DE102019119071A1

DE102019119071A1 - Verfahren zum Betreiben eines Geräts, insbesondere Gargerät oder Trocknungsgerät, und Gerät

Info

Publication number: DE102019119071A1
Application number: DE102019119071.1A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Sillmen
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2021-01-07

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Geräts (100), wobei ein Behandlungsgut mittels einer Behandlungseinrichtung (2) in einem Behandlungsraum (3) behandelt wird. Dabei wird zur Überwachung einer Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) während eines Behandlungsvorgangs ein Teil der Luft aus dem Behandlungsraum (3) mittels einer Strömungsverbindung (14) in einen hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum (3) abgeschirmten Messraum (4) überführt. Mittels einer Hochfrequenzmesseinrichtung (5) wird ein Feuchtegehalt der im Messraum (4) befindlichen Luft bestimmt und vorzugsweise stellvertretend für die Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) herangezogen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Geräts, bei dem ein Behandlungsgut mittels wenigstens einer Behandlungseinrichtung in wenigstens einem Behandlungsraum behandelt wird.
Bei solchen Verfahren und beispielsweise bei der Zubereitung von Lebensmitteln ist es in der Regel sehr hilfreich, die Luftfeuchte im Behandlungsraum zu überwachen und gegebenenfalls den Garvorgang in Kenntnis der Luftfeuchte anzupassen. Allerdings können aufgrund der oft rauen Umgebungsbedingungen meist keine herkömmlichen Luftfeuchtesensoren eingesetzt werden. So sind beispielsweise für Garräume von Backöfen aufgrund der hohen Temperaturen und der aerosolhaltigen Atmosphäre mit Fetten und Ölen in der Regel keine langzeitstabilen Sensoren verfügbar. Die üblicherweise dort eingesetzten elektrochemischen Sensoren zur Erfassung der Luftfeuchte unterliegen meist einer besonders zügigen Alterung ihrer Elektroden durch chemische Reaktionen mit der Garraumatmosphäre.
Es ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem die Luftfeuchte bei der Zubereitung von Lebensmitteln in einem Garraum mittels eines Sauerstoffsensors indirekt gemessen werden kann. In Garräumen mit hoher Luftfeuchte und beispielsweise in Dampfgargeräten hat sich dieses Verfahren als sehr vorteilhaft erwiesen. Bei geringeren Werten für die Luftfeuchte, beispielsweise in herkömmlichen Backöfen, wäre eine Optimierung der Feuchtemessung jedoch wünschenswert.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Überwachung einer Luftfeuchte in einem Behandlungsraum während eines Behandlungsvorgangs zu verbessern. Vorzugsweise soll eine unaufwendige und zugleich robuste bzw. langzeitstabile und vorzugsweise auch besonders zuverlässige Messmethode bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Geräts und insbesondere eines Gargeräts und/oder Trocknungsgeräts. Ein Behandlungsgut, insbesondere Gargut bzw. Trocknungsgut, wird mittels wenigstens einer Behandlungseinrichtung in wenigstens einem Behandlungsraum, insbesondere Garraum bzw. Trocknungsraum, behandelt. Dabei wird zur Überwachung einer Luftfeuchte im Behandlungsraum während eines Behandlungsvorgangs wenigstens ein Teil der Luft aus dem Behandlungsraum mittels wenigstens einer Strömungsverbindung in wenigstens einen wenigstens teilweise hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum insbesondere mittels wenigstens einer Abschirmvorrichtung abgeschirmten Messraum überführt. Mittels wenigstens einer Hochfrequenzmesseinrichtung wird ein Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft bestimmt. Der Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft wird vorzugsweise stellvertretend für die Luftfeuchte im Behandlungsraum herangezogen und beispielsweise mit dieser gleichgesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Erfassung der Luftfeuchte mittels der Hochfrequenzmesseinrichtung. Das bietet eine erheblich verbesserte Bestimmung der Luftfeuchte. Dadurch kann die Messung besonders zuverlässig und reproduzierbar und mit entsprechenden Hochfrequenzkomponenten, beispielsweise Halbleiter-Hochfrequenzsensoren, auch besonders kostengünstig und unaufwendig umgesetzt werden. Zugleich bietet die Hochfrequenzmesseinrichtung ein langzeitstabiles und robustes Messsystem, was sich besonders gut für die entsprechend rauen Bedingungen einer Garraumatmosphäre eignet. Hohe Temperaturen sowie Öl und Fettbelege oder die wrasenhaltige Luft im Behandlungsraum sind für das Verfahren unkritisch. Sogar unter Pyrolysebedingungen sind das Verfahren und seine Komponenten einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist auch die Messung im hochfrequenztechnisch gegenüber dem Garraum abgeschirmten Messraum. Dadurch kann eine besonders genaue bzw. reproduzierbare Feuchtemessung erfolgen, da das Messsignal nicht von Vorgängen im Behandlungsraum verfälscht wird.
Insbesondere wird mit der Hochfrequenzmesseinrichtung Hochfrequenzstrahlung erzeugt und in den Messraum eingebracht. Insbesondere wird mit der Hochfrequenzmesseinrichtung aus dem Messraum reflektierte Hochfrequenzstrahlung empfangen und ausgewertet, um bei wenigstens einer und insbesondere mehreren Frequenzen wenigstens einen Streuparameter zu bestimmen. Insbesondere wird aus dem Streuparameter wenigstens ein Maß für ein Absorptionsverhalten des Messraums ermittelt. Insbesondere wird aus dem Maß für das Absorptionsverhalten der Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft bestimmt. Solche Messungen können unaufwendig umgesetzt werden und bieten zuverlässige Ergebnisse. Der Streuparameter ist insbesondere ein komplexer Streuparameter. Insbesondere ist die Hochfrequenzmesseinrichtung als ein Reflektometer ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Insbesondere wird der Feuchtegehalt bzw. das Absorptionsverhalten des Messraums reflektometrisch bestimmt. Vorzugsweise wird mit der Hochfrequenzmesseinrichtung über wenigstens einen Frequenzbereich wenigstens ein Absorptionsspektrum gemessen und anschließend analysiert. Insbesondere erfolgt die Bestimmung des Feuchtegehalts im Messraum zu wenigstens einem Messzeitpunkt und wird vorzugsweise während des Behandlungsvorgangs wiederholt durchgeführt.
Es ist möglich, dass aus dem Streuparameter wenigstens eine Dämpfung der reflektierten Hochfrequenzstrahlung ermittelt wird und dass aus der Dämpfung der Feuchtegehalt der Messraum befindlichen Luft bestimmt wird. Insbesondere korreliert der Feuchtegehalt mit der Dämpfung. Insbesondere ist die Dämpfung umso höher, je größer der Feuchtegehalt der Messraum ist. Möglich ist auch, dass wenigstens ein Reflexionsspektrum für den Messraum erstellt wird. Dazu wird insbesondere aus dem wenigstens einen Streuparameter über wenigstens ein Frequenzintervall die Amplitude der reflektierten Welle extrahiert. Der Feuchtegehalt wird dann insbesondere durch wenigstens einen Parameter des Reflexionsspektrums ermittelt. Als Parameter wird insbesondere wenigstens eine Resonanzbreite und/oder Resonanztiefe und/oder wenigstens eine Resonanzverschiebung herangezogen. Diese Parameter korrelieren besonders charakteristisch mit dem Feuchtegehalt. Vorzugsweise gilt dabei, je größer der Feuchtegehalt im Messraum ist, desto breiter und/oder flacher (Tiefe des Minimums im Vergleich zur Basislinie) sind die Resonanzen und/oder desto weiter verschieben sich die Resonanzen zu kleineren Frequenzen. Zusätzlich oder alternativ kann als Parameter auch die Phase betrachtet werden. Dazu wird dann insbesondere die Phasenbreite und/oder eine Phasentiefe und/oder eine Phasenverschiebung herangezogen. Die Resonanzen und/oder Phasen können dazu in der Frequenz-Amplitude Darstellung und/oder Frequenz-Phase Darstellung und/oder über den wenigstens einen Streuparameter insbesondere in der komplexen Ebene betrachtet werden. Insbesondere wird aus dem Streuparameter eine Phasendifferenz der Amplituden der reflektierten Welle bezogen auf die Amplitude der in den Messraum gesendeten Welle berechnet. Insbesondere korreliert die Phasendifferenz dabei insbesondere monoton mit dem Feuchtegehalt der Luft im Messraum. Insbesondere ist die Phasendifferenz umso größer, je größer der Feuchtegehalt der Luft im Messraum ist. Möglich sind auch andere hochfrequenztechnische Messverfahren und Analyseverfahren zur Bestimmung des Feuchtegehalts bzw. des Absorptionsverhaltens des Messraums.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Bestimmung der Luftfeuchte erst dann, wenn der Behandlungsraum und der Messraum wenigstens näherungsweise die gleiche Temperatur aufweisen und/oder eine für die Behandlung vorgesehene Behandlungstemperatur erreicht haben. Das bietet eine besonders zuverlässige Luftfeuchtebestimmung besonders bei beheizten Behandlungsräumen von Backöfen. Insbesondere erfolgt die Bestimmung der Luftfeuchte erst dann, wenn der Messraum und der Behandlungsraum eine konstante Temperatur erreicht haben. Die konstante Temperatur liegt insbesondere dann vor, wenn sich der beheizte Behandlungsraum in einer Haltephase bzw. nach einer Aufheizphase befindet. Für die Temperierung des Messraums und beispielsweise dessen Angleichung an die Temperatur des Behandlungsraums kann der Messraum aktiv temperiert werden und/oder durch eine Beheizung des Behandlungsraums passiv mit temperiert werden.
Zur Temperierung des Messraums ist insbesondere wenigstens eine Temperiereinrichtung insbesondere mit wenigstens einer Temperaturregelung vorgesehen. Die Temperiereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine thermische Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung. Beispielsweise können die Wandlungen des Messraums durch wenigstens einen Luftstrom beheizt und/oder gekühlt werden. Insbesondere ist dem Messraum wenigstens ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperaturen im Messraum und insbesondere zur Temperaturregelung zugeordnet. Insbesondere ist die Hochfrequenzmesseinrichtung mit dem Temperatursensor und den anderen Komponenten zur Temperierung bzw. Überwachung der Temperatur im Messraum wirkverbunden. Der Temperatursensor kann auch von einer Einrichtung zur Regelung einer für die Behandlung vorgesehenen Behandlungsraumtemperatur bereitgestellt werden.
Insbesondere wird der Messraum zur Messung der Luftfeuchte mittels wenigstens einer Temperiereinrichtung auf eine konstante Temperatur geregelt. Der Messraum kann dazu eine eigene Temperiereinrichtung aufweisen und/oder eine Heizeinrichtung zur Beheizung des Behandlungsraums nutzen. Die Temperiereinrichtung bzw. die Temperaturregelung sind dabei vorzugsweise wie zuvor beschrieben ausgebildet. Insbesondere wird der Messraum zur Messung der Luftfeuchte auf wenigstens eine Temperatur oberhalb eines Taupunkts der Luftfeuchte im Behandlungsraum temperiert. So kann einer Abweichung der gemessenen Luftfeuchte im Messraum von der tatsächlichen Luftfeuchte im Behandlungsraum durch Kondensation oder dergleichen wirkungsvoll entgegengewirkt werden. Insbesondere wird der Messraum auf eine Temperatur von wenigstens 2 K oder wenigstens 5 K oder wenigstens 10 K oder 20 K oberhalb des Taupunkts temperiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Messraum zur Messung der Luftfeuchte auf eine Temperatur größer 100 °C temperiert. Insbesondere wird der Messraum zur Messung der Luftfeuchte auf eine Temperatur größer 100 °C temperiert, wenn im Behandlungsraum eine Temperatur größer 100 °C vorliegt. Das bietet besonders zuverlässige Feuchtemessungen in beheizten Garräumen. Es ist möglich, dass der Messraum zur Messung auf wenigstens eine Temperatur kleiner 100 °C temperiert wird, vorzugsweise wenn im Behandlungsraum eine Temperatur unter 100 °C vorliegt. Dann wird vorzugsweise jeweils wenigstens eine Messung zur Bestimmung des Feuchtegehalts der Messraum befindlichen Luft bei mehreren verschiedenen Temperaturen durchgeführt. Der gesuchte Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft wird dann vorzugsweise aus der Abweichung von einer hinterlegten Dampfdruckkurve bestimmt. Die Messraumtemperatur wird dabei vorzugsweise überwacht und bei der Bestimmung der Luftfeuchte berücksichtigt.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird zur Bestimmung des Feuchtegehalts der im Messraum befindlichen Luft wenigstens eine Bestimmung der Messraumtemperatur vorgenommen. Vorzugsweise wird die dabei bestimmte Messraumtemperatur bei der Bestimmung der Luftfeuchte berücksichtigt. Vorzugsweise wird dadurch die Temperaturabhängigkeit des Absorptionsverhaltens der Hochfrequenzstrahlung bzw. die Dämpfung der Hochfrequenzstrahlung herausgerechnet. Dadurch kann auch bei veränderlichen Messraumtemperaturen zuverlässig die Luftfeuchte bestimmt werden. Insbesondere werden die Messergebnisse mittels wenigstens einer hinterlegten Zuordnung auf eine definierte Messraumtemperatur normiert. Beispielsweise ist dazu wenigstens eine Kalibriertabelle und/oder wenigstens eine Zuordnungsfunktion oder dergleichen hinterlegt. Vorzugsweise wird auch die Temperatur im Behandlungsraum erfasst und bei der Bestimmung der Luftfeuchte berücksichtigt.
Insbesondere wird die Luft aus dem Behandlungsraum passiv in den Messraum überführt. Möglich ist auch, dass die Luft aus dem Behandlungsraum aktiv in den Messraum überführt wird. Beispielsweise ist dazu wenigstens eine Fördereinrichtung für die Luft und beispielsweise eine Gebläseeinrichtung oder Lüftereinrichtung oder dergleichen vorgesehen. Insbesondere wird die Luft durch freie Konvektion und/oder erzwungene Konvektion und/oder Diffusion von dem Behandlungsraum in den Messraum überführt. Besonders bevorzugt ist der Messraum derart mit dem Behandlungsraum strömungsverbunden, dass in den Messraum nur Luft aus dem Behandlungsraum einströmen kann. Insbesondere ist eine Luftzufuhr aus anderen Bereichen des Geräts und/oder aus der Umgebung des Geräts strömungstechnisch unterbunden.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Behandlungseinrichtung in Abhängigkeit des Feuchtegehalts der im Messraum befindlichen Luft mittels wenigstens einer Steuereinrichtung angesteuert wird. Vorzugsweise wird ein Fertigzeitpunkt einer Behandlung in Abhängigkeit des Feuchtegehalts der Messraum befindlichen Luft bestimmt. Insbesondere wird ein Fertigzeitpunkt eines Garprozesses und/oder Trocknungsprozesses und/oder Waschprozesses und/oder Kühlprozesses in Abhängigkeit des Feuchtegehalts bestimmt. Möglich ist auch, dass eine Beheizung und/oder Befeuchtung bzw. Beschwadung und/oder Abkühlung des Behandlungsraums und/oder Entfeuchtung bzw. Belüftung des Behandlungsraums in Abhängigkeit des Feuchtegehalts der im Messraum befindlichen Luft eingestellt wird. Insbesondere wird der Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft bzw. der im Behandlungsraum befindlichen Luft von einem gemessenen Istwert auf einen Soll-Feuchtegehalt geregelt. Insbesondere wird zum Fertigzeitpunkt ein Soll-Feuchtegehalt der Luft im Messraum bzw. im Behandlungsraum erreicht. Der Soll-Feuchtegehalt kann in wenigstens einem Automatikprogramm bzw. Behandlungsprogramm hinterlegt sein. Möglich und bevorzugt ist auch, dass in Abhängigkeit des Feuchtegehalts der im Messraum befindlichen Luft wenigstens eine Gargutkenngröße für ein Gargut bestimmt wird, beispielsweise eine die Art des Garguts oder ein Grad der Durchgarung im Inneren und/oder der Kruste.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird wenigstens ein zeitlicher Verlauf des Feuchtegehalts der im Messraum befindlichen Luft registriert. Vorzugsweise wird ein Fertigzeitpunkt für ein Behandlungsgut, insbesondere Gargut, dadurch erkannt, dass der Feuchtegehalt im zeitlichen Verlauf ein Maximum erreicht und/oder dass der zeitliche Verlauf des Feuchtegehalts eine maximale Änderungsrate aufweist. Möglich ist auch, dass der Fertigzeitpunkt durch Erreichen wenigstens eines Schwellenwerts für den Feuchtegehalt erkannt wird. Für ein Trocknungsgut kann der Fertigzeitpunkt dadurch erkannt werden, dass der Feuchtegehalt im zeitlichen Verlauf ein Minimum erreicht und/oder dass der Feuchtegehalt einen Schwellenwert erreicht.
Möglich ist auch, dass der Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft über die Zeit zur Bestimmung einer Gargutkenngröße herangezogen wird. Beispielsweise zeigen bestimmte Arten von Gargut und zum Beispiel Fleisch oder Gemüse einen anderen Luftfeuchteverlauf über die Garzeit als Teigwaren bzw. Backwaren. Somit kann über den zeitlichen Verlauf der Luftfeuchte zuverlässig auf die Art des Garguts im Garraum geschlossen werden. Dadurch können mit der Erfindung besonders optimale und schmackhafte Zubereitungsergebnisse erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Gerät ist insbesondere als ein Gargerät und/oder Trocknungsgerät ausgebildet. Das Gerät umfasst wenigstens eine Behandlungseinrichtung zur Behandlung eines Behandlungsguts in wenigstens einem Behandlungsraum. Dabei ist zur Überwachung einer Luftfeuchte im Behandlungsraum während eines Behandlungsvorgangs wenigstens ein Teil der Luft aus dem Behandlungsraum mittels wenigstens einer Strömungsverbindung in wenigstens einen wenigstens teilweise hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum abgeschirmten Messraum überführbar. Mittels wenigstens einer Hochfrequenzmesseinrichtung ist ein Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft bestimmbar. Insbesondere kann der Feuchtegehalt der im Messraum befindlichen Luft stellvertretend für die Luftfeuchte im Behandlungsraum herangezogen werden.
Auch das erfindungsgemäße Gerät bietet viele Vorteile und bietet eine besonders zuverlässige und zugleich unaufwendige und langzeitstabile Messung der Luftfeuchte im Behandlungsraum. So können mit dem Gerät besonders gute und gezielte Behandlungsergebnisse erzielt werden.
Vorzugsweise ist das Gerät dazu geeignet und ausgebildet, nach dem zuvor beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgebildet, dass das erfindungsgemäße Gerät danach betrieben werden kann. Insbesondere umfasst das Gerät alle zur Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens notwendigen Komponenten.
Vorzugsweise ist der Messraum wenigstens teilweise im Behandlungsraum und/oder wenigstens teilweise außerhalb des Behandlungsraums angeordnet. Möglich ist auch, dass der Messraum mit wenigstens einem Abluftkanal und/oder Umluftkanal des Behandlungsraums strömungsverbunden ist und/oder wenigstens teilweise in einem solchen angeordnet ist. Der Abluftkanal dient insbesondere zum Abführen von Luft aus dem Behandlungsraum insbesondere in eine Umgebung des Geräts. Der Umluftkanal dient insbesondere zur Aufreinigung von Luft aus dem Behandlungsraum und anschließender wenigstens teilweiser Rückführung der Luft in den Behandlungsraum. Der Messraum kann Teil eines Abluftkanals und/oder Umluftkanal sein. Insbesondere ist der Messraum mittels der Strömungsverbindung mit dem Abluftkanal und/oder Umluftkanal strömungsverbunden.
Der Messraum ist vorzugsweise mittels wenigstens einer Abschirmvorrichtung hochfrequenztechnisch abgeschirmt. Die Abschirmvorrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Lambda-Viertel-Falle und/oder wenigstens eine elektrisch leitende Gitterstruktur und/oder wenigstens eine elektrisch leitende Lochstruktur. Insbesondere weist die Abschirmvorrichtung wenigstens einen derart hohen Widerstand für die eingesetzte Hochfrequenzstrahlung auf, dass die Amplitude ausreichend stark und insbesondere exponentiell gedämpft wird. Insbesondere wird der Messraum durch die Abschirmvorrichtung wenigstens gegenüber dem Behandlungsraum und/oder der Umgebung des Geräts abgeschirmt. Die hochfrequenztechnische Abschirmung kann auch als elektromagnetische Abschirmung bezeichnet werden. Die hochfrequenztechnische Abschirmung meint insbesondere eine gezielte Dämpfung im Frequenzbereich der eingesetzten Hochfrequenzstrahlung. Insbesondere wird mittels der Abschirmvorrichtung so abgeschirmt, dass wenigstens die Bedingungen für Leckstrahlungen im ISM-Band 2,45 GHz und/oder wenigstens die EMI-Bedingungen außerhalb von ISM Bändern erfüllt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Strömungsverbindung zum Überführen der Luft aus dem Behandlungsraum in den Messraum wenigstens abschnittsweise durch die Abschirmvorrichtung. Vorzugsweise ist die Abschirmvorrichtung wenigstens abschnittsweise luftdurchlässig. Insbesondere ist die Abschirmvorrichtung luftdurchlässig wenigstens für die Luftströmung von dem Behandlungsraum in den Messraum. Die Abschirmvorrichtung kann auch luftdurchlässig für die Luftströmung von dem Messraum in den Behandlungsraum sein. Insbesondere ist die Strömungsverbindung dabei so in die Abschirmvorrichtung integriert, dass die Abschirmung durch die Luftdurchlässigkeit nicht unerwünscht beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann dazu die Lambda-Viertel-Falle ohne elastische Dichtungen oder dergleichen eingesetzt werden. Möglich ist auch, dass eine luftdurchlässige Gitterstruktur und/oder Lochstruktur eingesetzt wird.
In einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Hochfrequenzmesseinrichtung wenigstens eine im Messraum angeordnete Antenneneinrichtung zum Aussenden der Hochfrequenzstrahlung. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Hochfrequenzmesseinrichtung wenigstens eine Hohlleitereinrichtung zur Einkopplung der Hochfrequenzstrahlung in den Messraum umfasst. Dadurch kann ein ungünstiger Wärmeübergang vom Behandlungsraum zu den empfindlichen Messkomponenten vermieden werden, sodass z. B. auch eine Pyrolosereinigung bei hohen Temperaturen umsetzbar ist. Vorzugsweise ist die Hohlleitereinrichtung zum Messraum hin durch wenigstens ein hochfrequenzdurchlässiges und luftundurchlässiges Abdeckelement verschlossen. Beispielsweise kann das Abdeckelement wenigstens eine Glimmerplatte und/oder Keramikplatte oder dergleichen umfassen oder als eine solche ausgebildet sein.
Die Hochfrequenzmesseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine Hochfrequenzquelle und/oder wenigstens eine Empfangseinrichtung und/oder Auswerteeinrichtung. Insbesondere wird die Hochfrequenzmesseinrichtung durch ein Reflektometer bereitgestellt oder umfasst wenigstens ein solches. Zur Auswertung wird vorzugsweise wenigstens ein Netzwerkanalysator eingesetzt. Die Antenneneinrichtung und/oder Hohlleitereinrichtung dient insbesondere zum Senden und/oder Empfang der gesendeten und/oder reflektierten Hochfrequenzstrahlung. Insbesondere ist die Antenneneinrichtung in der Hohlleitereinrichtung angeordnet oder hochfrequenztechnisch mit dieser wirkverbunden. Die Antenneneinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine der folgenden Antennenarten: Dipolantenne, Stabantenne, Flachantenne, invertierte Antenne, F-Antenne, invertierte F-Antenne, Pilzkopfantenne und/oder wenigstens eine andere geeignete Antennenart.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass im Messraum und/oder in der Hochfrequenzmesseinrichtung und vorzugsweise in deren Hohlleitereinrichtung wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Dielektrikum angeordnet ist. Vorzugsweise weist das Dielektrikum eine größere relative Permittivität als Luft und insbesondere wenigstens eine doppelt so große Permittivität und vorzugsweise wenigstens eine dreimal so große Permittivität wie Luft auf. Dadurch kann der Messraum besonders Bauraum sparend ausgestaltet werden. Zugleich können dadurch vorteilhafte Frequenzbereiche und somit kostengünstige Hochfrequenz-Bauteile eingesetzt werden. Insbesondere ist der Messraum nur teilweise und beispielsweise zu einem Viertel oder zur Hälfte mit dem Dielektrikum beschickt. Insbesondere ist die Hohlleitereinrichtung vollständig oder wenigstens zu 50 % oder 80 % oder mehr mit dem Dielektrikum beschickt.
Zwischen dem Behandlungsraum dem Messraum ist vorzugsweise wenigstens eine Strömungsverbindung angeordnet. Die Strömungsverbindung ermöglicht wenigstens eine Strömung für Luft aus dem Behandlungsraum in Richtung des Messraums und eventuell auch zurück. Insbesondere ist wenigstens eine Strömungsverbindung von dem Messraum in eine Umgebung des Geräts und/oder zurück in den Behandlungsraum vorgesehen.
Das Gerät kann auch ausgebildet sein als ein Backofen, Hochfrequenzgargerät bzw. Mikrowellengargerät, Dampfgarer, Kombigerät mit einer Kombination aus einem Backofen und/oder Mikrowellengargerät bzw. Hochfrequenzgargerät und/oder Dampfgarer, Wäschetrockner, Waschmaschine, Geschirrspülmaschine, Trockenschrank, Kühlgerät und/oder ein anderes Hausgerät und/oder Küchengerät. Der Behandlungsraum ist dann beispielsweise als Garraum, Trocknerraum bzw. Trocknertrommel, Waschraum bzw. Wäschetrommel, Geschirrspülerraum, Kühlraum und/oder dergleichen ausgebildet. Die Behandlungseinrichtung umfasst dann vorzugsweise diejenigen Komponenten, welche zur Behandlung des für die jeweilige Ausgestaltung des Geräts vorgesehenen Behandlungsgutes nötig sind. Beispielsweise umfasst die Behandlungseinrichtung wenigstens eine thermische Heizquelle und/oder wenigstens eine Hochfrequenzquelle und/oder wenigstens eine Lufttrocknungseinrichtung und/oder Luftbefeuchtungseinrichtung und/oder Kühleinrichtung und/oder dergleichen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
In den Figuren zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätes in einer geschnittenen Seitenansicht;
2 eine rein schematische Darstellung einer Ausgestaltung des Geräts in einer geschnittenen Seitenansicht;
3 eine rein schematische Detaildarstellung einer Ausgestaltung des Geräts in einer geschnittenen Seitenansicht; und
4 eine rein schematische Detaildarstellung einer anderen Ausgestaltung des Geräts in einer geschnittenen Seitenansicht.

Die 1 zeigt ein Gerät 100 mit einer Behandlungseinrichtung 2 und einem Behandlungsraum 3, welches hier als Gargerät 1 ausgebildet ist. Das hier gezeigte Gerät 100 kann auch als ein anderes beliebiges Gerät 100 ausgestaltet sein, bei dem eine Überwachung einer Luftfeuchte in einem Behandlungsraum 3 während eines Behandlungsvorgangs notwendig oder hilfreich ist. Das Gargerät 1 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben.
Das Gargerät 1 ist z. B. als ein Kombigerät mit Backofen und Hochfrequenzfunktion oder als Kombigerät mit Backofen und Dampfgarfunktion und/oder Hochfrequenzfunktion ausgeführt. Das Gargerät 1 hat hier einen als beheizbaren Garraum ausgeführten Behandlungsraum 3, welcher durch eine Behandlungsraumtür 13 verschließbar ist. Das Gargerät 1 ist hier als ein Einbaugerät vorgesehen. Es kann auch als ein Standgerät ausgebildet sein.
Zur Zubereitung von Lebensmitteln bzw. Gargut ist die Behandlungseinrichtung 2 vorgesehen, die in der hier dargestellten Ansicht nicht sichtbar im Garraum bzw. Geräteinneren angeordnet ist. Die Behandlungseinrichtung 2 umfasst z. B. eine Heizeinrichtung mit mehreren Heizquellen für die Beheizung des Garraums. Als Heizquelle können beispielsweise eine Oberhitze und/oder eine Unterhitze, eine Heißluftheizquelle und/oder eine Grillheizquelle oder andere Arten von Heizquellen vorgesehen sein. Es kann auch ein Dampferzeuger vorgesehen sein. Zudem kann die Behandlungseinrichtung 2 zum Erhitzen bzw. Garen mit Hochfrequenzstrahlung ausgebildet sein und dazu z. B. einen Hochfrequenzerzeuger umfassen. Der Hochfrequenzerzeuger basiert vorzugsweise auf Halbleitertechnologie und ist zum Beispiel ein Solid-State-Hochfrequenzerzeuger. Möglich ist aber auch, dass der Hochfrequenzerzeuger als ein Magnetron ausgebildet ist oder wenigstens ein solches umfasst.
Das Gargerät 1 umfasst hier eine mit der Behandlungseinrichtung 2 wirkverbundene Steuereinrichtung 12 zur Steuerung bzw. Regelung von Gerätefunktionen und Betriebszuständen. Über die Steuereinrichtung 12 sind vorwählbare Betriebsmodi und vorzugsweise auch verschiedene Behandlungsprogramme (Garprogramme) bzw. Programmbetriebsarten und andere Automatikfunktionen ausführbar. Auch ein Betriebsmodus mit einer von der Luftfeuchte abhängigen Steuerung des Garprozesses kann darüber ausführbar sein. Die Steuereinrichtung 12 steuert dazu z. B. die Behandlungseinrichtung 2 in Abhängigkeit eines vorgewählten Betriebsmodus bzw. Behandlungsprogramms entsprechend an.
Das Gargerät 1 verfügt über eine Hochfrequenzmesseinrichtung 5 zur Überwachung einer Luftfeuchte im Behandlungsraum 3 während des Behandlungsvorgangs und beispielsweise während eines Garprozesses zur Zubereitung von Lebensmitteln. Dazu wird Luft aus dem Behandlungsraum 3 über eine Strömungsverbindung 14 in einen Messraum 4 überführt. Dort wird mit der Hochfrequenzmesseinrichtung 5 die Luftfeuchte im Messraum 4 bestimmt. Daraus wird dann die Luftfeuchte im Behandlungsraum 3 abgeleitet. Die Feuchtigkeit im Behandlungsraum 3 verändert sich während des Garvorgangs durch die aus dem Gargut austretende Feuchtigkeit. Die Feuchtigkeit ist hier durch gekrümmte Pfeile angedeutet und ein schematisches Gargut ist im Behandlungsraum 3 skizziert. Der Messraum 4 ist hier innerhalb des Behandlungsraums 3 angeordnet.
In Kenntnis der Luftfeuchte wird dann die Behandlungseinrichtung 2 über die Steuereinrichtung 12 angesteuert. Beispielsweise wird ein zeitlicher Verlauf des Feuchtegehaltes der Luft im Behandlungsraum 3 registriert. Daraus wird der Fertigzeitpunkt für das Gargut ermittelt oder das im Automatikprogramm vorgesehene Ende wird entsprechend angepasst. Wenn der Fertigzeitpunkt erreicht ist, wird der Garvorgang mit der Behandlungseinrichtung 2 beendet und es kann ein Schnellabkühlen und/oder Warmhalten des Behandlungsraums 3 erfolgen.
Der Messraum 4 ist mittels einer Abschirmvorrichtung 6 hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum 3 und der Umgebung des Gargeräts 1 abgeschirmt. Beispielsweise umfasst die Abschirmvorrichtung 6 eine für die eingesetzte Strahlung im Wesentlichen undurchlässige Gitterstruktur oder eine Lambda-Viertel-Falle oder dergleichen. Durch die Gitterstruktur oder andere entsprechende Öffnungen in der Abschirmvorrichtung 6 kann die Luft hier vom Behandlungsraum 3 in den Messraum 4 einströmen. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Gebläsevorrichtung oder dergleichen vorgesehen sein, um die Luft aktiv in den Messraum 4 zu überführen.
Ein Teil der Luft aus dem Behandlungsraum 3 wird hier über einen Abluftkanal 34 in die Umgebung des Gargeräts 1 abgeführt. Zudem ist hier eine Zuluftöffnung 101 vorgesehen, über welche Luft von außerhalb des Gargeräts 1 nachströmen kann. Es kann aber auch eine Ausführung ohne Zuluftöffnung 101 vorgesehen sein, wie sie z. B. in der 2 gezeigt ist.
Die Hochfrequenzmesseinrichtung 5 ist hier mit einem Hochfrequenzerzeuger zur Erzeugung der Hochfrequenzstrahlung für die Messung ausgestattet. Dabei kann die Hochfrequenzmesseinrichtung 5 einen eigenen Hochfrequenzerzeuger aufweisen oder dazu einen Hochfrequenzerzeuger der Behandlungseinrichtung 2 nutzen. Insbesondere wird zur Messung Strahlung mit einer Leistung eingesetzt, welche um ein Vielfaches geringer ist als die zum Erhitzen des Garguts eingesetzte Strahlung.
Die erzeugte Hochfrequenzstrahlung wird hier über eine Antenneneinrichtung 15 in den Messraum 4 gesendet. Als Antenne ist beispielsweise eine hier stark schematisierte invertierte F-Antenne oder eine andere geeignete Antennenform vorgesehen. Über die Antenneneinrichtung 15 wird dann die aus dem Messraum 4 reflektiert Strahlung empfangen und von der Hochfrequenzmesseinrichtung 5 ausgewertet.
Dazu wird beispielsweise ein komplexer Streuparameter bestimmt, aus dem dann ein Maß für ein Absorptionsverhalten des Messraums 4 ermittelt wird. Das Absorptionsverhalten des Messraums 4 wird im hier gezeigten Aufbau im Wesentlichen durch den Feuchtegehalt der darin befindlichen Luft beeinflusst, sodass aus dem Maß für das Absorptionsverhalten der Feuchtegehalt zuverlässig abgeleitet werden kann. Um einen unerwünschten Einfluss des Behandlungsraums 3 und der darin enthaltenen Objekte auf das Absorptionsverhalten des Messraums 4 zu verhindern, ist der Messraum 4 hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum 3 mittels der Abschirmvorrichtung 6 abgeschirmt.
Damit die Luftfeuchte im Messraum 4 möglichst genau der Luftfeuchte im Behandlungsraum 3 entspricht, erfolgt die Messung hier erst dann, wenn der Behandlungsraum 3 und der Messraum 4 die gleiche Temperatur aufweisen. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn beide die für die Zubereitung des Garguts vorgesehene Garraumtemperatur erreicht haben. So beginnt die Bestimmung der Luftfeuchte beispielsweise erst in der Haltephase bzw. nach der Aufwärmphase des Garraums. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine geregelte Temperierung des Messraums 4 vorgesehen sein. Dann ist der Messraum 4 beispielsweise mittels einer hier nicht näher dargestellten Temperiereinrichtung 24 auf eine konstante Temperatur beheizbar.
Während des Garens wird aus dem zeitlichen Verlauf der Garraum Luftfeuchte durch aus dem Lebensmittel austretenden Wasserdampf auf den Garzustand geschlossen. Die Garraum-Luftfeuchte wird mit der Hochfrequenzmesseinrichtung 5 bestimmt. Bei Backwaren tritt im Fertiggarpunkt der Krume maximal viel Wasserdampf pro Zeit aus der Backwarenoberfläche aus. Danach bleibt die zeitliche Feuchteabgabe in Beharrung oder verringert sich wieder. Bei Fleisch liegt der Fertiggarpunkt im Kern nach einem Anstieg der Feuchteabgabe pro Zeit vom Startwert null, je nach gewünschter Ziel Kerntemperatur, zwischen den Zeitpunkten mit maximaler Änderung der Feuchteabgabe durch die Fleischoberfläche und später mit minimaler Änderung der Feuchteabgabe {=maximale Feuchteabgabe pro Zeit ist erreicht, kein weiterer Anstieg, ggfs Abfall). Wird der Fertiggarpunkt erkannt, greift das Gerät in den Garprozess ein (Signal für den Benutzer, Abschalten, Schnellabkühlen, Warmhalten etc.).
In der 2 ist eine Ausgestaltung des in der 1 beschriebenen Geräts 100 gezeigt. Dabei ist der Messraum 4 hier außerhalb des Behandlungsraums 3 und wenigstens teilweise innerhalb des Abluftkanals 34 angeordnet. Der Strömungsverlauf der Luft durch den Abluftkanal 34 ist hier durch gerade Pfeile skizziert. Die Luft wird aktiv über eine hier nicht näher dargestellte Gebläseeinrichtung aus dem Behandlungsraum 3 in den Abluftkanal 34 und von dort in die Umgebung des Gargeräts 1 abgeführt. Der Abluftkanal 34 kann auch als ein Umluftkanal ausgebildet sein, sodass die Luft nicht in die Umgebung, sondern wieder zurück in den Behandlungsraum 3 geführt wird. Dann kann beispielsweise eine Aufreinigung vorgesehen sein, bei der die Feuchtigkeit in der Luft teilweise kondensiert und/oder fetthaltige Bestandteile aus dem Wrasen entfernt werden.
Der Antennenbereich im Abluftkanal kann auch z. B. mit Kühlluft gekühlt werden, falls das für die Bauteile aus thermischen Gründen erforderlich ist. Für eine Luftfeuchtemessung ist die Temperatur am Ort der Antenne bevorzugt>= 100°C, damit dort nicht durch Kondensation Feuchte in der Luft verloren geht, was zu einer Verfälschung der Messwerte führen würde. Der Messraum 4 weist hier zudem eine RF-dichte Schleuse zum Küchenraum auf. Der Messraum 4 ist hier ein abluftdurchströmter Teil des Abluftkanals 34.
Zudem ist hier eine alternative Ausgestaltung gestrichelt eingezeichnet, bei der der Messraum 4 außerhalb des Behandlungsraums 3 und außerhalb des Abluftkanals 34 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung des Messraums 4 ist dann die hier nicht näher dargestellte Hochfrequenzmesseinrichtung 5 beispielsweise wie für die 1 beschrieben angeordnet.
Die 3 zeigt eine Detaildarstellung einer Ausgestaltung des mit Bezug zu der 1 beschriebenen Geräts 100. Der Messraum 4 ist hier außerhalb des Behandlungsraums 3 angeordnet. Die Einkopplung der Hochfrequenzstrahlung erfolgt über eine beispielsweise als Pilzkopfantenne ausgebildete Antenneneinrichtung 15. Als Antenne können jedoch auch andere geeignete Antennenarten vorgesehen sein. Die Antenneneinrichtung 15 ist hier nicht im Messraum 4, sondern in einer Hohlleitereinrichtung 25 angeordnet. Über die Hohlleitereinrichtung 25 erfolgt die Einkopplung der Hochfrequenzstrahlung in den Messraum 4. Zwischen der Hohlleitereinrichtung 25 und dem Messraum 4 ist hier ein hochfrequenzdurchlässiges und luftundurchlässiges Abdeckelement 35 angeordnet.
Ein solcher Aufbau mit Hohlleiter-Einkopplung ermöglicht durch einen entsprechend langen Hohlleiter noch mehr Abstand der Hochfrequenzmesseinrichtung 5 bzw. des Reflektometers von dem Behandlungsraum 3. Aufgrund der hohen Temperaturen im Behandlungsraum 3 ist das von großem Vorteil für die thermischen Anforderungen an die Hochfrequenzkomponenten. Zum Verschließen der Einkoppel-Öffnungen der Hohlleitereinrichtung 25 zum Messraum 4 kann beispielsweise eine Platte aus Glimmer und/oder Glaskeramik vorgesehen sein.
Für ein optimales Messverfahren muss die ausgesendete Hochfrequenzstrahlung im Messraum 4 möglichst gut ausbreitungsfähig sein. Dazu müssen Wellenlänge und Messraum-Geometrie in einem günstigen Verhältnis stehen. Damit der Messraum 4 kompakt und Bauraum sparend umgesetzt werden kann, ist in der Hohlleitereinrichtung 25 und im Messraum 4 hier ein Dielektrikum 45 angeordnet. Dadurch verkleinert sich die mittlere Wellenlänge (über den gesamten Messraum 4 gemittelt) bei gleicher Frequenz. In dem hier gezeigten Beispiel ist die Hohlleitereinrichtung 25 vollständig oder zumindest zu mehr als 90 % mit dem Dielektrikum 45 ausgefüllt. Der Messraum 4 ist hier nur teilweise und beispielsweise nur entlang seiner Außenwandung mit dem Dielektrikum 45 ausgestattet.
Das Dielektrikum 45 ist ein Werkstoff mit einer derart großen relativen Permittivität, dass zum einen eine vorteilhafte Ausbreitungsfähigkeit der Wellen im Messraum 4 erreicht wird und zum anderen möglichst niedrige Frequenzen für die Messung eingesetzt werden können. Vorzugsweise sind solche Frequenzen vorgesehen, bei denen kostengünstige bzw. wirtschaftliche Komponenten für die Hochfrequenzmessung eingesetzt werden können.
In der 4 ist eine Detaildarstellung einer Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Geräts 100 gezeigt. Dabei erfolgt die Einkopplung der Hochfrequenzstrahlung hier direkt über eine im Messraum 4 angeordnete Antenneneinrichtung 15 und beispielsweise eine invertierte F-Antenne. Es können aber auch andere geeignete Antennenarten vorgesehen sein. Dadurch kann die Hochfrequenzmesseinrichtung 5 hier besonders kompakt ausgestaltet werden. Um auch den Messraum 4 möglichst Bauraum sparend bemessen zu können, ist dieser hier teilweise und beispielsweise zu einer Hälfte mit dem Dielektrikum 45 gefüllt.
In einer beispielhaften Messung wird das Reflektometer im Frequenzintervall +/-915 MHz betrieben. Mithilfe eines Frequenzgenerators, einer Verstärkerkette, Zirkulator, Kopplern, Leistungs- und Phasenmessern, weiteren RF- und konventionellen Elektronik-Bauteilen und einer Antenne wird eine elektromagnetische Welle mit von der Elektronik vorgebbarer Frequenz, Amplitude und Phasenlage ausgesendet. Ein kleiner Bruchteil des Sendesignals wird davon über die Koppler ausgekoppelt und einer Messung von Amplitude und Phasenlage zugeführt. Wenn das Reflektometer an ein Volumen, z. B. einen Garraum, angeschlossen ist, ergibt sich durch Reflexion des Sendesignals an den Garraumwänden ein in die Antenne zurückreflektiertes Signal. Ein entsprechender Koppler des Reflektometers, der das Sendesignal von dem zurückreflektierten Signal unterscheiden kann, führt auch das zurückreflektierte Signal einer Messung von Amplitude und Phase zu. Alles vom Sendesignal, was nicht zurück in die Antenne reflektiert wird, verbleibt im Garraum. Diese Messung kann für jede anwählbare Frequenz durchgeführt werden. Im Ergebnis ergeben sich komplexe (gemeint als komplexe Zahl im Unterschied zu einer reellen Zahl) S-Parameter, Reflexions- bzw. Absorptionsspektren (d. h. Änderung der Amplitude von reflektierter zu gesendeter Welle) und Spektren für die Änderung der Phasenlage von reflektierter zu gesendeter Welle. Spektrum heißt insbesondere, es wird die Frequenzabhängigkeit der entsprechenden Größe dargestellt.
Jede dielektrische oder geometrische Änderung am oder im Raum, dessen Luftfeuchte gemessen werden soll, führt zu einer Änderung des Messsignals am Reflektometer. Die Veränderung durch die Luftfeuchte im sonst leeren Behandlungsraum 3 kommt dadurch, dass die Luftfeuchte die Amplitude der Welle fortschreitend dämpft und die Phasenlage sich durch eine Verkürzung der Wellenlänge verändert. Das Sendesignal wird zwar unverändert ausgesendet, aber die Luftfeuchte verändert die Ausbreitungsbedingungen im Messraum 4 für die gesendete und reflektierte Welle. Das reflektierte Signal entsteht durch Reflexion des Sendesignals an den Begebenheiten im Raum, in dem die Luftfeuchte gemessen werden soll, im Messraum 4. Im Messraum 4 muss elektromagnetisch alles konstant sein und während der Behandlung auch konstant bleiben, bis auf die zu messende Luftfeuchtigkeit, damit die am Reflektometer messbare Änderung eindeutig auf die Luftfeuchte Änderung zurückzuführen ist. Z. B. würde die räumliche Position von im Behandlungsraum zu trocknenden Wäschestücken das reflektierte Signal erheblich beeinflussen, also nur das Drehen der mit Wäsche beladenen Trocknertrommel, ohne das überhaupt getrocknet wird. Z. B. würde auch das Aufgehen eines Teiges beim Backen eines Kuchens ebenfalls die geometrischen Verhältnisse im Behandlungsraum so stark beeinflussen, dass auf dieser starken Änderung kaum noch der viel schwächere Effekt der Luftfeuchteänderung aus dem Reflexionssignal abzulesen bzw. davon zu trennen ist.
Daher wird bei der Erfindung der Messraum 4 zum Behandlungsraum (und auch in Richtung möglicher anderer Anschlussräume) hin elektromagnetisch (em) geschlossen. Alle Luftöffnungen des Messraums 4 sind elektromagnetisch geschlossen. Lufttechnisch sind beide Räume 3, 4 jedoch miteinander verbunden, offen und vorzugsweise im guten Luftaustausch. Je besser die Dichtigkeit, desto besser ist der Messraum 4 vor Störungen aus dem Behandlungsraum 3 geschützt. Es handelt sich bei der em Dichtigkeit also nicht um einen Sicherheitsaspekt, sondern um eine Anforderung, die zur störungsfreien Funktion des Luftfeuchtesensors erforderlich ist.
Der Messraum 4 wird daher also von allen em Änderungseffekten aus dem Behandlungsraum 3 getrennt. Ihm wird nur die jeweilige Luft aus dem Behandlungsraum 3 zur Messung zugeführt.
Änderungen im Reflexionssignal haben im Messraum 4 dann ihre Ursache im Wesentlichen allein in der Luftfeuchte. Es ist vorrichtungsmäßig auch dafür zu sorgen, dass der Behandlungsraum sich auf einer Temperatur befindet, bei der keine Feuchte aus der zu messenden Luft kondensiert und so für die Luftfeuchtemessung verloren geht.
Eine Änderung der Luftfeuchte im Behandlungsraum ist über die Luftwege auch im Messraum beobachtbar. Luftfeuchte besteht aus trockener Luft und gasförmigem Wasser. Luft und gasförmiges Wasser sind Dielektrika, die bei elektromagnetischen Signalen zu einer Dämpfung der Amplitude und durch Änderung der Lichtgeschwindigkeit zu einer anderen Phasenverschiebung der reflektierten gegenüber der gesendeten Welle in feuchter Luft verglichen mit der in trockener Luft führen. Der Effekt ist umso stärker, je höher die Luftfeuchte im Messraum ist. Auch die Temperatur der feuchten Luft beeinflusst das Reflektometersignal. Die Signaländerung am Reflektometer am Messraum ist nur abhängig von der Luftfeuchte und der Lufttemperatur dort. Das ist das Einzige, was sich im Messraum verändern kann. Zur Messung wird entweder gewartet, bis der Behandlungsraum (und der Messraum) ihre konstante Behandlungstemperatur erreicht haben. Ab da ist das Reflektometersignal nur noch luftfeuchteabhängig. Wird auch bei veränderlicher Messraumtemperatur gemessen, erfolgt im Messraum zusätzlich eine Temperaturmessung. Die Reflektometer Messergebnisse werden dann mit einer hinterlegten Messraumtemperatur-Kalibrierkurve auf eine feste Messtemperatur normiert.
Der Messraum kann bei Behandlungsraumtemperaturen > 100°C auf eine Temperatur über 100°C beheizt werden, damit keine Luftfeuchte durch Kondensation für die Messung verloren geht. Die Temperatur im Messraum wird gemessen. Der Reflektometer Messwert wird gemessen. Die Temperaturabhängigkeit des Luftfeuchtewertes aus der Reflektometer Messung wird mit der gemessenen Temperatur und einer hinterlegten Kalibriertabelle herausgerechnet. Für Luftfeuchtemessungen bei Behandlungsraumtemperaturen < 100°C wird die Messraumtemperatur von 100°C insbesondere nach unten variiert. Das Reflektometersignal wird für jede Temperatur bestimmt. Die aktuelle Luftfeuchte wird aus der Abweichung von der Dampfdruckkurve bestimmt.
Zur beispielhaften Messung werden dem Reflektometer zu einem Messzeitpunkt bei einer oder mehreren Frequenzen ein oder mehrere komplexe S-Parameter gemessen. Daraus wird der Betrag der reflektierten Amplitude bezogen auf den Betrag der Amplitude der hineingesendeten Welle berechnet. Bei einer Antenne steckt diese Information in dem S-Parameter S11. Bei zwei Antennen in S11 und S22. Die Dämpfung der reflektierten Welle korreliert monoton mit der Luftfeuchte (mehr Feuchte, desto mehr Dämpfung).
Zusätzlich oder alternativ kann die Phasendifferenz der reflektierten Amplitude bezogen auf die Amplitude der hineingesendeten Welle berechnet werden. Die Phasendifferenz der reflektierten Welle korreliert monoton mit der Luftfeuchte (mehr Feuchte, desto höhere Phasendifferenz).
Zusätzlich oder alternativ kann darüber ausgewertet werden, dass Länge und Winkel des S-Parameters in der komplexen Ebene bei einer Frequenz bzw. der S-Parameter bei verschiedenen Frequenzen mit der Luftfeuchte korrelieren. Je kleiner die Länge des Vektors (= des S-Parameters in der komplexen Ebene) im Vergleich zu seiner Länge im trockenen Messraum ist und umso weiter der Vektor von seiner Anfangsposition weggedreht liegt; desto höher ist die Luftfeuchte im Messraum.
Möglich ist auch, dass dem Reflektometer zu einem Messzeitpunkt über ein Frequenzintervall die Amplitude der reflektierten Welle aus den komplexen S-Parametern gemessen und rechnerisch extrahiert wird. Das Ergebnis ist ein Reflexionsspektrum für den Messraum. Der Messraum verhält sich wie ein Hohlraum. Aufgrund seiner Geometrie können sich bei bestimmten Wellenlängen (Frequenzen) stehende Wellen ausbilden, sogenannte Resonanzen. Die Lage der Resonanzen ist durch die scharfen Minima in dem Spektrum erkennbar. Je mehr Luftfeuchte sich im Messraum befindet, desto breiter (Halbwertsbreite) und flacher (Tiefe des Minimums im Vergleich zur Basislinie) werden die Resonanzen. Mit zunehmender Luftfeuchte verschiebt sich zusätzlich die Position der Resonanzen zu kleineren Frequenzen. Z. B. gibt es mindestens drei messbare Parameter im Reflexionsspektrum, die mit der gesuchten Luftfeuchte monoton korrelieren.
Eine Alternative zur Betrachtung der Resonanzen in der Amplitudendarstellung, wäre eine Betrachtung in der Phasendarstellung. Anstatt z. B. die Breite der Resonanz oder eine der anderen oben beschriebenen Größen in der Frequenz-Amplitude-Darstellung als Maß für die Luftfeuchte zu nehmen, können entsprechende Korrelationsgrößen auch aus der Frequenz-Phase-Darstellung oder aus der Darstellung der S-Parameter in der komplexen Ebene dargestellt werden. Das so (in der komplexen Ebene) ermittelte Frequenzintervall und die so ermittelte Resonanzfrequenz korrelieren auch monoton mit der Luftfeuchte. Das Frequenzintervall wird größer und die Resonanzfrequenz wird kleiner, wenn die Luftfeuchte ansteigt. All diese Größen korrelieren mit der Luftfeuchte und es werden zweckmäßigerweise die Messgrößen ausgewählt, die am besten mit der Luftfeuchte korrelieren und am genauesten einfachsten zu messen sind.
Das Reflektometer ist zusätzlich von dem Frequenzbereich, in dem es arbeiten kann, auf die Geometrie des Messraums abgestimmt. Die. Abstimmung ist so, dass das Reflektometer in einem geeigneten Frequenzintervall um die im trockenen Messraum gerade noch ausbreitungsfähige Grenzfrequenz arbeitet. Geeignetes Frequenzintervall bedeutet: zu höheren Frequenzen hin soweit hoch, dass unter Berücksichtigung aller Toleranzen im trockenen Messraum immer die Resonanz mit der niedrigsten Frequenz vollständig abgefahren werden kann. Zu niedrigeren Frequenzen hin soweit runter, dass unter Berücksichtigung aller Toleranzen im Messraum mit 100% absoluter Luftfeuchte immer die Resonanz mit der niedrigsten Frequenz vollständig abgefahren werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Gargerät
2: Behandlungseinrichtung
3: Behandlungsraum
4: Messraum
5: Hochfrequenzmesseinrichtung
6: Abschirmvorrichtung
12: Steuereinrichtung
13: Tür
14: Strömungsverbindung
15: Antenneneinrichtung
24: Temperiereinrichtung
25: Hohlleitereinrichtung
34: Abluftkanal
35: Abdeckelement
45: Dielektrikum
100: Gerät
101: Zuluftöffnung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Geräts (100), insbesondere Gargerät (1) oder Trocknungsgerät, wobei ein Behandlungsgut mittels wenigstens einer Behandlungseinrichtung (2) in wenigstens einem Behandlungsraum (3) behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung einer Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) während eines Behandlungsvorgangs wenigstens ein Teil der Luft aus dem Behandlungsraum (3) mittels wenigstens einer Strömungsverbindung (14) in wenigstens einen wenigstens teilweise hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum (3) abgeschirmten Messraum (4) überführt wird und dass mittels wenigstens einer Hochfrequenzmesseinrichtung (5) ein Feuchtegehalt der im Messraum (4) befindlichen Luft bestimmt wird und vorzugsweise stellvertretend für die Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) herangezogen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hochfrequenzmesseinrichtung (5) Hochfrequenzstrahlung erzeugt und in den Messraum (4) eingebracht und aus dem Messraum (4) reflektierte Hochfrequenzstrahlung empfangen und ausgewertet wird, um bei einer oder mehreren Frequenzen wenigstens einen Streuparameter zu bestimmen und daraus wenigstens ein Maß für ein Absorptionsverhalten des Messraums (4) zu ermitteln und dass aus dem Maß für das Absorptionsverhalten der Feuchtegehalt der im Messraum (4) befindlichen Luft bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Luftfeuchte erst dann erfolgt, wenn der Behandlungsraum (3) und der Messraum (4) wenigstens näherungsweise die gleiche Temperatur aufweisen und/oder eine für die Behandlung vorgesehene Behandlungstemperatur erreicht haben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (4) zur Messung mittels wenigstens einer Temperiereinrichtung (24) auf eine konstante Temperatur geregelt wird und/oder auf eine Temperatur oberhalb des Taupunkts der Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) temperiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (4) zur Messung auf eine Temperatur größer 100 °C temperiert wird, wenn im Behandlungsraum (3) eine Temperatur größer 100 °C vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Feuchtegehalts der im Messraum (4) befindlichen Luft wenigstens eine Bestimmung der Messraumtemperatur erfolgt und dass die Messraumtemperatur bei der Bestimmung der Luftfeuchte berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft aus dem Behandlungsraum (3) passiv und/oder aktiv in den Messraum (4) überführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung (2) in Abhängigkeit des Feuchtegehalts der im Messraum (4) befindlichen Luft mittels wenigstens einer Steuereinrichtung (12) angesteuert wird und dass vorzugsweise ein Fertigzeitpunkt einer Behandlung in Abhängigkeit des Feuchtegehalts der im Messraum (4) befindlichen Luft bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf des Feuchtegehalts der im Messraum (4) befindlichen Luft bestimmt wird und dass ein Fertigzeitpunkt für ein Behandlungsgut, insbesondere Gargut, dadurch erkannt, dass der Feuchtegehalt im zeitlichen Verlauf ein Maximum erreicht und/oder dass der zeitliche Verlauf des Feuchtegehalts eine maximale Änderungsrate aufweist.
Gerät (100), insbesondere Gargerät (1) oder Trocknungsgerät, mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung (2) zur Behandlung eines Behandlungsgut in wenigstens einem Behandlungsraum (3), dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung einer Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) während eines Behandlungsvorgangs wenigstens ein Teil der Luft aus dem Behandlungsraum (3) mittels wenigstens einer Strömungsverbindung (14) in wenigstens einen wenigstens teilweise hochfrequenztechnisch gegenüber dem Behandlungsraum (3) abgeschirmten Messraum (4) überführbar ist und dass mittels wenigstens einer Hochfrequenzmesseinrichtung (5) ein Feuchtegehalt der im Messraum (4) befindlichen Luft bestimmbar ist, welcher stellvertretend für die Luftfeuchte im Behandlungsraum (3) herangezogen werden kann.
Gerät (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (4) wenigstens teilweise im Behandlungsraum (3) und/oder wenigstens teilweise außerhalb des Behandlungsraums (3) angeordnet ist und/oder dass der Messraum (4) mit wenigstens einem Abluftkanal (34) und/oder Umluftkanal des Behandlungsraums (2) strömungsverbunden ist und/oder wenigstens teilweise in einem solchen angeordnet ist.
Gerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (4) mittels wenigstens einer Abschirmvorrichtung (6) hochfrequenztechnisch abgeschirmt ist und dass die Abschirmvorrichtung (6) wenigstens eine Lambda-Viertel-Falle und/oder wenigstens eine elektrisch leitende Gitterstruktur und/oder Lochstruktur umfasst.
Gerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strömungsverbindung (14) zum Überführen der Luft aus dem Behandlungsraum (3) in den Messraum (4) durch die Abschirmvorrichtung (6) erstreckt, sodass die Abschirmvorrichtung (6) wenigstens abschnittsweise luftdurchlässig ist.
Gerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmesseinrichtung (5) wenigstens eine im Messraum (4) angeordnete Antenneneinrichtung (15) zum Aussenden der Hochfrequenzstrahlung umfasst und/oder dass die Hochfrequenzmesseinrichtung (5) wenigstens eine Hohlleitereinrichtung (25) zur Einkopplung der Hochfrequenzstrahlung in den Messraum (4) umfasst und dass vorzugsweise die Hohlleitereinrichtung (25) zum Messraum (4) durch wenigstens ein hochfrequenzdurchlässiges und luftundurchlässiges Abdeckelement (35) verschlossen ist.
Gerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messraum (4) abschnittsweise und/oder dass in der Hochfrequenzmesseinrichtung (5) und vorzugsweise in der Hohlleitereinrichtung (25) wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Dielektrikum (45) angeordnet ist und dass das Dielektrikum (45) eine größere relative Permittivität als Luft und vorzugweise wenigstens eine doppelt so große Permittivität wie Luft aufweist.