BE1031082A1 - Haushaltsgerät mit Mikrowellenfunktion und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät (3) zum Erwärmen eines Lebensmittels, aufweisend einen Innenraum (11) zur Aufnahme des Lebensmittels, ein Magnetron (12) zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung, ein Schaltnetzteil (13) zum Betreiben des Magnetrons (12) und eine Steuereinheit (14) zum Steuern des Schaltnetzteils (13). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Haushaltsgerät (3) dazu eingerichtet ist, die Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) des Anodenstrom des Magnetrons (12) zu erfassen und auszuwerten. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Haushaltsgeräts (3).

Description

Haushaltsgerät mit Mikrowellenfunktion und Verfahren zum Betreiben desselben

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät zum Erwärmen eines Lebensmittels, aufweisend einen Innenraum zur Aufnahme des Lebensmittels und ein Magnetron zum Erzeugen von

Mikrowellenstrahlung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Haushaltsgeräts.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem Stand der Technik sind Haushaltsgeräte, insbesondere Gargeräte mit

Mikrowellenfunktion bekannt, etwa Mikrowellengerät oder Backöfen mit einer

Mikrowellenfunktion. Bei solchen Haushaltsgeräten wird die Mikrowellenstrahlung üblicherweise durch ein Magnetron erzeugt, etwa bei 2,4 GHz, und in den Innenraum abgegeben, um dort flüssigkeitshaltige Lebensmittel zu erwärmen und/oder zu garen. Dabei wird durch die Mikrowellenstrahlung in dem Lebensmittel enthaltene Flüssigkeit in Bewegung versetzt, sodass die Energie der Mikrowellenstrahlung in Wärme gewandelt und das ı5 Lebensmittel erwärmt wird. Ist in dem Innenraum jedoch nur eine relativ geringe Menge an flüssigkeitshaltigem Medium oder gar kein flüssigkeitshaltiges Medium vorhanden, wird ein

Großteil der Mikrowellenstrahlung oder gar die gesamte Mikrowellenstrahlung zurück zu dem

Magnetron reflektiert. Es besteht dann die Gefahr, dass das Magnetron sich erwärmt und beschädigt wird.

Es ist bekannt, zum Erkennen von geringer oder nicht vorhandener Beladung

Beladungssensoren einzusetzen, etwa zum Erkennen von hohen Anteile von aus dem

Innenraum reflektierter Mikrowellenstrahlung oder von einer Temperaturerhöhung des

Magnetrons. Nachteilig ist es jedoch teuer, solche Sensoren in einem Haushaltsgerät vorzusehen und die Sensoren sind zudem meist störanfällig.

Beschreibung der Erfindung

Ausgehend von dem Hintergrund der Erfindung ist es eine Aufgabe der vorliegenden

Erfindung, ein Haushaltsgerät vorzuschlagen, bei dem ein Beschädigung des

Haushaltsgeräts, insbesondere des Magnetrons einfach und kostengünstig vermieden wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sofern technisch möglich, können die Lehren der Unteransprüche beliebig mit den Lehren der

Haupt- und Unteransprüche kombiniert werden.

Nachfolgend werden Vorteile der beanspruchten Erfindungsaspekte erläutert und weiter nachfolgend bevorzugte modifizierte Ausführungsformen der Erfindungsaspekte beschrieben.

Erläuterungen, insbesondere zu Vorteilen und Definitionen von Merkmalen, sind dem Grunde nach beschreibende und bevorzugte, jedoch nicht limitierende Beispiele. Sofern eine

Erläuterung limitierend ist, wird dies ausdrücklich erwähnt.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Haushaltsgerät zum Erwärmen eines Lebensmittels, aufweisend einen Innenraum zur Aufnahme des

Lebensmittels, ein Magnetron zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung, ein Schaltnetzteil zum Betreiben des Magnetrons und eine Steuereinheit zum Steuern des Schaltnetzteils, wobei das Haushaltsgerät dazu eingerichtet ist, die Impulsbreite des Anodenstrom des

Magnetrons zu erfassen und auszuwerten.

Insbesondere wird die Startimpulsbreite des periodisch wiederkehrenden

Anodenstromsignals herangezogen. Die Startimpulsbreite umfasst die ersten bis zu 100

Mikrosekunden des Anodenstromimpulses. ı5 Das Haushaltsgerät ist beispielsweise als Mikrowellengerät oder Backofen mit einer

Mikrowellenfunktion ausgebildet, wobei der Innenraum als mittels einer Tür verschließbare

Kavität ausgebildet ist. An dem Innenraum ist dann etwa eine Einlassöffnung vorgesehen, hinter der das Magnetron angeordnet ist, sodass von dem Magnetron erzeugte

Mikrowellenstrahlung durch die Einlassöffnung in den Innenraum eingekoppelt wird. Die

Mikrowellenstrahlung bildet in dem Innenraum eine stehende Welle aus und wirkt auf ein in dem Innenraum angeordnetes Lebensmittel zu dessen Erwärmung. Die Mikrowellenstrahlung weist dabei insbesondere eine Frequenz von 2,4 GHz auf und liegt somit im ISM-Band.

Ein Magnetron ist eine Vakuum-Laufzeitröhre zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen im

Mikrowellenbereich und besteht beispielsweise aus einer walzenförmigen Glühkathode (Oxid- oder Vorratskathode) im Zentrum der Vakuumröhre, die von einer massiven, zylinderförmigen

Anode aus Kupfer umschlossen ist, wobei die Anode etwa strahlenförmig angeordnete, parallel zu der Kathode verlaufende Schlitze aufweist. Ein Schaltnetzteil oder Schaltnetzgerät ist eine elektronische Baugruppe, die eine unstabilisierte Eingangsspannung in eine konstante Ausgangsspannung umwandelt, und ist insbesondere als

Hochspannungsschaltnetzteil ausgebildet.

Die Lösung der Aufgabe mit dem vorbeschriebenen Haushaltsgerät umfasst nun also die

Lehre, dass im Betrieb des Magnetrons die Impulsbreite des Anodenstrom erfasst und ausgewertet wird. Die Erfindung hat erkannt, dass sich anhand der Impulsbreite die

Beladungsmenge des Innenraums quantifizieren und insbesondere ein leerer Innenraum erkennen lässt. Dabei besteht zwischen der Impulsbreite und der Beladung ein umgekehrt proportionales Verhältnis. Eine hohe Impulsbreit entspricht also einer niedrigen Beladung und umgekehrt. Dieser Zusammenhang liegt darin begründet, dass der durch das Schaltnetzteil an der Anode anliegende Strom an sich eine geringe Impulsbreite aufweist, wobei durch reflektierte Mikrowellenstrahlung der Anodenstrom jedoch überlagert und dadurch die

Impulsbreite vergrößert wird. Die Impulsbreite ist insofern ein Maß für die aus dem Innenraum zu dem Magnetron hin reflektierte Mikrowellenstrahlung bzw. an dem Magnetron ankommende Energiemenge. Bei einem erkannten geringen Beladungszustand oder leeren

Innenraum können dann durch das Haushaltsgerät entsprechende Maßnahmen zum

Vermeiden einer Beschädigung des Magnetrons vorgeschlagen oder ausgeführt werden.

Vorteilhaft erfordert die Erkennung des geringen Beladungszustands oder des leeren

Innenraums dabei keine separat dafür vorgesehenen Mittel wie etwa Beladungssensoren, sodass das Haushaltsgerät einfach und kostengünstig ausgebildet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schaltnetzteil dazu eingerichtet, die

Impulsbreite des Anodenstroms des Magnetrons zu erfassen. An dem Schaltnetzteil liegt der ı5 Anodenstrom unmittelbar an, sodass ein Erfassen durch das Schaltnetzteil besonders einfach ausgestaltet sein kann. Weiterhin bevorzugt ist das Schaltnetzteil dazu eingerichtet, die

Impulsbreite des Anodenstroms des Magnetrons als Wert auszugeben. Der Wert bildet dabei die Impulsbreite ab, beispielsweise numerisch und ist insofern unmittelbar proportional zu der

Impulsbreite. Beispielsweise gibt das Schaltnetzteil die Impulsbreite als digitalen Wert aus.

Ein solcher Wert kann durch entsprechend zur Auswertung der Impulsbreite ausgebildete

Mittel empfangen und besonders einfach ausgewertet werden. Insbesondere kann ein digitaler Wert durch Datenverarbeitungsmittel und entsprechende Algorithmen besonders effizient ausgewertet werden.

Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Impulsbreite des Anodenstrom des

Magnetrons auszuwerten. Die Steuereinheit weist üblicherweise ohnehin Mittel auf, die zur

Datenverarbeitung geeignet sind, sodass eine Auswertung durch die Steuereinheit besonders einfach und ohne zusätzliche Mittel ausgestaltbar ist. Insofern etwa das Schaltnetzteil mit der

Steuereinheit ohnehin zum Austausch von Signalen verbunden ist, kann der von dem

Schaltnetzteil ausgegebener Wert von der Steuereinheit zur Auswertung empfangen werden.

Die Aufgabe wird nach einem zweiten Aspekt der Erfindung auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines vorbeschriebenen Haushaltsgeräts, wobei die Impulsbreite des

Anodenstrom des Magnetrons erfasst und ausgewertet wird. Dabei erfolgt die Auswertung hinsichtlich einer Abweichung der Impulsbreite von einer durch das Schaltnetzteil an dem

Magnetron angelegten Impulsbreite, sodass anhand der Auswertung der erfassten

Impulsbreite ein Beladungszustand des Haushaltgeräts bzw. des Innenraums mit einem flüssigkeitshaltigen Medium erkannt werden kann. Das Verfahren ermöglicht insofern ohne zusätzlich bei dem Haushaltsgerät vorzusehende Mittel das Erkennen eines geringen oder leeren Beladungszustands und einer damit einhergehenden Beschädigungsgefahr des

Magnetrons. Bei Erkennen eines solchen Beladungszustands bzw. einer

Beschädigungsgefahr können dann durch das Haushaltsgerät, etwa durch die Steuereinheit, entsprechende Maßnahmen vorgeschlagen oder ausgeführt werden. Insofern weist das

Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung die bezüglich des ersten Aspekts der

Erfindung vorbeschriebenen Vorteile entsprechend auf.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird oberhalb eines ersten Grenzwerts der erfassten Impulsbreite eine Benachrichtigung über einen geringen Beladungszustand an eine das Haushaltsgerät benutzende Person ausgegeben, beispielsweise über ein

Anzeigeelement des Haushaltgeräts oder über eine Datenverbindung an ein Endgerät der

Person. Der erste Grenzwert ist beispielsweise einer als „gering“ eingestuften Beladung entsprechend gewählt. Die bedienende Person ist dann in die Lage versetzt, die geringe

Beladung und die damit einhergehende Gefahr für eine Beschädigung des Haushaltsgeräts

ZU erkennen und kann beispielsweise die Leistung des Magnetron zu verringern oder das

Erwärmen nach einer relativ kurzen Zeit beenden, um eine Beschädigung des Haushaltgeräts zu vermeiden.

In einer weiteren Ausführungsform wird oberhalb eines zweiten Grenzwerts der erfassten

Impulsbreite die Leistung des Magnetrons verringert. Der zweite Grenzwert ist beispielsweise einer als „gering“ oder „sehr gering“ eingestuften Beladung entsprechend gewählt. Durch das

Verringern der Leistung ist vorteilhaft eine Beschädigung des Magnetrons verringert/verhindert.

In noch einer weiteren Ausführungsform wird oberhalb eines dritten Grenzwerts der erfassten

Impulsbreite der Betrieb des Magnetrons eingestellt. Der dritte Grenzwert ist beispielsweise einer als „sehr gering“ oder „leer“ eingestuften Beladung entsprechend gewählt. Durch das

Einstellen des Betriebs des Magnetrons ist vorteilhaft eine Beschädigung des Magnetrons verringert/verhindert. In einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird nach dem

Einstellen des Betriebs des Magnetrons einen erneuten Betrieb des Magnetrons gesperrt, um einen erneuten Betrieb mit der vorliegenden Beladung zu verhindern. Beispielsweise wird die

Sperrung durch ein Öffnen einer Tür des Haushaltsgeräts aufgehoben, die mit einer

Veränderung des Beladungszustand zwangsläufig einhergeht.

Soweit Elemente mit Hilfe einer Nummerierung bezeichnet sind, also beispielsweise „erstes

Element“, „zweites Element“ und „drittes Element“, so ist diese Nummerierung rein zur

Differenzierung in der Bezeichnung vorgesehen und stellt keine Abhängigkeit der Elemente voneinander oder eine zwingende Reihenfolge der Elemente dar. Das heißt insbesondere, dass beispielsweise ein eine Vorrichtung oder ein Verfahren nicht ein „erstes Element“

aufweisen muss, um ein „zweites Element“ aufweisen zu können. Auch kann die Vorrichtung bzw. das Verfahren ein „erstes Element“, sowie ein „drittes Element“ aufweisen, ohne aber zwangsläufig ein „zweites Element“ aufzuweisen. Es können auch mehrere Einheiten eines

Elements einer einzelnen Nummerierung vorgesehen sein, also beispielsweise mehrere 5 „erste Elemente“. Insbesondere kann ein erster Grenzwert größer, kleiner oder gleich einem zweiten oder dritten Grenzwert sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Formulierung Figur ist in den

Zeichnungen mit Fig. abgekürzt.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Küchenzeile mit einem darin angeordneten

Haushaltsgerät nach dem ersten Aspekt der Erfindung in einem

Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Komponenten des Haushaltsgerät gemäß

Fig. 1 und deren Zusammenwirkung; und

Fig. 3 eine Diagrammdarstellung von aus erfassten Impulsbreiten abgeleiteten

Werten für verschiedene Beladungszustände eines Haushaltsgeräts gemäß

Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der

Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wird, kann eigenständig oder in

Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, das für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten

Anspruchskategorie beschrieben wird, kann auch in entsprechender Weise in einem

Ausführungsbeispiel einer anderen Anspruchskategorie eingesetzt werden.

Figur 1 zeigt eine Küchenzeile 1 mit mehreren Küchenschränken 2.1, 2.2, 2.3 sowie einem als Backofen ausgebildeten Haushaltsgerät 3, einem Herd 4 und einer über dem Herd 4 angeordneten Dunstabzugshaube 5. Das Haushaltsgerät 3 weist einen durch eine Tür 3.1 verdeckten Innenraum 11, mehrere Bedienelemente 3.2 sowie ein Anzeigeelement 3.3 auf und weist zudem neben zumindest einer Backfunktion eine Mikrowellenfunktion auf. Über das

Anzeigeelement 3.2 können beispielsweise Benachrichtigungen an eine das

Haushaltsgerät 3 benutzende Person ausgegeben werden. Das Haushaltsgerät 3 kann ferner auch weitere Funktionen wie etwa eine Dampfgarfunktion oder eine Pyrolysefunktion aufweisen.

Figur 2 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung von Komponenten des Haushaltsgeräts 3, nämlich des Innenraums 11 und eines mit dem Innenraum 11 zusammenwirkenden

Magnetrons 12. Das Magnetron 12 ist dabei beispielsweise hinter einer Einlassöffnung des

Innenraums 11 angeordnet, sodass von dem Magnetron 12 erzeugte Mikrowellenstrahlung durch die Einlassöffnung in den Innenraum 11 strahlen kann. Die Mikrowellenstrahlung kann dann auch von dem Innenraum 11 zu dem Magnetron 12 gelangen, wie durch einen

Doppelpfeil dargestellt. Weiterhin weist das Haushaltsgerät 3 ein mit dem Magnetron 12 zusammenwirkendes Schaltnetzteil 13 auf, das eine Ausgangsspannung ausgibt und so das

Magnetron 12 zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung betreibt. Dabei kann das

Schaltnetzteil 13 an dem Magnetron 12 anliegende elektrische Größen erfassen, sodass ein beidseitiges Zusammenwirken vorliegt, wie durch den Doppelpfeil dargestellt. Insbesondere erfasst das Schaltnetzteil 13 einen an dem Magnetron 12 anliegenden Anodenstrom bzw. dessen Impulsbreite. Weiterhin weist das Haushaltsgerät 3 eine Steuereinheit 14 auf, die zum

Austausch von Signalen und/oder Daten mit dem Schaltnetzteil 13 eingerichtet ist, wie durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Insbesondere ist die Steuereinheit 14 dazu eingerichtet, einen von dem Schaltnetzteil 13 ausgegebenen Wert, der die Impulsbreite des Anodenstroms abbildet, zu empfangen und auszuwerten. Die Auswertung ist dabei darauf gerichtet, einen geringen oder leeren Beladungszustand des Innenraums 11 zu erkennen, etwa anhand von einer Impulsbreite / einem Wert oberhalb eines Grenzwerts.

Figur 3 zeigt eine Diagrammdarstellung eines die Impulsbreite des Anodenstroms abbildenden Werts in Nanosekunden aus Versuchen mit einem Testaufbau und mehreren

Beladungen des Innenraums 11. Dabei erfasst in dem Testaufbau das Schaltnetzteil 13 den

Anodenstrom des Magnetron 12 und erzeugt daraus die in Figur 3 abgebildeten digitalen

Werte je Beladung. Die absolute Impulsbreiten der verschiedenen Beladungen sind zwar von dem konkreten und hier nicht näher beschriebenen Testaufbau abhängig, nicht jedoch ihr

Verhältnis zueinander. Eine erste Impulsbreite 8.1 des Anodenstroms ergibt sich für eine in dem Innenraum 11 positionierte Glasschale mit 1000 ml Wasser zu etwa 700 Nanosekunden.

Eine zweite Impulsbreite 8.2 des Anodenstroms ergibt sich für eine in dem Innenraum 11 positionierte Glasschale mit 100 ml Wasser zu etwa 1100 Nanosekunden. Eine dritte

Impulsbreite 8.3 des Anodenstroms ergibt sich für eine in dem Innenraum 11 positionierte leere Glasschale zu etwa 1900 Nanosekunden.

Bezugszeichenliste 1 Küchenzeile 2.1 Küchenschrank 2.2 Küchenschrank 23 Küchenschrank 3 Haushaltsgerät (als Backofen ausgebildet) 3.1 Tür des Haushaltgeräts 3.2 Bedienelement des Haushaltsgeräts 3.3 Anzeigeelement des Haushaltgeräts 104 Herd 5 Dunstabzugshaube 8.1 erste Impulsbreite 8.2 zweite Impulsbreite 8.3 dritte Impulsbreite 11 Innenraum 12 Magnetron 13 Schaltnetzteil 14 Steuereinheit

Claims (11)

Patentansprüche

1. Haushaltsgerät (3) zum Erwärmen eines Lebensmittels, aufweisend einen Innenraum (11) zur Aufnahme des Lebensmittels; ein Magnetron (12) zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung; ein Schaltnetzteil (13) zum Betreiben des Magnetrons (12); und eine Steuereinheit (14) zum Steuern des Schaltnetzteils (13); dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (3) dazu eingerichtet ist, die Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) des Anodenstrom des Magnetrons (12) zu erfassen und auszuwerten.

2. Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 1, wobei das Schaltnetzteil (13) dazu eingerichtet ist, die Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) des Anodenstroms des Magnetrons (12) zu erfassen.

3. Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 2, wobei das Schaltnetzteil (13) dazu eingerichtet ist, die Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) des Anodenstroms des Magnetrons (12) als Wert auszugeben, insbesondere als digitalen Wert.

4. Haushaltsgerät (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, die Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) des Anodenstrom des Magnetrons (12) auszuwerten.

5. Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, den von dem Schaltnetzteil (13) ausgegebenen Wert zu empfangen.

6. Haushaltsgerät (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Mikrowellengerät oder Backofen mit einer Mikrowellenfunktion.

7. Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) des Anodenstrom des Magnetrons (12) erfasst und ausgewertet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei oberhalb eines ersten Grenzwerts der erfassten Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) eine Benachrichtigung über einen geringen Beladungszustand an eine das Haushaltsgerät (3) benutzende Person ausgegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei oberhalb eines zweiten Grenzwerts der erfassten Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) die Leistung des Magnetrons (12) verringert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei oberhalb eines dritten Grenzwerts der erfassten Impulsbreite (8., 8.2, 8.3) der Betrieb des Magnetrons (12) eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei nach dem Einstellen des Betriebs des Magnetrons (12) einen erneuten Betrieb des Magnetrons (12) gesperrt wird.