ersten Schenkelteil 111 ausgeht und in einer entgegengesetzten Richtung zum kurzen Schenkelteil 115 verläuft. Mit dem zweiten langen Schenkelteil 112 ist an dessen anderem Ende ein zweites kurzes Schenkelteil 116 einstückig ausgebildet und verläuft von diesem im wesentlichen senkrecht in einer Richtung, die zur Richtung des ersten langen Schenkelteiles 111 entgegengesetzt ist. Vorzugsweise sind die Schenkel teile 111, 112, 115 und 116 des . Moduserregers 110 alle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die zur Oberwand 71 der Heriumhül1ung 70 im wesentlichen parallel verläuft. Der Moduserreger 110 ist an einem Punkt 117 an der Verbindungsstelle der langen Schenkel teile 111 und 112 mit dem unteren Ende der Welle 95 verbunden, um mit dieser durch den Motor 90 gedreht zu werden.

Im Betrieb arbeitet der Moduserreger 110 in der gleichen Weise wie zv/ei L-fftrmige Moduserreger 100. Genauer gesagt, erregen die kurzen Schenke] teile 115 und 11.6 den sekundären Wellentyp ΤΕ_{χ 2}

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wenn sie im wesentlichen parallel zu den Vorder- und Rückwänden des Ilerdraumes angeordnet sind, während der sekundäre Modus bzw.

Typ TE erregt wird, wenn die langen Schenkel teile Itt und " 2 , Z, 1

112 parallel zu den Vorder- und Rückwänden angeordnet sind. Die Wechselwirkung zwischen diesen zwei Typen bewirkt eine periodische Phasenumkehr der Orientierung des Typs TE^ _{2 2} ^{in bezu}£ *>^uf den Typ TE ₁ , wodurch die diagonale Verzerrung des Feldes ausgeglichen wird, wie es in der eingangs genannten deutschen Patentanmeldung P vorgeschlagen ist.

Es wurde nun gefunden, da ^, wenn der Mikrowellenherd für leichte flache Lasten bzw. Beschickungen arbeitet, der Betrieb verbessert werden kann_; wenn die Frequenz des elektrischen Feldes des sekundären Wellentvps. insbesondere des Wellentvps TE_ _ - , näher bei der Frequenz des primären Wellentvps liegt. Um nun diese Annäherung der Differenz zwischen den Frequenzen der primären und sekundären Wellentvpen des elektrischen Feldes herbeizuführen, sind gemäß der vorliegenden Erfindung zwei einstellbare Sonden bzw. Abstimmköpfe vorgesehen, die einen im wesentlichen identischen Aufbau besitzen und ,jeweils mit der Bezugszahl 120 versehen sind. Jeder dieser Abstimmköpfe ist vorzugsweise einstückig aus Metall hergestellt und umfaßt einen flachen, im allgemeinen rechtwinkligen Hauptkörper 121, an dem an seinem einen Ende einstückig ein im wesentlichen senkrecht dazu verlaufender aufrechter Flansch 122 ausgebildet ist. An dem aufrechten Flansch 122 ist an dessen oberem Ende ein kurzer rechtwinkliger Befestigungsflansch 123 einstückig ausgebildet und verläuft im wesentlichen senkrecht dazu von der Richtung des Ilauptkörpers 120 weg."

Bei Benutzung ist der Befestigungsflansch 123 flach gegen die Oberwand 7t der Herdumhül "I ung ⁷O gesetzt und daran durch Schrauben oder Bolzen oder andere geeignete Befestigungsmittel angebracht. In dieser Konfiguration ist der Hauptkörper 121 in einer'

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Ebene im wesentlichen parallel zu der überwand 71 angeordnet,und zwar in einem Abstand unter dieser, der gleich der Länge des aufrechten Flansches 122 ist, wie es um besten pus Figur 3 ersichtlich ist.

Vorzugsweise sind die Abstimmköpfe 120 auf entsprechende Weise auf entgegengesetzten Seiten der WeIJe 95 angeordnet und die Hauptkörper 121 der Abstimmköpfe 120 verlaufen nach innen aufeinander zu, wobei ihre Längsachsen in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet sind, die durch die Längsachse der Welle 95 und oberhalb der Rotationsebene des Moduserregers 100 verläuft. Vorzugsweise sind die Abstimmköpfe 120 im gleichen Abstand von der Welle 95 angeordnet, der etwa gleich der Länge des langen Schenkels 101 des Modus- bzw. WeIlentvperregers 100 ist.

Die Länge und Lage der Abstimmkftpfe 120 sind derart gewählt, daß die Abstimmkftpfe 120 die Abstimmung des primären Wellentyps TE bei 920 MIIz um nicht mehr als einige MHz beeinflussen, während gleichzeitig der Wellentvp TE_ _{o n} bei 960 MIIz gekoppelt und seine Frequenz in das 890-940 MHz-Band abgesenkt wird, wodurch der Betrieb des Mikrowellenherdes bei leichten und flachen Lasten verbessert wird. Bei einer konstruktiven Ausführung des Mikrowellenherdes hatte die Ofenumhüllung 70 eine Höhe von etwa 40 cm (16 Zoll), eine Breite von etwa 58 cm (23 Zoll) und eine Tiefe von vorne nach hinten von etwa 43,R cm (17,25 Zoll), wobei jeder der Abstimmköpfe 120 eine effektive elektrische Länge von etwa A/4 aufwies und im Abstand von etwa 10 bis 12,5 cm (4 bis 5 Zoll) von der Welle 95 angeordnet war. Die Abstimmköpfe 120 waren einzeln eingestellt, um den Wellentyp TE zwischen 890 und 940 MHz abzustimmen.

Wenn der lange Schenkel 101 des Wellentvperregers 100 in die Nähe von einem der Abstimmköpfe 120 kommt, wie es in Figur 5 dargestellt ist, verstimmt er diesen Kopf bzw. Sensor, wodurch ein Ungleichgewicht im Svstem bewirkt wird, das dazu führt, da Q, der

andere Abstimmkopf 120 einen größeren Anteil des Wellentyps

TE₀ koppelt als normal erweise durch den langen Schenkel 101 δ , δ , x.

des Wellentyperregers 100 gekoppelt werden würde. Wenn dies auftritt, kommt der resultierende elektrische Feldverlauf im Herd, der eine Zusammensetzung der Wellentvpen TE und TE ₁

1 , ο , ι. Δ , Δ , I

ist, ins Ungleichgewicht, wobei die Bereiche eines starken resultierenden Feldes an dem oberen rechten Abschnitt und dem unteren linken Abschnitt der Herdumhüllung 70 angeordnet werden, wie es in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. Wenn sich der Wellentyperreger 100 dem anderen Abstimmkopf 120 nähert, tritt ein entgegengesetztes" Ungleichgewicht im resultierenden elektrischen Feldverlauf auf. Es wird deutlich, daß, wenn die Abstimmköpfe 120 richtig angeordnet sind, sich das Ungleichgewicht in dem resultierenden elektrischen Feld von einer Seite zur anderen in der Herdumhüllung 70 bewegt, wenn sich der Wellentyperreger 1.00 dreht, wodurch eine resultierende Erregung des WeI-lentvps TE hervorgerufen wird.

Selbstverständlich tritt eine ähnliche Erscheinung auf, wenn der W-förmige Wellentyperreger 110 anstelle des Wellentyperregers 100 verwendet wird. Wenn sich die langen Schenkel 111 und 112 des Wellentyperregers 110 dem einen der Abstimmköpfe 120 nähern, verstimmen sie diesen Kopf bzw. Sensor, und es wird "deutlich, daß bei dem W-förmigen WeIlentvperreger 110 jeder der Stimmköpfe 120 v/ährend jeder Umdrehung des Wellentyperregers zweimal verstimmt wird. Jedoch verschiebt sich das resultierende Ungleichgewicht in dem elektrischen Feldverlauf in dem Herdraum abwechselnd von einer Seite zur anderen, wenn sich der Wellentyperreger 110 dreht, in der gleichen Weise, wie es vorstehend in bezug auf den WeIlentvperreger 100 beschrieben wurde, so daß eine resultierende Erregung des Wellentyps TE

δ , δ , i~

hervorgerufen wird.

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Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß eine neuartige Anordnung einer elektronischen Heizeinrichtung geschaffen worden ist, die eine im wesentlichen gleichförmige zeitlich gemittelte elektromagnetische Feldverteilung in dem Herdraum liefert, während gleichzeitig die Differenz zwischen den Frequenzen der primären und sekundären Wellentypen des elektrischen Feldes auf ein Minimum herabgesetzt ist, so d?ß eine gleichförmige Erhitzung der Körper in dem Herdrnum erleichtert und die Funktion des Mikrowellenherdes bei leichten, flachen Lasten bzw. Beschikkungen verbessert ist.

Insbesondere wird ein Wellentvperreger angegeben, der in dem elektrischen Feld des primären Wellentyps gedreht wird, um elektrische Felder sekundärer WeIlentvpen bei Frequenzen oberhalb der Frequenz des primären Wellentvps zu erregen. Neuartige Abstimmglieder sind in dem Herdraum angeordnet und so bemessen, daß sie wenigstens einen der sekundären WeIlentvpen koppeln und dessen Frequenz in Richtung auf die Frequenz des primären Wellentvps senken.

Weiterhin wird eine elektronische Heizeinrichtung der oben beschriebenen Art angegeben, bei der die Abstimmvorrichtung ein Paar Abstimmglieder umfaßt, die symmetrisch zum-Wellentvperreger angeordnet sind, um so jedes Ungleichgewicht des resultierenden elektrischen Feldes in dem Herdraum auszugleichen, das durch Wechselwirkung zwischen den Abstimmitteln und dem Wellentvperreger erzeugt wird, wodurch eine Absenkung der Frequenz des sekundären Wellentvps bewirkt wird, während die resultierende Erregung davon nicht beeinflußt wird.

Claims

- AST -

A η s ρ r ίί c he

Mikrowellen-Heizeinrichtung mit einer Umhüllung, die zwei gegenüberliegende Wände aufweist und einen Heizraum zur Aufnahme eines zu erhitzenden Körpers bildet, mit einer Antenne, die neben der einen der gegenüberliegenden Wände angeordnet ist und auf einer Achse im wesentlichen senkrecht zu der einen Wand in den Herdraum hineinrpgt, wobei die Antenne mit einer zugehörigen Quelle elektromagnetischer Energie einer vorbestimmten ultrahohen Frequenz koppelbar ist zum Übertragen der Energie in den Herdrsum, so daß darin ein vorbestimmter primärer Wellentvp eines elektromagnetischen Feldes erregbar ist. mit einem geerdeten Leiterteil, das in dem Ilerdraum neben der anderen der sich gegenüberliegenden Wände ■ angeordnet ist, und mit einer Antriebsvorrichtung, die mit dem Leiterteil zur Herbeiführung einer Rotation um die Achse der Antenne verbunden ist zur Erregung eines vorbestimmten sekundären Wellentyps in dem Hohlraum, der zu dem primären Wellentyp komplementär ist und eine zweite vorbestimmte ultrahohe Frequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Herdraum Abstimmittel (120) zum Koppeln des sekundären Wellentvps des elektromagnetischen Feldes und zum Verändern dessen Frequenz in Richtung auf die erste vorbestimmte Frequenz angebracht sind, ohne daß die Kopplung des primären Wellentvps wesentlich beeinflußt ist, derart, daß in dem Herdraum eine im wesentlichen gleichförmige, über der Zeit gemittelte Feldverteilung erzielbar ist. '.■,.-■

2. MikroveHen-IIeinzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet . d?ß die zweite vorbestimmte Frequenz höher ist als die erste vorbestimmte Frequenz und die Abstimmittel (120) die Frequenz des sekundären Wellen-

0 9 ■: ? ^η / C S 4 6

- 4.6 -

typs in einen Bereich absenken, der unter der zweiten vorbestimmten Frequenz liegt und die erste vorbestimmte· Frequenz einschließt.

Mikrowel 1 en-Heiz.einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste vorbestimmte ultrahohe Frequenz etwa 915 MIIz und die zweite vorbestimmte Ul tr?hohe Frequenz etwa 960 MHz betragen und die Abstimmittel (1.20) die Frequenz des sekundären Wellentvps puf einen Frequenzbereich zwischen 800 und 940 MIIz absenken.

Mikrovenen-IIeizeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dpQ, dps Leiterteil (tOO) im allgemeinen L-förmig ist und zwei miteinander verbundene Schenke]teile (101, 105) aufweist, die in dem Herdrpum in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Achse der Viel Ie (95) angeordnet sind, die mit dem Leiterteil an dem freien Ende von einem der Schenkelteile verbunden ist für eine Rotation derselben auf einem vorbestimmten Pfad um die Achse der Welle, und zwei Abstimmglieder (120) vorgesehen sind, die in dem Herdraum neben dem vorbestimmten Pfad angebracht und symmetrisch zur Achse der Welle (95) angeordnet sind.

Mikrowe] 1 en-IIeizeinrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet , öpR das Leiterteil bei seiner Rotation periodisch zwei vorbestimmte sekundäre Wellentvpen erregt, die zu dem primären komplementär sind, wobei der eine der sekundären Wellentvpen eine zweite vorbestimmte ultrahohe Frequenz und der andere sekundäre Wellentvp eine Frequenz aufweist, die zwischen den ersten und zweiten vorbestimmten Frequenzen liegt.

' Π ;· A 6

6. Mikrowellen-IIeizeinrichtung n^ch. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorbestimmte ultrshohe Frequenz etwa 915 MIIz und die zweite vorbestimmte ultrahohe Frequenz etwa 060 MHz beträgt.

Jaikrowellen-Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet . daß ,jedes der Abstiiutngl ieder (X2O) eine effektive elektrische Länge aufweist, die etva gleich einem Viertel der Wellenlänge der elektromagnetischen Energie ist_; die von der Quelle in den Herdraum geleitet ist.

8. Mikrowellen-IIeizeinrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet . daß jedes der Abstimmglieder (120) im allgemeinen L-förmig ist und einen ersten Schenkel, der im wesentlichen senkrecht zur Welle angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der mit dem ersten Schenkel einstückig susgebildet und im wesentlichen senkrecht dazu angeordnet ist, wobei die Abstimmglieder auf entsprechende Weise auf gegenüberliegenden Seiten der Welle und im gleichen Abstand dazu angeordnet sind.

9. Mikrowellen-IIeizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daßdie Längsachsen der ersten Schenkel im wesentlichen auf einer Linie liegen.

10. Mikrowellen-Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterteil im allgemeinen L-förmig ist und ein Paar miteinander ver-

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bundener 'Schenkelteil e aufweist, die in einer gemeinsamen Ebene im wesentlichen senkrecht zur Achse der WeI 1 e angeordnet sind, und die Abstimmglieder jeweils im allgemeinen L-förmig sind und einen ersten Schenkel, der im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle angeordnet ist und einen zweiten Schenkel aufweist, der einstückig mit dem ersten Schenkel ausgebildet und im wesentlichen senkrecht dazu angeordnet ist, wobei der erste Schenkel jedes Abstimmgliedes oberhalb der Ebene des Leiterteiles liegt und die Längsachsen im wesentlichen auf einer Linie mit dem Leiterteil liegen.

11. Mikrowellen-Heizeinrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet . daß das Leiterteil im allgemeinen W-förmig und symmetrisch zur Achse der Welle angeordnet ist, jedes der Abstimmglieder im allgemeinen L-förmig ist und einen ersten Schenkel. der im wesentlichen senkrecht zur Achse der We!Ie angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der einstückig mit dem ersten Schenkel ausgebildet und im wesentlichen senkrecht dazu angeordnet ist, wobei die ersten Schenkel der Abstimmglieder oberhalb der Ebene des Leiterteiles angeordnet sind und ihre Längsachsen mit dem Leiterteil im wesentlichen auf einer Linie liegen.

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