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Dokumentenidentifikation DE69028659T2 15.05.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0402819
Titel Hochfrequenzheizeinrichtung und Verfahren
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Yamaguchi, Hideki, Yamatokoriyama-shi, Nara-ken, JP;
Nitta, Masahiro, Ikoma-gun, Nara-ken, JP;
Furukawa, Katsunori, Kashihara-shi, Nara-ken, JP
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 69028659
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.06.1990
EP-Aktenzeichen 901109777
EP-Offenlegungsdatum 19.12.1990
EP date of grant 25.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1997
IPC-Hauptklasse H05B 6/80
IPC-Nebenklasse H05B 6/68   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Heizgerät und ein Verfahren zum Erhitzen von Nahrung oder Ähnlichem, und insbesondere ein Hochfrequenzheizgerät und ein Verfahren zum Erhitzen von Nahrung unter Verwendung von Mikrowellen sowie ein mit dielektrischem Material umhülltes Heizelement, wie ein quartzumhülltes Heizelement oder Ähnliches.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei einigen konventionellen Hochfrequenzheizgeräten ist an einer Stelle, an der sich eine rohrförmige dielektrische Heizung durch eine Wandstruktur einer Heizkammer erstreckt, eine hohle Dämpfungsdrossel vorgesehen. Bei einigen anderen konventionellen Geräten wird eine kleine Abschirmkammer zur Abschirmung elektrischer Wellen außerhalb der Heizkammer vorgesehen. Diese Geräte sind daher in ihrem Aufbau kompliziert und weisen einige Probleme auf.

Bei diesen Geräten nimmt, wenn auf die Erwärmung durch die dielektrische Heizung von der Erwärmung durch Mikrowellen gefolgt ist, oder wenn erstere und letztere abwechselnd ausgeführt werden, ein dielektrischer Teil der Heizung hohe Temperaturen an, so daß der dielektrische Verlust groß wird. Ein dielektrisches Rohr wird unter solchen Bedingungen, wenn die Mikrowellen-Erwärmung ausgeführt wird, durch die Mikrowellen partiell aufgeheizt, so daß gelegentlich das dielektrische Rohr beschädigt wird oder die Heizdrähte, welche die Heizung bilden, unterbrochen werden.

Die Figuren 1 und 2 stellen eines der oben beschriebenen konventionellen Heizgeräte dar, wie es in der EP-A-0 053 189 offenbart ist.

Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, ist eine Tür 2 schwenkbar mit einem Gehäuse des Gerätes verbunden, in dem eine Heizkammer ausgebildet ist. Ein sicher in dem Gehäuse angebrachtes Magnetron 3 emittiert elektrische Wellen in die Heizkammer 1 durch einen Wellenleiter 4, so daß Nahrung 5 oder Ähnliches durch elektrische Wellen erhitzt werden kann. Zwei hohle Dämpfungsdrosseln 6 und 7 sind an gegenüberliegenden Wänden der Heizkammer 1 zylindrisch ausgebildet. Ein Rohr 8 aus einem hitzebeständigen Dielektrikum wie Quarzglas oder Ähnlichem erstreckt sich durch die Heizkammer 1 und durch beide Dämpfungsdrosseln 6 und 7. Das Rohr 8 enthält einen Heizdraht 9, dessen entgegengesetzte Enden mit den entsprechenden Leitern 10 und 11 verbunden sind, welche aus dem Gehäuse herausgeführt sind, so daß der Heizdraht 9 über die Leiter 10 und 11 mit Elektrizität versorgt werden kann.

Figur 3 zeigt eine der Dämpfungsdrosseln 6 und 7.

Jedes Ende des Rohres 8 wird durch einen Isolator 14 getragen, und beide Dämpfungsdrosseln 6 und 7 umfassen eine Innenwand 12 und eine Außenwand 13, die fest miteinander verbunden sind. Eine durch die inneren und die äußeren Wände 12 und 13 begrenzte Ausnehmung hat eine Länge X, die ungefähr gleich einem ungeradzahligen Vielfachen einer Viertel-Wellenlänge λ / 4 von zu verwendenden elektrisches Wellen ist, wodurch es Hochfrequenzwellen möglich ist, entlang des Rohres 8, des Leiters 10 und der Innenwand 12 gesendet zu werden. Der Schutz vor einem Austreten elektrischer Wellen wird somit verwirklicht durch Wellen über das Rohr 8 und den Leiter 10 aus dem Gehäuse geleitet werden.

Bei einer solchen Konstruktion wird der innere Aufbau jedoch kompliziert, da die hohlen Dämpfungsdrosseln 6 und 7 an Innenwänden der Heizkammer 1 vorgesehen werden müssen, durch welche sich das Rohr 8 erstreckt. Diese Tatsache erhöht unerwünscht die Herstellungskosten des Heizgerätes. Es entsteht auch das Problem, daß die abstrahlende Oberfläche des Heizdrahtes 9 in dem Rohr 8 klein wird. Als Folge davon wirkt sich das Erhitzen durch Mikrowellen extrem stark auf das dielektrische Rohr der Heizung an Stellen aus, die sich in einer bestimmten Entfernung von den Innenwänden der Heizkammer 1 befinden, in denen Öffnungen zum Aufnehmen des Rohres ausgebildet sind.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung versuchten, die Dämpfungsdrosseln ohne einen Vorsprung innerhalb der Heizkammer anzuordnen. Während der Anwendung von Hochfrequenzwellen auf das dielektrische Rohr der Heizung wurden bei einer solchen Anordnung die durch den dielektrischen Verlust des dielektrischen Rohres verursachten exothermen Zustände mit Hilfe eines abstrahlenden Thermometers oder Ähnlichem beobachtet. Als Ergebnis enstand das Problem, daß die Mikrowellenerwärmung gelegentlich Teilbereiche mit hoher Temperatur hervorbrachte.

Weiterhin erhöhte die durch den Heizdraht 9 erzeugte Hitze den dielektrischen Verlust des Rohres 8 selbst, wenn die Mikrowellenerwärmung sofort nach dem Erwärmen durch den Heizdraht 9 ausgeführt wurde, was eine partiell abnorme Erhitzung bewirkte. Als Ergebnis entstand gelegentlich das Problem, daß das Rohr 8 geschmolzen oder beschädigt wurde, oder daß der Heizdraht 9 unterbrochen wurde.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde daher entwickelt, um die den bekannten Hochfrequenzheizgeräten innewohnenden, oben beschriebenen Nachteile im wesentlichen zu beseitigen und ihre wesentliche Aufgabe ist es, ein verbessertes Hochfrequenzheizgerät anzugeben, welches elektrische Wellen daran hindern kann, das Dielektrikum abnormal zu erhitzen, durch Vereinheitlichen der Verteilung der elektrischen Wellen an einer Stelle, an der das Dielektrikum sich durch eine Wandstruktur einer Heizkammer erstreckt.

Eine weitere wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hochfrequenzheizgerät des oben beschriebenen Typs anzugeben, das einfach aufgebaut und zu niedrigen Kosten herstellbar ist.

Um diese und andere Aufgaben zu verwirklichen, umfaßt ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzheizgerät ein Gehäuse, eine Wandstruktur, die in dem Gehäuse ausgebildet ist und die darin eine Heizkammer und ein Heizungsabteil aufweist, und eine Mikrowellenabgabeeinrichtung, die fest in dem Gehäuse angebracht ist, zum Abgeben von Mikrowellen in die Heizkammer. Das Heizungsabteil ist zu der Heizkammer hin offen und kommuniziert damit. Die Wandstruktur zum Bilden des Heizungsabteils ist aus einem Mikrowellen reflektierenden Material hergestellt.

Das erfindungsgemäße Heizgerät ist weiterhin innen mit einer Heizung ausgestattet, welche von dielektrischem Material umhüllt, in dem Heizungsabteil aufgenommen ist, und sich durch gegenüberliegende Seitenwände des Heizungsabteils erstreckt, und mit einer Verteileinrichtung für ein elektrisches Feld, welche nahe der Heizung angeordnet ist und an wenigstens einer der Seitenwände des Heizungsabteils befestigt ist zur gleichförmigen Verteilung des elektrischen Feldes um die Heizung, wobei die Verteileinrichtung eine Länge aufweist, die im wesentlichen gleich einem ungeraden Vielfachen eines Viertels einer Wellenlänge λ der in die Heizkammer zu leitenden Mikrowellen ist.

Die Verteileinrichtung für das elektrische Feld besteht bevorzugt aus einem oder mehreren Metallstäben. Als Ergebnis wird das elektrische Feld gleichförmig auf dem Dielektrikum verteilt und verhindert dadurch eine partielle Erhitzung des Dielektrikums oder eine eventuelle ungewollte Entladung.

Weiterhin wird der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Metallstabes und dem der dielektrischen Heizung fast gleich aber weniger als ungefähr λ / 4 eingestellt, so daß die durch das elektrische Feld hervorgerufene Spannungsverteilung auf dem Dielektrikum minimiert werden kann. Das Austreten von Wellen aus der Heizkammer durch die Öffnung kann entsprechend sehr stark verringert werden.

Ein einzelner Metallstab kann sich durch das Heizungsabteil und gegenüberliegende Seitenwände des Heizungsabteils parallel zu der dielektrischen Heizung erstrecken und dadurch das elektrische Feld auf der dielektrischen Heizung vereinheitlichen und verhindern, daß Nahrung oder Ähnliches in Kontakt mit der Heizung kommt, wenn sie in das Heizgerät hineingelegt oder aus ihm herausgenommen wird.

Zusätzlich können mehrere Metallstäbe an wenigstens einer der gegenüberliegenden Seitenwände des Heizungsabteil befestigt sein. Da das elektrische Feld an der Heizung weiter vereinheitlicht wird, kann als Ergebnis davon ein durch die Mikrowelle verursachter abnormaler Temperaturanstieg verhindert werden.

Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erhitzung angegeben, welches das vorerwähnte erfindungsgemäße Gerät verwendet und eine Mikrowellenerwärmung und Heizungserwärmung durch eine mit dielektrischem Material umhüllte Heizung anwendet, wobei die dielektrische Heizung der Mikrowellenerwärmung unterworfen wird, wobei das Heizverfahren den Schritt des Ausführens der Heizungserwärmung umfaßt, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte des Verhinderns der Mikrowellenerwärmung während eines vorbestimmten Zeitabschnitts, der ausreicht, um einen dielektrischen Verlust der dielektrischen Heizung auf einen vorbestimmten Wert nach Beendigung der Heizungserwärmung zu reduzieren, und die Mikrowellenerwärmung nach Verstreichen des vorbestimmten festgelegten Zeitabschnitts erlaubt.

Das Dielektrikum erreicht eine hohe Temperatur unmittelbar nachdem die dielektrische Heizung mit Elektrizität beaufschlagt wurde. Diese Tatsache bewirkt, daß der dielektrische Verlust groß wird. Daher wird bei dem oben beschriebenen neuen Verfahren die Mikrowellenerwärmung während des vorbestimmten Zeitabschnitts nach Beendigung der Heizungserwärmung unterbunden, wodurch ein abnormaler Temperaturanstieg der Heizung, der zum Schmelzen des Dielektrikums, der Beschädigung der Heizung oder dem Brechen eines Heizungsdrahts der Heizung führen kann, verhindert wird.

Wenn die Mikrowellenerwärmung unterbunden ist, wird die verstrichene Zeit auf einer Anzeige angezeigt. Ein Anwender ist informiert, daß das Erhitzen normal durchgeführt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen deutlicher, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Frontansicht eines konventionellen Hochfrequenzheizgeräts;

Figur 2 eine vertikale Querschnitts-Ansicht des Geräts in Figur 1;

Figur 3 eine vergrößerte vertikale Teil-Querschnitts-Ansicht einer hohlen Dämpfungsdrossel, die in dem Gerät in Figur 1 vorgesehen ist;

Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Hochfrequenzheizgeräts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 5 eine vertikale Querschnitts-Ansicht des Geräts in Figur 4;

Figur 6 eine vergrößerte, vertikale Teilquerschnitts-Ansicht eines Endes einer mit dielektrischem Material umhüllten Heizung, die in dem Gerät in Figur 4 vorgesehen ist;

Figur 7 eine vertikale Querschnitts-Ansicht des Geräts in Figur 4;

Figur 8 eine vergrößerte, vertikale Seitenquerschnitts-Ansicht eines Heizungsabteils, das in dem Gerät in Figur 4 ausgebildet ist;

Figur 9 eine mit Figur 8 vergleichbare Ansicht entsprechend einer Modifikation davon;

Figur 10 eine mit Figur 8 vergleichbare Ansicht entsprechend einer weiteren Modifikation davon;

Figur 11 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Länge eines in dem Gerät in Figur 4 vorgesehenen Metallstabes und dem Austreten elektrischer Wellen zeigt;

Figur 12 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem Abstand der dielektrischen Heizung zu dem Metallstab und dem Austreten elektrischer Wellen zeigt;

Figur 13 eine vertikale Querschnitts-Ansicht eines Hochfrequenzheizgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 14 eine perspektivische Teil-Ansicht eines Hochfrequenzheizgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 15 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems; und

Figur 16 ein Flußdiagramm eines Programms, das in dem Steuerungssystem in Figur 15 auszuführen ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In den Zeichnungen ist in den Figuren 4 und 5 ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzheizgerät gezeigt.

Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, beinhaltet das Hochfrequenzheizgerät ein Magnetron 17, das in einem Gerätegehäuse befestigt ist, zum Emittieren elektrischer Hochfrequenzwellen, und ein Rohr 20 aus einem hitzebeständigen Dielektrikum wie Quarzglas oder Ähnlichem. Die von dem Magnetron 17 emittierten elektrischen Hochfrequenzwellen werden über einen Wellenleiter 18 auf in einer Heizkammer 16 plazierte Nahrung 19 oder Ähnliches angewendet. Das Rohr 20 erstreckt sich durch die Öffnungen 21 und 22, welche in den gegenüberliegenden Seitenwänden eines Heizungsabteils 16a ausgebildet sind, welches zu der Heizkammer 16 hin offen ist und mit dieser kommuniziert. Das Rohr 20 nimmt einen Heizdraht 25 auf, dessen gegenüberliegenden Enden jeweils mit Leitern 23 und 24 verbunden sind, welche aus dem Heizungsabteil 16a herausgeführt sind, so daß der Heizdraht 25 über die Leiter 23 und 24 mit Elektrizität versorgt werden kann.

Figur 6 stellt den Hauptteil der Figur 5 dar.

Wie in Figur 6 dargestellt, wird das Rohr 20 an seinen gegenüberliegenden Enden von entsprechenden Isolatoren 28 gestützt. Ein oder mehrere Metallstäbe 26 erstrecken sich parallel zu dem Rohr 20 durch das Heizungsabteil 16a und die Seitenwände des Heizungsabteils 16a. Jeder der Metallstäbe 26 weist eine Länge L auf, die größer oder annähernd gleich einem Viertel einer Wellenlänge λ der in das Heizungsabteil 16a geleiteten elektrischen Wellen ist und verteilt dadurch das elektrische Feld im wesentlichen gleichförmig um das Rohr 20, den Heizdraht 25 und die Leiter 23 in der Längsrichtung des Rohres 20. Weiterhin wird ein Abstand α zwischen dem Mittelpunkt des Rohres 20 und dem des Metallstabes 26 annähernd gleich einer Viertel Wellenlänge λ /4 eingestellt, wodurch die Spannungsverteilung in dem elektrischen Feld der elektrischen Wellen um das Rohr 20, um den Heizdraht 25 und die Metallstäbe 26 entfernt wird. Das Austreten elektrischer Wellen aus der Heizkammer 16 durch die Öffnungen 21 und 22 kann entsprechend minimiert werden.

Eine komplizierte Struktur, zum Beispiel eine hohle Dämpfungsdrossel ist in dieser Ausführungsform nicht erforderlich, und die Wellenabschirmung kann durch eine einfache Anordnung verwirklicht werden. Da außerdem jeder Teil des Rohres 20 in der Heizkammer 16 unverdeckt ist, kann die wirksame Länge des Heizdrahtes 25 verlängert werden und daher kann die elektrische Energie pro Längeneinheit des Heizdrahtes 25 reduziert werden. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil die Lebensdauer des Heizdrahtes 25 verlängert wird.

Zusätzlich erreicht das Rohr 20, sofort nachdem der Heizdraht 25 mit Elektrizität beaufschlagt wurde, eine hohe Temperatur und bewirkt so, daß der dielektrische Verlust groß wird. Unter solchen Bedingungen wird das Rohr 20, selbst während der Hochfrequenzerhitzung, nicht partiell erhitzt oder geschmolzen, da das elektrische Feld in Bezug auf das Rohr 20 gleichförmig ist und sich nicht auf einen Teil des Rohres 20 konzentriert.

Die Figuren 11 und 12 sind Graphen, die auf der Basis von bisher durchgeführten Experimenten erstellt wurden. Der Graph der Figur 11 zeigt deutlich, daß die Länge des Metallstabes 26 im wesentlichen gleich einem ungeradzahligen Vielfachen einer Viertel Wellenlänge λ / 4 sein sollte, während der Graph der Figur 12 deutlich zeigt, daß der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Metallstabes 26 und dem des Rohres 20 annähernd gleich der Viertel-Wellenlänge λ / 4 sein sollte.

Wie am besten in Figur 7 dargestellt, wird die Heizkammer 16 von einer allgemein kastenförmigen Wandstruktur 31 gebildet, in der ein Heizungsabteil 30 in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß das Heizungsabteil 30 zu der Heizkammer 16 offen ist und mit dieser kommuniziert. Das Rohr 20 und die Metallstäbe 26 sind in dem Heizungsabteil 30 aufgenommen.

Die Figur 8 stellt das Heizungsabteil 30 detailliert dar.

Das Heizungsabteil 30 wird durch eine Wandstruktur 32 aus Mikrowellen reflektierendem Material gebildet, welches einen Querschnitt in der Form einer Parabel aufweist, so daß von dem Heizdraht emittierte Wärmestrahlen effektiv auf Nahrung 19 oder Ähnliches, das in der Heizkammer 16 aufgenommen ist, angewendet wird. Das Rohr 20 ist einem Brennpunkt der Parabel benachbart angeordnet. Daher ist ein Teil der in die Heizkammer 16 geleiteten elektrischen Wellen in das Heizungsabteil 30 gerichtet. Solche elektrischen Wellen neigen dazu, auf das Rohr 20 konzentriert zu werden, das dem Brennpunkt der Parabel benachbart angeordnet ist. Da jedoch die Metallstäbe 26 die Funktion haben, das Eintreten elektrischer Wellen in das Heizungsabteil 30 zu begrenzen, kann die Konzentration des elektrischen Feldes auf den Brennpunkt der Parabel auch verringert werden.

Die Figuren 9 und 10 zeigen jeweils Modifikationen 33 und 36 des Heizungsabteils. Die Wandstruktur jedes der Heizungsabteile 33 und 36 ist im Querschnitt analog der des Heizungsabteils in Figur 8, so daß die gewünschten Ergebnisse erhalten werden können. Auch bei diesen Modifikationen können jeweils den Rohren 34 und 37 benachbarte Metallstäbe 35a, 35b und 38 verhindern, daß das elektrische Feld bei den Rohren 34 und 37 konzentriert wird.

Figur 13 zeigt ein Hochfrequenzheizgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das Heizgerät in Figur 13 beinhaltet einen einzelnen Metallstab 39, der sich durch eine Heizkammer 41 und deren gegenüberliegende Seitenwände parallel zu einem Rohr 40 aus einem Dielektrikum erstreckt. Als Ergebnis davon ist die Verteilung des elektrischen Feldes auf dem Rohr 40 allgemein gleichförmig und verhindert dadurch ein partielles Aufheizen oder ein ungewolltes Entladen des Rohres 40. Da der Metallstab 39 weiterhin im wesentlichen unter dem Rohr 40 angeordnet ist, wird Nahrung 42 oder Ähnliches auch beim Hineinlegen in das oder Herausnehmen aus dem Heizgerät kaum in Kontakt mit dem Rohr 40 gebracht. Daher kann der Metallstab 39 das Rohr 40 vor einer Beschädigung schützen. Selbst wenn das Hochfrequenzerhitzen unter Bedingungen durchgeführt wird, bei welchen das Rohr 40 eine hohe Temperatur aufweist und der dielektrische Verlust sofort, nachdem der Heizdraht 43 mit Elektrizität beaufschlagt wurde, groß ist, wird das Rohr 40 niemals partiell erhitzt und geschmolzen, da das darauf bezogene elektrische Feld gleichförmig ist.

Figur 14 stellt ein Hochfrequenzheizgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Wie in Figur 14 gezeigt, sind zwei Rohre 50 und 51 aus einem hitzebeständigen Dielektrikum in einem Heizungsabteil 49 aufgenommen, das in der Decke einer Heizkammer 48 ausgebildet ist. Die Rohre 50 und 51 nehmen auch entsprechende Heizdrähte auf. In dem Heizungsabteil 49 sind zwei Metallstäbe 52 und 53 jeweils im wesentlichen unterhalb der Rohre 50 und 51 angeordnet. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, konzentriert sich das elektrische Feld nicht so sehr auf den Rohren 50 und 51, auch, wenn mehrere Sätze des Rohres und des Metallstabes in dem Heizungsabteil 49 angeordnet sind. Da weiterhin die Spannungsverteilung in dem elektrischen Feld um die Öffnungen 54 und 55 herum, durch welche sich die Rohre 50 und 51 erstrecken, fast aufgehoben ist, kann das Austreten von Wellen aus diesen Öffnungen 54 und 55 minimiert werden.

Figur 15 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuerungssystems zum Steuern des erfindungsgemäßen Hochfrequenzheizgerätes.

In dem Heizgerät sind ein Magnetron 57 als Mikrowellen-Heizeinrichtung und eine rohrförmige Heizung 58 zum Abgeben von Wärmeenergie an Nahrung 59 oder Ähnliches, die in einer Heizkammer 56 plaziert ist, vorgesehen. Die Stromversorgung für diese Heizeinrichtungen wird durch eine Hauptsteuerung 60 über eine Mikrowellensteuerung 61 und eine Heizungssteuerung 62 gesteuert, von denen jede Schalteinrichtungen wie Relais und Ansteuerungseinrichtungen zum Ansteuern der Schalteinrichtungen beinhaltet.

Daten für das Erwärmen werden in die Hauptsteuerung 60 unter Verwendung einer Tastatur 63 oder eines an ein Potentiometer 65 gekoppelten Potentiometerknopfes 64 eingegeben. Ein A/D-Wandler 66 zum Auswerten des Widerstandes des Potentiometers 65 ist zwischen dem Potentiometer 65 und der Hauptsteuerung 60 eingefügt. Das Potentiometer 65 kann durch ein Drehpotentiometer gebildet sein. Die von der Eingabeeinrichtung eingegebenen Daten werden zuerst in einem RAM gespeichert, welches in der Hauptsteuerung 60 vorgesehen ist, und auf der Anzeigeeinrichtung 67 dargestellt. Die Erwärmung wird auf der Basis dieser Daten gesteuert.

Figur 16 ist ein Flußdiagramm, das ein Programm zum Steuern der Erwärmung gezeigt.

Vor der Betätigung der Tastatur 63 veranlaßt die Hauptsteuerung 60 die Anzeigeinrichtung 67, nur Oen anzuzeigen. Wenn die Tastatur in Schritt (a) betätigt wird, dekodiert die Hauptsteuerung 60 in Schritt (b) die durch die Tastatur 63 eingegebenen Daten, gefolgt von Schritt (c), in welchem ein gewünschter Heizmodus eingestellt wird. In diesem Fall zeigt die Anzeigeeinrichtung 67 den Heizmodus an.

Wenn das Potentiometer 65 in Schritt (d) gedreht wird, wird in Schritt (e) ein interner Zeitgeber T sorfort zurückgestellt. Der Zeitschalter T wird dann in Schritt (f) eingestellt und die Anzeigeeinrichtung 67 zeigt die eingestellte Heizperiode an.

Wenn die Heizungserwärmung festgelegt ist und in Schritt (g) eine Starttaste gedrückt wird, beginnt die Hauptsteuerung 60 das Herunterzählen des Zeitgebers T. Sofort danach stellt die Hauptsteuerung 60 einen internen Zeitgeber Tm in Schritt (h) zurück und sendet ein Signal zu der Heizungssteuerung 62 zum Ausführen der Heizungserwärmung, das in Schritt (i) erforderlich ist. Wenn der Zeitgeber T in Schritt (j) abgelaufen ist, wird in Schritt (k) der Zeitschalter Tm eingestellt. Auf diese Weise wird in Schritt (1) der Heizungserwärmungsmodus beendet, und die Hauptsteuerung 60 beginnt das Herunterzählen des Zeitgebers Tm.

Wenn andererseits die Mikrowellenerwärmung festgelegt und die Starttaste in Schritt (m) gedrückt wird, beginnt die Hauptsteuerung 60 das Herunterzählen des Zeitgebers T. Nachdem der Zeitgeber Tm in Schritt (n) abgelaufen ist, wird die Mikrowellenerwärmung in Schritt (o) ausgeführt. Wenn der Zeitgeber T in Schritt (p) abgelaufen ist, wird die Mikrowellenerwärmung in Schritt (q) beendet.

Während des Mikrowellen-Erwärmungsmodus wird das Zuführen von Mikrowellen zu der Heizkammer 56 unterbunden, bis der Zeitgeber Tm nach Drücken der Starttaste abgelaufen ist. Während dieser Periode zählt die Hauptsteuerung 60, obwohl keine Mikrowellen in die Heizkammer 56 abgegeben werden, die auf der Anzeigeeinrichtung 67 angezeigte Heizperiode abwärts und sendet ein Steuerungssignal an die Mikrowellen-Steuerung 61, so daß alle anderen Vorgänge in dem Mikrowellenerwärmungs-Modus ausgeführt werden können.

Gemäß der oben erwähnten Programmsteuerung werden nach Beendigung der Heizungserwärmung während der durch den Zeitgeber Tm festgelegten Periode keine Mikrowellen auf die dielektrische Heizung 58 angewendet. Die Temperatur der Heizung 58 wird daher niedrig, bis der Zeitgeber Tm abgelaufen ist, wodurch der dielektrische Verlust verringert wird. Nach Ablauf der durch den Zeitgeber Tm eingestellten Periode ist der dielektrische Verlust im Fall der Anwendung der Mikrowellen ausreichend gering. Daher ist es möglich, nicht nur zu verhindern, daß die Heizung 58 durch die Mikrowellen partiell erhitzt oder geschmolzen wird, sondern auch mögliche ungewollte Entladung durch das Brechen der Heizdrähte in der Heizung 58 zu verhindern. Der Zeitgeber Tm wird bevorzugt auf eine Periode von über 30 Sekunden eingestellt.

Diese Vorgänge sind natürlich in einem automatischen Kochprogramm verfügbar, das in der Hauptsteuerung 60 enthalten ist. Die Hauptsteuerung 60 steuert außerdem das Steuerungssystem, auch wenn das Kochen durch Mikrowellenerwärmung ausgeführt wird, nachdem die Heizungserwärmung manuell ausgeführt wurde, um nicht während der von dem Zeitgeber Tm festgelegten Periode nach Beendigung der Heizungserwärmung ein Signal zu der Mikrowellensteuerung 61 zu senden, das zum Abgeben der Mikrowellen an die Heizkammer 56 erforderlich ist. Mit anderen Worten: ob die Heizungserwärmung automatisch oder manuell erfolgt, es werden keine Mikrowellen in die Heizkammer 56 abgegeben, bis die vom Zeitgeber Tm eingestellte Zeit nach Beendigung der Heizungserwärmung verstrichen ist.

Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, kann die Arbeit zum Positionieren und Befestigen eines oder mehrerer Metallstäbe zur Verhinderung des Austretens von Wellen leicht durchgeführt werden, da das Hochfrequenzheizgerät erfindungsgemäß intern mit einem Heizungsabteil mit einem sehr einfachen Aufbau versehen ist. Die für eine solche Arbeit erforderliche Zeit und Arbeit kann daher verringert werden und die Produktivität wird hoch.

Da außerdem das auf eine dielektrische Heizung und einen Heizdraht wirkende elektrische Feld im wesentlichen gleichförmig ist und da die Spannungsverteilung weitgehend beseitigt werden kann, kann die Hochfrequenz-Absorption durch das Dielektrikum und den Heizdraht verringert werden. Dadurch kann die Alterung des Dielektrikums und des Heizdrahtes begrenzt werden und somit wird es möglich, langlebige und stabil funktionierende Hochfrequenz-Heizgeräte zu liefern.

Die verringerte Hochfrequenz-Absorption durch das Dielektrikum verbessert die Hochfrequenz-Absorption eines zu erhitzenden Objektes, so daß die zum Kochen durch Hochfrequenzerwärmung benötigte Zeit verkürzt wird.

Da zusätzlich keine Mikrowellen verwendet werden, bis der dielektrische Verlust der dielektrischen Heizung gering wird, kann die Alterung der Heizung begrenzt und daher ihre Lebensdauer verlängert werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist hier anzumerken, daß für den Durchschnittsfachmann verschiedene Veränderungen und Modifikationen erkennbar sind. Sofern solche Veränderungen und Modifikationen nicht anderweitig vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, sollten sie als darin enthalten angesehen werden.


Anspruch[de]

1. Hochfrequenzheizgerät mit:

einem Gehäuse;

einer Wandstruktur (31, 32), die in dem Gehäuse ausgebildet ist und eine Heizkammer (16; 41; 48; 56) und ein Heizungsabteil (16a; 30; 33; 36; 49) aufweist, wobei das Heizungsabteil (16a; 30; 33; 36; 49) zu der Heizkammer (16; 41; 48; 56) hin in Verbindung mit dieser offen ist;

einer Mikrowellenabgabeeinrichtung (17; 57), welche in dem Gehäuse fest angeordnet ist, zum Abgeben von Mikrowellen in die Heizkammer (16; 41; 48; 56);

und

einer Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58), welche von dielektrischem Material umhüllt und in dem Heizungsabteil (16a; 30; 33; 36; 49) enthalten ist und sich durch gegenüberliegende Seitenwände des Heizungsabteils (16a; 30; 33; 36; 49) erstreckt;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Wandstruktur (32) zum Bilden des Heizungsabteils (16a; 30; 33; 36; 49) aus einem mikrowellenreflektierendem Material hergestellt ist; und

eine Verteileinrichtung für ein elektrisches Feld (26, 27; 35a, b; 38; 39; 52, 53) nahe der Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) angeordnet ist und sicher an wenigstens einer der Seitenwände des Heizungsabteils (16a; 30; 33; 36; 49) zur gleichförmigen Verteilung des elektrischen Feldes um die Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) befestigt ist, wobei die Verteileinrichtung (26, 27; 35a, b; 38; 39; 52, 53) für das elektrische Feld eine Länge aufweist, die im wesentlichen gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge (λ) der verwendeten Mikrowellen ist.

2. Heizung nach Anspruch 1, bei welcher die Verteileinrichtung (26, 27; 35a, b; 38; 39; 52, 53) für das elektrische Feld einen Metallstab enthält.

3. Heizung nach Anspruch 1, bei welcher die Verteileinrichtung (26, 27; 35a, b; 38; 39; 52, 53) für das elektrische Feld wenigstens einen Metallstab umfaßt, welcher sich durch das Heizungsabteil (16a; 30; 33; 36; 49) und dessen gegenüberliegende Seitenwände parallel zu der Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) erstreckt.

4. Heizung nach Anspruch 1, bei welcher der Abstand (α) zwischen dem Mittelpunkt der dielektrischen Heizung (25) und der Verteileinrichtung (26) für das elektrische Feld annähernd gleich einem Viertel der Wellenlänge (λ) der verwendeten Mikrowellen ist.

5. Heizung nach Anspruch 1, bei welcher die Verteileinrichtung für das elektrische Feld mehrere metallische Stäbe (26, 27; 35a, b) aufweist, die an wenigstens einer der Seitenwände des Heizungsabteils (16a, 30, 33; 46) befestigt sind.

6. Heizung nach Anspruch 1, bei welcher die Verteileinrichtung (26, 27; 35a, b; 38; 39; 52, 53) für das elektrische Feld im wesentlichen unterhalb der dielektrischen Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) angeordnet ist.

7. Heizverfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem eine Mikrowellenerwärmung und eine Heizungserwärmung durch eine Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) verwendet wird, welche mit einem dielektrischen Material umhüllt ist, wobei die dielektrische Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) der Mikrowellenerwärmung ausgesetzt ist, wobei das Erwärmungsverfahren den Schritt umfaßt:

daß die Heizungserwärmung ausgeführt wird;

gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

daß die Mikrowellenerwärmung während eines vorbestimmten Zeitabschnittes unterbunden wird, der ausreicht, um einen dielektrischen Verlust der dielektrischen Heizung (20, 25; 34; 37; 40; 50, 51; 58) nach Beendigung der Heizungserwärmung auf einen vorbestimmten Wert zu verringern; und

daß eine Mikrowellenerwärmung nach Verstreichen des vorbestimmten Zeitabschnittes erlaubt wird.

8. Heizverfahren nach Anspruch 7, das weiterhin den Schritt umfaßt, daß die verstrichene Zeit während des vorbestimmten Zeitabschnittes in dem Mikrowellenerwärmungs-Unterbindungsschritt angezeigt wird.







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