专利名称：电炊炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电炊炉，它至少包括一个微波能源，以便通过波导提供厘米波的加热场。
在微波方式的炊具中通常遇到的问题在于，在加热箱中获得微波能量的良好分布。事实上已知当炉工作期间在加热箱中建立了一种驻波工作状态。其结果是，激励型电场在加热箱中表现为电压波腹及波节，它们分别地相应于加热箱中不同地点上的所谓热点及所谓凉点。
对于改善食品(固态或液态食品)用微波能量的烹调或加热，人们已提出了多种解决方案。
第一种类型的解决方案在于，在加热箱中预设一个扰波器，以便不断地修改在加热箱中建立的驻波状态，及由此使热点及凉点位移。
另一种现时很广泛使用的方法是将待加热或待烹调食品置于一个转盘上。食品对热点的相对移动便使得加热能均匀。
微波能量分布的改善同样可通过在加热箱一个壁中开出的两个洞口的偏置来将微波能量供给加热箱。
图1及2概要地表示根据以下原理工作的公知微波炉的内部在这些图中，可以看到一个由后壁10、顶壁11、下壁12及两个侧壁13和14限定的闭合加热箱1。侧壁1 3包括两个沿壁13的垂直线叠置的水平孔口130及131，用于导入微波能量。微波是由一个磁控管的天线(未示出)产生的并借助-波导2发送到该加热箱中。波导2呈直角平行六面体的总体形状，其纵向轴是垂直的。该波导被两个垂直于波导纵轴并隔开限定波导长度1的稳定距离d的矩形平面20及21横向地限定界线。这两个面确定了波导波被反射的参考面。这两个面20、21在它们之间直角地连接着两个矩形面22、23，后两个矩形面平行于侧壁13，且每个面具有两个长度为d的边b1，b2，b3，b4。离侧壁13最远的表面22具有一个设有入口25的侧向延伸部分24，用于接收磁控管天线产生的微波。面23构成波导波的输出平面并由包括两个与孔口130及131相应布置的孔口230及231。在一些公知的实施方式中，波导的输出面直接地由加热箱的一个侧壁部分构成。
本发明涉及上述这种结构的改进，它能允许闭合加热箱内部能量的更好分布。
更确切地，本发明的目的在于一种电炊炉，它包括一个闭合加热箱，一个微波能源及一个明显平行方面体形状的波导，该波导由两个隔开预定距离的平行平面中的明显矩形的两个面横向地限定界线，波导的输出是由位于输出平面中的至少两个区域实现的，输出面与所述两个面垂直并由与该两个面相连接的两根平行边限定界线，其特征在于所述边具有的长度大于所述两个面隔开的距离，以便使在闭合加热箱内部在平行于输出平面的激励平面中横电场激励和/或横磁场激励模数处于最佳状态。
在读了以下参照附图的说明后将会对本发明及它产生的优点更好地理解，附图为-图1是根据现有技术的有关一个闭合加热箱及一个波导的概要透视图；-图2是沿通过图1中波导中心的一个垂直平面的截面图，-图3是根据本发明一个优选实施方式的有关一个闭合加热箱及一个波导的概要透视图；-图4是图3中带有波导的加热箱侧壁的正视图；-图5a及5b分别概要地表示在根据现有技术的波导情况下及在根据本发明的波导情况下激励的横电场和/或磁场模数；-图6表示根据本发明一个可能实施方式的波导输入侧的正视图；-图7表示图6中波导的输出平面的正视图；-图8是沿图6中线C-C的一个剖面；-图9是沿图6中线A-A的一个波导截面；-图10是沿图6中线B-B的一个波导截面。
图1及图2已在现有技术介绍中被描述。在以下的图中，使用相同标号来表示共同的部件。
如从关于本发明一个优选实施方式的图3及4中可看到的，波导2’为明显的平行六面体的形状，它在横向上由两个明显矩形的面20’，21’限定边界，及在纵向上由两个面22’及23’限定边界，后两个面如图1中面22及23那样，形成该波导的输入面及输出面。但是与图1中波导2不同，根据本发明的一个基本特征，分别限定波导输入面23’及输出面22’的边界的边b’1，b’4及b’2，b’3与面20’及21’相连接，这些边具有的边长l大于所述面20’，21’隔开的距离d。因此波导2’不再是一个正平行六面体，而是一个斜平行六面体，其纵向轴平行于边并相对于与端面20’及21’的垂直轴线倾斜。其结果是，对于两个面20’及21’隔开相同距离d，据本发明的波导具有的长度l大于图1中波导2的长度，正如现在要解释的，这使得在闭合加热箱内部，在平行于波导输出平面23的激励平面中横向电激励和/或磁激励模数处于最佳状态。
作为一个非限制性例子，以下假定，闭合加热箱的尺寸规定为34cm长，34.4cm深及21.2cm高。考虑到这种尺寸，理论上在闭合加热区内的可能激励模数可计到205。实际上，一个空腔中的模表现为如同一个带通滤波器，其中通带约为对于中心频率为2450MHz的负载频率140MHz。在此条件下，可以证明，在闭合加热区中仅有15个模可能被激励。如果用TEmnp及TMmnp分别表示横电场模及横磁场模，及m表示闭合加热区长度上的振荡，n表示高度上的振荡及p表示深度上的振荡，这15个模将如下-TE033，为2493MHz，-TE215及TM215，为2465MHz，-TE224及TM224，为2423MHz，-TE232及TM232，为2468MHz，-TM330，为2522MHz-TE404，为2519MHz-TE422及TM422，为2463MHz，-TM502，为2434MHz，-TE510，为2380MHz，及-TE511及TM511，为2419MHz。
在这样一个优选实施例中，即其中波导放置在闭合加热区的一个壁上，例如壁13上，波导的输出区域分布在高度上。为了被垂直激励，位于和输出面平行的各激励面中的加热模应具有相对波导一输出区域的电压波腹。因此，所有不具有高度上波腹的TEmop或TMmop形式的模将不能被激励。此外，其中心频率高频率2450MHz很远的模将被非常弱地耦合。可以证明，最后适于激励的占优势的模是模TE033，TE215，TM215，TE232，TM232，TE422，TM422。
图5a及5b可在分别用现有技术的波导结构及根据本发明的波导结构激励的横电场和/或横磁场模数之间建立比较。标号P表示一个与波道输出平面平行的模激励平面。该激励平面与闭合加热箱侧壁13具有相同的尺寸。在该平面P内部，表示出各适于激励的不同横电场模的电压波腹。这些位置的表示是，用点表示模TE033，用叉表示模TE232，用矩形表示模TE422，及用菱形表示模TE215。在图5a中，在一个激励平面P上叠放着图1中所示类型的波导的输出平面23，该输出平面具有两个其形式为两矩形孔口230及231的输出区域，它们沿垂直纵向轴分布并以该轴为中心。如前所述，该输出平面在高度上以两个面20及21为限界，并具有两根与这两个面直角地相连接的侧边b1和b4。在该图5a上，可以看到，输出区域230及231面对着两个模为TE033的电压波腹。因此，在具有根据现有技术的波导结构的平面P中仅是该模可能被激励。
在图5b中，根据本发明的波导的输出平面23’被与表面20’及21’相连接的两个边b’1及b’4限界，这些边的长度l大于这两个表面隔开之距离d。在沿和图5a中相同高度上分布的孔口230，231中，可以看到。这两孔口现在面对着两个模TE033的波腹，两个模TE422的波腹及两个模TE232的波腹。在图5b中所示的波导因此可激励三种横电场模。因而，借助本发明，可以使在激励平面P中激励模的数目处于最佳状态，并由此使加热箱内部的能量分布优化。
根据本发明，还可以设置第三个孔口232、如图5b中虚线框所示，来改善受激励的模数目，该孔口232被设置成面对着模TE215的波腹。
在图5b上，长孔口230，231及232具有一个与波导端面20’及21’倾斜地延伸的纵轴。由于该波导纵轴的倾斜，来自磁控管天线的微波要到达同一孔口的二个端部不会经过相同的距离。其结果使一个孔口的两个端部之间产生了相位差。在一个孔口各端上波相位的不一致引起了穿过该孔口发射到加热箱中的电场不是最大的。在本发明的一个特别有利的实施方式中，使长孔口230至232相对与端面20’及21’平行的输出平面23的横向轴倾斜地布置，以便使来自天线的波到达同一孔口的两个端部所经过距离的差别减小。在孔口中入射波的一致性得到改善，同样也改善了发射的功率。在孔口倾斜得使其具有的纵轴与波导的纵轴相垂直的情况下，该一致性是理想的。实际上，该倾斜角将在由平面23’中与表面20’，21’平行的横轴及平面23’中与波导纵轴垂直的横轴为限界的扇角区中选择。
根据本发明的另一有利特征，波导输出平面的长孔口，它可直接地在加热箱壁上开出或在波导壁上开出，其具有一个椭圆形状(见图7)。事实上，可以指出，穿过长孔口发射的场EF可由以下关系式表示EF=Ua---(1)]]>式中，U代表穿过孔口时的电压，及a代表长孔口的宽度。
通常认为，电压U如同一个正弦的拱弧在孔口的长度上演变。在矩形孔口的情况下，在孔口长度上宽度是恒定的。因此，根据关系式(1)，发射场EF精确地遵循电压的变化规律。当使用椭圆形状的孔口时，孔口的两端的宽度差不多为零，而向着中心其宽度变宽。其结果是，场EF在孔口长度上基本保持不变。因此在椭圆孔口的情况下发射能量增大。
现在我们将参照附图6至10来描述适合本发明的波道结构，它们尤其适用于一种电炊炉，该炉能在两个不同的水平面上接收待加热食品，其下水平面例如基本对应于炉底的水平面，而所谓上水平面例如对应于加热箱的半高度。
在一个图示非限制性例中，波导输出平面23’直接地设在加热箱的侧壁13中，因此，图7中仅表示出输出平面23’相对于孔口230，231及232的限界。
波导端面20’及21’隔开一具体地等于165mm的距离d，而边b’2，b’3或b’4，b’1隔开一个具体地等于86mm的距离并各具有约178mm的长度。这时波导被放置在加热箱侧壁上，并使得端面20’及21’平行于加热箱的底壁及顶壁延伸，因此波导的纵向轴相对于垂直线大约倾斜22度。用于将波输入波导中的孔口25具体地在正交投影上位于距端面20’一段为94.5mm的距离处。孔口25具有其直径具体等于30.6mm的圆形横截面。从输出平面23’到输入平面22’的距离约为21mm。输出平面23’到延伸部分24的端部之距离约为41mm。以上的尺寸允许获得一个非谐振的波导。波的输出是在三个椭圆开口230至232(图7)的标高上实现的。中间孔口232有利地位于加热箱上部标高附近。以此方式，该中间孔口232可以一方面与上孔口230，另一方面与下孔口231建立彼此足够去耦的两个干扰区，并由此很少受放置在两个加热水平面中任一个上的负载的影响。孔口230至232的纵轴例如相对输出平面23’的横轴倾斜11.5度并平行于表面20’及21’。这样的选择允许在高释放功率及两水平面上温度的均衡之间得到很好的协调。
孔口高度的位置最好同样根据TEmnp或TMmnp形式的模的电压波腹来选择，n为整数，它相应于高度上的振荡数并等于1，2或3。
此外，可以看出，图7中所示的孔口230，231及232具有不同的尺寸。这可使全部释放功率有利地增大，并同时能遵守阻抗匹配的规则。
权利要求
1.电炊炉，包括一个加热箱(1)，一个微波能源，及一个明显为平行六面体形状的波导(2’)、它横向地由两个明显为矩形的面(20’，21’)限定边界，这两个面位于隔开预定距离(d)的两个平行平面中，波导波的输出是由位于输出平面(23’)中的至少两个区域(230，231)来实现的，输出面与所述两个面垂直并由与这两个面相连接的两根平行边(b’1，b’4)限定界线，其特征在于所述边具有的长度(l)大于所述两个面(20’，21’)隔开的距离(d)，以便使在加热箱内部在平行于输出平面的激励平面中横电场激励和/或横磁场激励模数处于最佳状态。
2.根据权利要求1的电炊炉，其特征在于长度(l)被这样地确定，即使得用于输出波导波的区域(230，231)面对着所述模的相应电压波腹定位。
3.根据上述权利要求中任一项的电炊炉，其中加热箱(1)被一个后壁(10)、一个顶壁(11)、一个底壁(12)及两个侧壁(13，14)限定边界，其特征在于波导(2)被定位得使输出平面(23’)平行于侧壁(13，14)。
4.根据权利要求3的电炊炉，其特征在于加热箱(1)用于在两个不同水平面、即上及下水平面上接收待加热食品；及波导的输出平面包括位于上水平面附近的第三中间输出区域(232)。
5.根据权利要求4的电炊炉，其特征在于用于输出波的孔口(230，231，232)根据横电场模和/或横磁场模的电压波腹的位置沿高度分布。
6.根据上述权利要求中任一项的电炊炉，其特征在于它包括一个在波导输出平面中与两个面(20’，21’)相连接的壁(13，23’)；及波导波输出的区域是用长形孔口(230，231，232)来实现的，这些孔口相对于与所述边(b’1，b’4)平行的壁的纵轴横向地延伸并具有位于所述壁的纵轴上的几何中心。
7.根据权利要求6的电炊炉，其特征在于长方形孔口(230。231，232)具有一根纵轴，该纵轴具有一个倾斜角，该倾斜角被包括在由壁(13，23’)中与两表面(20’，21’)平行的横轴及由壁(13，23’)中与波导纵轴垂直的横轴为限界的扇角区中。
8.根据权利要求6或7的电炊炉，其特征在于长形孔口(230，231，232)呈椭圆形状。
9.根据权利要求6至8中任一项的电炊炉，其特征在于各长形孔口具有不同的尺寸。
10.根据以上权利要求中任一项的电炊炉，其特征在于两个面(20’，21’)隔开的距离(d)具体等于165mm；及与这两个相连接的边(b’1，b’4)的长度具体等于178mm。
全文摘要
本发明涉及一种电炊炉,包括一个加热箱(l),及一个明显为平行六面体形状的波导(2’),它横向地由两个明显为矩形的面(20’,21’)限定边界,这两个面位于隔开预定距离( d)的两个平行平面中,波导波的输出是由位于输出平面(23’)中的至少两个区域(230,231)来实现的,输出面与所述两个面垂直并由与这两个面相连接的两根平行边(b’1,b’4)限定界线。所述边的长度(1)大于这两个面(20’,21’)隔开的距离(d),以便使在加热箱内部在平行于输出平面的激励平面中,横电场激励和/或横磁场激励模数处于最佳状态。
文档编号H05B6/80GK1229567SQ97197640
公开日1999年9月22日 申请日期1997年7月11日 优先权日1996年7月15日
发明者J·C·德罗贝尔特, M·G·德马太斯 申请人:穆里内克斯股份有限公司