DE2657500B2

DE2657500B2 - Temperaturmeßfühlersonde

Info

Publication number: DE2657500B2
Application number: DE2657500A
Authority: DE
Inventors: Louis Howard Fitzmayer; Richard Edward Hornung
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-12-18
Publication date: 1980-04-10
Also published as: FR2336670A1; SE7614487L; DE2657500A1; JPS5284786A; DE2657500C3; US3988930A; JPS5618095B2; CA1081498A; FR2336670B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lemperanirnießfühlersonde /ur Überwachung tier Innentemperalur eines in einem Mikrowellenherd /ii garenden Nahrungsmillels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Eine derartige Tcmpcralurmeßfühlersonde ist in tier DE-OS 25 07 175beschrieben.

Für die Verwendung in Mikrowellenherdcn wurden elektrische Thermomelersonden entwickelt, welche die Innenleiiiperalur der Nahrungsmittel überwachen, während diese gekocht bzw. gegart werden. Beispiele für solche Sonden sind in der eingangs genannten DE-OS 25 07 175 und der DE-OS 25 07 17b beschrieben. Es sintl nadelähnliche Sonden, welche in tlas Nahrungsmittel eingestochen werden und einen Temperaliirmeßfüliler. beispielsweise einen Thermistor, enthalten, tier im Innern des Sondengehäuses in tier Nähe ties koiperfernen Endes angebracht isl. Dabei wird die effektive elektrische Gesamtlänge der Sonde und ties Kabels gemessen entlang dem Kabel und der Sonde von der W.nxl des Garraumes bis /um entfernten Sondenen de. so gew ,ihlt. daß sie etwa (n).l2) betrügt, v.obei /leine kränze Zahl und λ die Wellenlänge der Mikrowellen isl.

die zum Garen der Nahrungsmittel in dem Herd verwendet werden.

Im allgemeinen arbeiten Sonden der vorstehend beschriebenen Art zufriedenstellend und reduzieren die

"> Probleme auf ein Minimum, welche durch direktes Erhitzen der Sonde und des Kabels durch die Mikrowellenenergie verursacht werden. Wenn sie jedoch zur Überwachung der Innentemperatur von bestimmten Nahrungsmitteln, einschließlich fleisch und

ίο gcbackenen Kartoffeln, verwendet werden, dann tritt manchmal ein übermäßiges Garen der Nahrung in einem kegelförmigen Bereich unmittelbar benachbart /ur Sonde (allgemein entlang der Länge der Sonde) auf. Dies ist vom Standpunkt des Aussehens der Nahrung nach dem Garen nachteilig. Weiterhin spricht die Temperaturnießfühlersonde notwendigerweise auf die Temperatur der Nahrung in dem Bereich unmittelbar benachbart zur Sonde an. Wenn die Nahrung in diesem unmittelbar benachbarten Bereich schneller gegart

'° wird, als in den anderen Bereichen des Nahrungsmittels, dann erfolgi eine Λη/eigc dafür, ciali die Nahrung fertig gegart ist, bevor alle anderen Bereiche in dem Nahrungsmittel vollständig bis zum erwünschten Grad gegart sind. Der Zustand, welcher ein übermäßiges

²^ Garen der Nahrung in dem Bereich unmittelbar benachbart zur Sonde ergibt, wurde auch als »Einführungseffekt« bez\_iehnei. da das Kabel und die Sonde anscheinend in dem Garraum vorhandene Mikrowellenenergic auffangen und diese Energie an der Sonde

^m eullang in die Nahrung leiten.

Der vorstehend beschriebene »Einführungseffeki« ist zu unterscheiden von einer vorzeitigen Anzeige des fertig gegarten Zustandes infolge einer direkten Erhitzung tier Sonde durch die Mikrowellenenergie.

'"' Diese bildet eines der Probleme, auf deren Lösung die bekannten Anordnungen nach den vorstehend genannten Deutschen Offenlegungsschrifleii gerichtet sind. Wenn ein »Einspeisungseffekt<< auftritt, dann mißt die Sonde möglicherweise die Tcmpv'aHir genau; ledoch ist

■"> die Temperatur des Nahmngsmillcls. welche die Sonde mißt, nicht die Temperatur des gesamten Nahrungsmittels.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Temperalurmeßfühlersonde für die Nahrungsmittel in einem

¹> Mikrowellenherd /u schaffen, die für ein gleichförmiges Ciaren bei der eingestellten Temperatur sorgt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale ilcs Patentanspruchs I gelost.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

'·<> den I Intcransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung er/ielbaien Vorteile bestehen insbesondere darin, daß tier Reflektor für eine Abschirmung von außen an dem Verbindungskabel entlang fließender Mikrowellencnergie sorgt, so daß

^r>"> dem Einsiechbereich im Nahrungsmittel nicht mehr Energie zugeführt wird als den übrigen Nahrungsmittelteilen. Dadurch wird einerseits eine gleichförmige Erhitzung des Nahrungsmittels er/ielt und andererseits mißt das Temperaturmeßeleinent auch die richtige, ti. h.

m> die im größten Teil des Nahrungsmittels bestehende Temperatur. Das Abstandsstück gemäß der [Erfindung verhindert dabei, tinI) der Reflektor gan/ gegen das Nahrungsmittel geschoben werden kann, wodurch eine überhöhte Abschirmung und dadurch ein unvollstäiuli

*>> ges Garen bewirkt weiden wurde.

Der Ausdruck »Reflektor« beruht auf der bisher angenommenen Iheorie, wonach die Mikrowellenenergie reflektiert wird, welche an dem Kabel entlang in

Richtung der Sonde (und des Nahrungsmittels) geleitet wird, wobei die Reflexion von der Sonde (und dem Nahrungsmittel) zurück in Richtung des Kabelendes an der Herdwand erfolgt. Es wird /war angenommen, daß diese Erklärung der Arbeitsweise richtig ist. Es wird jedoch nicht für ausgeschlossen gehalten, daß /u einem späteren Zeitpunkt andere Erklärungen für die Arbeitsweise der Temperaturmeßfühlersonde gemäß der Erfindung gjfunden werden, die die Bezeichnung »Reflektor« im üblichen Sinne des Wortes nicht mehr sinnvoll erscheinen lassen.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Votderansichi eines Mikrowellenherdes mit geöffneter Herd- oder Garraumtür und zeigt einen Teil einer Temperaturmeßfühlersonde für Nahrungsmittel.

F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Sonde gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Anordnung mit Handgriff und Reflektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Anordnung mit Griff und Reflektor ähnlich Fig. i und zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. I zeigt einen Tisch-Mirkowcllcnberd IO mit einer Tempcralurmeßfühlersonde 12 für das Nahrungsmittel. Tier Herd 10 enthält einen Garraum 14, der durch Scitenwände 16 und 18, eine obere Wand (nicht gezeigt), eine untere Wand 20 und eine Tür 22 begrenzt wird. Die Tür 22 ist in ihrer geöffneten Stellung dargestellt und ist durch Scharniere 24 und 26 an der linken Seite befestigt. Die Tür 22 enthält auch noch eine konventionelle Abdichtung 28 für Mikrowellenenergie, um das Austreten von Mikrowellenenergie aus dem Garraum 14 zu verhindern. Der Herd 10 enthält weiterhin eine Sleticrplalte 30 mit einem Einstellknopf 32 für die Temperatur.

Der Herd 10 ist mit einem Magnetron (nicht gezeigt) zur Erzeugung von Mikrowellen mit einer vorgegebeneu Frequenz ausgestattet, vorzugsweise mit einer Nennfrequenz von 2450 MIIz. Der Herd 10 enthält noch einen Wellenleiter (nicht gezeigt) zur Übertragung der Mikrowcllencncrgie vom Ausgang des Magnetrons in das Innere des Garraums 14.

Innerhalb des Garraums 14 ist e<n flacher Behälter 34 gezeigt, der aus einem für Mikrowellen transparenten Material hergesielll ist, beispielsweise eine Schale aus hoehwamifcstcm Glas, und ein Nahruiigsstiick 16 enthält, das zur V-.ranschauliehung hier als ein Schirikenstück gezeigt ist. Das Nahrungsmittel 36 soll auf ein..· IrinerMcmperatur von etwa 70"C gegart werden. Ein Teil der Sonde 12 wird in das Nahrungsmittel 36 eingestochen und ist mil einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) in dem Herd 10 über ein flexibles abgeschirmtes Kabel 38 und einen an der Seitenwand 18 des Herdes befestigten Stecker 40 verbunden. Vorzugsweise dient die Schaltung zur Abschaltung des Magnetrons und löst ein hörbares Warnsignal aus, wenn die Innentempcraiur des Schinkens die Temperatur erreicht, welche auf dem fcmpcraltimnstellknopf 52 eingestellt wurde.

F i g. 2 /eigl Einzelheiten der Sonde 12. die in I·'i g. I nur allgemein gezeigt ist. Die Sonde 12 enthält ein rohrförmiges elektrisch leitendes Gehäuse 42, das ein remperiittirmcUfOhlerelement umschließt, beispielsweise einen Thcrmishv 44 (mit gestrichelten Linien gezeichnet), der ',ich im Innern des Gehäuses 42 nahe dessen Spitze 46 befindet. Obwohl ein rohrformige-, Sondengehäuse mit einem kreisförmigen Querschnitt gezeigt ist, können auch andere Querschnitte verwendet werden, beispielsweise quadratische oder sechseckige Querschnitte. Eine Thermisiorzuleilung 48 ist elektrisch und thermisch mil dem Sondengehäuse 42 in der Nähe der Spitze 46 verbunden. In bekannter Weise erfolgt die Wärmezuleitung zu dem Thermistor 44 hauptsächlich entlang der Zuleitung 48.

tu Das flexible abgeschir.nte Kabel 38 dient zur elektrischen Verbindung des Thermistors 44 mit der Schaltung (nicht gezeigt) und ist vorzugsweise ein Koaxialkabel. Beispiele für solche Formen sind ein Zwei-Leiter Kabel mit einer äußeren Abschirmung

Ii oder eine flexible, hohle, rohrformige Kabelabschirmung und ein einziger durchgeführter Innenleiier. welcher jedoch nicht unbedingt axiil zentriert sein muß. Die andere Thermislor/uleitung 50 ist elektrisch mit dem Innenleiter 52 (in gestrichelten Linien dargcstelk) des Kabels 38 an einem Ende dessr;ben verbunden. Am "!eichen. Ende des Kabels 38 ist die Kabelabschirmung 54 (gestrichelte Linien) elektrisch mit einem Anschlußende 56 (gestrichelte Linie) des .Sondengehäuses 42 verbunden. Das Sondengehäuse 42 und die Kabelabschirmung 54 wirken daher zusammen zur Bildung einer kontinuierlichen leitenden Umhüllung von der Sondenspitze 46 bis zum anderen Ende des Kabels 38. Am anderen Ende des Kabels 38 ist die Kabelabschirmung 54 über den Stecker 40 elektrisch mit der Seitenwand 18 verbunden.

Vorzugsweise wird bei derTemperalurmeßfühlersonde die effektive elektrische Gesamtlänge der Sonde und des Kabels, gemessen entlang dem Kabel 38 und dem Sondengehäuse 42 von der Wand 18 des Garraums bis

Γ) zur .Sondenspitze 46, etwa gleich (/? λ/2) gemacht, wobei π eine ganze Zahl und λ die Wellenlänge der zum Garen des Nahrungsmittels verwendeten Mikrowellenenergie ist. Dadurch wird die Erhitzung der S->nde und des Kabels durch direkte Einwirkung der Mikrowellenfilter-

•Ό gie auf ein Minimum gebracht Daher sollte zur F zielung optimaler Ergebnisse die Länge vorzugsweise auf diese Weise gewählt werden.

Die Sonde 12 enthält weilerlvn einen elektrisch leitenden Reflektor 58. der in einem vorgegebenen

^ Abstand von der Sondenspiize 46 aiii dem Sondengehäuse 42 angeordnet ist. Vorzugsweise hat er die allgemeine Form einer Kreisscheibe. Ein Griff 60 aus Isoliermaterial ist an dem Reflektor 58 befestigt. Der Außcndurchmesser des Reflektors 58 beträgt wenigsiens 25 mm. vorzugsweise sollte der Außendurchmesser jedoch mindestens etwa 32 mm betragen. Ein Durchmesser von etwa 40 mm ergibt einen praktisch gut brauchbaren Reflektor.

Der vom Reflektor 58 erzeugte Abschirmungseffekt ändert sich einuvil mit dem Refiektordurchmessci und andererseits mit dem Absland zwischen Reflektor und Nahrungsmittel. Der Abschirmungseffekt wächst mit größerem ReHektordurchmesser und mit kleinerem Absland zwischt .ι Reflektor und Nahrungsmittel. Da für

^h0 eine bestimmte Sonde der Rcflektordurchmesser festgelegt ist. gibt es einen funkt, an dem der Abstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel für ein wirksames Arbeiten des Reflektors zu groß wird und ein übermäßig großer »Einspeisungseffckt« auftritt. Zur

^hr> Erzielung oplim;ii?r Ergebnisse wird ein größerer Abstand /wischen Reflektor und Nahrungsmittel nicht empfohlen Dieser !'unkt des empfohlenen maximalen Abslandes /wischen Reflektor und Nahrungsmittel

kann auch als kleinste empfohlene einstechtiefe ausgedrückt werden, da bei weilcrem Hinsiechen des .Sondengehäuses 42 in das Nahrungsmittel 36 der Abstand /wischen Nahrungsmittel und Reflektor kleiner wird.

Um die kleinste empfohlene einstechtiefe ties Sondcngehäuscs 42 in das Nahrungsmittel 36 /ti /eigen, ist an dem Gehäuse 42 eine Anzeigemarke 62 für die Mindcsteinsleehliefe enthalten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Anzeigemarke 62 eine Vergrößerung des Durchmessers des Gehäuses 42. wobei der Teil lies Gehäuses 42 mit dem große-cn Durchmesser /wischen der An/eigemarke 62 und iL'in Reflektor 58 liegt.

Der Reflektordurchmesser und der Abstand /w isehen dem Reflektor 58 und der An/eigemarke 62 können für die empfohlene Mindcsleinslechtiefe angenähert durch die folgende l'ormel ausgedrückt weiden:

(Reiiektordurchincsser) + (Absiauti Keiiekioi An-/eigemarke) = V₄ A.

Dabei ist A die Wellenlänge der /um Garen ties Nahrungsmittels 36 in dem Herd 10 verwendeten Mikrowellenenergie.

I iir eine Mikmwellenfreciuen/ von 2450 MII/ ist die Wellenlänge A etwa gleich 12.24 cm und the Größe V₄ A ist dann etwa gleich 4.14 cm. Gemalt tier vorstehenden formel sollte bei einem geeigneten Reflcktordurchmes scr von etwa 40mm tier Abstand /wischen dem Re/Iektor 58 und der An/eigemarke 62 für die MindesteinstechticK etwa 50 mm betragen.

I iir die gleiche Mikrowellenfreqm ι/ wurde ein Abstand /wischen dem Reflektor 58 und tier Sondenspitze 46 von etwa -. A als geeignet ermittelt. Hei der Irequenz von 2450 Ml I/ ist " ., A etwa gleich I 1.2 cm.

Zusätzlich /u einem vorgeschlagenen maximalen Absland /wischen Reflektor und Nahrungsmittel oder mit anderen Worten einer empfohlenen Mindestemsiechtiefe ergibt sich ein empfohlener Mindestabstand /wischen Reflektor und Nahrungsmittel. Wenn tier Reflektor 58 /u nahe an der Oberfläche ties Nahrungsmittels angebracht wird, dann isl tier \om Reflektor 58 erzeugte Abschtrmungseffekt /u stark. Is wird dabei nicht nur der »l'inspeisungseffekt« beseitigt, sondern auch noch das normale Kochen im Bereich des Nahrungsmittels unmittelbar benachbart /um Sondengehäuse verhindert.

Deshalb enthält die Sonde 12 zusätzlich noch ein Abstandsstück 64. das benachbart /um Reflektor 58 befestigt ist und sich in Richtung der Sondenspit/e 46 erstreckt. Das Abstandsstück 64 dient dabei zur einstellung eine Ahstandes des Reflektors 58 /um Nahrungsmittel 36. wobei mindestens ein vorhestimmler Mindeslabsland er/ielt wird. In dem beschriebenen Aiisfiihrungsbeispiel de ι l'.rfindimg genial! I ι g. 2 ist das Abstandsstück als ein Teil ties Reflektors 58 ausgebildet und besteht aus dem gleichen leitenden Material.
"> r.s wirtl nunmehr auf die Γ ι g. i und 4 eingegangen, welche alternative I ormen des Handgriffs und ties Reflektors /eigen. In den I ι g. J und 4 ist tier Reflektor 58 in eine Vertiefung in dem Griff 54 eingesetzt Das Abstandsstück 64 nach Γ ι g. 3 ist ein getrenntes element

in benachbart /um Reflektor 58 und kann entweder .ins einem dielektrischen oiler aus einem leitenden Material bestehen. Das Abslandssluck 64 nach Ii g. 4 ist als ein [eil iles Reflektors 58 ausgebildet ähnlich dem Aufbau nach I ι g-2. Wenn tlas Abstandsstück 64 aus Mel.ill

i'"> besteht, dann wird eine l'orm nach ilen I ig 2 und 4 gegenüber tier lorin nach I ig i bevorzugt, da these eine gute elektrische Verbindung /wischen dem Abstandsstück 64 und dem Reflektor 58 gcw ahrleisten

r ι ι ...ι ι .... ι ii. . i: . t ..!..

/Ul M /aniiij; jimvi ι ι J;ιl'm^^ί >< mm·, im t .iiiif: ι im-·

M Abstandsstuckes 64 in dem Bereich von etwa i mm bis 6 mm liegen. Der Durchmesser I) ties Abslantlssiuckes kann in dem Bereich von elwa 5 bis I 3 mm liegen. Wenn der Durchmesser I) zu klein ist. dann hält das Abstandsstück den Reflektor 58 nicht wirksam im

2i Abstand von tier Oberfläche ties Nahrungsmittels 36 Wenn der Durchmesse; /)des Ahslandstückes zu groß ist. dann beginnt tlas Abstandsstück 64 als Abschirmung oder R' 'l.'ktor zu wirken.

l'.s ist ersichtlich, daß tlas Abstandsstück 64 und die

in An/eigemarke 62 für die Mintlesieinslechliefe zusammenwirkend einen Bereich tier einstechtiefe für das Sondengehäuse 42 in das Nahrungsmittel 36 festlegen Innerhalb theses Bereiches werden die besten Garer gebnisseer/ielt.

)5 Beim praktischem Gebrauch /um Garen .viril das Sondengelläuse 42 in eine solche Lage in tlas Nahrungsmittel 36 eingeführt, daß die Außenfläche lies Nahrungsmittels 36 /w isehen tier An/eigenmarke 62 fiir die Mindestemstei htiefc und tier An/cigenmarkc für die

<o maximale l.in^echtiefe oiler dem Abstandsstuck 64 hegt.

l!s wirtl angenommen, daß ohne den Reflektor 58 Mikrowellencnergie vom kabel 38 und vom Sondengehäuse 42 aufgenommen wird und dem Verlauf des Kabels 38 und ties Sondengehanses 42 folgt und dadurch in das Nahrungsmittel 36 benachbart /um .Sondengehäuse 42 geleitet und dort konzentriert wird. Der Reflektor dient dazu, einen bestimmten Teil der Mikiowellenenergie entlang des Kabels 38 zu reflcktieren in Richtung des Steckers 40. wodurch verhindert wird, daß ein übermäßig hoher Anteil der Mikrow .Ilen energie das Nahrungsmittel 36 erreicht.

lic:, it Z Blati Zeieiitninseii

Claims

Patentansprüche:

1. Temperalurmeßfühlersonde /iir Überwachung der innentemperatur eines in einem Mikrowellenherd zu garenden Nahrungsmittels mit einer Sonde zur Einführung in das Nahrungsmittel, die ein längliches leitendes Gehäuse, dessen Spitze am Ende verschlossen und für ein leichtes Einführen in das Nahrungsmittel gestaltet ist, und ein elektrisches Temperaturnießelemep.t enthält, das im Innern des Gehäuses nahe seiner Spitze angeordnet ist, und mit einem flexiblen, abgeschirmten Kabel zur Verbindung des Temperaturnießelementes mit einer Schaltungsanordnung, welche auf die durch thermische Einwirkung verursachten Änderungen in einer Betriebsgröße des Meßelementes anspricht, wobei die Kabelabschirmung elektrisch an ihrem einen Ende mit dem Sondengehäuse und an ihrem anderen Ende mit einer Wand des Garraumes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sondenge-uäuse (42) in einem vorgegebenen Abstand von der Spitze (46) des .Sondengehäuses ein elektrisch leitender Reflektor (58) mit einem Außendurchmesser von wenigstens 25 mm angeordnet ist und benachbart zum Reflektor (58) ein sich in Richtung der Spitze (46) des Sondengehäuses (42) erstreckendes Abstandsstück (64) angeordnet ist, das den Reflektor (58) in einem Abstand von dem Nahrung.smh'tel (36) von wenigstens i bis b mm hält.

2. Sonde nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß d-^r Durchmesser ties Abslandsslückes (64) im Bereich von etwa 5 bis 13mm (V|_h bis '/.»Zoll) liegt.

3. Sonde nach Anspn.ch L dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (64) aus elektrisch leitendem Material besteht.

4. Sonde nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (M) als IeM des Reflektors (58) ausgebildet ist.

5. .Sonde nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (64) aus dielektrischem Material besteht.