микроволновая печь

Формула изобретения

1. Микроволновая печь, содержащая источник СВЧ-энергии, соединенный через фидер с СВЧ-камерой, и излучающую систему, которая размещена на выходе фидера и включает стационарную часть, при этом СВЧ-камера включает стенки, охватывающие полость СВЧ-камеры, в которой находится плата с нагреваемым продуктом, отличающаяся тем, что она снабжена набором сменных элементов излучающей системы, при этом по меньшей мере один элемент упомянутого набора входит в состав сменной части излучающей системы, соответствующей определенному классу продуктов, которая размещена в полости СВЧ-камеры вблизи стационарной части излучающей системы.

2. Микроволновая печь по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде короткого рупора.

3. Микроволновая печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде рассеивателя.

4. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде распределительного волновода.

5. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде петлевого переизлучателя.

6. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде рамочного переизлучателя.

7. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен плавно расширяющимся.

8. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 7, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен ступенчатым.

9. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 7, или 8, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, снабжен по меньшей мере одной резонансной канавкой.

10. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 7, или 8, или 9, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, снабжен по меньшей мере одной диафрагмой.

11. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 7, или 8, или 9, или 10, отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, снабжен по меньшей мере одной рассеивающей щелью.

12. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, отличающаяся тем, что стационарная часть излучающей системы размещена в верхней стенке СВЧ-камеры.

13. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, отличающаяся тем, что стационарная часть излучающей системы размещена в боковой стенке СВЧ-камеры.

14. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, или 12, или 13, отличающаяся тем, что сменная часть излучающей системы прикреплена по меньшей мере к одной стенке СВЧ-камеры посредством разъемного соединения.

15. Микроволновая печь по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, или 12, или 13, отличающаяся тем, что сменная часть излучающей системы скреплена со стационарной частью излучающей системы посредством разъемного соединения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технической физике, в частности технике СВЧ-нагрева, может быть использовано в устройствах для нагрева диэлектриков с помощью переменного электромагнитного поля, например, в бытовых микроволновых печах для обеспечения благоприятных условий приготовления пищевых продуктов.

Широко известно, что бытовая микроволновая печь содержит источник электромагнитной энергии, соединенный через фидер с СВЧ-камерой, и размещенную на выходе фидера стационарную излучающую систему. СВЧ-камера включает стенки, охватывающие полость СВЧ-камеры, в которой находится плата с нагреваемым продуктом (см. , например, пат. США NN 4318069, 1982 г.; 4458186, 1984 г.; 4463239, 1984 г.; 4580023, 1985 г.; пат. ЕПВ N 0201947, 1990 г. и др.).

Одна из основных трудностей приготовления пищевых продуктов в микроволновых печах связана с ограниченными возможностями регулировки распределения СВЧ-энергии в СВЧ-камере в области расположения продукта. Обычно стремятся к реализаци равномерного распределения СВЧ-энергии либо путем создания СВЧ-камер специальной конструкции, либо путем периодического изменения пространственного распределения СВЧ-энергии с использованием механических или электронных перемешивающих устройств.

Например, по патенту России N 2000677, 1992 г. предлагается выполнить внутренние поверхности боковых стенок в виде периодической гребневой структуры, направление гребней которой параллельно плоскостям торцевых стенок. При этом излучатели выполнены с возможностью возбуждения в СВЧ-камере высокочастотного электромагнитного поля, имеющего только продольную по отношению к гребням составляющую напряженности электрического поля. Однако гребневая структура обеспечивает равномерное распределение СВЧ-энергии лишь в отсутствии продукта в СВЧ-камере. Поскольку нагреваемый продукт в общем случае не обладает необходимой симметрией, то помещение его в СВЧ-камеру приводит к возникновению электромагнитного поля с другой составляющей электромагнитного поля, что нарушает равномерность распределения СВЧ-энергии, следствием чего является неравномерный нагрев продукта.

В ряде технических решений предлагается снабдить СВЧ- камеру разного рода рефлекторами, рассеивателями, ребрами, которые обеспечивают множественное переотражение и перераспределение СВЧ-энергии, что, в свою очередь, обеспечивает равномерный нагрев продукта в СВЧ-камере. Например, в микроволновой печи по пат. США N 3764769, 1973 г. на выходе волновода установлен экран из непроводящего материала и рефлектор, в микроволновой печи по пат. США N 4289945. 1981 г. на выходе фидера установлен рассеиватель и, кроме того, в непосредственной близости от него - перемешивающее устройство, а по пат. США N 5698128, 1997 г. предлагается снабдить внутреннюю поверхность СВЧ-камеры несколькими группами ребер.

Изменение пространственного распределения СВЧ-энергии путем механического его перемешивания реализуется с помощью специального перемешивающего устройства, установленного в СВЧ-камере (например, пат. США NN 4458186, 1984 г. , 4463239, 1984 г., 4580023, 1985 г.) или в фидере (например, пат. США N 4318069, 1982 г., пат. ЕПВ N 0201947, 1990 г.). Периодическое изменение положение нагреваемого продукта реализуется путем перемещения или вращения платы, на которой размещен нагреваемый продукт (например, пат. США N 5317086, 1994 г., пат. ЕПВ N 0084272, 1987 г.).

Примером изменения пространственного распределения СВЧ-энергии в СВЧ-камере электронным путем могут служить технические решения по пат. США N 4301847, 1981 г., пат. США N 4324968, 1982 г., пат. США N 4336434, 1982 г.

Так в микроволновой печи по пат. США N 4301847, 1981 г. равномерность нагрева помешенного в СВЧ-камеру продукта улучшена благодаря использованию вращающихся эллиптически поляризованных электромагнитных волн. Формирование этих волн обеспечивается с помощью крестообразного излучателя (либо с помощью двух, взаимно ортогональных, ориентированных под углом 45^o к оси фидера щелевых излучателей) совместно с перестраиваемым фазовращателем. Крестообразный излучатель излучает электромагнитные волны левой и правой круговой поляризации, а перестраиваемый фазовращатель изменяет фазу одной из поляризаций. В результате интерференции волн двух поляризаций в СВЧ-камере формируются электромагнитные волны элиптической поляризации, ось которой поворачивается в соответствии с законом изменения фазы одной из круговых поляризаций.

А по патенту США N 4324968 предлагается осуществлять излучение электромагнитных волн с круговой поляризацией в СВЧ-камеру посредством крестообразного щелевого излучателя, электрическое местоположение которого относительно оси фидера изменяется по заданному закону. В результате форма распределения СВЧ-энергии в плоскости платы для расположения продукта изменяется от круговой к эллиптической в соответствии с перемещением электрического положения излучателя.

Другой путь улучшения равномерности нагрева продукта реализован в техническом решении по пат. США N 4336434, где электромагнитные волны круговой поляризации излучают в СВЧ-камеру через элементы связи, сфазированные определенным образом для формирования концентрированного луча. Фазовые соотношения между элементами связи изменяют во времени по заданному закону, в результате чего сформированный луч сканирует внутри полости СВЧ-камеры.

Предпринимаемые в известных технических решениях меры действительно обеспечивают приемлемую равномерность распределения СВЧ-энергии в области расположения нагреваемого продукта. Однако такое решение проблемы далеко не всегда может создать благоприятные условия для приготовления продукта в СВЧ-камере, поскольку большая часть продуктов не обладает симметрией. Поэтому несмотря на достаточно равномерное распределение СВЧ-энергии в области нагреваемого продукта, некоторые участки продукта тем не менее оказываются перегретыми, а другие, напротив, нагретыми недостаточно. Кроме того, по мере возрастания интереса потребителей к приготовлению пищи в микроволновых печах существенно увеличилась и разновидность продуктов, подвергающихся обработке в этих печах. При этом стало очевидно, что условия СВЧ-нагрева, имеющие место в стандартной микроволновой печи и пригодные для одних продуктов, оказываются совершенно неприемлемыми для других.

Поэтому в последнее время появилась тенденция использования специальной одноразовой упаковки или одноразовой капсулы, в которой размешают продукт, подлежащий нагреву. Такие одноразовые капсулы, как правило, предназначены для продуктов определенного класса. Так техническое решение по пат. США N 4891482, 1990 г. предназначено для приготовления продуктов, имеющих плоскую форму, таких как пицца, по пат. США N 4972059, 1990 г. - для приготовления гамбургеров, по пат. США N 5695673, 1997 г. - для приготовления попкорна. Известны также технические решения, предназначенные для нескольких видов продуктов (например, пат. США N 5317120, 1994 г., пат. США N 5695673, 1997 г.). Одноразовые упаковки обычно выполнены из листового тонкопленочного токоприемника (например, пат. США N 4891482), а одноразовые капсулы включают корпус, выполненный из материала, прозрачного для СВЧ-энергии, могут иметь цилиндрическую или конусообразную форму (например, пат. США N 4972059), причем верхняя поверхность обычно перфорирована (например, пат. США NN 4972059, 5317120).

Усовершенствованные одноразовые капсулы дополнительно содержат тонкопленочный токоприемник, размещенный в непосредственной близости к нижней, в некоторых случаях, и к верхней поверхности корпуса капсулы (например, пат. США NN 5317120, 5695673). Некоторые капсулы дополнительно снабжены рефлектором (например, пат. США N 5695673).

Другие усовершенствования направлены на концентрацию СВЧ-знергии в области продукта путем установки либо непосредственно в СВЧ-камере, либо внутри одноразовой капсулы дополнительного нагревательного элемента, возбуждаемого микроволновой энергией с помощью соединенной с ним через линию передачи специальной приемной антенны (например, пат. США NN 5322984, 1994 г., 5698127, 1997 г.).

Общим недостатком использования одноразовых упаковок и одноразовых капсул является их сложность и дороговизна. Возможно по этой причине на российском рынке они пока не получили широкого распространения. Кроме того, если такое решение проблемы можно считать в какой-то степени приемлемым в системах быстрого общественного питания, то индивидуальный пользователь далеко не всегда готов использовать продукты, предлагаемые в промышленных одноразовых упаковках и одноразовых капсулах, поскольку часто заинтересован в микроволновой обработке продуктов собственного приготовления.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения по совокупности сходных существенных признаков является микроволновая печь, известная по пат. США N 3764769, 1973. Микроволновая печь содержит источник СВЧ-энергии, соединенный через фидер с СВЧ-камерой, и размещенную на выходе фидера стационарную излучающую систему. Излучающая система представляет собой окно связи, в котором размещена металлическая закорачивающая перемычка, и рассеиватель, размещенный в СВЧ-камере в непосредственной близости к окну связи. СВЧ-камера включает стенки, охватывающие полость СВЧ-камеры, в которой находится плата с нагреваемым продуктом. Достоинством этой конструкции является то, что излучающая система представляет собой антенну с большой апертурой, которая обеспечивает достаточно равномерное распределение СВЧ- энергии в СВЧ-камере.

Недостатком микроволновой печи, которая является ближайшим аналогом, так же, как и других известных, как уже было сказано выше, является то, что несмотря на достаточно равномерное распределение СВЧ-энергии она не обеспечивает благоприятных условий нагрева для широкого класса продуктов. Как показала практика, для приготовления целого ряда продуктов благоприятным условием нагрева является предопределенная неравномерность распределения СВЧ-энергии в СВЧ-камере, конкретный характер которой связан с особенностями того или иного продукта. Однако, по имеющимся сведениям, не существует известных средств, позволяющих пользователю по своему усмотрению изменять распределение СВЧ-энергии в СВЧ-камере с учетом особенностей нагреваемого продукта, а также в процессе его приготовления. Другим недостатком известных микроволновых печей является то, что в них затруднен нагрев продуктов, имеющих малый объем. Это связано с тем, что при помещении продуктов малого объема в стандартную микроволновую печь затрудняется работа магнетрона и, кроме того, возникают локальные перегревы стенок СВЧ-камеры и платы для размещения продукта.

Таким образом задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка микроволновой печи с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а именно микроволновой печи, в которой предусмотрена возможность простыми средствами изменять распределение СВЧ-энергии в СВЧ-камере с учетом особенностей нагреваемого продукта, в частности, в процессе его приготовления, а также возможность нагрева продуктов малого объема.

Сущность разработанной микроволновой печи заключается в том, что она так же, как и микроволновая печь, которая является ближайшим аналогом, содержит источник СВЧ-энергии, соединенный через фидер с СВЧ-камерой, и излучающую систему, которая размещена на выходе фидера и включает стационарную часть. СВЧ-камера включает стенки, охватывающие полость СВЧ-камеры, в которой находится плата с нагреваемым продуктом.

Новым в разработанной микроволновой печи является то, что она снабжена набором сменных элементов излучающей системы. При этом по меньшей мере один элемент упомянутого набора входит в состав сменной части излучающей системы, соответствующей определенному классу продуктов, которая размещена в полости СВЧ-камеры вблизи стационарной части излучающей системы.

В частном случае по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде короткого рупора.

В другом частном случае по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде рассеивателя.

В другом частном случае по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен в виде распределительного волновода.

В конкретной реализации по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен плавно расширяющимся.

В другой конкретной реализации по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, выполнен ступенчатым.

В частном случае по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, снабжен по меньшей мере одной резонансной канавкой.

В другом частном случае по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, снабжен по меньшей мере одной диафрагмой.

В другом частном случае по меньшей мере один элемент излучающей системы, входящий в состав ее сменной части, снабжен по меньшей мере одной рассеивающей щелью.

В конкретной реализации стационарная часть излучающей системы размещена в верхней стенке СВЧ-камеры.

В другой конкретной реализации стационарная часть излучающей системы размещена в боковой стенке СВЧ-камеры.

В другой конкретной реализации сменная часть излучающей системы прикреплена по меньшей мере к одной стенке СВЧ-камеры посредством разъемного соединения.

В другой конкретной реализации сменная часть излучающей системы скреплена со стационарной частью излучающей системы посредством разъемного соединения.

В разработанной микроволновой печи реализовано выполнение составной излучающей системы, содержащей стационарную часть, которая может быть аналогична любой излучающей системе, традиционно используемой в известных микроволновых печах, и сменную часть, соответствующую определенному классу продуктов. Сменная часть излучающей системы может включать один, либо комбинацию сменных элементов излучающей системы, входящих в набор сменных элементов, которым снабжена разработанная микроволновая печь. Размещение сменной части излучающей системы вблизи стационарной части обеспечивает функционирование составной излучающей системы как единого целого, а наличие набора сменных элементов излучающей системы позволяет достичь необходимый технический результат, а именно дает возможность пользователю по своему усмотрению простыми средствами изменять распределение СВЧ-энергии в СВЧ-камере, в частности, сформировать предопределенную неравномерность распределения СВЧ-энергии в СВЧ-камере, конкретный характер которой связан с особенностями того или иного продукта. Так использование рупоров различной конфигурации в качестве сменной части излучающей системы в общем случае позволяет усилить концентрацию СВЧ-энергии в приосевой части СВЧ-камеры, использование рассеивателей - усилить концентрацию СВЧ-энергии в периферийных областях платы для размещения продукта, а использование распределительных волноводов позволяет перенести без потерь СВЧ-энергию в требуемую область СВЧ-камеры. Различные комбинации сменных элементов излучающей системы, число которых может быть достаточно велико, позволяют пользователю создавать такое распределение СВЧ-энергии в СВЧ-камере, которое является благоприятным для приготовления конкретного продукта. Достоинством разработанной микроволновой печи является также то, что в отличие от стандартных микроволновых печей, она позволяет осуществлять нагрев продуктов, имеющих малый объем. Это обеспечивается использованием сменного элемента излучающей системы, осуществляющего концентрацию СВЧ-энергии в приосевой области СВЧ-камеры, например рупора, а при необходимости, согласующего элемента, установленного в горловине рупора. Таким образом разработанная микроволновая печь обладает улучшенными, по сравнению с известными микроволновыми печами, эксплуатационными характеристиками.

Фиг. 1а иллюстрирует один из вариантов разработанной микроволновой печи; фиг. 1б иллюстрирует вариант выполнения излучающей системы и вариант крепления сменной части излучающей системы.

Фиг. 2 иллюстрирует эффект выполнения сменной части излучающей системы в виде короткого рупора.

Фиг. 3а, 3б и 3в иллюстрируют выполнение сменной части излучающей системы в виде короткого рупора, снабженного ступенькой и резонансной канавкой различных конфигураций.

Фиг. 4а и 4б иллюстрируют выполнение сменной части излучающей системы в виде короткого рупора, снабженного шлейфом, образованным комбинацией ступеньки и резонансной канавки, а также шлейфом из нескольких резонансных канавок.

Фиг. 5а, 5б и 5в иллюстрируют выполнение сменной части излучающей системы в виде рассеивателя, имеющего различные конфигурации.

Фиг. 6 иллюстрирует эффект выполнения сменной части излучающей системы в виде плавно расширяющегося рассеивателя.

Фиг. 7а и 7б иллюстрируют выполнение сменной части излучающей системы в виде комбинации короткого плавно расширяющегося рупора, имеющего различные конфигурации, и плавно расширяющегося рассеивателя.

Фиг. 8а иллюстрирует выполнение сменной части излучающей системы в виде одного распределительного волновода.

Фиг. 8б, 9а и 9б иллюстрирует выполнение сменной части излучающей системы в виде нескольких распределительных волноводов различной конфигурации.

Микроволновая печь по фиг. 1а содержит источник 1 СВЧ-энергии, соединенный через фидер 2 с СВЧ-камерой 3. СВЧ-камера 3 включает стенки 4, охватывающие полость 5 СВЧ-камеры 3. В полости 5 находится плата 6 с нагреваемым продуктом 7. На выходе фидера 2 размещена излучающая система 8, которая включает стационарную часть 9 (см. фиг. 1б) и сменную часть 10. Стационарная часть 9 излучающей системы 8 может быть выполнена, например, в виде окна связи, в виде петлевого или штыревого излучателя либо в виде комбинации различных излучателей. Стационарная часть 9 может также включать различного рода отражатели или рассеиватели. В конкретной реализации по фиг. 1 стационарная часть 9 выполнена в виде прямоугольного окна. Согласно изобретению микроволновая печь снабжена набором сменных элементов излучающей системы 8. По меньшей мере один элемент упомянутого набора входит в состав сменной части 10 излучающей системы 8, соответствующей определенному классу продуктов 7, т.е. сменная часть 10 может включать один или несколько сменных элементов в самых различных сочетаниях. Выбор того или иного конкретного сочетания сменных элементов определяется конкретным классом продукта 7, подлежащего нагреву. В микроволновой печи по фиг. 1а и 1б сменная часть 10 выполнена в виде плавно расширяющегося короткого рупора 11, в горловине которого размещен согласующий элемент 12.

Геометрия короткого рупора, как известно (Вайнштейн А.И. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988 г., гл. 10, 17), определяется соотношением h<d/2, где h - высота рупора, d - диаметр его апертуры, - длина волны источника 1 СВЧ-энергии.

Использование короткого, а не длинного рупора обусловлено ограниченным объемом СВЧ-камеры 3.

Сменная часть 10 размещена в полости 5 СВЧ-камеры 3 вблизи стационарной части 9 и может быть скреплена по меньшей мере с одной стенкой 4 СВЧ-камеры 3 посредством разъемного соединения 13. Сменная часть 10 может быть скреплена со стационарной частью 9 излучающей системы 8 посредством разъемного соединения 13, вариант реализации которого показан на фиг. 1б. В случае, когда сменная часть 10 излучающей системы 8 содержит несколько элементов, последние также могут быть соединены между собой посредством разъемного соединения 13. Фиг. 1а и 1б иллюстрируют вариант реализации изобретения, в котором сменная часть 10 скреплена с верхней стенкой 4 СВЧ-камеры 3.

В конкретной реализации разъемного соединения 13, изображенной на фиг. 1б, короткий рупор 11 снабжен жестко скрепленным с ним фланцем 14. В верхней стенке 4 выполнены отверстия 15, а фланец 14 снабжен ответными штырями 16 из пружинящего материала, например из стали. В штырях 16 выполнены шлицы 17. Фланец 14 изготовлен из материала, используемого для изготовления излучающих элементов микроволновых печей.

Короткий рупор 11 по фиг. 3а, 3б и 3в снабжен ступенькой 19, имеющей различные конфигурации, и резонансной канавкой 18, расположение которой также может быть различным. Длина 1 резонансной канавки составляет /4.

Короткий рупор 11 по фиг. 4а снабжен шлейфом, образованным комбинацией ступеньки 19 и резонансной канавки 18, а на фиг. 4б - шлейфом из нескольких резонансных канавок 18.

Сменная часть 10 излучающей системы 8 по фиг. 5а, 5б и 5в выполнена в виде рассеивателя 20, имеющего различные конфигурации. На фиг. 5а рассеиватель 20 выполнен плавно расширяющимся, на фиг. 5б рассеиватель 20 снабжен резонансной канавкой 18, а на фиг. 5в рассеиватель 20 снабжен ступенькой 19.

Сменная часть 10 излучающей системы 8 по фиг. 7а и 7б выполнена в виде комбинации двух элементов: короткого плавно расширяющегося рупора 11, имеющего различные конфигурации, и плавно расширяющегося рассеивателя 20.

Сменная часть 10 излучающей системы 8 по фиг. 8а выполнена в виде одного распределительного волновода, а по фиг. 8б, 9а и 9б - в виде нескольких распределительных волноводов 21 различной конфигурации.

Разработанная микроволновая печь работает следующим образом.

Перед началом работы пользователь устанавливает сменную часть 10 (фиг. 1) излучающей системы 8, соответствующую конкретному типу продукта 7, подлежащего нагреву, на посадочное место, предусмотренное конструкцией микроволновой печи. Для определенности в качестве продукта 7 выбран продукт, благоприятные условия приготовления которого включают повышенный уровень нагрева в центральной его части. Установка сменной части 10 производится через загрузо-разгрузочный люк камеры 3 (не показан). При подаче питания СВЧ-энергия от источника 1 через фидер 2 поступает на стационарную часть 9 и сменную часть 10 излучающей системы 8. Сменная часть 10, выполненная в виде рупора 11, обеспечивает перераспределение краевых излучающих токов и концентрацию излучения в приосевой области, что, в свою очередь, усиливает нагрев центральной части продукта 7. Это обеспечивается, во-первых, увеличением эффективной апертуры излучающей системы 8, что иллюстрируется фиг. 2. На фиг. 2 показано пространственное распределение излучающих токов на выходе излучающей системы и пространственное распределение поля на плате 6 (т.е. в области расположения продукта 7) для микроволновой печи, в которой излучающая система 8 содержит только стационарную часть 9 (фиг. 2а), и микроволновой печи, в которой излучающая система включает стационарную часть 9 и сменную часть 10, выполненную в виде короткого рупора 11 (фиг.2б). Кроме того, присутствие в излучающей системе 8 сменной части 10 в виде короткого рупора 11 приближает излучающую апертуру к нагреваемому продукту 7, что также способствует концентрации излучения в приосевой области. Это обеспечивает благоприятные условия приготовления продукта 7.

Для повышения эффективности воздействия на краевые излучающие токи рупор 11 может быть снабжен резонансными канавками, штырями, рамками или петлями, ступеньками, а также различными шлейфами на их основе. Это позволяет получить заданное пространственное распределение поля в области расположения продукта 7 при меньшей высоте h рупора 11. Так рупор 11 по фиг. 3а снабжен ступенькой 19, а рупор 11 по фиг. 3б и 3в снабжен ступенькой 19 и резонансной канавкой 18. При различной глубине резонансной канавки 18 последняя может представлять собой как индуктивную нагрузку, так и емкостную, что позволяет, выполняя резонансную канавку 18 той или иной глубины, как сконцентрировать излучение в приосевой области, так и уменьшить плотность СВЧ-энергии в этой области. Как видно из фиг. 3б и 3в конфигурация резонансной канавки 18 может быть различной.

Для получения необходимого пространственного распределения поля в области расположения продукта 7 рупор 11 может быть снабжен шлейфом, образованным ступенькой 19 и резонансной канавкой 18 (фиг. 4а) или несколькими резонансными канавками 18 (фиг.4б). Наличие нескольких резонансных канавок 18, каждая из которых может иметь глубину, изменяющуюся по азимуту (фиг. 4б), позволяет сформировать несимметричное по азимуту распределение СВЧ-энергии в камере 3.

Согласующий элемент 12 (фиг. 1a, 1б и 5а) предназначен для улучшения согласования излучающей системы 8 с фидером 2 и может быть выполнен, например, в виде диэлектрического шарика, который укреплен в раскрыве рупора 11, например, с помощью диэлектрических растяжек (не показаны). Установка согласующего элемента 12 практически не влияет на распределение излучающих токов по апертуре короткого рупора 11, создавая тем не менее дополнительное компенсирующее отражение в фидере 2. Согласующий элемент 12 не является неотъемлемым элементом конструкции, однако для некоторых типов продуктов, например, для слабопоглощающих продуктов, для продуктов, имеющих малый объем, его установка может оказаться целесообразной.

Как видно, для увеличения концентрации поля в приосевой области камеры 3 удобно выполнение сменной части 10 излучающей системы 8 в виде короткого рупора 11. При необходимости уменьшения интенсивности нагрева центральной части продукта 7 и повышения интенсивности нагрева его периферической части целесообразно выполнить сменную часть 10 в виде рассеивателей 20 различного типа. Так простейший плавно расширяющийся рассеиватель 20 в виде небольшого экрана, установленный вблизи стационарной части 9 излучающей системы 8 (фиг. 5а), позволяет реализовать увеличение поля в областях, прилегающих к периферии платы 6 для размещения продукта 7. Так же, как и при выполнении сменной части 10 в виде короткого рупора 11, эффект обеспечивается за счет увеличения эффективной апертуры излучающей системы 8. Это иллюстрируется фиг. 6, где показано пространственное распределение излучающих токов на выходе излучающей системы и пространственное распределение поля на плате 6 (т.е. в области расположения продукта 7) для микроволновой печи, в которой излучающая система 8 содержит только стационарную часть 9 (фиг. 6а), и микроволновой печи, в которой излучающая система включает стационарную часть 9 и сменную часть 10, выполненную в виде плавно расширяющегося рассеивателя 20 (фиг. 6б). Кроме того, присутствие в излучающей системе 8 сменной части 10 в виде плавно расширяющегося рассеивателя 20 приближает излучающую апертуру к нагреваемому продукту 7, что также способствует концентрации излучения в областях, прилегающих к периферии платы 6. Все это обеспечивает благоприятные условия приготовления продукта 7. При необходимости улучшения согласования с фидером 2 рассеиватель 20 может быть снабжен согласующим элементом 12 (фиг. 5а). Другие варианты рассеивателя 20, действие которого усилено резонансной канавкой 18 или ступенькой 19, показаны на фиг. 5б и 5в, соответственно.

Выполнение сменной части 10 излучающей системы 8 в виде комбинации короткого рупора 11 той или иной конфигурации и рассеивателя 20 (при этом сменная часть 10 может быть выполнена в виде единого узла либо составной) позволяет получить распределение СВЧ-энергии в СВЧ-камере, которое в еще большей степени соответствует конкретному типу продукта 7 (фиг. 7). На фиг. 7а приведен пример реализации сменной части 10, позволяющий усилить нагрев нижней части продукта 7, а на фиг. 7б сделать более однородным нагрев продуктов 7, вытянутых по вертикали и имеющих сравнительно небольшой диаметр.

Выполнение сменной части 10 излучающей системы 8 в виде одного или системы распределительных волноводов 21 иллюстрируется фиг. 8а, 8б, 9а и 9б. Возбуждаемые стационарной частью 9 распределительные волноводы 21 переносят без потерь СВЧ-энергию в требуемую область СВЧ-камеры 3, что позволяет сформировать распределение СВЧ-энергии, необходимое для обеспечения благоприятных условий приготовления конкретного типа продукта 7.

Следует отметить, что в настоящем изобретении в качестве сменных элементов излучающей системы предлагается использовать стандартные излучающие элементы, традиционно используемые в микроволновых печах в качестве стационарных излучателей. Очевидно, что возможная конструкция сменных элементов такими излучателями не ограничивается и может быть весьма разнообразной.