RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1513375 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 29.07.2004 04103668.2 (13) T3 (51) Int. Cl. H05B6/80 H05B6/76 (2006.01) (2006.01) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej 25.06.2008 Europejski Biuletyn Patentowy 2008/26 EP 1513375 B1 (54) Tytuł wynalazku: Kuchenka mikrofalowa z ogrzewaniem konwekcyjnym (30) Pierwszeństwo: SE20030002407 08.09.2003 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 09.03.2005 Europejski Biuletyn Patentowy 2005/10 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 28.11.2008 Wiadomości Urzędu Patentowego 11/2008 (73) Uprawniony z patentu: WHIRLPOOL CORPORATION, Benton Harbor, US (72) Twórca (y) wynalazku: PL/EP 1513375 T3 Ekinge Roland, Comerio, IT Nyrèn Gunnar, Comerio, IT Garcia-Padron Ricardo, Comerio, IT (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Balińska Ewa 00-950 Warszawa skr. poczt. 335 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
1 Opis Dziedzina wynalazku [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy kuchenek mikrofalowych z możliwością ogrzewania konwekcyjnego w wyniku krążenia gorącego powietrza w komorze kuchenki mikrofalowej. Stan techniki [0002] Znane są urządzenia do gotowania działające na zasadzie zarówno ogrzewania mikrofalowego jak i ogrzewania konwekcyjnego w wyniku krążenia gorącego powietrza. Takie urządzenia mogą pracować głównie w trybie mikrofalowym, w którym działa ogrzewanie mikrofalowe, albo w trybie konwekcyjnym, w którym działa ogrzewanie konwekcyjne. Możliwe jest również łączne stosowanie obu tych trybów, podczas którego mikrofale są wspomagane przez proces ogrzewania konwekcyjnego. [0003] W kuchence do ogrzewania konwekcyjnego wspomaganego za pomocą wentylatora, w zasadzie pożądane jest równomierne rozprowadzanie powietrza w komorze do gotowania w celu wspomagania równomiernego ogrzewania znajdujących się w niej produktów spożywczych. Na ogół środki grzejne i wentylator znajdują się za tylną ścianką komory do ogrzewania mikrofalowego w przeznaczonej do tego komorze. Powietrze jest wyciągane za pomocą wentylatora z komory do gotowania do wspomnianej komory przez otwory w tylnej ściance. Wentylator znajduje się bezpośrednio za wspomnianymi otworami. Następnie zassane do niej powietrze z komory do gotowania jest
2 wydmuchiwane promieniowo z wentylatora i przepływa przez środki grzejne, uzyskując wyższą temperaturę, po czym jest ponownie wprowadzane do komory do gotowania przez dodatkowe otwory w zewnętrznych krawędziach tylnej ścianki komory. W ten sposób powietrze cyklicznie przepływa przez komorę i komorę grzejnika, zapewniając ogrzewanie konwekcyjne produktów spożywczych znajdujących się w kuchence. [0004] Należy zauważyć, że otwory w tylnej ściance komory muszą być na tyle małe, żeby zapobiegały przepływowi energii mikrofal z komory do gotowania mikrofalowego. [0005] Jednakże otwory te stanowią poważną przeszkodę dla krążącego powietrza, powodując pogorszenie przepływu powietrza w porównaniu z tym, co byłoby pożądane. W celu przezwyciężenia tej przeszkody trzeba zwiększać strumień powietrza (prędkość wentylatora) lub temperaturę powietrza, co, niestety, może prowadzić do przegrzania lub wysuszenia produktów spożywczych lub ich części w sąsiedztwie otworów wlotowych. [0006] Kuchenkę mikrofalową opisanego powyżej typu ujawniono w EP 0 023 827. Zgodnie z tym dokumentem, zaproponowano rozwiązanie sprawy wysuszenia lub przegrzania opracowując schemat rozmieszczenia tacek w komorze do gotowania. Jednakże podstawowy problem nierównomiernych warunków ogrzewania w komorze do gotowania nadal pozostaje. [0007] Stąd nadal jest zapotrzebowanie na usprawnione urządzenia do gotowania, w których stosuje się łącznie ogrzewanie mikrofalowe i konwekcyjne bez powyższych wad.
3 Skrócony opis wynalazku [0008] Ponadto wynalazcy niniejszego wynalazku zidentyfikowali dodatkowe problemy dotychczasowego stanu techniki. W opisanych powyżej rozwiązaniach, gorące powietrze, wprowadzane do komory do gotowania przez otwory w zewnętrznych krawędziach tylnej ścianki, ma pewne zawirowanie. Innymi słowy, strumień powietrza ma pewną składową obwodową (tj. powietrze nie płynie prostopadle ku przodowi komory), co powoduje powstanie w komorze obszarów o różnych temperaturach. Zawirowanie to jest pozostałością działania wentylatora i przechodzi do komory do gotowania przez otwory. Stąd, w wyniku tego zawirowania, gorące powietrze nie przepływa do wszystkich części komory do gotowania, przyczyniając się do nierównomiernego ogrzewania. [0009] Jednocześnie przepływ powietrza powinien być sterowany w taki sposób, żeby dokładnie wypełniał komorę do gotowania, korzystnie bez nadmiernego ogrzewania przednich drzwiczek. [0010] Dlatego celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie łącznego ogrzewania mikrofalowego i konwekcyjnego, w którym wyeliminowano powyższe problemy. [0011] Cel ten osiągnięto za pomocą urządzenia do gotowania według załączonego zastrzeżenia 1. [0012] Stąd, lepszy przepływ ogrzanego powietrza do komory do gotowania w takim urządzeniu uzyskuje się wprowadzając stosunkowo duże otwory w tylnej ściance komory oraz
4 podłączając do tych otworów przewody powietrzne. Te przewody powietrzne mają trzy główne zadania, a mianowicie mają zapobiegać ucieczce energii mikrofalowej z komory do gotowania, prowadzić wprowadzane gorące powietrze w pożądany sposób i zmniejszać zawirowanie powietrza wprowadzanego do komory do gotowania. [0013] Przewody te mają typowo pole powierzchni przekroju poprzecznego w przybliżeniu odpowiadające polu powierzchni otworów i stosunkowo duże w porównaniu z każdym otworem centralnym, ale na tyle małe, żeby zapobiegać rozchodzeniu się mikrofal we wspomnianych przewodach powietrznych. Jednakże, jak zostanie opisane bardziej szczegółowo dalej, pole powierzchni przekroju poprzecznego tych przewodów, jak również kąt, pod jakim biegną w stosunku do centralnego wentylatora, są sprawami konstrukcyjnymi, o których decyzje będą podejmowane w zależności od pożądanego działania. [0014] Podczas wymuszonego przez wentylator przepływu powietrza przez te przewody, zmniejsza się zawirowanie strumienia powietrza powodowane przez wentylator tak, że powietrze wpływa do komory do gotowania w zasadzie bez żadnej stycznej składowej strumienia. [0015] Za pomocą niniejszego wynalazku uzyskuje się co najmniej dwie zalety. Po pierwsze, poprawia się przepływ ogrzanego powietrza, co umożliwia równomierne ogrzewanie produktów spożywczych w komorze do gotowania. Po drugie, przewody powietrzne zmniejszają jakiekolwiek resztkowe
5 zawirowanie strumienia powietrza pochodzące od wentylatora, co dodatkowo ułatwia równomierny rozkład temperatury w komorze. [0016] W jednym z przykładów wykonania wynalazku, w tylnej ściance komory do gotowania znajdują się cztery otwory wlotowe, każdy połączony z odpowiednim przewodem powietrznym. Otwory wlotowe znajdują się w pobliżu każdego narożnika tylnej ścianki (jeden w każdej czwartej części ścianki). Celem jest utworzenie równowagi pomiędzy przepływem powietrza z czterech otworów w celu uzyskania równomiernego lub innego pożądanego ogrzewania produktów spożywczych znajdujących się w komorze do gotowania. Zrównoważone ogrzewanie uzyskuje się regulując prędkość powietrza, kierunek powietrza i natężenie objętościowe przepływu z każdego otworu wlotowego (przez każdy przewód powietrzny). Ponadto prędkość powietrza, kierunek powietrza i natężenie objętościowe przepływu są regulowane za pomocą kąta montażu każdego przewodu w stosunku do środka obrotu wentylatora, oraz wysokości i szerokości każdego przewodu. Ogólnie, każdy otwór do wprowadzania powietrza w tylnej ściance (wylot z każdego przewodu do komory do gotowania) powinien mieć średnicę równą, lub mniejszą, szerokości odpowiedniego przewodu powietrznego. Często pożądane jest zmniejszenie objętościowego natężenia przepływu powietrza z górnych otworów wlotowych w porównaniu z tym z dolnych otworów. [0017] Typowo, otwory wlotowe powietrza mają średnicę 10 mm lub więcej, korzystnie 20 mm lub więcej. Przykładowo, otwory
6 te mogą mieć średnicę 26 mm i mogą być połączone z przewodem mającym równą średnicę wewnętrzną i szerokość 26 mm. Korzystnie, długość przewodu wynosi co najmniej 30 mm, bardziej korzystnie około 60 mm. Skrócony opis rysunków [0018] W szczegółowym opisie poniżej występują odwołania do załączonych rysunków, na których: fig. 1 jest rzutem perspektywicznym, w stanie rozłożonym na podzespoły, wnętrza urządzenia do gotowania według wynalazku widzianym z tyłu; fig. 2 jest rzutem perspektywicznym urządzenia do gotowania z fig. 1, widzianym z przodu; fig. 3 jest schematycznym rzutem tylnej strony tylnej ścianki, pokazującym przewody powietrzne i perforowany obszar centralny; oraz fig. 4 jest rzutem pokazującym element przewodowy bardziej szczegółowo. [0019] Na rysunkach, podobnymi numerami identyfikacyjnymi oznaczono wszędzie podobne elementy. Szczegółowy opis zalecanych przykładów wykonania. [0020] Na fig. 1 i 2 pokazano rzut perspektywiczny kombinowanego mikrofalowego i z użyciem gorącego powietrza, urządzenia 10 do gotowania według niniejszego wynalazku, widzianego, odpowiednio z tyłu i z przodu. Na figurach tych pokazano wnętrze urządzenia ze zdjętą osłoną zewnętrzną. Dla czytelności, zdjęto dach (ściankę górną) komory do gotowania
7 jak również przednie drzwiczki. Wskutek tego widać ścianki boczne 12, ściankę dolną 14 i ściankę tylną 16 komory. Podobnie jak w kuchence mikrofalowej, w komorze znajdują się okna wlotowe 18 do doprowadzania do komory energii mikrofalowej. Ponadto, w dnie 14 komory znajduje się okrągłe zagłębienie 15 na obrotowy stół lub tym podobny zespół. [0021] Za perforowanym obszarem 20 tylnej ścianki 16 komory znajduje się wentylator 22 otoczony wężownicą grzejną 24. W każdym narożniku tylnej ścianki 16 znajduje się przewód powietrzny 26, który jest połączony z otworem 28 do komory do gotowania w urządzeniu 10. Do tylnej strony tylnej ścianki 16 jest przymocowane wieczko 30 do ograniczania komory na powietrzne grzejne. Ponadto za tą komorą znajduje się silnik 32 do napędzania wentylatora 22. [0022] W trakcie pracy wentylator 22 jest obracany w taki sposób, że zasysa powietrze z komory do gotowania przez perforowany obszar centralny 20 i do komory grzejnej. Następnie powietrze to jest wytłaczane z wentylatora 22 bardziej lub mniej promieniowo i przepływa przez wężownicę grzejną 24. W ten sposób powietrzu nadaje się wyższą temperaturę. Następnie ogrzane powietrze wpływa do przewodów powietrznych 26 i jest kierowane przez otwory 28 w tylnej ściance 16 z powrotem do komory. W ten sposób realizuje się ogrzewanie za pomocą krążenia gorącego powietrza. Kierunek przepływu strumienia powietrza na tylnej ściance komory pokazano na fig. 1 i 2 strzałkami.
8 [0023] Fig. 3 jest schematycznym rzutem głównym tylnej strony tylnej ścianki 16 pokazującym przewody powietrzne 26 i perforowany obszar centralny 20. [0024] W zależności od właściwości kuchenki takich jak typ wentylatora, charakter wężownicy grzejnej i wymiary kuchenki wiele różnych konstrukcji przewodów powietrznych 26 mogłaby skutkować równomiernością ogrzewania wewnątrz komory do gotowania. Stwierdzono, że pole powierzchni przekroju poprzecznego przewodów (szerokość i wysokość) wpływają na całkowitą sprawność. Ponadto istotnym czynnikiem jest kąt montażu każdego przewodu w stosunku do środka obrotu wentylatora. Kąty montażowe przewodów powinny być dobierane w taki sposób, żeby wprowadzane powietrze było kierowane ku ściance górnej i ściance dolnej, tym samym zmniejszając styczną część powietrza strumienia powietrza wypływającego z wirującej tarczy wentylatora, a tym samym zmniejszając zawirowanie strumienia powietrza wewnątrz komory do gotowania. [0025] Na ogół większy przepływ/ prędkość powietrza przy dnie komory w porównaniu z jej górną częścią poprawia równomierność ogrzewania. Na przykład, stwierdzono, że skuteczna prędkość powietrza w górnych otworach wlotowych wynosi 0,5-2,5 m/s, a w dolnych 2-6 m/s. [0026] Dla uzyskania nieprzepuszczalności mikrofal każdy przewód 26 powinien zapewniać wystarczające tłumienie zastosowanych częstotliwości mikrofal. Teoretycznie przewód o kołowym przekroju poprzecznym o średnicy nieznacznie mniejszej
9 od 70 mm powinien być nieskończenie długi (sytuacja przewodu w przypadku granicznym). Oczywiście, mniejsza średnica umożliwiłaby mniejsze długości z utrzymaniem nieprzepuszczalności dla mikrofal. Jeżeli średnica byłaby tak mała jak 5 mm, wymagana długość wynosi 1 mm. [0027] W jednym praktycznym przykładzie zgodnym z niniejszym wynalazkiem zastosowano elementy przewodowe o zaokrąglonej części górnej (połówki rury), które są przedłużone w kierunku wysokości prostoliniowymi ściankami. Pokazano to szczegółowo na fig. 4. Te elementy przewodowe są przymocowane do zewnętrznej powierzchni ścianki komory i połączone z otworami wlotowymi tak, że powstają przewody powietrzne. Szerokość (W) 25 mm, wysokość (H) 25 mm i długość (L) 30 mm daje częstotliwość graniczną dla przewodu 5 GHz i tłumienie 65 db przy częstotliwości mikrofal 2,45 GHz. Elementy przewodowe mają otwarty koniec, który jest skierowany w przybliżeniu ku wentylatorowi kiedy elementy przewodowe są przymocowane do tylnej strony tylnej ścianki komory. Naprzeciwko otwartego końca przewody kończą się ślepym końcem w celu skierowania strumienia powietrza przez otwory wlotowe w tylnej ściance. Należy jednak zdawać sobie sprawę z tego, że można sobie wyobrazić różnorodne inne konstrukcje przewodów mieszczące się w zakresie wynalazku, jak to opisano w załączonych zastrzeżeniach. [0028] Żeby przewody powietrzne 26 działały jak dławiki mikrofal, to powinny być połączone galwanicznie z tylną
10 ścianką 16 komory. Każdy element przewodowy, jak pokazano na fig. 4, może, na przykład, być przymocowany do tylnej części tylnej ścianki za pomocą nitów lub tym podobnych. Odpowiednio, elementy przewodowe mają kołnierz 40 z otworami 42 w celu łatwego mocowania do ścianki komory. [0029] Otwory wlotowe 28 powietrza w tylnej ściance komory powinny mieć średnicę równą, lub mniejszą od, szerokości przyłączonego do nich przewodu 26. W zalecanym przykładzie wykonania, średnica otworów 28 jest równa szerokości przewodu 26. Ogólnie, otwory znajdują się w pobliżu naroży w odpowiedniej ćwiartce tylnej ścianki (w przypadku czterech otworów). Powodem tego jest to, że przepływ powietrza ku przednim drzwiczkom kuchenki powinien być możliwie niezakłócony. Jednakże można sobie wyobrazić w zakresie wynalazku, że stosuje się więcej lub mniej niż cztery otwory, jak również inne ich usytuowanie. [0030] Nawiązując obecnie do fig. 3 i 4, przedstawiono kilka przykładów konfiguracji, które mogłyby skutkować równomiernym ogrzewaniem wewnątrz komory do gotowania. [0031] W przykładach tych są cztery otwory wlotowe powietrza, każdy z odpowiednim przewodem powietrznym. Przewody te są oznakowane 26A-D, gdzie 26A i 26D są przewodami górnymi. Należy zauważyć, że kąt α jest kątem pomiędzy elementem przewodowym a kierunkiem poziomym, jak pokazano na fig. 3. W przypadku kwadratowej ścianki tylnej kąt 45 stopni oznacza wtedy, że przewód jest ustawiony bezpośrednio ku środkowi
11 obrotu centralnie usytuowanego wentylatora. Przykład 1 Przewód Długość, L Szerokość, W Wysokość, H Kąt, α 26A 60 mm 26 mm 10 mm 45 26B 60 mm 26 mm 26 mm 45 26C 60 mm 26 mm 26 mm 45 26D 60 mm 26 mm 8 mm 60 [0032] W Przykładzie 1 górne przewody A i D mają mniejszą wysokość niż przewody dolne dla zapewnienia większego przepływu powietrza przy dnie komory do gotowania. W pewnym stopniu wir wytwarzany przez wentylator jest zmniejszany podczas przepływu powietrza przez przewody. Jednakże ostateczne zmniejszenie wiru uzyskuje się po zamontowaniu przewodu D pod większym kątem niż inne przewody. Przykład 2 Przewód Długość, L Szerokość, W Wysokość, H Kąt, α 26A 60 mm 26 mm 26 mm 45 26B 60 mm 26 mm 26 mm 45 26C 60 mm 26 mm 26 mm 45 26D 60 mm 26 mm 26 mm 72 [0033] W Przykładzie 2 wszystkie przewody mają takie same wymiary. Tym samym w tym przykładzie wykonania potrzebny jest tylko jeden typ elementu przewodowego. Ciągle można uzyskać pożądany przepływ gorącego powietrza w komorze do gotowania. W tym przykładzie przewód D jest ponownie osadzony pod większym kątem niż inne przewody dla zapewnienia końcowego zmniejszenia zawirowania i uzyskania pożądanej równomierności ogrzewania w komorze do gotowania. [0034] W obu powyższych przykładach średnica każdego z
12 otworów wlotowych jest równa szerokości przewodów, tj. 26 mm. [0035] Po przeczytaniu i zrozumieniu tego opisu, osoba o powszechnych umiejętnościach w tej dziedzinie znajdzie szereg innych konfiguracji dla otworów wlotowych i przewodów powietrznych, które mieszczą się w zakresie niniejszego wynalazku. [0036] Na przykład, osoba o odpowiednich umiejętnościach zda sobie sprawę z tego, że otwory wlotowe gorącego powietrza według niniejszego wynalazku mogłyby znajdować się w dowolnej ściance komory, w tym w ściance dolnej i w ściance górnej. Rozumie się również samo przez się, że gorące powietrze mogłoby być wprowadzane do komory przez jedną ściankę, a odsysane przez inną ściankę. Wniosek [0037] Ujawniono kombinowane urządzenie do gotowania za pomocą mikrofal i krążącego gorącego powietrza. Przepływ gorącego powietrza wewnątrz komory do gotowania urządzenia jest lepszy w wyniku zastosowania w ściance komory otworów wlotowych o większej średnicy, przez które to otwory gorące powietrze jest wprowadzane do komory do gotowania. W celu zapobiegania ucieczce energii mikrofalowej z komory przez te otwory, do każdego otworu jest podłączony przewód. Każdy z przewodów powietrznych ma takie wymiary, żeby zapobiegał rozchodzeniu się energii mikrofalowej przez przewód przy roboczej częstotliwości mikrofal urządzenia. [0038] Ponadto użycie przewodów powietrznych według
13 niniejszego wynalazku prowadzi do zmniejszenia zawirowania przepływu powietrza wewnątrz komory do gotowania, co z kolei przyczynia się do równomiernej temperatury. WHIRLPOOL CORPORATION Pełnomocnik:
14 Zastrzeżenia patentowe 1. Kombinowane urządzenie (10) do gotowania za pomocą mikrofal i krążącego gorącego powietrza, w którym znajduje się komora do gotowania na produkty spożywcze, które mają być ogrzewane, drzwiczki zapewniające dostęp do komory do gotowania, urządzenie dostarczające mikrofale przeznaczone do doprowadzania energii mikrofalowej w z góry zadanym przedziale częstotliwości do komory do gotowania, grzejnik (24) do podnoszenia temperatury powietrza krążącego w komorze do gotowania, oraz wentylator (22) do wymuszania krążenia powietrza wewnątrz wspomnianej komory, gdzie wspomniany grzejnik (24) i wspomniany wentylator (22) są usytuowane w przeznaczonej na nie komorze grzejnej powietrza na zewnątrz komory do gotowania, znamienne tym, że w ściance komory znajduje się szereg otworów wlotowych (28) powietrza przeznaczonych do wprowadzania gorącego powietrza do komory do gotowania, gdzie każdy ze wspomnianych otworów wlotowych (28) jest połączony ze wspomnianą komorą grzejną za pomocą przewodu powietrznego (26) o takich wymiarach, żeby zapobiegał rozchodzeniu się energii mikrofalowej ze wspomnianego z góry
15 zadanego przedziału częstotliwości przez wspomniany przewód. 2. Urządzenie (10) do gotowania według zastrz. 1, w którym każdy z przewodów powietrznych (26) składa się z elementu przewodowego przymocowanego do zewnętrznej części wspomnianej ścianki. 3. Urządzenie (10) do gotowania według dowolnego jednego z zastrz. poprzednich, w którym znajduje się otwór wlotowy (28) w sąsiedztwie każdego narożnika wspomnianej ścianki. 4. Urządzenie (10) do gotowania według dowolnego jednego z zastrz. poprzednich, w którym we wspomnianej ściance znajdują się ponadto otwory ssące powietrza umożliwiające przepływ powietrza z komory do gotowania do komory grzejnej. 5. Urządzenie (10) do gotowania według zastrz. 4, w którym wspomniane otwory ssące znajdują się w perforowanym obszarze (28) centralnie we wspomnianej ściance. 6. Urządzenie (10) do gotowania według dowolnego jednego z zastrz. poprzednich, w którym każdy z otworów wlotowych powietrza (28) ma średnicę 10 mm lub więcej, korzystnie 20 mm lub więcej, i w którym przewód powietrzny (26), z którym każdy otwór jest połączony, ma szerokość równą lub większą średnicy otworu wlotowego. 7. Urządzenie (10) do gotowania według dowolnego jednego z zastrz. poprzednich, w którym długość każdego z przewodów powietrznych (26) wynosi co najmniej 30 mm, korzystnie około 60 mm. 8. Urządzenie (10) do gotowania według zastrz. 2, w którym
16 element przewodowy ma postać połówki rury. 9. Urządzenie (10) do gotowania według zastrz. 3, w którym przewody powietrzne (26) podłączone do otworów wlotowych (28) w górnej części wspomnianej ścianki mają mniejsze pole powierzchni przekroju poprzecznego niż przewody powietrzne (26) podłączone do otworów (28) w dolnej części ścianki. 10. Urządzenie (10) do gotowania według zastrz. 3, w którym przewody powietrzne są usytuowane tak, że prędkość powietrza przez górne otwory wynosi 0,5-2,5 m/s, a prędkość powietrza przez dolne otwory wynosi 2,0-6,0 m/s. WHIRLPOOL CORPORATION Pełnomocnik: