專利名稱：具有槽形微波天線的快速烹調(diào)烤爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烹調(diào)用具技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及利用槽形天線將微波能量高效分配到快速烹調(diào)烤爐的烹調(diào)腔室內(nèi)的食品的快速烹調(diào)烤爐。本發(fā)明對(duì)于食品進(jìn)行非常高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的高速烹調(diào)具有特定應(yīng)用。
此處使用的術(shù)語(yǔ)“傳統(tǒng)烹調(diào)烤爐”、“傳統(tǒng)烹調(diào)”以及“傳統(tǒng)手段”具有相同的意思并且是指在質(zhì)量水平和當(dāng)前廣泛采用的速度方面的烹調(diào)。
背景技術(shù)：
適當(dāng)快速烹調(diào)的一個(gè)重要方面是在快速烹調(diào)烤爐(傳統(tǒng)烤爐時(shí)間的七分之一到十分之一)中制作的食品在口味、外觀、質(zhì)量和性能水平方面等于或高于用傳統(tǒng)手段烹調(diào)的相同食品。
已經(jīng)研發(fā)了2到3倍速度范圍的快速烹調(diào)烤爐，但由于其效率低而受到限制。第一個(gè)限制是微波發(fā)射系統(tǒng)不能夠平均地照射多個(gè)架或平鍋的食物。所以，必須故意地降低(限制)微波能量系統(tǒng)的效率從而避免熱點(diǎn)(hot spots)和差的烹調(diào)質(zhì)量。第二，在頂部(頂面)發(fā)射或底部(底面)發(fā)射微波系統(tǒng)中，容納食物的烹調(diào)平鍋或其他烹調(diào)容器直接位于微波發(fā)射系統(tǒng)的上面(在底部發(fā)射系統(tǒng)中)或直接位于微波發(fā)射系統(tǒng)的下面(在頂部發(fā)射系統(tǒng)中)。這使得來(lái)自遠(yuǎn)離微波照射源的平鍋的微波能量變微弱。為了補(bǔ)償烤爐腔內(nèi)的微波的不均勻照射，故意限制了微波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)均勻性。所以，最傳統(tǒng)的微波對(duì)流烤爐實(shí)際是單架烤爐。許多這些頂部或底部發(fā)射系統(tǒng)需要機(jī)械裝置(通常被稱為模式攪動(dòng)器)、或旋轉(zhuǎn)其上放有食物的大淺盤(pán)或盤(pán)子的轉(zhuǎn)盤(pán)(在頂部發(fā)射微波系統(tǒng)中)、或在某些情況下同時(shí)采用模式攪動(dòng)器和旋轉(zhuǎn)托盤(pán)，從而攪動(dòng)由磁控管產(chǎn)生的電磁能量場(chǎng)(“e場(chǎng)”)。此處使用的術(shù)語(yǔ)“微波能量”、“電磁能量”、“e場(chǎng)”和“多個(gè)e場(chǎng)”具有相同的意思。
底部發(fā)射微波系統(tǒng)的缺點(diǎn)是其難以向腔底面提供微波密封(微波能量經(jīng)由圓形波導(dǎo)管發(fā)射通過(guò)烤爐底面)以避免波導(dǎo)腔室的油脂和液體污染。必須使用波導(dǎo)發(fā)射器密封材料以使得e場(chǎng)從密封材料中通過(guò)而沒(méi)有任何密封的泄漏。這點(diǎn)很重要，因?yàn)槲⒉ú▽?dǎo)管的油脂、水蒸氣或其他微粒污染可以導(dǎo)致用來(lái)在波導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生e場(chǎng)的磁控管的過(guò)早破壞。一些快速烹調(diào)烤爐使用沖擊方法(impingement approach)，其中同時(shí)從烤爐腔頂面和底面產(chǎn)生垂直空氣噴射。烤爐腔底部空氣噴射(底面沖擊噴射)提供底側(cè)烹調(diào)和烘焦(browning)，而烤爐腔頂面噴射提供頂側(cè)烹調(diào)和烘焦。在這些裝置中，從食品上面發(fā)射e場(chǎng)，但是因?yàn)槠胀緺t結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且通向頂面空氣板的供應(yīng)管也必須用作e場(chǎng)的波導(dǎo)發(fā)射器，所以該方法具有缺點(diǎn)。此處使用的術(shù)語(yǔ)“微波波導(dǎo)管”、“波導(dǎo)管”、“波導(dǎo)發(fā)射器”、“引導(dǎo)器”和“發(fā)射器”具有相同的意思。這需要頂面噴射板對(duì)于e場(chǎng)是透明的(例如，具有噴射沖擊孔的瓷盤(pán))，從而可以通過(guò)瓷盤(pán)來(lái)發(fā)射e場(chǎng)。此外，在底面管被設(shè)計(jì)為清洗和/或維修時(shí)被去除的情況下，底面管可以被制造成為復(fù)雜零件。
通常，在傳統(tǒng)的烹調(diào)中習(xí)慣地使用金屬烹調(diào)裝置，例如烹調(diào)平鍋、烹調(diào)板以及其他金屬烹調(diào)用具。因?yàn)閑場(chǎng)不能穿透這些金屬裝置，所有微波能量必須進(jìn)入食品的頂部和側(cè)部表面并且由于使用金屬平鍋而因此減緩了快速烹調(diào)，因?yàn)閑場(chǎng)不能穿透金屬平鍋而是在烤爐腔內(nèi)被金屬平鍋偏轉(zhuǎn)(再分配)。為了克服該缺點(diǎn)，一些烤爐使用頂部發(fā)射微波系統(tǒng)。該原理是提供微波能量通過(guò)食品的頂部表面，但是微波能量的這種應(yīng)用將過(guò)量的微波能量施加到食品的頂部，從而導(dǎo)致過(guò)度烹調(diào)，產(chǎn)生硬而強(qiáng)韌的食品。當(dāng)烹調(diào)例如肉類的蛋白質(zhì)時(shí)，過(guò)度烹調(diào)問(wèn)題顯得尤其尖銳。為了避免這種微波過(guò)度烹調(diào)的情況，過(guò)去曾經(jīng)采用的一種方法是減少用于烹調(diào)食品的微波能量。對(duì)食品限制微波能量的結(jié)果是微波能量更均勻地分配在烹調(diào)腔，但是所施加的微波能量的這種減少導(dǎo)致較慢的烹調(diào)過(guò)程，與快速烹調(diào)烤爐的愿望向悖。
分配微波能量的其他方法從食品的下面發(fā)射e場(chǎng)。這并不是最適宜的，因?yàn)橐M(jìn)入到食品上表面的微波能量必須以隨意和低效率的方式在烤爐烹調(diào)腔內(nèi)來(lái)回反彈以進(jìn)入食物的頂部。
因此，本發(fā)明的目的是提供用于在單架和多架烤爐內(nèi)進(jìn)行快速烹調(diào)的高效的電磁分配，所述烤爐能夠用比傳統(tǒng)烹調(diào)快5到10倍的速度烹調(diào)大多數(shù)食品。
另一個(gè)目的是提供具有連續(xù)底面的這種快速烹調(diào)烤爐，所述連續(xù)底面不被微波發(fā)射系統(tǒng)打斷并且便于用戶清洗和維護(hù)。
又一個(gè)目的是提供能夠在金屬平鍋、壺、板狀平鍋(sheet pan)以及其他在居住用和商用廚房中普遍使用的金屬烹調(diào)裝置內(nèi)高質(zhì)量快速烹調(diào)的快速烹調(diào)烤爐。
再一個(gè)目的是提供一種具有微波分配系統(tǒng)的烤爐，其可以最成本有效地被制造并且較易被清洗和維護(hù)。
另一個(gè)目的是提供一種微波分配系統(tǒng)，其由于改進(jìn)和簡(jiǎn)化而變得更可靠。
又一個(gè)目的是提供一種微波分配系統(tǒng)，其消除了視距(line of sight)槽形天線干擾。
其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面的書(shū)面說(shuō)明書(shū)中變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在提供有使用槽形天線的側(cè)壁安裝的微波系統(tǒng)的快速烹調(diào)烤爐中可以實(shí)現(xiàn)上述目的。快速烹調(diào)烤爐的示例性實(shí)施方式具有沿左側(cè)壁設(shè)置的具有槽形天線的第一傳統(tǒng)微波波導(dǎo)管、以及沿烤爐腔的右側(cè)壁設(shè)置的具有槽形天線的第二傳統(tǒng)微波波導(dǎo)管。微波供應(yīng)(槽)位于烹調(diào)架上方居中，從而槽的底部位于烹調(diào)架的上方大約0.5英寸到大約2.0英寸?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的2.45GHz微波產(chǎn)生磁控管(管體)用于產(chǎn)生大約1950瓦(傳遞給食物)或按每微波磁控管大約950瓦的烤爐的最大功率水平。此處使用的術(shù)語(yǔ)“磁控管”、“磁控管體”和“管體”具有相同的意思，并且術(shù)語(yǔ)“槽”、“多個(gè)槽”和“天線”具有相同的意思。
制造高效而不昂貴的微波分配系統(tǒng)的其他重要設(shè)計(jì)參數(shù)包括槽的長(zhǎng)度、槽的寬度、槽間間距、端部間距、相對(duì)于波導(dǎo)管的長(zhǎng)軸的槽的角度、每波導(dǎo)管的槽的數(shù)目以及槽的取向。成功的槽形天線設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生低于2的電壓駐波比，產(chǎn)生良好的水升(water rise)，并產(chǎn)生微波電磁能量分配中的均勻性且避免磁控管體的振蕩中斷區(qū)。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從連同附圖一起的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述中變得明顯，其中相同的附圖標(biāo)記在不同的視圖中表示相應(yīng)的部件。


本發(fā)明的新穎的特征和可信的特性將在所附權(quán)利要求中闡述。然而，當(dāng)結(jié)合所附附圖閱讀時(shí)，發(fā)明本身以及其優(yōu)選實(shí)施方式、另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將參照下面說(shuō)明性的實(shí)施方式的詳細(xì)描述被最好地理解，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的單架烤爐的正視圖；圖2示出了烤爐的頂視圖；
圖3示出了微波能量分配的正視圖；圖4示出了說(shuō)明微波天線的左側(cè)烤爐壁的正視圖；圖5A示出了說(shuō)明槽形護(hù)蓋的左側(cè)烤爐壁的正視圖；圖5B示出了槽的分解圖；圖6示出了雙架烤爐的正視圖；圖7示出了說(shuō)明微波系統(tǒng)的雙架烤爐的右側(cè)的正視圖；圖8示出了說(shuō)明有角度的波導(dǎo)管的烤爐腔的正視圖；圖9示出了說(shuō)明垂直移位的波導(dǎo)管的烤爐腔的正視圖；圖10示出了說(shuō)明不同的槽角度取向的左和右側(cè)波導(dǎo)管的正視圖；以及圖11示出了說(shuō)明水平移位的槽形天線的左和右側(cè)波導(dǎo)管的正視圖。
具體實(shí)施例方式
在獨(dú)立商用烹調(diào)用具中示出了示例性實(shí)施方式的快速烹調(diào)烤爐的槽形天線微波分配系統(tǒng)，但是該獨(dú)立快速烹調(diào)用具可以存在于許多其他的商用和居住用實(shí)施例中(例如，臺(tái)面烤爐(counter-top oven)、壁式烤爐、單架烤爐、多架烤爐、鏈條式平爐、使用在售貨操作和自動(dòng)售貨機(jī)中的烤爐)，因?yàn)榭焖倥胝{(diào)烤爐是可以按比例增大或按比例縮小的。此處使用的術(shù)語(yǔ)“按比例縮放”的意思是可以對(duì)于商用的和居住用的應(yīng)用來(lái)研發(fā)額外較大、較小和變化的實(shí)施例。當(dāng)然，各實(shí)施例或版本可以具有不同的尺寸特性，并要求不同的電力電壓——因?yàn)閷?duì)于不同類型的商用烤爐商用電源通常是不同的并且商用電源通常與居住用電源不同。實(shí)際上，可以在許多不同的商用和居住用電源水平上實(shí)施本發(fā)明。因此，本發(fā)明的快速烹調(diào)烤爐不僅僅限于商用，也不限于此處示出為商用臺(tái)面批量烤爐的示例性實(shí)施方式，并且也適用于居住用(家用)。參照?qǐng)D1至圖5，按照獨(dú)立商用臺(tái)面快速烹調(diào)用具的形式示意性地示出了快速烹調(diào)用具1。此處使用的術(shù)語(yǔ)“商用”包括但不限于商用食品行業(yè)、飯店、快餐機(jī)構(gòu)、快速服務(wù)飯店、自助食品商店(僅列出一些)以及其他群眾供食機(jī)構(gòu)，并且術(shù)語(yǔ)“居住用”通常是指居住應(yīng)用(家用)，雖然該術(shù)語(yǔ)并不局限于居住，而是指快速烹調(diào)烤爐的非商用應(yīng)用。
用具1包括通常由圖1中的頂壁3、底壁4、左側(cè)壁5、右側(cè)壁6以及圖2中的后壁94和前壁95限定的烤爐腔2?？緺t腔2與圖2中的進(jìn)入口7相結(jié)合，通過(guò)該進(jìn)入口，食品10可以放置在圖1中的烹調(diào)架8a以及圖6中的烹調(diào)架8a和8b上的烤爐腔2內(nèi)。雖然示例性實(shí)施方式示出為具有一個(gè)用側(cè)壁5和6支撐的架8a的臺(tái)面烤爐，但是可以將烤爐制造成具有多個(gè)架。烹調(diào)架8a示出為用側(cè)壁5和6支撐，但是架8a可以是不用側(cè)壁支撐的自立式烹調(diào)架。烹調(diào)用具1具有圖2中的鉸鏈門(mén)9，其樞軸地連接到烤爐前面用于在烹調(diào)操作期間關(guān)閉烹調(diào)部開(kāi)口7。鉸鏈門(mén)9可以在該門(mén)允許進(jìn)入烤爐腔2的打開(kāi)位置與該門(mén)封蓋進(jìn)入到烤爐腔2的開(kāi)口的關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)。雖然示出的鉸鏈門(mén)樞軸地連接在烤爐前面的左側(cè)，門(mén)可以鉸接到右側(cè)、底部或頂部。也可以用鏈條式平爐來(lái)實(shí)施本發(fā)明，其中在所述鏈條式平爐中經(jīng)由連續(xù)傳送帶、間歇系統(tǒng)(indexingsystem)或其他手段來(lái)提供到烹調(diào)腔的進(jìn)入和從烹調(diào)腔的離開(kāi)，從而將食品移動(dòng)入烤爐腔以及移動(dòng)出烤爐腔，其中在烹調(diào)期間沒(méi)有門(mén)可以旋轉(zhuǎn)打開(kāi)和關(guān)閉?？蛇x的，可以使用但并不一定需要門(mén)。鏈條式平爐可以包含一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)烹調(diào)區(qū)，其中最簡(jiǎn)單的區(qū)設(shè)計(jì)可以一次僅處理一個(gè)物品?！畁’區(qū)的多區(qū)設(shè)計(jì)可以在給定時(shí)間在烤爐中具有最多‘n’個(gè)物品。因?yàn)榭焖倥胝{(diào)鏈條式平爐是結(jié)合了微波能量的混合烤爐，在烹調(diào)通道內(nèi)隔離微波能量的需要是絕對(duì)必須的。在美國(guó)，食品及藥物管理局已經(jīng)建立了用于烤爐的非常嚴(yán)格的微波泄漏級(jí)別(例如，對(duì)于工廠的新烤爐每平方厘米1毫瓦)。在過(guò)去，結(jié)合有微波能量的傳送帶使用長(zhǎng)的進(jìn)入和離開(kāi)通道以減輕從打開(kāi)的通道端漏出的微波泄漏。這些長(zhǎng)通道不僅需要大量的額外底面空間，而且其僅對(duì)于幾英寸的烹調(diào)腔高度有效。這樣低的烹調(diào)腔高度將不同食品嚴(yán)格限制為可以通過(guò)這種限制的烹調(diào)腔的食物(例如，小三明治)。雖然可以用這種通道來(lái)實(shí)施本發(fā)明，但是本發(fā)明也可以消除對(duì)長(zhǎng)的進(jìn)入和離開(kāi)通道的需要，并且可以通過(guò)采用與通道門(mén)結(jié)合的間歇傳送帶方法來(lái)使用相對(duì)于控制微波泄漏的低通道高度。如上所述的間歇?jiǎng)幼魇沟脗魉蛶г谂胝{(diào)循環(huán)期間停止。照這樣，在烹調(diào)循環(huán)期間門(mén)可以在打開(kāi)的通道端處關(guān)閉。使用門(mén)的優(yōu)點(diǎn)是消除了長(zhǎng)的進(jìn)入和離開(kāi)通道的需要，并且其消除了僅僅幾英寸的烤爐進(jìn)入高度的需要；并且這樣的快速烹調(diào)鏈條式平爐可以因此容易地處理超過(guò)6英寸高的食品。
本發(fā)明的烤爐使用微波能量來(lái)至少部分地烹調(diào)食品，其中微波能量從圖10中的磁控管100發(fā)射到波導(dǎo)腔室。微波能量沿波導(dǎo)腔室傳播并通過(guò)波導(dǎo)管中的槽70離開(kāi)腔室，并且與烹調(diào)腔室中的食品結(jié)合。本發(fā)明可以用下述烤爐來(lái)實(shí)施采用兩個(gè)波導(dǎo)管的單架烤爐、采用四個(gè)波導(dǎo)管的雙架快速烹調(diào)烤爐、或每烹調(diào)架使用兩個(gè)波導(dǎo)管的多架烤爐。如圖1所示，在烤爐腔2內(nèi)，左側(cè)微波發(fā)射波導(dǎo)管20a連接到頂部左側(cè)氣體傳送部17a和底部左側(cè)氣體傳送部18a之間的左側(cè)壁5。在烤爐腔2內(nèi)，右側(cè)微波發(fā)射波導(dǎo)管20b連接到頂部右側(cè)氣體傳送部17b和底部右側(cè)氣體傳送部18b之間的右側(cè)壁6。波導(dǎo)管被設(shè)計(jì)為在烤爐烹調(diào)腔室2內(nèi)從后到前以及從一側(cè)到另一側(cè)均勻地分配微波能量。如圖3所示，這樣的結(jié)構(gòu)促使微波能量均勻地照射到烹調(diào)腔室的右側(cè)和左側(cè)，因?yàn)閬?lái)自側(cè)壁的微波能量是附加到食物上的。波導(dǎo)管20a和20b在腔底壁4上面的垂直距離是這樣的，在一般烹調(diào)條件下，大約超過(guò)三分之一的微波能量在圖1中的烹調(diào)架8a下面是可用的，并與烹調(diào)架8a上面的可用微波能量達(dá)到平衡。圖6示出了具有與架8a結(jié)合的波導(dǎo)管20a和20b以及與架8b結(jié)合的波導(dǎo)管46a和46b的雙架烤爐。如圖6所示的雙架烤爐需要對(duì)單架快速烤爐進(jìn)行較小的修改以實(shí)現(xiàn)第二個(gè)頂架，該修改對(duì)于圖6中的烹調(diào)腔2在微波能量分配的功能方面有很小影響或沒(méi)有影響。
如圖1和圖6所示，微波能量從圖1中的波導(dǎo)管20a、20b以及圖6中的波導(dǎo)管20a、20b、46a和46b經(jīng)由圖4中的槽形天線70傳播到烤爐腔2，其中沿波導(dǎo)管設(shè)置窄縫、槽70。每個(gè)波導(dǎo)管的槽的數(shù)目會(huì)根據(jù)此處另外描述的波導(dǎo)管的長(zhǎng)度和烤爐腔的深度而不同。圖10中的槽之間的距離108也是重要的。因?yàn)椴坌翁炀€是將微波能量引入烤爐的烹調(diào)腔中并將其在烹調(diào)腔內(nèi)從前向后以及從一側(cè)到另一側(cè)均勻分配的高效部件，這種方法產(chǎn)生了在烹調(diào)過(guò)程中測(cè)量的或通過(guò)水升測(cè)試測(cè)量的可接受的微波能量均勻性。根據(jù)1和5之間的腔深度，槽形天線可以放置在烤爐腔室的各側(cè)面。
圖5中的示例性的槽70被限定為具有近端80和遠(yuǎn)端81，從而近端和遠(yuǎn)端之間的距離被定義為槽長(zhǎng)度并且沿長(zhǎng)軸82被測(cè)量；并且沿軸83測(cè)量槽寬度，其中垂直軸83垂直于長(zhǎng)軸82。圖5中的中心點(diǎn)84被定義為垂直軸和長(zhǎng)軸的交叉點(diǎn)。槽70包括在近端和遠(yuǎn)端的半徑，所述半徑在長(zhǎng)度上大約等于垂直軸83的距離的一半。槽70對(duì)于烹調(diào)腔室環(huán)境是開(kāi)放的，并且必須被密封以防止食物微粒、水、油、清潔劑或其他物質(zhì)沉積在波導(dǎo)管內(nèi)，因?yàn)橛蛇@些物質(zhì)引起的波導(dǎo)管內(nèi)部的污染可以縮短磁控管體的壽命，降低管體產(chǎn)生的有用能量，和/或增加來(lái)自烤爐的熱損失。因?yàn)榭焖倥胝{(diào)烤爐可以在大約將近500華氏度的溫度下工作，槽形天線必須通過(guò)圖5A中的必須是非常耐用的槽形天線護(hù)蓋106來(lái)保護(hù)。此處使用的術(shù)語(yǔ)“槽形天線護(hù)蓋”、“多個(gè)槽形天線護(hù)蓋”、“槽護(hù)蓋”、“護(hù)蓋”以及“多個(gè)護(hù)蓋”具有相同的意思。槽形天線護(hù)蓋106被設(shè)計(jì)為蓋住槽70?？梢杂酶邷毓柘鹉z室溫硫化(“RTV”)密封劑將這些護(hù)蓋粘附到波導(dǎo)管。這種密封方法在護(hù)蓋和波導(dǎo)管之間產(chǎn)生高溫防水密封。護(hù)蓋材料必須是適合于高溫操作，相對(duì)于微波傳輸具有低損耗特性，便于清洗的，耐用的，并且不昂貴的。為了良好的微波相容性，優(yōu)選具有低于6的介電常數(shù)和低于0.2的損耗因數(shù)的材料。這種材料必須是薄的，厚度低于0.15英寸，并且適于使用硅橡膠RTV來(lái)粘附?？梢允褂锰胤]、聚四氟乙烯(“PTFE”)/玻璃纖維織品，例如由Saint Gobain(ChemFab material 10BT)制造的具有一側(cè)加工為可接受的硅橡膠并且厚度為0.01英寸的那種。這種材料對(duì)e場(chǎng)具有很小的影響。(對(duì)于槽角度大于17度的)具有和不具有護(hù)蓋的波導(dǎo)管/天線阻抗的水升測(cè)試和史密斯圓圖顯示為是相似的。在窄的槽角度，護(hù)蓋顯示為對(duì)e場(chǎng)性能上具有小的負(fù)影響。具有粘接在PTFE/玻璃纖維織品上的0.002層硅橡膠的相同材料在微波配套元件的阻抗(史密斯圓圖)上具有可測(cè)量的負(fù)影響。這種槽前面的薄的橡膠層將微波電路阻抗拉到相對(duì)于管體的期望工作點(diǎn)較不有利的條件。在高溫硅橡膠層中使用的氧化鐵填充物是這種性能問(wèn)題的根源。薄云母片可以產(chǎn)生良好的微波性能(0.015英寸)但是其耐用性和清洗可能是有問(wèn)題的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于深度少于15英寸以及整體用具深度少于24英寸的烤爐腔，槽70的特定的設(shè)計(jì)參數(shù)產(chǎn)生最佳微波能量分配槽長(zhǎng)度如圖5中的81所示，大約2.397英寸，其比自由空間波長(zhǎng)少0.5。
槽寬度如圖5中的84所示，在大約0.25到0.35英寸之間。
槽間間距如圖10中的108所示，對(duì)于波導(dǎo)矩形(WR)340波導(dǎo)管，大約3.42英寸，其大約為引導(dǎo)波長(zhǎng)的0.5。
端部間距如圖10中的99所示，3.42英寸，其為引導(dǎo)波長(zhǎng)的0.5。
槽的角度根據(jù)食物裝載在大約10到45度之間。對(duì)于大于大約350克的較大裝載，大于大約25度的槽角度是優(yōu)選的。對(duì)于普通快速烹調(diào)，槽角度大于20度，并且對(duì)于大約250克或更少的小裝載，此時(shí)要求烹調(diào)的速度，大約12-15度的窄角是優(yōu)選的。
槽的數(shù)目根據(jù)烤爐烹調(diào)腔的深度，可以按每個(gè)波導(dǎo)管采用1到5個(gè)槽形天線，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3個(gè)槽在烹調(diào)腔深度(前到后)少于15英寸的烤爐中產(chǎn)生最佳微波能量分配。
槽的取向?yàn)榱送嗟丶ぐl(fā)槽并產(chǎn)生具有傳播到各波導(dǎo)管的最大電磁放射的方向性圖，將具有交替角度或具有前槽的取向(槽朝向烤爐2的前壁7)的槽70傾斜，從而離前壁7最近的槽端沿圖10中的波導(dǎo)水平軸96以圖10中的大于零度的角度98傾斜。
槽端半徑如圖10中的99所示，大約為槽寬度的0.5倍。
圖1中的食品10以及圖6中的10a、10b放置在烤爐腔2內(nèi)，距離左側(cè)壁5和右側(cè)壁6至少2.4英寸(為了最佳烹調(diào)均勻性)。2.4英寸的尺寸對(duì)應(yīng)于微波波長(zhǎng)的一半或2.45GHz微波管體頻率的2.4英寸(為了最佳烹調(diào)均勻性)(E場(chǎng)為零)。該間距使得圖3中的E場(chǎng)51a和51b(在單架中所示)在與食品結(jié)合之前擴(kuò)張并變得更均勻。在例如圖6中雙架烤爐的多架烤爐中也發(fā)生相似的e場(chǎng)分配。
在當(dāng)烹調(diào)腔沒(méi)有裝載很多的食品、根本沒(méi)有裝食品，或當(dāng)少量食品裝載在偏離腔中央的位置時(shí)的那些情況下，從圖1中的波導(dǎo)管20a以及圖6中的波導(dǎo)管20a、46a的槽形天線發(fā)射的微波能量可以對(duì)由圖1中相對(duì)的波導(dǎo)管20b或圖6中相對(duì)的波導(dǎo)管20b、46b產(chǎn)生的e場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)影響。這種干擾可以產(chǎn)生能損壞磁控管的磁控管工作不穩(wěn)定性。因此有益的是減少來(lái)自圖1中的波導(dǎo)管20a與20b、圖6中的波導(dǎo)管20a與20b、以及圖6中的波導(dǎo)管46a與46b之間的相互作用的槽形天線放射干擾的影響，下文將其稱為“視距槽形天線干擾”。該不穩(wěn)定性開(kāi)始于波導(dǎo)管中的E和H場(chǎng)以及它們與波導(dǎo)管的相互作用。在波導(dǎo)管壁內(nèi)存在電磁能量的流動(dòng)方向，平行于流動(dòng)線切開(kāi)的槽不會(huì)打斷電磁能量。這些槽是“非放射”槽。然而，如果槽打斷電流的流動(dòng)線，電流不得不環(huán)繞槽，這樣產(chǎn)生了波導(dǎo)管內(nèi)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向圖的變形，并且在槽的中間產(chǎn)生槽的相對(duì)邊緣之間的電壓差。槽因此起到偶極天線的作用并會(huì)輻射，而且微波能量從波導(dǎo)管中泄漏出來(lái)。如果來(lái)自槽形天線的束(E和H場(chǎng))被另一束所影響，其可能中斷波導(dǎo)管內(nèi)的電流流動(dòng)線。該中斷能具有將磁控管體拉入到不穩(wěn)定性能區(qū)的效果。事實(shí)上，管體的阻抗不再與天線和波導(dǎo)管匹配。當(dāng)該中斷發(fā)生時(shí)，磁控管可能改變模式、形成電弧，或者其它方式的不能正常工作。
為了減少視距槽形天線干擾，圖8中，包含槽形天線70的波導(dǎo)管可以朝烤爐頂面向上或朝烤爐底面向下地傾斜或成角度。通過(guò)傾斜波導(dǎo)管，在烹調(diào)腔的一個(gè)側(cè)壁上的槽形天線不再和位于相對(duì)的烤爐腔側(cè)壁上的槽形天線具有直接的視距。例如，將圖1、圖6中的包含槽形天線70的波導(dǎo)管20a、20b傾斜例如圖8中的傾斜角度110所示的10度，可以消除波導(dǎo)管20b的視距槽形天線干擾。除了最小化相對(duì)的槽形天線的干擾之外，額外的益處是當(dāng)束指向食物時(shí)，微波能量更有效地與食品結(jié)合。
減少視距槽形天線干擾的影響的第二個(gè)方法是圖9中的將左波導(dǎo)管20a從右波導(dǎo)管20b垂直地偏離。這可以通過(guò)降低右波導(dǎo)管20b來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而波導(dǎo)管20a位于波導(dǎo)管20b的高度之上。當(dāng)然可選的，可以抬升波導(dǎo)管20b，或者可選的可以將波導(dǎo)管20a降低或抬升，從而實(shí)現(xiàn)圖9中的波導(dǎo)管20a和20b的期望偏離。相同的方法可以使用在圖6中的多架烤爐以及上波導(dǎo)管46a和46b。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)圖9中的大約1.2英寸的波導(dǎo)管的偏離101(約波長(zhǎng)的四分之一)在減少所述干擾方面是有效的。因此，圖3、圖9所圖示為51a的波導(dǎo)管20a的電磁能量與圖3、圖9中波導(dǎo)管20b的電磁能量51b相偏離。
減少視距槽形天線干擾的另一個(gè)方法是提供圖10中的具有不同傾斜角度的槽形天線。例如，圖10中具有槽形天線70的左側(cè)波導(dǎo)管20a可以具有圖10中的15度的槽角度98，其中離磁控管最遠(yuǎn)(離前壁最近的)的槽具有向上的或正的斜度。圖10中的右側(cè)波導(dǎo)管20b可以具有含有向下的或負(fù)的斜度的20度的傾斜槽角度97。波導(dǎo)管20a的槽形天線不再與波導(dǎo)管20b的槽形天線對(duì)準(zhǔn)，并且電磁能量束彼此扭曲。除了最小化相對(duì)的槽形天線的干擾之外，該方法相對(duì)于將更均勻的微波覆蓋提供到烹調(diào)表面上也具有益處，因?yàn)閬?lái)自相對(duì)壁的束現(xiàn)在以不同的方式(束取向)照射。如圖10所示以交替角度方式實(shí)施傾斜槽形天線70。
減少視距槽形天線干擾的又一個(gè)方法是圖11中的從右側(cè)槽水平移位左側(cè)槽70。例如，參見(jiàn)圖11中的109，左側(cè)壁槽形天線可以具有相對(duì)于右側(cè)波導(dǎo)管上槽位置的波長(zhǎng)的四分之一(約1.2英寸)的水平移位的槽位置。除了最小化相對(duì)的槽形天線的干擾之外，該方法相對(duì)于將更均勻的微波覆蓋提供到烹調(diào)表面上的方法也具有益處，因?yàn)閬?lái)自相對(duì)壁的束現(xiàn)在以不同的方式(束取向)照射。
上述方法可以按任何組合方式進(jìn)行組合，以作為減少?gòu)目緺t一側(cè)產(chǎn)生的微波能量束影響位于相對(duì)的烤爐側(cè)壁上的天線束的穩(wěn)定性的影響的手段。
在裝載少或沒(méi)有裝載的條件下，一個(gè)或兩個(gè)管體可能經(jīng)歷穩(wěn)定性問(wèn)題。來(lái)自不穩(wěn)定的管體的陽(yáng)極電流不再處于可接受的工作范圍。例如，如果用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)管體的陽(yáng)極電流是約350毫安的直流電(“DC”)，那么為經(jīng)歷天線干擾的波導(dǎo)管供電的管體可以具有低于250毫安DC的陽(yáng)極電流。反常陽(yáng)極電流的檢測(cè)以及將右側(cè)或左側(cè)磁控管的電源關(guān)斷可以消除不穩(wěn)定性。該檢測(cè)-控制方法包括測(cè)量高壓二極管和地之間的陽(yáng)極電流的電流傳感器以及當(dāng)檢測(cè)到反常陽(yáng)極電流時(shí)將(為磁控管供電的)高壓變壓器的電流關(guān)斷的功率繼電器。
與管體的開(kāi)關(guān)相關(guān)聯(lián)的微波能量的減少會(huì)需要烹調(diào)時(shí)間修改或烹調(diào)循環(huán)的終止以避免食品的烹調(diào)不足。如果管體被關(guān)斷以避免不穩(wěn)定性，那么可以通過(guò)圖1中的控制器34通過(guò)增加工作管體的功率水平(例如，從大約30％到大約60％)、通過(guò)增添單類型微波(microwave only event)以補(bǔ)償單管體工作、或者增加的功率設(shè)定和新的單類型微波的組合來(lái)修改使用在烹調(diào)食譜中的微波功率設(shè)定。
因?yàn)閳D1和圖6中的波導(dǎo)管20a和20b位于烤爐的左和右側(cè)壁上，波導(dǎo)管不妨礙烤爐腔廢氣排放，并且不會(huì)被食物溢出物、油脂污染物、清潔劑污染物或通常影響底部發(fā)射微波系統(tǒng)的其他污染物所影響。因此，本發(fā)明的微波系統(tǒng)將不容易被油脂、溢出物、清洗材料以及其他污染所穿透，因?yàn)樵撓到y(tǒng)不是直接位于熱的污染物會(huì)滴落的食品的下方。如圖1和圖6所示，底壁4具有光滑連續(xù)的底面，沒(méi)有烤爐腔底面內(nèi)的加熱元件、回氣管或微波發(fā)射器，其易于清洗。在回氣部件、加熱元件和微波發(fā)射器從烤爐底面突出的情況下，操作者難以清洗和維護(hù)烤爐以保持衛(wèi)生條件。在底部發(fā)射微波系統(tǒng)中，波導(dǎo)發(fā)射器通常位于烤爐腔底壁的中間部分中。當(dāng)在正常烹調(diào)期間釋放油脂、油和其他烹調(diào)過(guò)程中的副產(chǎn)品時(shí)，其滴落并濺到微波發(fā)射器上。發(fā)射器必須被保護(hù)，并用例如石英的微波透明材料覆蓋并且用粘合劑或其他密封劑密封，從而避免污染物進(jìn)入發(fā)射器引起磁控管的過(guò)早破壞。此外，一些快速烹調(diào)烤爐具有位于底壁上的輻射元件協(xié)助底部進(jìn)行烘焦。對(duì)于商用應(yīng)用，當(dāng)油脂堆積在熱元件周圍時(shí)，暴露的下輻射元件可以導(dǎo)致安全問(wèn)題。圖1和圖6中的排氣板27a和27b位于具有設(shè)置在烤爐底面上方的孔29a、29b的烤爐的角部。孔29a和29b位于烤爐底壁4的上方并且因此可以容易地實(shí)現(xiàn)烤爐底面的清洗。此外，可以將板27a和27b制造為可從下氣體傳送部18a和18b移動(dòng)的，用于清洗或更換。
總的來(lái)講，本單架和多架快速烹調(diào)發(fā)明提供了利用熱氣流的快速烹調(diào)烤爐，熱氣流與微波能量結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)烹調(diào)方法快五到十倍的食品的快速烹調(diào)，并且質(zhì)量、口味和外觀水平也等于或超過(guò)傳統(tǒng)烹調(diào)。在不同的版本中，烤爐在標(biāo)準(zhǔn)的商用電源上是可工作的并在制造、使用和維護(hù)方面是簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的，并且可以直接按比例增大或縮小為商用實(shí)施例以及增大或縮小為居住用實(shí)施例?？焖倥胝{(diào)烤爐可以工作作為僅用空氣的快速烹調(diào)烤爐、微波爐、或空氣和微波結(jié)合的快速烹調(diào)烤爐。
雖然參照特定的優(yōu)選版本已經(jīng)用大量細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明，其他版本也是可能的。例如，可以制造不同尺寸的商用和居住用快速烹調(diào)烤爐。在這些情況下，可以采用較大或較小的零部件，并且可以使用較少或較多的部件。在希望制造較小的快速烹調(diào)烤爐的情況下，可以采用一個(gè)氣流加速部件以取代兩個(gè)；采用一個(gè)微波系統(tǒng)以取代兩個(gè)；較小或較少的加熱裝置，可以使用電阻或燒燃?xì)?。在希望獲得較大的快速烹調(diào)烤爐的情況下，可以研發(fā)多架單元并且可以添加額外的氣流系統(tǒng)和微波系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)較大腔、多架快速烹調(diào)烤爐?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用的版本的氣流要求將孔制造得較大或較小。加熱部件可以合并為一個(gè)加熱部件，或者可以采用多于兩個(gè)加熱部件。
當(dāng)進(jìn)入美國(guó)時(shí)，沒(méi)有清楚地指明執(zhí)行一特定功能的“部件”或執(zhí)行一特定功能的“步驟”的權(quán)利要求中的任何元件都不能被解釋為美國(guó)法律，35USC第112節(jié)第6款中當(dāng)前規(guī)定的“部件”或“步驟”條款。具體地，此處權(quán)利要求中“步驟”的使用不旨在援引35USC第112節(jié)的規(guī)定。
基于本發(fā)明的其他變型和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是很明顯的。因此本發(fā)明的精神和范圍要被廣泛地考慮并且僅由所附的權(quán)利要求限制，而不被前述的說(shuō)明書(shū)所限制。
權(quán)利要求
1.一種用于烹調(diào)食品的快速烹調(diào)烤爐，包括烤爐腔；至少一個(gè)烹調(diào)架；至少一個(gè)用于產(chǎn)生微波的磁控管；至少一個(gè)與所述磁控管可操作地結(jié)合的矩形波導(dǎo)腔室，所述波導(dǎo)腔室具有鄰近所述磁控管的近端、相對(duì)的遠(yuǎn)端、以及腔室長(zhǎng)軸；在具有沿所述長(zhǎng)軸設(shè)置的中心點(diǎn)的波導(dǎo)腔室中的至少一個(gè)槽開(kāi)口，所述中心點(diǎn)位于離所述波導(dǎo)腔室的遠(yuǎn)端一選擇的距離，所述槽具有少于0.5自由空間波長(zhǎng)的沿所述腔室長(zhǎng)軸的槽長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述各槽通過(guò)用半圓形的端部在各端部連接的一對(duì)延長(zhǎng)的平行側(cè)邊來(lái)限定，所述各槽具有槽長(zhǎng)軸和垂直于所述槽長(zhǎng)軸的槽垂直軸，從而所述中心點(diǎn)位于槽長(zhǎng)軸和槽垂直軸的交叉點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述各波導(dǎo)腔室包括第一、第二、和第三槽開(kāi)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述第一槽開(kāi)口的中心點(diǎn)的選擇的距離是波導(dǎo)管波長(zhǎng)的0.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述槽的寬度在0.25英寸到0.35英寸之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述第一槽相對(duì)于腔室長(zhǎng)軸傾斜，從而離所述波導(dǎo)管的遠(yuǎn)端最近的第一槽的端部高于第一槽的另一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述第一槽的傾斜角度在10到45度之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述各槽之間的間距沿腔室長(zhǎng)軸是波導(dǎo)管波長(zhǎng)的0.5倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述第二槽與所述第一槽成90度取向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述第三槽與所述第二槽成90度取向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述各腔室長(zhǎng)軸位于各相應(yīng)的烹調(diào)架上方0.5到2.0英寸之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，還包括用于減少?gòu)南鄬?duì)的波導(dǎo)腔室的槽發(fā)射的e場(chǎng)之間的干擾的部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述用于減少e場(chǎng)之間的干擾的部件為向內(nèi)傾斜的相對(duì)的波導(dǎo)腔室。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述用于減少e場(chǎng)之間的干擾的部件為垂直偏離的波導(dǎo)腔室。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述用于減少e場(chǎng)之間的干擾的部件是相對(duì)的波導(dǎo)腔室中的槽，該槽沿相對(duì)的波導(dǎo)腔室的腔室長(zhǎng)軸偏離。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述用于減少e場(chǎng)之間的干擾的部件是用于選擇性地調(diào)整磁控管的功率輸出的控制系統(tǒng)。
17.一種用于烹調(diào)食品的快速烹調(diào)烤爐，包括烤爐腔；至少一個(gè)烹調(diào)架；至少一個(gè)用于產(chǎn)生微波的磁控管；至少一個(gè)與所述磁控管可操作地結(jié)合的矩形波導(dǎo)腔室，所述波導(dǎo)腔室具有鄰近磁控管的近端、相對(duì)的遠(yuǎn)端、以及腔室長(zhǎng)軸；在具有沿腔室長(zhǎng)軸設(shè)置的中心點(diǎn)的波導(dǎo)腔室中的至少一個(gè)槽開(kāi)口，所述中心點(diǎn)位于離波導(dǎo)腔室的遠(yuǎn)端一選擇的距離；以及用于密封所述槽的薄的、不易碎的槽護(hù)蓋。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述槽護(hù)蓋由聚四氟乙烯形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述槽護(hù)蓋由玻璃纖維材料形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述槽護(hù)蓋由云母片形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述槽護(hù)蓋通過(guò)硅橡膠材料粘附到波導(dǎo)管。
22.一種用于烹調(diào)食品的快速烹調(diào)烤爐，包括烤爐腔；至少一個(gè)烹調(diào)架；至少一個(gè)用于產(chǎn)生微波的磁控管；與所述磁控管可操作地結(jié)合的兩個(gè)相對(duì)的矩形波導(dǎo)管，所述各波導(dǎo)管具有鄰近磁控管的近端、相對(duì)的遠(yuǎn)端、以及腔室長(zhǎng)軸；在具有沿腔室長(zhǎng)軸設(shè)置的中心點(diǎn)的各波導(dǎo)管中的至少一個(gè)槽開(kāi)口，所述中心點(diǎn)位于離波導(dǎo)管的遠(yuǎn)端一選擇的距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述相對(duì)的波導(dǎo)管向內(nèi)傾斜，從而減少?gòu)南鄬?duì)的波導(dǎo)管的槽發(fā)射的e場(chǎng)之間的干擾。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述相對(duì)的波導(dǎo)管垂直偏離，從而減少?gòu)南鄬?duì)的波導(dǎo)管的槽發(fā)射的e場(chǎng)之間的干擾。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，所述相對(duì)的波導(dǎo)腔室中的槽沿著相對(duì)的波導(dǎo)腔室的腔室長(zhǎng)軸偏離，從而減少?gòu)南鄬?duì)的波導(dǎo)管的槽發(fā)射的e場(chǎng)之間的干擾。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，還包括用于選擇性地調(diào)整所述磁控管的功率輸出的控制系統(tǒng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的快速烹調(diào)烤爐，其特征在于，還包括用于密封所述各波導(dǎo)管的槽的薄的、不易碎的槽護(hù)蓋。
28.一種用于烹調(diào)食品的快速烹調(diào)烤爐，包括烤爐腔；至少一個(gè)烹調(diào)架；至少一個(gè)用于產(chǎn)生微波的磁控管；至少一個(gè)與所述磁控管可操作地結(jié)合的矩形波導(dǎo)腔室，所述波導(dǎo)腔室具有鄰近磁控管的近端、相對(duì)的遠(yuǎn)端、以及腔室長(zhǎng)軸；在具有沿長(zhǎng)軸設(shè)置的中心點(diǎn)的波導(dǎo)腔室中的至少一個(gè)槽開(kāi)口，所述中心點(diǎn)位于離波導(dǎo)腔室的遠(yuǎn)端一選擇的距離，所述槽具有少于0.5自由空間波長(zhǎng)的沿腔室長(zhǎng)軸的槽長(zhǎng)度。
全文摘要
一種快速烹調(diào)烤爐(1)具有烹調(diào)腔(2)和具有槽形天線(70)的微波波導(dǎo)管(20a)，所述波導(dǎo)管高效地發(fā)射電磁能量(51a)以協(xié)助食品的快速烹調(diào)。
文檔編號(hào)H05B6/72GK1871875SQ200480030860
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
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