專利名稱：含有微波輻射天線的微波爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波爐，尤其涉及一種含有微波輻射天線的微波爐，此天線用來輻射使?fàn)t腔均勻加熱的微波。
普通的微波爐見如日本專利公開號(hào)為62-295386的專利文獻(xiàn)中所公開的內(nèi)容。在這種普通的微波爐內(nèi)，磁控管產(chǎn)生的微波通過一波導(dǎo)傳播到一個(gè)容納食品并使之加熱的爐腔內(nèi)。

圖1是普通微波爐的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)分解透視圖。
參見圖1，圖中未畫出的磁控管的輸出天線產(chǎn)生的微波在矩形波導(dǎo)102內(nèi)傳播。與圖中未畫出的腔體接觸的波導(dǎo)102的側(cè)壁上，用于耦合的突出部分103大體上成一截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)，突出伸向波導(dǎo)內(nèi)部。耦合孔104位于突出部分103頂部的中心。圓柱形輻射天線105由罩蓋106支托，并穿過耦合孔104。罩蓋106由絕緣材料制成。
這種普通的微波爐由于圓柱形輻射天線105和耦合突出部分103的側(cè)壁之間產(chǎn)生的電場(chǎng)而將微波輻射入未畫出的爐腔。輻射方向與電場(chǎng)方向成直角。因?yàn)闋t腔的截面積比起爐腔側(cè)壁處耦合突出部分103的開孔面積要大得多，所以提供給爐腔的單向微波不會(huì)在爐腔內(nèi)廣泛散開，從而導(dǎo)致加熱的非均勻性。
為了實(shí)現(xiàn)爐腔內(nèi)的均勻加熱，日本實(shí)用新型公開號(hào)為53-50122的文獻(xiàn)中公開的一種微波爐，使用螺絲將一種平板狀輻射天線直接固定到磁控管的天線上。圖2是這種普通微波爐的磁控管和輻射天線結(jié)構(gòu)分解透視圖。
參見圖2，平板狀輻射天線113用螺絲或類似物件固定在磁控管111的天線112上。輻射天線113上有許多溝槽115，使之能以多種模式產(chǎn)生能量放射。
圖3是微波以圖2所示結(jié)構(gòu)傳播的示意圖。參見圖3，發(fā)射的微波(用空心箭頭表示)與爐腔116和輻射天線113之間產(chǎn)生的電場(chǎng)(用一般箭頭表示)成直角。輻射的范圍被限制在圖3中用虛線表示的范圍內(nèi)。這就意味著爐腔內(nèi)的加熱是非均勻的。
另外，因?yàn)檩椛涮炀€113是用螺絲114固定到磁控管111的天線112上的，所以由于使用期間的振動(dòng)或者在修理等工作后重新固定輻射天線113時(shí)螺絲114擰得不夠緊，會(huì)在天線112和輻射天線113之間形成一縫隙，縫隙間有可能產(chǎn)生火花。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減小爐腔內(nèi)微波輻射的非均勻性、從而抑制食品加熱的不均勻性的微波爐。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種能夠防止在輻射天線和爐腔內(nèi)磁控管的天線之間產(chǎn)生火花的微波爐。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種無需更改天線的基本設(shè)計(jì)就能夠精細(xì)調(diào)整爐腔內(nèi)微波漫射狀態(tài)的微波爐。
本發(fā)明所述微波爐包括一爐腔、一磁控管、一波導(dǎo)以及一輻射天線。需要加熱的物品放置在爐腔內(nèi)。磁控管包括一產(chǎn)生微波的輸出天線。波導(dǎo)將磁控管的輸出天線發(fā)射出來的微波提供給爐腔。波導(dǎo)大體上呈一截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)，爐腔一側(cè)的截面積比磁控管一側(cè)的截面積大。磁控管的輸出天線從波導(dǎo)磁控管一側(cè)底部突出伸向波導(dǎo)的內(nèi)部空間。微波輻射天線環(huán)繞磁控管的輸出天線，固定在波導(dǎo)的內(nèi)部空間，并與波導(dǎo)和磁控管的輸出天線保持一定距離，從而不會(huì)在它們之間產(chǎn)生任何火花。
本發(fā)明的另一種情況是，微波爐包括一固定在波導(dǎo)上的、用介質(zhì)材料制成的固定板，并且大體在板的中心位置有一開孔，讓磁控管的輸出天線穿過。輻射天線固定在此固定板的開孔周圍。
本發(fā)明的另一種情況是，開孔的孔徑大體與磁控管輸出天線的直徑相等。
本發(fā)明進(jìn)一步情況是，輻射天線附裝在固定板磁控管側(cè)表面的開孔周圍。
本發(fā)明的進(jìn)一步情況是，輻射天線的一部分朝向爐腔的至少一個(gè)側(cè)面以及磁控管一側(cè)彎曲。
本發(fā)明的又一種情況是，輻射天線在離開中心的某一距離處有一開孔，讓磁控管的輸出天線穿過。
本發(fā)明的又一種情況是，輻射天線上有一讓磁控管的輸出天線穿過的開孔，一輻肋環(huán)繞開孔的周邊，并大體與輸出天線平行。
本發(fā)明的又一種情況是，固定的輻射天線相對(duì)于爐腔的側(cè)壁傾斜。
本發(fā)明的另一種情況是，在輻射天線的外周邊和固定板的外周邊之間的固定板上形成一個(gè)開孔，因而從輻射天線到波導(dǎo)之間不會(huì)產(chǎn)生直接的電流通路。
本發(fā)明進(jìn)一步另一種實(shí)施例是，輻射天線呈一平板形狀。
因?yàn)槲⒉ㄊ怯纱趴毓艿妮敵鎏炀€和輻射天線之間產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)射出來的，而且也是由輻射天線和波導(dǎo)側(cè)壁之間產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)射出來的，所以微波的發(fā)射區(qū)比起微波只由磁控管的輸出天線和波導(dǎo)側(cè)壁之間產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)射出來的發(fā)射區(qū)大。所以，爐腔內(nèi)微波輻射的非均勻性可被抑制，從而進(jìn)一步使食品加熱的非均勻性受到抑制。
因?yàn)檩椛涮炀€是附裝在具有開孔的、由介質(zhì)材料制成的固定板上，磁控管的輸出天線通過此開孔，并與波導(dǎo)以及磁控管的輸出天線保持一恒定距離，所以輻射天線與波導(dǎo)之間以及在輻射天線與輸出天線之間不會(huì)產(chǎn)生火花。
因?yàn)楣潭ò宓拈_孔直徑大體上與磁控管輸出天線的直徑相等，所以固定板在輻射天線修理而卸下以后可被固定住，從而可以防止產(chǎn)生不必要的火花。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，將輻射天線固定在固定板磁控管側(cè)面的開孔周圍，從而避免產(chǎn)生不必要的火花，可以防止食品加熱期間因?yàn)檎掣降捷椛涮炀€上而產(chǎn)生的食品污染。
本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，輻射天線的一部分朝向至少一個(gè)爐腔側(cè)壁和磁控管側(cè)壁彎曲，從而使微波在爐腔內(nèi)以一更復(fù)雜的方式漫射，可以抑制加熱的非均勻性。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，磁控管的輸出天線在離開輻射天線的中心處的某一位置穿過一個(gè)開孔，有意識(shí)地使微波發(fā)射具有方向性，從而改善加熱的非均勻性。
因?yàn)檩椑攮h(huán)繞磁控管輸出天線穿過的開孔的整個(gè)周邊，并大體上與輸出天線平行，所以輻射天線和磁控管輸出天線之間的微波耦合得到增強(qiáng)，從而進(jìn)一步提高輻射天線的微波發(fā)射效率。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，固定輻射天線時(shí)，使輻射天線朝向爐腔側(cè)壁傾斜，使微波在爐腔內(nèi)以一更復(fù)雜的方式漫射，從而抑制加熱的非均勻性。
在輻射天線的外周邊和固定板的外周邊之間的固定板上一個(gè)區(qū)域內(nèi)作一開孔，從而從輻射天線到波導(dǎo)之間不產(chǎn)生直接的電流通路，即使食物粘附到固定板的表面而產(chǎn)生污染，也可以增大固定板的表面電阻率。所以，可以防止產(chǎn)生不必要的火花。
本發(fā)明的上述以及其他目的、特征、情況以及優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行下述詳細(xì)描述后將變得更加明顯。
圖1是一例普通微波爐波導(dǎo)的分解透視圖。
圖2是一例普通微波爐輻射天線的分解透視圖。
圖3是圖2所示普通輻射天線的微波傳播示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述微波爐的載面圖。
圖5是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例所述微波爐主要部件的截面圖。
圖6是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例所述輻射天線的平面圖。
圖7是由本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例所述輻射天線傳播微波的示意圖。
圖8和圖9是描述本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例效果的曲線圖。
圖10是本發(fā)明第二種實(shí)施例所述微波爐的主要部件截面圖。
圖11是本發(fā)明第二種實(shí)施例所述輻射天線傳播微波的示意圖。
圖12是圖10所示第二種實(shí)施例經(jīng)改進(jìn)的主要部件的截面圖。
圖13是本發(fā)明第三種實(shí)施例所述微波爐的主要部件截面圖。
圖14是用本發(fā)明第三種實(shí)施例所述微波爐進(jìn)行解凍實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
圖15是本發(fā)明第三種實(shí)施例一種改進(jìn)輻射天線的主要部件截面圖。
圖16是用圖15所示微波爐進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
圖17是本發(fā)明第三種實(shí)施例另一種改進(jìn)輻射天線的主要部件截面圖。
圖18是本發(fā)明第三種實(shí)施例經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)的主要部件截面圖。
圖19是本發(fā)明第四種實(shí)施例所述輻射天線的平面圖。
圖20是本發(fā)明第四種實(shí)施例的一種改進(jìn)后的主要部件截面圖。
圖21是本發(fā)明第五種實(shí)施例所述微波爐主要部件的截面圖。
圖22是本發(fā)明第五種實(shí)施例所述輻射天線的平面圖。
圖23是用本發(fā)明第五種實(shí)施例所述微波爐進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表。
圖24是本發(fā)明第六種實(shí)施例所述微波爐主要部件截面圖。
圖25是本發(fā)明第六種實(shí)施例所述輻射天線的平面圖。
圖26是本發(fā)明第六種實(shí)施例一種改進(jìn)的主要部件截面圖。
圖27是本發(fā)明第七種實(shí)施例所述微波爐的主要部件截面圖。
圖28是本發(fā)明第七種實(shí)施例所述輻射天線的平面圖。
圖29是本發(fā)明第七種實(shí)施例另一例輻射天線平面圖。
參見圖4，本發(fā)明一種實(shí)施例所述微波爐包括一外殼1、一待加熱的食物3通過一前部開孔(圖中未畫)放入的爐腔2、一在烹調(diào)期間旋轉(zhuǎn)并且爐腔2內(nèi)的食物3放在上面的轉(zhuǎn)臺(tái)4、一用來使轉(zhuǎn)臺(tái)4旋轉(zhuǎn)的電機(jī)5、一穿越爐腔2的底2a的轉(zhuǎn)軸6(轉(zhuǎn)軸的一端與轉(zhuǎn)臺(tái)4相連，另一端與電機(jī)5相連)、一波導(dǎo)7(大體具有一截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)，一個(gè)開孔位于爐腔2的一個(gè)側(cè)壁2b)、一與開孔相對(duì)的固定于波導(dǎo)7的底部側(cè)面的磁控管8、以及一云母防護(hù)板9(在爐腔2的側(cè)壁2b處罩住波導(dǎo)7的開孔)。
波導(dǎo)7大體具有一如上所描述的截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)，其截面積在爐腔2的側(cè)壁2b開孔處最大，且當(dāng)與側(cè)壁2b的距離增大時(shí)變小。其距離開孔的最遠(yuǎn)處底部側(cè)面的直徑至少為80mm。
圖5是圖4中虛線包圍部分A的放大截面圖。參見圖5，磁控管8包括一帶有陽極和陰極(圖中未畫)的真空管容器19、用銅焊或類似的方法固定到真空管容器19上去的輻射片10、磁鐵11、一沿軸向兩側(cè)把真空管容器19和磁鐵11夾持在一起的軛鐵12、以及從真空管容器19突出來的輸出天線13。輸出天線13包括一位于天線13一端的天線罩(antenna cap)14a以及一陶瓷絕緣管14b。
由介質(zhì)材料如云母制成的固定板16與輸出天線13的軸向垂直，并與天線罩14a連在一起。由一種金屬如鋁制成的平面的輻射天線15與固定板相連，并與天線罩14a保持一預(yù)定距離。
圖6是裝在固定板16上的輻射天線15的平面圖。固定板16上的開孔17大體上位于固定板16的中心。輻射天線15大體上成環(huán)形，其外周長(zhǎng)小于固定板16的外周長(zhǎng)，其內(nèi)周長(zhǎng)大于開孔17的直徑，輻射天線15固定在開孔17的周圍。輻射天線15安裝時(shí)用輻射天線15的周邊上成120°角的輻肋15a、15b、15c分別插入固定板16上的安裝孔16c、16d和16e。如圖5所示，將天線罩14a插入開孔17內(nèi)、并將固定板16的周邊上形成的輻肋16a和16b插入波導(dǎo)7的側(cè)壁上形成的槽內(nèi)(圖中未畫)，使固定板16緊固在波導(dǎo)7內(nèi)。
插入開孔17內(nèi)的天線罩14a與輻射天線15之間的距離大約定為2mm，從而在這個(gè)間隙內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生火花，并有效地耦合在一起產(chǎn)生微波。輻射天線15與波導(dǎo)7的側(cè)壁相隔足夠大的距離，從而不會(huì)在間距之間產(chǎn)生火花。
固定板16上的開孔直徑大體上與天線罩14a的直徑相等。如果開孔17的直徑比天線罩14a的直徑大，則在因修理或類似的工作而卸下輻射天線15后，可以方便地重新裝上輻射天線15。然而，這將引起輻射天線15和天線罩14a之間距離的變化，從而改變了爐腔2內(nèi)微波的漫射狀態(tài)，導(dǎo)致加熱的非均勻性，或者導(dǎo)致輻射天線15與波導(dǎo)7的側(cè)壁之間產(chǎn)生火花的可能性。為了防止出現(xiàn)這樣的問題，將天線罩14a固定在開孔17內(nèi)時(shí)必須沒有任何間隙。
因?yàn)樵谖⒉t加熱工作期間，波導(dǎo)7內(nèi)的溫度升高，所以如圖5所示，波導(dǎo)7的側(cè)壁上有許多用于散熱的通風(fēng)孔18。側(cè)壁上的通孔18與固定的輻射天線15平行，并且不包括輻射天線15的安裝位置的對(duì)應(yīng)區(qū)域。更具體地說，當(dāng)從波導(dǎo)7的外表面往固定在天線罩14a上的輻射天線15的通風(fēng)孔18里看時(shí)，如果輻射天線位于某一恰當(dāng)位置，將無法用肉眼辨別出輻射天線15。如果輻射天線15不被固定在某一恰當(dāng)位置，則可以用肉眼辨別出輻射天線15。所以，可以容易地確定輻射天線15的固定狀態(tài)。
按照?qǐng)D5和圖6所示的結(jié)構(gòu)，加熱過程中的電場(chǎng)(用普通箭頭表示)產(chǎn)生于磁控管8的輸出天線13和輻射天線15之間。所發(fā)射的微波(用空心箭頭表示)與該電場(chǎng)成直角，如圖7畫出的那樣。電場(chǎng)也產(chǎn)生于輻射天線15和波導(dǎo)7的側(cè)壁之間。類似地這一電場(chǎng)也發(fā)射微波。
與僅由磁控管的輸出天線與波導(dǎo)的側(cè)壁之間的電場(chǎng)發(fā)射微波的普通微波爐相比，本發(fā)明第一種實(shí)施例所述微波爐，其微波既由輸出天線13和輻射天線15之間的電場(chǎng)發(fā)射，也由輻射天線15和波導(dǎo)7的側(cè)壁之間的電場(chǎng)發(fā)射。所以，微波的發(fā)射區(qū)大大增大了，發(fā)射到爐腔2內(nèi)部的微波就象是蓮蓬頭噴灑出來的水。所以，爐腔2內(nèi)的微波輻射的非均勻性減小，加熱的非均勻性被減至最小。
參見圖5，距離(x+y)的值取35mm～40mm，x表示天線罩14a的磁控管8的側(cè)端至輻射天線15的距離，y表示輸出天線13的中心至輻射天線15的周邊的距離(即輻射天線15的外周緣的半徑)。
這一范圍是根據(jù)圖8和圖9所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的。圖8表示了微波功率與距離(x+y)之間的關(guān)系。功率峰值落在距離35mm至40mm之間的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解的是，當(dāng)距離偏離這一范圍時(shí)，功率下降。圖9表示加熱元件的非均勻性與距離(x+y)之間的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，當(dāng)距離(x+y)在35mm至40mm之間時(shí)，加熱的非均勻性最小。綜上所述，距離(x+y)的最佳取值范圍是35mm至40mm。
圖8的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是用一組爐腔和磁控管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得的。恰當(dāng)?shù)刈兏嚯x和x和y，并測(cè)得相應(yīng)的功率輸出值。圖9的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是用下述方法獲得的。在爐腔的四個(gè)角落和爐臺(tái)中央放置盛有水的燒杯。在給定的時(shí)間周期內(nèi)對(duì)水進(jìn)行加熱。測(cè)量每只燒杯內(nèi)水溫的增高情況。于是，就獲得每一燒杯內(nèi)水溫增高的平均值，并將溫升值的最大值和最小值之間的差值用此平均值除。這就是圖9所表示的每一距離(x+y)下的百分比。
按照本發(fā)明所述第一種實(shí)施例，磁控管的微波發(fā)射面積顯著增大了，爐腔內(nèi)微波輻射的非均勻性得到抑制，食物加熱的非均勻性被減到最小。
另外，即使輻射天線15在卸下后再重新裝上，輻射天線與輸出天線之間的距離仍不變。所以，根除了產(chǎn)生不希望有的火花的可能性。
上述第一種實(shí)施例所述的輻射天線15被固定在爐腔2側(cè)面固定板16的表面上。所以，在爐腔2內(nèi)加熱食物3產(chǎn)生的油酯、汁液等污物，通過爐腔2和防護(hù)板9之間的縫隙被帶到波導(dǎo)7而沾附在輻射天線15和周圍的固定板16上。這些粘附在輻射天線15和固定板16上的污物將導(dǎo)致固定板16表面電阻率下降。結(jié)果，在磁控管的天線罩14a和輻射天線15之間，以及輻射天線15和波導(dǎo)7之間可能產(chǎn)生火花。
圖10是本發(fā)明第二種實(shí)施例所述微波爐主要部件的截面圖，此實(shí)施例可防止火花的產(chǎn)生。圖10所示第二種實(shí)施例中與圖5所示第一種實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的元件將不再重復(fù)敘述。
參見圖10，與圖5的固定板16相似，云母固定板20上大體位于中心位置有一開孔，固定板20以類似于圖5所示第一種實(shí)施例的方式固定在波導(dǎo)7內(nèi)。固定板20的一個(gè)面20a面對(duì)爐腔，另一面20b面對(duì)磁控管側(cè)。第二種實(shí)施例所示微波爐與圖5所示第一種實(shí)施例的微波爐的不同點(diǎn)在于，輻射天線21是固定在固定板20磁控管側(cè)的平面20b上的。輻射天線21的固定方式與圖5所示的輻射天線15的固定方式相似。
圖11是圖10所示的第二種實(shí)施例的微波產(chǎn)生示意圖。與圖7所示第一種實(shí)施例相似，可以確保微波有較寬的發(fā)射區(qū)。第二種實(shí)施例所述微波爐比起第一種實(shí)施例所述微波爐，有以下優(yōu)點(diǎn)。
按照?qǐng)D10所示微波爐的結(jié)構(gòu)，食物3置于爐腔2內(nèi)，用微波開始進(jìn)行加熱。進(jìn)行加熱時(shí)，食物3產(chǎn)生的水分漂浮于爐腔2內(nèi)。如果食物3是肉制品一類的食物，油酯將包含在漂浮的水分內(nèi)。當(dāng)水分蒸發(fā)而干燥后，粘附在爐腔2內(nèi)壁上的漂浮水分將成為內(nèi)表面上的污物。水分污物還將從爐腔2的側(cè)壁2b與防護(hù)壁9之間的空隙進(jìn)入波導(dǎo)7，粘附在固定板20的表面。
因?yàn)槲⒉訜嵋约盃t腔2的密封使食物3發(fā)散出來的熱而使?fàn)t腔2內(nèi)具有較高的溫度，所以爐腔2內(nèi)的壓力高于波導(dǎo)7內(nèi)的壓力。因此，波導(dǎo)7內(nèi)的空氣將從爐腔一側(cè)流向磁控管一側(cè)，水分也從爐腔一側(cè)被帶到磁控管一側(cè)。這樣，即使水分粘附在固定板20爐腔一側(cè)的表面20a上，水分也難得粘附到磁控管一側(cè)的表面20b上。
這樣，因?yàn)槭称菲∨c水分產(chǎn)生的污物不會(huì)粘附到緊固在固定板20磁控管一側(cè)的表面20b上的輻射天線21上，也不會(huì)粘附到固定板20的周圍表面20b上，所以可以防止由于固定板20表面20b的表面電阻率的減小而產(chǎn)生的火花。
如圖12所示，將波導(dǎo)7的內(nèi)部空間完全與固定板20隔離開，從而提供一個(gè)用防護(hù)板9和固定板20隔離開的小室以及用固定板20和波導(dǎo)7的底側(cè)面隔離開的小室，借助于爐腔2內(nèi)的加熱器(圖中未畫)進(jìn)行網(wǎng)格烹調(diào)，可以改善爐腔內(nèi)的保熱能力、防止熱逃逸。用這種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步防止污物粘到固定板20磁控管一側(cè)的表面20b上。
按照本發(fā)明的上述第二種實(shí)施例，將輻射天線固定到固定板磁控管一側(cè)表面，其優(yōu)點(diǎn)在于可以防止由加熱食物而產(chǎn)生的油酯污物粘附到輻射天線和周圍固定板上。從而可防止輻射天線和磁控管輸出天線之間、以及輻射天線和波導(dǎo)之間產(chǎn)生火花。
在上述第一種和第二種實(shí)施例中，輻射天線15(或21)以平行的方式固定到爐腔2的側(cè)壁2b上去。所以從輻射天線15的整個(gè)周邊發(fā)射出來的微波以類似于被波導(dǎo)7的情況反射出來，并漫射入爐腔2內(nèi)。
然而，用均勻漫射的方法有時(shí)不能將加熱食品中的非均勻性改善到一足夠的水準(zhǔn)。為了使微波漫射適宜于烹調(diào)，有時(shí)必須特意在爐腔內(nèi)引入微波的非均勻性。當(dāng)輻射天線的固定位置在設(shè)計(jì)階段已被確定時(shí)，輻射天線的固定位置就不能再前后移動(dòng)。所以，很難對(duì)特意引入爐腔內(nèi)的微波輻射非均勻性進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。
圖13是本發(fā)明第三種實(shí)施例所述微波爐主要部件的截面圖，這種實(shí)施例允許對(duì)爐腔內(nèi)的微波漫射狀態(tài)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。圖13所示第三種實(shí)施例中與圖5和圖10所示第一種和第二種實(shí)施例中相同的元件將不再復(fù)述。
參見圖13，與圖5所示固定板16相似，波導(dǎo)7內(nèi)配備的固定板20上的開孔近似位于板的中心，固定板20大體平行于爐腔2的爐壁表面20b。輻射微波的平面天線21固定在爐腔側(cè)固定板20的表面20a上。輻射天線21包括一朝向爐腔2彎曲的天線彎曲部分22。天線彎曲部分22形成一近似為輻射天線21直徑的 1/4 長(zhǎng)度的弧，輻射天線21的外周邊彎向其中心，與表面20a成-a°角(例如大約為30°角)。
與圖5所示第一種實(shí)施例類似，圖13結(jié)構(gòu)的微波爐分別在磁控管8的天線罩14a與輻射天線21之間，以及輻射天線21與波導(dǎo)7的側(cè)壁之間產(chǎn)生電場(chǎng)，向爐腔2發(fā)射微波。因?yàn)檩椛涮炀€21的一部分是彎曲的，爐腔2的側(cè)壁2b與輻射天線21的外周邊之間的距離與天線彎曲部分22和其他部分之間的距離不同。
所以，微波以靠近爐腔2的、輻射天線21彎曲部分22發(fā)射出來的微波的方向傳播到爐腔2內(nèi)，這與遠(yuǎn)離爐腔2的、從輻射天線21的其他部分發(fā)射出來的微波的方向不同。
結(jié)果，微波在爐腔2內(nèi)以一種復(fù)雜的方式傳播，達(dá)到適宜于烹調(diào)的微波漫射狀態(tài)。所以，食品加熱中的非均勻性得到了改善。
圖14表示，當(dāng)一塊冷凍牛肉條在200W的功率下解凍大約10分鐘時(shí)，在不同點(diǎn)處測(cè)得的溫度。圖14中，(a)表示輻射天線21沒有天線彎曲部分2時(shí)(即α=0°時(shí))測(cè)得的溫度，(b)表示天線有彎曲部分22時(shí)(即α=30°時(shí))測(cè)得的溫度。
將(a)和(b)中表示的溫度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，可以得知，(a)中右上角和左下角處的溫度比其他地方的溫度高，導(dǎo)致加熱過量。這種加熱過量的情況在具有天線彎曲部分22的(b)中不會(huì)出現(xiàn)。與(a)的情況相比，(b)中不同點(diǎn)處的溫度大致相等。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以使我們理解，爐腔中平面方向加熱的非均勻性可以用把輻射天線朝向爐腔2的方向彎曲的方法得到改善。
輻射天線21外周邊處天線彎曲部分22的位置并不限于圖15所示的情況。天線彎曲部分22可以出現(xiàn)在輻射天線21外周邊處的任何位置上。
作為圖13所示實(shí)施例的一種改進(jìn)，輻射天線21的天線彎曲部分22可以如圖15所示的磁控管8彎曲。參見圖15，輻射天線21固定在固定板20磁控管一側(cè)的表面20b上。彎曲部分22從輻射天線21的外周邊至中心呈長(zhǎng)度約為輻射天線21直徑的 1/4 的一個(gè)弧度，從表面20b以β°角彎向磁控管8。
圖16表格表示當(dāng)對(duì)一瓶2升的水進(jìn)行加熱時(shí)，角度β°與輸出功率之間的關(guān)系，以及對(duì)一瓶150cc的水加熱76秒時(shí)，角度β°、輸出功率以及瓶子上下部的溫差(溫度非均勻性)之間的關(guān)系。
從圖16的表中可以得知，當(dāng)對(duì)2升的水進(jìn)行加熱時(shí)，相應(yīng)于角度β°，輸出功率沒有顯著的變化。相反，當(dāng)天線彎曲部分22的彎曲角β°變大時(shí)，相對(duì)于150cc水的熱量輸出增加了。這意味著，相對(duì)于負(fù)荷較輕的被加熱物質(zhì)，圖15所示的天線彎曲部分22這一結(jié)構(gòu)適宜用來增加功率。然而，垂直方向上加熱的非均勻性沒有因?yàn)閺澢糠?2而得到改善。
彎曲部分不僅可以出現(xiàn)在輻射天線21的一側(cè)，也可以出現(xiàn)在輻射天線21的兩側(cè)，如圖17所示。參見圖17，兩個(gè)天線彎曲部分22a和22b以相對(duì)于固定板20的表面20b成β°角度朝向磁控管8彎曲。
圖18表示兼有圖13和圖15所示結(jié)構(gòu)的輻射天線21。從爐腔2一側(cè)看，輻射天線21呈左弧狀的天線彎曲部分22c以相對(duì)于固定板20表面20a呈α°角度彎向爐腔2，輻射天線21呈右弧狀的天線彎曲部分22d以相對(duì)于固定板20表面20b呈β°角度彎向磁控管8。由于含有這兩個(gè)特性，相對(duì)于輕負(fù)載的輸出特性以及以爐腔的平面方向進(jìn)行加熱的非均勻性都可以得到改善。
將右天線彎曲部分22d穿過固定板20周邊的附近的槽縫20c，使圖18所示輻射天線21固定到爐腔2處固定板20的表面20a上。
即使在微波爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成以后，并且輻射天線21的固定位置最終確定以后，本發(fā)明的第三種實(shí)施例也允許用調(diào)整天線彎曲部分22的彎曲角度α和β，從而補(bǔ)償為了加固等而略微修正爐腔2的結(jié)構(gòu)而引起的爐腔2內(nèi)的熱非均勻性的變化，來修正加熱非均勻性圖形。所以，在無需對(duì)設(shè)計(jì)作重大變更的情況下，可以改進(jìn)加熱非均勻性。
圖19是本發(fā)明第四種實(shí)施例所述微波爐輻射天線的平面圖。圖19所示輻射天線與圖6所示第一種實(shí)施例的輻射天線有下術(shù)不同點(diǎn)。圖19所示輻射天線15上的開孔30從中心向右偏離。輻射天線15固定在固定板16上，從而使開孔30的中心與固定板16中心處的開孔17的中心重合在一起。
正如對(duì)圖8所描述的那樣，距離(x+y)(其中，x表示從磁控管8一側(cè)天線罩14a的端部到輻射天線15之間的距離，y是輸出天線13的中心到輻射天線15外周邊之間的距離)與微波輸出之間的關(guān)系以圖8所示的情況變化。所以，使輻射天線15的開孔30位置偏離中心位置(如圖19所示)，從輻射天線15的整個(gè)周邊上不會(huì)均勻地發(fā)射輸出。
更具體地說，把輸出天線13固定在偏離輻射天線15的中心的位置上，從而給出微波發(fā)射水平不相同的部分，可以在整體上使發(fā)射的微波具有方向性。
即使在完全微波爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以后對(duì)爐腔的結(jié)構(gòu)作微小的改變，本發(fā)明的第四種實(shí)施例仍允許用調(diào)整輻射天線15的中心相對(duì)于磁控管輸出天線18的中心的偏心率，來設(shè)置爐腔內(nèi)的微波漫射狀態(tài)，從而可以改善食物加熱非均勻性，同時(shí)縮短了加熱的時(shí)間。
圖19所示的實(shí)施例中，輻射天線15固定在固定板16上，固定板16由輸入開孔17的磁控管8的天線13支托。另一種方法是，在固定板16的中心與天線13的頂部位置13a形成一螺孔，用來插入一螺絲31，從而將固定板16緊固到天線13，而不是在固定板16上形成開孔17。
圖21是本發(fā)明第五種實(shí)施例所述微波爐的主要部件截面圖。圖22是第五種實(shí)施例中所使用的輻射天線平面圖。如果伸向爐腔2形成的輻肋31同輻射天線15中心處形成的開孔30的整個(gè)周邊上的天線罩14a相平行，則圖21和22所示第五種實(shí)施例的微波爐與圖5和圖6所示第一種實(shí)施例的微波爐相類似。按照本發(fā)明的第五種實(shí)施例，除了在加熱過程中第一種實(shí)施例的微波爐產(chǎn)生的電場(chǎng)以外，還在磁控管8的輸出天線13和輻射天線15的輻肋32之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。
圖23所示的表格表示輻射天線15的輻肋32與磁控管8的天線罩14a的長(zhǎng)度比值、輸入/輸出功率以及加熱非均勻性之間的關(guān)系。
從圖23的表可以得知，通過設(shè)置每一尺寸，使輻射天線15的輻肋32的長(zhǎng)度與磁控管8的天線罩14a的長(zhǎng)度之比大于1/6，可以改善加熱效率和加熱非均勻性。
圖23表中的“注釋”欄中，A表示輻肋32從輻射天線15突出伸向爐腔2，B表示輻肋32突出伸向磁控管8。從這張表可以得知，在A的情況下，加熱效率和加熱非均勻性都得到更大的提高。
爐腔內(nèi)平面方向的加熱非均勻性的測(cè)量如下所述。轉(zhuǎn)臺(tái)上每隔1/4波長(zhǎng)成對(duì)放置含有100cc水的燒杯，在200W下加熱3分30秒鐘時(shí)間，測(cè)出每只燒杯的溫升，并從最大值中減去最小值作為測(cè)量結(jié)果。
按照本發(fā)明的第五種實(shí)施例，磁控管8的輸出天線13發(fā)射的微波由輻射天線15接收。因?yàn)榇篌w上平行于并環(huán)繞天線13整個(gè)周邊的輻射天線15的輻肋32位于具有較大相向區(qū)域的天線附近，所以微波的泄漏被減至最小，從而導(dǎo)致磁控管8的輸出天線和產(chǎn)生微波的輻射天線15之間更強(qiáng)烈的微波耦合。所以，從輻射天線15可以有效地發(fā)射出微波，改善了加熱效率和加熱非均勻性。
在上述實(shí)施例中，輻射天線15的固定基本上平行于爐腔2的側(cè)壁2b，從而從輻射天線15的整個(gè)周邊發(fā)射出來的微波類似地在波導(dǎo)7內(nèi)反射，而在爐腔2內(nèi)漫射。
考慮一下在垂直方向的加熱非均勻性，僅僅變換在輸出天線13軸向上輻射天線的固定位置，只能改變加熱非均勻性的區(qū)域，不會(huì)改善加熱非均勻性自身的產(chǎn)生。
如果要加熱的食物的量較大，食物吸收的微波將增加，從而在垂直方向上的加熱非均勻性就不會(huì)那么明顯。然而，加熱食物的量較小時(shí)，例如米酒或牛奶，則大量的微波不被食物吸收，由此而漫射到爐腔2內(nèi)的微波量就很大。相應(yīng)地，加熱的非均勻性將變得很明顯。
圖24是本發(fā)明第六種實(shí)施例所述微波爐主要部件截面圖，這種實(shí)施例的目的在于改善垂直方向上的加熱非均勻性。圖24所示本發(fā)明第六種實(shí)施例的微波爐，與圖10所示第二種實(shí)施例的微波爐的不同點(diǎn)如下所述。上有開孔30的固定板20在波導(dǎo)7內(nèi)固定時(shí)，以與爐腔2的側(cè)壁2b成大約30°的角朝爐腔2(圖中x的方向)傾斜，表面20a朝向爐腔2、表面20b朝向磁控管8。固定在磁控管8一側(cè)固定板20的表面20b上的平面輻射天線21有一開孔34，開孔34的形狀在中心處大體呈橢園形，且比固定板20上的開孔30大，如圖25所示。
如果開孔34的形狀與圖6所示第一種實(shí)施例的輻射天線15的開孔形狀相同，即是一個(gè)真正的圓，當(dāng)帶有固定板20的輻射天線21以傾斜方式固定在磁控管8的輸出天線13上時(shí)，則輸出天線13和輻射天線21之間的距離在整個(gè)周邊上就不再恒定了。例如，如果輸出天線13和輻射天線21之間的最遠(yuǎn)距離是2mm而給出最佳耦合效率，那么在輸出天線13和輻射天線21這個(gè)較近距離之間的其他區(qū)域就有產(chǎn)生火花的可能性。如果輸出天線13和輻射天線21之間的最短距離被設(shè)置為2mm，以避免產(chǎn)生火花，那么輸出天線13和輻射天線21之間的其他區(qū)域由于其距離較大而不能獲得有效的微波耦合。給出如圖25所示橢圓形開孔34，就能在輸出天線13和輻射天線21之間保持恒定的距離。
按照?qǐng)D24和圖25所示微波爐的結(jié)構(gòu)，電場(chǎng)既在天線罩14a和磁控管8的輻射天線21之間產(chǎn)生，也在輻射天線21與波導(dǎo)7的側(cè)壁之間產(chǎn)生，由此產(chǎn)生的微波向爐腔2發(fā)射。因?yàn)檩椛涮炀€21是以如圖24所示的傾斜方式固定的，所以，從爐腔2的側(cè)壁2b到輻射天線21的外周邊的距離在四周不是恒定不變的。所以，從靠近爐腔2的輻射天線21發(fā)射的微波直接傳播到爐腔2，而從遠(yuǎn)離爐腔2的輻射天線21發(fā)射的微波在波導(dǎo)7的側(cè)壁以不同于上述微波的方向經(jīng)反射傳播到爐腔2。
結(jié)果，微波以一種復(fù)雜的方式漫射，食物加熱的非均勻性可進(jìn)一步得到改善。
圖26是圖24的第六種實(shí)施例的改進(jìn)。圖26所示微波爐與圖24所示微波爐的不同點(diǎn)，在于波導(dǎo)7的結(jié)構(gòu)和輻射天線21的固定方式。波導(dǎo)7的側(cè)壁截面積從底平面7a朝向爐腔2逐漸變大。換言之，與圖24的實(shí)施例類似，波導(dǎo)7具有一截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)。然而，波導(dǎo)7的底面7a與爐腔2的側(cè)壁2b大約傾斜30°角。與圖10的實(shí)施例類似，輻射天線21與天線罩14a成直角。
所以，圖26所示的微波爐，使輻射天線21與爐腔2的側(cè)壁2b大約傾斜30°角可以使?fàn)t腔2內(nèi)的加熱非均勻性得到改善。
在圖24和圖26的實(shí)施例中，輻射天線21以一種傾斜方式被支托起來，從而使輻射天線21和爐腔2的側(cè)壁2b之間的距離向下逐漸變大。本發(fā)明并不限于這種布局，輻射天線21可以傾斜，使?fàn)t腔2的側(cè)壁2b與輻射天線21上部之間的距離比側(cè)壁2b與輻射天線21下部之間的距離大。
圖27是本發(fā)明第七種實(shí)施例所述微波爐的主要部件截面圖。圖28是這種微波爐中所使用的固定板和輻射天線的平面圖。除了在輻射天線15的外周邊和固定板16的外周邊之間的固定板16某一區(qū)域內(nèi)形成了許多沖孔36以外，第七種實(shí)施例的微波爐與圖5所示第一種實(shí)施例的微波爐相類似。參見圖28，沿輻射天線15的外周邊形成的一組沖孔36a和沿固定板16的外周邊形成的一組沖孔36b交替排列，從而使每一沖孔36a的中心對(duì)應(yīng)于兩個(gè)沖孔36b之間的每一區(qū)域。
當(dāng)諸如食物的油酯和汁液之類的污物從爐腔2被帶到波導(dǎo)7內(nèi)，從而粘附在固定板16而使固定板的表面電阻率下降時(shí)，輻射板15周邊處固定板16上的沖孔組36a和36b使電流不是通過沖孔的內(nèi)部空間，即不是通過空氣流動(dòng)，而是避開沖孔、在表面電阻率低的固定板16表面蜿蜒流動(dòng)，如圖28中的箭頭所示。電流的蜿蜒流動(dòng)將導(dǎo)致從輻射天線15到波導(dǎo)7的通路變長(zhǎng)。因?yàn)殡娮枋茄赝烽L(zhǎng)度分布的，固定板16的表面電阻率增大了，從而防止產(chǎn)生火花。
圖29是圖28所示實(shí)施例的改進(jìn)的平面圖。與圖28所示的許多沖孔36不同，槽38是形成在輻射天線15的外周邊和固定板16的外周邊之間的固定板16上的。與圖28所示的實(shí)施例相似，從輻射天線15到波導(dǎo)7的電流通路跨越槽38的空氣層，電流通路的電阻顯著增大。所以，可以防止火花的產(chǎn)生。
如圖29所示，如果輻射天線15的中心偏離固定板16的中心，固定板16某一區(qū)域中的槽38(固定板16處輻射天線15與波導(dǎo)7的側(cè)壁之間的距離較短)可以極其有效地防止在輻射天線15和波導(dǎo)7之間產(chǎn)生火花。
按照本發(fā)明的第七種實(shí)施例，即使食物污物粘附到固定板上，從輻射天線15到波導(dǎo)7通路的表面電阻率也將增大。所以，可以防止火花的產(chǎn)生。
盡管輻射天線在上面提到的每一種實(shí)施例中被描述成具有一種平面形狀，本發(fā)明的輻射天線并不僅限于這種平面形狀，輻射天線可以具有其他形狀，如波紋形狀。
盡管上文已對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但是應(yīng)該明白，上文的描述僅是一些實(shí)施例，不能視為是本發(fā)明的限制，本發(fā)明的精神和范圍僅以后文的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微波爐，其特征在于，它包括一用來容納加熱物質(zhì)的爐腔，一包括用來產(chǎn)生微波的輸出無線的磁控管，一波導(dǎo)，用來將所述磁控管的所述輸出天線發(fā)射的微波提供給所述爐腔，所述波導(dǎo)大體呈一截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)，其所述爐腔側(cè)的截面積大于所述磁控管側(cè)的截面積，所述磁控管的輸出天線從所述波導(dǎo)的磁控管側(cè)底部突出伸向所述波導(dǎo)的內(nèi)部空間，以及一輻射天線，所述輻射天線環(huán)繞所述磁控管的輸出天線固定在所述波導(dǎo)的所述內(nèi)部空間，而與所述波導(dǎo)以及所述磁控管的所述輸出天線保持一定距離，從而在這一距離之間不產(chǎn)生火花。
2.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，它還進(jìn)一步包含一用介質(zhì)材料制成的固定板，所述固定板上有一開孔，所述開孔大體上位于所述固定板的中心，所述磁控管的所述輸出天線穿過所述開孔，固定在所述波導(dǎo)上，所述輻射天線固定在所述固定板的所述開孔的周圍，與所述波導(dǎo)以及所述磁控管的所述輸出天線保持一定距離，在這一距離內(nèi)不產(chǎn)生火花。
3.如權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，所述固定板的所述開孔直徑大體上與所述磁控管的所述輸出天線直徑相等。
4.如權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線的內(nèi)周邊與所述磁控管的所述輸出天線之間的距離約定為2mm。
5.如權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，所述波導(dǎo)的側(cè)壁上有許多通風(fēng)孔，所述通風(fēng)孔與所述固定的輻射天線平行。
6.如權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線附裝在所述固定板爐腔一側(cè)表面的所述開孔四周。
7.如權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線附狀在所述固定板磁控管一側(cè)表面上的所述開孔四周。
8.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線有一部分至少彎向所述爐腔和所述磁控管的一側(cè)。
9.如權(quán)利要求6所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線有一部分至少彎向所述爐腔和所述磁控管的一側(cè)。
10.如權(quán)利要求7所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線有一部分至少彎向所述爐腔和所述磁控管的一側(cè)。
11.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線在偏離中心處有一開孔，所述磁控管的輸出天線穿越所述開孔。
12.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，它進(jìn)一步包含一用介質(zhì)材料制成的固定板，所述固定板在偏離平面輻射天線的中心位置處，用來將所述輻射天線固定在所述磁控管的所述天線頂部。
13.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線有一開孔，所述磁控管的所述輸出天線穿過所述開孔，且沿所述開孔整個(gè)周邊上的輻肋大體上與所述輸出天線平行。
14.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線平行地固定于所述爐腔的側(cè)壁。
15.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線朝所述爐腔的側(cè)壁傾斜地予以固定。
16.如權(quán)利要求15所述的微波爐，其特征在于，所述波導(dǎo)的所述磁控管側(cè)底部相對(duì)于所述爐腔側(cè)壁傾斜地固定，所述輻射天線固定時(shí)垂直于所述輸出天線，并平行于所述底部。
17.如權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，在所述輻射天線的外周邊與所述固定板的外周邊之間的所述固定板上的某一區(qū)域內(nèi)有一開孔，其位置在所述輻射天線上不產(chǎn)生直線電流通路。
18.如權(quán)利要求17所述的微波爐，其特征在于，所述開孔包括多個(gè)沖孔。
19.如權(quán)利要求18所述的微波爐，其特征在于，所述開孔包括一縱向槽。
20.如權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述輻射天線呈平面形狀。
全文摘要
一種微波爐，包括一容納食物的爐腔、一產(chǎn)生微波的磁控管、一將從磁控管產(chǎn)生的微波提供到爐腔的波導(dǎo)。波導(dǎo)大體上呈截?cái)噱F形結(jié)構(gòu)，爐腔側(cè)的截面積大于磁控管側(cè)的截面積，磁控管的輸出天線從磁控管側(cè)波導(dǎo)的底部突出伸向波導(dǎo)的內(nèi)部空間。微波爐進(jìn)一步包括環(huán)繞磁控管的輸出天線固定在波導(dǎo)內(nèi)部空間內(nèi)的平面輻射天線，而與波導(dǎo)和磁控管的輸出天線保持一定距離，在此距離內(nèi)不產(chǎn)生火花。所以，發(fā)射微波的輻射面積顯著增大了，從而改善了爐腔內(nèi)的加熱非均勻性。
文檔編號(hào)H05B6/72GK1101204SQ94106689
公開日1995年4月5日 申請(qǐng)日期1994年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月30日
發(fā)明者速水克明, 藤井秀夫, 和田芳博, 大森義治, 久保晉康, 小西知鶴子, 高田善次 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社