DE102014104795A1

DE102014104795A1 - Garzubehör für ein Gargerät zum Erwärmen eines Garguts

Info

Publication number: DE102014104795A1
Application number: DE102014104795.8A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Topinox SARL
Current assignee: Topinox SARL
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-10-08

Abstract

Ein Garzubehör für ein Gargerät zum Erwärmen eines Garguts, insbesondere durch Kontakt, weist einen Heizabschnitt auf, welcher Mikrowellenstrahlung absorbieren und in Wärme umsetzen kann, wobei der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts von der Richtung der Polarisation der Mikrowellenstrahlung abhängig. Ferner ist ein Verfahren zur Erwärmen von Gargütern in einem Gargerät gezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Garzubehör für ein Gargerät zum Erwärmen eines Garguts, insbesondere zum Erwärmen durch Kontaktwärme.
Durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung in Gargeräten, das heißt elektromagnetischer Strahlung mit einer Frequenz zwischen 100 MHz bis 5000 MHz, ist es möglich, Gargüter zu erwärmen und zu garen. Jedoch ist eine direkte Beeinflussung des äußeren Bräunungsgrads nicht möglich, da die Mikrowellenstrahlung in das Innere des Garguts eindringt.
Um in einem Gargerät, das Gargüter mit Mikrowellenstrahlung gart, eine Bräunung des Garguts zu erreichen, ist es bekannt, das Gargut auf Garzubehör zu garen, das durch die Mikrowellenstrahlung erwärmt wird. Das Garzubehör ist hierzu aus Materialien hergestellt, welche Mikrowellenstrahlung absorbieren und in Wärme umsetzen. Durch den Kontakt des Garguts mit dem erwärmten Garzubehör wird das Gargut gegart und gleichzeitig gebräunt.
Jedoch ist es mit dem bekannten Garzubehör nicht möglich, dass das Garzubehör automatisch vom Gargerät erkannt wird. Außerdem ist eine gezielte Erwärmung einzelner Garzubehöre nicht möglich, wenn ein Gargerät mit mehreren Garzubehören bestückt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Garzubehör bereitzustellen, welches sich automatisiert vom Gargerät erkennen und gezielt von einem Gargerät mit Mikrowellenstrahlung erwärmen lässt.
Die Aufgabe wird gelöst durch Garzubehör für ein Gargerät zum Erwärmen eines Garguts, insbesondere durch Kontakt, wobei das Garzubehör einen ersten Heizabschnitt aufweist, welcher Mikrowellenstrahlung absorbieren und in Wärme umsetzen kann, wobei der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts von der Richtung der Polarisation der Mikrowellenstrahlung abhängig ist. Die Richtung der Polarisation bzw. die Polarisationsrichtung der Mikrowellenstrahlung ist dabei die Richtung des Vektors des elektrischen Feldes bzw. des Verschiebungsfeldes. Im Folgenden wird von linearer Polarisation ausgegangen. Durch die Erfindung ist es möglich, durch gezielte Einstrahlung von polarisierter Mikrowellenstrahlung die Absorption im Garzubehör und damit die Erwärmung des Heizabschnittes zu beeinflussen. Weiterhin kann der Heizabschnitt aufgrund seiner charakteristischen Absorption von Mikrowellenstrahlung bei bestimmten Polarisationsrichtungen vom Gargerät durch Analyse der im Garraum absorbierten bzw. aus dem Garraum reflektierten Mikrowellenstrahlung detektiert werden, so dass es möglich ist, das Garzubehör im Garraum zu erkennen.
Beispielsweise weist der Heizabschnitt eine Vorzugsrichtung auf, wobei der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation in der Vorzugsrichtung, insbesondere um die Resonanzfrequenz des Heizabschnitts, deutlich, insbesondere wenigstens um den Faktor 10, größer ist als der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation senkrecht zur Vorzugsrichtung. Durch die Ausbildung einer Vorzugsrichtung kann die Erwärmung und Detektion des Garzubehörs noch gezielter erfolgen, da die Absorptionscharakteristik des Garzubehörs nun sowohl von der Frequenz als auch der Polarisation der Mikrowellenstrahlung abhängt.
Vorzugsweise weist der Heizabschnitt im verwendeten Frequenzbereich einer Mikrowellenquelle des Gargeräts lediglich eine Resonanzfrequenz mit einem Resonanzpeak auf, der insbesondere eine Halbwertsbreite von weniger als 40 MHz, insbesondere weniger als 20 MHz hat. Dadurch ist es möglich, dass das Garzubehör durch gezielte Einstrahlung von Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen, die der Resonanzfrequenz entsprechen, erwärmt wird. Weiterhin kann der Heizabschnitt aufgrund seiner charakteristischen Absorption von Mikrowellenstrahlung um die Resonanzfrequenz herum vom Gargerät erkannt werden. Dabei liegt der verwendete Frequenzbereich der Mikrowellenquelle im Regelfall zwischen 0,8 und 2,5 GHz.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation senkrecht zur Vorzugsrichtung zumindest im Bereich der Halbwertsbreite des Resonanzpeaks vernachlässigbar klein, wodurch es möglich ist, den Frequenzbereich um die Resonanzfrequenz herum zur Erwärmung des Garguts oder zu anderen Zwecken zu verwenden, ohne dabei das Garzubehör selbst zu erwärmen, wenn die Polarisation der Mikrowellenstrahlung senkrecht zur Vorzugsrichtung gewählt ist. Dabei wird unter dem Begriff „vernachlässigbar klein“ eine Absorption verstanden, die bei normalen Leistungen einer Mikrowellenquelle eines Gargeräts und üblichen Gardauern keine nennenswerte Erwärmung des Garzubehörs bzw. Garguts mit sich bringt.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Garzubehör einen zweiten Heizabschnitt auf, dessen Resonanzfrequenz und/oder Vorzugsrichtung von der Resonanzfrequenz und/oder der Vorzugsrichtung des ersten Heizabschnitts verschieden ist, sodass der zweite Heizabschnitt unabhängig vom ersten Heizabschnitt erwärmt werden kann.
Die Aufgabe wird auch durch ein Gargerät gelöst, das einen Garraum, eine Mikrowellenquelle, eine Steuereinheit und wenigstens eine im Garraum angeordnete Antenne hat, die von der Mikrowellenquelle erzeugte Mikrowellenstrahlung in den Garraum emittieren kann, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Richtung der Polarisation der von der Antenne in den Garraum emittierten Mikrowellenstrahlung zu kontrollieren. Durch die Steuereinheit kann Mikrowellenstrahlung mit bestimmter Polarisation in den Garraum emittiert werden, um im Garraum angeordnetes Garzubehör gezielt erwärmen zu können.
Vorzugsweise weist das Gargerät mehrere Antennen, insbesondere Dipol-Antennen auf, wobei die Steuereinheit die Antennen einzeln oder in Kombination zur Emission von Mikrowellenstrahlung mit einer Polarisationsrichtung ansteuern kann, sodass die Polarisation der Mikrowellenstrahlung von der Steuereinheit gewählt werden kann.
Die Antennen können so im Garraum orientiert sein, dass sich die Richtungen der Polarisation der von den Antennen emittierten Mikrowellenstrahlung unterscheiden, wobei insbesondere bei wenigstens drei Antennen die Richtungen der Polarisationen den Raum aufspannen, sodass auf einfache Weise jede beliebige Polarisationsrichtung der Mikrowellenstrahlung realisiert werden kann.
In einer Ausführungsvariante kann die Steuereinheit die Frequenz der von der Mikrowellenquelle erzeugten Mikrowellenstrahlung steuern, sodass auch die Frequenz der in den Garraum emittierten Mikrowellenstrahlung von der Steuereinheit gewählt werden kann.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Erwärmen von Gargut mittels Garzubehör in einem Gargerät mit einer Mikrowellenquelle, das die folgenden Schritte umfasst:

a) Platzieren des Garguts im Garraum auf oder am Garzubehör,
b) Emittieren von Mikrowellenstrahlung in den Garraum, wobei die Richtung der Polarisation des überwiegenden Teils, insbesondere von mehr als 80% der Leistung, der Mikrowellenstrahlung so gewählt wird, dass der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts des Garzubehörs so groß wie möglich ist.

Auf diese Weise ist es möglich, dass das Garzubehör gezielt erwärmt wird.
Vorzugsweise wird die Richtung der Polarisation des überwiegenden Teils, insbesondere von mehr als 80 % der Leistung, der Mikrowellenstrahlung in der Vorzugsrichtung des Heizabschnitts gewählt, wodurch die Effizienz, mit der das Garzubehör erwärmt wird, gesteigert wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der überwiegende Teil, insbesondere mehr als 80 % der Leistung, der Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen innerhalb der Halbwertsbreite des Resonanzpeaks des Heizabschnitts emittiert. Auf diese Weise ist es möglich, dass lediglich der Heizabschnitt des Garzubehörs erwärmt wird und eine Erwärmung des Garguts nur in vernachlässigbarem Maße erfolgt.
In einer Ausführungsvariante wird vor oder zu Beginn des Garvorgangs die Vorzugsrichtung des Heizabschnitts und/oder die Resonanzfrequenz des Heizabschnitts erkannt, wodurch auf Benutzereingaben verzichtet und der Benutzer entlastet werden kann.
Beispielsweise wird zur Erkennung der Resonanzfrequenz Mikrowellenstrahlung in den Garraum emittiert, deren Frequenz zumindest einmal den verwendeten Frequenzbereich der Mikrowellenquelle durchläuft, für jede Frequenz wird die im Garraum absorbierte Energie bestimmt, und die Resonanzfrequenz des Garzubehörs wird bei der Frequenz angenommen, bei der am meisten Energie im Garraum absorbiert wurde. Dabei kann die Bestimmung der im Garraum absorbierten Energie durch Differenzbildung von der in den Garraum eingestrahlten und der aus dem Garraum reflektierten Energie erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Gargerät die Resonanzfrequenz des Garzubehörs erkennt und anhand der erkannten Resonanzfrequenz die Art des Garzubehörs automatisch ermittelt, beispielsweise aufgrund von hinterlegten Zuordnungen von verschiedenem Garzubehör zu Resonanzfrequenzen. Dies kann beispielsweise durch eine Steuereinheit des Gargeräts geschehen, die die Mikrowellenquelle, Antennen und weitere Komponenten des Gargeräts steuert.
Auch kann vor oder zu Beginn des Garvorgangs die Vorzugsrichtung des Heizabschnitts erkannt werden, wobei für jede der möglichen Richtungen der Polarisation das Durchlaufen des verwendeten Frequenzbereichs der Mikrowellenquelle mit Mikrowellenstrahlung mit entsprechender Polarisation durchgeführt wird, für jede Kombination aus Frequenz und Polarisation die im Garraum absorbierte Energie bestimmt wird und die Vorzugsrichtung des Heizabschnitts bei der Polarisationsrichtung der Kombination aus Frequenz und Polarisation angenommen wird, bei der am meisten Energie im Garraum absorbiert wurde. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Gargerät auch die Vorzugsrichtung des Heizabschnitts automatisch erkennt und hieraus die Art des Garzubehörs automatisch ermittelt, beispielsweise aufgrund von hinterlegten Zuordnungen von verschiedenem Garzubehör zu Vorzugsrichtungen oder zu Kombinationen aus Frequenzen und Vorzugsrichtungen. Zur Vereinfachung kann auch nur ein engeres Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum in den verschiedenen Polarisationsrichtungen durchlaufen werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Garzubehör in Draufsicht,
2 das erfindungsgemäße Garzubehör nach 1 im Schnitt entlang der Achse II-II,
3 ein Gargerät mit dem erfindungsgemäßen Garzubehör nach 1, und
die 4a bis 4d Absorptionskurven des Garzubehörs nach 1.
In 1 ist schematisch ein Garzubehör 10 schematisch dargestellt, das bei dieser Ausführungsform ein Backblech ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt; das Garzubehör kann jedes Zubehörteil sein, mit dem Gargut in einem Gargerät mittels Kontaktwärme erwärmt werden kann. Andere Beispiele sind ein Pizzablech oder eine Grillplatte.
Das Garzubehör 10 ist ein rechteckiges Blech, auf dem sechs kreisrunde erste Heizabschnitte 12 ausgebildet sind.
Die Heizabschnitte 12 bestehen zumindest teilweise aus einem Absorptionsmaterial, welches Mikrowellenstrahlung absorbieren und in Wärme umsetzen kann.
Das Absorptionsmaterial weist dabei lediglich eine Resonanzfrequenz ω_res mit einem Resonanzpeak 16 auf, der beispielsweise eine Halbwertsbreite Δω von weniger als 40 MHz, insbesondere weniger als 20 MHz hat.
Der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts 12 liegt bei der Resonanzfrequenz ω_res um ein Vielfaches, insbesondere um bis zu eine Größenordnung höher als der Absorptionskoeffizient von üblichem Gargut.
Weiterhin kann der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts 12 von der Richtung der Polarisation der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung abhängig sein.
Der Heizabschnitt 12 kann dann eine Vorzugsrichtung R aufweisen, wobei der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts 12 für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation P in der Vorzugsrichtung R, insbesondere innerhalb der Halbwertsbreite Δω, deutlich, insbesondere um wenigstens den Faktor 10, größer ist als der Absorptionskoeffizient Heizabschnitts 12 für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation P senkrecht zur Vorzugsrichtung R. Dies gilt insbesondere für den Absorptionskoeffizient im Bereich der Resonanzfrequenz ω_res.
Weiterhin kann der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts 12 für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation P senkrecht zur Vorzugsrichtung R zumindest im Bereich der Halbwertsbreite Δω des Resonanzpeaks 16 vernachlässigbar klein sein. So kann durch Mikrowellenstrahlung mit Polarisation P senkrecht zur Vorzugsrichtung R das Gargut nicht erwärmt bzw. gegart werden, da diese Mikrowellenstrahlung den Heizabschnitt 12 nahezu ungehindert passieren kann.
In 3 ist ein Gargerät 18 mit einem Garraum 20 schematisch dargestellt. An den Wänden des Garraums 20 befinden sich drei Antennen 22 _x, 22 _y, 22 _z, zum Beispiel Dipolantennen, die jeweils unterschiedlich orientiert sind. Die Orientierung der Längsachse der Antennen 22 bzw. die Polarisationsrichtung P_x, P_y, P_z von der von den Antennen 22 _x, 22 _y, 22 _z emittierten Mikrowellenstrahlung kann so gewählt sein, dass alle drei Raumrichtungen aufgespannt werden. Das auf diese Weise definierte Koordinatensystem muss dabei nicht mit einem Koordinatensystem übereinstimmen, das von den Wänden des Garraums des Gargeräts aufgespannt wird.
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Antennen 22 an der gleichen Garraumwand angeordnet sind oder sogar zu einer Antenne zusammengefasst sind. Auch ist es denkbar, dass aufgrund der Anordnung der Antennen 22 nur Mikrowellenstrahlung mit Polarisationsrichtungen P in zwei der drei verschiedenen Raumrichtungen möglich ist. Auf diese Weise könnte eine Antenne eingespart werden.
Das Gargerät 18 weist zudem eine Mikrowellenquelle 24 auf, die Mikrowellenstrahlung erzeugen kann, die dann von den Antennen 22 in den Garraum 20 emittiert wird.
Die Mikrowellenquelle 24 kann Mikrowellenstrahlung mit verschiedenen Frequenzen ω zwischen einer niedrigsten Frequenz ω_min und einer höchsten Frequenz ω_max erzeugen. Der Frequenzbereich zwischen der niedrigsten Frequenz ω_min und der höchsten Frequenz ω_max stellt den von der Mikrowellenquelle 24 verwendeten Frequenzbereich dar.
Weiterhin kann das Gargerät 18 eine Steuereinheit 26 aufweisen, die die Mikrowellenquelle 24, insbesondere die Frequenz ω der erzeugten Mikrowellenstrahlung, und die zur Emission der Mikrowellenstrahlung verwendete Antenne 22 und damit die Polarisationsrichtung P der Mikrowellenstrahlung steuert.
Auch kann die Steuereinheit 26 die Antennen 22 _x, 22 _y, 22 _zeinzeln oder in Kombination ansteuern, sodass nur eine der Antennen 22 _x, 22 _y, 22 _z oder eine Kombination der Antennen 22 _x, 22 _y, 22 _z Mikrowellenstrahlung emittiert.
Auch kann die Steuereinheit 26 mit Sensoren (nicht gezeigt) verbunden sein, die die aus dem Garraum 20 reflektierte Energie messen. Die Sensoren sind beispielsweise an jeder der Antennen 22 und/oder an der Mikrowellenquelle 24 vorgesehen.
Mithilfe der Steuereinheit 26 ist es also möglich, im Garraum 20 Mikrowellenstrahlung einer gewünschten Frequenz ω und/oder mit einer gewünschten (linearen) Polarisation mit Polarisationsrichtung P zu erzeugen.
Zum Garen eines Garguts im Gargerät 18 ist nun im Garraum 20 das Garzubehör 10 angeordnet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Heizabschnitt 12 des Garzubehörs 10 dargestellt.
Auf dem Heizabschnitt 12 kann das Gargut angeordnet sein, das im Gargerät 18 gegart werden soll.
Die Vorzugsrichtung R des Garzubehörs 10 ist die vertikale Richtung bzw. die y-Richtung.
Um das Gargut nun im Gargerät 18 mittels des Garzubehörs 10 zu erwärmen, wird zunächst das Gargut im Garraum 20 auf dem Garzubehör 10, genauer auf dem Heizabschnitt 12 platziert. Denkbar ist auch, dass das Gargut an einem Garzubehör platziert wird, falls es sich um eine andere Art von Garzubehör handelt. Es ist auch denkbar, dass ein Garzubehör auf dem Gargut angeordnet wird, um es an der Oberseite mit Kontaktwärme zu garen. Wird beispielsweise ein Steak auf ein erstes Garzubehör gelegt und ein zweites Garzubehör auf das Steak, kann dieses von den beiden Seiten gleichzeitig mit Kontaktwärme gegart werden.
Nun wird von den Antennen 22 Mikrowellenstrahlung in den Garraum 20 emittiert, wobei die Frequenz ω der Mikrowellenstrahlung bei der Resonanzfrequenz ω_res gewählt ist, beispielsweise von der Steuereinheit 26. Das heißt, dass die Frequenz ω des überwiegenden Teils, insbesondere jedoch mehr als 80 %, der Leistung der Mikrowellenstrahlung der Resonanzfrequenz ω_res entspricht, zumindest jedoch innerhalb der Halbwertsbreite Δω des Resonanzpeaks 16 des Garzubehörs 10 liegt.
Hängt, wie in der gezeigten Ausführungsform, der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts 12 von der Polarisation P der Mikrowellenstrahlung ab, kann die Richtung der Polarisation P des überwiegenden Teils, insbesondere von mehr als 80 % der Leistung, der Mikrowellenstrahlung von der Steuereinheit 26 in der Vorzugsrichtung R des Garzubehörs 10 gewählt und von den entsprechenden Antennen 22 emittiert werden.
Im in 3 dargestellten Fall entspricht die Vorzugsrichtung R des Heizabschnitts 12 bzw. des Garzubehörs 10 der y-Richtung.
Um nun das Gargut im Gargerät 18 nur mithilfe der Heizabschnitte 12 zu garen, wird im Garraum 20 folglich Mikrowellenstrahlung mit der Resonanzfrequenz ω_res und Polarisation P in Vorzugsrichtung R, also P_y, benötigt.
Folglich steuert die Steuereinheit 26 die Mikrowellenquelle 24 so, dass sie Mikrowellenstrahlung mit der Frequenz ω_res erzeugt. Außerdem wird von der Steuereinheit 26 nur die Antenne 22 _y angesteuert und so Mikrowellenstrahlung mit Polarisationsrichtung P_y in y-Richtung erzeugt. Emission von Mikrowellenstrahlung in den Garraum 20 mit Frequenzen außerhalb der Halbwertsbreite Δω des Resonanzpeaks 16 und/oder mit von der Vorzugsrichtung R verschiedenen Polarisationen werden von der Steuereinheit 26 weitestgehend unterdrückt.
Durch die Auswahl der Frequenz ω und/oder der Polarisationsrichtung P der Mikrowellenstrahlung wird sichergestellt, dass ihr überwiegender Teil von den Heizabschnitten 12 und nicht vom Gargut selbst absorbiert wird.
Folglich erwärmen sich die Heizabschnitte 12 stark und übertragen die erzeugte Wärme durch Kontakt auf das Gargut. Das Gargut selbst absorbiert keine Mikrowellenstrahlung direkt und wird lediglich durch Kontaktwärme gegart, wodurch eine erwünschte Bräunung des Garguts erreicht wird.
Vor oder zu Beginn des Garvorgangs kann es vorgesehen sein, dass die Resonanzfrequenz ω_res des Garzubehörs 10 erkannt wird, beispielsweise durch die Steuereinheit 26.
Hierzu wird zunächst der gesamte verwendete Frequenzbereich der Mikrowellenquelle 24 des Gargeräts 18 einmal durchlaufen. Dies bedeutet, dass ausgehend beispielsweise von der niedrigsten verwendeten Frequenz ω_min, Mikrowellenstrahlung mit dieser niedrigsten Frequenz ω_min in den Garraum 20 emittiert wird und anschließend die Frequenz ω der emittierten Mikrowellenstrahlung kontinuierlich erhöht wird, bis Mikrowellenstrahlung mit der höchsten verwendeten Frequenz ω_max der Mikrowellenquelle 24 in den Garraum 20 emittiert wird.
Gleichzeitig wird für jede Frequenz ω die im Garraum 20 absorbierte Energie bestimmt. Dies erfolgt zum Beispiel durch Messung der aus dem Garraum 20 reflektierten Energie. Die absorbierte Energie entspricht dann der Differenz aus der in den Garraum 20 emittierten Energie und der aus dem Garraum 20 reflektierten Energie.
In 4a ist ein typischer Verlauf der absorbierten Energie E_tot beim Durchlaufen des verwendeten Frequenzbereichs als durchgezogene Kurve dargestellt.
Vor oder zu Beginn wird Mikrowellenstrahlung mit der Frequenz ω_min in den Garraum 20 emittiert, von der nur wenig im Garraum 20 absorbiert wird. Diese geringe Absorption entspricht keiner nennenswerten Energieaufnahme weder des Garzubehörs 10 noch des Garguts im Garraum 20 und ist am ebenen Verlauf der Absorptionslinie zu erkennen.
Nähert sich die Frequenz ω der Mikrowellenstrahlung der Resonanzfrequenz ω_res des Garzubehörs 10, so steigt die im Garraum 20 absorbierte Energie E_tot stark an.
Bei der Frequenz ω_res, welcher der Resonanzfrequenz des Garzubehörs 10 entspricht, erreicht die absorbierte Energie E_tot ihr Maximum.
Danach, d.h. bei Frequenzen ω größer als die Resonanzfrequenz ω_res, fällt die absorbierte Energie E_tot stark ab, bis sie wieder das Niveau geringer Absorption erreicht hat, sodass sich um die Resonanzfrequenz ω_res ein Resonanzpeak 16 bildet.
Die Resonanzfrequenz ω_res des Garzubehörs 10 wird nun bei der Frequenz ω angenommen, bei der am meisten Energie im Garraum absorbiert wurde. Auch kann die Halbwertsbreite Δω des Resonanzpeaks 16 ermittelt werden.
Denkbar ist auch, dass die Resonanzfrequenz ω_res für verschiedenen Typen von Garzubehör 10 gleich ist und sich die Garzubehöre 10 bzw. ihre Heizabschnitte 12 nur durch ihre Vorzugsrichtung R unterscheiden.
Die in 4a dargestellte Absorptionskurve bezieht sich auf die im Garraum 20 absorbierte Energie E_tot in allen drei Polarisationsrichtungen. In den 4b, 4c, 4d sind einzelne Absorptionskurven der Mikrowellenstrahlung mit einer bestimmten Polarisationsrichtung dargestellt.
In 4b ist die absorbierte Energie E_x von Mikrowellenstrahlung mit Polarisationen P_x in x-Richtung dargestellt, 4c zeigt die absorbierte Energie E_y von Mikrowellenstrahlung mit Polarisation P_y in y-Richtung und in 4d ist die absorbierte Energie E_z für Polarisation P_z in z-Richtung dargestellt.
Diese Kurven werden ermittelt, indem für jede der möglichen Richtungen der Polarisation P_x, P_y, P_z das oben beschriebene Durchlaufen des verwendeten Frequenzbereichs der Mikrowellenquelle 24 mit Mikrowellenstrahlung entsprechender Polarisation P_x, P_y, P_z durchgeführt wird. Dabei wird für jede Kombination aus Frequenz ω und Polarisation P_x, P_y, P_z die im Garraum 20 absorbierte Energie E_x, E_y, E_z bestimmt und die Vorzugsrichtung R des Garzubehörs 10 bei der Polarisationsrichtung P der Kombination aus Frequenz ω und Polarisation P_x, P_y, P_z angenommen, bei der am meisten Energie im Garraum 20 absorbiert wurde.
Das Erkennen der Vorzugsrichtung R kann auch vor oder ganz ohne Erkennung der Resonanzfrequenz ω_res erfolgen.
Das Durchlaufen des verwendeten Frequenzbereichs mit Mikrowellenstrahlung mit den verschiedenen Polarisationen P_x, P_y, P_z kann für alle Polarisationen P_x, P_y, P_z gleichzeitig oder aber auch für jede Polarisationen P_x, P_y, P_z einzeln erfolgen. Erfolgt das Durchlaufen gleichzeitig, so ist zur Bestimmung der absorbierten Energien E_x, E_y, E_z für jede der Polarisationsrichtungen P_x, P_y, P_z die aus Garraum 20 reflektierte Energie einzeln zu detektieren.
Denkbar ist auch, dass nur der Teil des verwendeten Frequenzbereichs wiederholt abgefahren wird, in dem sich der Resonanzpeak 16 befindet.
Im gezeigten Fall liegt die Vorzugsrichtung R in y-Richtung. Entsprechend weist nur die Kurve aus 4c, die die absorbierte Energie E_y von Mikrowellen mit Polarisation P_y in y-Richtung darstellt, den Resonanzpeak 16 auf. Die Kurven der anderen beiden Polarisationsrichtungen P_x, P_y (4b bzw. 4d) bleiben durchgängig auf niedrigem Niveau.
Die Vorzugsrichtung R des Garzubehörs 10 wird somit von der Steuereinheit 26 in y-Richtung angenommen.
Selbstverständlich können im Garraum 20 mehrere Heizabschnitte 12 mit verschiedenen Resonanzfrequenzen ω_res, ω'_res und/oder Vorzugsrichtungen R, R' vorhanden sein. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn ein weiteres Garzubehör eines anderen Typs in den Garraum 20 eingeführt wurde. Auch ist es denkbar, dass in einem Garzubehör 10 ein zweiter Heizabschnitt 12' aus anderem Absorptionsmaterial und entsprechend unterschiedlicher Resonanzfrequenz ω'_res und/oder Vorzugsrichtung R' vorgesehen ist, um die einzelnen Heizabschnitte 12, 12' gezielt erwärmen zu können. Vorzugsweise überlappen die Resonanzpeaks 16, 16' der Resonanzfrequenzen ω_res, ω'_res nicht.
In diesen Fällen zeigt sich im Absorptionsdiagramm, in 4a und 4b durch die gestrichelte Kurve angedeutet, ein weiterer Resonanzpeak 16' bei der weiteren Resonanzfrequenz ω'_res mit einer Halbwertsbreite Δω' und/oder bei einer anderen Vorzugsrichtung R'.
Durch die Emission von Mikrowellenstrahlung mit der entsprechenden Kombination von Frequenz ω, ω' und Polarisationsrichtung R, R' können somit, auch wenn mehrere Garzubehöre 10 im Garraum 20 angeordnet sind, Garzubehöre 10 bzw. verschiedene Heizabschnitte 12, 12' von Garzubehören 10 einzeln und gezielt erwärmt werden.
Denkbar ist es, dass anhand der Resonanzfrequenz ω_res, ω'_res und/oder in Kombination mit der Vorzugsrichtung R, R' die Art des Garzubehörs 10 von der Steuereinheit 26 erkannt wird. Hierzu können die verschiedenen Resonanzfrequenzen ω_res, ω'_res und/oder Kombinationen mit Vorzugsrichtungen R, R' in einem Speicher der Steuereinheit 26 hinterlegt sein.
Nun kann durch gezielte Auswahl der Frequenz ω und/oder der Polarisationsrichtung P der in den Garraum 20 eingestrahlten Mikrowellenstrahlung der Heizabschnitt 12, 12' bzw. das Garzubehör 10, das erwärmt werden soll, einzeln ausgewählt werden. Durch diese Auswahl ist es möglich, lediglich das auf dem ausgewählten Heizabschnitt 12, 12' bzw. auf dem Garzubehör 10 angeordnete Gargut zu garen.
Soll beispielsweise lediglich das Gargut auf dem zusätzlichen Garzubehör gegart werden, so wird in den Garraum 20, beispielsweise von der Steuereinheit 26 veranlasst, lediglich Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen innerhalb der Halbwertsbreite Δω' der Resonanzfrequenz ω'_res und/oder mit Polarisation P' in Vorzugsrichtung R' des zusätzlichen Garzubehörs eingestrahlt. Dies bezieht sich wieder auf den überwiegenden Teil, insbesondere mehr als 80 % der Leistung der emittierten Mikrowellenstrahlung, um eine Erwärmung des Garguts selbst oder des anderen Garzubehörs 10 zu vermeiden.
Auch ist es möglich in den Garraum Mikrowellenstrahlung mit der Resonanzfrequenz ω_res, ω'_res im Wechsel mit Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz oder einem Frequenzband außerhalb der Halbwertsbreite Δω; Δω' des Resonanzpeaks 16 zu emittieren. Auf diese Weise lässt sich je nach Fortschritt der Zubereitung des Garguts das Gargut gezielt mit Absorptionswärme durch direkte Mikrowellenstrahlung oder Kontaktwärme durch das Garzubehör 10 garen.
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Heizabschnitte 12, 12' auf einem Garzubehör 10 alle die gleiche Resonanzfrequenz ω_res aufweisen, jedoch unterschiedliche Vorzugsrichtungen R, R'. Somit können durch die Einstrahlung von Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen innerhalb der Halbwertsbreite Δω des Resonanzpeaks 16 in allen Polarisationsrichtungen P_x, P_y, P_z alle Heizabschnitte 12 des Garzubehörs 10 gleichzeitig erwärmt werden, ohne jedoch auf die Möglichkeit einer gezielten, einzelnen Erwärmung der Heizabschnitte 12 zu verzichten.
Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Heizabschnitt aus mehreren Absorptionsmaterialien 14 hergestellt ist, die verschiedene Vorzugsrichtungen R, R' aufweisen, sodass der Heizabschnitt selbst zwei Vorzugsrichtungen R, R' hat. Dadurch kann die Flexibilität, mit der das Garzubehör eingesetzt werden kann, erhöht werden.

Claims

Garzubehör für ein Gargerät (18) zum Erwärmen eines Gargutes, insbesondere zum Erwärmen durch Kontaktwärme, wobei das Garzubehör (10) einen ersten Heizabschnitt (12) aufweist, welcher Mikrowellenstrahlung absorbieren und in Wärme umsetzen kann, wobei der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts (12) von der Richtung der Polarisation (P_x, P_y, P_z) der Mikrowellenstrahlung abhängig ist.
Garzubehör nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt (12) eine Vorzugsrichtung (R) aufweist, wobei der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts (12) für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation (P_x, P_y, P_z) in der Vorzugsrichtung (R) deutlich, insbesondere wenigstens um den Faktor 10, größer ist als der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts (12) für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation (P_x, P_y, P_z) senkrecht zur Vorzugsrichtung (R).
Garzubehör nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt (12) im verwendeten Frequenzbereich einer Mikrowellenquelle (24) des Gargeräts (18) lediglich eine Resonanzfrequenz (ω_res) mit einem Resonanzpeak (16) aufweist, der insbesondere eine Halbwertsbreite (Δω) von weniger als 40 MHz, insbesondere weniger als 20 MHz hat.
Garzubehör nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts (12) für Mikrowellenstrahlung mit Polarisation (P_x, P_y, P_z) senkrecht zur Vorzugsrichtung (R; R') zumindest im Bereich der Halbwertsbreite (Δω) des Resonanzpeaks (16) vernachlässigbar klein, ist.
Garzubehör nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Garzubehör (10) einen zweiten Heizabschnitt (12') aufweist, dessen Resonanzfrequenz (ω'_res) und/oder Vorzugsrichtung (R') von der Resonanzfrequenz (ω_res) und/oder der Vorzugsrichtung (R) des ersten Heizabschnitts (12) verschieden ist.
Gargerät mit einem Garraum (20), einer Mikrowellenquelle (24), einer Steuereinheit (26) und wenigstens einer im Garraum (20) angeordneten Antenne (22 _x, 22 _y, 22 _z), die von der Mikrowellenquelle (26) erzeugte Mikrowellenstrahlung in den Garraum (20) emittieren kann, wobei die Steuereinheit (26) dazu ausgebildet ist, die Richtung der Polarisation (P) der von der Antenne (22 _x, 22 _y, 22 _z) in den Garraum (20) emittierten Mikrowellenstrahlung zu kontrollieren.
Gargerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (18) mehrere Antennen (22 _x, 22 _y, 22 _z), insbesondere Dipol-Antennen, aufweist, wobei die Steuereinheit (26) die Antennen (22 _x, 22 _y, 22 _z) einzeln oder in Kombination zur Emission von Mikrowellenstrahlung mit einer Polarisationsrichtung (P) ansteuern kann.
Gargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (22 _x, 22 _y, 22 _z) so im Garraum (20) orientiert sind, dass sich die Richtungen der Polarisation (P_x, P_y, P_z) der von den Antennen (22 _x, 22 _y, 22 _z) emittierten Mikrowellenstrahlung unterscheiden, wobei insbesondere bei wenigstens drei Antennen (22 _x, 22 _y, 22 _z) die Richtungen der Polarisationen (P_x, P_y, P_z) den Raum aufspannen.
Gargerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (26) die Frequenz (ω) der von der Mikrowellenquelle (24) erzeugten Mikrowellenstrahlung steuern kann.
Verfahren zum Erwärmen von Gargut mittels Garzubehör (10), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, in einem Gargerät (18) mit einer Mikrowellenquelle (24), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, das die folgenden Schritte umfasst: a) Platzieren des Garguts im Garraum (20) auf oder am Garzubehör (10), b) Emittieren von polarisierter Mikrowellenstrahlung in den Garraum (20), wobei die Richtung der Polarisation (P) des überwiegenden Teils, insbesondere von mehr als 80% der Leistung, der Mikrowellenstrahlung so gewählt wird, dass der Absorptionskoeffizient des Heizabschnitts (12) des Garzubehörs (10) so groß wie möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Polarisation (P_x, P_y, P_z) des überwiegenden Teils, insbesondere von mehr als 80 % der Leistung der Mikrowellenstrahlung in der Vorzugsrichtung (R; R') des Heizabschnitts (12) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil, insbesondere mehr als 80 % der Leistung, der Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen (ω) innerhalb der Halbwertsbreite (Δω; Δω') des Resonanzpeaks (16; 16') des Heizabschnitts (12) emittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Garvorgangs die Vorzugsrichtung (R; R') des Heizabschnitts (12) und/oder die Resonanzfrequenz (ω_res; ω'_res) des Heizabschnitts (12) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der Resonanzfrequenz (ω_res; ω'_res) des Heizabschnitts (12) Mikrowellenstrahlung in den Garraum (20) emittiert wird, deren Frequenz (ω) zumindest einmal den verwendeten Frequenzbereich der Mikrowellenquelle (24) durchläuft, die Resonanzfrequenz (ω_res; ω'_res) des Heizabschnitts (12) bei der Frequenz (ω) angenommen wird, bei der am meisten Energie im Garraum (20) absorbiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Garvorgangs die Vorzugsrichtung (R; R') des Heizabschnitts (12) erkannt wird, wobei für jede der möglichen Richtungen der Polarisation (P_x, P_y, P_z) das Durchlaufen des verwendeten Frequenzbereichs der Mikrowellenquelle (24) mit Mikrowellenstrahlung mit entsprechender Polarisation (P_x, P_y, P_z) zumindest im Bereich um die Resonanzfrequenz (ω_res; ω'_res) durchgeführt wird, für jede Kombination aus Frequenz (ω) und Polarisation (P_x, P_y, P_z) die im Garraum (20) absorbierte Energie bestimmt wird und die Vorzugsrichtung (R; R') des Heizabschnitts (12) bei der Polarisationsrichtung (P_x; P_y; P_z) der Kombination aus Frequenz (ω) und Polarisationsrichtung (P) angenommen wird, bei der am meisten Energie im Garraum (20) absorbiert wurde.