DE69637010T2

DE69637010T2 - Luftverteiler für mikrowellenofen

Info

Publication number: DE69637010T2
Application number: DE69637010T
Authority: DE
Inventors: Michael J. Double Oak Dobie; Donald P. Smith; Allen B. Plano SPARMAN; John R. Plano Norris; Neal S. Fort Worth COOPER; Carl J. Grand Prairie DOUGHERTY
Original assignee: ENERSYST DEV CT LLC; Enersyst Development Center Dallas LLC; SMITH ESTER R; Smith Ester R Dallas
Current assignee: ENERSYST DEV CT LLC; Enersyst Development Center Dallas LLC; SMITH ESTER R; Smith Ester R Dallas
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: WO1996039790A1; DE69637010D1; JPH11515082A; AU6103396A; ES2281904T3; US5818014A; TW317069B; EP0830805B1; KR19990022377A; EP0830805A1; BR9608429A; AU700110B2; EP0830805A4; KR100393691B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei Umluft-Konvektions-Mikrowellenöfen zum Erhitzen von Lebensmittelprodukten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei Hochleistungs-Lebensmittelöfen und Lebensmittel-Verkaufsautomaten ist die Reinigung eine Hauptüberlegung. Dieses ist besonders wichtig bei Umluft-Aufprallöfen des in dem US-Patent Nr. 3,884,213 offenbarten Typs und bei Konvektionsöfen mit Mikrowellen-Lebensmittelerwärmung.
Das US-Patent Nr. 3,884,213 offenbart einen Ofen, der mit einer schwenkbar montierten, rechteckig geformten, für Mikrowellen durchlässigen Platte ausgerüstet ist, die voneinander beabstandet angeordnete Rohre aufweist, die sich durch die Platte erstrecken, um kollimierte Luftstrahlen zu bilden, die ausgestoßen werden, um auf Oberflächen eines Lebensmittelprodukts aufzuprallen. Obwohl durch den offenbarten Ofen nennenswerte Verbesserungen hinsichtlich der Übertragung von Wärme auf das Lebensmittelprodukt erreicht wurden, war er schwierig zu reinigen und zu warten. Weiterhin ermöglichten die Gestalt und die Montage der Strahlplatte keinen optimalen Luftstrom, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen, und machten es erforderlich, dass die Strahlplatte für Mikrowellen durchlässig war.
Beim Erhitzen bestimmter Lebensmittel, einschließlich Pizza und belegte Brötchen, die Teig- und Backwaren enthalten, durch Mikrowellen bleibt typischerweise die Oberfläche zu feucht und weniger schmackhaft im Vergleich zu ähnlichen Lebensmittelprodukten, die in anderen Ofentypen gekocht oder gebacken werden.
Öfen des im US-Patent Nr. 3,884,213; US-Patent Nr. 4,154,861; US-Patent Nr. 4,289,792; US-Patent Nr. 4,409,453 und US-Patent Nr. 4,835,351 offenbarten Typs verwenden Luftstrahlen, die auf die Oberfläche eines Lebensmittelprodukts aufprallen, um eine Oberflächenerwärmung des Produkts in Kombination mit Mikrowellenerhitzung zu bewirken.
Strahlaufprallöfen erfreuen sich eines bedeutenden Erfolgs bei kommerziellen Lebensmittel-Dienstleistungen und kommerziellen Lebensmittel-Verarbeitungsvorgängen. Es besteht jedoch schon lange ein Bedarf nach einer leicht zu reinigenden Vorrichtung, um Lebensmittelprodukte schnell und effektiv zu erhitzen, die wenig oder keine Vorbereitung erfordern, für die Verwendung in einem Verkaufsautomaten für warme Gerichte und in Heizplatten-Öfen für Lebensmittel-Servicevorgänge.
Das US-Patent Nr. 4,431,889 offenbart eine Kombination aus einem Mikrowellenofen und einem Konvektionsofen, bei dem ein Gasbrenner, der außerhalb des Ofens vorgesehen ist, erhitzte Verbrennungsprodukte liefert, die aus dem Brennergebiet zusammen mit Dampf von einem Auslass des Ofens durch ein Gebläsesystem angesaugt werden, und die kombinierte Ausgabe des Gebläsesystems wird in den Ofen durch ein Ofeneinlassgebiet in der Ofenwand geblasen. Sowohl die Ofenauslässe als auch der Ofeneinlass sind durch Löcher gebildet, die einen Durchmesser haben, der im Wesentlichen kleiner als eine halbe Wellenlänge ist. Ein vorbestimmter Teil der Gebläseausgabe wird durch eine Abgasentlüftung geblasen, wodurch ein leicht negativer Druck in dem Ofen und in dem Brenner-Plenum erzeugt wird, um die Luftströmung durch den Brenner zu steuern.
Das US-Patent Nr. 4,431,888 offenbart einen Mikrowellenofen mit einer rotierenden Richtungsantenne, die in axialer Richtung an einer Achse von einer Wand von einem Mikrowellenofenkammer des Mikrowellenofens gehalten ist, um eine kreisförmig symmetrische, gleichförmige Energieverteilung von Mikrowellenenergie in der Mikrowellenofenkammer und eine konsistente Erhitzung eines Produkts in der Mikrowellenofenkammer zu bewirken. Die rotierende Richtungsantenne beinhaltet eine 2×2-Matrix aus Antennenelementen, wobei jedes Element ein endgespeistes Halbwellen-Resonanzantennenelement ist, das durch eine Länge eines Leiters gehalten wird, der senkrecht zur Wand der Mikrowellenofenkammer verläuft. Eine parallele Plattentransmissionslinie ist mit jeder der Halterungen verbunden, wobei sich vier davon an einem Punkt treffen, der mit einer zylindrischen Sondenantenne verbunden ist. Die Sondenantenne wird durch Mikrowellenfrequenzströme eines Wellenleiters benachbart zur Wand der Mikrowellenofenkammer angeregt.
Die Richtungsantenne wird durch einen sich bewegenden Luftstrom gedreht, der durch die Mirkowellenofenkammer zirkuliert. Durch eine Kuppel mit einer abgeflachten konischen Form, die sich in der Wand der Mikrowellenofenkammer nach außen erstreckt, wird eine nahezu kreisförmige Aussparung zur Verfügung gestellt, die teilweise die rotierende Richtungsantenne umgibt und eine gleichmäßige Energieverteilung in dem zu erhitzenden Produkt bewirkt. Die Kuppel wirft Mikrowellenenergie, die von dem Produkt reflektiert wird, in Richtung auf ein kreisförmiges Gebiet in dem mittleren Gebiet der Mikrowellenofenkammer zurück. Ein Übergangsabschnitt verläuft zwischen der Oberseite der Kuppel und der einen Wand der Mikrowellenofenkammer. Der Wellenleiter hat drei Seiten, die mit der Außenseitenwand der Kuppel, dem Übergangsabschnitt und einer Verlängerung der Wand befestigt sind, die sich über die Mikrowellenofenkammer hinaus erstreckt und die Mikrowellenenergiequelle hält, wobei alle von diesen die vierte Wand des Wellenleiters halten. Der Mikrowellenofen bewirkt ein konsistentes Kochmuster, insbesondere für empfindliche Lebensmittel, durch Verwendung der hohen Energie der Mikrowellenergiequelle.
Das US-Patent Nr. 4,940,869 offenbart einen Kochofen mit sowohl konventioneller Erhitzung als auch Mikrowellenerhitzung. Die Ofenmuffe weist eine Metall-Verteilungsplatte entlang einer hinteren Wand auf, die eine Kammer mit der hinteren Wand bildet. Ein Turbinen-Flügelrad befindet sich in der Kammer und wird durch einen Elektromotor angetrieben. Mikrowellenenergie wird in die Kammer durch einen Wellenleiter eingeleitet, der eine Austritts-Iris in die Kammer hat. Mikrowellenenergie, die in die Kammer eintritt, tritt durch Öffnungen in der Metall-Verteilungsplatte sowie hinter das Turbinen-Flügelrad aus, und zwar durch zusätzliche Löcher in der Verteilungsplatte. Die Mikrowellenenergie, die aus der Verteilungsplatte austritt, dient dazu, um in dem Ofen für eine bessere Kochenergieverteilung zu sorgen.
Es besteht schon lange die Forderung nach einem Mikrowellenofen, der in der Lage ist, Lebensmittelprodukte schnell und gleichförmig zu erhitzen, wodurch eine verbesserte Oberflächen-Textur und Knusprigkeit erreicht wird.
Die EP 0 592 255 A1 offenbart einen Mikrowellenofen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen nach Anspruch 1.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Mikrowellenofens umfasst die Schritte: Positionieren eines Produkts in einem Behältnis mit sich nach oben erstreckenden Seiten und einem Boden; Positionieren des Produkts und des Behältnisses in einer temperaturgesteuerten Atmosphäre; abstützendes Halten des Produkts über dem Boden des Behältnisses; und abwechselndes Ausbilden einer Region mit temperaturgesteuerter Druckluft benachbart gegenüberliegender Seiten des Produkts, indem Luft so gerichtet wird, um abwechselnd benachbart gegenüberliegender Seiten des Produkts zu strömen, so dass temperaturgesteuerte Luft zwischen der unteren Fläche des Produkts und dem Boden des Behältnisses strömt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zeichnungen von zwei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind als Anhang beigefügt, so dass die Erfindung besser und vollständiger verstanden werden kann, wobei:
1 eine Vorderansicht von einem ersten Ausführungsbeispiel des Ofens ist, wobei Teile weggebrochen sind, um Details der Konstruktion deutlicher zu zeigen;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von 1 ist;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von 1 ist;
4 eine Draufsicht von einem Luftverteilerkanal ist;
5 eine Seitenansicht des Kanals ist;
6 eine Unteransicht des Luftverteilerkanals ist;
7 eine Endansicht des Kanals ist;
8 eine Draufsicht auf das Einlassende des Luftverteilerkanals ist;
9 eine schematische grafische Darstellung der Geschwindigkeit eines oszillierenden Luftverteilerkanals durch den vollen Bewegungsbereich ist;
10 eine grafische Darstellung von mehreren Luftverteilerkanälen ist, die sich asynchron bewegen;
11 eine perspektivische Ansicht von einem zweiten Ausführungsbeispiel von einem Mikrowellenofen mit einer Packungs-Handhabungsvorrichtung und einem Ofenabteil im Inneren eines Verkaufsautomaten ist, wobei das äußere Gehäuse des Verkaufsautomaten weggebrochen ist, um Details der Konstruktion deutlicher zu zeigen;
12 eine Querschnittsansicht entlang Linie 12-12 aus 11 ist;
13 eine Querschnittsansicht entlang Linie 13-13 aus 12 ist;
14 eine perspektivische Explosionsansicht der Luftverteilungsvorrichtung ist;
15 eine schematische Ansicht ist, die den Luftstrom während einer ersten Stufe des Kochprozesses veranschaulicht; und
16 eine schematische Ansicht ähnlich der von 15 ist, die den Luftstrom während einer zweiten Stufe des Kochprozesses veranschaulicht;
17 eine schematische Ansicht ähnlich der von 15 ist, die den Luftstrom durch ein aus Partikeln bestehendes Lebensmittelprodukt veranschaulicht;
18 eine bruchstückartige Draufsicht auf einen Teil der Trennwand zwischen der Kochkammer und der Luft-Klimakammer ist;
19 eine Querschnittsansicht entlang Linie 19-19 von 18 ist; und
20 eine Querschnittsansicht entlang Linie 20-20 von 18 ist.
Es werden Bezugszahlen verwendet, um gleiche Teile in allen Figuren der Zeichnung zu kennzeichnen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Zwei Ausführungsbeispiele des verbesserten Mirkowellenofens sind in den Zeichnungen dargestellt. In dem ersten Ausführungsbeispiel von 1–10 ist eine Luftheizkammer 40 hinter einer Kochkammer 30 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel von 11–17 ist eine Luftheizkammer über der Kochkammer angeordnet.
Temperaturgesteuerte Luft wird in einen Kanal geliefert, der eine Oberfläche hat, die aus einem Mikrowellen reflektierenden Material gebildet ist, um einen Luftstrom aus dem Kanal in die Kochkammer zu verteilen. Der Kanal ist hin- und herbewegbar, so dass die Mikrowellen reflektierende Fläche an dem Kanal Mikrowellenenergie in die Kochkammer reflektiert und verteilt.
Wie anschließend noch deutlicher erläutert wird, werden eine Quelle für elektromagnetische Strahlung und eine Umluftvorrichtung verwendet, um ein Lebensmittelprodukt zu erhitzen. In den dargestellten Ausführungsbeispielen können die Lebensmittelprodukte beispielsweise frittierte Kartoffeln, Hühnchen-Nuggets, Pizza, Baguettes, Brot und andere Backerzeugnisse umfassen.
Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels
Ein erstes Ausführungsbeispiel des Ofens ist in 1–10 der Zeichnungen dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 der Zeichnungen hat der Ofen 10 ein Gehäuse, das durch eine Rückwand 11, beabstandete Seitenwände 12 und 13, eine Rückwand 14, eine obere Wand 15 und eine vordere Wand 16 gebildet ist. Die vordere Wand 16 hat eine Öffnung 17, die durch eine Tür 18 geschlossen wird, die durch Gelenke 18a mit der vorderen Wand 16 verbunden ist. Eine Mikrowellen-Sperre ist um die Tür 18 herum ausgebildet, um das Austreten von Mikrowellenergie durch den Spalt um die Tür herum zu verhindern.
Magnetrons 22a und 22b, wie am Besten in 3 gezeigt, sind mit Wellenleitern 23a und 23b verbunden, die sich horizontal über einen oberen Teil des Ofens erstrecken. Wie am Besten in 2 und 3 der Zeichnungen gezeigt, sind Öffnungen 24a und 24b in der oberen Wand 15 des Ofens 10 ausgebildet, durch die Mikrowellenenergie in eine Kochkammer 30 gestrahlt wird, wie anschließend deutlicher erklärt wird.
Unter Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen unterteilt eine perforierte Unterteilung 25 das Innere des Ofens 10, um eine Kochkammer 30 und eine Heizkammer 40 zu bilden. Die perforierte Unterteilung 25, die aus Metall oder einem anderen elektrisch konduktiven Material hergestellt ist und Perforationen mit relativ kleinen Öffnungen 25d aufweist, die mehr als etwa 40% und vorzugsweise weniger als etwa 60% des Oberflächengebiets der Unterteilung 25 ausmachen, ist konfiguriert, um das Austreten von Mikrowellenergie aus der Kochkammer 30 in die Luftheizkammer 40 zu verhindern.
Die Unterteilung 25 hat einen mittleren Bereich 25a und äußere Bereiche 25b und 25c, die konfiguriert sind, um einen Bereich der Kochkammer 30 zu umschließen, so dass die Heizkammer 40 von der Kochkammer 30 horizontal beabstandet ist. Die Heizkammer 40 befindet sich in einem hinteren Bereich des Ofens und weist Schenkel 40b und 40c auf, die sich entlang gegenüberliegender Seiten der Kochkammer 30 erstrecken. Es ist offensichtlich, dass sich die punktierte Unterteilung 25 um einen wesentlichen Bereich des Umfangs der Kochkammer 30 erstreckt. Wie anschließend deutlicher erläutert wird, wird Luft entlang mehrer Pfade in Richtung auf die Seitenwände 13 und 14 und in Richtung auf die Rückwand 11 von der Kochkammer 30 angesaugt, um eine Beeinträchtigung von verbrauchter Luft, die durch Öffnungen in der Unterteilung 25 angesaugt wird, mit Luftströmen zu vermeiden, die in die Kochkammer 30 durch Luftverteiler 31a und 31b verteilt wird.
Wie am Besten in 3 dargestellt, ist eine Öffnung 24b in der oberen Wand 15 benachbart der Tür 18 ausgebildet und befindet sich im Wesentlichen mit gleichen Abständen zwischen den Seitenwänden 12 und 13. Die Öffnung 24a erstreckt sich durch die obere Wand 15 hinter der Öffnung 24b, und Wellenleiter 23a und 23b sind in dem dargstellten ersten Ausführungsbeispiel allgemein parallel zueinander angeordnet.
Die Magnetrons 22a und 22b sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel benachbart zur Seitenwand 13 des Ofens montiert und liefern Mikrowellenenergie durch die horizontal angeordneten Wellenleiter 23a und 23b, die sich senkrecht zu der Mittellinie 10c des Ofens erstrecken, und durch Auslässe 24a und 24b in die Kochkammer 30. Es ist offensichtlich, dass die Magnetrons 22a und 22b im hinteren Teil des Ofens oder eines im hinteren Teil und eines an der Seite des Ofens montiert werden können.
Mikrowellenenergie, die durch einen Wellenleiter in einen Mikrowellen-Kochkammer wandert, tendiert dazu, in der Kochkammer Wärmestaustellen. Mikrowellenöfen sind normalerweise mit einem Drehtisch, um das Lebensmittelprodukt zu bewegen, oder mit einer Rührvorrichtung versehen, um die Wärmestaustellen in dem Ofen zu bewegen, um zu versuchen, ein Überhitzen von Bereichen des Lebensmittelprodukts zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Vielzahl von horizontalen Schienen 26 und vertikalen Leisten 27 vorgesehen, um eine Pfanne P oder ein Drahtgitter (nicht gezeigt). für Lebensmittelprodukte abstützend zu halten. Kunststoffrohre mit beispielsweise etwa 30/1000 Zoll Wanddicke an Metallstäben bilden eine nicht-leitfähige Halterung zum Verhindern von Funkenbildung zwischen den Pfannen und den Ofenwänden. Es ist offensichtlich, dass Keramik-Materialien und andere nicht-leitfähige Beschichtungen verwendet werden können, um Funkenbildung zu verhindern.
Pfannen, die auf der Oberfläche von isolierten Schienen 26 stehen, müssen nicht perfekt eben sein, um die Ausbildung kritischer Spalte zu verhindern, die Funkenbildung verursachen können. Die Schienen 26 sind durch Schienenschenkel 26a und 26b abstützend gehalten. Durch die Länge der Schenkel 26a und 26b wird den Abstand zwischen dem Boden der Pfanne P und einer unteren Strahlbildungsplatte 62 und folglich die Intensität der Hitze bestimmt, die auf den Boden der Pfanne übertragen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Länge von jedem Schenkel 26a und 26b durch Drehung von einem Gewindefuß eingestellt werden, der sich in. einen rohrförmigen Schenkel mit einem Innengewinde erstreckt. Andere und weitere Mittel zur Höheneinstellung, wie zum Beispiel Zahnstangen, die in vertikal beabstandeten Kerben verschiebbar sind (nicht gezeigt), können verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 der Zeichnungen beinhaltet eine Umluftvorrichtung, allgemein mit dem Bezugszeichen 50 versehen, ein Gebläsegehäuse, das zwischen der Rückwand 11 und einer Plenum-Wand 51 gebildet ist und obere und untere Auslassöffnungen 53 und 54 aufweist, die sich in horizontaler Richtung über und unter einem Radialströmungs-Lüfterrad 55 erstrecken. Ein Heizelement 56 ist benachbart zu oder in dem Lüftergehäuse montiert. Obwohl ein Radialströmungs-Lüfter in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, ist offensichtlich, dass andere Flügelräder verwendet werden können, wie zum Beispiel Axialströmungs-Lüfter, wenn dies als erforderlich angesehen wird.
Die Auslassöffnungen 53 und 54 sind durch eine Plenum-Wand 51 gebildet, die sich allgemein parallel zur Rückwand 11 erstreckt. Die Plenum-Wand 51 hat einen allgemein vertikal verlaufenden, mittleren Bereich 51a und allgemein horizontal verlaufende, obere und untere Bereiche 51b bzw. 51c. Der mittlere Bereich 51a hat eine Öffnung 52, in der der Radialströmungs-Lüfter 55 montiert ist.
Ein Paar im wesentlichen runde, rohrförmige Bauteile 51d erstreckt sich von beabstandeten Öffnungen in dem oberen Bereich der Plenum-Wand nach außen und verlaufen teleskopartig in runde Hülsen 34, die an Luftverteilerkanälen 31a und 31b gebildet sind, die um beabstandete Achsen 31x und 31y oszillieren, wie anschließend detaillierter beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 4–8 weist jeder der Luftverteilerkanäle 31a und 31b ein Körperbereich 32 mit einem konisch zulaufenden, längsgerichteten Querschnitt auf, der zwischen beabstandeten Platten 32a, 32b, 32c, 32d, 32e und 32f gebildet ist, die Mikrowellen reflektierende Oberflächen haben. Die Platten 32a–32f sind mit einem Winkel geneigt, um in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kanal mit einem hexagonalen seitlichen Querschnitt zu bilden. Es wird jedoch erwogen, dass andere geometrisch geformte Querschnitte verwendet werden können. Die Platten 32a und 32d an gegenüberliegenden Seiten des Kanals 31 sind nicht parallel, so dass der Kanal entlang seiner Länge konisch zulaufend ist. Eine Endwand 32h schließt das äußere Ende des Kanals 31a.
Die Luftverteilerkanäle 31a und 31b haben eine im Wesentlichen identische Konstruktion und sind vorzugsweise gegenseitig austauschbar. Jeder Kanal 31 kann aus zwei Teilen aus flachem Metallblech hergestellt sein. Ein erstes Teil wird gebogen, um die Platten 32a, 32b und 32f zu bilden. Ein zweites Teil wird gebogen, um die Platten 32c, 32d und 32e sowie die Endwand 32h zu bilden. Nachdem Öffnungen 33 in der Platte 32d ausgebildet sind, werden die beiden Teile verschweißt oder auf andere Weise verbunden.
Ein Ablenkblech 29a, am besten in 4, 5 und 7 dargestellt, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Platte 32a befestigt, um Mikrowellen zu reflektieren. Weiter Ablenkbleche 29b und 29c an der Platte 32c und an der Platte 32e unterstützen außerdem das Rühren von Mikrowellen.
Die Platte 32d weist eine Vielzahl von beabstandeten Öffnungen 33, die darin ausgebildet sind, und ein Flansch oder eine Hülse 34 am Einlassende des konisch zulaufenden Kanals ist konfiguriert, um teleskopartig in dem rohrförmigen Bauteil 51d angeordnet zu sein, das einen Auslass von dem Plenum 53 bildet, wie in 2 dargestellt. Die Luftverteiler 31a und 31b sind schwenkbar an rohrförmigen Bauteilen 51d befestigt, und die äußeren Enden sind durch einen Schwenkstift 34b schwenkbar gehalten, der sich durch eine Öffnung in einer Aufhängung 34a erstreckt, wie am besten in 2 der Zeichnungen zu sehen ist.
Wie in 2 und 8 der Zeichnungen gezeigt, bilden Luft leitende Bleche 36 in den Hülsen 34 ein Gitter, um Luft entlang der Länge des Inneren von jedem der zwei oder mehr konisch zulaufenden Kanäle 31 zu verteilen.
Wellen 35a und 35b, die in ihren Enden geformte Schlitze haben, erstrecken sich durch Öffnungen in der Rückwand 11 des Ofens 10 und sind in Lagern 35a' und 35b' abstützend gehalten, wie in 3 gezeigt. Eines der Luftleitbleche 36 erstreckt sich in den Schlitz im Ende der Welle 35a oder 35b, um eine Schnellverschluss-Kupplung zur entfernbaren Befestigung der Kanäle 31a und 31b an den Wellen 35a und 35b zu bilden. Es ist offensichtlich, dass diese Schnellverschluss-Kupplung das Entfernen der Kanäle 31a und 31b zwecks Reinigung erleichtert und außerdem eine sehr gute Steuerung der Wärmebehandlung des Lebensmittelprodukts ermöglicht.
Wenn der Ofen für eine Strahlaufprall-Wärmeübertragung auf das Lebensmittelprodukt konfiguriert ist, dann sind die Kanäle 31a und 31b angeordnet, um Luftströme nach unten in Richtung auf die Bodenwand 14 des Ofens 10 zu richten. Wenn jedoch der Ofen für eine Konvektions-Wärmeübertragung konfiguriert ist, dann werden die Kanäle 31a und 31b zum Beispiel um 180 Grad relativ zur dargestellten Position um die Wellen 35a und 35b gedreht, um Luftströme nach oben in Richtung auf die obere Wand 15 des Ofens 10 zu richten.
Luftleitende Bleche 36 sind konfiguriert, um temperaturgesteuerte Luft in den Kanal im wesentlichen parallel zu einer Längsachse 31x oder 31y der Kanäle 31a oder 31b zu liefern. Luftströme werde direkt quer zur Achse 31x oder 31y von jedem Luftverteilerkanal 31a oder 31b in Richtung auf das Lebensmittelprodukt oder weg von dem Lebensmittelprodukt geliefert, und zwar abhängig von der Montage der Kanäle 31a und 31b an den Wellen 35a und 35b. Wenn der Kanal 31a um die Achse 31x des Stifts 34b hin- und herschwenkt, der parallel zur Achse 31x des Kanals verläuft, dann treffen Luftströme, die durch Öffnungen 33 gebildet werden, auf diskrete Gebiete der Oberfläche des Lebensmittelprodukts auf, um eine Wärmeübertragung zwischen den Luftstrahlen und der Oberfläche des Lebensmittelprodukts zu bewirken.
Wie am besten in 1, 2 und 3 der Zeichnungen gezeigt ist, sind Scheiben 37a und 37b an den äußeren Enden der Wellen 35a und 35b montiert. Eine Scheibe 38, die an der Welle eines Motors 39 montiert ist, ist über Verbindungsmittel 37a' und 37b' mit den Scheiben 37a und 37b an den Wellen 35a und 35b verbunden. Wenn sich die Scheibe 38 dreht, dann bewirken die Verbindungsmittel 37a' und 37b' eine oszillierende Bewegung der Kanäle 31a und 31b.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist offensichtlich, dass der Motor 39 die Antriebsscheibe 38 dreht, die durch die Verbindungsmittel 37a' und 37b' eine Hin- und Herbewegung auf die Schreiben 37a und 37b überträgt, die an den Wellen 35a und 35b montiert sind. Jede Scheibe 37a und 37b oszilliert, wie schematisch in 9 dargestellt ist, und zwar zwischen gegenüberliegenden Extremen eines Bewegungsbereichs. Die Verbindungsmittel 37a' und 37b' sind vorzugsweise an Stellen mit den Scheiben 37a und 37b verbunden, die mit 90 Grad voneinander beabstandet sind, so dass die Kanäle 31a und 31b so oszillieren, wie in 10 der Zeichnungen dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 9 der Zeichnungen zeigt die Sinuswellenkurve die oszillierende Bewegung von jedem Kanal 31a und 31b. In Position "A" der Kurve in 9 ist der Kanal 31a so positioniert, dass die Öffnungen 33 direkt unter der Mittellinie oder Achse 31c liegen und sich mit maximaler Geschwindigkeit bewegen. Bei Punkt "B" hat sich der Kanal zum Ende seines Zyklus gedreht und wird kurzfristig angehalten, während er seine Richtung wechselt. Bei Punkt "C" wird der Kanal 31a in die entgegengesetzte Richtung relativ zu der bei Punkt "A" mit seiner maximalen Geschwindigkeit bewegt. Bei Punkt "D" hat der Kanal 31a das andere Extrem seines Bewegungsbereichs erreicht und wird kurzfristig angehalten, während er seine Bewegung ändert. Bei Punk "E" ist der Kanal 31a zu einem Punkt zurückgekehrt, der dem Punkt "A" entspricht, an dem sein Zyklus der Oszillation begonnen hat.
Wenn die Kanäle 31a und 31b verbunden sind, um sich in synchronisierter Beziehung zu bewegen, dann bewegt sich jeder Kanal entsprechend der Sinuskurve aus 9.
Wenn, unter Bezugnahme auf 10, die Verbindungsmittel 37a' und 37b' relativ zur Scheibe 37a und zur Scheibe 37b um 90 Grad versetzt angeordnet sind, dann befindet sich der zweite Luftverteilerkanal 31b bei Punkt "F", während sich der erste Luftverteilerkanal 31a bei Punkt "A" befindet. Wenn sich der Kanal 31a bei Punkt "A" mit seiner maximalen Geschwindigkeit bewegt, wird folglich der Kanal 31b bei Punkt "F" kurzfristig angehalten und wechselt seine Richtung. Wenn der Kanal 35a den Punkt "B" erreicht, wo er kurzfristig angehalten wird, um seine Richtung zu wechseln, bewegt sich der Kanal 35b mit seiner maximalen Geschwindigkeit durch den Punkt "G".
Wenn die Verbindungsmittel 37a' und 37b' um 90 Grad versetzt mit den Schreiben 37a und 37b verbunden sind, dann ist die relative Bewegung der Kanäle 31a und 31b im Wesentlichen so, wie in 10 der Zeichnungen dargestellt ist. Durch Vorschieben von einem der Verbindungsmittel 31a' oder 31b' relativ zu dem anderen kann der Punkt "F" in 10 relativ zu Punkt "A" auf der Kurve vorgeschoben werden. Es ist ferner offensichtlich, dass die Scheiben 37a und 37b durch Hebel oder andere geeignete Kraftübertragungsmechanismen ersetzt werden können. Außerdem können die Verbindungsmittel 37a' und 37b' durch Ketten, Zahnriemen oder Ähnliches ersetzt werden, um eine Antriebskraft zu bewirken. Außerdem kann jede Welle 35a und 35b durch separate Motoren (nicht gezeigt) angetrieben werden.
Wenn die Kanäle 31a und 31b in synchronisierter Relation und in Phase hin- und hergeschwenkt werden, wie in 9 gezeigt, dann werden beide Kanäle an zwei Punkten in dem Zyklus vollständig angehalten, was zu einer Verschlechterung der Mikrowellenverteilung führt. Wenn die Kanäle 31a und 31b nicht in Phase bewegt werden, dann ist eine Anordnung vorgesehen, die es ermöglicht, dass einer der Kanäle immer in Bewegung ist. Wenn die reflektierenden Oberflächen 32a–32f an den Kanälen 31a und 31b asynchron sind, dann wird das Mikrowellenfeld zu jedem Zeitpunkt verrührt. Es gibt keinen Punkt in dem Zyklus, an dem es innerhalb der Kochkammer 30 keine Bewegung gibt.
Es ist offensichtlich, dass mehr als zwei Kanäle 31 verwendet werden können, um Luft in die Kochkammer zu leiten, und so angetrieben werden können, dass die Kanäle in anderen Beziehungen relativ zueinander oszillieren.
Durch die Anordnung der oszillierenden Luftverteiler 31a und 31b eng benachbart zu gegenüberliegenden Seiten der Öffnungen 24a und 24b, durch die Mikrowellenenergie in die Kochkammer 30 geleitet wird, werden die Mikrowellen verrührt, wenn die Luftverteilerkanäle oszillieren. Ferner werden die sich bewegenden Oberflächen. an den oszillierenden Luftverteiler 31a und 31b konstant verändert, um stehende Wellen der reflektierten Mikrowellenenergie in der Kochkammer zu zerstreuen. Wärmestaustellen, die durch die Mikrowellenenergie in der Kochkammer erzeugt werden, werden durch die oszillierenden Kanäle zerstreut, wenn die Luftströme durch die Kochkammer geschwenkt werden, um eine gleichmäßigere Erhitzung durch sowohl die Mikrowellenenergie als auch durch die aufprallenden Luftstrahlen zu bewirken.
Ein unterer konisch zulaufender Kanal 60, am besten in 2 gezeigt, der bedeutend breiter ist als die oberen oszillierenden Luftverteilerkanäle 31a und 31b, liefert Luftströme nach oben durch in einer Platte 62 ausgebildete Öffnungen 63, um gegen die Unterseite einer Pfanne P, die in 2 gestrichelt dargestellt ist, oder eines Produkts zu prallen, das auf einem Gestell in der Unterseite des Ofens abstützend gehalten ist.
Aus dem Vorstehenden dürfte leicht offensichtlich werden, dass die vorstehend beschriebene Vorrichtung für die Übertragung von Wärme zwischen temperaturgesteuerter Luft und einem Lebensmittelprodukt eine Vielzahl von Luftverteilern 31a und 31b aufweist. Durch Oszillation mehrerer Kanäle 31a und 31b wird eine einheitlichere Überstreichwirkung von Luftströmen bewirkt, die in die Kochkammer eintreten, als dies mit einer einzigen Strahlpatte erfolgen könnte, die beabstandete Öffnungen über der gesamten Länge der Kochkammer aufweist. Die Vielzahl von Luftverteilern bleibt in einem im Wesentlichen einheitlichen Abstand von einem Lebensmittelprodukt in der Kochkammer, wenn die Luftströme über die Oberfläche des Lebensmittelprodukts bewegt werden.
Die durchlässige Unterteilung 25, die eine Gestalt hat, die etwa der der Kochkammer entspricht, bildet durchlässige Wände 25a, 25b und 25c um das Lebensmittelprodukt herum, um irgendwelches Material aufzufangen, das während des Kochprozesses abspritzen könnte. Weiterhin bilden die durch lässigen Wände 25a, 25b und 25c, die beabstandet von den Seitenwänden 12 und 13 sowie der Rückwand 11 angeordnet sind, eine allgemein U-förmige Luftheizkammer 40 um die Kochkammer 30 herum. Verbrauchte Luft, die aus der Kochkammer strömt, wird durch Öffnungen in den durchlässigen Seitentrennwänden 25b und 25c sowie auch durch die mittlere hintere durchlässige Trennwand 25a gesaugt. Folglich dürfte es leicht offensichtlich sein, dass die Luft, die durch die oszillierenden oberen Luftverteilerkanäle in die Kochkammer ausgegeben wird, von gegenüberliegenden Seiten der Reihe von Öffnungen 33, die in jedem Luftverteilerkanal 31a und 31b ausgebildet sind, abgesaugt wird. Dies minimiert die Möglichkeit, dass verbrauchte Luft entlang eines Pfades abgesaugt wird, der Luftströme auswäscht, die von den Luftverteilerkanälen ausgegeben wird.
Die Öffnungen 33 in den oberen Luftverteilerkanälen 31a und 31b sind vorzugsweise größer im Durchmesser als die Öffnungen 63, die in dem unteren Luftverteilerkanal 60 ausgebildet sind.
Es ist beobachtet worden, dass Luft, die durch eine Öffnung ausgegeben wird, über eine Entfernung von ungefähr dem Achtfachen des Durchmessers der Öffnung ausgestoßen werden kann, bevor sie ihren Zusammenhalt verliert und in nennenswerter Weise diffundiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben Öffnungen 33 in den oberen Luftverteilern vorzugsweise einen Durchmesser von etwa einem Zoll, und die Oberseite des Lebensmittelprodukts liegt in einem Bereich zwischen ungefähr 2 Zoll und 8 Zoll entfernt von der Unterseite der oszillierenden Kanäle 31a und 31b.
Öffnungen, die in dem unteren Kanal 60 ausgebildet sind, sind bei der dargestellten Ausführungsform so gestaltet, um gegen eine untere Pfannenfläche aufschlagen, die aus thermisch leitfähigem Material hergestellt ist. Folglich ist der untere konisch zulaufende Kanal 60 mit kleineren Öffnungen 63, die einen geringeren Abstand voneinander haben, als jenen versehen, die in den oberen Luftverteilerkanälen 31a und 31b ausgebildet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der untere konisch zulaufende Kanal mit Öffnungen 63 versehen, die einen Durchmesser von beispielsweise einem halben Zoll haben und in einem Bereich zwischen 1 und 4 Zoll von der Unterseite der Pfanne entfernt angeordnet sind, die das Lebensmittelprodukt trägt.
Bei der gezeigten Ausführung bewegt sich die Pfanne P, die das Lebensmittelprodukt enthält, nicht relativ zu dem unteren Luftverteilerkanal 60.
Bei bestimmten Anwendungen kann dann, wenn die Hitze durch die Pfanne nicht schnell genug von Stellen weggeleitet wird, auf die die unteren Strahlen auftreffen, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Erhitzung der Unterseite des Lebensmittelprodukts zu bewirken, entweder der untere Kanal 60 oder der Produktträger 26 relativ zueinander bewegt werden, um Luftströme über die Unterseite der Pfanne P streichen zu lassen. Wenn es als geeignet angesehen wird, kann der untere Verteilerkanal 60 durch oszillierende Kanäle ersetzt werden, die Luftströme nach oben lenken.
Es dürfte leicht offensichtlich sein, dass die durchlässige Unterteilung 25a, die Plenum-Wand 51 und die Luftleitbleche 36 innerhalb jedes Luftverteilerkanals 31a und 31b Zonen unterschiedlichen Drucks im gesamten Bereich des Ofenraums für die Verstärkung und Steuerung der Luftströmung dadurch schaffen. Der Radialströmungslüfter 55 saugt Luft aus der Luftheizkammer 30, wodurch ein Gebiet mit niedrigem Druck erzeugt wird, und liefert Luft in das obere und das untere Plenum 53 und 54, wodurch Gebiete mit hohem Luftdruck erzeugt werden. Die Bleche 36 in den oberen und unteren Luftverteilerkanälen 31a und 31b sowie in dem unteren Luftverteilerkanal 60 erzeugen einen geringen Rückdruck in jedem Luftverteilerkanal für das Aufrechterhalten eines im Wesentlichen gleichmäßigen Luftdrucks in der Längsrichtung jedes Luftverteilerkanals, selbst dann, wenn Öffnungen 33 und 63 in den Luftverteilerkanälen ausgebildet sind.
Da sich die durchlässige Unterteilung 25 um einen wesentlichen Teil des Umfangs der Kochkammer 30 erstreckt, wird Luft entlang mehrerer Pfade von dem Lebensmittelprodukt weggesaugt, nachdem die Luftströme gegen die Oberfläche des Produkts geprallt und diffundiert sind. Dies ermöglicht es, die verbrauchte Luft schnell aus der Kochkammer zu entfernen, während ein Diffundieren der Luftströme minimiert wird, bevor sie auf die Oberfläche des Lebensmittelprodukts aufprallen.
Weiterhin ist, wenn die Tür 10 geöffnet ist, die durchlässige Unterteilung 25 leicht aus der Kochkammer 30 zu entfernen, um sie zu reinigen oder um sie gegen eine saubere durchlässige Unterteilung auszuwechseln.
Die Form und die Gestaltung der durchlässigen Unterteilung 25 erleichtert ein Auffangen von abgespritztem Material, und ihre Lage in der Umluftströmung bewirkt, dass sie bei einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als die Temperatur anderer Oberflächen in der Kochkammer ist. Es dürfte leicht offensichtlich sein, dass verbrauchte Luft, die gegen die Oberfläche eines kalten Lebensmittelprodukts prallt, eine niedrigere Temperatur hat, wenn sie durch die durchlässige Unterteilung hindurchströmt, als Luft in der Luftströmung, die durch die Heizelemente 56 in der Luftheizkammer 40 erwärmt und durch das Plenum an die Luftverteilerkanäle 31a und 31b abgegeben wird. Mit der Luft mitgeführte Partikel und Rauch in der zirkulierenden Luft tendieren dazu, sich an den kältesten Oberflächen in dem Ofen anzusammeln, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel für eine einfache Reinigung angeordnet sind. Dies verhindert eine Weiterleitung von in der Luft mitgeführten Verunreinigungen in die Luftheizkammer 40, um sich an Oberflächen anzusammeln, die schwierig zu reinigen sind.
Wie vorstehend angemerkt, sind die Durchgänge in der durchlässigen Unterteilung 25 so gestaltet, dass die Weiterleitung von Mikrowellenenergie aus der Kochkammer 30 in die Luftheizraum 40 verhindert wird, was in nennenswerter Weise ein Abfließen von Mikrowellenenergie durch Öffnungen in der Luftheizkammer reduziert, durch die die Gebläsemotor-Antriebswellen, elektrische Leiter und dergleichen hindurchgehen.
Da Mikrowellenenergie in der Kochkammer enthalten und von der Luftheizkammer ferngehalten wird, kann frische Luft durch die Luftheizkammer 40 zirkulieren, wenn dies als sinnvoll empfunden wird, um Rauch zu entfernen und ranzige Gerüche zu eliminieren.
Die Übertragung von Hitze zwischen temperaturgesteuerter Luft und einem Lebensmittelprodukt wird verbessert, indem in dem Ausführungsbeispiel aus 2 und 3 temperaturgesteuerte Luft im Wesentlichen parallel zu einer Achse 31x in den Luftverteilerkanal geleitet wird, da die Luft gleichmäßig verteilt und der Luftdruck entlang der Länge von jedem Kanal im Wesentlichen konstant ist. Dadurch wird die Effizienz des Luftstroms für die Verteilung von Luftströmen aus dem Kanal in Richtung auf das Lebensmittelprodukt in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Achse 31x und im Wesentlichen senkrecht zu der Lebensmittel-Oberfläche verbessert.
Durch Hin- und Herbewegen des Kanals um Achse 31x werden Luftströme geschwenkt, die auf diskrete Gebiete der Oberfläche des Lebensmittelprodukts entlang der Oberfläche des Lebensmittelprodukts aufprallen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das zweite Ausführungsbeispiel des Ofens, allgemein mit dem Bezugszeichen 70 versehen, in 11–20 der Zeichnungen weist voneinander beabstandet angeordnete Seitenwände 72 und 74, eine Rückwand 76 und eine vordere Wand 78 auf. Die vordere Wand 78 hat eine darin ausgebildete Zugangsöffnung 79, die durch eine Tür 80 geöffnet oder verschlossen wird. Eine Mikrowellensperre 81 ist um die Tür 80 herum ausgebildet und so gestaltet, dass ein Durchtreten von Mikrowellenenergie durch den Spalt zwischen dem Umfang der Tür 80 und den Wänden des Schranks 70 verhindert wird. Die obere Wand 71 und die untere Wand 73 verschließen das obere und das untere Ende des Ofens 70. Jede Wand des Ofens wird vorzugsweise durch voneinander beabstandet angeordnete Metallbleche gebildet, und der Raum zwischen den Blechen ist mit thermisch isolierendem Material gefüllt.
Ein Tür-Betätigungselement 82, das an der Montagekonsole 82a befestigt, ist über ein Zwischenglied 84 mit der Tür 80 verbunden, um die Tür 80 in vertikaler Richtung relativ zur Zugangsöffnung 79 zu bewegen. Das Tür-Betätigungselement 82 ist vorzugsweise ein elektromechanisches Betätigungselement, das durch einen Motor 82c oder einen pneumatisch betätigten Zylinder (nicht gezeigt) angetrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 11 und 12 der Zeichnungen weist die elektromagnetische Strahlungseinrichtung, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel allgemein mit dem Bezugszeichen 90 versehen ist, ein Paar Magnetrons 92 auf, die mit Wellenleitern 93 verbunden sind, die in den Seitenwänden 72 und 74 des Ofens 70 ausgebildet sind. Die Magnetrons 92 liefern elektromagnetische Energie an die Wellenleiter, die die Energie zur Kochkammer transportieren. Magnetrons 92 wandeln im Mikrowellenspektrum elektrische Energie in magnetische Energie um. Mikrowellenenergiewellen sind Hochfrequenzwellen ähnlich, mit der Ausnahme, dass sie eine höhere Frequenz als Radiowellen und eine niedrigere Frequenz als gewöhnliche Lichtwellen haben. Die Mikrowellenenergie wird durch Wellenleiter 93 von den Magnetrons 92 in die Kochkammer 120 kanalisiert.
Wie in 12 der Zeichnungen gezeigt, werden die Seitenwände 72 und 74 durch voneinander beabstandet angeordnete Bleche 74a und 74b gebildet, und das Isoliermaterial 74c so gestaltet, dass es ein Leiterrohr 93 bildet, das ein unteres Ende 94 hat, das mit einem Winkel 95 bezogen auf eine vertikale Ebene 96 geneigt ist, der einen Winkel hat, der in einem Bereich zwischen 15° und 75° liegt. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel 95 etwa 45°.
Die Zuführung von Mikrowellen-Strahlungserwärmung wird von zwei Seiten und Winkeln nach unten in Richtung auf das Lebensmittel 230 in einem oben offenen, nicht-metallischen Behälter 218 geliefert, wie in 15 gezeigt ist. Da der nicht-metallische Behälter 218 und das Lebensmittel in dem Behälter in nicht nennenswerter Weise Mikrowellen reflektieren und da der Raum unter dem Behälter Mikrowellen streut, die durch den oder neben dem Behälter vorbei gelangen, wird der Strahl von einem Wellenleiter nicht direkt in den anderen reflektiert, sondern bleibt weitgehend in der Heizkammer erhalten.
Da der Behälter 218 nicht-metallisch ist, werden Reflexionen von einem Wellenleiter 93 nicht in den anderen reflektiert, um die Mikrowelle in der Kammer 120 zu halten, um das Lebensmittel 30 effektiv zu erhitzen.
Die Auflage für die offene Packung reflektiert vorzugsweise weniger als 25 % der Mikrowelle.
Ein Rohr 103 ist über ein Ventil 103a mit einer Zuleitung für Wasser oder Dampf verbunden, die für die Lieferung eines fein zerstäubten Wasser- oder Dampfstrahls in die Luftheizkammer 115 verwendet werden kann, um die relative Feuchte und den Taupunkt von Luft zu steuern, die durch die Luftheizkammer 115 und die Kochkammer 120 zirkuliert.
Unter Bezugnahme auf 12, 13 und 14 der Zeichnungen weist die Luftzirkulationsvorrichtung, allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet, ein Gebläsegehäuse 102 auf, das eine Einlassöffnung 104 und eine Auslassöffnung 106 hat. Wie in 12 und 14 gezeigt, hat das Gebläsegehäuse 102 die Form einer Schnecke, und ein Plenum-Abschnitt 108 ist benachbart zur Auslassöffnung 106 ausgebildet.
Ein Radialströmungs-Lüfterrad 110 saugt Luft in axialer Richtung durch die Einlassöffnung 104 ein und gibt Luft in radialer Richtung durch den Plenum-Abschnitt 108 und die Auslassöffnung 106 aus.
Ein Heizelement 112, das Spulen 113 einer ersten Stufe und Spulen 114 einer zweiten Stufe hat, ist zum Erhitzen von Luft montiert, die in das Gebläsegehäuse 102 eingesaugt wird.
Wie am besten in 13 der Zeichnungen gezeigt, ist das Innere des Ofenschranks 70 durch eine perforierte Platte 75 unterteilt, um eine Luftheizkammer 115 und eine Kochkammer 120 zu bilden. Die perforierte Platte 75 ist aus einem metallischen Material hergestellt und hat Perforierungen 76a mit verhältnismäßig kleinen Öffnungen, die vorzugsweise mehr als 50 % des Oberflächengebiets ausmachen. Die perforierte Metallplatte 75 verhindert, dass Mikrowellenenergie in die Luftheizkammer 115 gelangt.
Die perforierte Platte 75 bildet einen Spritzschutz, auf dem sich mit der Luft mitgeführte Verunreinigungen ansammeln. Unter Bezugnahme auf 18–20 der Zeichnungen ist die perforierte Platte 75 vorzugsweise ein einzelnes Blech aus metallischem Material, das eine Reihe von Schlitzen 77 hat, die sich in der Längsrichtung des Blechs erstrecken. Mittlere Teile des Blechs sind entlang der Linien 77a, 77b, 77c und 77d abgebogen, ohne Material von dem Blech zu entfernen, um Luftkanäle durch das Blech zu bilden. Zwischen angrenzenden Schlitzen 77 sind Abschnitte der mittleren Teile des Blechs nach oben gebogen, um sich nach oben erstreckende Rippen 75a zu bilden, indem das Material entlang der Linien 77a, 77b, 77c und 77d gebogen wird. Andere Segmente des Blechs sind so gebogen, dass sich nach unten erstreckende Rippen 75b gebildet werden, indem das Material nach unten entlang der Faltlinien 77a–77d gebogen wird.
Wenn benachbarte Segmente 75a und 75b des Blechs 75 in entgegengesetzte Richtungen gebogen werden, dann werden in dem Blech Luftkanäle 75c ausgebildet.
Die perforierte Trennwand 75, die aus metallischem Material hergestellt ist, bildet infolge ihrer geometrischen Gestaltung eine Sperre, die ein Durchtreten von Mikrowellenenergie in die Luftheizkammer 115 verhindert. Dies. trägt in nennenswerter Weise dazu bei, die Ausbreitung von Mikrowellenenergie durch Kanäle zu reduzieren, die in der Wand der Luftheizkammer ausgebildet sind, durch die Gebläseantriebswellen, elektrische Leiter, Dampf-Einspritzdüsen und Ventilationskanäle montiert sind.
Weiterhin gibt das perforierte Blech 75 eine nennenswerte Unterstützung beim Beseitigen von Fett und anderem aus Partikeln bestehendem Material aus der Umluft, und es ist vorzugsweise für ein leichtes Herausnehmen zwecks Reinigung montiert.
Bei Hochleistungs-Lebensmittel-Serviceöfen ist die Reinigung eine Haupterwägung.
Bleche aus demselben perforierten Material sind vorzugsweise, um einen Spritzschutz 75s zu bilden, benachbart zu gegenüberliegenden Seiten des Lebensmittelprodukts montiert, um eine Ofenauskleidung zu bilden, die zwecks Reinigung leicht entfernt werden kann. Schmutzfangpfannen oder -tröge 165 erstrecken sich um das Lebensmittelprodukt herum, um irgendwelche Lebensmittelteilchen abzufangen, die aus dem Kochbehälter während des Kochprozesses herausgelöst werden könnten.
Eine Beschichtung oder Lage 75d eines nicht-leitenden Isoliermaterials ist auf mindestens eine der Oberflächen des perforierten Blechs 75 aufgetragen. Wenn es als zweckmäßig angesehen wird, dies zu tun, dann können auch nur die Oberseiten der abgebogenen Teile 75a zwischen den Faltlinien 77d und 77d mit Isoliermaterial beschichtet werden, um eine Mikrowellen-Lichtbogenbildung zwischen den Oberflächen des perforierten Blechs 75 und einer metallischen Pfannenoberfläche zu verhindern.
Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von 2450 MHz tendiert zu einer Lichtbogenbildung, wenn sich zwei Oberflächen unter einem kleinen Winkel einander nähern. Die Lichtbogenbildung verschwendet nicht nur Heizenergie, sie kann auch Brände bei trockenen Produkten verursachen und kann Löcher in Metallflächen bilden.
Bis jetzt hat das Aufbringen von Porzellanbeschichtungen auf ebene Metallbleche, um eine Lichtbogenbildung zu verhindern, dazu geführt, dass die Porzellanbeschichtung dazu tendierte, abzusplittern und zu reißen, wenn das flache Metallblech gebogen wird. Jedoch ist das perforierte Blech 75, das Teile 75a und 75b hat, die in entgegengesetzten Richtungen von einem mittleren planaren Teil 75p nach außen gebogen sind, verhältnismäßig steif, wodurch die Tendenz der keramischen Beschichtung 75d, zu reißen oder zu splittern, in nennenswerter Weise reduziert wird. Beschichtungen aus anderen Materialien, wie zum Beispiel Fluorkohlenstoffharze und Fluorkunststoffe einschließlich Tetrafluorethylen (Teflon^®) können verwendet werden.
Wie am besten in 13 der Zeichnung gezeigt, ist die erste Stufe von Spulen 113 in der Luftheizkammer 115 außerhalb des Gebläsegehäuses 102 montiert, wohingegen die zweite Stufe von Spulen 114 im Innern des Gebläsegehäuses 102 montiert ist. Die Anschlüsse 112a und 112b des Heizelements 112 können mit einer geeigneten Stromquelle verbunden werden.
Wie in 14 der Zeichnung gezeigt, ist eine Montageplatte 116 mit einer Einkerbung 117, die am Umfang derselben ausgebildet ist, und einer in der Mitte liegenden Öffnung 118 mit dem Gebläsegehäuse 102 zum Halten des Heizelements 112 verschraubt oder in anderer Weise daran befestigt. Die Platte 116 ist aus zwei Teilen gebildet, die entlang einer Teillinie 119 miteinander verbunden werden können.
Wie in 13 veranschaulicht, ist das Gebläse 110 an einer Welle montiert, die über eine Kupplung 111 durch einen Motor 110a angetrieben wird.
Spulen eines Heizelements der dritten Stufe 109 sind in dem Plenum-Abschnitt 108 des Gebläsegehäuses 102 montiert und so angeordnet, dass Luft, die in radialer Richtung von dem Gebläse 110 geliefert wird, erhitzt wird, unmittelbar bevor sie durch die Auslassöffnung 106 abgegeben wird. Es dürfte leicht offensichtlich sein, dass nur die Spulen 109 aktiviert werden können, während die Spulen 113 und 114 außer Betrieb sind, wenn dies in Abhängigkeit von den Erhitzungsbedingungen eines speziellen Lebensmittelprodukts als notwendig erachtet wird.
Ein Luftverteilerkanal, der allgemein durch das Bezugszeichen 125 bezeichnet ist, ist an dem Plenum 108 zur Aufnahme von Luft aus der Auslassöffnung 106 befestigt.
Wie am besten in 13 und 14 der Zeichnungen gezeigt, hat die Luftverteilervorrichtung 125 einen konisch zulaufenden Kanal, der durch eine durchlöcherte Platte 126 gebildet ist, die eine Reihe von Durchgängen aufweist, die darin ausgebildet sind und die mit den Rohren 128 in Verbindung stehen. Eine vordere Wand 130 und eine hintere Wand 132 erstrecken sich von der durchlöcherten Platte 126 aus nach oben und sind zwischen Seitenwänden 134 und 136 miteinander verbunden. Eine geneigte obere Wand 138 erstreckt sich zwischen der vorderen Wand 130 und einem Flansch 140, der das untere Ende des Plenums 108 umgibt und die Auslassöffnung 106 von dem Gebläsegehäuse 102 umschließt.
Wie in 13 der Zeichnungen dargestellt, verlaufen die Luftleitbleche 143 zwischen den Seitenwänden 134 und 136 des konischen zulaufenden Kanals 125, um Luft entlang der Länge des Inneren 144a des konischen zulaufenden Kanals 125 zu verteilen. Die Luftleitbleche 143 sind konfiguriert, um temperaturgesteuerte Luft in den Kanal zu liefern, und zwar im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 125a des Kanals. Luftströme 128a und 128b werden schräg zur Achse 125a aus dem Kanal in Richtung auf das Lebensmittelprodukt 30 gerichtet. Wenn der Kanal um die Achse 142a des Zapfens 142 hin- und herschwenkt, der parallel zur Achse 125a des Kanals verläuft, dann treffen Luftströme 128a und 128b auf diskrete Gebiete auf der Oberfläche des Lebensmittelprodukts 30 auf, um Hitze zwischen den Luftströmen und der Oberfläche des Lebensmittelprodukts 30 zu übertragen.
Die Luftverteilervorrichtung 125 ist schwenkbar an dem Kanal-Plenum 108 durch einen Schwenkzapfen 142 befestigt, der sich durch fluchtende Öffnungen 144 in dem Flansch 140 erstreckt. Der Schwenkzapfen 142 erstreckt sich in eine Öffnung 145 hinein, die in einem Ansatz 146 an der Welle 148 ausgebildet ist, die sich in eine Öffnung 149 an einem Verbindungsglied 150 erstreckt. Das Verbindungsglied 150 hat einen länglichen Schlitz 152, der darin ausgebildet ist, in den hinein sich ein Zapfen 154 an der Kurbel 155 erstreckt.
Der Kurbelarm 155 hat eine Öffnung, die eine Antriebswelle 158 aufnimmt, die durch einen Motor 160 über ein Untersetzungsgetriebe 161 angetrieben wird.
Ein Radialgebläse 110 gibt seine Luft mit höchster Geschwindigkeit aus dem äußeren Teil der Schnecke nach unten durch geformte Öffnungen in Rohren 128 aus, um auf ein schmales Lebensmittelprodukt 30 in dem oben offenen Behälter 18 aufzutreffen.
Der Luftverteilerkanal 125 wird relativ zu dem Produkt 230 bewegt, damit sich eine einheitliche Überdeckung durch die Luftströme ergibt. Wie am besten in 15 und 16 gezeigt, bewirken die Endwände 222 und 223 des Behälters 218, dass ein Teil des Luftstroms abgelenkt wird, um die Seiten und Boden 231 des Produkts 230 in dem Behälter zu erhitzen. Die Bewegung leitet die Luftströme in die Nähe einer Seite des Behälters benachbart der Endwand 222 und dann zur anderen Seite benachbart der Endwand 223, so das Teile der Luftströme abwechselnd auf einander gegenüberliegende freie Seiten des Produkts 230 aufgebracht werden, und bewirkt wird, dass der seitliche Strom durch lockere Stapel von Lebensmittelprodukten 30 alternieren, wie beispielsweise gerollte oder zufällige Längen von frittierten Kartoffeln. Diese alternierende Seitenluft strömt durch Pfade 228 zwischen Auflagerippen 225, passiert die Unterseite 231 unregelmäßig gestalteter Produkte, wie beispielsweise Hühnchenteile mit Knochen, und erhitzt diese.
Die Effektivität der seitlichen Erhitzung mit Luft von Unterseiten 231 kann durch Rippen 25 verstärkt werden, um für Luftkanäle unter flachen Produkten zu sorgen.
Weiterhin wird durch die Bewegung der Luftverteilervorrichtung 125 bewirkt, dass sich reflektierenden Oberflächen bewegen, die als Rührvorrichtungen dienen, um die Verteilung der Mikrowellenenergie in der Kochkammer 120 zu unterstützen.
Die Kombination von erweiterten Öffnungen durch Rohre 128 und des oben offenen Behälters 18 sorgt für einen Luftaustrittsweg 129, während die Öffnung in einen optimalen Abstand von dem Produkt 230 gebracht wird. Es sollte angemerkt werden, dass sich die oberen Kanten der Seiten 220 und 221 und der Enden 222 und 223 des Behälters 18 über die Höhe des darin enthaltenen Produkts 230 hinaus erstrecken, um die Luftströmung zwischen der Unterseite 231 des Produkts 230 und dem Boden 224 des Behälters 218 zu verstärken.
Wie in 16 der Zeichnungen gezeigt, treffen Luftströme, die von dem Luftverteilerkanal 125 durch hohle Luftverteilerrohre 128 abgegeben werden, auf die Oberseite eines Lebensmittelprodukts 230 in dem Behälter 218 auf. Die verbrauchte Luft wandert durch den Raum 129 zwischen den Rohren 128, wie in 15 und 16 der Zeichnung gezeigt. Die verbrauchte Luft wandert benachbart zu den Prallblechen 75s nach oben und wird durch Kanäle 75c nach oben gesaugt, die in der durchlöcherten Platte 75 ausgebildet sind.
Schmutzfangpfannen 165 sind vorzugsweise lösbar montiert und werden auf einer Temperatur gehalten, die niedriger als die Temperatur irgendeiner anderen Oberfläche in dem Ofen 70 ist, um zu verursachen, dass sehr feine rauchartige Teilchen auf der kältesten Oberfläche auf dem Umluftpfad aufgefangen werden. Um sicherzustellen, dass die Schmutzfangpfannen 165 kühler als andere Oberflächen in dem Ofen 70 gehalten werden, können die Pfannen der Außenluft oder einer Wasserkühlung ausgesetzt sein, damit das Aerosol von der Umluft aufgefangen wird.
Wenn das Lebensmittelprodukt 230a in dem Behälter aus Streifen oder Scheiben aus Teigwaren, Kartoffeln oder einem anderen aus Teilchen bestehenden Material besteht, dann wird Luft von Strom 128a durch das gestapelte Material in Wärme abgebender Beziehung mit der Oberfläche der Teile des Lebensmittelprodukts abgegeben.
Wenn das Lebensmittelprodukt 30 ein massiver Artikel ist, wie durch die Bezugszahl 230 in 15 und 16 der Zeichnungen gekennzeichnet, wird der Luftverteilerkanal 125 vorzugsweise hin- und herbewegt, was bewirkt, dass sich Luftströme 128a und 128b über die Oberfläche des Lebensmittelproduktes zwischen den seitlichen Rändern desselben derart bewegen, dass Gebiete mit gesteuertem Luftdruck abwechselnd benachbart zu einander gegenüberliegende Seiten des Produkts 230 gebildet werden, so das temperaturgesteuerte Luft durch den Kanal 228 zwischen der Unterseite 231 des Lebensmittelprodukts und der Oberseite 225a des Bodens 224 des Behälter 218 strömt.
Nachdem die Oberfläche des Lebensmittelprodukts 30 durch die Luftströme 128a und 128b erhitzt worden ist, tendiert die Umluft dazu, ein lokalisiertes Erhitzen des Produkts durch von Magnetrons 92 gelieferte Mikrowellenenergie zu begrenzen. Spitzen und dünne Bereiche des Produkts, die durch die Mikrowellenenergie schnell erhitzt werden, können tatsächlich Wärme an die Luft in den Strömen 128a und 128b abgeben, um ein Abkühlen bestimmter Teile des Lebensmittelprodukts zu bewirken.
Nachdem das Lebensmittelprodukt 30 in dem Behälter 18 ausreichend erhitzt worden ist, wird der Luftstrom durch die Luftzirkulationsvorrichtung 100 beendet, und die Magnetrons 92 werden abgeschaltet.
Aus dem Vorstehenden dürfte leicht offensichtlich sein, dass andere und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erdacht werden können, ohne vom Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Mikrowellenofen zum Erhitzen von Lebensmittelprodukten, mit: einer Heizkammer (40) mit einer elektrisch leitfähigen Wand, wobei die Wand eine Öffnung aufweist, um elektromagnetische Energie in die Heizkammer zu leiten; zumindest zwei Luftverteilern (31a, 31b) in der Heizkammer (40); Einrichtungen, mit Hilfe derer die Luftverteiler benachbart zu gegenüberliegenden Seiten der Öffnung bewegbar gehalten werden, um Luftströmungen so zu leiten, dass sie auf diskrete Bereiche der Oberfläche eines Lebensmittelprodukts in der Heizkammer auftreffen; Einrichtungen, die mit den Luftverteilern in Beziehung stehen, um die Luftverteiler asynchron zu bewegen, um die Luftströmungen durch die Heizkammer streichen zu lassen; gekennzeichnet durch Ablenkbleche (29), die sich von den Luftverteilern erstrecken, um elektromagnetische Wellen durch die Heizkammer streichen zu lassen.
Mikrowellenofen nach Anspruch 1, außerdem mit: Einrichtungen, um die Luftverteiler (31a, 31b) in der Heizkammer (40) schwenkbar zu halten.
Mikrowellenofen nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtungen, die mit den Luftverteilern (31a, 31b) in Beziehung stehen, um die Luftverteiler asynchron zu bewegen, umfassen: Antriebseinrichtungen (37a, 37b; 38), die mit jeder der Vielzahl von Luftverteilern (31a, 31b) verbunden sind, um zu bewirken, dass die Luftverteiler phasenverschoben oszillieren.
Mikrowellenofen nach Anspruch 1, außerdem mit: einer Vielzahl von beabstandeten Unterteilungen in der Heizkammer, die die Heizkammer unterteilen, um eine Kochkammer (30) und eine Luftheizkammer (40) zu bilden, wobei die Unterteilungen (25) konfiguriert sind, um ein Durchlassen von Mikrowellenenergie in die Luftheizkammer zu blockieren, während eine Luftströmung von der Kochkammer in die Luftheizkammer möglich ist.
Mikrowellenofen nach Anspruch 1, bei dem die Unterteilungsmittel (25) einen mittleren Bereich und äußere Bereiche aufweisen, die konfiguriert sind, um einen Bereich der Kochkammer (30) zu umgeben, so dass die Luftheizkammer (40) um einen Hauptbereich des Umfangs der Kochkammer (30) herum verläuft, wobei Luft entlang mehrerer Pfade von der Kochkammer angesaugt wird.
Mikrowellenofen nach Anspruch 5, bei dem die Unterteilungsmittel aufweisen: eine herausnehmbare Ofenauskleidung mit einer Konfiguration, die etwa der der Kochkammer (30) ist, so dass die Flächen der Auskleidung perforierte Wände um das Lebensmittelprodukt herum bilden, um verspritztes Material aufzusammeln, das beim Erhitzen des Lebensmittelprodukts entsteht.