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Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur temperaturbedingten Steuerung
eines Mikrowellenofens hinsichtlich der Abführung der Betriebswärme durch
eine Kühleinrichtung,
insbesondere für
einen Backofen mit einem Mikrowellengenerator und mit thermischen
Heizelementen.
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Bei
Backöfen
mit einer Mikrowelleneinrichtung sowie mit thermischen Heizelementen
ist es bekannt, zur Wärmeabführung bzw.
Kühlung
der besonders thermisch hochbelastete und wärmeempfindliche Bauelemente
aufweisenden Mikrowelleneinrichtung ein separates Kühlgebläse z. B.
ein Radialgebläse
vorgesehen, welches während
des Mikrowellenbetriebs oder kurz danach die Betriebswärme von
dieser Mikrowelleneinrichtung abführen soll, welche Betriebswärme bei
Verwendung von so genannten Invertern, dass heißt bei Verwendung eines Hochfrequenzgenerators
mit Inverternetzteil, Leistungshalbleiter und Hochspannungstransformator besonders
hoch ist. Es ist bekannt, Teile der Mikrowelleneinrichtung in einem
separaten Gehäuse
innerhalb eines z. B. oberhalb des Garraumes des Backofens angeordneten
Schalterraum anzuordnen, wobei diesem Schalterraum ein Kühlgebläse z. B.
in Form eines Querstromgebläses
zugeordnet ist. Bei derartigen Backöfen wird bei reinem Back- oder
Bratbetrieb mit thermischen Heizelementen innerhalb des Garraumes
eine starke Wärmeentwicklung
stattfinden, insbesondere dann, wenn der Backofen auch mit einer
Einrichtung für
den so genannten pyrolytischen Selbstreinigungsbetrieb ausgerüstet ist,
bei welchem Betriebstemperaturen bei etwa 400°C anfallen. Während dem
Backofenbetrieb und/oder Mikrowellenbetrieb und auch nach Beendigung
desselben findet durch Wärmeleitung
noch ein beträchtlicher
Transport von Wärmeenergie
innerhalb des Ofengehäuses
bis zum vorerwähnten
Schalterraum statt, sodass auch nach Beendigung eines Hochtemperaturbetriebs
zum Schutz der in diesem Schalterraum angeordneten Bauelemente eine
erzwungene Kühlung über einen
bestimmten Zeitraum aufrechterhalten werden muss, ebenso wie dies
für die
Wärmeabführung aus
dem vorerwähnten
Gehäuse
für den Hochfrequenzgenerator
der Mikrowelleneinrichtung gilt. Durch eine „Nachlaufkühlung" soll die angefallene Betriebswärme aus
dem Schalterraum und aus dem erwähnten
Gehäuse
für die
Mikrowelleneinrichtung gezielt nach außen, also bis außerhalb
des Gehäuses
und des Schalterraumes entfernt werden um wärmeempfindliche und wärmebelastete
Bauelemente vor thermischer Beschädigung zu schützen und
um auch in der unmittelbaren Umgebung des Backofens z. B. an angrenzenden
Küchenmöbeln Wärmeschäden zu vermeiden.
Bei der vorgenannten „Nachlaufkühlung", also bei einem
Betrieb der Kühleinrichtung
nach Beendigung des eigentlichen Garbetriebes ist der Benutzer gewissen
Störfaktoren ausgesetzt,
wie z. B. einem störendem
Lüftergeräusch, das
ausgeht von den vor Beendigung des eigentlichen Gerätebetriebs
noch eingeschalteten Kühlgebläses und
ebenfalls von diesen Kühlgebläsen ausgehenden
und meist an der Frontseite des Backofens austretenden störenden Luftströmungen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass auch bei unmittelbar
aufeinander folgenden Ofenbetrieben insbesondere Mikrowellenbetrieben
derartige, den Ofenbenutzer bzgl. Lüftergeräusch und Luftströmung störende und
gerade nach dem Abschalten des Ofens irritierende Verhaltensweisen
des Mikrowellenofens vermindert werden und trotzdem eine Beschädigung der
thermisch hochempfindlichen elektronischen oder elektrischen Bauelementen
vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem
eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass beim Start des Mikrowellenofens
die Kühleinrichtung
aktiviert wird und erst nach einer vorbestimmten Zeit der Mikrowellengenerator
angeschaltet wird.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird insbesondere bei kurzzeitig wiederholtem Mikrowellenbetrieb
des Backofens ermöglicht,
eine grenzwertige Temperatur im Bereich des wärmeempfindlichen und thermisch
hochbelasteten Mikrowellengenerators zu vermeiden sowie einen den
Benutzer störenden
Lüfternachlauf
nach dem eigentlichen Backofenbetrieb zumindest zu verringern. Dabei
wird infolge der mehr oder weniger langen Zeitspanne zwischen dem
Zeitpunkt des Abschaltens des Ofens und dem erneuten Wiedereinschalten
desselben und in Addition mit der vorbestimmten Zeitspanne von z.
B. 5 bis 10 Sekunden nach erneutem Einschalten des Ofens eine ausreichende
Abkühlung
der thermisch hoch belasteten Bauelemente des Mikrowellengenerators und
eine Kompensation des vom Garraum des Backofens herkommenden Wärmenachschubes
erreicht.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch
gegeben, dass die Kühleinrichtung
beim Start des Mikrowellenofens und in Abhängigkeit von der im Bereich
von thermisch hochbelasteten und wärmeempfindlichen Bauelementen
herrschenden Temperatur angeschaltet wird. Besonders geeignet zur
Durchführung
dieses Verfahrens ist ein Backofen welcher sich dadurch auszeichnet,
dass innerhalb eines einem Garraum benachbarten, durch ein Kühlgebläse belüfteten Schalterraumes
für wärmeempfindliche
Bauelemente ein lüftungstechnisch
vom übrigen
Schalterraum separiertes Gehäuse
für eine
Mikrowelleneinrichtung angeordnet ist, welcher ein eigenes Kühlgebläse zugeordnet
ist. Es ist zwar bekannt, innerhalb eines Schalterraumes ein separates
Gehäuse
für die
Mikrowelleneinrichtung, insbesondere für thermisch besonders hochbelastete
Bauelemente wie z. B. einen Inverter anzuordnen, jedoch ergibt sich
im Zusammenhang mit dem zuletzt genannten erfindungsgemäßen Verfahren
der Vorteil, dass ein im Schalterraum angeordneter Temperaturfühler dazu
geeignet ist, die jeweils aktuelle Betriebsbereitschaft zu identifizieren,
also zu entscheiden, ob für
den erneuten Start des Ofens die hochempfindlichen Bauelemente eine
ausreichende Abkühlung
unterhalb einer unteren Grenztemperatur erfahren haben. Es besteht hierbei
auch die Möglichkeit,
in kostensparender und konstruktiv einfacher Weise mittels eines
einzigen, im Schalterraum angeordneten Temperaturfühlers den Betrieb
oder den Nichtbetrieb des oder der Kühlgebläse zu steuern. So wird eine
Vorkühlung,
also ein Lüftervorlauf
nur dann notwendig sein, wenn die Temperatur im Schalterraum und
damit auch im Mikrowellen-Gehäuse eine
untere Sicherheitsgrenze noch nicht unterschritten hat, sodass vor
Beginn des nächsten
Mikrowellenbetriebs eine Vorkühlung
der Bauteile erforderlich ist. Dagegen wird eine Vorkühlung nicht
notwendig sein, wenn zwischen dem vorangegangenen Ofenbetrieb und
dem nachfolgenden Ofenbetrieb eine längere Pausenzeit vergangen
ist, wenn es sich also um einen „Kaltstart" handelt.
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Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Kühleinrichtung
beim Start des Mikrowellenofens und in Abhängigkeit von dessen Betriebsart
angeschaltet. So kann z. B. vorgesehen sein, dass bei einem Kurzbetrieb
des Mikrowellenofens z. B. zum Erwärmen einer Tasse Tee, ein Lüftervorlauf
im erfindungsgemäßen Sinne
nicht stattfindet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
bleibt die Kühleinrichtung
im Anschluss nach Beendigung eines Gar- oder Heizbetriebs während einer
Nachlauf-Kühlphase
angeschaltet und wird mit Beginn eines erneuten Garbetriebs, vorzugsweise
eines Mikrowellenbetriebs, für
eine Vorlauf-Kühlphase
angeschaltet. Damit wird in kühltechnischer
Hinsicht allen möglichen
Betriebsarten des Mikrowellenofens bzw. Backofens mit Mikrowelleneinrichtung
Rechnung getragen, womit im Falle von kurzzeitig aufeinander folgenden
Ofenbetrieben aufgrund des „Lüftervorlaufes" eine zeitliche Verkürzung des „Lüfternachlaufes" und damit ein höherer Benutzerkomfort
z. B. hinsichtlich irritierender Nachlaufgeräusche erhalten wird.
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
nachstehend erläutert.
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Es
zeigt:
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1 der
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines Zeit/Temperatur-Diagramms,
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2 die
perspektivische Darstellung der oben offenen Oberseite eines Backofens
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei
dem Ablaufdiagramm gemäß 1 ist auf
der horizontalen Abzissenachse die Betriebsdauer t in Sekunden des
Mikrowellen-Backofens und auf der senkrechten Ordinatenachse die
in dem Raum (Schalterraum 1/2) des Backofens,
in dem sich die wärmeempfindlichen
bzw. thermisch hochbelasteten Bauelemente befinden, im Laufe der
Betriebsdauer t gemessene Temperatur T in °C abgebildet.
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Zum
Zeitpunkt t1 bei einer Temperatur T1 von etwa 25°C wird der Backofen angeschaltet,
wonach im Schalterraum 1 (2) die Temperatur
infolge Betriebs der Mikrowelleneinrichtung und gegebenenfalls auch
der thermischen Heizelemente des Backofens z. B. Oberhitze, Unterhitze,
Grillheizkörper
und dergleichen rasch ansteigt auf eine Temperatur T2 von
etwa 85°C.
Nach einer Betriebsdauer bei t2 wird beim
Ausführungsbeispiel
der Garbetrieb und Heizbetrieb des Ofens beendet, wonach die anhand
der 2 erläuterte
Kühleinrichtung,
zur Abkühlung
der im Schalterraum 1 und im Bereich der Mikrowelleneinrichtung
(Gehäuse 9/2)
entstandenen Wärmeenergie
durch Erhitzung der thermisch hochbelasteten Mikrowellen-Bauelemente
und durch nachströmende
Wärme von
erhitzten Garraum des Backofens her, zumindest bis zum Zeitpunkt
t3 oder t4 in Betrieb bleibt,
verbunden mit einem starken Absinken der Temperatur.
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Bei
einem Ofenbetrieb mit Nachlauf-Kühlphase
aber ohne Vorlauf-Kühlphase
würde die
Nachlauf-Kühlphase
gemäß der strichpunktierten
Kurve in 1 fortgesetzt bis zum Zeitpunkt
t4 mit einer Temperatur T4 von
etwa 32°C.
Es sei angenommen, dass zu diesem Zeitpunkt t4/5 der
Mikrowellenbackofen und die Mikrowelleneinrichtung erneut eingeschaltet
wird. Im unterstellten Fall ohne Vorlauf-Kühlphase würde nun die Temperatur von
t4 aus im Schalterraum 1 wieder
steil ansteigen bis zu einer eingeschwungenen Betriebstemperatur
von etwa 85°C.
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Bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit Vorlauf-Kühlphase
gemäß der ununterbrochenen
Kurve in 1 erhält man zwar zum Zeitpunkt t5 eine höhere
Temperatur T5 im Schalterraum 1,
die nur geringfügig
niedriger ist als die Temperatur T3 zum
Zeitpunkt t3, aber zu diesem Zeitpunkt t3 wird zusammen mit dem Ofenbetrieb auch
die Nachlauf-Kühlphase,
d. h. die Kühleinrichtung
abgeschaltet mit der Wirkung, dass keinerlei störende Lüftergeräusche und Luftströmungen mehr
entstehen. Mit dem erneuten Anschalten des Mikrowellen-Backofens
zum Zeitpunkt t5 wird vor Aktivierung des
Mikrowellengenerators, d. h. der Mikrowelleneinrichtung, zum Zeitpunkt
t6 die Kühleinrichtung
für die
Mikrowelleneinrichtung und gegebenenfalls auch für den genannten Schalterraum 1 angeschaltet,
wodurch die noch im Schalterraum 1 herrschende Temperatur
bis zum Zeitpunkt t6 abgesenkt wird bis
unterhalb einer Sicherheits-Grenztemperatur von etwa 40°C, so dass
nunmehr die Mikrowelleneinrichtung ohne thermische Beeinträchtigung
der Bauelemente in Betrieb genommen werden kann, womit mit zeitlicher
Verzögerung
von wenigen Sekunden der Mikrowellen-Garbetrieb gestartet wird und
die Betriebstemperatur im Schalterraum 1 wieder auf den
vorerwähnten,
eingeschwungenen und kühltechnisch
beherrschbaren Wert von etwa 85°C
ansteigt. Die Abkühlung
zumindest der Mikrowellenbauelemente bis unterhalb der genannten
Sicherheits-Grenztemperatur in der Ruhephase ist notwendig, um ein Überschreiten
einer oberen Grenztemperatur in der anschließenden Betriebsphase zu verhindern.
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Die
in 2 gezeigte oberste Etage des Mikrowellen-Backofens
bildet einen Schalterraum 1, der an beiden Seiten umgeben
ist von nur gestrichelt dargestellten Seitenwänden 2, rückseitig
durch eine ebenfalls gestrichelt dargestellte Rückwand 3 und nach
oben hin durch eine Deckplatte 4. In diesem Schalterraum
untergebracht sind elektrische und/oder elektronische Bauelemente
für die
Steuerung und Regelung von so genannten konventionellen Heizelementen
wie eine Oberhitze/Grill und Unterhitze unterhalb eines nicht dargestellten
Garraumes, welcher Garraum unmittelbar unterhalb des Schalterraumes 1,
getrennt durch eine Grundplatte 25, platziert ist. Der
Backofen soll also ausgerüstet sein
mit sämtlichen
denkbaren Heizelementen für den
konventionellen Ofenbetrieb einschließlich Umluftbetrieb und gegebenenfalls
auch pyrolytischem Selbstreinigungsbetrieb. Da der Backofen auch
für den
Mikrowellenbetrieb eingerichtet ist, ist im Schalterraum ferner
eine Mikrowelleneinrichtung angeordnet mit einem Magnetron 6,
mit einem als Radiallüfter ausgebildeten
Kühlgebläse 7,
an dessen Druckseite ein zum Magnetron 6 führender
Luftschacht 8 angeordnet ist, sowie mit einem Inverternetzteil
der Mikrowelleneinrichtung, welcher Inverternetzteil innerhalb eines
Gehäuses 9 angeordnet
ist. Der das Magnetron umströmende,
erwärmte
Kühlluftstrom 12 gelangt
in einen im Bereich der Frontseite 10 des Backofens angeordneten
Abluftschacht 11 und von hier aus ins Freie. Dieser Kühlluftstrom
ist durch Pfeile 12 verdeutlicht. Ferner sind im Schalterraum 1 untergebracht
ein Kühlgebläse 13 einer
Kühleinrichtung, dass
als Querstromlüfter
ausgebildet ist und das unmittelbar dem Schalterraum 1 durchströmende Kühlluftströme gemäß Pfeil 21 generiert,
sowie weitere Bauelemente und Bauelementegruppen, die in üblicher
Weise bei derartigen Backöfen
verwendet werden. Wie ferner gezeigt, ist das Kühlgebläse 7 mit seiner Saugseite
unmittelbar an die Stirnseite 14 des Gehäuses 9 angeschlossen,
während
sich das Kühlgebläse 13 an
einer Längsseite 15 des
Gehäuses 9 befindet.
Das Gehäuse 9 selbst
ist unmittelbar an der Rückseite
des Backofens und damit auch des Schalterraumes 1 angeordnet,
so dass seine Lufteintrittsöffnungen 16, 17, 18 an
der Ofenrückseite
unmittelbar an die Außenluft
angeschlossen sind. Hierzu sind in der Rückwand 3 entsprechende
Lufteintrittsöffnungen
z. B. in Form einer Lochgruppe vorgesehen.
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Wie
die 2 ferner zeigt, besitzt das Gehäuse 9 mehrere
Luftaustrittsöffnungen,
die mit der Saugseite des Kühlgebläses 7 kommunizieren
sowie eine Luftaustrittsöffnung 20 in
Form einer Lochgruppe, die der Saugseite des Kühlgebläses 13 zugewandt sind.
Das Gehäuse 9 besitzt
hinter den Lufteintrittsöffnung 16, 17, 18 Luftleitelementen,
welche insgesamt z. B. drei im Wesentlichen parallel zueinander
verlaufende Kanalabschnitte für
die von außen her
in Pfeilrichtung 24 einströmende Kühlluft bilden. Anschließend an
diese Kanalabschnitte und Luftleitelemente befinden sich weitere
Luftleitelemente, durch welche die in Kanalabschnitten herangeführte Kühlluft (Pfeile 24)
verteilt wird in Richtung von thermisch hochbelasteten und daher
zu kühlenden
Bauelementen der Mikrowelleneinrichtung d. h. ihres Inverters, z.
B. in Richtung einer Hochfrequenzspule eines Kühlkörpers des Inverternetzteiles
sowie in Richtung einer Platine des Inverternetzteiles, welche Platine
im Unterteil des Gehäuses 9 mit
Abstand zu den Gehäuseenden
angeordnet ist. Durch die strömungstechnische
Ankopplung der im Inneren des Gehäuses 9 strömenden Kühlluftströme über die
Luftaustrittsöffnungen,
z. B. 20 an die Saugseiten der beiden Kühlluftgebläse 7, 13 sowie
durch das Vorhandensein der vorgenannten Luftleitelemente erhält man wenigstens
zwei im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehende Luftströmung in
Richtung der Pfeile 31 des Kühlgebläses 7 und in Pfeilrichtung 32 in
Richtung zum Kühlgebläse 13 hin.
Die Luftaustrittsöffnungen 20 sind
in unmittelbarer Nähe
der Saugseite des Kühlgebläses 13 angeordnet
und dienen zur zusätzlichen
Wärmeabführung aus
dem Bereich des Inverternetzteiles der Mikrowelleneinrichtung.
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Wie
weiterhin 2 zeigt, ist das Gehäuse 9 innerhalb
des Schalterraumes 1 angeordnet und bildet einen Strömungskanal
zusammen mit dem Kühlgebläse 7,
dem Luftschacht 8, dem Magnetron 6 und einem ins
Freie führenden,
an der Gerätefrontseite 10 endenden
Luftschacht, aus dem die Kühlluftströmung aus
dem Backofen austritt. Dem gegenüber generiert
das Kühlgebläse 13 Kühlluftströme 21,
die aus dem Schalterraum 1 die bei Backofenbetrieb anfallende
Betriebswärme
zur Frontseite hin abführen sollen
zum Zwecke der Kühlung
der im Schalterraum 1 befindlichen Bauelemente und zur
Kühlung
der Seitenwände 2 des
Backofens, denen wärmeempfindliche
Küchenmöbel unmittelbar
benachbart sein können.
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Durch
eine gewisse Korrelation der Temperatur im Schalterraum 1 und
im thermisch hochbelasteten Gehäuse 9 erhält man an
einem Temperaturfühler 26 am
frontseitigen Ende des Schalterraumes 1 ein jeweils aktuelles
Abbild der Temperatur im Gehäuse 9.
Der Temperaturfühler 26 kann
auf einer Steuerplatine für
die allgemeine Backofensteuerung platziert sein. Es ist vorgesehen,
dass zusätzlich
zu dem thermostatischen Steuerorgan mit Temperaturfühler 26 eine
zeitgebundene Steuereinrichtung vorgesehen ist, die ab Beendigung
des eigentlichen Funktionsbetriebs entweder bei Ausfall des thermostatischen
Steuerorgans oder aber infolge zu kurzzeitiger Aktivierung dieses
Steuerorgans z. B. mangels wesentlicher Erhitzung des Garraumes
und entsprechenden Temperatur-Nachschubes bei reinem Mikrowellenbetrieb
desselben den Betrieb des Kühlsystems
d. h. den Betrieb der Kühlgebläse 7, 13 während einer
Mindest-Nachlaufzeit entsprechend einer vorbestimmten Grenzwert-Temperatur
aufrecht hält. Vorzugsweise
sind die Steuerorgane auf unterschiedliche von der Betriebsart und
dem jeweiligen Erhitzungsgrad des Garraumes abhängige Abschalttemperaturen
einstellbar. Die Vorlauf-Kühlphase
wird durch die erwähnte
zeitgebundene Steuereinrichtung gesteuert, wonach wiederum eine
temperaturgebundene Steuerung während
des normalen Garbetriebes insbesondere Mikrowellenbetriebes erfolgen kann.